Схема защиты электродвигателя

Схема защиты электродвигателя

Причинами возникновения неполнофазных режимов работы электрооборудования в большинстве случаев являются отгорание, обрыв одного или двух фазных проводников, отсутствие контакта в месте соединения, сработка (сгорание) предохранителя.

Возникающие вследствие пропадания фазы аварийные переходные процессы работы особенно опасны для трехфазных асинхронных электродвигателей. Несимметричность этого режима характеризуется возникновением перераспределения токов по обмоткам двигателя — токи в обмотках могут превышать номинальные в несколько раз.

При включении трехфазного двигателя на двух фазах пуска, как правило не происходит. Если-же при отсутствии контакта или отгорания (обрыва) одной из фаз во время работы он уже набрал скорость равную или близкую к номинальной и вращающий момент позволяет продолжить работу с понижением частоты вращения, то остановки может не произойти.

И проявление аварийного режима в этом случае внешне возможно только в виде изменения шума работы электродвигателя. Это приводит к недопустимому нагреву магнитопровода, повреждению изоляции двигателя и выходу его из строя.

Для чего предназначено

Специальные контроллеры фаз востребованы в местах, где требуется часто подключаться к питающей сети и где важно соблюдать их чередование. В качестве примера обычно рассматривается ситуация, когда подключаемое оборудование постоянно переносится с одного места на другое. В этом случае вероятность перепутать фазы линейных напряжений очень велика.

В некоторых нагрузках неверное их чередование способно привести к неправильной работе устройства и последующей поломке. Любой агрегат, включенный в такую сеть длительное время, с большой вероятностью выйдет из строя. При эксплуатации такого прибора можно легко ошибиться с оценкой его состояния, считая, что устройство нуждается в ремонте.

Принцип работы и функции реле контроля фаз

Итак, в каждом станке существует правильный порядок фаз, при котором все двигатели при данном подключении крутятся в правильном направлении. Если питающие фазы перепутаны, то всё тоже будет крутиться, но неправильно, и возможно недолго.

В реле контроля фаз есть схема, которая вычисляет порядок чередования фаз (Phase-sequence), и в соответствии с этим порядком срабатывают выходные контакты. Контакты эти можно подключить куда угодно — в контрольную цепь, к звонку или лампочке, разрывать цепь питания цепь питания всего устройства или катушки контактора двигателя.

Последнее применение рекомендует производитель, я же рекомендую включать его в аварийную (контрольную) цепь, чтобы весь станок, в котором установлено это реле, не мог запуститься. Естественно, если аварийная цепь выполнена правильно, как я это рекомендую в статье по приведённой ссылке.

Это главное применение.

Другое применение — защита от пропадания фазы (Phase-loss). Или от существенного понижения напряжения на одной из фаз (асимметрия, или перекос фаз) (Three-phase Asymmetry).

Последние две функции в принципе идентичны, весь вопрос только в уровне падения напряжения.

От пропадания фазы для защиты электродвигателей также применяется мотор-автомат или тепловое реле, но они срабатывают по тепловой перегрузке, а это уже критический режим. А реле контроля фаз — электронное устройство, и сработает раньше (1-3 сек), не дав двигателю перегреться. В случае выравнивания фаз включение происходит тоже не сразу, а через необходимое время (5-10 сек).

Уровень напряжения асимметрии можно выставить во всех реле контроля фаз, а вот время включения/выключения, как правило, регулируется лишь в навороченных моделях. Кроме того, для функции обнаружения асимметрии существует такой полезный параметр, как гистерезис, который обеспечивает более «плавную» работу устройства. Он тоже, как правило, не регулируется.

Как работает гистерезис, спросите у того, кто знает что это такое))

Таким образом, можно сказать, что реле контроля фаз — устройство, которое контролирует качество трехфазного питающего напряжения в промышленном оборудовании. И естественно, что реле контроля фаз – 3-х фазное устройство.

