СРАВНЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ПРИ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ ДВИГАТЕЛЯ
Перегрузки в длительном режиме с переменной нагрузкой
Редкие кратковременные перегрузки не опасны для двигателя, если они не сопровождаются потерей устойчивости работы и остановкой. Обмотка не успевает нагреться до опасной температуры, и после снижения нагрузки вновь наступает установившееся состояние. На такие кратковременные выбросы защита не должна реагировать.
 |
Рис. 21. Фрагмент токовой диаграммы измельчителя кормов. |
Некоторые машины имеют нагрузку, систематически изменяющуюся в больших пределах. На рисунке 21 показан фрагмент токовой диаграммы измельчителя кормов «Волгарь», снятой при измельчении силоса. Кратковременные выбросы тока в 1,5 — 2 раза превышают его номинальное значение. Вместе с тем ток часто падает до минимального предела (ток холостого хода). Судить о степени нагрева по среднему току было бы неправильным, так как количество тепла, выделяемого в обмотке, пропорционально квадрату тока. При бросках тока оно резко возрастает. При переменной нагрузке нагрев двигателя оценивают по эквивалентному току. Вычислять температуру обмоток при каждом броске тока очень сложно и не дает необходимой точности. Эквивалентным считается такой ток, который выделяет в обмотках такое же количество тепла, что и изменяющийся во времени ток. Таким образом, переменную нагрузку заменяют эквивалентной постоянной.
Защита должна «чувствовать», когда эквивалентное значение тока превышает допустимое. Если оно больше номинальной величины, нужно отключить, если меньше — отключения быть не должно.
Рассмотрим, как при таких перегрузках действует тепловое реле. Чувствительный элемент (биметаллическая пластина) должен нагреваться так же, как и обмотка, т. е. повторять процесс нагрева. Для этого необходимо, чтобы он имел такие же тепловые характеристики, как и обмотка. Практически такое условие можно выполнить только в ограниченных пределах. Конструктивные элементы реле выбирают таким образом, чтобы оно моделировало процесс нагрева при длительной постоянной нагрузке. Как это было показано выше, оно так или иначе выполняет свое назначение. При больших колебаниях тока процессы нагрева биметаллической пластинки и обмоток неидентичны, моделирование становится неточным. В работе реле появляются погрешности.
Реле, действующее в функции тока, является защитой косвенного действия. Оно контролирует ток, а по его величине и длительности — тепловое состояние двигателя. При переменной нагрузке между током и температурой нет однозначной зависимости. Тепловое реле имеет другие, чем у двигателя, теплотехнические характеристики, поэтому оно не может достаточно точно моделировать процесс нагрева при переменной нагрузке. Степень расхождения между «моделью» и двигателем зависит от колебаний нагрузки: чем они больше, тем больше погрешность защиты. Встроенная температурная защита действует по другому принципу, она не моделирует процесс нагрева двигателя, а реагирует непосредственно на температуру обмоток независимо от причины, вызвавшей нагрев. В этом заключается ее главное преимущество.
В таблице 3 приведены результаты сравнительных испытаний теплового реле ТРН-10 и защиты УВТЗ при случайной переменной нагрузке (среднеквадратическое отклонение 10%). Кратность тока оценивали по средней величине. Как и в опыте с постоянной нагрузкой, перед опытом двигатель прогревали до установившейся температуры при постоянном номинальном токе.
Из приведенных данных видно, что температура обмоток при срабатывании защиты УВТЗ при переменной нагрузке остается практически такой же, как и при постоянной нагрузке. Иначе ведет себя тепловое реле.
Таблица 3
Результаты сравнительных испытаний теплового реле ТРН-10 и защиты УВТЗ при переменной нагрузке
| Кратность тока |
Время срабатывания, с |
Температура обмоток в момент срабатывания защиты, °С |
||
| ТРН-10 | УВТЗ | ТРН-10 | УВТЗ | |
| 1,43 1,65 1,73 1,87 2,06 2,3 2,33 2,7 |
250 155 123 118 82 60 51 48 |
202 131 83 72 58 37 35 33 |
145 143 143 140 150 150 150 150 |
140 140 140 140 143 140 140 140 |
Температура обмоток при его срабатывании оказывается значительно выше, чем при постоянной нагрузке. Это подтверждает высказанную раньше мысль о том, что при переменной нагрузке тепловое реле недостаточно точно моделирует тепловое состояние двигателя. С возрастанием колебаний нагрузки неточность действия теплового реле увеличивается.