Arten des elektrischen Schutzes von asynchronen Elektromotoren

Schutz von asynchronen Elektromotoren

Drehstrom-Asynchronmotoren mit einer Spannung von bis zu 500 V und Leistungen von 0,05 bis 350 – 400 kW sind die am weitesten verbreitete Art von Elektromotoren.

Der zuverlässige und unterbrechungsfreie Betrieb von Elektromotoren wird vor allem durch die richtige Auswahl hinsichtlich Nennleistung, Funktionsweise und Ausführung gewährleistet. Nicht weniger wichtig ist die Einhaltung der erforderlichen Anforderungen und Regeln beim Aufbau eines Stromkreises, bei der Auswahl von Steuergeräten, Drähten und Kabeln sowie bei der Installation und dem Betrieb des Elektroantriebs.

Notbetriebsarten von Elektromotoren

Selbst bei ordnungsgemäß ausgelegten und betriebenen Elektroantrieben besteht während ihres Betriebs immer die Möglichkeit, dass Notfälle oder abnormale Zustände des Motors und anderer elektrischer Geräte auftreten.

Zu den Notfallmodi gehören:

1) mehrphasige (drei- und zweiphasige) und einphasige Kurzschlüsse in den Wicklungen eines Elektromotors; mehrphasige Kurzschlüsse im Klemmenkasten des Elektromotors und im externen Stromkreis (in Drähten und Kabeln, an den Kontakten von Schaltgeräten, in Widerstandskästen); Phasenkurzschlüsse zum Gehäuse oder Neutralleiter innerhalb des Motors oder in einem externen Stromkreis – in Netzen mit geerdetem Neutralleiter; Kurzschlüsse im Steuerkreis; Kurzschlüsse zwischen Windungen der Motorwicklung (Windungskreise).

Kurzschlüsse sind die gefährlichsten Notfälle in Elektroinstallationen. In den meisten Fällen entstehen sie aufgrund von Isolationsschäden oder Überlappungen. Kurzschlussströme erreichen manchmal Werte, die zehn- und hundertmal höher sind als die Werte der Ströme im Normalbetrieb, und ihre thermische Wirkung und die dynamischen Kräfte, denen spannungsführende Teile ausgesetzt sind, können zum Ausfall des Kurzschlussstroms führen gesamte Elektroinstallation;

2) thermische Überlastung des Elektromotors aufgrund des Durchgangs erhöhter Ströme durch seine Wicklungen: wenn der Arbeitsmechanismus aus technologischen Gründen überlastet ist, insbesondere unter schwierigen Startbedingungen, Motor unter Last oder blockiert, langfristiger Abfall der Netzspannung, Verlust von einer der Phasen des externen Stromversorgungskreises oder Drahtbruch in der Motorwicklung, mechanische Beschädigung des Motors oder des Antriebsmechanismus sowie thermische Überlastungen mit verschlechterten Kühlbedingungen des Motors.

Thermische Überlastungen führen vor allem zu einer beschleunigten Alterung und Zerstörung der Motorisolierung, was zu einem Kurzschluss, also zu einem schweren Unfall und vorzeitigem Ausfall des Motors führt.

Schutzarten für asynchrone Elektromotoren

Es sind Schutzmaßnahmen vorgesehen, die den Motor bei Verstößen gegen die normalen Betriebsbedingungen vor Schäden schützen und den defekten Motor rechtzeitig vom Netz trennen und so die Entstehung eines Unfalls verhindern oder begrenzen.

Das wichtigste und wirksamste Mittel ist der elektrische Schutz der Motoren gemäß „Regeln für die Errichtung elektrischer Anlagen“ (PUE).

Abhängig von der Art der möglichen Fehler und anormalen Betriebsmodi gibt es mehrere grundlegende, gängige Arten des elektrischen Schutzes von Asynchronmotoren.

Schutz von Asynchronmotoren vor Kurzschluss

Der Kurzschlussschutz schaltet den Motor ab, wenn in seinem Leistungsstromkreis oder im Steuerstromkreis Kurzschlussströme auftreten.

Geräte zum Schutz vor Kurzschlüssen (Sicherungen, elektromagnetische Relais, Leistungsschalter mit elektromagnetischer Auslösung) wirken nahezu sofort, also ohne Zeitverzögerung.

Überlastschutz von Asynchronmotoren

Der Überlastschutz schützt den Motor vor unzulässiger Überhitzung, insbesondere auch bei relativ kleinen, aber langfristigen thermischen Überlastungen. Bei Elektromotoren dieser Antriebe sollte ein Überlastschutz nur dann eingesetzt werden, wenn bei Betriebsstörungen anormale Belastungsanstiege möglich sind.

