В современном мире электрические двигатели широко применяются в самых различных областях. Но при эксплуатации электродвигателей возможны сбои и аварии, которые могут привести к повреждению оборудования и даже к чрезвычайным происшествиям.
Для предотвращения таких ситуаций используется электронное устройство защиты двигателя, которое отслеживает работу двигателя и автоматически выключает его в случае возникновения опасных ситуаций.
В данной статье мы рассмотрим устройство и принцип действия универсального электронного устройства защиты двигателя, а также его основные типы и возможности применения.
Электронное устройство защиты двигателя
Электронное устройство защиты двигателя – это незаменимый компонент в системах автоматизации, предназначенный для защиты электрических двигателей от перегрузок, коротких замыканий и других электрических сбоев. Основными компонентами электронного устройства защиты двигателя являются:
- Микроконтроллер (микропроцессор) – устройство, обеспечивающее обработку и анализ данных о работе двигателя и срабатывание защитных механизмов.
- Датчики – устройства, измеряющие различные параметры работы двигателя, такие как ток, напряжение, температура и скорость вращения.
- Реле – элементы, осуществляющие коммутацию цепей и управляющие работой механизмов защиты двигателя.
- Конденсаторы и дроссели – элементы, необходимые для сглаживания напряжения и подавления помех.
Роль каждого компонента в устройстве также крайне важна.
Микроконтроллер обрабатывает данные, полученные от датчиков, и срабатывает защитные механизмы, если возникают отклонения от нормальных параметров работы двигателя.
Датчики измеряют различные параметры и передают информацию микроконтроллеру для анализа.
Реле управляют работой механизмов защиты, таких как отключение питания или изменение параметров работы двигателя, а конденсаторы и дроссели используются для сглаживания напряжения и подавления помех.
УБЗ-304 — устройство защиты электродвигателей производства компании Новатек-Электро предназначено для защиты асинхронных электродвигателей мощностью от 2,5 до 315 кВт при использовании внешних стандартных токовых трансформаторов с выходным током 5 А.
Принцип действия электронного устройства защиты двигателя
Электронное устройство защиты двигателя работает по принципу мониторинга электрических параметров двигателя и автоматического отключения его питания в случае возникновения опасных ситуаций. Основными параметрами, которые измеряются, являются ток, напряжение и температура двигателя.
Если электронное устройство обнаруживает отклонение какого-либо параметра от нормы, то оно отправляет команду на отключение питания двигателя. В некоторых случаях, устройство может предупредить об опасности с помощью звукового или светового сигнала, чтобы оператор мог принять соответствующие меры.
Вероятность возникновения аварийных ситуаций снижается благодаря своевременному предоставлению информации о критическом состоянии.
В случае короткого замыкания защищаемый двигатель отключается от источника питания с помощью электронного устройства зашиты в течение нескольких миллисекунд. Такие устройства также защищают двигатель от двухфазной работы.
Важнейшей функцией защиты двигателя является предотвращение чрезмерного нагрева статора и ротора, т.е. отключите двигатель до того, как его мгновенная температура превысит предельное значение рабочей температуры.
В то же время, однако, двигатель нельзя отключать при длительной постоянной нагрузке номинальной мощностью, при пуске или торможении, а также при повторно-кратковременной работе, определяемой рабочими циклами S2 и S8.
Критический момент — запуск груженого двигателя. Во время пуска, когда скорость увеличивается от нуля до номинального значения, двигатель потребляет гораздо больший ток, чем после окончания пуска, т.е. при номинальной скорости.
Таким образом, температура обмоток статора и ротора повысится в течение нескольких секунд, потому что железо еще недостаточно рассеивает тепло. Поэтому при проектировании защиты необходимо учитывать время пуска нагруженного двигателя.
Первоначальной причиной чрезмерного нагрева двигателя может быть, например, большой момент нагрузки, заблокированный ротор, неправильное чередование фаз, обрыв фазы или несимметричная нагрузка в электросети.
