Автоматический выключатель для пуска электродвигателя

Защитный автомат для двигателя — специализированное электромеханическое устройство для применения в сетях 50 Гц. Он обладает рядом функций, позволяющих обеспечить безопасноую работу оборудования:

Защита от электросбоев в сети: короткое замыкание и межфазные замыкания.

Защита электродвигателя от перегрузки, при потреблении электрического тока выше значения, указанного в паспортных данных.

Защита от фазовых дисбалансов.

Тепловая задержка для предотвращения повторного включения двигателя сразу после перегрузки, что дает электродвигателю время для охлаждения.

Основные функции защиты

Защитный автомат для двигателя — специализированное электромеханическое устройство для применения в сетях 50 Гц. Он обладает рядом функций, позволяющих обеспечить безопасноую работу оборудования:

1. Защита от электросбоев в сети: короткое замыкание и межфазные замыкания.
2. Защита электродвигателя от перегрузки, при потреблении электрического тока выше значения, указанного в паспортных данных.
3. Защита от фазовых дисбалансов.
4. Тепловая задержка для предотвращения повторного включения двигателя сразу после перегрузки, что дает электродвигателю время для охлаждения.

Схема подключения трехфазного двигателя в сеть через автоматический выключатель

Поэтому более подробно общий случай будет выглядеть так:

3. Подключение двигателя через автоматический выключатель. ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА

На схеме 3 показан защитный автомат, который защищает двигатель от перегрузки по току (“прямоугольный” изгиб питающих линий) и от короткого замыкания (“круглые” изгибы). Под защитным автоматом я подразумеваю обычный трехполюсный автомат с тепловой характеристикой нагрузки С или D.

Напомню, чтобы ориентировочно выбрать (оценить) необходимый тепловой ток уставки тепловой защиты, надо номинальную мощность трехфазного двигателя (указана на шильдике) умножить на 2.

Защитный автомат для включения электродвигателя. Ток 10А, через такой можно включать двигатель мощностью 4 кВт. Не больше и не меньше.

Схема 3 имеет право на жизнь (по бедности или незнанию местных электриков).

Она прекрасно работает, так же, как по многу лет может работать скрутка меди с алюминием. И в один “прекрасный” день сгорит скрутка. Или сгорит двигатель.

Если уж использовать такую схему, надо тщательно подобрать ток автомата, чтобы он был на 10-20% больше рабочего тока двигателя. И характеристику теплового расцепителя выбирать D, чтобы при тяжелом пуске автомат не срабатывал.

Например, движок 1,5 кВт. Прикидываем максимальный рабочий ток – 3А (реальный рабочий может быть меньше, надо измерять). Значит, трехполюсный автомат надо ставить на 3 или 4А, в зависимости от пускового тока.

Плюс этой схемы подключения двигателя – цена и простота исполнения и обслуживания. Например, там, где один двигатель, и его включают вручную на всю смену. Минусы такой схемы с включением через автомат –

1. Невозможность регулировать тепловой ток срабатывания автомата. Для того, чтобы надежно защитить двигатель, ток отключения защитного автомата должен быть на 10-20% больше номинального рабочего тока двигателя. Ток двигателя надо периодически измерять клещами и при необходимости подстраивать ток срабатывания тепловой защиты. А возможности подстройки у обычного автомата нет(.
2. Невозможность дистанционного и автоматического включения/выключения двигателя.

Эти недостатки можно устранить, в схемах ниже будет показано как.

Подключение трехфазного двигателя через ручной пускатель

Ручной пускатель, или мотор-автомат – более совершенное устройство. На нём есть кнопки “Пуск” и “Стоп”, либо ручка “Вкл-Выкл”. Его плюс – он специально разработан для пуска и защиты двигателя. Пуск по-прежнему ручной, а вот ток срабатывания можно регулировать в некоторых пределах.

4. Подключение двигателя через ручной пускатель. ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА

Поскольку у двигателей обычно большой пусковой ток, то у автоматов защиты двигателей (мотор-автоматов), как правило, характеристика тепловой защиты типа D. Т.е. он выдерживает кратковременные (пусковые) перегрузки примерно в 10 раз больше от номинала.

Ручной пускатель двигателя с дополнительным контрольным контактом.

Вот что у него на боковой стенке:

Автомат защиты двигателя – характеристики на боковой стенке

Ток уставки (тепловой) – от 17 до 23 А, устанавливается вручную. Ток отсечки (срабатывание при КЗ) – 297 А.

В принципе, ручной пускатель и мотор-автомат – это одно и то же устройство. Но пускателем, показанным на фото, можно коммутировать питание двигателя. А мотор-автомат постоянно подает питание (три фазы) на контактор, который, в свою очередь, коммутирует питание двигателя. Короче, разница – в схеме подключения.

