Тепловая защита электродвигателя: принцип работы и схема подключения для защиты трехфазного двигателя от перегрева

Электродвигатели являются неотъемлемой частью множества производственных и бытовых приборов. Однако, несмотря на свою надежность и долговечность, эти устройства подвержены различным видам повреждений, наиболее распространенным из которых является перегрев. Перегрев может привести к разрушению изоляции обмоток, сокращению срока службы двигателя и даже полному выходу его из строя. Чтобы избежать подобных последствий, применяются различные методы тепловой защиты электродвигателей.

В данной статье мы рассмотрим принципы работы тепловых защит и схему их подключения для трехфазных двигателей на примере устройства защиты трехфазного асинхронного электродвигателя (УЗД) производства «НТК Приборэнерго».

Устройство и принцип работы тепловой защиты двигателя

В современной российской промышленности использование надежных и эффективных средств защиты электрических машин, особенно двигателей, становится все более актуальным. Одним из таких устройств является устройство тепловой защиты трехфазного асинхронного электродвигателя УЗД-1/УЗД-2/УЗД-3, разработанные компанией «НТК Приборэнерго».

Пример УЗД-2:

Устройство защиты конструктивно выполнено в виде пластикового корпуса, внутри которого расположены два трансформатора тока, закрепленные на DIN-рейку. Через эти трансформаторы пропускаются силовые проводники. Внутри корпуса также находятся печатные платы со схемой устройства и светодиодами для индикации.

Принцип работы устройства защиты электродвигателя от тепловых перегрузок

Принцип работы устройства тепловой защиты двигателя на 380 В заключается в обработке сигналов от термодатчиков и встроенных датчиков тока, установленных в двух фазах двигателя. На основании этих данных формируется управляющий сигнал, который приводит к размыканию контакта выходного реле в цепи катушки пускателя (контактора), отвечающего за коммутацию двигателя.

Во время нормальной работы, когда контролируемые параметры соответствуют установленным нормам, контакты главного и вспомогательного промежуточных реле остаются замкнутыми, поддерживая цепь питания пускателя или иного коммутационного устройства замкнутой.

Принцип работы канала защиты от запуска двигателя при недопустимо низком сопротивлении изоляции заключается в сравнении части фазного напряжения сети, получаемого с делителя напряжения, состоящего из резистора, шунтирующего контакт пускателя соответствующей фазы, и сопротивления изоляции двигателя.

Канал защиты от перегрузки двигателя по току функционирует следующим образом: два трансформатора тока, установленные в двух фазах питающей сети, вместе с выпрямителем формируют постоянное напряжение, прямо пропорциональное фазным токам электродвигателя. Это напряжение нормализуется по уровню на выходе выпрямителя посредством перемычек («джамперов»), а затем сравнивается с эталонным значением на входе интегратора. Если ток превышает своё номинальное значение, то эталонное напряжение оказывается меньшим, чем измеряемое. На выходе интегратора начинает формироваться сигнал, скорость изменения которого пропорциональна кратности превышения номинального значения тока и обратно пропорциональна постоянной времени интегратора. Как только это напряжение достигает определенного порога, триггерный элемент переключается, и реле активируется.

Канал защиты от обрыва или недопустимого перекоса фаз использует аналогичный сигнал с токовых датчиков. Его работа основана на сравнении выпрямленного напряжения от датчиков с частью того же напряжения, но уже отфильтрованного. Когда происходит обрыв одной из фаз питающей сети, выпрямленное напряжение будет содержать пульсации с частотой 100 Гц, в то время как отфильтрованное напряжение останется практически постоянным. Сравнение этих сигналов генерирует на выходе компаратора импульсы, которые поступают на интегратор, создающий временную выдержку. Как только сигнал на выходе интегратора достигнет порогового значения, происходит переключение триггерного элемента и срабатывание реле.

Метод реализации тепловой защиты 3х фазного двигателя от перегрузки основывается на измерении сопротивления позисторов (датчиков температуры), расположенных в обмотках статора двигателя, и последующем сравнении полученного значения с установленной установкой, которая соответствует допустимому уровню нагрева обмоток.

Канал контроля по току нагрузки механизма аналогичен каналу защиты от перегрузки двигателя по току и работает от тех же трансформаторов тока, но со своим нормирующими перемычками, задающими уставки тока нагрузки механизма. Напряжение на выходе выпрямителя датчика тока сравнивается с эталонным напряжением и подается на интегратор с малой выдержкой времени. Канал воздействует на свое дополнительное промежуточное электромагнитное реле с выходным размыкающим контактом, при этом триггерный элемент отсутствует, и реле не становится на самоблокировку.

Основные задачи

Помимо защиты двигателя от перегрева, УЗД от «НТК 'Приборэнерго», позволяет решать следующие задачи:

• Защиты от обрыва фазы;

• Защиты от нарушения изоляции, как обмотки статора, так и токоведущих проводов от пускателя до двигателя;

• Отключения двигателя по команде с датчика внешнего технологического оборудования с «сухим» замыкающим контактом;

• Контроля и защиты от превышения максимального тока двигателя (стопор), с выдачей сигнала («сухой» нормально замкнутый контакт);

• Дистанционного контроля сигналов срабатывания первых трех защит («сухой» нормально разомкнутый контакт);

• Анализа аварийной ситуации по световым индикаторам, с сохранением информации при наличии даже одной питающей фазы сети.

• Защиты от перегрузки по току (время-токовая защита);

Схема подключения устройства тепловой защиты двигателя

Схема подключения зависит от конкретной модели. Ниже пример схемы подключения УЗД-1.

Схема электрическая подключения устройства защиты УЗД-1-ХХХХ У3 с контактором на 220В:

Заключение

Тепловая защита электродвигателя является ключевым фактором для обеспечения его надежной и безопасной работы. Выбор конкретного метода защиты определяется требованиями к системе, условиями эксплуатации и доступностью ресурсов. Современные технологии позволяют создавать эффективные системы защиты, которые способны предотвратить повреждения двигателя и продлить срок его службы.

Для тепловой защита двигателя советуем рассмотреть УЗД от российского производителя «НТК Приборэнерго». Это будет разумным выбором для надежной и эффективной защиты трехфазных двигателей в различных сферах промышленности.