Các loại bảo vệ điện của động cơ điện không đồng bộ
Bảo vệ động cơ điện không đồng bộ
Động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha có điện áp lên đến 500 V ở công suất từ 0,05 đến 350 - 400 kW là loại động cơ điện phổ biến nhất.
Hoạt động đáng tin cậy và không bị gián đoạn của động cơ điện được đảm bảo trên hết nhờ sự lựa chọn chính xác của chúng về công suất định mức, phương thức hoạt động và hình thức thực hiện. Không kém phần quan trọng là tuân thủ các yêu cầu và quy tắc cần thiết khi thiết kế mạch điện, chọn thiết bị điều khiển, dây và cáp, lắp đặt và vận hành ổ điện.
Chế độ hoạt động khẩn cấp của động cơ điện
Ngay cả đối với các bộ truyền động điện được thiết kế và vận hành phù hợp, trong quá trình vận hành của chúng luôn có khả năng xảy ra các chế độ khẩn cấp hoặc bất thường của động cơ và các thiết bị điện khác.
Chế độ khẩn cấp bao gồm:
1) ngắn mạch nhiều pha (ba và hai pha) và một pha trong cuộn dây của động cơ điện; ngắn mạch nhiều pha trong hộp đấu dây của động cơ điện và trong mạch điện bên ngoài (trong dây và cáp, trên các tiếp điểm của thiết bị chuyển mạch, trong hộp điện trở); ngắn mạch pha với vỏ hoặc dây trung tính bên trong động cơ hoặc trong mạch bên ngoài — trong các mạng có trung tính nối đất; ngắn mạch trong mạch điều khiển; ngắn mạch giữa các vòng của cuộn dây động cơ (mạch rẽ).
Ngắn mạch là tình trạng khẩn cấp nguy hiểm nhất trong lắp đặt điện. Trong hầu hết các trường hợp, chúng xảy ra do hư hỏng cách điện hoặc chồng chéo. Dòng điện ngắn mạch đôi khi đạt giá trị cao hơn hàng chục, hàng trăm lần so với giá trị của dòng điện ở chế độ bình thường, hiệu ứng nhiệt của chúng và lực động mà các bộ phận mang điện phải chịu có thể dẫn đến hỏng mạch. toàn bộ lắp đặt điện;
2) quá tải nhiệt của động cơ điện do dòng điện tăng lên chạy qua cuộn dây của nó: khi cơ chế làm việc bị quá tải vì lý do công nghệ, đặc biệt là điều kiện khởi động khắc nghiệt, động cơ bị tải hoặc chết máy, điện áp lưới giảm trong thời gian dài, mất điện một trong các pha của mạch cấp nguồn bên ngoài hoặc đứt dây trong cuộn dây động cơ, hư hỏng cơ học trong động cơ hoặc cơ chế vận hành và quá tải nhiệt với điều kiện làm mát động cơ kém đi.
Quá tải nhiệt chủ yếu gây lão hóa nhanh và phá hủy lớp cách điện của động cơ, dẫn đến đoản mạch, tức là gây ra tai nạn nghiêm trọng và động cơ hỏng sớm.
Các loại bảo vệ cho động cơ điện không đồng bộ
Các biện pháp bảo vệ được cung cấp để bảo vệ động cơ khỏi bị hư hại trong trường hợp vi phạm các điều kiện vận hành bình thường, cũng như ngắt kết nối kịp thời động cơ bị lỗi khỏi mạng, do đó ngăn ngừa hoặc hạn chế sự phát triển của tai nạn.
Phương tiện chính và hiệu quả nhất là bảo vệ điện của động cơ, được thực hiện theo «Quy tắc xây dựng lắp đặt điện» (PUE).
Tùy thuộc vào bản chất của các lỗi có thể xảy ra và chế độ vận hành bất thường, có một số loại bảo vệ điện cơ bản phổ biến nhất của động cơ không đồng bộ.
Bảo vệ động cơ không đồng bộ khỏi ngắn mạch
Bảo vệ ngắn mạch tắt động cơ khi dòng điện ngắn mạch xảy ra trong mạch nguồn (chính) của nó hoặc trong mạch điều khiển.
Các thiết bị cung cấp khả năng bảo vệ chống đoản mạch (cầu chì, rơle điện từ, bộ ngắt mạch có nhả điện từ) hoạt động gần như ngay lập tức, nghĩa là không có thời gian trễ.
Bảo vệ quá tải động cơ không đồng bộ
Tính năng bảo vệ quá tải bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá nhiệt không thể chấp nhận được, đặc biệt ngay cả với tình trạng quá tải nhiệt tương đối nhỏ nhưng trong thời gian dài. Bảo vệ quá tải chỉ nên được sử dụng cho các động cơ điện của các cơ cấu vận hành này khi tải có thể tăng bất thường trong trường hợp có rối loạn trong quá trình vận hành.