Плюс схемы – можно регулировать уставку теплового тока. Минус тот же, что и в предыдущей схеме – нет дистанционного включения.

Защита УПП от проблем со стороны двигателя

В устройствах плавного пуска встречается несколько видов защит:

• Защита при обрыве выходной фазы. В этом случае на входе УПП имеются все три питающие фазы, а на участке от выходной клеммы до обмотки двигателя фаза по какой-то причине оборвана. Стандартное значение защиты – менее 3 с.
• Защита при перекосе фаз. Срабатывает при перекосе (отличии) фаз более чем на 50%.
• Защита от превышения тока при запуске. Запуск – наиболее «тяжелый» период в работе электродвигателя. По этой причине во всех устройствах плавного пуска ограничено количество запусков в течение часа. При большом количестве пусков производители рекомендуют ставить радиатор или выбирать УПП с большей мощностью. Ток при запуске ограничивается, в результате при тяжелых пусках или неправильно выставленном ограничении двигатель может не разогнаться до включения байпаса, либо УПП выдаст ошибку.
• Защита от перегрузки во время работы. После разгона включается контактор байпаса, и ток на выходе может достигать максимальных значений. Однако он непрерывно измеряется через трансформаторы тока и УПП отключается при достижении установленного значения. Именно эта защита в основном спасает двигатель от перегрузки по току.
• Защита от короткого замыкания на выходе. Если в двигателе или кабельной линии произошло замыкание, ток повышается до максимально возможного значения, поэтому время выключения УПП должно быть минимальным. Как правило, оно составляет несколько миллисекунд.

Уровень и время срабатывания защит могут быть как фиксированными, так и с возможностью установки пользователем.

Когда срабатывает та или иная защита, пользователю выводится информация об ошибке. После устранения причин и сброса ошибки возможен автоматический (в моделях с повышенным функционалом), либо ручной перезапуск.

Как подключить по схеме «звезда-треугольник» (с тремя проводами)

В большей части в ЭД отечественного производства уже собрана схема звезды. Все, что требуется — пересобрать треугольник.

Главным достоинством соединения «звезда/треугольник» является тот факт, что двигатель выдает максимальную мощность.

Несмотря на это, в производстве такая схема применяется редко из-за сложности реализации.

Чтобы подключить мотор и сделать схему работоспособной, требуется три пускателя.

К первому (К1) подключается ток, а к другому — обмотка статора. Оставшиеся концы подключаются к пускателям К3 и К2.

Далее обмотка последнего пускателя (К2) объединяется с оставшимися фазам для создания схемы «треугольник».

Когда к фазе подключается пускатель К3, остальные концы укорачиваются, и схема преобразуется в «звезду».

Учтите, что одновременное включение К2 и К3 запрещено из-за риска короткого замыкания или выбиванию АВ, питающего ЭД.

Чтобы избежать проблем, предусмотрена специальная блокировка, подразумевающая отключение одного пускателя при включении другого.

Принцип работы схемы прост:

• При включении в сеть первого пускателя, запускается реле времени и подает напряжение на третий пускатель.
• Двигатель начинает работу по схеме «звезда» и начинает работать с большей мощностью.
• Через какое-то время реле размыкает контакты К3 и подключает К2. При этом электродвигатель работает по схеме «треугольник» со сниженной мощностью. Когда требуется отключить питание, включается К1.

Номинальный ток — наиболее значимый параметр, подбираемый по мощности потребителя. Главный вопрос: как правильно считать? Любой электродвигатель при запуске кратковременно выдает мощность, часто в 5-7 раз превышающую номинальную. Тем не менее такая нагрузка сохраняется долю секунды и на работу расцепителя не влияет. Исходя из этого, берем во внимание только номинальную мощность.

Для определения номинала необходимо рассчитать In . В этом нам поможет формула из учебника по физике: In = P/(U √3xcosφ), где P — мощность (Вт), U — напряжение (В), а cosφ- коэффициент мощности двигателя.

Для наглядности рассмотрим конкретный пример: предположим, что у Вас трехфазный станок на 5,5 кВт c cosφ= 0,8 (данное значение записано в паспорте электрооборудования). При включении, по сети будет протекать:

5500Вт / (380Вx√3×30,8)= 10,6А.

К полученному значению еще необходимо прибавить 30% запаса, в итоге оптимальным номиналом будет 13А.

Например, если In будет равен 11,8А, ни в коем случае нельзя брать модель на 12А, иначе при увеличении мощности она сгорит.

Электропитание катушки управления подбирается по двум критериям: тип электротока (переменный или постоянный) и напряжение (от 12В до 440В — постоянный, от 12В до 660В — переменный при частоте 50 Гц и от 24В до 660В — переменный при 60 Гц). Существуют также универсальные модели с катушкой работающей и от переменного, и от постоянного тока.