Назначение устройств релейной защиты и предъявляемые к ним требования, страница 52

                                       I_сз  =  k_отс  I_{п макс};                                          (5.25)

I_{п макс} – максимальное действующее значение периодической составляющей пускового тока при номинальном напряжении, скольжении s = 1и введенном сопротивлении в цепи обмотки ротора (у ЭД с фазным ротором). Апериодическая составляющая тока затухает за время порядка 0,04 с и учитывается k_отс  = (1,5 – 2,5). При КЗ на выводах обмотки статора минимальный коэффициент чувствительности должен быть не меньше 2.

          Рассмотренная ТЗ проста, но не всегда удовлетворяет требованию чувствительности. Более чувствительна токовая защита обратной последовательности. Дифференциальная защита, по принципу действия не реагирующая на пусковой ток, даже при простом исполнении имеет достаточную чувствительность,  На ЭД мощностью более 5 М×Вт она обязательна.

Выполнение защиты ЭД от однофазных замыканий определяется режимом нейтрали. В сетях 220/380 В с глухозаземленной нейтралью К⁽¹⁾_з отключаются защитой от многофазных КЗ, выполняемой трехфазной. Отключение ЭД при К⁽¹⁾_з может понадобиться как «защитное отключение». Специальные защиты от замыканий на землю, такие же по исполнению, как и на линиях соответствующего напряжения, по экономическим соображениям применяются при токе замыкания на землю I⁽¹⁾_з ³ 10 А, а на ЭД мощностью более 2 М×Вт – при токе I⁽¹⁾_з ³ 5 А, опасном с точки зрения возможности оплавления активной стали статора.

Значительную опасность представляют для ЭД витковые замыкания в обмотке статора, при которых токи в месте повреждения могут достигать весьма больших значений и приводить к повреждению не только самой обмотки, но и к оплавлению активной стали. Токовая защита от междуфазных повреждений при ВЗ не может подействовать, так как ток, потребляемый двигателем, увеличивается незначительно. Могут подействовать при таких повреждениях токовые защиты, реагирующие, в частности, на сумму выпрямленных токов прямой и обратной последовательностей (ïI₁ï + ïkI₂ï) или на сумму выпрямленного фазного тока и тока обратной последовательности (ïI₁ï + kï₂ï). Необходимость в специальной защите от ВЗ большая, особенно на ЭД большой мощности (до 20 М×Вт и более), поэтому разработка эффективной защиты является актуальной задачей.   

Защита ЭД от сверхтоков

Сверхтоки в обмотках ЭД могут возникать последующим причинам: из – за перегрузки механизма, при снижении числа оборотов из – за понижения или исчезновения напряжения, а также при обрыве фазы. Сверхтоки опасны, так как обусловливают термическое и динамическое действие, ускоряющие износ и выход из строя  ЭД. Наибольшие сверхтоки возникают при пусках и близких внешних междуфазных КЗ. В последнем случае ЭД посылает в место КЗ ток, близкий по величине к максимальному пусковому току. ЭД выдерживают динамическое действие пускового тока, поэтому самозапуск, возможность и целесообразность которого впервые была доказана в СССР, неопасен. Сверхтоки, таким образом, опасны в основном из – за их теплового действия. Допустимое время нагрева ЭД определяется законом нагрева (обычно считатется адиабатическим, экспоненциальным), кратностью тока статора перед возникновением и в процессе перегрузки и может быть рассчитано по приводимым в специальной литературе математическим выражениям.

Условия работы ЭД при понижении – восстановлении напряжения определяется видом зависимостей вращающего (M_вр) и противодействующего (M_пр) моментов от скольжения (s) (рис. 5.36).  Первая из указанных зависимостей имеет вид:

M_вр           2  k²_U  b

M_вр*  =  ¾¾¾  =   ¾¾¾¾¾¾,

M_пр        s/s_к  +  s_к/s 

где k_U  =  U / U_ном ;b  =  M_{вр макс} / M_{вр ном}  »  2;s_к – критическое скольжение.

Приводимые механизмы имеют Мпр = const или «вентиляторные» характеристики. Как видно из рисунка 5.35, при уменьшении k_U  скольжение возрастает. В предельном случае, когда М_{вр макс} = М_пр, двигатель еще работает со скольжением s = s_к,                  U_мин = U_ном /Öb.  Обычно b = 2 и U_мин » 0,7 U_ном. Успешный самозапуск возможен при условии, если в момент восстановления напряжения скольжение меньше предельного значения. Если скольжение равно предельному, то даже при номинальном напряжении ЭД не развернется.