¿Qué tipos de protección y aparatos eléctricos están disponibles para los motores comunes?
La protección de motores asíncronos 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.
La relación entre protección y control del motor
La protección del motor suele estar relacionada con su método de control, es decir, hay control dentro de la protección y hay protección dentro del control. Por ejemplo, cuando un motor se arranca directamente, a menudo genera una corriente de arranque que es de 4 a 7 veces la corriente nominal. Si está controlado por un contactor o disyuntor, los contactos del aparato deben poder resistir la evaluación de cierre y corte de la corriente de arranque. Incluso los contactores que pueden utilizarse con frecuencia pueden provocar un mayor desgaste de los contactos y dañar los aparatos eléctricos. Incluso si no se utiliza con frecuencia, es difícil cumplir con los requisitos de los disyuntores de caja moldeada. Por lo tanto, en uso, a menudo se utiliza en serie con el arrancador en el circuito principal. En este momento, el contactor en el arrancador es responsable de evaluar la corriente de arranque, y otros aparatos eléctricos solo son responsables de evaluar la interrupción de la corriente de sobrecarga del motor 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, un sistema de control de arranque suave. El circuito principal del motor se enciende y apaga mediante tiristores. Para evitar la pérdida continua de estos componentes, se utilizan algunos contactores en vacío para transportar la carga del circuito principal (en paralelo con el tiristor) durante el funcionamiento normal. Este control está programado o no programado; control de cierre o control remoto; arranque lento o arranque rápido, etc. Además, al depender de circuitos electrónicos, es fácil realizar diversas funciones de protección, como relés electrónicos. Dispositivo de protección del motor
El daño al motor es causado principalmente por el sobrecalentamiento del devanado o la degradación del rendimiento del aislamiento. El sobrecalentamiento del devanado a menudo es causado por una corriente excesiva que fluye a través del devanado. Hay dos tipos principales de protección de motores: detección de corriente y temperatura. Algunos productos se presentan a continuación.
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 de calentarse, provocando que el contacto del relé El objetivo es actuar antes de que se quemen los devanados del motor. 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, se puede utilizar para lograr resultados efectivos en la protección de sobrecarga del motor. Con la mejora continua del diseño estructural, además de la compensación de temperatura, también tiene funciones de protección contra falla de fase y protección contra desequilibrio de carga. Por ejemplo, los relés de sobrecarga térmica bimetálicos de la serie T importados por ABB; los relés de sobrecarga térmica bimetálicos de las series 3UA5 y 3UA6 importados por Siemens JR20 y JR36, entre los cuales Jn36 es un producto de desarrollo secundario y puede reemplazar el producto obsoleto JRl6.
(2) El disyuntor de protección del motor de disparo magnético térmico se utiliza para la protección contra sobrecargas, y su estructura y principio de funcionamiento son los mismos que los de los relés térmicos. Después de doblar el elemento térmico bimetálico, algunos empujan directamente el disparador, otros conectan los contactos y finalmente se desconecta el disyuntor. El electroimán tiene un valor de ajuste alto y sólo funciona cuando hay un cortocircuito. Su estructura es simple, de tamaño pequeño, de bajo precio, sus características de funcionamiento cumplen con los estándares actuales y su protección es confiable, por lo que todavía se usa ampliamente recientemente, especialmente en disyuntores de pequeña capacidad. Por ejemplo, el disyuntor de protección de motor M611 importado por ABB, el disyuntor universal de bajo voltaje DWl5 nacional (200-630A) y el disyuntor de caja de plástico de la serie S (100, 200, 400).
(3) El relé electrónico de sobrecorriente detecta la señal de corriente de falla a través del transformador de corriente de fase interna 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. Se caracteriza por:
①Múltiples funciones de protección. Hay tres tipos principales: protección contra sobrecarga, protección contra sobrecarga con protección de pérdida de diez fases, protección contra sobrecarga con protección de pérdida de diez fases y protección de fase inversa.
②Se puede seleccionar el tiempo de acción (de acuerdo con el estándar GBL 4048.4-93).
Tipo estándar (nivel 10): 7,2 pulgadas (pulg es la corriente nominal del motor), acción de 4-1os, utilizado para protección de sobrecarga del motor estándar, tipo de acción rápida (nivel 10A): 7,2 pulgadas , Acción 2-1os para protección contra sobrecarga de motores sumergibles o motores de compresores. Tipo de acción lenta (nivel 30): acción de 7,2 pulgadas, 9-30 s, utilizada para protección contra sobrecarga de motores con tiempo de arranque prolongado, como motores de sopladores.
