Motor de bajo voltaje

1: El principio básico de la protección contra corriente de secuencia cero se basa en la ley de corrientes de Kirchhoff: la suma algebraica de las corrientes complejas que fluyen por cualquier nodo del circuito es igual a cero, es decir, ∑I= 0. Se basa en C.T de secuencia cero y sirve como elemento de muestreo. Cuando las líneas y equipos eléctricos son normales, la suma vectorial de la corriente de cada fase es igual a cero (se supone que la corriente desequilibrada no se considera para la protección de corriente de secuencia cero. Por lo tanto, el devanado secundario del T.C. de secuencia cero no tiene). salida de señal (durante la protección de corriente de secuencia cero. Para evitar corriente desequilibrada), el actuador no se mueve. Cuando ocurre una falla a tierra, la suma vectorial de las corrientes en cada fase no es cero. La corriente de falla genera un flujo magnético en el núcleo del anillo del C.T de secuencia cero. El voltaje inducido en el lado secundario del C.T de secuencia cero hace que el actuador se desplace. operar

Conduzca el dispositivo de disparo y cambie la red de suministro de energía para lograr el propósito de protección contra falla a tierra.

La protección de corriente de secuencia cero es generalmente adecuada para su uso en sistemas de puesta a tierra TN. Porque cuando una fase está conectada a tierra, la impedancia de bucle Id del sistema TN-S incluye la impedancia de línea de fase Z1, la impedancia de línea PE ZPE y la impedancia de contacto Zf, es decir, Zs=Z1+ZPE+Zf para el TN-; sistema C, la impedancia de bucle Id Incluye la impedancia de línea de fase Z1, la impedancia de línea PEN ZPEN y la resistencia de contacto Zf, es decir, ZS=Z1+ZPEN+Zf para el sistema TN-C-S, la impedancia de bucle Id incluye la impedancia de línea de fase Z1, línea PEN; impedancia ZPEN, impedancia de línea PE ZPE y resistencia de contacto Zf, es decir, ZS = Z1 + ZPEN + ZPE + Zf, produce una corriente de falla a tierra monofásica Id = 220/ZS, que es significativamente mayor que la corriente desequilibrada trifásica cuando no hay falla Siempre que la configuración sea apropiada, se puede detectar una falla a tierra para cortar el circuito de falla. Para los sistemas de TI, generalmente se utilizan altos requisitos de confiabilidad del suministro de energía. Para la conexión a tierra monofásica, no es necesario cortar inmediatamente el circuito de suministro de energía, pero es necesario enviar una señal de monitoreo de daños en el aislamiento para mantener el suministro de energía. un período de tiempo. Líneas de distribución trifásicas de tres hilos en empresas industriales y mineras que no cuentan con línea neutra. Cuando una sola fase está conectada a tierra, la corriente de secuencia cero que fluye en la línea de falla es la suma de las corrientes de capacitancia de todo el sistema no defectuoso. Por lo tanto, es fácil detectar la corriente de falla a tierra. El dispositivo de protección actual se puede utilizar para monitorear la falla a tierra de la primera fase. Los sistemas de puesta a tierra TT se utilizan a menudo en sistemas de distribución de energía trifásicos de cuatro cables para iluminación y suministro de energía híbrida en edificios industriales, agrícolas y civiles. A menudo se encuentra que la corriente trifásica desequilibrada es grande cuando una fase está conectada a tierra. , la impedancia del bucle Id incluye la impedancia de línea de fase Z1, la impedancia de línea PE ZPE, la resistencia a tierra del lado de carga RA y la resistencia a tierra del lado de potencia RB, impedancia de contacto Zf, es decir, ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf, falla a tierra Id actual = 220 / ZS, debido a RA + RB >> Z1 + ZPE + Zf, y los valores de RA + RB son generalmente mayores. Es obvio que la impedancia del bucle de falla del sistema TT es grande y el único. La corriente de falla de conexión Id generada es mucho menor que la corriente desequilibrada, lo que dificulta la detección de la corriente de falla, por lo que no es adecuada para el sistema de puesta a tierra TT.

