МУЛЬТИФУНКЦІЙНЕ РЕЛЕ ЗАХИСТУ ДВИГУНА

Призначення:

Мультифункційне реле захисту двигуна (далі реле) призначено для захисту трифазних електродвигунів потужністю від сотень Вт до 55 кВт. Реле здійснює захист від теплового перенавантаження двигуна, перегріву під час пуску двигуна, пошкодження ізоляції двигуна, стопоріння двигуна а також від несиметричності та пропадання фаз мережі живлення. Реле не потребує встановлення додаткових трансформаторів струму. Завдяки мікропроцесорному керуванню, воно характеризується високою точністю вимірювань і температурною стабільністю та ефективно захищає двигуни у відповідальних місцях, таких як ліфти, електротранспортери, під'йомники, вентилятори, центрифуги, компресори, тощо.

Опис захисних функцій

Захист від теплового перенавантаження двигуна - реле контролює навантаження по кожній фазі. Виходячи із вказаного користувачем струму двигуна, а також реального струму споживання двигуном, мікропроцесор в режимі реального часу синтезує одну з восьми залежностей роботи реле "струм-час" згідно з рекомендаціями IEC947(див. рис.1). Залежності позначаються в діапазоні від 5 до 40 секунд і відповідають часу роботи двигуна в режимі перенавантаження по струму що перевищує номінальний в 7,2 раза. Вибір відповідної залежності здійснюється за допомогою кругових перемикачів на основі даних виробника двигуна. Виходячи з обраної залежності, реле обчислює допустимий час перенавантаження двигуна так, аби не перевищити граничного приросту температури. Також є можливість вибору ручного або автоматичного режиму роботи для функції скидання (повернення до нормальної роботи в разі спрацювання теплового захисту).
Захист від несиметричності та пропадання фаз мережі живлення - незалежне вимірювання струму в кожні фазі дає впевненість, що будь-яке пропадання фази або робота в умовах несиметрії фаз більше ніж 30% буде виявлено вчасно. Вбудовані в реле засоби забезпечують необхідну затримку спрацювання рівну 4 сек, запобігаючи таким чином помилковим аварійним ситуаціям, які виникають внаслідок перехідних процесів в мережі. Ці засоби є ефективніші за простий індикатор пропадання фаз на основі вимірювання напруги, який не завжди вірно інтерпретує результати вимірювань.
Захист від пошкодження ізоляції двигуна - старіння ізоляції електричних компонентів є частою причиною пробою ізоляції на корпус, що може спричинити небезпечне як для двигуна, так і для оточуючих коротке замикання на землю. Для запобігання цьому явищу, в реле реалізована функція, яка вибірково виявляє коротке замикання на землю на заданому користувачем рівні з заданою затримкою спрацювання. Дана функція не потребує встановлення додаткового трансформатора струму.
Захист від перегріву під час пуску двигуна - завдяки функції електронного накопичення тепла, завжди відомий тепловий стан керованого об'єкту. При частих пусках, виділення тепла в двигуні є особливо інтенсивним, що може призвести до перегріву. Для запобігання цьому явищу, реле, при досягненні заданого приросту температури, блокує подальший пуск двигуна до моменту коли температура опуститься нижче допустимого рівня.
Початкова візуальна індикація навантаження двигуна - реле здійснює візуальну індикацію навантаження двигуна наступним чином: при значеннях струму в діапазоні (0,95-1,05)Iр періодичне світіння світлодіода; при більших навантаженнях постійне світіння. Ця індикація спрощує початковий підбір струму захисту.

Принцип дії

Використовуючи вбудовані трансформатори струму, електронне реле захисту двигуна здійснює постійне вимірювання фазових струмів, які протікають по дротам живлення двигуна. На основі вибраних користувачем параметрів, реле реалізує відповідну залежність захисту двигуна, з якою порівнюються реальні струми. Завдяки алгоритмам перетворення, воно точно вимірює ефективне значення струму навіть при наявності гармонічних складових (включно до 7-ї), та значному перенавантаженні (до 10 разів). Будь-яке відхилення реальних струмів від реалізованої залежності викликане перегрівом двигуна, пропаданням фази, ассиметрією напруг живлення або пошкодженням ізоляції, спричинює роз'єднання контактів 95-96, і, в результаті, - вимкнення двигуна. В цій ситуації, реле здійснює візуальну індикацію причини вимкнення. Повторний запуск двигуна можливий лише при умові ліквідації причини аварії та ручному розблокуванню реле (за допомогою кнопки Тест/Скид). У випадку теплового перенавантаження та вимкнення двигуна, повторне увімкнення реле в автоматичному режимі роботи здійснюється автоматично при зменшенні температури керованого двигуна нижче ніж 80% від допустимої температури. При ручному режимі роботи, повторне увімкнення реле здійснюється за допомогою кнопки Тест/Скид.