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 más (1,56 veces para relés térmicos), lo que es especialmente adecuado para ocasiones en las que la capacidad del motor cambia con frecuencia (como en las minas).
④ Hay una visualización de falla. La categoría de falla se muestra con LED para facilitar el mantenimiento.
(4) Los relés de estado sólido son dispositivos electrónicos simples que realizan funciones de relé y se han convertido en dispositivos de microprocesador con múltiples funciones. Su costo y precio varían según las diferentes funciones. Los relés más complejos sólo pueden usarse para motores grandes y costosos u ocasiones importantes.
Sus principales funciones de monitoreo, medición y protección son:
①Corriente y tiempo máximo de impulso de arranque;
②Memoria térmica;
⑤Aceleración a largo plazo de grandes cargas de inercia ;
(4) Pérdida de fase o corriente de fase desequilibrada;
⑤Secuencia de fases;
6. Subtensión o sobretensión;
⑦Sobrecorriente ( sobrecarga) funcionamiento;
⑧Obstrucción;
⑨Pérdida de carga (causada por rotura del eje, desconexión de la cinta transportadora o disminución de la corriente de funcionamiento de la bomba);
⑩Temperatura del devanado del motor y temperatura de soporte de carga;
⑩Exceso de velocidad o calado.
Cada uno de los mensajes anteriores se puede programar en el microprocesador, principalmente agregando un límite de tiempo requerido para garantizar que se corte la energía antes de que el motor se dañe durante el arranque o la operación. También puede utilizar diodos emisores de luz o números para mostrar el tipo y la causa de la falla, y también puede enviar datos a la computadora.
(5) El principio de funcionamiento del disyuntor de protección del motor con disparo electrónico es similar al del relé electrónico de sobrecorriente o al relé de estado sólido mencionados anteriormente. Las funciones incluyen principalmente: visualización de los parámetros del circuito (corriente, voltaje, potencia, factor de potencia, etc.). ), monitoreo de carga (cortar o poner la carga según las regulaciones), varias funciones de protección (tiempo inverso de la curva exponencial, tiempo inverso de la curva I2t, tiempo definido o su combinación), alarma de falla, función de prueba, función de autodiagnóstico, comunicación función, etc Disyuntores de bajo voltaje de la serie Schneider Electric M y otros productos.
(6) Arrancador suave El circuito principal del arrancador suave utiliza un tiristor, y el dispositivo de protección que controla su desconexión o conexión 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 rotura de fase, sobrecalentamiento, cortocircuito, fuga, desequilibrio de carga, etc., y emitir las instrucciones de acción correspondientes. Su característica es que la estructura del sistema es simple, puede completarse con 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 enterrado directamente en el devanado del motor. Cuando el motor se sobrecarga y hace que la temperatura del devanado suba al valor extremo, el bimetal con los contactos se calienta y se dobla, provocando que los contactos se abran y corten el circuito. Relé de temperatura JW2 y otros productos.
(2) Protector térmico Es un relé de protección contra sobrecarga térmica instalado en el cuerpo del motor. A diferencia de los relés de temperatura, el bimetal de doble contacto en forma de cuenco actúa como puente de contacto en serie con el circuito del motor. La corriente de sobrecarga que fluye a través de él y la temperatura del motor harán que se caliente. Cuando alcanza un cierto valor, el bimetal salta instantáneamente, los contactos se desconectan y se corta la corriente del motor. Se puede utilizar para protección de temperatura, sobrecarga y falla de fase de pequeños motores trifásicos. Protector térmico sPB, DRB y otros productos.
(3) Bobina de detección: hay 1 o 2 bobinas de detección integradas en cada devanado de fase del estator del motor de medición de temperatura, y la temperatura del devanado se controla mediante un termómetro de equilibrio automático.
(4) El relé de temperatura del termistor está directamente enterrado en el devanado del motor. Una vez que se excede la temperatura especificada, su valor de resistencia aumenta drásticamente entre 10 y 1000 veces. Cuando se utiliza, está equipado con un circuito electrónico para detectar y luego activar el relé. Relés de temperatura electrónicos marinos serie JW9 y otros productos.
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. Cooperación entre el dispositivo de protección contra sobrecargas y el motor.
(1) El tiempo de acción del dispositivo de protección contra sobrecargas debe ser ligeramente mayor que el tiempo de arranque del motor. Como se puede ver 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, pero su tiempo de acción no puede ser demasiado largo y sus características solo pueden proporcionar protección contra sobrecarga; las características térmicas 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 dinámica para permitir que el motor arranque normalmente.
(3) El tiempo de acción del dispositivo de protección contra sobrecarga debe ser más corto que las características térmicas del cable para desempeñar un papel de protección de respaldo para la línea de suministro de energía.