Реле контроля трехфазного напряжения ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13

Здравствуйте, уважаемые посетители и читатели сайта «Заметки электрика».

Речь в данной статье пойдет о реле контроля фаз типа ЕЛ-11, ЕЛ-12, ЕЛ-13, а также модернизированных его моделей ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ.

Эти реле еще называют реле контроля трехфазного напряжения.

Впервые с этими реле я столкнулся недавно, потому как широкого распространения в цепях релейной защиты и автоматики они не получили. Для этих целей мы используем более простые и не менее надежные электромеханические реле.

А тут на днях коллега по «цеху» попросил проверить реле контроля фаз ЕЛ-11, которое было установлено у него в схеме АВР (автоматического ввода резерва) на вводе административного здания. По его словам реле контроля фаз работало не правильно, а скорее всего совсем не работало.

По приезду на место его установки, я обнаружил, что реле трехфазного напряжения действительно работало не правильно, т.е. светодиод «сеть» на реле не горел, хотя все три фазы (А, В, С) приходили на реле.

Еще можно было проверить чередование фаз, но мой коллега убедил меня, что никаких ремонтов не производили и фазировка не менялась.

Мною было предложено проверить это реле на стенде нашей электролаборатории и, если оно неисправно, то заменить его.

Ну раз реле мы сняли, то и схему АВР перевели из автоматического режима в ручной. Но об этом мы поговорим в следующих статьях, например, читайте про самую простую схему АВР. Если не хотите пропустить выход новых статей на сайте, то пройдите простую процедуру подписки. Форма подписки находится в конце каждой статьи и в правой колонке сайта.

Назначение реле контроля фаз

Реле ЕЛ-11, ЕЛ-12, ЕЛ-13, ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ применяют для:

ЕЛ-11 и ЕЛ-11МТ используются чаще всего для защиты источников питания и преобразователей электрической энергии, генераторов, а также в схемах АВР (автоматического ввода резерва).

ЕЛ-12 и ЕЛ-12МТ используются чаще всего для защиты электродвигателей кранов мощностью не более 100 (кВт).

ЕЛ-13 применяется в качестве защиты реверсивных электрических приводов мощностью не более 75 (кВт).

А теперь подробнее разберем каждый тип реле в отдельности.

Технические характеристики ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13

Технические характеристики приведены в таблице ниже (при нажатии на картинку она увеличится).

Это табличка с данными по коммутационной способности этих реле.

А вот их габаритные размеры.

Установка реле контроля фаз ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13

ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13 крепятся двумя способами. Первый способ крепления осуществляется с помощью двух крепежных винтов М4.

Второй способ крепления более удобный по моему мнению — это крепление на DIN-рейку.

Кстати, в паспорте на это реле сказано, что у него допускается произвольное пространственное положение.

В общем, хоть «вверх ногами» его устанавливай.

Подключение и схема реле ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13

Подключение реле контроля трехфазного напряжения типа ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13 осуществляется с помощью проводов под зажимы. Под каждый зажим допустимо подключать, либо один провод сечением 2,5 кв.мм, либо два провода сечением до 1,5 кв.мм.

Напоминаю Вам, что я уже писал статью на тему как определить сечение провода по его диаметру. Можете почитать.

Чтобы все правильно подключить, необходимо знать схему. В принципе, производители позаботились о подсказке и изобразили схем подключения на самом корпусе реле.

Кстати, при проверке этого реле я обнаружил, что на стенде у меня обратный порядок чередования фаз источника трехфазного напряжения. Вместо А, В, С на выводах фактически было С, В, А.

Итак, для более наглядного представления работы этого реле я собрал следующую схему.

Так схема выглядит на стенде.

На зажимы (клеммы) А, В, С реле ЕЛ-11 подведено трехфазное напряжение

110 (В) с правильным чередованием фаз.

Чтобы наблюдать работу выходных н.з. (1-2) и н.о. (3-4) контактов реле я подключил к ним светодиодные лампы СКЛ красного и зеленого цветов.