Thiết bị bảo vệ quá tải (nhiệt độ và rơle nhiệt, rơle điện từ, công tắc tự động nhả nhiệt hoặc cơ chế đồng hồ) khi xảy ra quá tải, động cơ sẽ tắt với độ trễ nhất định, càng lớn thì quá tải càng ít và trong một số trường hợp quá tải đáng kể và ngay lập tức.
Bảo vệ động cơ điện không đồng bộ khỏi tình trạng thiếu hoặc mất điện áp
Bảo vệ chống lại điện áp thấp hoặc thấp (bảo vệ bằng không) được thực hiện với sự trợ giúp của một hoặc nhiều thiết bị điện từ, nó hoạt động khi tắt động cơ trong trường hợp mất điện hoặc khi điện áp lưới giảm xuống dưới giá trị đặt và bảo vệ động cơ khỏi bật tự phát sau khi loại bỏ sự gián đoạn nguồn điện hoặc phục hồi điện áp lưới bình thường.
Bảo vệ đặc biệt của động cơ điện không đồng bộ chống lại hoạt động hai pha bảo vệ động cơ khỏi quá nhiệt, cũng như khỏi "rollover", nghĩa là dừng dưới dòng điện do giảm mô-men xoắn do động cơ tạo ra khi một trong các pha của động cơ chính mạch bị gián đoạn. Bảo vệ hoạt động khi động cơ được khởi động.
Rơle nhiệt và điện từ được sử dụng làm thiết bị bảo vệ. Trong trường hợp thứ hai, bảo vệ có thể không có thời gian trễ.
Các loại bảo vệ điện khác của động cơ không đồng bộ
Có một số loại bảo vệ khác, ít phổ biến hơn (chống quá điện áp, chạm đất một pha trong mạng có trung tính cách ly, tăng tốc độ quay của biến tần, v.v.).
Các thiết bị điện dùng để bảo vệ động cơ điện
Các thiết bị bảo vệ điện có thể áp dụng đồng thời một hoặc nhiều loại bảo vệ. Ví dụ, một số bộ ngắt mạch cung cấp khả năng bảo vệ ngắn mạch và quá tải. Ví dụ như một số thiết bị bảo mật cầu chì, là các thiết bị tác động đơn và yêu cầu thay thế hoặc sạc lại sau mỗi lần khởi động, các thiết bị khác, chẳng hạn như rơle điện từ và nhiệt, là các thiết bị đa tác động. Cái sau khác nhau ở cách chúng trở lại chế độ chờ cho các thiết bị tự điều chỉnh và đặt lại thủ công.
Lựa chọn các loại bảo vệ điện của động cơ điện không đồng bộ
Việc lựa chọn một hoặc một loại bảo vệ khác hoặc nhiều loại cùng một lúc được thực hiện trong từng trường hợp cụ thể, có tính đến mức độ trách nhiệm của ổ đĩa, công suất, điều kiện vận hành và quy trình bảo trì (có hoặc không có nhân viên bảo trì thường trực) .
Việc phân tích dữ liệu về tỷ lệ tai nạn của thiết bị điện trong xưởng, trên công trường, trong xưởng, v.v., cho thấy những vi phạm thường xuyên lặp đi lặp lại nhất đối với hoạt động bình thường của động cơ và thiết bị công nghệ, có thể mang lại lợi ích lớn. Bạn phải luôn cố gắng đảm bảo rằng việc bảo vệ hoạt động đơn giản và đáng tin cậy nhất có thể.
Bất kỳ động cơ nào, bất kể công suất và điện áp của nó, đều phải được bảo vệ chống đoản mạch. Các trường hợp sau đây nên được xem xét ở đây. Một mặt, việc bảo vệ phải bị vô hiệu hóa bởi dòng điện khởi động và hãm của động cơ, có thể cao gấp 5-10 lần dòng định mức của nó.Mặt khác, trong một số trường hợp ngắn mạch, ví dụ trong mạch dây quấn, ngắn mạch giữa các pha gần điểm trung tính của dây quấn stato, ngắn mạch hộp bên trong động cơ, v.v... thì bảo vệ phải hoạt động ở dòng điện thấp so với dòng khởi động.
Khó có thể đáp ứng đồng thời các yêu cầu trái ngược nhau này bằng các biện pháp khắc phục đơn giản và ít tốn kém. Do đó, hệ thống bảo vệ động cơ không đồng bộ điện áp thấp được xây dựng dựa trên giả định có chủ ý rằng với một số lỗi nêu trên trong động cơ, động cơ sau không bị ngắt bảo vệ ngay lập tức mà chỉ trong quá trình phát triển các lỗi này, sau dòng điện được tiêu thụ bởi động cơ từ mạng đã tăng lên đáng kể.
Một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với các thiết bị bảo vệ động cơ là hoạt động rõ ràng của nó trong các chế độ vận hành động cơ khẩn cấp và bất thường, đồng thời không được phép có báo động sai. Do đó, các thiết bị bảo vệ phải được lựa chọn phù hợp và điều chỉnh cẩn thận.