Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Электродвигатели дробильного оборудования работают в одних из самых тяжелых условий эксплуатации среди всех промышленных механизмов. Они подвержены постоянным перегрузкам, механическим ударам и высоким пусковым токам. Согласно данным сервисных служб, около сорока процентов всех аварий электродвигателей промышленного оборудования связаны с проблемами перегрузки и перегрева, что делает правильную организацию системы защиты критически важной задачей.
Защита электродвигателей дробилок представляет собой комплексную систему мер, включающую механические, электрические и электронные устройства. Современные системы защиты позволяют не только предотвратить выход двигателя из строя, но и существенно продлить срок службы оборудования, снизить затраты на обслуживание и минимизировать время простоя производственных линий.
Компания Иннер Инжиниринг предлагает широкий ассортимент электродвигателей различных типов и мощностей для дробильного оборудования. В каталоге представлены общепромышленные электродвигатели по ГОСТ стандарту, включая популярные серии АИР и АИРМ, а также двигатели европейского DIN стандарта серий AIS, Y2 и другие. Для применения во взрывоопасных зонах доступны взрывозащищенные электродвигатели, а для дробилок, работающих в условиях повышенной запыленности, рекомендуются двигатели со степенью защиты IP23 или выше.
Перегрузка электродвигателя приводит к повышению тока в обмотках и, как следствие, к их перегреву. Каждые десять градусов превышения предельно допустимой температуры сокращают срок эксплуатации электродвигателя в два раза. Для дробильного оборудования характерны специфические причины перегрузки, которые необходимо учитывать при проектировании системы защиты.
Одной из наиболее распространенных причин перегрузки является попадание в камеру дробления металлических деталей, крупных камней или иных недробимых предметов. При попадании такого объекта в полость дробления ток электродвигателя резко возрастает, что может привести к повреждению главного вала, заклиниванию подвижного конуса и срабатыванию защиты. В худшем случае, если защитное устройство не сработает своевременно, возможен перегрев обмоток и выход двигателя из строя.
Избыточная подача материала в дробилку приводит к завалу рабочей камеры. Это особенно характерно для конусных дробилок при работе с материалом высокой влажности или неоднородной фракции. При завале двигатель работает с постоянной перегрузкой, что вызывает длительный нагрев обмоток. Тепловые реле в таких режимах должны обеспечить отключение двигателя до достижения критической температуры изоляции.
Износ или повреждение подшипниковых узлов приводит к увеличению трения и резкому возрастанию нагрузки на вал двигателя. Заклинивание подшипников сопровождается остановкой электродвигателя по срабатыванию защиты от перегрузки. При этом источником нагрева может быть как обмотка статора, так и подшипниковые узлы. Термисторная защита наиболее эффективна в таких случаях, поскольку реагирует на все возможные причины возникновения перегрева.
Тепловые реле с биметаллическими пластинами являются одним из самых распространенных и надежных типов защитных устройств для электродвигателей. Они предназначены для защиты трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от токовых перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз.
Работа теплового реле основана на свойствах биметаллических элементов изменять свою форму при нагреве. Биметаллическая пластина состоит из двух слоев металла с различными коэффициентами теплового расширения, жестко скрепленных между собой. При прохождении тока через пластину она нагревается и изгибается, что приводит к размыканию контактов реле и отключению двигателя.
Тепловое реле имеет время-токовую характеристику, которая показывает, что реле не может сработать при превышении тока уставки мгновенно. Это позволяет двигателю пройти пусковой режим без ложного срабатывания защиты. При перегрузке электродвигателя на двадцать процентов реле отключает его через двадцать минут, если оно было предварительно нагрето номинальным током до установившегося теплового состояния.
Реле серии РТТ предназначены для защиты трехфазных электродвигателей с коротко-замкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Реле РТЛ используются в цепях переменного тока до 660 В и частотой 50 Гц или 60 Гц, а также в цепях постоянного тока до 440 В.
Ток выбираемого теплового реле должен составлять от 1,2 до 1,3 от номинального тока электродвигателя, то есть тепловое реле срабатывает при перегрузке от двадцати до тридцати процентов на протяжении двадцати минут. Наиболее целесообразным считается применение теплового реле в схемах, где время включения электродвигателя превышает тридцать минут.
