Способы защиты устройства плавного пуска

Способы защиты устройства плавного пуска
В применении устройств плавного пуска одним из важнейших вопросов является вопрос защиты. Поломки и сбои в работе случаются с любыми устройствами, поэтому необходимо максимально обеспечить сохранность оборудования при нештатных ситуациях.
Вопрос защиты УПП можно рассматривать с двух точек зрения – со стороны двигателя и со стороны самого плавного пускателя.
Защита электродвигателя
Рассмотрим, как и от чего нужно защищать электродвигатель.
Основные проблемы, которым подвержен асинхронный двигатель — механическая перегрузка на валу и пропадание (перекос) фазы. Эти проблемы приводят к перегрузке УПП по току по двум или трем фазам. В обоих случаях, если своевременно не выключить двигатель, через короткое время он перегреется и сгорит.
Повышение нагрузки на валу может быть следствием нескольких причин:

• 
  Неисправность нагрузки – заклинивание редуктора, ременной передачи, попадание постороннего предмета в движимые механизмы и т.д.).
  
• 
  Неисправность двигателя – заклинивание или повышенное трение в подшипниках, перекос и трение ротора об статор.
  

При перекосе и пропадании фазы происходят явления, приводящие к повышению тока по оставшимся фазам, падению мощности двигателя и его перегреву. На этот случай в устройствах плавного пуска предусмотрена функция отключения двигателя.
Температурная защита электродвигателя
Внутри корпуса двигателя должен быть установлен термоконтакт либо термодатчик, контролирующий нагрев привода.
Термоконтакт имеет нормально замкнутые контакты, которые при повышении температуры размыкаются. Как правило, температура срабатывания составляет 90-150° и не регулируется. Схема управления УПП должна быть построена таким образом, чтобы при срабатывании термоконтакта отключалось питание.
Термодатчик меняет свое сопротивление пропорционально температуре корпуса двигателя. В моделях УПП и преобразователей частоты с большим функционалом имеется аналоговый вход для подключения термодатчика, позволяющего непрерывно мониторить температурный режим. При установленном пороге сначала срабатывает предупреждение о перегреве, затем двигатель отключается.
Необходимо помнить, что термозащита двигателя является вторичной (дублирующей), поскольку для разогрева корпуса двигателя требуется некоторое время. Первичной должна быть защита от превышения тока и короткого замыкания, которая отключает двигатель гораздо быстрее. Подробнее об этом будет сказано ниже.
Защита УПП от проблем со стороны двигателя
В устройствах плавного пуска встречается несколько видов защит:

• 
  Защита при обрыве выходной фазы. В этом случае на входе УПП имеются все три питающие фазы, а на участке от выходной клеммы до обмотки двигателя фаза по какой-то причине оборвана. Стандартное значение защиты – менее 3 с.
  
• 
  Защита при перекосе фаз. Срабатывает при перекосе (отличии) фаз более чем на 50%.
  
• 
  Защита от превышения тока при запуске. Запуск – наиболее «тяжелый» период в работе электродвигателя. По этой причине во всех устройствах плавного пуска ограничено количество запусков в течение часа. При большом количестве пусков производители рекомендуют ставить радиатор или выбирать УПП с большей мощностью. Ток при запуске ограничивается, в результате при тяжелых пусках или неправильно выставленном ограничении двигатель может не разогнаться до включения байпаса, либо УПП выдаст ошибку.
  
• 
  Защита от перегрузки во время работы. После разгона включается контактор байпаса, и ток на выходе может достигать максимальных значений. Однако он непрерывно измеряется через трансформаторы тока и УПП отключается при достижении установленного значения. Именно эта защита в основном спасает двигатель от перегрузки по току.
  
• 
  Защита от короткого замыкания на выходе. Если в двигателе или кабельной линии произошло замыкание, ток повышается до максимально возможного значения, поэтому время выключения УПП должно быть минимальным. Как правило, оно составляет несколько миллисекунд.
  

Уровень и время срабатывания защит могут быть как фиксированными, так и с возможностью установки пользователем.
Когда срабатывает та или иная защита, пользователю выводится информация об ошибке. После устранения причин и сброса ошибки возможен автоматический (в моделях с повышенным функционалом), либо ручной перезапуск.
Защита УПП от собственных проблем и от проблем со стороны питания
Даже при нормально работающем двигателе могут возникать ситуации, способные вывести из строя устройство плавного пуска. Чтобы избежать подобных неприятностей, пускатели могут оснащаться опциями собственной защиты:

• 
  Защита при обрыве фазы питания.
  
• 
  Защита при перекосе фаз на входе.
  
• 
  Защита при повышении/понижении входного напряжения. Уровни напряжения, как правило, фиксированные.
  
• 
  Защита от перегрева корпуса УПП. Перегрев может возникнуть из-за повышения температуры внутри электрошкафа, из-за неисправности вентилятора или частых пусков. В случае, если температура будет выше критической, УПП выдаст ошибку.
  

Внешняя защита УПП
Наличие встроенной защиты не избавляет от необходимости дополнительных мер безопасности на входе УПП. Стандартный вид входной защиты, который рекомендуют все производители – автоматический выключатель. Значение его тока выбирается таким образом, чтобы выключатель надежно срабатывал при перегрузке и коротком замыкании.
В некоторых дешевых моделях УПП отсутствует защита по перегрузке на выходе. В этом случае кроме автоматического выключателя на входе необходимо устанавливать тепловое реле на выходе УПП. Ток реле нужно выставить согласно общим рекомендациям по защите двигателя, а его контакты завести в аварийную цепь либо в цепь останова УПП.
Вместо автоматического выключателя и теплового реле также можно использовать мотор-автомат с плавной регулировкой тока срабатывания, который защитит и от короткого замыкания, и от перегрузки по току.
Стандартная схема включения устройства плавного пуска с защитами приведена ниже.

Автоматический выключатель QF защищает от короткого замыкания и перегрузки по току. Трансформаторы тока Т1, Т2, Т3 на выходе измеряют ток и служат датчиками для правильной работы остальных защит. Выходные контакты 5, 6 замыкаются в случае срабатывания защиты и сигнал об аварии поступает на контроллер или иное устройство.
Заключение
Не стоит забывать, что чрезмерная забота о защите УПП и двигателя может привести к неприятностям с другой стороны, а именно к ложным срабатываниям защиты. В некоторых технологических процессах это может стать причиной простоев и значительных убытков, поэтому установка оптимальной защиты требует большой подготовки, тщательных расчетов, измерений, экспериментальных пусков и проверок.