Простейшие способы защиты электродвигателей в сельском хозяйстве

Лабораторная работа № 3

Простейшие способы защиты электродвигателей в сельском хозяйстве

Цель работы: изучить принципы построения схем защиты электродвигателей от аварийных режимов, элементную базу этих схем, условия нормального функционирования защит.

Программа работы:

1. Ознакомится с принципом построения схем защиты электродвигателей по напряжению, по току и по углу сдвига фаз между напряжениями или токами.
2. Собрать схемы защиты электродвигателей, реализующие различные принципы их построения.
3. Исследовать условия нормального функционирования различных схем защиты электродвигателей.

Выполнение работы:

Защита электродвигателей по напряжению

Аварийные режимы работы электродвигателей могут сопровождаться плавным или скачкообразным изменением напряжения прямой, обратной или нулевой последовательности, контролируя которые можно построить защиту электродвигателя.

Защита по напряжению нулевой последовательности

В сельских низковольтных сетях электроснабжения используется трехфазная система с нулевым проводом ТNСS(380/220 В). Эти сети питают как трехфазные, так и однофазные потребители. Поэтому они неравномерно загружены по фазам.

При симметричной нагрузке фазные напряжения одинаковы по значению и взаимно сдвинуты по фазе на 120°. В нулевом проводе, который соединяет нейтрали вторичной обмотки питающего трансформатора и нагрузки, тока нет.

Когда симметрия трехфазных напряжений нарушается, например, при перегрузке фазы, соответствующее напряжение понижается или при обрыве фазы совсем исчезает, тогда между точкой нейтрали нагрузки и нулевым проводом (землей) появляется напряжение, называемое напряжением нулевой последовательности. Если к точке нейтрали нагрузки присоединен нулевой провод, то в нем течет ток нулевой последовательности.

Нейтраль электродвигателя (точка соединения статорной обмотки при включении звездой) к нулевому проводу не присоединяется (нулевой провод подсоединяют к корпусу электродвигателя для его заземления). При появлении источника асимметрии в трёхфазной сети между нейтралью и нулевым проводом появляется напряжение нулевой последовательности Ú0 . Когда напряжения во всех фазах симметричны, то и тогда имеется небольшое напряжение Ú’0 (15...20 В), что обусловлено некоторой асимметрией магнитных цепей статорной обмотки электродвигателя. Это напряжение больше у прошедших ремонт электродвигателей.

Для защиты электродвигателя рекомендуют использовать схемы с искусственной звездой, например из трех конденсаторов (схема представлена на рисунке 8). Между точкой нейтрали искусственной звезды, образованной конденсаторами С1, С2 и С3(ёмкостью порядка 1...4 мкФ рабочим напряжением 400 В), и нулевым проводом включено реле напряжения KV. При обрыве любой фазы между нейтралью искусственной звезды и нулевым проводом появляется напряжение, которое больше напряжения срабатывания реле, и KV выключается. Контакт KV разрывает цепь управления магнитного пускателя KM. Недостаток рассмотренного устройства заключается в том, что обрыв фазы контролируется только до искусственной звезды, а если обрыв произошёл дальше, например, непосредственно у электродвигателя, защита на это не реагирует, так как у всех конденсаторов имеется напряжение.

Для выполнения опыта по построению защиты электродвигателя по напряжению нулевой последовательности необходимо собрать схему, представленную на рисунке 8. Рубильником QS и кнопкой SВ2 включить электроустановку на номинальное напряжение. Вольтметром со свободными концами измерить все линейные напряжения на нагрузке и напряжение нулевой последовательности («звезда» конденсаторов - нулевой провод) сначала в нормальной режиме, затем - поочерёдно при обрыве каждой фазы (нажимая поочерёдно кнопки SВЗ, SВ4 и SВ5).