Как защитить электродвигатель

Ощутимый нагрев корпуса электродвигателя — очевидный симптом неполадок в его работе. Проблема может быть связана несоответствием показателей питающего напряжения, перегрузкой привода, обрывом обмотки, некорректным подключением схемы электропитания, механическими или электрическими неполадками привода.

Иногда не хватает емкости конденсатора, а мощность роторного механизма не отвечает параметрам работы электромотора, установленным производителем.

Критически высокую температуру корпуса могут вызывать неблагоприятные условия окружающей среды, в которых не предусмотрена работа двигателя.

Назовем основные способы защиты электромотора от неблагоприятных факторов и вызванного этим падения механической мощности.

Предотвращение короткого замыкания

Электрическое соединение двух точек электроцепи с разными показателями потенциала может возникать как в обмотке электродвигателя, так и в питающем проводе при повреждении изоляции токоведущих элементов, в коробке с клеммами, пусковой схеме. Из-за этого рекомендуется монтировать защиту от короткого замыкания в месте ввода электропитания пускателя.

Чаще всего для этого используют предохранители и специальные защитные автоматы. Из последних лучше выбирать трехполюсные модели. При возникновении нештатной ситуации они полностью блокируют питание двигателя — эффект достигается за счет работы электромагнитного расцепителя.

Предотвращение перегрузки

Перегрузка вызывает увеличение тока обмоток. Если его показания станут выше номинальных значений для конкретного вида электропривода и условий эксплуатации он станет перегреваться.

Чтобы предотвратить перегрузку по току применяются тепловые реле и специальные коммутационные аппараты. Параметры настройки автомата задаются в соответствии с номинальным током электродвигателя. Если при работе привода в штатном режиме мощность меньше номинальной уставка автоматического выключателя или теплового реле уменьшается после измерения рабочего тока двигателя.

Можно использовать блок комплексной защиты автоматики электродвигателя с применением микроконтроллера. В случае перегрузки он срабатывает и отдает команду расцепителю выключателя для прерывания работы привода.

В каталоге компании «Мир Привода» асинхронные электромоторы, оснащенные короткозамкнутым ротором с диапазоном мощности от 0,06 до 315 кВт. Оборудование предлагается с разными способами монтажа — на фланец, лапы, комбинированные варианты. При использовании вместе с частотными преобразователями гарантируют заданное время разгона/торможения и эксплуатацию в большом диапазоне скоростей.

Защита двигателя от перегрева

Перегрев привода может возникнуть в роторе, подшипниках, обмотке статора, местах подключения к источнику электропитания. Независимо от источника тепловая энергия выделяется на корпусе устройства. Чаще всего перегрев связан с обмоткой, из-за чего датчики контроля температуры размещаются производителями вблизи нее в лобовой зоне привода, которая хуже других обдувается вентиляторами.

Полупроводниковые РТС терморезисторы (позисторы/термисторы) выполняют роль датчиков. Максимальную результативность демонстрирует термисторная защита — она предотвращает все вероятные факторы перегрева:

• неэффективное охлаждение;
• перегрузку;
• обрыв фазы;
• заклинивание подшипников;
• большие нагрузки.

При температуре около +25°С базовое сопротивление позистора не должно превышать 300 Ом. В случае увеличения температуры до пороговых значений параметры сопротивления резко растут и могут достигнуть 2000 Ом и более.

Если электропривод находится в ответственной зоне рекомендуется разместить внутри него и на корпусе несколько датчиков. Это позволит вести контроль в непрерывном режиме и моментально реагировать на нештатные ситуации.

Защитить корпус двигателя от воздействия высоких температур поможет эффективная работа системы воздушного охлаждения. Ее конструкция включает вентилятор с крыльчаткой, насаженной на вал электропривода. При этом качество воздушного охлаждения уменьшается с увеличением температуры воздуха. Номинальная рабочая мощность привода поддерживается при температурных показателях свыше +40°С.

Если окружающая среда нагрелась больше этих значений необходимо уменьшать мощность на валу во избежание перегрева. Например, по достижении температуры окружающей среды в +60°С мощность ограничивается до 82% от номинальной.

На большой высоте снижается продуктивность отбора тепла, поэтому перегрев электропривода может зависеть от его расположения над уровнем моря Так, если на высоте около 1 км рабочая мощность идентична номинальной, то при работе двигателя в горах высотой 4 км мощность требуется сократить до 80%.

Избежать снижения мощности привода на большой высоте и при повышенных температурах можно после обустройства принудительной системы охлаждения.

Игнорирование проблемы перегрева чревато повреждением изоляции обмотки, которое может повлечь за собой короткое замыкание. В этом случае не обойтись без дорогостоящего ремонта.

Компания «Мир Привода» реализует электровентиляторы принудительного охлаждения для особо сложных условий эксплуатации при функционировании с ПЧ на низких частотах. Оборудование помогает существенно уменьшить скорость вращения двигателя, исключив вероятность перегрева.

Выход за рамки показателей питающего напряжения

ГОСТ 28173 требует обеспечить эксплуатацию электрических двигателей с отклонением частоты ±2% и напряжения ±5%. В случае несоответствия этим рамкам мощность привода будет меньше номинальной, так как температура обмоток статора оказывается излишне высокой.

Реле контроля фаз помогает вести мониторинг над уровнем напряжения. При отклонении значения напряжения по любой фазе относительно установленных границ оно блокирует работу электропривода. Также это коммутационное устройство выполняет мониторинг обрыва, обеспечивает смену и асимметрию фаз.

Производители предлагают множество специальных исполнений реле защиты двигателя для контроля отдельных характеристик — асимметрию токов, перегруз/недогруз электродвигателя, повышение температуры привода до критической и др.

Защита электродвигателя в случае применения преобразователя частоты

Преобразователь частоты — электронное/электромеханическое устройство, которое трансформирует переменный ток одной частоты в иную частоту. Может выполнять аппаратно или программно защиту привода. Оборудование делает вращение вала медленнее или быстрее. Вместе с частотой питающего напряжения меняется его величина. По этой причине большое значение имеет правильная установка рабочих точек на вольт-частотных параметрах электропривода.

Если рассматривать частный случай, то здесь отношение напряжения к частоте выступает постоянной величиной. В соответствии с принципами и целями регулирования параметров отношение допускается корректировать, меняя формат кривой регулирования. Так, в связи с уменьшением момента на низких частотах повышают значения минимального выходного напряжения. Однако злоупотребление этим приемом способно вызвать критическое повышение температуры.

Если электродвигатель работает от преобразователя частоты и вращение выполняется гораздо медленнее номинальной скорости требуется обустраивать систему принудительного воздушного охлаждения независимого типа.