La aplicación concreta de la protección de corriente homopolar puede ser instalar un transformador de corriente (T.T.) en cada una de las líneas trifásicas, o dejar pasar los conductores trifásicos por un T.T. de secuencia cero. También se puede instalar en la línea neutra N Instalar un C.T de secuencia cero y utilizar estos C.T para detectar la suma vectorial de corriente de las tres fases, es decir, la corriente de secuencia cero Io, IA+IB+IC=IO. Cuando las cargas trifásicas conectadas a la línea están completamente equilibradas (sin falla a tierra e independientemente de la corriente de fuga de las líneas y equipos eléctricos), IO=0 cuando la carga trifásica conectada a la línea está desequilibrada, IO=. IN, la corriente de secuencia cero en este momento es la corriente desequilibrada IN; cuando ocurre una falla a tierra en una determinada fase, inevitablemente se generará una corriente de falla a tierra monofásica Id. La corriente de secuencia cero detectada IO = IN + Id es. la suma vectorial de la corriente desequilibrada trifásica y la corriente de tierra monofásica.

La protección del motor es un tema complejo. En el uso real, se deben seleccionar dispositivos de protección y equipos de arranque adecuados según la capacidad, el tipo, el método de control y el equipo de distribución de energía del motor.

2: La relación entre protección y control de motores

La protección de motores muchas veces está relacionada con su método de control, es decir, hay control dentro de la protección, y hay protección dentro del control . Por ejemplo, cuando el motor se arranca directamente, a menudo se genera una corriente de arranque de 4 a 7 veces la corriente nominal. Si están controlados por un contactor o disyuntor, los contactos del aparato eléctrico deben poder resistir el cierre y la interrupción de la corriente de arranque. Incluso un contactor que pueda operarse con frecuencia provocará un mayor desgaste de los contactos y dañará el aparato eléctrico; Disyuntor tipo carcasa, incluso si se opera con poca frecuencia, es difícil cumplir con los requisitos.

Por lo tanto, a menudo se usa en serie con el arrancador en el circuito principal. En este momento, el contactor en el arrancador realiza la prueba de encender la corriente de arranque, mientras que otros aparatos eléctricos solo realizan la prueba de cortar la corriente de sobrecarga del motor. ocurre durante el funcionamiento normal, en cuanto a la función de protección, se completa con el dispositivo de protección correspondiente.

Además, el motor también se puede controlar de forma sin contacto, es decir, se utiliza un sistema de control de arranque suave. El circuito principal del motor está conectado y desconectado mediante tiristores. Para evitar pérdidas continuas en estos componentes, algunos utilizan contactores al vacío para transportar la carga del circuito principal (conectado en paralelo al tiristor) durante el funcionamiento normal. Este tipo de control incluye control de programa o control fuera de programa; control cercano o control remoto; Además, al depender de circuitos electrónicos, es fácil lograr diversas funciones de protección, como relés electrónicos. Dispositivo de protección del motor

Los daños al motor se deben principalmente al sobrecalentamiento del devanado o a la reducción del rendimiento del aislamiento, y el sobrecalentamiento del devanado a menudo se debe a una corriente excesiva que fluye a través del devanado. Hay dos tipos principales de protección del motor: detección de corriente y temperatura. Hagamos algunas presentaciones basadas en los productos.

1． Dispositivo de protección de detección de corriente

(1) El relé térmico utiliza la corriente de carga para fluir a través del elemento resistivo calibrado, lo que hace que el elemento térmico bimetálico se doble después del calentamiento, de modo que los contactos del relé puedan quemarse antes. Los devanados del motor se queman. Sus características operativas están cercanas a las características de sobrecarga permitidas del devanado del motor. Aunque la precisión del tiempo de acción del relé térmico es promedio, puede

implementar una protección de sobrecarga efectiva

para el motor. Con la mejora continua y la mejora del diseño estructural, además de la compensación de temperatura, también tiene funciones de protección contra fallas de fase y protección contra desequilibrio de carga. Por ejemplo, los relés de sobrecarga térmica bimetálicos de la serie T introducidos por ABB; los relés de sobrecarga térmica bimetálicos de las series 3UA5 y 3UA6 introducidos por Siemens JR20 y JR36, entre los cuales el tipo Jn36 es un producto de desarrollo secundario que puede reemplazar a los obsoletos. producto JRl6.