Устройство защиты электродвигателя УЗДР-8
По способу измерения температуры защиты двигателя делятся на так называемые токозависимые и токонезависимые. В случае токозависимых защит температура обмотки двигателя оценивается косвенно, через рабочий ток двигателя.
Таким образом, она защищает от чрезмерного нагрева, которому препятствует увеличение рабочего тока двигателя. Это может - если это продолжается долгое время - повредить или даже разрушить двигатель.
Токозависимая защита оценивает увеличение этого тока. Время срабатывания зависит от соотношения значений срабатывания и заданного тока и может быть считано из характеристики срабатывания защиты. Чем больше увеличение рабочего тока двигателя, тем короче время выключения.
Примерами таких защит являются тепловые реле и автоматические выключатели с тепловым расцепителем.
Независимая от тока защита измеряет температуру непосредственно в обмотке двигателя. Термисторы, встроенные в обмотку двигателя, включены в измерительную цепь с обнаружением обрыва провода. Если цепь разорвана, реле дает команду двигателю отключиться. Независимые от тока защиты включают термисторные реле.
Термисторная защита оценивает нагрев, измеряя температуру непосредственно в обмотке двигателя. Таким образом можно обнаружить несанкционированное нагревание, вызванное, например, нарушением циркуляции охлаждающей среды, которое не оценивается токозависимой защитой.
Подходящий датчик температуры обычно выбирается и устанавливается в обмотку двигателя производителем двигателя. Современные электронные устройства защиты электродвигателей чаще всего имеют независимую от тока температурную защиту.
Замыкание на землю может произойти из-за повреждения изоляции, повышенной влажности или конденсации воды в электрооборудовании. Электронное устройство защиты двигателя также может защищать двигатель от этих воздействий.
Устройство комплексной защиты электродвигателей бесконтактное электронное СиЭЗ-4И
О приближающемся отключении двигателя, которое может быть вызвано большим моментом нагрузки, асимметрией или обрывом фазы, сигнализирует светодиод и вспомогательные контакты, которые позволяют обрабатывать эту информацию, например, системой управления.
Предупреждение о перегрузке активируется при длительном увеличении рабочего тока двигателя выше предельного значения и, таким образом, позволяет своевременно осуществить целенаправленное вмешательство (снижение нагрузки) в технологический процесс.
Важно отметить, что электронное устройство защиты двигателя работает быстрее и точнее, чем традиционные механические реле. Благодаря этому, оно может предотвратить возникновение серьезных аварий, связанных с повреждением двигателя и других оборудований в производственном процессе.
Стабильная временная зависимость характеристик переключения гарантирует долговременную надежную защиту даже в тяжелых промышленных условиях эксплуатации.
Универсальный блок защиты электродвигателей УБЗ-302
Схема подключения универсального блока защиты УБЗ-302
Применение электронного устройства защиты двигателя
Большинство двигателей, входящих в промышленное оборудование, управляются автоматически, без участия оператора.
Возможные поломки двигателя обычно связаны с незапланированной остановкой производственного процесса. Длительный простой производства, а то и его остановка, пусть и на временный период, часто сопряжены с большими потерями.
Электронное устройство защиты двигателя находит широкое применение в различных отраслях промышленности, где необходимо обеспечить бесперебойную работу оборудования и предотвратить негативные последствия от аварийных ситуаций.
Одной из главных областей применения электронных устройств защиты двигателя является автоматизация производственных процессов. В этом случае электронные устройства защиты двигателя используются для обеспечения надежной работы электродвигателей, контроля нагрузки на них, а также для контроля за температурой двигателей.
Это позволяет увеличить эффективность производственных процессов, снизить затраты на обслуживание и увеличить срок службы оборудования.
