14.5. ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Схемы управления электродвигателями, которые мы составили в предыдущем параграфе, на практике применять нельзя. В них нет защиты. Схемы нужно доработать, усовершенствовать.

Рассмотрим прежде всего наиболее распространенную защиту от коротких замыканий. Самая простая защита осуществляется плавкими предохранителями. Предохранители ставятся во всех трех фазах двигателя (рис. 14.13) после вводного рубильника, но перед контактами контактора.

Сложность выбора предохранителя заключается в том, что пусковой ток асинхронного двигателя в 5—10 раз превышает номинальный и по своей величине приближается к току короткого замыкания. При торможении противовключением ток может быть еще больше.

Однако плавкая вставка перегорает не мгновенно.

Рис. 14.13. Защита двигателя плавкими предохранителями

Чем больше ток, тем быстрее разрывается цепь.

Время ее плавления зависит от величины тока. Процессы пуска и торможения асинхронного двигателя происходят очень быстро, поэтому предохранитель выбирают так, чтобы за это время его плавкая вставка не успела сгореть.

Обычно принимают номинальный ток предохранителя равным 40 % пускового тока двигателя. Такой предохранитель надежно защищает двигатель от коротких замыканий, но он достаточно инерционен, и во время пуска цепь не разрывается.

Мы уже знаем, что плавкие предохранители не очень удобны, особенно в производственных условиях. Поэтому в производственных машинах чаще употребляют реле тока. На рис. 14.14 изображена схема защиты асинхронного электродвигателя при помощи токовых реле. Обычно применяют два или три реле, включенных в фазы двигателя. При срабатывании любого реле контакты FA1 или FA2 размыкают цепь контактора КМ и двигатель отключается от сети. Цепь управления включается через понижающий трансформатор и защищается двумя плавкими предохранителями .

Рис. 14.14. Защита двигателя при помощи тепловых реле и реле тока

Реле тока срабатывают очень быстро, поэтому если их настроить так же, как плавкие предохранители, то цепь будет отключаться при каждом пуске двигателя и работа его станет невозможной. Приходится настраивать реле на ток, который превышает пусковой ток двигателя на 20— 30%.

Вторым видом защиты, которая обязательна для электродвигателя, является защита от перегрузок. Чаще всего для этого применяют тепловые реле. Нагревательные элементы тепловых реле включают в две фазы двигателя после главных контактов контактора. Если двигатель не включен в сеть, он не работает и не может быть перегружен.

Почему необходимы два тепловых реле? Для защиты от перегрузок вполне достаточно одного. Второе реле включают в цепь для защиты двигателя от однофазного включения. Если у работающего трехфазного асинхронного двигателя оборвется один провод, он не остановится, однако ток, потребляемый из сети, значительно возрастет. Это — тоже перегрузка, и двигатель может сгореть. Легко видеть, что одно тепловое реле (например, FP1) от такой неисправности защитить не может. Стоит оборваться проводу фазы А — и двигатель лишается защиты. Тогда, может быть, стоит поставить три тепловых реле — по одному в каждую фазу? Нет, три реле — это слишком много. Два реле надежно защищают двигатель во всех случаях. Если оборвется фаза А, работает реле FP2, обрыв фазы В контролируют оба реле, обрыв фазы С — реле FP1 Как видим, третье реле было бы просто лишним.

Но вернемся к защите от перегрузки. У тепловых реле, как и у предохранителей, время срабатывания зависит от нагрузки. Чем выше ток, потребляемый двигателем, тем быстрее срабатывает тепловое реле. Но только время это измеряется ее секундами, а десятками минут. Стараются, чтобы тепловое реле нагревалось и остывало в таком же темпе, как и защищаемый электродвигатель.

Однако полного подобия тепловых режимов добиться не удается, и иногда реле отключает двигатель с опозданием.

Тепловые реле выбирают по номинальному току электродвигателя. Точнее, номинальный ток теплового реле на 20-30 % больше номинального тока двигателя. При пуске двигателя тепловое реле не срабатывает из-за очень большой инерционности.

Очень часто тепловые реле встраиваются в контактор и входят в состав магнитного пускателя. Условное изображение теплового реле на электрических схемах ясно из рис. 14.14.

В крупных электрических машинах тепловое реле встраивается внутрь корпуса и контролирует температуру обмотки. Такая защита более надежна.

Мы рассмотрели две наиболее распространенные защиты.

В действительности их значительно больше. Электродвигатели защищают от понижения напряжения (разновидностью ее является нулевая защита). Специальные аппараты защищают двигатели переменного тока от работы на двух фазах. Обмотки возбуждения двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением защищают от обрыва. Если цепь возбуждения оборвется, двигатель развивает недопустимо большую скорость — «идет вразнос».

Но просто защитить электрическую установку мало, ведь авария может повториться. Необходимо точно указать причину и место неисправности. Врач определяет болезнь пациента, ставит диагноз. Такой же диагноз должно поставить современное защитное устройство. Электротехнические установки «болеют» так же, как и люди, и чем раньше установлена неисправность, тем легче ее устранить. Поставить диагноз неисправности сложной установки очень трудно. Для этого создаются сложные электротехнические приборы, привлекаются ЭВМ.