2. Cooperación entre el dispositivo de protección contra sobrecargas y el dispositivo de protección contra cortocircuitos. En circunstancias normales, el dispositivo de protección contra sobrecargas no tiene la capacidad de interrumpir la corriente de cortocircuito. Una vez que se produce un cortocircuito durante el funcionamiento, es necesario conectar un dispositivo de protección contra cortocircuitos (como un disyuntor o fusible) en serie con el circuito principal para cortar el circuito. 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 estas dos acciones. Las características del dispositivo de protección contra cortocircuitos están representadas por fusibles y la corriente que cruza la curva característica de protección contra sobrecargas es Ij. Si se tiene en cuenta la dispersión de las características del fusible, la corriente cruzada es e Ib. En este momento, se requiere que el dispositivo de protección contra sobrecarga corte la sobrecorriente a continuación y el dispositivo de protección contra cortocircuito corte la corriente de cortocircuito por encima de IB para cumplir con los requisitos de selectividad. Obviamente, es difícil garantizar la selectividad dentro del rango IS-IB, por lo que se requiere que el rango sea lo más pequeño posible. Según la norma IEC actual, los límites son IS = O,75ij, IB = 1,25ij. La capacidad de corte nominal actual del dispositivo de protección contra sobrecargas es de 0,75IJ, lo que es obviamente bajo. A juzgar por la tendencia de revisión de la norma IEC, es posible realizar evaluaciones según IJ en el futuro para mejorar su confiabilidad. Por lo tanto, la cooperación anterior no sólo debe considerar su selectividad, sino también su capacidad de ruptura nominal.
Conclusión
La protección de motores asíncronos es una de las claves para el funcionamiento normal y fiable de equipos eléctricos y 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 eficaz. Sin embargo, dado que debe estar enterrado directamente en el devanado del motor, solo se utiliza en algunas situaciones de operación frecuente. para mantener. Desde un punto de vista económico, es más ventajoso utilizar el tipo de detección de corriente, que sigue siendo una forma barata, sencilla y fiable de protección del motor (desde el punto de vista del uso real, el uso actual representa la mayoría de los casos). los relés de estado sólido se pueden utilizar para requisitos de rendimiento. Protección de motor de alta capacidad con altos requisitos funcionales o alto precio; para requisitos generales, es más práctico utilizar disyuntores de disparo termomagnéticos para proteger los motores. Pero no importa qué dispositivo de protección se utilice, se debe considerar la cooperación entre el dispositivo de protección contra sobrecarga y el motor, el dispositivo de protección contra sobrecarga y el dispositivo de protección contra cortocircuitos.
Como todos sabemos, los relés térmicos tienen las ventajas de una estructura simple, bajo costo, tamaño pequeño y fácil uso. Sin embargo, el relé térmico tiene una única función de protección, baja precisión, acción inestable y una constante de tiempo de calentamiento pequeña. En pocas palabras, el relé térmico es bueno en todo, pero su rendimiento de protección no es confiable, lo cual es su debilidad fatal. Es precisamente por esto que han surgido protectores de motor electrónicos con un rendimiento de protección confiable. Si bien muestra su vitalidad, está atravesando un proceso de madurez gradual.
El entorno de producción de nuestra empresa es hostil, con altas temperaturas, polvo, humedad, producción continua y una alta tasa de daños al motor. Seleccionamos varios tipos de protectores de motor y adquirimos algo de experiencia. Hablemos de nuestra experiencia inmadura con protectores electrónicos de motores desde tres aspectos: confiabilidad, facilidad de uso y economía.
Fiabilidad de los protectores de motor electrónicos (protectores de motor)
En la actualidad, los relés térmicos se utilizan ampliamente en empresas industriales y mineras, pero los daños al motor también son comunes. Según las encuestas, más del 90% de las fallas de los motores asíncronos son causadas por sobrecalentamiento, de los cuales casi el 60% son causados por fallas de fase. Esto no solo muestra que los relés térmicos no son confiables como protección contra fallas de fase, sino que también ilustra la necesidad de la falla de fase. protección. Además, el relé térmico ocasionalmente provocará su propia falla de fase debido al impacto de la corriente de arranque del motor, por lo que el nuevo protector del motor debe tener una función de protección contra falla de fase.