Увага: В реле реалізована функція електронного накопичення тепла, тобто під час неперервної роботи реле, відбувається обчислення та запам'ятовівання теплового стану контрольованого двигуна. Відключення реле від мережі живлення або пропадання напруги живлення призводить до стирання його "термічної пам'яті", що рівноцінно поверненню до початкового ("холодного") стану двигуна!
Увага: Реле не може працювати одночасно з системами регулювання обертів двигуна та плавного пуску з причин значного спотворення струмів при роботі цих систем!

Вибір реле

Багатофункційне реле захисту двигуна виробляється в семи версіях номінального струму: 5А, 10А, 16А, 25А, 45А, 63А, 100А. Крім цього є можливість більш точно встановити робочий струм двигуна за допомогою 16 положень в діапазоні (0,625-1) від номінального значення конкретного реле. Вибір відповідної версії реле залежить від потужності двигуна та його номінального струму. Таблиця 1 представляє діапазони встановлення робочого струму для конкретних версій реле. Таблиця 2 представляє залежність номінального струму двигуна від його номінальної потужності.

Увага: При виборі реле слід пам'ятати, що двигуни, які працюють в приводах, добирають так аби вони працювали на рівні 80% від своєї номінальної потужності!

У тих випадках, коли номінальний струм двигуна меньший за діапазон робочих струмів даного реле, або припадає на межу діапазонів двох сусідніх (по струму) версій реле, можна обрати реле з більшим номінальним струмом з одночасним збільшенням вимірюваного струму шляхом багаторазового пропускання дротів живлення двигуна через трансформатори струму реле (див. рис.2).

Таблиця 1

Версія реле	Діапазон встановлення струму
5A	3,125+5A
10A	6,25+10A
16A	10+16A
25A	15,625+25A
40A	25+40A

Таблиця 2

Р [кВт]	0,75	1,1	1,5	2,2	3,0	4,0	5,5	7,5
In [A]	1,8	2,7	3,5	5,0	6,5	8,0	11	15

Р [кВт]	11	15	18,5	22	30	37	45	55
In [A]	22	30	34	41	55	68	81	99

Приклад 1

Двигун потужністью 3кВт з номінальним струмом 6,5А можна захистити за допомогою реле на 25А. Діапазон встановлення робочого струму для нього рівний 15-25А. За допомогою трьох витків дротів живлення двигуна через трансформатори струму, вимірюваний струм збільшується до 19,5А, що відповідає заданому діапазону.

Приклад 2

Для двигуна потужністью 5,5кВт з номінальним струмом 11А, встановлення робочого струму може балансувати на межі діапазонів двох реле: 10А (6,25-10А) та 16А (10-16А). За допомогою двох витків дротів живлення двигуна через трансформатори струму, вимірюваний струм збільшується до 22А, що відповідає діапазону реле на 25А (15-25А).

Рис.1

Залежність “час-струм" в холодному стані

Рис.2

Монтаж

1. Перевірити справність двигуна.
2. Від'єднати живлення від двигуна.
3. Встановити реле в розподільчий щит на шину TH-35.
4. Через отвори в верхній частині реле пропустити дроти живлення двигуна (див.рис.3).

Увага: У випадку застосування системи пуску типу „Зірка-Трикутник", реле слід встановлювати (з точки зору електрики) завжди перед головним контактором (див.рис.4)!

5. Під'єднати до контактів A1-A2 напругу живлення реле 230 В, 50/60 Гц, застосовуючи захист для другої категорії по напрузі (рівень навантаження).
6. Під'єднати контакти 95-96 послідовно з котушкою промислового пускача, який керує двигуном (див.рис.5).

Увага: Електричне навантаження на контакти не може перевищувати параметрів наведених в розділі Технічні зарактеристики!

7. Під'єднати до контактів Y1-Y2 перемичку або іншій контактуючий промисловий пристрій.

Увага: Не під'єднувати до контактів Y1-Y2 ніякої напруги живлення!

Увага: Підключення до контактів Y1-Y2 контактуючих промислових пристрїв, таких як реле пріорітетної дії, система радіокерування, реле контролю послідовності фаз, тощо, дозволяє створювати дистанційне керування двигуном без залучення додаткових допоміжних засобів (див.рис.6)!

Встановлення параметрів роботи

Iр - встановлення робочого струму двигуна -16 положень - Iр = (0,625-1)Iн.
Двигун буде правильно захищений, якщо його робочий струм не буде відрізнятися більше ніж на ±5% від встановленого на шкалі Iр струму. Точне положення на цій шкалі можна встановити шляхом обертання потенціометра під час роботи двигуна. Робоча точка в межах (0,95-1,05)Iн позначаєтья періодичним світінням крайнього лівого світлодіода. При струмах більших ніж 1,05Iн - світлодіод світить постійно, а при струмах меньших ніж 0,95Iн - не світиться.

