Устройство защиты трехфазных электродвигателей от перегрузки

В статье приведено описание простого устрой­ства, которое защищает трехфазный электро­двигатель от перегрузки, в частности, электродви­гатель шарошки шероховальных станков при обработке шин грузовых и легковых автомобилей, позволяя поддерживать оператору оптимальной, без перегрузки приводного электродвигателя, силу нажатия шарошки к поверхности обрабаты­ваемой шины.

Известны устройства для защиты трехфазных асинхронных двигателей (АД) от перегрузки, на­пример [1-2], и другие, содержащие в одной из фаз цепи питания АД трансформатор тока, реле времени, максимальное токовое реле, кнопки уп­равления «Пуск» и «Стоп» АД, магнитный пуска­тель, силовые контакты которого включены после­довательно с обмотками электродвигателя, а блок-контакты параллельно кнопке «Пуск».

Однако известные устройства защиты осуще­ствляют мгновенное отключение АД при перегруз­ке, т.е. они не обеспечивают выдержку времени действия защиты, чтобы исключить ложные сраба­тывания, вызванные кратковременными пере­грузками, например, технологическими причина­ми или короткими замыканиями в примыкающих участках электрической сети. Такие мгновенные отключения приводят к нарушениям технологиче­ского цикла, т.е. к недовыпуску продукции, провер­кам причины отключения АД и к повторному его пу­ску, что дополнительно изнашивает оборудование, снижает его надежность и требует дополнитель­ного времени на поиски причины отключения.

Кроме того, в известных устройствах отсутст­вует индикация работы защиты от перегрузки, что не позволяет оператору следить за ходом техно­логического процесса и своевременно вносить в этот процесс коррективы.

Предлагаемое техническое решение свободно от указанных недостатков известных устройств.

Наиболее близким к предлагаемому по техни­ческой сущности и достигаемому результату явля­ется авторское свидетельство, описанное в [2].

Целью предлагаемого решения является рас­ширение функциональных возможностей извест­ного устройства и повышение его надежности. Это достигается тем, что устройство снабжено промежуточным электромагнитным реле, инди­каторной лампой перегрузки и характеризуется новыми взаимосвязями между элементами уст­ройства.

Описание устройства

Сущность предлагаемого технического реше­ния поясняется рис.1, на котором показана прин­ципиальная схема устройств (заявка автора [3]).

Рис. 1

Устройство содержит магнитный пускатель, обмотка КМ 1 которого через кнопку SB 1 останов­ки АД («Стоп») и соединенную с ней последова­тельно кнопку SB2 пуска АД («Пуск»), размыкаю­щие контакты КК1.1 и КК2.1 тепловых реле присоединена к нулевому N и фазному С проводам питающей сети. Силовые контакты КМ1.1 магнит­ного пускателя включены последовательно с об­мотками электродвигателя АД через нагреватель­ные элементы КК1 и КК2 тепловых реле в двух фазах. Блок-контакты КМ 1.2 магнитного пускате­ля вторым зажимом соединены с первым зажимом катушки КМ1 магнитного пускателя, связанным со вторым зажимом кнопки SB2 «Пуск» АД.

В устройстве имеются:

• максимальное токовое реле (РТ);
• реле времени (РВ);
• сигнальная лампа перегрузки (EL1);
• промежуточное электромагнитное реле (РП).

Уставка реле времени РВ выбирается больше

времени пуска АД, и одновременно она будет яв­ляться временем допустимой работы электродви­гателя с перегрузкой.

Принцип действия

Включение АД осуществляется нажатием кноп­ки SB2 «Пуск». В результате подается питание на катушку КМ1 магнитного пускателя, который вклю­чается, при этом замыкаются блокировочные кон­такты КМ1.2 магнитного пускателя и его силовые контакты КМ 1.1 в цепи электродвигателя АД, ко­торый запускается. Пусковой ток АД вызывает сра­батывание максимального реле тока РТ, которое замыкает свои контакты РТ 1 в цепях реле време­ни РВ и сигнальной лампы перегрузки EL1. Реле времени РВ начинает отсчет установленного вре­мени работы АД с перегрузкой, которое выбрано больше времени нормального разгона двигателя, а сигнальная лампа EL1 обеспечивает индикацию перегрузки АД при пуске. После нормального разгона двигателя ток в его обмотках уменьшает­ся, и токовое реле РТ размыкает свои контакты РТ 1 в цепях реле времени РВ и сигнальной лампы пе­регрузки EL1. В результате сигнальная лампа гас­нет, что свидетельствует о нормальном запуске АД, а реле времени РВ обесточивается и возвра­щается в исходное положение.