Como se mencionó anteriormente, la constante de tiempo de calentamiento del relé térmico es pequeña, lo que resulta muy inadecuado para motores con gran inercia y arranque con carga pesada. A menudo se utiliza el método de cortocircuitar el relé térmico durante el arranque, lo que no solo complica la estructura del sistema de control y aumenta el costo, sino que también crea una zona muerta de protección. Para evitar un mal funcionamiento durante el inicio, algunos ajustan la configuración de corriente para invalidar la protección. Los transformadores de corriente de detección de la mayoría de los protectores de motores electrónicos generalmente tienen tolerancia al frío debido al uso de transformadores de corriente de saturación rápida.
Tiempo de arranque máximo permitido; características de acción de sobrecarga en caliente. Esto coincide exactamente con las necesidades reales de protección del motor de las empresas industriales y mineras y puede proteger la sobrecarga del motor de manera más confiable.
El elemento de detección del relé térmico es bimetálico. Debido a los impactos de sobrecorriente, como la corriente de arranque y la sobrecarga, es fácil que el bimetal produzca efectos de fatiga, causando desviaciones en el valor de la escala y una acción inestable. No es fácil de encontrar en el sitio de producción y, finalmente, se sobrecarga y lo hace. no operar. Dado que el protector electrónico del motor utiliza un transformador de corriente como elemento de detección, no hay problema de calentamiento y su estabilidad de acción es un salto cualitativo mayor que el de un relé térmico.
Facilidad de uso
En protectores de motor electrónicos más avanzados (protectores de motor), el elemento de detección generalmente utiliza un transformador de corriente y tiene una estructura de núcleo pasante. La aparición de protectores de motor autopenetrantes (denominados protectores de motor) ha despertado un gran interés en la industria eléctrica debido a sus numerosas ventajas en comparación con los relés térmicos.
La estructura de núcleo no solo es fácil de usar, sino que también está completamente aislada del circuito principal, lo que no afectará al circuito principal y mejora su propia confiabilidad. Al mismo tiempo, el problema del calentamiento terminal está completamente resuelto y la intercambiabilidad es buena. Sin embargo, en la actualidad, solo los protectores de motor grandes (protectores de motor) nacionales y extranjeros generalmente adoptan el tipo de núcleo pasante, mientras que los pequeños solo pueden usar el tipo de cableado.
El protector de motor electrónico (protector de motor) resuelve el problema de la función única del relé térmico. Su desventaja es que requiere fuente de alimentación para funcionar. Aunque es razonable que los circuitos electrónicos amplifiquen y conduzcan energía, trae una serie de problemas a la aplicación de protectores de motor (protectores de motor), como el inconveniente de que los usuarios deben identificar los terminales de alimentación y conocer el nivel de voltaje de la fuente de alimentación antes de su uso. . Además, debido a que el protector del motor (protector del motor) necesita funcionar continuamente, la tasa de falla del protector del motor también es alta debido a factores como fluctuaciones de voltaje, interferencias y autocalentamiento. Según estadísticas incompletas de protectores de motor electrónicos (protectores de motor) utilizados en nuestra fábrica, más de la mitad de las fallas de los protectores de motor (protectores de motor) provienen de la fuente de alimentación, lo que desalienta en gran medida a los trabajadores eléctricos a utilizar protectores de motor electrónicos (protectores de motor). protector de motor).
Además, los protectores de motor electrónicos (protectores de motor) tienen dos contradicciones insalvables porque sus actuadores utilizan relés electromagnéticos.
La primera es utilizar los contactos normalmente abiertos del relé para implementar el esquema de protección. Su característica es que los contactos siempre están abiertos cuando el circuito principal no está funcionando, por lo que sus contactos deben estar conectados. serie con el circuito de autoprotección del contactor para que el usuario sienta que la instalación es inconveniente y no se puede utilizar en circuitos de control automático;
En segundo lugar, el esquema de protección se implementa mediante el uso del contacto normalmente cerrado. acción del relé. Aunque su contacto de control se puede conectar directamente en serie con el circuito de control como un relé térmico, no se puede utilizar en sistemas de control automático debido a su reinicio automático.
Esto limita en gran medida el ámbito de aplicación de los protectores de motor electrónicos. Por un lado, reemplazar el relé térmico requiere cambiar el circuito de control. Por otro lado, debido al funcionamiento sin supervisión a largo plazo, la tasa de fallas es relativamente alta y no se puede utilizar para equipos que requieren control automático, como bombas. , compresores, etc.
Económico
Debido a la estructura simple de los relés térmicos, los grandes lotes de producción y los costos extremadamente bajos, los protectores de motor electrónicos (protectores de motor) generalmente consisten en detección, amplificación, procesamiento y ejecución de señales; , Consta de fuente de alimentación y otros componentes, y su costo de producción es mucho mayor que el de los relés térmicos, lo que ejerce cierta presión sobre la inversión inicial de los usuarios y también trae ciertas dificultades a la promoción integral de protectores electrónicos de motor (protectores de motor). Como fabricante, reducir los costos de producción y al mismo tiempo mejorar el rendimiento del producto es un objetivo que requiere esfuerzos continuos.
