СРАВНЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ПРИ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ ДВИГАТЕЛЯ
Потеря фазы после включения двигателя в сеть
 |
| Рис. 23. Кривые изменения тока двигателя в зависимости от коэффициента загрузки двигателя в трехфазном (1) и однофазном (2) режимах. |
Выше было показано, что величина тока в рассматриваемой аварийной ситуации зависит от нагрузки на валу электродвигателя. Некоторое влияние оказывает механическая характеристика рабочей машины. Работу теплового реле при потере фазы после включения двигателя в сеть можно проследить по рисунку 23, на котором представлены кривые изменения тока двигателя в зависимости от коэффициента загрузки в трехфазном и однофазном режимах. Зона разброса характеристик теплового реле ограничена сверху и снизу прямыми АВ и CD. Пересечение этих прямых с кривой 2 в точках М и N разбивает кривую на три участка. На участке левее точки М защита не действует, ток не превышает номинального значения. Несмотря на однофазный режим работы, двигатель не испытывает перегрева. Коэффициент загрузки, соответствующий точке М, зависит от мощности двигателя. Двигатели малой мощности (менее 1 кВт) обычно выбирают с запасом мощности, поэтому их коэффициент загрузки редко превышает 0,5. Двигатели большей мощности могут иметь kз ≥ 0,6. Участок MN соответствует зоне, в которой наблюдается разброс характеристик теплового реле. Точке N соответствует коэффициент загрузки kз2. Можно считать, что на этом участке надежная защита не обеспечена. При больших нагрузках (правее точки N) правильно настроенная защита срабатывает надежно. Заштрихованная зона между kз1 и kз2 показывает зону, опасную для двигателя. Если загрузка двигателя до потери фазы находилась в этой зоне, появляется возможность перегрева обмоток из-за недостаточной чувствительности защиты.
Устранить такой недостаток тепловой защиты можно, снизив ток уставки защиты на 20 — 25%. Тогда точка N сместится влево. Но при этом нужно иметь в виду, что тем самым мы ограничиваем допустимую нагрузку двигателя в нормальном трехфазном режиме. При достижении номинального значения тока защита будет отключать. Кроме того, возможны ложные отключения при пуске двигателя. Таким образом, улучшение работы теплового реле путем снижения тока уставки возможно только в том случае, если заведомо известно, что двигатель не будет загружен до номинального значения.
Некоторые особенности работы в однофазном режиме имеет электропривод вентиляционных установок. В отличие от других машин вентилятор имеет специфическую механическую характеристику. Его момент сопротивления зависит от квадрата скорости вращения. Такая характеристика называется вентиляторной. Переход из трехфазного режима в однофазный сопровождается снижением скорости вращения ротора двигателя и момента сопротивления пропорционально квадрату скорости. Нагрузка на валу двигателя уменьшается, однако ток по сравнению с трехфазным режимом становится больше, ввиду того что одна из фаз обмотки не работает. По сравнению с предыдущим случаем при постоянном, не зависящем от скорости вращения моменте кривая тока однофазного режима спускается ниже. Это означает, что пределы коэффициентов загрузки, при которых возникает опасность перегрева из-за нечувствительности защиты, будут выше, чем для машин с постоянным моментом.
При соединении обмоток двигателя по схеме «треугольник» потеря фазы, как это было показано выше, вызывает неодинаковое возрастание токов в фазовых и линейных проводах. Нагрев определяется токами в фазах, а действие защиты — линейными токами. Ввиду того, что фазовый ток в одной из обмоток «треугольника» возрастает быстрее, чем линейный ток, чувствительность реле проявляется в большей степени.
Однако из сказанного выше не следует делать вывод о непригодности тепловых реле для защиты от перегрузки при потере фазы. Недостатки тепловых реле частично компенсируются запасом двигателей по нагреву, который заложен в них при конструировании. Дело в том, что из технико-экономических соображений номинальный ток двигателя выбирают такой величины, при которой обмотка двигателя не нагревается до предельно допустимого значения. Этот запас в определенной степени компенсирует недостатки тепловых реле. Опытная проверка показала, что при правильном выборе нагревательных элементов они работают достаточно надежно. В таблице 4 приведены результаты испытаний реле ТРН и УВТЗ при потере фазы. После включения двигателя устанавливали соответствующую нагрузку. Затем отключали одну из фаз питания, фиксировали время срабатывания защиты и температуру обмоток в момент отключения двигателя. Как видно из данных опытов, как тепловое реле, так и УВТЗ при потере фазы действуют удовлетворительно. Тепловое реле срабатывает при более низкой температуре нагрева обмоток по сравнению с УВТЗ. Приведенные данные свидетельствуют о том, что тепловые реле при их правильном использовании и настройке удовлетворительно защищают двигатель от перегрузки при потере фазы.