При перегрузках, которые возможны, например, по технологическим причинам (оператор увеличил давление шарошки на шину больше установленно­го), ток в обмотках АД при его работе увеличива­ется, что вызывает срабатывание реле тока РТ, в результате замыкаются его контакты РТ 1, загора­ется сигнальная лампа EL1 («перегрузка»), и начи­нает отсчет заданного времени работы АД с пере­грузкой реле РВ. Оператор, обслуживающий установку, имея индикацию перегрузки, уменьша­ет давление шарошки на поверхность обрабатыва­емой шины, в результате ток в обмотках АД уменьшается, реле тока РТ размыкает свои контакты РТ 1, при этом лампа EL1 гаснет, реле РВ обесточивает­ся и возвращается в исходное положение.

Аналогично работает схема при кратковре­менных перегрузках. Не устранение перегрузки приводит к тому, что реле времени РВ, отработав уставку работы двигателя АД с перегрузкой, замы­кает свои контакты РВ1 в цепи катушки РП проме­жуточного реле, которое срабатывает и самоблокируется своими контактами РП2 и РПЗ, которые замыкаются в цепи реле времени РВ и в цепи ре­ле РП, а контактами РП1 размыкает цепь питания катушки КМ1 магнитного пускателя. При этом си­ловые контакты КМ1.1 пускателя отключают дви­гатель АД от сети, а сигнальная лампа EL1 светит, указывая на причину отключения двигателя. Съем сигнала «перегрузка» осуществляется путем нажа­тия кнопки SB1 «Стоп», при этом реле РВ и реле РП обесточиваются и возвращаются в исходное положение. Аналогично работает схема и при анормальном пуске, когда пусковой ток не умень­шается до установившегося значения.

Тепловые реле КК1 и КК2 обеспечивают защи­ту АД от перегрузки при обрыве фазы С, в этом слу­чае напряжение на оборванной фазе составляет 65…75% от работы двигателя с номинальной на­грузкой, и катушка магнитного пускателя может ос­таваться подтоком, что не приводит к отключению двигателя АД. Тепловые элементы КК1 и КК2 обтекаются током однофазного режима, который пре­вышает ток номинального режима в 1,6-1,85 раза, в результате, через определенный промежуток времени, тепловые реле контактами КК1.1, КК2.1 разрывают цепь катушки КМ 1 магнитного пускате­ля, отключая этим самым двигатель АД от сети.

Таким образом, введение дополнительных эле­ментов в устройство, исключение тепловой защи­ты от функций защиты от анормального пуска, как ненадежной, изменение взаимосвязи между эле­ментами выгодно отличает предлагаемое устрой­ство от прототипа. Предлагаемое устройство обеспечивает большую надежность и долговеч­ность АД за счет исключения ложных отключений двигателя при кратковременных перегрузках, в ре­зультате поиски причины отключения двигателя и его повторный пуск отпадают. Наличие световой индикации перегрузки АД позволяет оператору контролировать нормальный пуск двигателя, сле­дить за ходом технологического процесса и свое­временно вносить в этот процесс коррективы.

Устройство реализовано на реле тока типа РТ-40/10, реле времени типа ЭВ-248 на напряжение 220 В с выдержкой времени в пределах 1…20 с и промежуточном реле типа РП-21 на 220 В.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР № 1427474, кл. Н02Н 7/085, 1987.
2. Авторское свидетельство СССР № 1001292, кл. Н02Н7/08, 1983.
3. Заявка № 4 661 111/07 (036497), кл. Н02Н 7/085 от 13.03.89. Устройство для защиты трех­фазных электродвигателей от перегрузки / К.В. Коломойцев (СССР).

Автор: Константин Коломойцев, г. Ивано-Франковск

Источник: журнал Радиоаматор №9, 2015