Überlastschutzgeräte (Temperatur und Thermorelais, elektromagnetische Relais, automatische Schalter mit thermischer Auslösung oder mit Uhrwerk) schalten den Motor bei Überlastung mit einer gewissen Verzögerung, je größer die Überlastung, bei erheblicher Überlastung auch sofort ab.

Schutz von Asynchron-Elektromotoren vor Spannungsmangel oder Spannungsausfall

Der Schutz vor Unter- oder Unterspannung (Nullschutz) erfolgt mit Hilfe eines oder mehrerer elektromagnetischer Geräte, er wirkt beim Abschalten des Motors bei Stromausfall oder beim Absinken der Netzspannung unter den eingestellten Wert und schützt den verhindert ein spontanes Einschalten des Motors nach Beseitigung der Unterbrechung der Stromversorgung oder Wiederherstellung der normalen Netzspannung.

Ein besonderer Schutz von Asynchron-Elektromotoren gegen Zweiphasenbetrieb schützt den Motor vor Überhitzung sowie vor „Überschlag“, d Stromkreis ist unterbrochen. Der Schutz wird aktiviert, wenn der Motor gestartet wird.

Als Schutzeinrichtungen werden thermische und elektromagnetische Relais eingesetzt. Im zweiten Fall verfügt der Schutz möglicherweise nicht über eine Zeitverzögerung.

Andere Arten des elektrischen Schutzes von Asynchronmotoren

Es gibt einige andere, weniger verbreitete Schutzarten (gegen Überspannung, einphasige Erdschlüsse in Netzen mit isoliertem Neutralleiter, Erhöhung der Drehzahl des Antriebs usw.).

Elektrische Geräte zum Schutz von Elektromotoren

Elektrische Schutzgeräte können eine oder mehrere Schutzarten gleichzeitig anwenden. Einige Leistungsschalter bieten beispielsweise einen Kurzschluss- und Überlastschutz. Einige der Sicherheitsvorrichtungen zum Beispiel Sicherungen, sind einfachwirkende Geräte und müssen nach jeder Betätigung ausgetauscht oder aufgeladen werden, andere, wie elektromagnetische und thermische Relais, sind mehrfachwirkende Geräte. Letztere unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie für Selbstoptimierungs- und manuelle Rücksetzgeräte in den Standby-Modus zurückkehren.

Auswahl der Art des elektrischen Schutzes von Asynchron-Elektromotoren

Die Wahl der einen oder anderen Schutzart oder mehrerer gleichzeitig erfolgt im Einzelfall unter Berücksichtigung des Verantwortungsgrades des Antriebs, seiner Leistung, der Betriebsbedingungen und des Wartungsverfahrens (Anwesenheit oder Abwesenheit von ständigem Wartungspersonal). .

Die Analyse von Daten zur Unfallrate elektrischer Geräte in der Werkstatt, auf der Baustelle, in der Werkstatt usw., die die am häufigsten wiederholten Verstöße gegen den normalen Betrieb von Motoren und technologischen Geräten aufdeckt, kann von großem Nutzen sein. Dabei sollte stets darauf geachtet werden, dass der Schutz möglichst einfach und zuverlässig im Betrieb ist.

Jeder Motor, unabhängig von seiner Leistung und Spannung, muss vor Kurzschlüssen geschützt werden. Folgende Umstände sollten hierbei berücksichtigt werden. Einerseits muss der Schutz durch die Anlauf- und Bremsströme des Motors außer Kraft gesetzt werden, die das 5- bis 10-fache seines Nennstroms betragen können.Andererseits muss in einer Reihe von Kurzschlussfällen, beispielsweise in Wicklungskreisen, Kurzschlüssen zwischen Phasen in der Nähe des Sternpunkts der Statorwicklung, Kurzschlüssen zum Gehäuse im Motor usw., der Schutz erforderlich sein Betrieb mit Strömen von -niedrigem Anlaufstrom.

Es ist schwierig, diese widersprüchlichen Anforderungen gleichzeitig mit einfachen und kostengünstigen Lösungen zu erfüllen. Das Schutzsystem von Niederspannungs-Asynchronmotoren basiert daher bewusst auf der Annahme, dass bei einigen der oben genannten Fehler im Motor dieser nicht sofort vom Schutz getrennt wird, sondern erst während der Entstehung dieser Fehler danach Der vom Motor aus dem Netz aufgenommene Strom ist deutlich gestiegen.

Eine der wichtigsten Anforderungen an Motorschutzgeräte ist ihre eindeutige Wirkung in Not- und anormalen Motorbetriebszuständen und gleichzeitig die Unzulässigkeit von Fehlalarmen. Daher müssen Schutzeinrichtungen richtig ausgewählt und sorgfältig eingestellt werden.