Краткое описание: максимально-токовая защита, от перегрузки, путевая защита, защита от включения во время ремонта, от несанкционированного доступа, минимально-токовая, от перекоса фаз и перенапряжений, нулевая защита

Для эффективной и безопасной работы электропривода недостаточно просто двигателя с системой, обеспечивающей его пуск и работу, исполнительного органа и трансмиссии. Кроме прочего, электропривод нуждается в реализации целого ряда различных защит.

В защите нуждается не только механическое и электрооборудование привода, но зачастую и персонал, управляющий механизмом, а также оборудование, которое, казалось бы, вовсе не имеет никакого отношения к приводу.

Например, незапланированное включение главного привода токарного станка может привести к тому, что шпиндельный ключ с огромной скоростью вылетит из своего гнезда под воздействием центробежных сил. При этом он, конечно, может вывести из строя постороннее оборудование и нанести людям травмы.

Разумеется, полностью исключить подобные печальные ситуации невозможно, но некоторые меры защиты для цепей управления электроприводов вполне эффективны и применяются широко. Рассмотрим все эти виды защит максимально подробно.

Максимально-токовая защита электропривода

Здесь все вполне традиционно. Электрооборудование и сам электродвигатель могут быть сильно повреждены при воздействии больших электрических токов. Ярким примером такого случая может стать короткое замыкание в клеммной коробке двигателя.

Для обеспечения максимально-токовой защиты в силовую цепь двигателя устанавливается автоматический выключатель с уставкой срабатывания, превышающей ток в номинальном режиме работы двигателя. Другой вариант – использование максимально-токовых реле, катушки которых располагаются в цепи статора, а блок-контакты – в цепи управления.

Главное назначение максимально-токовой защиты – в максимально короткий срок разорвать силовую цепь в случае возникновения сверхтоков КЗ. Во вторую очередь максимально-токовая защита должна произвести отключение, если ток просто существенно превышает допустимое значение на протяжении некоторого безопасного промежутка времени.

Защита от перегрузки двигателя

Функции этой защиты часто возлагаются на аппараты, контролирующие максимальный ток. Особенно это касается тех случаев, когда защиту от больших токов осуществляют при помощи максимально-токовые реле. Но нередко степень нагрузки двигателя контролируется при помощи тепловых реле, размыкающих свои блок-контакты под воздействием повышенной температуры, вызванной возрастанием тока.

В более ответственных и мощных приводах, оснащенных автоматической системой управления, могут использоваться термодатчики, расположенные прямо внутри электродвигателя. Обычно это просто резистор, зависимость электрического сопротивления которого от температуры доподлинно известна.

Часто такую защиту называют «тепловой», поскольку ее срабатывание зависит от температуры, но это не совсем верно. По степени нагрева аппаратура делает вывод о нагрузке двигателя, поэтому название «защита от перегрузки» является более правильным.

Путевая защита

Конечно, большинство электроприводов, имеющих ограниченную рабочую зону, оснащаются какими-либо тупиками, буферами или упорами. Но остановка привода из-за механического упора приводит к ударным нагрузкам и пиковым возрастаниям тока. Если такое будет происходить систематически, повышенного износа механической и электрической части привода избежать будет трудно.

Поэтому в месте приближения к границе рабочей зоны устанавливается концевой выключатель путевой защиты. Особенность его состоит в том, что отключает он не привод в целом, а только одно из направлений. Второе направление работы привода остается включенным, чтобы имелась возможность возврата в рабочую зону.

Защита от включения во время ремонта и обслуживания

Так как электроустановки, имеющие в своем составе электропривод, могут отличаться большими габаритами, то есть риск, что кто-либо из электротехнологического персонала произведет ошибочное включение в момент, когда привод будет находиться в ремонте или на техническом обслуживании. Такая ситуация чревата травмами и увечьями, а полагаться только на предупреждающие таблички не стоит.

Поэтому доступ к опасной зоне для обслуживающего персонала на подъемных кранах, больших станках, карьерных и шагающих экскаваторах организуют через люки или калитки с концевыми выключателями. Контакты этих выключателей – нормально разомкнутые, и включаются они в цепь управления приводом.

Еще один вариант обеспечения защиты от несвоевременного включения часто применяется на кран-балках и, например, крупных металлообрабатывающих станках. Суть этого варианта в том, что кнопка включения главного (линейного) контактора привода одновременно является и кнопкой подачи предупреждающего звукового сигнала.

Нулевая защита

В работе электропривода возможна ситуация, когда электрическое питание пропадает непосредственно во время работы. Тогда есть вероятность, что привод будет оставлен электротехнологическим персоналом во включенном состоянии. А в момент, когда электроэнергия вновь будет подана, вполне возможно, ситуация в корне изменится, и включение привода может оказаться опасным, хотя бы потому, что никого не будет рядом.

Поэтому, во избежание аварий, в цепи управления привода надо обеспечить необходимость ручного включения привода после повторной подачи электроэнергии. Если привод управляется контроллером, то он не включится вновь, пока контроллер не будет возвращен в нейтральную, нулевую позицию. А если привод включается с кнопки, то эту кнопку для включения после исчезновения питания надо будет нажать снова.

Защита от несанкционированного доступа и включения привода

Во многих случаях должна быть исключена ситуация, в которой человек, не имеющий права включать и обслуживать электропривод, получает доступ к органам управления. Это касается ответственных механизмов и оборудования, требующего высокой квалификации электротехнологического персонала.

Для обеспечения такой защиты применяются не только запирающиеся на ключ кабины управления, но и ключ-марки в цепи катушки главного контактора привода. Ключ-марка – это поворотный или магнитный нормально разомкнутый контакт, для включения которого нужно воспользоваться специальным ключом, имеющимся только у лиц, имеющих право управления приводом.

Защита от неправильной фазировки и перенапряжения

Неправильная фазировка, исчезновение одной из фаз, низкое или чрезмерно высокое линейное напряжение, перекос фаз – все эти явления отрицательно сказываются на работе привода и могут вывести из строя электродвигатель. Реализовать же защиту от этого совсем не сложно – достаточно ввести в цепь катушки главного контактора блок-контакты реле контроля фаз. Фазные клеммы этого реле должны быть подключены параллельно силовой цепи двигателя.

Минимально-токовая защита

Этот вид защиты в системах управления электроприводом применяется редко. Примером привода, который нуждается в такой защите, можно считать привод постоянного тока с двигателем независимого, параллельного или смешанного возбуждения.

Известно, что при обрыве цепи возбуждения у таких двигателей резко снижается крутящий момент, скорость снижается до нуля, а для якорной цепи наступает режим короткого замыкания. Разумеется, все это заканчивается серьезной неисправностью двигателя.

Чтобы избежать подобных ситуаций, в цепи возбуждения двигателя устанавливается катушка минимально-токового реле, а в цепи катушки главного контактора – блок-контакты этого реле. На время пуска двигателя контакты минимально-токового реле блокируются.