Фазочувствительные (ФУЗ) и комбинированные устройства защиты

Эти средства защиты двигателей ЭП от перегрузки из-за более высокой сложности и стоимости, а также из-за невысокого качества напряжения (асимметрия, колебания напряжения и др.) имеют ограниченное применение только в экономически обоснованных случаях для отдельных ЭП.

Фазочувствительное устройство защиты реагирует на изменение угла сдвига фаз между напряжениями и токами двигателя, в качестве которого чаще всего предусматривают трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Базовая структура ФУЗ состоит из двух фазовращающих трансформаторов тока и кольцевого фазового детектора с косинусной характеристикой, на выходе которого включено электромагнитное реле защиты (рис. 1.42).

В рассматриваемой схеме защиты (рис. 1.42, а) реле KV1 включено между средними выводами вторичных обмоток фазовращающих трансформаторов тока ТА1 и ТА2. Последовательно с диодами VD1…VD4 кольцевого детектора включены резисторы R1…R4,

Рис. 1.42. Электрическая схема (а) и фазовые характеристики (б) ФУЗ.

Рис. 1.43. Общий вид комбинированного устройства защиты двигателя ЭП типа УЗДР-8

сопротивление которых согласовано с сопротивлением катушки реле KV1 и параметрами вторичных обмоток трансформаторов тока ТА1 и ТА2. Поэтому при нормальной работе электродвигателя в катушке реле KV1 протекает незначительный ток, который существенно меньше тока отпускания /_ро этого реле. При увеличении тока электродвигателя выше номинального, например из-за обрыва фазы или заклинивания двигателя ЭП, измеряемые напряжения U1 и U2 возрастают, что приводит к срабатыванию реле зашиты KV1, так как его ток становится больше тока срабатывания L_c. Это отражено на фазовых характеристиках ФУЗ (рис. 1.42, б).

ФУЗ — достаточно надежное средство защиты асихронных двигателей ЭП от неполнофазного режима, заклинивания и незапускания. Недостатки ФУЗ — их громоздкость и значительная масса, создаваемые трансформаторами тока, а также необходимость их выпуска на определенные диапазоны рабочих токов электродвигателей. Кроме того, как следует из фазовых характеристик (рис. 1.42, б), они обладают пониженной чувствительностью к малым перегрузкам, которые могут быть весьма длительными.

Комбинированные устройства защиты создают на основе ФУЗ, дополняя их средствами УВТЗ и др.

Пример такого комбинированного (универсального) устройства—УЗДР-8 (рис. 1.43).

Устройство защиты электродвигателя УЗДР-8 представляет собой сигнально-командное устройство, предназначенное для защиты электродвигателей или другой нагрузки путем ее аварийного отключения. Прибор выдает команду на отключение нагрузки при возникновении следующих аварийных ситуаций:

неверный порядок следования фаз;

обрыв фазы;

выход напряжения за установленные пределы;

перекос напряжения;

перекос по току потребления;

превышение номинального тока потребления;

перегрев обмотки статора электродвигателя или защищаемого объекта;

повышенное значение токов утечки изоляции.

Устройство защиты электродвигателя разделено на два модуля: датчиков тока и электронный. Модуль датчиков тока содержит три трансформатора тока и устройство, передающее информацию в электронный модуль. Кроме того, к электронному модулю подключены провода питающей сети, термодатчиков и устройств контроля сопротивления изоляции. На лицевой панели устройства защиты УЗДР-8 расположены кнопки управления и индикаторная панель, отображающая режимы работы и причины аварийных состояний системы.

Устройство защиты УЗДР-8 следит за состоянием не только питающей сети, но и нагрузки. После включения устройства защиты оно проверяет напряжения фаз сети, порядок их чередования и ток утечки в нагрузке. Если эти параметры соответствуют норме, становится возможным включение нагрузки. В противном случае универсальное устройство защиты запрещает включение нагрузки и отображает причину аварии на табло.

В дальнейшем, в процессе работы, реле контроля фаз контролирует напряжение сети, ток, протекающий по каждой фазе, и температуру обмоток электродвигателя. Если значения указанных параметров выходят за пределы, установленные пользователем, или произойдет обрыв фазы, то устройство защиты электродвигателя отключает нагрузку, отображая на табло причину аварии. Чтобы избежать случайных срабатываний устройства защиты электродвигателя, например при кратковременном дребезге контактов пускателя, отключение нагрузки происходит не сразу, а по истечении времени задержки, установленного пользователем (максимум 10 с). Следует иметь в виду, что задержка отключения при перегрузке по току зависит от ее значения, что позволяет избежать отключения системы, например, при кратковременной неопасной перегрузке электродвигателя. Пользователь может устанавливать следующие параметры устройства:

верхний и нижний предел допустимого напряжения;

допустимую разницу напряжений на фазах (перекос фаз по напряжению);

максимальный допустимый ток нагрузки;

допустимую разницу токов по фазам (перекос по току);

задержку перед отключением в аварийной ситуации.

Предельно допустимые сопротивление изоляции (300 кОм) и температура обмоток электродвигателя (80…90°С) записаны в память устройства и могут быть изменены производителем по требованию заказчика.

Стоимость комбинированного устройства УЗДР-8 относительно высока, и это ограничивает область, его применения ответственными ЭП.

Управление электроприводами заключается в осуществлении разнообразных операций, реализующих пуск, торможение, регулирование частоты вращения, реверсирование, поддержание заданных режимов работы или их принудительное изменение и т. д. в соответствии с требованиями технологического процесса. С этой целью используют различную аппаратуру управления ЭП, которую классифицируют по основным характерным признакам:

по способу управления (аппаратура ручного и автоматического управления);

по назначению (аппаратура управления, защиты и сигнализации);

по принципу действия (электромагнитная, электротепловая, индукционная, ферромагнитная, электронная и т. п.);

по роду тока (постоянного и переменного тока);

по конструкции (открытого, защищенного, закрытого, герметичного и т. п. исполнения);

по коммутационной способности (сильноточная, устанавливаемая в главных силовых цепях, и слаботочная, используемая в цепях управления).