Аварийные режимы асинхронных
электродвигателей
и способы их защиты

СРАВНЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ПРИ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ ДВИГАТЕЛЯ

Для определения области применения тех или иных средств защиты необходимо сравнить их действие при различных аварийных ситуациях. С этой целью вновь вернемся к рассмотрению аварийных режимов под углом зрения  выявления  преимуществ  и  недостатков защит.

Перегрузки в длительном режиме с постоянной нагрузкой

Рис. 20. Сравнение характеристик плавкой вставки (1) и теплового реле (2).

На одном рисунке для сравнения приведены характеристики плавкой вставки (1) и теплового реле (2) (рис.20). Ввиду того, что плавкую вставку приходится выбирать по условию пропускания пускового тока, ее защитные характеристики располагаются значительно правее линии номинального тока. Это свидетельствует о том, что плавкая вставка не может служить средством защиты короткозамкнутого асинхронного двигателя от перегрузки. При токах 1,5 — 2 от номинального значения плавкие вставки не сгорают.

Защитная зона тепловых реле располагается значительно ближе к прямой АВ. При сравнительно небольших перегрузках тепловые реле отключают двигатель с желаемой выдержкой времени. При больших перегрузках зоны действия плавкой вставки и теплового реле пересекаются. Начиная с некоторого значения кратности тока плавкая вставка срабатывает быстрее, чем тепловое реле. Объясняется это тем, что для нагрева биметаллической пластинки реле требуется определенное время. Поэтому тепловые реле при токах, в несколько раз превышающих номинальное значение тока уставки, срабатывают с запозданием. А при коротких замыканиях в электрической цепи нагревательные элементы могут сгореть до того, как отключится магнитный пускатель. При коротких замыканиях плавкая вставка срабатывает без запаздывания. Таким образом, если для защиты двигателя установлены тепловые реле, то требуется дополнительная защита от коротких замыканий. В автоматических выключателях с тепловыми расцепителями предусматривается электромагнитный расцепитель, который отключает двигатель при коротком замыкании без выдержки времени. Если установка автоматического выключателя не предусмотрена, то для отключения цепи при коротких замыканиях используют предохранители с плавкими  вставками.

Встроенная температурная защита реагирует на температуру обмоток, ее действие не зависит непосредственно от величины тока. Поэтому сравнивать ее работу с работой других видов защиты следует по температуре обмоток, при которой произойдет отключение. С этой целью проводили опыты на испытательном стенде. Асинхронный двигатель АО2-СХТЗ со встроенной температурной защитой испытывали при различных значениях тока [6]. Испытывали два вида защиты: УВТЗ и тепловые реле ТРН. В обмотку двигателя была вложена термопара для контроля ее нагрева. Перед опытом двигатель прогревали до установившейся температуры обмоток при номинальном токе. При настройке реле учитывали температуру окружающей среды. Фиксировали время срабатывания защит и температуру обмоток двигателя в момент отключения. Результаты опытов приведены в таблице 2 [6].

Из данных таблицы видно, что тепловое реле срабатывает при температуре обмоток 112 — 127°С, что ниже допустимой для данного класса изоляции (130°С). Защита УВТЗ срабатывает с небольшими отклонениями при температуре уставки.

Таблица 2

Результаты сравнительных испытаний теплового реле ТРН-10 и защиты УВТЗ при постоянной нагрузке

Следовательно, как тепловое реле, так и УВТЗ выполняют свои функции удовлетворительно. Ни одна из этих защит при таком характере перегрузки не имеет преимуществ перед другой. Имея в виду, что тепловые реле значительно проще и дешевле УВТЗ, при постоянной или слабопеременной нагрузке следует отдавать предпочтение тепловым реле. Применять защиту УВТЗ целесообразно только в установках, требующих повышенной надежности, аварии которых сопровождаются большим технологическим ущербом. Решение о применении того или иного вида защиты должно подкрепляться технико-экономическими расчетами.