Защита от дисбаланса
Несбалансированность напряжения питания, как правило, обусловлена фазовым состоянием где-то в восходящей сети. Это может быть результатом однофазного отказа предохранителя или несоответствия полюсов выключателя или разъединителя.
Защита двигателя от внешних сетевых помех (дисбаланс, отношение V / Гц и повторное включение) (фото: ABB)
Кроме того, неравномерная загрузка фаз вызывает неравномерное падение напряжения, и, следовательно, может возникнуть небольшой дисбаланс в напряжении питания. Несимметричные неисправности являются причинами кратковременных дисбалансов.
Несбалансированные фазные токи являются источником тока с отрицательной последовательностью в двигателе, создавая компонент магнитного потока, вращающийся в противоположном направлении по сравнению с направлением вращения вала двигателя. Частота этой составляющей потока равна 2-s, где s - частота скольжения в pu, и она индуцирует токи этой частоты в роторе.
Это приводит к небольшому отрицательному крутящему моменту и особенно к увеличению потерь меди и вихревых токов. Из-за высокой частоты индуцированных токов в роторе скин-эффект вызывает увеличение сопротивления ротора по сравнению с соответствующим сопротивлением постоянному току.
Таким образом, одна единица тока с отрицательной последовательностью вызывает более высокий нагревательный эффект, чем одна единица тока с положительной последовательностью.
ПРИМЕЧАНИЕ. Распределение тока между фазами зависит от причины и характера дисбаланса и характеристик двигателя.
На рисунке 1 показан пример того, как потери двигателя увеличиваются как напряжение питания, и в результате фазовые токи становятся неуравновешенными. Предполагалось, что потеря прямо пропорциональна I L2, а скин-эффект пренебрег (I L - ток фазы). Кроме того, расчет средней потери предполагает идеальную теплопроводность между фазами.
Результаты на рисунке 1 были рассчитаны путем поочередного изменения амплитудного и фазового угла каждого фазного напряжения.
Рисунок 1 - Влияние небалансного напряжения питания на потерю меди на ВЧ-индукционном двигателе с | Z1 | / | Z2 | = 6.5. Путем умножения этого отношения на напряжение отрицательной последовательности можно оценить соответствующий ток отрицательной последовательности. I LMAX = максимальный фазовый ток, I LMIN = минимальный фазовый ток.
Учитывая вышеизложенное, для защиты двигателя, работающего с несимметричным напряжением питания, требуется отдельная защита от несбалансированности, если тепловой эффект от тока отрицательной последовательности не был должным образом учтен с помощью тепловой модели, используемой в защите от перегрузки.
Несбалансированность также вызывает механические проблемы, такие как вибрация. Поэтому, по крайней мере, должен быть обнаружен, по крайней мере, серьезный дисбаланс, и рекомендуется специальная защита от дисбаланса, основанная, например, на величине тока отрицательной последовательности.
Предпочтительная характеристика обратного времени должна быть выбрана так, чтобы время работы было выбрано таким образом, чтобы допускалось нормальное использование двигателя, особенно при запуске машины, когда на практике можно измерить некоторый ток обратной последовательности.
Изменение напряжения питания и частоты
В большинстве случаев двигатели могут быть аппроксимированы как вольт-независимые нагрузки с постоянным отношением V / Hz: за уменьшением напряжения питания следует увеличение фазного тока. Пока отношение V / Hz почти на постоянном уровне, изменения напряжения и частоты не нанесут никакого особого ущерба для двигателя.
В этом случае условие минимального напряжения вызывает увеличение фазного тока, и может произойти перегрузка двигателя, который затем определяется защитой от тепловой перегрузки.
Увеличение отношения V / Hz увеличивает плотность потока в двигателе, что приводит к некоторому эффекту насыщения в нормальных частях, несущих поток двигателя. Это приводит к возникновению тока возбуждения и паразитных потоков, протекающих вне нормальных частей, несущих поток, которые затем сильно нагреваются индуцированными вихревыми токами.
Как правило, обеспечивается защита от устойчивого минимального напряжения и перенапряжения. Эта защита срабатывает в случае перенапряжения порядка 10-20%. Защита от понижения напряжения отключается в случае полной потери напряжения, поэтому, когда напряжение возвращается, предотвращается одновременный перезапуск всех двигателей.
Защитное реле АББ REM 54, используемое для защиты синхронного двигателя, запускалось с автотрансформатора. Функция сдвига полюса реализована с функциями направленной мощности.
Защита от перегорания вне фаз
Аномально высокий пусковой ток может быть произведен в двигателе, если он включен сразу после прерывания подачи. Результирующий ток может быть выше, чем нормальный пусковой ток, налагающий на чрезмерное тепловое и механическое напряжение, что может привести к прямому повреждению двигателя.
После прерывания подачи напряжения и частоты, измеренные от клемм двигателя, начинают разрушаться. Этот распад приводит к разности фаз, разности напряжений и частот между стороной источника и напряжениями на клеммах двигателя (U S и U M, рис. 2). Скорость распада зависит от типа двигателя и характеристик привода.
Пример этого показан на рисунке 2 ниже:
Рисунок 2 - Пример разностных величин (dph, df, dU) между источником и напряжением клемм двигателя во время короткого замыкания. Заштрихованная область представляет собой временное окно для повторного включения.
Может ли быть выполнено повторное включение к одному источнику, то есть закрытию выключателя источника, SCB на рисунке 2 или не зависит от того, как развиваются величины указанных разностных величин во время прерывания и по длительности прерывания.
На рисунке 2 показано возможное временное окно для повторного включения без риска повреждения двигателя.
Пример основан на требовании, чтобы результирующая векторная разность напряжений на единицу вольт на каждый герц от номинального напряжения двигателя и базовая частота не должны превышать значение 1, 33 пула (ANSI C50.41-2000) в момент повторного включения выполнен.
Кроме того, разность фазового угла не должна превышать 90 ° в момент завершения повторного включения. Например, можно сделать вывод о том, что этот двигатель может переносить прерывания короткого замыкания (<0, 1 с), такие как высокоскоростное автозапуск во входящей линии.
Однако в случае более длительных перерывов в питании (до нескольких секунд), этот двигатель должен быть отключен до того, как источник питания будет восстановлен, чтобы избежать возможности повторного включения в нерабочее состояние.
Обнаружение состояния потери питания и инициирование отключения выключателя автоподатчика двигателя, MCB на рисунке 2, когда требуется, как правило, минимальное напряжение, малочастотные или потери мощности, или их комбинация может быть применяется.
Ссылка // Справочник по автоматизации распространения - Защита двигателя от ABB