Protector de motor nuevo (protector de motor).
Como se puede ver en lo anterior, los protectores de motor electrónicos (protectores de motor) se caracterizan por funciones confiables, pero generalmente tienen desventajas como estructura compleja, uso y mantenimiento inconvenientes, gran tamaño y alto costo. Lo que quiero presentar aquí es el protector de motor (protector de motor) serie UL-E2 producido por Ningbo Haishu Julong Electrical Appliance Factory. Nuestra fábrica lo ha utilizado durante más de dos años. Este producto conserva todas las ventajas de los protectores de motor electrónicos (protectores de motor) y supera por completo las deficiencias de dichos protectores de motor (protectores de motor). A continuación también se compara con los protectores de motor electrónicos comunes (protectores de motor) desde tres aspectos.
Función: El protector de motor (protector de motor) tiene funciones de protección de fallo de fase y sobrecorriente. El protector de motor (protector de motor) se ha utilizado en nuestra fábrica durante más de dos años. Utilizamos equipos de protector de motor (protector de motor) de la serie UL-E2. Básicamente, no se encuentran daños en el motor, especialmente en la protección del motor utilizada en el inducido. ventilador de tiro del horno de recocido (protector del motor). Debido a que el equilibrio dinámico del ventilador no es bueno, las patas de fijación a menudo se aflojan debido a la vibración, lo que provoca que se desconecte el cable de alimentación o que los terminales se aflojen, pero el motor nunca resulta dañado.
Además de las muchas funciones, la acción sensible y el rendimiento estable de los protectores de motor electrónicos generales, los protectores de motor (protectores de motor) también tienen las siguientes características. El protector del motor (protector del motor) tiene una señal de desconexión de fase independiente y una señal de protección contra sobrecorriente, de modo que el protector del motor (protector del motor) puede funcionar de manera confiable incluso si el valor de configuración de sobrecorriente es inadecuado, independientemente de si el motor pierde fase. antes del inicio o interrupción de la operación. La configuración actual del protector de motor (protector de motor) de la serie UL-E2 se muestra en el dial, lo cual es muy llamativo y conveniente. Al usarlo, simplemente ajuste la escala al valor correspondiente a la corriente nominal del motor. Ha superado las dificultades actuales de depuración a plena carga de productos nacionales similares. Después de usar el protector del motor (protector del motor) de esta manera, la capacidad de sobrecarga del motor se puede utilizar completamente y el motor se puede proteger de manera confiable.
Facilidad de uso: Los protectores de motor (protectores de motor) serie UL-E2 son muy fáciles de utilizar. Toda la serie adopta una estructura de núcleo de cadena (solo 1 vuelta) y no requiere fuente de alimentación externa. En este sentido, los protectores pequeños de productos similares de la empresa japonesa Omron deben usarse 8 veces. La clave del avance de Julong Electrical Appliance Factory en este sentido es que su actuador utiliza un relé de estado sólido de micropotencia patentado con un consumo de energía de accionamiento de 1 uW, mientras que la potencia de accionamiento del relé electromagnético es de 200 mW. En comparación, la sensibilidad es varios órdenes de magnitud mayor, lo que resuelve completamente los problemas de los protectores electrónicos pasivos y de núcleo en serie.
Y el protector de motor (motor protector) tiene funciones inteligentes. El protector no solo se puede conectar directamente en serie con el bucle de control, sino que también puede identificar automáticamente bucles de control manual y bucles de control automático. Cuando se usa, no es necesario ajustar el modo de reinicio como un relé térmico. Después de activar el protector, el bucle de control manual se puede restablecer automáticamente, pero el bucle de control automático también se puede autobloquear para evitar que el motor arranque repetidamente en un estado de falla y agrave el daño del motor.
El protector del motor (protector del motor) es de pequeño tamaño y tamaño de instalación, pudiendo ser intercambiado con el relé térmico JR16. Todo el circuito del protector del motor (protector del motor) adopta una estructura modular completamente sellada y en su interior se utiliza un relé de estado sólido. Es resistente al agua, al polvo y a las explosiones, y se puede aplicar a cualquier entorno hostil. Nuestra fábrica ha estado utilizando protectores de motor (protectores de motor) durante más de dos años y hasta ahora no se han encontrado daños en los protectores de motor (protectores de motor).
Desafortunadamente, el protector del motor no tiene una función de indicación de falla y no puede determinar directamente la causa de la falla.