(2) El disyuntor térmico para protección de motores con disparo termomagnético se utiliza para protección contra sobrecargas. Su estructura y principio de funcionamiento son los mismos que los de los relés térmicos. Algunos de sus elementos térmicos bimetálicos son empujados directamente. Se apaga después de doblar el dispositivo, algunos conectan los contactos y finalmente hacen que se abra el disyuntor. El electroimán tiene un valor de ajuste más alto y sólo funciona en caso de cortocircuito. Su estructura es simple, de tamaño pequeño, de bajo precio, sus características de funcionamiento cumplen con los estándares vigentes y su protección es confiable, por lo que todavía se usa ampliamente en la actualidad. Esto es especialmente cierto para los disyuntores de pequeña capacidad. Por ejemplo, el disyuntor de protección de motor M611 presentado por ABB, el disyuntor universal de bajo voltaje doméstico DWl5 (200-630A) y el disyuntor de caja de plástico serie S (100, 200, 400 in).

(3) El relé electrónico de sobrecorriente detecta la señal de corriente de falla a través del transformador de corriente interno de cada fase y realiza las acciones correspondientes después de ser procesada por el circuito electrónico. El circuito electrónico es flexible en cuanto a cambios y tiene varias funciones de acción, que pueden cumplir ampliamente con la protección de varios tipos de motores. Sus características son:

①Múltiples funciones de protección. Hay tres tipos principales: protección contra sobrecarga, protección contra sobrecarga más protección contra falla de fase y protección contra sobrecarga más protección contra falla de fase + protección de fase inversa.

②Se puede seleccionar el tiempo de acción (de acuerdo con el estándar GBl4048.4-93).

Tipo estándar (nivel 10): 7,2 In (In es la corriente nominal del motor), acción de 4-1 Os, utilizada para protección de sobrecarga del motor estándar, tipo de acción rápida (nivel 10 A): 7,2 In , Acción 2-1Os, utilizado para protección contra sobrecarga de motores sumergibles o motores de compresión. Tipo de acción lenta (nivel 30): acción de 7,2 pulgadas, 9-30 s, utilizada para protección contra sobrecarga de motores como motores de sopladores con tiempos de arranque prolongados.

③Amplio rango de configuración de corriente. La relación entre el valor máximo y el valor mínimo generalmente puede alcanzar de 3 a 4 veces, o incluso un múltiplo mayor (1,56 veces para relés térmicos), lo que es especialmente adecuado para situaciones en las que la capacidad del motor cambia con frecuencia (como minas, etc.). ).

④ Hay una visualización de falla. El tipo de falla se muestra mediante un diodo emisor de luz para facilitar el mantenimiento.

(4) Relé de estado sólido Es un dispositivo electrónico simple que completa la función de un relé y se ha convertido en un dispositivo microprocesador con varias funciones. Su costo y precio varían según la función, y los relés más complejos en realidad solo pueden usarse en motores más grandes y costosos o en situaciones importantes.

Sus principales funciones de monitoreo, medición y protección son:

① Corriente y tiempo máximo de impulso de arranque

② Memoria térmica

⑤ Gran carga de inercia; término aceleración

④ Fallo de fase o corriente de fase desequilibrada

⑤ Secuencia de fases

⑥ Subtensión o sobretensión

⑦ Operación por sobrecorriente (sobrecarga);

⑧ Rotor bloqueado;

⑨ Pérdida de carga (la corriente de operación cae debido a la rotura del cigüeñal, la desconexión de la cinta transportadora o la succión de la bomba)

⑩Temperatura del devanado del motor y temperatura de carga;

⑩Sobrevelocidad o calado.

Cada una de la información anterior se puede programar en el microprocesador, añadiendo principalmente el límite de tiempo requerido para garantizar que se corta el suministro de energía antes de que se produzcan daños durante el arranque o el funcionamiento del motor. También se pueden usar LED o números para mostrar la categoría y la causa de la falla, y también se pueden enviar datos a la computadora.

