Виды повреждений и ненормальных режимов работы электродвигателей и требования к их защитам.
Виды повреждений и ненормальных режимов работы
Известно, что наиболее тяжелые повреждения в любом электроэнергетическом оборудовании, в том числе и электродвигателях, связаны с возникновением коротких замыканий (КЗ). Короткие замыкания возникают вследствие повреждений изоляции и вызывают большой нагрев проводников, по которым протекают токи КЗ. Аварии, связанные с повреждением изоляции, часто возникают вследствие развития локальных дефектов. Так, при нарушении изоляции двух соседних проводников обмотки, происходит междувитковое замыкание. В обмотке образуется контур, содержащий один или несколько витков, по которому циркулирует большой ток короткого замыкания. Этот ток вызывает разогрев проводников контура до высокой температуры, при которой разрушаются не только изоляционные материалы, но часто и металлические проводники обмотки.
Особенно часто междувитковые замыкания происходят в машинах небольшой мощности, имеющих всыпные обмотки, выполненные из круглого провода с эмалевой изоляцией. Здесь витковой изоляцией служат лишь два слоя эмали, а напряжение между отдельными соседними проводниками может достигать значения фазного. В этих условиях даже незначительный дефект или локальный перегрев эмалевой изоляции приводит к межвитковому замыканию. При нарушении изоляции между проводниками разных фаз возникает короткое междуфазное замыкание. Такие замыкания обычно происходят в лобовых частях, но возможны и в пазовой части двухслойной обмотки, если сдвинуты или повреждены междуслойные прокладки. Нарушение изоляции, отделяющей обмотку от корпуса, приводит к однофазному замыканию на корпус. При этом на корпус может попасть полное фазное напряжение. Для обеспечения безопасности персонала корпус машины должен быть заземлен. В сетях с глухозаземленной нейтралью (стандартные номинальные напряжения 0,4 и 0,66 кВ) замыкание на корпус приводит к однофазному короткому замыканию с большим током замыкания, а в сетях с изолированной нейтралью (6, 10 кВ) - к однофазному замыканию на землю с небольшим током замыкания (обычно не более 50 А).
Следует отметить, что три перечисленных выше вида замыканий в обмотках статора редко происходят отдельно. Появление одного из них, как правило, вызывает появление других, и все элементы изоляции (витковая, корпусная и междуфазная) выходят из строя.
Таким образом, к аварийным режимам относятся: 1) витковые замыкания в обмотке двигателя; 2) однофазные замыкания на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью; 3) многофазные (трех- и двухфазные) КЗ в обмотках, в выводной коробке двигателя или соединительном кабеле. К ненормальным режимам работы следует отнести следующие: 1) тепловая перегрузка, которая может возникнуть при недопустимо частых пусках двигателя или затянутом пуске, и связана с недопустимым нагревом обмоток двигателя; 2) заклинивание ротора электродвигателя и, как следствие, перегрузка обмоток большими токами; 3) механическая перегрузка двигателя. Перегрузки вызывают активное старение и разрушение изоляции обмоток двигателя. Перегрузки двигателя могут быть симметричные и несимметричные. Симметричная перегрузка может быть вызвана:
- длительным протеканием по обмоткам двигателя токов, превышающих номинальные значения; - перегрузкой механизмов, приводимых в действие электродвигателем; - нарушением условий охлаждения двигателя. +Несимметричная перегрузка может быть вызвана неполнофазным режимом работы двигателя или при аварийной ситуации, вызванной витковыми замыканиями в обмотках статора.
Виды защит электродвигателей Защита от многофазных к.з.
В сетях с глухозаземленными нейтралями защиты электродвигателя от коротких замыканий выполняется трехфазной. Этим обеспечивается ее действие не только при многофазных повреждениях, но и при однофазных коротких замыканиях. В сетях с изолированными нейтралями трехфазной выполняется только защита предохранителями. При использовании других аппаратов можно ограничиваться включением их в две фазы. Защита плавкими предохранителями выполняется, как правило, отдельно для каждого электродвигателя. Выбор предохранителей и их плавких вставок осуществляется по условиям.
Защита расцепителями автоматических выключателей более совершенна, чем защита предохранителями. Расцепители позволяют выполнить все виды защиты - от коротких замыканий, перегрузок, снижения напряжений.