Обмотки обмотки в двигателе
Большинство отказов обмотки в двигателе либо косвенно, либо напрямую вызваны перегрузкой (как продолжительной, так и циклической), работой при небалансном напряжении питания или одной фазой, что приводит к чрезмерному нагреву до ухудшения изоляции обмотки до тех пор, пока не произойдет электрическая неисправность,
Защита от перегрева двигателя (на фото: реле RTX с контактором MNX, кредит: larsentoubro.com)
Общепринятое правило заключается в том, что срок службы изоляции уменьшается вдвое для каждого повышения температуры на 10 ° C выше номинального значения, измененного на время, затрачиваемое при более высокой температуре. Поскольку электрическая машина имеет относительно большую емкость для хранения тепла, следует, что редкие перегрузки короткой продолжительности не могут отрицательно повлиять на машину.
Однако устойчивые перегрузки всего в несколько процентов могут привести к преждевременному старению и разрушению изоляции. Кроме того, на теплозащиту двигателя влияет нагрев в обмотке до неисправности.
Поэтому важно, чтобы релейная характеристика учитывала экстремумы нулевого и максимального тока нагрузки, известные соответственно, как « холодные » и « горячие » условия.
Разнообразие конструкций двигателей, разнообразные применения, разнообразие возможных ненормальных условий эксплуатации и результирующие режимы отказа приводят к сложным тепловым отношениям.
Поэтому невозможно создать общую математическую модель, которая является точной. Тем не менее, можно разработать приблизительную модель, если предположить, что двигатель является однородным телом, создавая и рассеивая тепло со скоростью, пропорциональной повышению температуры.
Это принцип, лежащий в основе модели « тепловой реплики » двигателя, используемого для защиты от перегрузки.
Температура Т в любой момент определяется:
где:
Tmax = конечная установившаяся температура
τ = постоянная времени нагрева
Повышение температуры пропорционально квадрату тока:
где:
I R = ток, который при непрерывном течении создает температуру Tmax в двигателе
Следовательно, можно показать, что для любого тока перегрузки I допустимое время t для этого тока должно течь:
В общем, подача, к которой подключен двигатель, может содержать как компоненты положительной, так и отрицательной последовательности, и обе составляющие тока приводят к нагреву в двигателе.
Поэтому термическая реплика должна учитывать оба этих компонента, типичное уравнение для эквивалентного тока:
где:
I 1 = ток положительной последовательности
I 2 = ток обратной последовательности
а также
при номинальной скорости. Типичным значением K является 3.
Наконец, модель тепловой реплики должна учитывать тот факт, что двигатель будет охлаждаться в периоды легкой нагрузки и начальное состояние двигателя. Двигатель будет иметь постоянную времени охлаждения τ r, которая определяет скорость охлаждения.
Следовательно, конечная термическая модель может быть выражена следующим образом: Уравнение 1:
где:
τ = постоянная времени нагрева
k = Ieq / Ith
A 2 = начальное состояние двигателя (холодное или горячее)
I th = тепловой установочный ток
Уравнение 1 учитывает «холодные» и «горячие» характеристики, определенные в МЭК 60255, часть 8.
Некоторые реле могут использовать двойную характеристику наклона для постоянной времени нагрева, и, следовательно, требуются два значения постоянной времени нагрева. Переключение между двумя значениями происходит при заданном токе двигателя. Это может быть использовано для получения лучших характеристик отключения при запуске двигателей, использующих стартер-треугольник. Во время запуска обмотки двигателя несут полный линейный ток, в то время как в режиме «запуска» они несут только 57% от тока, наблюдаемого реле.
Аналогично, когда двигатель отключен от источника питания, постоянная времени нагрева τ устанавливается равной постоянной времени охлаждения τ r.
Поскольку реле в идеале должно быть согласовано с защищаемым двигателем и быть способным поддерживать постоянную защиту от перегрузки, необходим широкий диапазон регулировки реле с хорошей точностью и низким тепловым перерегулированием.
Типичные кривые настройки реле показаны на рисунке 1.
Рисунок 1: Характеристические кривые тепловой перегрузки; Холодные кривые. Начальное тепловое состояние 0%
Ресурс: Руководство по сети, защите и автоматизации - Areva