Защита от обрыва фазы в трехфазном двигателе: устройство и принцип работы

Трехфазные электродвигатели находят широкое применение благодаря своей эффективности и надежности. Однако, как и любое сложное техническое устройство, они подвержены различным видам повреждений, которые могут привести к выходу из строя. Одной из наиболее опасных ситуаций является обрыв фазы, приводящий к значительным изменениям в работе двигателя и возможным повреждениям.

В этой статье мы рассмотрим, что такое защита от обрыва фазы, каким образом она устроена и как работает, а также обсудим важность этой меры для обеспечения бесперебойной работы и безопасности оборудования.

Что такое обрыв фазы в трехфазном двигателе?

Обрыв фазы – это ситуация, при которой одна из 3х фаз в системе питания двигателя перестает подавать электроэнергию. Это может произойти по разным причинам, таким как механические повреждения кабеля, дефекты в соединительных элементах или неисправности в распределительном оборудовании. В результате пропадания фазы нарушается баланс токов и напряжений в двигателе, что может привести к следующим негативным последствиям:

• Перегрев двигателя из-за увеличения тока в оставшихся фазах.

• Неравномерная нагрузка на обмотки двигателя, что ускоряет износ и сокращает срок службы.

• Возможное повреждение других компонентов системы, связанных с электродвигателем.

Пример сгорания обмотки электродвигателя (наиболее частая поломка):

Почему нужна защита от пропадания фазы в 3х фазном двигателе?

Защита от пропадания фазы в трехфазном двигателе является крайне важной мерой, поскольку она предотвращает серьезные повреждения оборудования и повышает общую безопасность системы. При обрыве одной из фаз нарушается баланс токов и напряжений в двигателе, что может привести к его перегреву и износу. Это, в свою очередь, сокращает срок службы двигателя и увеличивает риск поломок. Более того, обрыв фазы может вызвать неравномерную нагрузку на обмотки двигателя, что ускорит их износ и потребует дорогостоящего ремонта или замены.

Кроме того, защита от потери фазы помогает предотвратить аварии и простои производственного процесса, что особенно важно в условиях непрерывного производства. Своевременное выявление и устранение проблем с питанием позволяет поддерживать высокий уровень производительности и качества выпускаемой продукции, а также снижает общие эксплуатационные расходы. Таким образом, защита от пропадания фазы в трехфазной сети является неотъемлемым элементом системы безопасности любого современного производственного комплекса.

Устройство защиты от обрыва фазы от компании «НТК Приборэнерго» 

Для защиты двигателя от потери фазы используются специальные устройства – УЗД. Они обеспечивают автоматическое отключение двигателя при возникновении критических условий эксплуатации, тем самым предотвращая серьезные поломки и аварии.

Внешний вид и функциональные возможности устройства могут отличаться в зависимости от модели. Приведенный ниже пример представляет собой устройство защита электродвигателя от пропадания фазы трехфазном двигателе УЗД-1 от российской компании «НТК Приборэнерго»:

Конструктивно устройство защиты состоит из пластмассового корпуса и двух трансформаторов тока, которые установлены на DIN – рейке. Силовые проводники проходят через трансформаторы тока. Печатные платы, на которых собрана схема устройства и установлены светодиоды сигнализации, размещены внутри корпуса.

Основные задачи:

УЗД от «НТК Приборэнерго» являются многофункциональными устройствами. Кроме защиты трехфазного электродвигателя от пропадания фазы, они имеют следующие функциональные возможности::

• Защиту от перегрузки по току;

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

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

• Защиту от перегрева двигателя (или технологического оборудования) по сигналу с датчика температуры;

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

• Дистанционный контроль сигналов срабатывания первых трех защит («сухой» нормально разомкнутый контакт);

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

Схема подключения защиты двигателя от пропадания фаз:

Схема подключения зависит от конкретной модели. Ниже пример схемы подключения УЗД-1 контактором на 220В:

Подробная документация по настройке устройства доступна по ссылке: https://приборэнерго.рф/upload/iblock/431/rukovodstvo-po-ekspluatacii-psre-01-uzd-01-01.pdf

Принцип работы устройства защиты от обрыва фазы

Принцип работы устройства базируется на обработке сигналов от термодатчиков и встроенных датчиков тока, подключенных к двум фазам двигателя. На основе полученных 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 остаются в пределах нормы, контакты основного и вспомогательного промежуточных реле замкнуты, 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, получаемой с делителя напряжения, состоящего из резистора, шунтирующего контакт пускателя соответствующей фазы, и сопротивления изоляции двигателя.