На н.з. (нормально-закрытый) контакт подключил зеленую лампу, а на н.о. (нормально-открытый) — красную.

Работа реле ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13

Рассмотрим несколько случаев работы реле контроля трехфазного напряжения.

1. Нет напряжения на зажимах реле А, В, С

При отсутствии питающего трехфазного напряжения на зажимах реле А, В, С красный светодиод «сеть» не горит. Контакт (1-2) замкнут, (3-4) разомкнут. Это отчетливо видно по лампам — горит зеленая лампа.

2. Есть напряжение на зажимах реле А, В, С

При подаче питающего трехфазного напряжения на зажимы реле А, В, С красный светодиод загорается. Контакт (1-2) размыкается, (3-4) замыкается. Опять же это хорошо видно по лампе — горит красная лампа.

3. Есть напряжение на зажимах реле А, В, С, но его параметры вышли за допустимые нормы

Рассмотрим случай, когда напряжение на зажимах реле контроля фаз А, В, С присутствует, но его параметры вышли за допустимые значения, которые указаны в технических характеристиках. В этот момент красный светодиод на лицевой панели реле контроля фаз гаснет, а контакт (1-2) замкнется и (3-4) разомкнется через промежуток времени, установленный с помощью регулятора.

У реле ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13 выдержку времени можно регулировать в пределе от 0,1 — 10 (сек).

После восстановления параметров сети, красный светодиод на лицевой панели реле контроля фаз снова загорается, контакт (1-2) размыкается, (3-4) замыкается, т.е. схема восстанавливается.

Как говорится, «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», вообщем смотрите видео о принципе работы этого реле:

Дополнение: по просьбе читателей выкладываю функциональные схемы реле.

Это мы с Вами рассмотрели реле контроля фаз типа ЕЛ-11, ЕЛ-12 и ЕЛ-13. Теперь перейдем к их модернизированным «собратьям» типа ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ.

Технические характеристики ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ

А вот их габаритные размеры.

Установка и подключение ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ

ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ крепятся, либо с помощью двух крепежных винтов, либо на DIN-рейку.

Подключение и схема реле ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ

Подключение реле контроля трехфазного напряжения типа ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ осуществляется аналогично.

Разница заключается лишь в маркировке зажимов. Вместо А, В, С в этих реле используется маркировка L1, L2, L3. Такая же ситуация и по контактам. Вместо н.з. контакта (1-2) используется (11-12), а вместо н.о. (3-4) — (21-24).

В принципе, производители опять позаботились о подсказке электрикам и нарисовали схему подключения реле прямо на его корпусе.

В качестве примера изобразили схему защиты двигателя с помощью реле контроля трехфазного напряжения.

А сейчас расскажу Вам работу этой схемы.

Питание электродвигателя осуществляется от сети трехфазного напряжения через плавкие предохранители. После предохранителей установлено реле контроля фаз ЕЛ-12МТ и силовые контакты магнитного пускателя (контактора) КМ. Управление контактором КМ осуществляется следующим образом.

Питание цепей управления в этом примере берется с двух фаз L1 и L2 (можно взять и другое линейное напряжение). Катушка контактора КМ должна быть выбрана на линейное напряжение сети, т.е. если линейное напряжение сети 380 (В), то и катушка КМ должна быть на 380 (В).

При нажатии на кнопку SB1 включается контактор КМ по цепи: фаза L1 — нажатая кнопка SB1 — нормально-закрытый контакт кнопки SB2 (стоп) — замкнутый контакт (24-21) реле контроля фаз ЕЛ-12МТ — катушка контактора КМ — фаза L2. Кнопку SB1 удерживать не нужно, т.к. при срабатывании контактора КМ его нормально-открытым контактом КМ шунтируется кнопка SB1.

Соответственно, контакт ЕЛ-12МТ (24-21) будет замкнут в том случае, если параметры питающей трехфазной сети удовлетворяют всем условиям, сказанным в начале этой статьи.

