Tipi di protezione elettrica dei motori elettrici asincroni

Protezione dei motori elettrici asincroni

I motori asincroni CA trifase con una tensione fino a 500 V a potenze da 0,05 a 350 - 400 kW sono il tipo più comune di motori elettrici.

Il funzionamento affidabile e ininterrotto dei motori elettrici è garantito soprattutto dalla loro corretta selezione in termini di potenza nominale, modalità di funzionamento e forma di esecuzione. Non meno importante è l'osservanza dei requisiti e delle regole necessarie durante la composizione di un circuito elettrico, la scelta di apparecchiature di controllo, fili e cavi, l'installazione e il funzionamento dell'azionamento elettrico.

Modalità di funzionamento di emergenza dei motori elettrici

Anche per azionamenti elettrici correttamente progettati e gestiti, durante il loro funzionamento esiste sempre la possibilità che si verifichino modalità di emergenza o anomale del motore e di altre apparecchiature elettriche.

Le modalità di emergenza includono:

1) cortocircuiti multifase (trifase e bifase) e monofase negli avvolgimenti di un motore elettrico; cortocircuiti multifase nella morsettiera del motore elettrico e nel circuito di alimentazione esterno (in fili e cavi, sui contatti dei dispositivi di commutazione, nelle scatole di resistenza); cortocircuiti di fase all'alloggiamento o al filo neutro all'interno del motore o in un circuito esterno - in reti con neutro collegato a terra; cortocircuiti nel circuito di controllo; cortocircuiti tra le spire dell'avvolgimento del motore (circuiti di spira).

I cortocircuiti sono le condizioni di emergenza più pericolose negli impianti elettrici. Nella maggior parte dei casi, si verificano a causa di danni all'isolamento o sovrapposizione. Le correnti di cortocircuito raggiungono talvolta valori decine e centinaia di volte superiori ai valori delle correnti in regime normale, e il loro effetto termico e le forze dinamiche a cui sono sottoposte le parti in tensione possono portare al guasto del intero impianto elettrico ;

2) sovraccarico termico del motore elettrico dovuto al passaggio di correnti elevate attraverso i suoi avvolgimenti: quando il meccanismo di lavoro è sovraccarico per motivi tecnologici, condizioni di avviamento particolarmente gravose, motore sotto carico o in stallo, riduzione a lungo termine della tensione di rete, perdita di una delle fasi del circuito di alimentazione esterno o rottura del filo nell'avvolgimento del motore, danneggiamento meccanico del motore o del comando e sovraccarichi termici con deterioramento delle condizioni di raffreddamento del motore.

I sovraccarichi termici causano principalmente l'invecchiamento accelerato e la distruzione dell'isolamento del motore, che porta a un cortocircuito, ovvero a un grave incidente e guasto prematuro del motore.

Tipi di protezione per motori elettrici asincroni

Sono previste misure protettive per proteggere il motore da danni in caso di violazione delle normali condizioni operative, nonché la tempestiva disconnessione del motore difettoso dalla rete, prevenendo o limitando così lo sviluppo di un incidente.

Il mezzo principale e più efficace è la protezione elettrica dei motori, eseguita in conformità con «Norme per la costruzione degli impianti elettrici» (PUE).

A seconda della natura dei possibili guasti e delle modalità operative anomale, esistono diversi tipi di base più comuni di protezione elettrica dei motori asincroni.

Protezione dei motori asincroni dal corto circuito

La protezione da cortocircuito arresta il motore quando si verificano correnti di cortocircuito nel suo circuito di alimentazione (principale) o nel circuito di controllo.

I dispositivi che forniscono protezione contro i cortocircuiti (fusibili, relè elettromagnetici, interruttori con sgancio elettromagnetico) agiscono quasi immediatamente, cioè senza ritardo.

Protezione da sovraccarico di motori asincroni

La protezione da sovraccarico protegge il motore da un surriscaldamento inaccettabile, soprattutto anche con sovraccarichi termici relativamente piccoli ma a lungo termine. La protezione da sovraccarico deve essere utilizzata solo per i motori elettrici di questi meccanismi operativi in ​​cui sono possibili aumenti anomali del carico in caso di disturbi del processo operativo.