(5) El principio de funcionamiento del disyuntor para protección de motores con disparo electrónico es similar al del relé electrónico de sobrecorriente o al relé de estado sólido antes mencionados. Las funciones principales incluyen: visualización de parámetros del circuito (corriente, voltaje, potencia, factor de potencia, etc.), monitoreo de carga (cortar o poner la carga según las regulaciones), varias características de protección (tiempo inverso de la curva exponencial, tiempo inverso de la curva I2t , tiempo definido o una combinación de los mismos), alarma de falla, función de prueba, función de autodiagnóstico, función de comunicación, etc. Productos como los disyuntores de baja tensión de la serie M producidos por Schneider Electric.

(6) Arrancador suave El circuito principal del arrancador suave utiliza un tiristor, y el dispositivo de protección que controla su apertura o cierre generalmente se convierte en un módulo de detección de fallas, que se usa para detectar fallas anormales antes. y después de arrancar el motor, como falla de fase, sobrecalentamiento, cortocircuito, fuga, carga desequilibrada y otras fallas, y emitir las instrucciones de acción correspondientes. Su característica es que la estructura del sistema es simple, se puede completar utilizando una microcomputadora de un solo chip y es adecuada para control industrial.

2． Dispositivo de protección de detección de temperatura

(1) El relé de temperatura bimetálico está directamente integrado en el devanado del motor. Cuando el motor se sobrecarga y la temperatura del devanado se acerca al valor límite, la pieza bimetálica con contacto se calienta y se dobla, provocando que el contacto se abra e interrumpa el circuito. Productos como el relé de temperatura JW2.

(2) Protector térmico Es un relé de protección contra sobrecarga térmica instalado en el cuerpo del motor. A diferencia del relé de temperatura, una pieza bimetálica en forma de cuenco con dos contactos está conectada en serie en el circuito del motor como un puente de contacto. Se calienta mediante la corriente de sobrecarga que fluye a través de ella y la temperatura del motor hace que se caliente. Cuando alcanza un cierto valor, la doble hoja de metal rebota instantáneamente, los contactos se desconectan y la corriente del motor se interrumpe. Se puede utilizar para protección de temperatura, sobrecarga y falla de fase de pequeños motores trifásicos. Productos como protectores térmicos sPB y DRB.

(3) Medición de la temperatura de la bobina de detección: 1-2 bobinas de detección están integradas en cada devanado de fase del estator del motor, y la temperatura del devanado se controla mediante un termómetro de equilibrio automático.

(4) El relé de temperatura del termistor está directamente integrado en el devanado del motor. Una vez que se excede la temperatura especificada, su valor de resistencia aumenta bruscamente entre 10 y 1000 veces. Cuando se utiliza, está equipado con detección de circuito electrónico y luego se activa el relé. Productos como los relés de temperatura electrónicos marinos de la serie JW9.

Coordinación entre el dispositivo de protección y el motor asíncrono

Para garantizar el funcionamiento normal del motor asíncrono y protegerlo eficazmente, la coordinación entre el motor asíncrono y el dispositivo de protección debe ser considerado. Especialmente cuando se utilizan motores asíncronos de pequeña capacidad en redes eléctricas de gran capacidad, la coordinación de la protección es más destacada.

1． Coordinación entre el dispositivo de protección contra sobrecarga y el motor

(1) El tiempo de acción del dispositivo de protección contra sobrecarga debe ser ligeramente mayor que el tiempo de arranque del motor. Como puede verse en la figura adjunta, las características del dispositivo de protección contra sobrecarga del motor solo pueden garantizar su funcionamiento normal evitando la corriente de arranque del motor; sin embargo, su tiempo de acción no puede ser demasiado largo y sus características solo pueden proporcionar protección contra sobrecarga; bajo las características térmicas del efecto del motor.

(2) La corriente de funcionamiento instantánea del dispositivo de protección contra sobrecargas debe ser ligeramente mayor que la corriente de impulso de arranque del motor. Si algunos dispositivos de protección tienen una función de acción instantánea de sobrecarga, su corriente de acción debe ser mayor que el valor máximo de la corriente de arranque para permitir que el motor arranque normalmente.

