Литература

5, 6, 12, 13, 17.

Таблица 5.4 - Типы стабилизаторов и их основные технические данные

Типы стабилизатора	Номин. мощн. кВт	Номин, первич. U, В	Пределы изменения первичного U, %	Номин. вторич. напряжение, В	Максимальное время возобновления вторичного напряжения, сек		КПД	Коэф. мощности	Масса, кг
					При ступ. смене от +10 до -10%	При срабатывании набирается от 0 до 100%
СТС-10/0,5	10	220	-20 до +10	220	0,25	0,1	0,94	0,90-0,95	140
		380		380
СТС-16/0,5	16	220	-20 до +10	220	0,35	0,15	0,95	0,91-0,95	220
		380		380
СТС-25/0,5	25	220	-20 до +10	220	0,35	0,15	0,96	0,91-0,95	320
		380		380
СТС-40/0,5	40	220	-20 до +10	220	0,45	0,2	0,96	0,91-0,95	460
		380		380
СТС-100/0,5	100	220	-20 до +10	220	0,6	0,3	0,97	0,90-0,96	800
		380		380

Лабораторная работа №6 Исследование универсальной встроенной защиты (увтз) электродвигателей от анормальных режимов

Цель работы: Ознакомиться с анормальными режимами работы в электроустановках, изучить способы защиты электродвигателей от анормальных режимов и исследовать устройство встроенной температурной защиты.

Программа работы

• Детально научить раздел «Общие сведения», а также ознакомиться с материалами, изложенными в литературных источниках.

• Изучить схему и принцип действия УВТЗ-IM и усвоить испытания встроенной температурной зажиты УВТЗ-IM

Общие сведения

Трехфазные асинхронные электродвигатели является самым распространенным видом двигателей, применяемых в электроприводах.

В условиях постоянного роста перка используемых электродвигатели все ощутимее сказывается недостаточно высокий уровень их эксплуатационной надежности: ежегодный выход из строя достигает 20-25 %.

При этом производству наносится значительный материальный ущерб, как прямой - стоимость электродвигателя или его капиталь­ного ремонта и расходов на замену, так и технологический, вызываемый простоем оборудования или порчей продукции.

Надежная бесперебойная работа электродвигателей обеспечивается прежде всего правильным подбором их по мощности, режиму работы, исполнению, степени зажаты от воздействия окружающей среды. Наряду с этим крайне важен обоснованный, технически грамотный подход разработчиков электропривода к составлению схем управления и защиты, выбору пускорегулирующей и защитной аппаратуры, проводниковой и кабельной продукция.

Не меньшее значение имеет также соблюдение действующих норм и правил при монтаже и эксплуатации электродвигателей.

Однако и при должном уровне эксплуатации правильно спроекти­рованного электропривода имеется вероятность появления анормальных режимов или аварийных.

К таким режимам следует отнести:

• Многофазные и однофазные короткие замыкания в обмотках электродвигателя, коробке выводов и внешней силовой цепи (в т.ч. замыкания фазы на корпус двигателя в сетях с глухозаземленной нейтралью);

• короткое замыкание в цепях управления;

• межвитковые замыкания в обмотках электродвигателя;

• тепловые перегрузки двигателя по причинам, связанным с нарушением режима работы технологического оборудования (в т.ч. заклинивание);

• тепловые перегрузки двигателя при тяжелых условиях пуска (большая нагрузка, пониженное напряжение сети);

• тепловые перегрузки двигателя при обрыве фазы во внешней силовой цепи или обмотке статора;

• тепловые перегрузки двигателя при нарушении условий охлаждения (повреждение вентилятора, засорение оребрения и т.п.).

Условия работы электродвигателей в сельском хозяйстве значи­тельно сложнее, чем в промышленности.

Очень часто двигателя неправильно загружены, преобладающее количество их работает в тяжелых условиях окружающей среды (за­пыленность, влажность, наличие агрессивных газов, резкие колеба­ния температуры); подводимое напряжение питавшей сети нередко нестабильно, с переменной асимметрией, обуславливаемой смешанным подключением однофазных и трехфазных электроприемников. Сказыва­ется также и то, что обслуживание электрооборудования находится еще на низком уровне.

Как свидетельствуют результата исследований, многие электродвигателя в сельском хозяйства выбраны с запасом по мощности (30...50 %) работают при пониженных температурах и в кратковременном режиме. Следовательно, их длительные перегрузки, как правило, не приводят к аварии.

Одним из самых распространенных аварийных режимов в сельско­хозяйственных электроустановках является обрыв фазы, приводящий к выходу из строя электродвигателей (около 40-50 %) всех аварий.

До 20...25 % аварий электроприводов вызывает заклинивание ра­бочей машины (замерзание насосов, транспортеров, забивание дро­билок и т.д.).

Длительные перегрузки приводят к выходу из строя электродви­гателей в 10...15 % случаев, а короткие замыкания (из-за пробоя изоляции при ее увлажнения и нарушении охлаждения) – 15...25 % .

Часты также аварии двигателей из-за воздействия окружающей среды, а также из-за механических поломок.

Очевидно, что значительного повышения эксплуатационной надеж­ности электродвигателей можно добиться путем внедрения эффективных защитных устройств от аномальных и аварийных режимов.

Требования к защитным устройствам в настоящее время значитель­но повысились в силу того, что современные электродвигателя имеют меньшую массу и запас по тепловому использованию, а также большую скорость нарастания температуры при перегрузке, чем дви­гатели старых серий.

До недавнего времени номенклатура защитных аппаратов в электроустановках включала предохранители для защиты от коротких замыканий и тепловые реле – для защиты от перегрузок, в т.ч. вызываемых обрывом фазы.

