Электродвигатель и щит вместе: как правильно указать средства защиты в заказе

Электрик, открывший клеммную коробку утром в день ввода в эксплуатацию, видит рядом с тремя силовыми выводами ещё два тонких провода: выводы встроенных в обмотку датчиков PTC. А в щите нет термисторного реле, к которому их можно подключить. Либо провода оставляют неподключёнными и двигатель начинает работать без температурной защиты, либо работа откладывается на неделю. Часто встречается и обратное: щит собран с реле со входом PTC, а двигатель пришёл без датчиков, и на вход реле ставится перемычка.

Общее в обоих случаях то, что двигатель и щит заказываются по отдельности, без учёта друг друга. Защита — это цепочка, в которой детали внутри двигателя и аппараты в щите работают вместе; так её и следует рассматривать в заказе.

Две половины цепочки защиты

Задачу упрощает разделение элементов, участвующих в защите асинхронного двигателя, на две группы:

• Находящиеся внутри двигателя или на нём: датчик температуры обмотки (PTC или PT100), антиконденсатный нагреватель, вспомогательные выводы в клеммной коробке, отверстия кабельных вводов, а в больших габаритах, работающих с преобразователем, — изолированный подшипник или заземление вала. Они добавляются при изготовлении двигателя или до его отгрузки; добавить их позже на объекте либо сложно, либо невозможно.
• Находящиеся в щите: защита от короткого замыкания (предохранитель или автомат защиты двигателя), защита от перегрузки (тепловое реле или электронное реле), контроль обрыва и чередования фаз, оценочное реле, к которому подключается датчик, контакт, управляющий нагревателем, и сам пусковой аппарат.

Первая группа указывается в заказе двигателя, вторая — в заказе щита. Проблема в том, что эти два заказа часто оформляют разные люди. При какой неисправности срабатывает каждый аппарат, мы подробно разобрали в статье о распределении функций между тепловым реле, предохранителем и MPCB; здесь же речь о том, чтобы две половины соответствовали друг другу.

Позиции защиты, добавляемые в заказ двигателя

Датчик температуры обмотки

Аппараты, контролирующие ток, оценивают нагрев двигателя косвенно. При забитом кожухе вентилятора, высокой температуре окружающей среды или длительной работе на низкой частоте вращения от преобразователя обмотка может перегреваться, хотя ток выглядит нормальным. Поэтому для двигателей с преобразователем, с частыми пусками или работающих в жаркой среде разумно заказывать датчик. В трёхфазных сериях HEM Motor PTC и PT100 — опции, выбираемые на этапе заказа. От выбора зависит и оценочный аппарат в щите: PTC подключается к реле, срабатывающему при пороговом значении, а PT100 — к входу, непрерывно считывающему температуру. О типах датчиков и значениях уставок читайте в нашей статье о PT100 и термисторах PTC.

Антиконденсатный нагреватель

В двигателях, которые долго простаивают, работают на открытом воздухе или в местах с большой разницей дневной и ночной температуры, внутри корпуса конденсируется влага. Нагреватель включается, когда двигатель стоит, и отключается, когда двигатель работает. Поэтому в щите нужны отдельное питание и блокировка через вспомогательный контакт главного контактора. Если нагреватель заказан вместе с двигателем, но его питание в щите не предусмотрено, на объекте он бесполезен.

Кабельный ввод и клеммная коробка

При добавлении датчика и нагревателя в клеммную коробку помимо силового кабеля входят ещё один или два кабеля. Количество вводов зависит от габарита: например, у габаритов H160–180 имеется 2×M40×1,5, у габаритов H112–132 — 2×M32×1,5 ввода. Поскольку кабель датчика не следует проводить через тот же сальник, что и силовой кабель, количество вводов и ориентацию клеммной коробки нужно обсудить при заказе.

Большие габариты для работы с преобразователем

В двигателях больших габаритов с питанием от преобразователя частоты для защиты от подшипниковых токов может потребоваться изолированный подшипник или заземление вала; при длинной кабельной линии на выход преобразователя устанавливается фильтр dv/dt или синусный фильтр. Это незаметные звенья цепочки защиты, и обе меры имеют соответствие как в двигателе, так и в щите. Вопрос длины кабеля мы отдельно рассмотрели в статье о длине кабеля между преобразователем и двигателем.