(3) El tiempo de acción del dispositivo de protección contra sobrecarga debe ser menor que las características térmicas del cable para funcionar como protección de respaldo para la línea de suministro de energía.

2． Coordinación entre el dispositivo de protección contra sobrecargas y el dispositivo de protección contra cortocircuitos Generalmente, los dispositivos de protección contra sobrecargas no tienen la capacidad de interrumpir la corriente de cortocircuito.

Una vez que se produce un cortocircuito durante el funcionamiento, es necesario cortar el circuito mediante un dispositivo de protección contra cortocircuitos (como un disyuntor o fusible) conectado en serie con el circuito principal. Si la corriente de falla es pequeña y cae dentro del rango de sobrecarga, el dispositivo de protección contra sobrecarga aún debe cortar el circuito. Por tanto, debería haber selectividad entre las dos acciones. Las características del dispositivo de protección contra cortocircuitos están representadas por fusibles. La corriente de intersección con la curva característica de protección contra sobrecarga es Ij. Si se tiene en cuenta la dispersión de las características del fusible, las corrientes de intersección son Is e IB. Se requieren Ib y menores. La sobrecorriente de Ib y superiores debe cortarse mediante el dispositivo de protección contra sobrecarga, y la corriente de cortocircuito de Ib y superiores hasta el límite permitido debe cortarse mediante el dispositivo de protección contra cortocircuitos para cumplir con la selectividad. requisitos. Evidentemente, es difícil garantizar la selectividad en el rango de Is-IB. Por lo tanto, se requiere que el rango sea lo más pequeño posible. A juzgar por las normas IEC actuales, el valor límite es Is=O. 75Ij, Ib=1,25IJ. En la actualidad, las capacidades nominales de cierre y corte de los dispositivos de protección contra sobrecargas se evalúan según 0,75IJ, que es obviamente más bajo. Según la tendencia de la revisión de la norma IEC, es posible evaluar según IJ en el futuro para mejorar su confiabilidad. Por lo tanto, la coordinación anterior debe considerar tanto su selectividad como sus capacidades nominales de cierre y desconexión.

Conclusión

La protección de motores asíncronos es una de las claves para el funcionamiento normal y fiable de dispositivos eléctricos y equipos mecánicos. La detección directa de la temperatura del devanado del motor para proteger contra el sobrecalentamiento causado por la sobrecarga es un método de protección muy eficaz. Sin embargo, dado que debe estar enterrado directamente en el devanado del motor, es más caro y difícil de mantener. algunas situaciones operativas frecuentes; por consideraciones económicas, es más ventajoso utilizar el tipo de detección de corriente. El relé de calefacción sigue siendo una forma barata, simple y confiable de protección del motor (en la situación de uso real, el uso actual representa la mayoría). tiene altos requisitos de rendimiento de acción y requisitos funcionales integrales. O para la costosa protección de motores de gran capacidad, se pueden usar relés electrónicos o de estado sólido, para requisitos generales, es más práctico usar disyuntores de protección de motores con magnetotérmico; tropezando. Pero no importa qué tipo de dispositivo de protección se utilice, se debe considerar la coordinación entre el dispositivo de protección contra sobrecarga y el motor, el dispositivo de protección contra sobrecarga y el dispositivo de protección contra cortocircuitos