Электронные устройства защиты двигателя также находят применение в бытовых системах, таких как стиральные машины, холодильники, кондиционеры и другие электроприборы. В этом случае они используются для защиты двигателей от перегрузок и коротких замыканий, а также для контроля за температурой и другими параметрами.
Реле Tesys T Ethernet 0,4-8А 24В. Система TeSys T способна предотвратить любую неисправность электродвигателя. Благодаря возможности своевременного прогнозирования аварийных ситуаций, связанных с работой электродвигателя, система TeSys T предотвращает внезапную остановку технологических процессов
Электронные устройства защиты и контроллеры
Электронные устройства защиты электродвигателей и контроллеры являются неотъемлемыми компонентами современных систем автоматизации и управления производством.
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) обеспечивают управление работой электродвигателей и могут интегрироваться с электронными устройствами защиты двигателей, чтобы обеспечить безопасность и надежность их работы.
Контроллеры могут автоматически управлять работой электродвигателей, изменять скорость и направление вращения. Электронные устройства защиты электродвигателей, в свою очередь, обеспечивают защиту электродвигателей от перегрузок, коротких замыканий, недостаточного напряжения, перегрева и других нежелательных ситуаций, которые могут привести к их выходу из строя.
Таким образом, электронные устройства защиты и контроллеры взаимодействуют для обеспечения безопасной и надежной работы электричесикх двигателей в системах автоматизации и управления производством.
Почему важны интеллектуальная защита и управление двигателем?
Мир движется к технологическим и цифровым инновациям, поддерживающим идею энергосбережения. Интеллектуальное управление двигателем, например, позволяет интеллектуальным машинам контролировать потребление энергии и минимизировать незапланированные простои.
Интеллектуальное управление двигателем также предлагает безопасную связь с верхнеуровневыми системами управления, обеспечивая точный мониторинг и управление с помощью интеллектуальных устройств.
Кроме того, оно упрощает диагностику, сокращает время программирования, повышает производительность автоматизируемого процесса, а также улучшает управление оборудованием, позволяя получать доступ к данным в любое время и в любом месте.
Интеллектуальная защита электродвигателей SIMOCODE-DP
Система SIMOCODE-DP (Децентрализованные периферийные устройства защиты и управления двигателем Siemens) представляет собой комбинацию системы защиты и управления двигателем с децентрализованными периферийными устройствами, оснащенными функциями связи.
В дополнение к основным функциям она обеспечивает комплексные функции диагностики и управления, а также имеет встроенный интерфейс Profibus-DP.
Функции управления включают прямой и обратный пуск двигателя, пуск по схеме звезда-треугольник, соединение Даландера, плавный пуск (устройство плавного пуска).
Предопределенные функции управления ускоряют проектирование, снижают вероятность ошибок и сокращают время цикла программы.
SIMOCODE-DP регистрирует рабочие и статистические данные отдельных двигателей и непрерывно информирует технолога о текущем рабочем состоянии. Сигнализируя о критических рабочих состояниях, можно предотвратить отказ оборудования.
Технолог своевременно получает информацию, например, о перегрузке конвейерной ленты или смесителя и может целенаправленно вмешаться. Данные о количестве пусков и остановов из-за перегрузки и количестве часов работы хранятся в постоянной памяти системы SIMOCODE-DP.
На основе статистической обработки этих данных можно заблаговременно планировать регулярные остановки в целях технического обслуживания. Таким образом, интервалы технического обслуживания могут быть адаптированы к текущему состоянию оборудования.
Другими преимуществами являются модульная конструкция, простой и быстрый ввод в эксплуатацию, связь через шину Profibus, ограничение количества устройств для подключения двигателей, меньше места для установки в распределительном щите и снижение затрат на подключение проводов.
Эта система хорошо зарекомендовала себя на практике при управлении и защите двигателей не только в химической, цементной и металлургической промышленности, но и в газовой, металлургической, текстильной и нефтехимической промышленности. Также может использоваться в операциях с постоянной круглосуточной готовностью техники.