Типовой комплект в щите в зависимости от способа пуска

Какие аппараты будут в щите, в наибольшей степени определяет способ пуска. Приведённые ниже перечни — не строгий рецепт, а основа для сравнения, позволяющая заметить недостающую позицию в заказе:

• Прямой пуск (DOL): автомат защиты двигателя или предохранитель + контактор + тепловое реле; при наличии датчика в двигателе — термисторное реле. Для малых мощностей это самый простой комплект, однако пусковой ток высок.
• Звезда-треугольник: три контактора, реле времени и тепловое реле. Поскольку тепловое реле обычно включается в цепь главного контактора, его уставка составляет примерно 0,58 от тока по заводской табличке. Обмотка двигателя должна быть рассчитана на работу в треугольнике при 400 V; если эта информация не указана в заказе двигателя, щит использовать невозможно.
• Устройство плавного пуска: собственная электронная защита аппарата от перегрузки во многих случаях заменяет тепловое реле; при выборе аппарата определяющими являются байпасный контактор, время пуска и количество пусков в час.
• Преобразователь частоты: преобразователь контролирует ток двигателя, но не измеряет температуру обмотки у двигателя, длительно работающего на низкой частоте вращения. Поэтому, если будет использоваться вход PTC преобразователя, двигатель следует заказывать с датчиками.

Если будет применяться электронное защитное реле, объединяющее несколько функций в одном аппарате, какие функции следует активировать, можно узнать из статьи о функциях защитного реле.

Лист данных для изготовителя щита

Для правильной сборки щита нужен не каталог двигателя, а сведения, относящиеся к конкретному двигателю. Достаточно списка на одну страницу:

1. Номинальная мощность, номинальный ток и напряжение по заводской табличке вместе со схемой соединения (230/400 V или 400/690 V).
2. Способ пуска и пусковая характеристика нагрузки: лёгкая, как у насоса, или тяжёлая, как у загруженного конвейера?
3. Сколько раз в час двигатель будет останавливаться и запускаться.
4. Опции двигателя: тип и количество датчиков, напряжение и мощность нагревателя.
5. Температура окружающей среды и высота над уровнем моря. Каталожные значения действительны в диапазоне от −15 °C до +40 °C и на высоте до 1000 м; при превышении может потребоваться снижение мощности.
6. Длина кабеля между двигателем и щитом особенно важна в системе с преобразователем.

Подготовка этого списка в момент запроса коммерческого предложения на двигатель гарантирует, что оба поставщика говорят об одном и том же двигателе. Для общих моментов, которые упускают со стороны двигателя, дополнением послужит статья о том, на что обратить внимание при покупке двигателя.

Чего чаще всего не хватает на объекте

Крупные аппараты забывают редко; ввод в эксплуатацию обычно останавливают мелкие детали:

• Напряжение вспомогательного питания термисторного реле не совпадает с напряжением цепей управления в щите.
• Кабель датчика взят неэкранированный и проложен в одном канале с силовым кабелем, из-за чего реле срабатывает без причины.
• Для питания нагревателя в щите не предусмотрены отдельный предохранитель и контакт.
• Количества сальников в клеммной коробке не хватает, для второго кабеля пытаются просверлить отверстие, и степень защиты нарушается.
• Диапазон уставки теплового реле не охватывает ток двигателя по заводской табличке.

Заключение

Если рассматривать средства защиты как позицию закупки, отдельную от двигателя, два конца цепочки не будут соответствовать друг другу. Добавляемые в двигатель датчик, нагреватель и кабельный ввод, а также реле, питание и пусковой аппарат в щите должны определяться по одному листу данных. В наших трёхфазных электродвигателях опции датчика и нагревателя можно указать на этапе заказа; чтобы уточнить конфигурацию, подходящую для вашего применения, свяжитесь с нашей технической командой.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли добавить датчик PTC в двигатель позже?

Датчики размещаются внутри обмотки так, чтобы непосредственно воспринимать её температуру. Добавить их в уже работающий двигатель, как правило, можно только при перемотке, поэтому при необходимости их следует заказывать на этапе заказа.

Нужно ли отдельное тепловое реле при наличии преобразователя частоты?

Большинство преобразователей обеспечивают защиту от перегрузки по току двигателя и в применениях с одним двигателем делают отдельное тепловое реле ненужным. Однако по току они не могут выявить ухудшение охлаждения на низкой частоте вращения; поэтому датчик обмотки и вход датчика преобразователя следует рассматривать вместе.

Нужен ли антиконденсатный нагреватель каждому двигателю?

Для двигателей, постоянно работающих в сухих закрытых помещениях со стабильной температурой, он, как правило, не нужен. Для резервных двигателей, долго находящихся без работы, на открытом воздухе и на влажных объектах это практичный способ предотвратить увлажнение обмотки.

Почему важно сообщать сведения о щите при заказе двигателя?

Такие решения, как схема соединения, тип датчика и кабельный ввод, принимаются с учётом аппаратов в щите. Если эта информация предоставлена заранее, двигатель можно подключить к существующему или вновь собираемому щиту без дополнительных изменений.

Номинальные и пусковые токи для выбора элементов защиты: Таблица токов электродвигателей.