Канал защиты при обрыве или недопустимом перекосе фаз использует сигналы с тех же датчиков тока. Его принцип работы основан на сравнении выпрямленного напряжения датчиков тока и той же величины напряжения, но уже отфильтрованной. При обрыве одной из фаз питающей сети выпрямленное напряжение будет иметь пульсации с частотой 100 Гц, тогда как значение отфильтрованного напряжения останется почти постоянным. Сопоставление этих сигналов создаёт на выходе компаратора импульсы, которые затем направляются на интегратор, формирующий временную задержку. Когда сигнал на выходе интегратора достигает порогового уровня, происходит переключение триггерного элемента и активация реле.

Канал контроля по току нагрузки механизма функционирует подобно каналу защиты от перегрузки двигателя по току, используя те же трансформаторы тока, однако с собственными нормирующими перемычками, устанавливающими уставки тока нагрузки механизма. Выходное напряжение выпрямителя датчика тока сравнивается с опорным напряжением и направляется на интегратор с небольшой временной задержкой. Канал воздействует на свое дополнительное промежуточное электромагнитное реле с выходным размыкающим контактом. Здесь отсутствует триггерный элемент, и реле не блокируется самостоятельно.

В каких сферах применяется устройства защиты от обрыва фазы

Устройства защиты от обрыва фазы широко используются в различных областях промышленности и энергетики. Их основное назначение — предотвращение повреждений электродвигателей и связанных с ними систем при возникновении аварийных ситуаций, таких как обрыв одной из фаз в трехфазной сети. Рассмотрим подробнее сферы применения таких устройств.

• Металлургия: В металлургическом производстве используются мощные электродвигатели для приведения в движение различных агрегатов, таких как прокатные станы, доменные печи и др. Защита от обрыва фазы помогает предотвратить повреждения оборудования и остановки производственного процесса.

• Химическая промышленность: В химической промышленности электродвигатели применяются для насосов, компрессоров и мешалок. Защита от обрыва фазы обеспечивает стабильную работу оборудования и предотвращает утечки химических веществ.

• Горнодобывающая промышленность: В шахтах и карьерах электродвигатели используются для конвейеров, подъемников и дробилок. Защита от обрыва фазы предотвращает аварии и обеспечивает безопасность работников.

• Целлюлозно-бумажная промышленность: В производстве бумаги и картона электродвигатели приводят в движение машины для переработки сырья. Защита от обрыва фазы поддерживает непрерывность производственного процесса.

• Электрические станции: На электростанциях электродвигатели используются для привода генераторов, насосов и вентиляторов. Защита от обрыва фазы предотвращает перебои в энергоснабжении и аварии на объектах.

• Трансформаторные подстанции: В трансформаторных подстанциях электродвигатели применяются для управления системами охлаждения и вентиляции. Защита от обрыва фазы обеспечивает надежную работу оборудования.

• Распределительные сети: В распределительных сетях электродвигатели используются для управления переключателями и разъединителями. Защита от обрыва фазы предотвращает повреждения оборудования и нарушения в передаче электроэнергии.

а также:

• Железнодорожный транспорт.

• Автомобильный транспорт.

• Авиационный транспорт.

• Водоснабжение и водоотведение.

• Отопление и вентиляция.

• Освещение.

• Строительная техника.

• Лифты и эскалаторы.

• Краны и подъемники.

Где купить устройства защиты двигателя от потери фаз

Устройства защиты двигателя от потери фаз можно приобрести у различных производителей и поставщиков электротехнического оборудования. Один из ведущих российских производителей таких устройств – «НТК Приборэнерго». Компания предлагает устройств защиты, соответствующих высоким стандартам качества и надежности.

Преимущества покупки устройств для защиты от обрыва фазы от производителя «НТК Приборэнерго»: 

• Высокое качество продукции: Устройства проходят строгий контроль качества на всех этапах производства. Это гарантирует их надежность и долговечность.

• Соответствие российским стандартам: Продукция компании соответствует всем требованиям российских стандартов и нормативных документов, что делает её идеальным выбором для использования в отечественных промышленных системах.

• Сервисное обслуживание и поддержка: Компания предоставляет услуги по установке, настройке и обслуживанию оборудования, а также оказывает техническую поддержку своим клиентам.

• Оптимальное соотношение цена-качество: Продукция «НТК Приборэнерго» сочетает в себе высокое качество и доступную цену, что делает её привлекательной для покупателей.

• Гарантия и возврат: Компания предоставляет гарантию на свою продукцию и возможность возврата товара в случае несоответствия заявленным характеристикам.

Покупка устройств защиты двигателя от потери фаз от производителя «НТК Приборэнерго» – это надежный выбор для обеспечения безопасности и стабильности работы вашего оборудования.