Для электродвигателя с номинальным током 25 А:
Ток теплового реле = 25 А × 1,25 = 31,25 А
Выбираем тепловое реле РТЛ-2053 с диапазоном регулировки 23-32 А, устанавливаем уставку на максимальное значение.
Несмотря на надежность и простоту, тепловые реле имеют ряд ограничений. Они не способны защитить двигатель от режима холостого хода или недогрузки, а иногда даже при обрыве одной из фаз. Поскольку тепловые процессы в биметалле носят достаточно инерционный характер, реле плохо защищает от перегрузок, связанных с быстропеременной нагрузкой на валу электродвигателя. Кроме того, сами реле требуют защиты от короткого замыкания, поэтому в схемах должны быть предусмотрены предохранители или автоматы.
Устройство плавного пуска представляет собой электронное устройство, которое позволяет во время запуска удерживать параметры двигателя в безопасных пределах. Применение УПП уменьшает пусковые токи, снижает вероятность перегрева двигателя, устраняет рывки в механических приводах, что в конечном итоге повышает срок службы электродвигателя.
При непосредственном пуске электродвигателя от коммутирующего аппарата момент на валу превышает номинальный в полтора-два раза, а потребляемый ток - в три-восемь раз. Устройство плавного пуска решает эту проблему путем постепенного повышения напряжения на обмотках электродвигателя с помощью тиристоров. После установки УПП значение пускового тока уменьшается до трех-четырех номинальных, что существенно снижает нагрузку на электрическую сеть и механические части привода.
Электродвигатель дробилки мощностью 75 кВт имеет номинальный ток 142 А. При прямом пуске пусковой ток составляет около 850 А (кратность 6). Это создает значительные броски напряжения в сети и ударные нагрузки на механические части дробилки.
После установки УПП пусковой ток снижается до 430 А (кратность 3), время разгона увеличивается с 2 до 15 секунд, что позволяет избежать механических ударов и продлевает срок службы оборудования.
Для дробилок, работающих в тяжелых условиях пуска, УПП обеспечивает ряд важных преимуществ. Во-первых, снижается механическая нагрузка на приводную систему, что особенно важно для конусных дробилок с их сложной кинематикой. Во-вторых, уменьшается влияние на питающую сеть - падение напряжения при пуске становится значительно меньше, что важно для производств с ограниченной мощностью трансформаторов.
Для подбора УПП для дробилок коэффициент нагрузки принимается равным 1,2 при работе под нагрузкой, что учитывает тяжелые условия эксплуатации. При этом частота пусков не должна превышать двадцати раз в час для нормального режима охлаждения тиристоров.
Современные устройства плавного пуска имеют встроенные функции защиты электродвигателя. Защита от перегрузки во время работы осуществляется через контроль тока на выходе, который непрерывно измеряется через трансформаторы тока. УПП отключается при достижении установленного значения тока. Кроме того, реализована защита от короткого замыкания на выходе, когда время выключения УПП должно быть минимальным для предотвращения повреждения двигателя или кабельной линии.
Частотный преобразователь представляет собой электронное устройство, преобразующее переменный ток промышленной частоты в переменный ток требуемой частоты и амплитуды. Это позволяет не только плавно регулировать скорость вращения электродвигателя, но и реализовать комплексную защиту от различных аварийных режимов.
Частотный преобразователь состоит из выпрямителя, преобразующего переменный ток в постоянный, и инвертора, преобразующего постоянный ток обратно в переменный требуемой частоты. Выходные тиристоры или транзисторы обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя. Для улучшения формы выходного напряжения между преобразователем и двигателем иногда ставят дроссель, а для уменьшения электромагнитных помех используют фильтры.
Частотные преобразователи комплектуют защитой от перегрузок, коротких замыканий, пропадания фаз. Современные устройства обеспечивают следующие виды защиты:
Защита от перегрузки по току реализуется через постоянный мониторинг токов в каждой фазе. При превышении установленного порога частотник выполняет плавную остановку двигателя, предотвращая резкие скачки тока и механические повреждения. Время реакции составляет несколько миллисекунд.
Защита от пропадания фазы особенно важна для трехфазных электродвигателей дробилок. При пропадании одной фазы токи в оставшихся двух возрастают на сто семьдесят три процента, что приводит к перегрузке двигателя. Частотный преобразователь непрерывно контролирует наличие всех трех фаз и отключает двигатель при обнаружении проблемы.