Например, двигатель работает в нормальном режиме. Вдруг пропала фаза питающего трехфазного напряжения. Реле через 2 (сек.) разомкнет контакт (24-21), катушка контактора КМ обесточится и разомкнет свои силовые контакты КМ. Двигатель отключится от сети.

При подключении реле ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ необходимо соблюдать правильный порядок чередования фаз.

Реле контроля трехфазного напряжения типа ЕЛ-11МТ и ЕЛ-12МТ имеют небольшие отличия от своих предшественников.

1. Регуляторы уставки срабатывания при повышенном и пониженном напряжении

На лицевой панели реле находятся 2 регулятора для регулирования уставки срабатывания реле при превышении и понижении напряжения питающей трехфазной сети.

Их пределы Вы можете посмотреть в технических характеристиках, про которые я писал чуть выше.

2. Регуляторы уставки выдержки времени при превышении и понижении напряжения

С помощью этих регуляторов Вы можете настроить конкретную выдержку времени срабатывания реле при превышении и понижении напряжения питающей сети. Все пределы регулирования по ним Вы найдете в технических характеристиках.

3. На лицевой панели реле находится 3 красных светодиода

На лицевой панели расположены 3 красных светодиода. При обрыве одной из фазы или нарушении порядка чередования фаз питающего трехфазного напряжения, загорается первый светодиод. Кстати, чуть не забыл сказать, что при обрыве или изменении порядка чередования фаз реле срабатывает с установленной (нерегулируемой) выдержкой времени 2 (сек).

При превышении напряжения больше уставки загорается второй светодиод. И наоборот, при понижении напряжения ниже уставки — загорается третий светодиод. Смотрите таблицу.

МПК / Метки

Устройство для защиты потребителя трехфазного напряжения от обрыва фазы и изменения чередования фаз

Номер патента: 957344

. 15 и 16- соответственно.Двц других плеча фазочувсгвительнойзвезды содержат транзистор 17, подсоединенный к первой фазе эмигтером, абазойчерез резистор 18 — к входномузажиму 4, .и последовательно с ним включена параллельная цепь из конденсатора19 и резистора 20, и транзистор 21,эмиттером подсоединенный к входномузажиму третьей фазы, в базой — к выходному зажиму 6 через резистор 22,в коллекторе этого транзистора включенрезистор 23. Эмиттерно-базовые перехо 4ды транзисторов шунтированы:диодами24, 25 и 26,Устройство функционирует следующимобразом. Если предположить, что к входным зажимам 1, 2 и 3 подсоединеноБОнапряжение питания 1, 2 и 3 фаз соответствЕнно, а нагрузка псдсоединенак выходным зажимам 3, 4 и 5, точерез базы.

Устройство для защиты трехфазного электропотребителя от перекоса фаз питающей сети

Номер патента: 1394323

. кнопки «Пуск» 5 срабатывает магнитный пускатель, самоудерживаясь с помощью контакта 6 и замыкая цепь питания электропотребителя 1 с помощью своих силовых контактов 2.При перекосе фаз питающего напряжения, который может наступить, например, при обрыве питающих проводов,коротком замыкании одной из фаз нанейтральной точкеф конденсаторов 11,возникает потенциал относительно нулевого провода сети, Выпрямленное спомощью диода 12 напряжение (положительное) с выхода резистивного делителя прикладывается к первому выводуобмотки 14 исполнительного реле, обесточивая последнюю. С выдержкойвремени, определяемой временем разряда конденсатора 15, исполнительноереле возвращается, размыкая свой контакт 7 в цепи управления и обесточивая, тем самым.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от обрыва фазы