3: Sobrecalentamiento del motor de bajo voltaje protección

Protección contra sobrecalentamiento del motor de bajo voltaje. Elija también el relé de temperatura bimetálico tipo JWl. Su estructura de composición y principio de funcionamiento son básicamente los mismos que los del dispositivo de protección contra sobrecalentamiento del motor de alto voltaje. La diferencia es que al seleccionar el relé de ejecución, se debe seleccionar un relé intermedio operado por CA. El voltaje nominal de su bobina es consistente con el voltaje del circuito de control del motor. Se puede seleccionar el relé intermedio DZJ-204X (voltaje de bobina -220 V, corriente de bobina 0,5 A). El segundo es utilizar el contacto normalmente cerrado del relé de ejecución para conectarlo en serie con la bobina del contactor en funcionamiento del motor. Cuando el motor funciona normalmente, los contactos del tubo de control de temperatura están abiertos y el relé intermedio no funciona. Cuando la temperatura del motor alcanza el valor de ajuste de acción del tubo de control de temperatura (el motor tiene aislamiento de clase F, por razones de seguridad, es un control de temperatura). En realidad, se selecciona un elemento con un valor de acción de 105 grados), los contactos del tubo de control de temperatura están cerrados. En este momento, se alimenta la bobina del relé de ejecución y se abre el contacto normalmente cerrado, cortando el suministro de energía del contactor del circuito principal del motor, provocando que el motor salga de operación, logrando así el propósito de proteger el motor.

3. Valor de referencia de configuración de la acción del tubo de control de temperatura y principio de selección del relé de ejecución

(1) Valor de referencia de configuración de la acción del tubo de control de temperatura El valor de acción del tubo de control de temperatura debe adaptarse a la temperatura máxima que puede soportar el grado de aislamiento del motor. Para diversos niveles de aislamiento de motores, se recomienda utilizar componentes en los siguientes rangos al seleccionar tubos de control de temperatura, es decir, 85-95°C para grado A, 95-100°C para grado E, 100-105°C para grado B y 100-105 °C para el grado F. Elija un elemento de control de temperatura de 120-125 ℃ (2). Sin embargo, por motivos de seguridad y confiabilidad, es mejor reducir el valor de acción del tubo de control de temperatura en uno. nivel para garantizar la seguridad del motor. Al mismo tiempo, también se debe considerar la temperatura de funcionamiento normal del motor, así que elija El valor de acción del tubo de control de temperatura debe considerarse de manera integral con el nivel de aislamiento del motor adjunto y el utilice el entorno y se debe seleccionar el mejor valor de acción para determinar el rango de configuración de acción del tubo de control de temperatura.

(2) Ejecute la selección del relé

① Desde el contacto bimetálico. La capacidad del tubo de control de temperatura es muy pequeña, su corriente nominal es inferior a 60 mA, por lo que la corriente nominal para el funcionamiento del relé debe seleccionarse para que sea ≤60 mA cuando la corriente del circuito de control sea muy pequeña y cumpla con el JWl original cuando el tipo de ejecución. Se requiere un relé, también se puede utilizar el relé original. Por lo tanto, la selección del relé de ejecución debe determinarse de acuerdo con la situación real.

② El voltaje nominal del relé debe ser consistente con el nivel de voltaje del circuito de control del motor. En operación de CA y CC, el voltaje nominal generalmente debe ser un nivel de voltaje similar a 220 V.

③La capacidad de contacto normalmente abierto y normalmente cerrado del relé debe cumplir con los requisitos de la corriente del bucle de control.

4. Precauciones al instalar tuberías de control de temperatura

(1) Las tuberías de control de temperatura generalmente se instalan enterradas Antes de la instalación, se debe realizar una prueba de simulación de la tubería de control de temperatura para determinar la confiabilidad de su acción.

(2) El tubo de control de temperatura generalmente utiliza tres extremos de devanado del estator del motor enterrados simétricos en serie y está firmemente fijado.

(3) El cable de conexión debe ser un cable con núcleo de cobre. Los conductores internos del motor de alto voltaje deben estar blindados y la capa protectora debe estar conectada de manera confiable a la carcasa del motor para evitar el voltaje inducido. Para fortalecer la resistencia del aislamiento entre el cable y el devanado final del motor de alto voltaje, se envuelven firmemente tres capas de cinta de mica delgada alrededor del exterior del cable blindado y se envuelve una capa de cinta de gasa blanca alrededor de la cinta de mica. , y se aplica una capa de pintura de resina epoxi en el exterior y se seca. Cable resistente a temperaturas BV-105 ℃ para motores de bajo voltaje. Los cables deben estar firmemente conectados a las clavijas del tubo de control de temperatura. Los cables de conexión dentro del motor deben cubrirse con mangueras de cera amarilla resistentes a la temperatura, el aislamiento del cable está calificado y la fijación es suave y confiable.