Термоконтроль осуществляется через мониторинг температуры силовых элементов преобразователя. Это позволяет предотвратить перегрев и выход из строя электронных компонентов при работе в условиях высоких температур окружающей среды.
Преимуществом частотных преобразователей является возможность постоянного мониторинга параметров работы электродвигателя. Современные устройства могут контролировать величины напряжений и ток по каждой фазе, частоту сети, потребляемую мощность, температуру двигателя через подключенные датчики. Данные о состоянии двигателя могут передаваться в систему управления верхнего уровня через промышленные интерфейсы связи.
Датчики контроля мощности и нагрузки позволяют осуществлять непрерывный мониторинг состояния электродвигателя и оборудования в целом. Наблюдение за изменением мощности, потребляемой электродвигателем во время работы, позволяет делать выводы о состоянии как непосредственно самого двигателя, так и всей установки дробилки.
Мониторинг мощности основывается на том, что дробилки реагируют на изменение нагрузки изменением потребляемой мощности. Для вычисления активной мощности или коэффициента мощности необходимо измерить величины напряжений и ток по одной из фаз непосредственно в цепи питания электродвигателя. Реле контроля мощности отслеживают потребление электроэнергии и отключают электродвигатель, если будет превышено максимальное значение или питание упадет ниже минимального.
Использование бесконтактных датчиков тока является оптимальным решением для контроля нагрузки электродвигателя дробилки, так как потребляемый двигателем ток напрямую зависит от нагрузки на валу, определяемой размером фракции и количеством обрабатываемого материала. На основании измеренного тока формируется зависимость загруженности двигателя от характеристик сырья.
Применение датчиков тока совместно с преобразователем частоты для автоматического управления подачей материала позволяет осуществлять точный контроль производительности. При этом повышается экономическая эффективность за счет исключения простоя оборудования, осуществляется дополнительная защита основного двигателя дробилки за счет остановки подачи материала при перегрузке, уменьшается влияние человеческого фактора за счет автоматизации процесса.
Реле контроля активной мощности позволяют уверенно контролировать как ситуацию перегрузки, так и ситуацию недогрузки. Это наиболее универсальный вариант контроля для дробильного оборудования. Реле коэффициента мощности позволяют уверенно определять только ситуацию недогрузки, так как коэффициент мощности существенно изменяется при снижении нагрузки, но практически не изменяется при возникновении ситуации перегрузки.
На щековой дробилке установлен электродвигатель мощностью 110 кВт. При нормальной работе потребляемая мощность составляет 85-95 кВт. Установлены пороги срабатывания реле контроля мощности: минимальный - 50 кВт (недогрузка), максимальный - 120 кВт (перегрузка).
При попадании в камеру дробления крупного недробимого предмета мощность возрастает до 125 кВт, реле отключает питание конвейера подачи материала и подает сигнал оператору. Это позволяет избежать заклинивания дробилки и перегрева электродвигателя.
Современный подход к защите электродвигателей дробилок предполагает использование комплексных систем, объединяющих несколько видов защитных устройств и функций мониторинга. Такие системы обеспечивают максимальную надежность работы оборудования и позволяют прогнозировать необходимость технического обслуживания.
Оптимальная система защиты электродвигателя дробилки включает несколько уровней. Первый уровень - это защита от короткого замыкания, обеспечиваемая автоматическими выключателями или предохранителями. Второй уровень - защита от перегрузки с помощью тепловых реле или встроенной защиты УПП и частотных преобразователей. Третий уровень - термисторная защита, реагирующая непосредственно на температуру обмоток двигателя.
Для электродвигателей, подверженных технологическим перегрузкам, таких как двигатели дробилок, защита от перегрузки должна устанавливаться обязательно. При этом она может выполняться с действием на отключение или на сигнализацию в зависимости от важности технологического процесса.
Современные устройства защиты могут интегрироваться в автоматизированную систему управления технологическим процессом. Реле защиты двигателя серии МПР предназначены для непрерывного контроля и защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от перегрузки, асимметрии нагрузки, обрыва фазы с возможностью передачи данных на верхний уровень системы управления.
Устройства защиты с функцией мониторинга позволяют вести журнал событий, регистрировать аварийные ситуации, контролировать моторесурс оборудования. Это дает возможность планировать техническое обслуживание и замену оборудования, основываясь на фактическом состоянии, а не на календарных сроках.