Dispositivi di protezione da sovraccarico (temperatura e relè termici, relè elettromagnetici, interruttori automatici con sganciatore termico o con meccanismo ad orologio) quando si verifica un sovraccarico, spengono il motore con un certo ritardo, tanto maggiore quanto minore è il sovraccarico, e in alcuni casi con sovraccarichi significativi, ed immediatamente.

Protezione dei motori elettrici asincroni da carenza o scomparsa di tensioni

La protezione da bassa o bassa tensione (protezione zero) viene effettuata con l'ausilio di uno o più dispositivi elettromagnetici, agisce allo spegnimento del motore in caso di mancanza di alimentazione o quando la tensione di rete scende al di sotto del valore impostato e protegge il motore dall'accensione spontanea dopo aver eliminato l'interruzione dell'alimentazione o il ripristino della normale tensione di rete.

La speciale protezione dei motori elettrici asincroni contro il funzionamento bifase protegge il motore dal surriscaldamento, nonché dal "ribaltamento", ovvero dall'arresto sotto corrente dovuto a una diminuzione della coppia sviluppata dal motore quando una delle fasi dell'alimentazione principale circuito è interrotto. La protezione interviene all'avviamento del motore.

I relè termici ed elettromagnetici sono utilizzati come dispositivi di protezione. Nel secondo caso, la protezione potrebbe non avere un ritardo temporale.

Altri tipi di protezione elettrica dei motori asincroni

Esistono altri tipi di protezione meno comuni (contro sovratensione, guasti a terra monofase in reti con neutro isolato, aumento della velocità di rotazione del convertitore, ecc.).

Dispositivi elettrici utilizzati per proteggere i motori elettrici

I dispositivi di protezione elettrica possono applicare uno o più tipi di protezione contemporaneamente. Ad esempio, alcuni interruttori automatici forniscono protezione da cortocircuito e sovraccarico. Alcuni dei dispositivi di sicurezza, per esempio fusibili, sono dispositivi a semplice effetto e richiedono la sostituzione o la ricarica dopo ogni azionamento, altri, come i relè elettromagnetici e termici, sono dispositivi a più effetti. Questi ultimi si differenziano per il modo in cui tornano in standby per i dispositivi di autotuning e ripristino manuale.

Selezione del tipo di protezione elettrica dei motori elettrici asincroni

La scelta dell'uno o dell'altro tipo di protezione o più contemporaneamente viene effettuata in ogni caso specifico, tenendo conto del grado di responsabilità dell'azionamento, della sua potenza, delle condizioni operative e della procedura di manutenzione (presenza o assenza di personale di manutenzione permanente) .

Di grande utilità può essere l'analisi dei dati sul tasso di incidenti delle apparecchiature elettriche in officina, in cantiere, in officina, ecc., che rivelano le violazioni più frequentemente ripetute del normale funzionamento di motori e apparecchiature tecnologiche. Dovresti sempre sforzarti di garantire che la protezione sia il più semplice e affidabile possibile durante il funzionamento.

Qualsiasi motore, indipendentemente dalla sua potenza e tensione, deve essere protetto dai cortocircuiti. Le seguenti circostanze dovrebbero essere considerate qui. Da un lato, la protezione deve essere disattivata dalle correnti di avviamento e frenatura del motore, che possono essere 5-10 volte superiori alla sua corrente nominale.Invece, in alcuni casi di cortocircuito, ad esempio nei circuiti di avvolgimento, cortocircuiti tra le fasi in prossimità del centro stella dell'avvolgimento statorico, cortocircuiti verso la scatola interna del motore, ecc., la protezione deve operare a correnti di -bassa dalla corrente di avviamento.

È difficile soddisfare queste esigenze contrastanti contemporaneamente con rimedi semplici ed economici. Pertanto, il sistema di protezione dei motori asincroni in bassa tensione è costruito sul presupposto deliberato che con alcuni dei guasti sopra menzionati nel motore, quest'ultimo non viene disconnesso dalla protezione immediatamente, ma solo durante lo sviluppo di questi guasti, dopo la corrente consumata dal motore dalla rete è aumentata in modo significativo.

Uno dei requisiti più importanti per i dispositivi di protezione del motore è la sua chiara azione nelle modalità di funzionamento del motore di emergenza e anormali e allo stesso tempo l'inammissibilità dei falsi allarmi. Pertanto, i dispositivi di protezione devono essere adeguatamente selezionati e regolati con attenzione.