Номер патента: 904077

. и последовательно включенного сним резистора 7 с катодами диодов11-13.Устройство защиты работает следующим образом.При включении выключателя 14 навыходе выпрямителя 17-9) появляется выпрямленное напряжение, содержащее все три фазы питающей сети фнг.2).Под действием этого напряжения герконовое реле 10 выключается, размыкающий контакт реле 6 разрывает цепь выключателя 14 раньше, чем напряжение на обмотке выключателядостигает величины напряжения срабатывания выключателя. 7 4В нормальном режиме герконовое реле включено, поскольку напряжение отпускания реле фто ревыбирается ниже минимального значения выпрямленного напряжения Ьтйц (фиг.2).При обрыве одной фазы питающей сети токи в двух оставшихся фазах становятся равными по величине и.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от обрыва фаз

Номер патента: 1064366

. к переключению контакта 5 и переводу двигателя из номийального (паспортного) режима в двухфазный .конденсаторный режим путем присоединения»,к обесточенной фазе конденсатора 4 Схемйрисоединения конденсаторов 4 обеспечнвЪегнаправление вращения электродвигателя,предшествующее обрыву фазы. Контакты.и 12 логической схемы упраыения промежуточных реле принадлежат реле 1, а контакты 10, 13, 9 и 1 соответственно реле 2 и 3,т,е. срабатывание любого из реле 1 — 3 неприводит к срабатыванию реле 14 — 16. Приобрыве любой другой (одной) фазы и сох-,Изобретение относится к электроприводу, на конкретнее к устройствам защиты и управ- сления трехфазными асинхронными электро- мдвигателями, преимущественно электродви. кгателями исполнительных.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от обрыва фазы

Номер патента: 1354325

. которого соединен с подвижным контак» том переменного резистора 21. Исполнительный контакт 8 реле постоянного тока включен в цепь обмотки 7 управления коммутирующего аппарата. Источник 19 опорного напряжения гальвани- чески развязан с сетевым напряжением. Один из зажимов электродвигателя через размыкающий контакт коммутирующего аппарата соединен с «землей».При запуске электродвигателя контакт 8 реле постоянного тока замкнут,252так как ло его обмотке 18 протекаетток от источника 19 опорного напряжения, В случае возникновения нелолнофазного режима питания электродвигателя 3 на выходе однофазного вылрямительного моста 16 появляется напряжение, которое через переменный резистор 21 прикладывается к катодудиода 20 и запирает его.

Опасность и последствия перекоса

Чем опасен перекос фаз в электросети? Условно негативные моменты можно разделить на три группы:

1. Вред для электрических приемников (приборов, оборудования): их повреждение, уменьшение срока использования.
2. Вред для источников электроэнергии: механические повреждения, увеличение потребления электроэнергии, уменьшения срока эксплуатации источника.
3. Последствия для потребителей: увеличение расходов на электричество, необходимость ремонта электрооборудования, возможное получение травм.

Из-за того что электроэнергия распределяется по проводникам неравномерно, в электросети значительно увеличивается потребление электричества. Трехфазная сеть, у которой образовалась несимметрия, может снизить срок эксплуатации электроприборов и бытовой техники.

Если это автономная электростанция, то расход масла и топлива при такой ситуации значительно увеличивается, а генератор может сломаться. В случае, когда одна фаза получает больше напряжения, чем две другие, электробезопасность нарушается. А это может привести к различным электротравмам, а также к возгоранию электрических бытовых приборов и самой проводки.

Как видно последствия такого явления значительные и их решение и устранение может привести к большим материальным затратам. Для того чтобы избежать подобной неприятной ситуации, следует заранее принимать определенные меры.

Трехфазные реле контроля компании АББ

Трехфазные реле контроля компании АББ обеспечивают контроль всех важных параметров трехфазных цепей. Они распознают ошибки на ранней стадии, помогая избежать отключения всей установки. В случае серьезных ошибок реле производят безопасное отключение подключенных устройств и двигателей, предохраняя установку от поломок.

Благодаря этому, трехфазные реле контроля сохраняют безопасную работу оборудования с максимальной эксплуатационной готовностью и являются важным вкладом в экономику.