Защита предохранителями, являясь, простой и надежной, существен­но теряет свою эффективность из-за недостаточной обеспеченности калиброванными плавкими вставками. Зачастую предохранителя сами являются причиной аварий, поскольку при перегорания плавкой вставки возможно появление неполнофазного режима.

Замена предохранителей автоматическими переключателями с электромагнитными расцепителями практически исключает неполнофазные режимы при коротких замыканиях; однако защита двигателей от перегрузки при потере фазы из-за обрыва проводов, а также вслед­ствие несимметрии напряжения все же необходима.

Частично эту задачу решает тепловые реле серии TPH и более эффективно – трехполюсные реле серии PTЛ, PTT, имеющие механизм ускорения срабатывания при перегрузке, вызванной обрывом фазы.

Для надежной защиты двигателя тепловые реле должны быть правильно отрегулированы.

Однако в этом случае эффективной защиты с помочью реле, не всегда удается добиться, если двигатели работают со значитель­ным числом коммутаций в час, резко изменяющейся нагрузкой, большим временем пуска, а также в режимах резерва и торможения противовключением.

Наряду с этим тепловое реле практически не защищает двигатель при перегреве, вызванном ухудшением охлаждения из-за засорения станины или поломки вентилятора.

Недостатки упомянутых защитных устройств обуславливают необ­ходимость разработки и внедрения защит от анормальных режимов, которые можно разделять на три группы:

• устройства защиты от обрыва фазы;

• устройства встроенной температурной защиты;

• комбинированные защитные устройства с расширенными функци­ональными возможностями.

Известно множество различных схемных решений таких устройств, причем разработки постоянно продолжаются.

Контроль температуры статорной обмотки двигателя положен в основу действия встроенной температурной защиты.

В таблице 6.1. приведена сравнительная характеристика некоторых устройств встроенной температурной защиты.

Таблица 6.1 - Сравнительная характеристика промышленных устройств встроенной температурной защиты

Наименование параметров	Тип устройства
	УВТЗ-1	УВТЗ-4А	УВТЗ-4Б	АЗП	ФУЗ-У	УВТЗ-1M
1. Напряжение питания, В	220+10% -30%		220+10% -30%	36,110,127, 220,380	380	220+10%
2. Установка сопротивления, Ом (-40°С + 40°С)	2200±200	1500-4000	1000-2200			2100
3. Тип применяемых позисторов для электродвигателей с классом нагревостойкости изоляции Е ( =120°С) В ( =130°С) Г ( =155°С)	СТ14-11	СТ14-1А	СТБ-1	СТ14-1Б СТ14-1А	СТ14-2-145	СТ14-1А
4. Масса прибора, кг	0,7		0,45		2,3

Такие устройства, контролируя температуру обмотки статора встраиваемыми в ней датчиками (терморезисторами, позисторами) защищают электродвигатель от всех основных аварийных режимов.

Однако встроенная температурная защита обладает и рядом существенных недостатков.

Она реагирует не на причину, а на следствие аварийного режима, а сотому двигатель остаемся в таком же режиме довольно долго, особенно при повышенной тепловой инерции датчиков температуру. Это вызывает интенсивное старение изоляций, а иногда и выход двигателя из строя.

Сказывается также и то обстоятельство, что встраивать датчики температуры в обмотку статора можно только на заводах-изготовите­лях или ремонтных предприятиях.

Кроме того, допуская работу электродвигателей на двух фазах, встроенная температурная защита не обеспечивает электробезопасность обслуживающего персонала и животных в электроустановках.

Устройство встроенной температурной защиты УВТЗ-1M имеет узел питания, преобразователь и выходной элемент. Принципиальная схема устройства приведена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Принципиальная электрическая схема устройства встроенной температурой защиты УВТЗ-IM

Узел питания выполнен в виде диодного моста V1, резисторов R1, R2, R4 для ограничения тока в цепи стабилитронов и разрядки конденсаторов при отключении устройства от питающей сети, напря­жение которой подается на клеммы 1 и 4 устройства. Преобразова­тель собран на транзисторах TV 1…TV4 и служит для усиления сигнала датчиков, подключаемых через клеммы 5 и 6, и преобразова­ния его в сигнал для управления выходным элементом K1 (промежуточ­ное реле), воздействующим на катушку магнитного пускателя, ком­мутирующего цепь питания электродвигателя.

Устройство работает следующим образом. При температуре обмотки электродвигателя ниже предельно допустимого значения сопротивление датчиков мало и напряжение, поступающее на транзистор TV4, оказывается больше величины порога срабатывание усилителя TV3, TV4, определяемого делителей напряжения R6, R7 и R8. В таком случае транзистор TV4 будет открыт, транзистор TV1 и тиристор V3 закрыты и реле K1 обесточено. В случае увеличения температуры обмотки электродвигателя выше предельно допустимого значения сопротивления датчиков резко возрастет, уменьшается поступающий с них сигнал, закрывается транзистор TV4 и откры­вается транзистор TVI. Включается тиристор V3 и реле K1, контакты которого размыкают цепь питания катушки магнитного пускателя, отключая электродвигатель от сети.

Схема устройства осуществляет также самоконтроль, т.е. гарантирует отключение электродвигателя при возникновении неис­правностей (выход из строя, обрыв цепи соединения с устройством) в цепи датчиков.

При возникновении короткого замыкания в цепи соединения датчиков с устройством транзистор TV1 открывается, тиристор V3 и реле K1 включаются и контакты роле размыкают цепь питания катушки магнитного пускателя, отключая электродвигатель от сети.