Увага: Встановлення струму може здійснюватися під час роботи двигуна

Iкз - встановлення струму короткого замикання на землю - 10 положень - Iкз = (0,1-1)Iр
tкз - встановлення затримки для струму короткого замикання на землю - 10 положень - tкз = 0,4 сек + (0,1-1,0) сек

Увага: Час 0,4 сек є найменшим часом відключення, який вимагається при короткому замиканню на землю!

tмакс - вибір одної з восьми залежностей захисту двигуна згідно максимального часу роботи в режимі перенавантаження по струму (див. рис.1). Залежності позначаються в діапазоні від 5 до 40 секунд і відповідають часу роботи двигуна в режимі перенавантаження по струму що перевищує номінальний в 7,2 раза.

Увага: При виборі залежностей, розташованих з правого боку кругового перемикача, реле реалізує додаткову функцію захисту від протікання струму більше ніж 4Iр на протязі часу більшого ніж 8 секунд!

Вибір відповідної залежності здійснюється на основі даних виробника двигуна. У випадку відсутності таких даних можна скористатися таблицями 3 та 4, в яких представлені орієнтовні максимальні проміжки часу роботи двигуна в режимі перенавантаження по струму в залежності від часу пуску.

Увага: Залежності побудовані для роботи двигуна в нормальних умовах (оточуюча температура +20°С). У випадку більш високих температур оточуючого середовища, необхідно встановлювати меньший час tмакс!

Ручн/Авт - вибір ручного або автоматичного режиму роботи. В автоматичному режимі роботи, у випадку теплового перенавантаження, повторне увімкнення реле здійснюється автоматично при зменшенні температури керованого двигуна нижче ніж 80% від допустимої температури. При ручному режимі роботи, повторне увімкнення реле здійснюється за допомогою кнопки Тест/Скид. Ручне скидання можливо здійснювати лише при умові, що температура керованого двигуна опустилася нижче ніж 80% від допустимої температури.
Тест/Скид - проведення внутрішнього тесту реле. При натисканні кнопки, контакти 95-96 з'єднуються на час, який кількісно відповідає обраному параметру tмакс (контакти Y1-Y2 мають бути з'єднані).

Увага: Після проведення внутрішнього тесту, "термічна пам'ять" скидається і реле повертається до початкового ("холодного") стану!

Якщо реле зафіксувало одну з аварійних ситуацій, то кнопка Тест/Скид її скидає.

Ввімкнення:

1. Встановити параметри реле згідно даних вказаних в проекті.
2. Увімкнути живлення реле.
3. Провести пуск двигуна.

Увага: Під час пуску, реле тимчасово входить в стан зображений в рядку 4 (див.табл.5), після пуску, в залежності від навантаження, реле повиненно увійти в стан зображений в рядку 2 або 3 (див. табл.5)!

4. Провести корекцію Iр до значень в діапазоні (0,95-1,05)Iн.

Таблиця 3

Безпосередній запуск
Час запуску	tмакс
1-2 c	5, 10
3-5 c	10, 15
6-8 c	20, 25
9-10 c	30, 40
>10 c	40

Таблиця 4

Запуск типу "Зірка-Трикутник"
Час запуску	tмакс
5-10 c	5, 10
15 c	15
20-25 c	20, 25
30 c	30
30-40 c	35, 40

Підбір реле для двигунів потужністю більшою від 55 кВт

Для двигунів потужністю більшою від 55 кВт (>100 A) слід застосовувати реле МРЗД 5A і додаткові трансформатори струму, проводи вторинної обмотки яких слід пропустити крізь внутрішні трансформатори реле МРЗД 5 А.

Зовнішні трансформатори струму слід підібрати так, щоб номінальне значення струму двигуна знаходилось в діапазоні допустимих установок номінальних значень струмів, які течуть в головних проводах (в первинних обмотках трансформаторів).

Таблиця 1 показує залежність номінального струму двигунів від їх номінальної потужності. Таблиця 2 показує залежність діапазону встановлення струму в залежності від струму і трансформатору струму.

Технічні характеристики

Напруга живлення	160-242 В, 50/60 Гц
Напруга ізоляції проводів живлення двигуна	690 В ~
Номінальний струм двигуна Iн	див. маркування на корпусі реле
Частота напруги живлення двигуна	50 Гц
Захист проводів живлення двигуна	3Iн , тип залежності gG
Навантаження на допоміжні контакти	2 А при напрузі 400 В ~ AC - 15
(запобіжники 2 А, тип залежності gG)	2 А при напрузі 30 В = DC - 14
Ступінь координації	2
Ступінь захисту	IP40
Група матеріалів	II
Напруга випробувань 1,2/50	проводів живлення двигуна 8 кВ допоміжних контактів (95-96) 4кВ контактів керування (A1-A2) 2,5кВ
Категорія по перенапрузі	II (рівень навантаження)
Поріг несиметричності фаз	>30%
Затримка спрацювання при пропаданні фази	4 сек
Рівень забруднення середовища	3
Номінальний режим роботи	клас 30, відносний час роботи 40%
Габаритні розміри	72х59х88 мм
Вага	0,385 кг
Максимальний діаметр проводів живлення двигуна	14 мм
Приєднання проводів затискачі гвинтові	1-2,5 мм
Монтаж пристрою	на шину TH-35