Моторни защити, РТБ

Моторните защити са необходимо и незаменимо приложение към останалите средства за автоматика, предназначено за защита на мотори и двигатели от прегряване и претоварване. Моторните защити се монтират бързо и лесно към различни видове контактори и осигуряват безаварийна работа на двигателите. Наименованието „моторна“ означава, че защитата е предвидена за защита на електродвигатели, или разговорно – мотори, а не защото в устройството и има някакво моторно задвижване. Претоварването може да доведе до електрически и механични аварии. Електрическите аварии се предизвикват от свръхнапражение, рязък спад в напрежението, отпадане на една или две от фазите, къси съединения, при които токът достига до нива, които повреждат двигателя и др. Механичните аварии са блокиран ротор или претоварване на ротора, което води до прегряване и увеличение на тока.

Моторни защити. Устройство, принцип на работа, приложение

Претоварването на електродвигателите може да възникне по няколко причини: прекъсване на една от фазите, прекомерно увеличаване на товара на ротора, затруднено движение или пълен блокаж на ротора, поради механични повреди, излизане на захранващото напрежение и честотата от номиналните им нива с повече от 15% и др. Щетите от тези аварии включват производствени загуби, загуба на суровини, необходимост от поправка на производствен инструмент, лошо качество на производството и забавяне на доставките. Тези аварии, също така, могат да доведат до драматични последици за лицата, които са в пряк контакт с двигателя.

Претоварването на двигателите може да бъде също няколко вида. В зависимост от продължителността, имаме кратковременни претоварвания и продължителни претоварвания. Например при пуск на двигателите имаме висок пусков ток, който води до моментно претоварване, но този тип претоварване не е опасен и се самоликвидира при достигане на номинални обороти на двигателя, поради това е много важно защитите на двигателя да не го изключват заради възникващите пусковите токове. Това се постига чрез термична компонента в защитата. Такива защити се наричат термично-токови защити. Следователно, всеки двигател трябва да има защита от късо съединение, която прекъсва тока, когато той рязко достигне над 10 пъти номиналния ток.

Защитата от късо съединени трябва да сработва максимално бързо. За защита на двигателя от късо съединени се използват предпазители. Предпазителите със стопяеми вложки са вид еднократни предпазители, които след стопяване на вложката изискват подмяна. Защитата на електродвигателите с предпазители със стопяеми вложки, независимо, че е евтин и разпространен начин на защита, невинаги е най-удачен, защото ако вложката на един от предпазителите се стопи и прекъсне една от трите фази, то двигателя ще продължи да работи на две фази  и може да изгори ако няма някакъв вид моторна защита. Вторият начин за предпазване на двигателя от късо съединение са магнитните прекъсвачи, които могат да се рестартират.

Прегряване на двигателя. Как да защитим двигателя от прегряване?

По-голямата част от авариите водят до прегряване на двигателя. Причините за прегряване на двигателя са: несиметрично захранване, разлика в токовете на отделните фази или отпадане на фаза, висока честота на стартиране, която може да възникне, поради повреда на системата за автоматично регулиране на двигателя, което води до многобройни изключвания и включвания поради грешка, чието следствие са чести пускови токове, които водят отново до прегряване. Друга причина за прегряване е нестабилността на захранващото напрежение, което може да възникне от комутирането на тежки товари или просто от подаване на различно от номиналното напрежение от доставчика на електрическа енергия, което в България е част случай.

Вкарване на паразитни хармоници в електрическата верига захранваща двигателя, което най-често е причинено от неправилно работещи честотни регулатори, преобразуватели и инвертори, също води до увеличаване на загубите и прегряване. Повреда в намотките на ротора може да доведе до значителен спад в намагнитващия ток, в следствие на което ще имаме загуба на намагнитване на машината. Последствията са спад на фактора на мощността и прегряване на ротора. За да се предпази двигателя от прегряване се използват различни релета за претоварване, които са познати още и като моторни защити. Познаваме няколко вида моторни защити. Една от тях е моторната защита по ток.

Моторна защита по ток

Тя функционира като автоматичен токопрекъсвач при претоварване на двигателя по ток. Моторната защита по ток може да се настройва за различни по големина токове в определен диапазон. Може да бъде както еднофазна, така и трифазна. Има електронни и магнитоелектрически защити по ток. Съществуват модели с автоматично и ръчно възстановяване на началното състояние. Вече са разработени и много модели моторни защити по ток за монтаж на DIN шина.

Моторни термично-токови защити

Другият вид моторни защити са моторните термично-токови защити. При тях има би-метални термични релета, реагиращи при прегряване на двигателя. В комбинация с контактор, те защитават двигателя от претоварвания и могат да са триполюсни и еднополюсни, постояннотокови и променливотокови. По надеждните от тях са температурно компенсирани, с други думи са създадени така, че да се нечувствителни към промяната на температурата на околната среда. Могат да бъдат настройвани по тока на мотора. Достатъчно е да се провери какъв ток е написан на табелката с технически данни на мотора. След това се завърта регулатора на термично-токовата защита на същото показание.

Тези защити предпазват двигателите при възникване на следните аварийни ситуации:

• претоварване;
• блокиран ротор;
• повреда на захранващите фази;
• дисбаланс на фазите, възникваща при асиметрия на токовете;
• обръщане на фазите, която може да възникне при неправилно свързване на двигателя;
• анормално повишение на температурата, блокиране на лагер на ротора;
• свръхувеличено време за стартиране;
• колебание на напрежението и честотата в твърде широки граници;
• цикъл от непрекъснати рестартирания, възникнали поради повреда в честотни регулатори;
• други средства за автоматизация.

РТБ – термично биметално реле

Следващият вид термични защити за двигател се наричат термични биметални релета или накратко РТБ. Тези релета са направени конструктивно, да се монтират като допълнителните контактни системи върху командващите, двигателите, контактори. РТБ реагират единствено на топлинната съставка на протичащия през контактите им ток и благодарение на вградения в тях биметал, прекъсват веригата. Очевидно е, че те не могат да се използват самостоятелно за защитата на електродвигателите. Задължително освен тях трябва да има предпазители и други видове максималнотокови защити.

В заключение ще споменем, че в момента на пазара има изключително разнообразие от защити за двигатели или т.н. моторни защити. Някои от тях са снабдени с различни сонди, поставени на специално подбрани места в двигателите, които защитават. Тези сонди служат като сензори, за протичащите в двигателя процеси. Други имат прецизна и скъпа електроника, която реагира на съвсем малки изменения на параметрите на двигателите. Ако количеството и цената на защитите започнат да превишават значително стойността на защитаемия двигател, може би е добре да се ползва добре познатата и надеждна стандартна моторна защита, заедно с предпазители със стопяеми вложки.