Выбор устройств защиты электродвигателей дробилок зависит от мощности двигателя, условий эксплуатации и требований к надежности системы. Приведенная ниже таблица содержит рекомендации по выбору основных типов защитных устройств для электродвигателей мощностью от 50 до 500 кВт.
Iном = Pном / (√3 × Uном × cos φ × η)
где:
Пример расчета для двигателя 110 кВт: I = 110000 / (1,73 × 380 × 0,85 × 0,9) ≈ 208 А
Для электродвигателей дробилок наиболее эффективной является комплексная система защиты, включающая несколько уровней. Обязательными элементами должны быть: автоматический выключатель для защиты от короткого замыкания, тепловое реле или встроенная защита УПП/частотника от перегрузки, а также желательна термисторная защита, которая реагирует непосредственно на температуру обмоток двигателя.
Термисторная защита особенно эффективна для дробилок, поскольку реагирует на все возможные причины перегрева - заклинивание подшипников, перегрузку, обрыв фазы или плохое охлаждение. При этом для дробилок, работающих в режиме частых технологических перегрузок, защита от перегрузки должна устанавливаться обязательно.
Устройство плавного пуска обеспечивает снижение пусковых токов с шести-восьми номинальных до трех-четырех номинальных значений. Это критически важно для дробильного оборудования по нескольким причинам. Во-первых, снижаются механические ударные нагрузки на трансмиссию и рабочие органы дробилки, что продлевает срок службы оборудования.
Во-вторых, уменьшается влияние на питающую сеть - падение напряжения при пуске становится значительно меньше. В-третьих, устраняются рывки в механическом приводе, что особенно важно для конусных дробилок с их сложной кинематикой. Кроме того, современные УПП имеют встроенные функции защиты от перегрузки, короткого замыкания и обрыва фазы.
Ток выбираемого теплового реле должен составлять от 1,2 до 1,3 от номинального тока электродвигателя. Это означает, что тепловое реле срабатывает при перегрузке от двадцати до тридцати процентов на протяжении двадцати минут. Например, для электродвигателя с номинальным током 25 А следует выбрать тепловое реле с диапазоном регулировки, включающим значение 30-32 А.
Важно также учитывать условия окружающей среды. Нагрев биметаллической пластины теплового реле зависит не только от тока, но и от температуры окружающей среды. При сильно отличающейся температуре от номинальной проводится дополнительная регулировка теплового реле. Для уменьшения воздействия температуры желательно использовать реле с температурной компенсацией.
Да, частотный преобразователь может полностью заменить тепловое реле, так как имеет встроенные функции защиты от перегрузки, которые зачастую более совершенны и точны. Частотник обеспечивает защиту от перегрузки по току, короткого замыкания, пропадания фазы, перенапряжения и имеет термоконтроль собственных силовых элементов.
Однако стоимость частотного преобразователя значительно выше стоимости теплового реле. Поэтому замена оправдана в случаях, когда требуется регулирование скорости двигателя или плавный пуск, либо когда необходим постоянный мониторинг параметров работы с передачей данных в систему управления. Если же нужна только защита от перегрузки без дополнительных функций, применение теплового реле является более экономичным решением.
Дробилки работают в одних из самых тяжелых условий среди промышленного оборудования. Основными причинами перегрузки являются: попадание недробимых предметов в камеру дробления, что вызывает резкое возрастание тока; завал дробильной камеры при избыточной подаче материала, приводящий к длительной перегрузке; заклинивание или износ подшипников, увеличивающие механическое сопротивление вращению.
Кроме того, характер нагрузки на дробилках переменный - при дроблении крупных кусков материала нагрузка резко возрастает, что создает пиковые токи. Пусковые токи также высоки, так как дробилки часто запускаются под нагрузкой. Все эти факторы требуют особого внимания к системе защиты электродвигателей дробильного оборудования.
Датчики контроля мощности и нагрузки позволяют использовать сам электродвигатель как датчик состояния всей системы дробилки. Мониторинг потребляемой мощности дает возможность контролировать не только состояние двигателя, но и процесс дробления в целом - определять оптимальную загрузку, обнаруживать попадание недробимых предметов, контролировать износ рабочих органов.
При использовании датчиков тока совместно с автоматическим управлением подачей материала можно добиться максимальной производительности дробилки при постоянной оптимальной нагрузке на двигатель. Это повышает экономическую эффективность, исключает простой оборудования, обеспечивает дополнительную защиту двигателя и снижает влияние человеческого фактора за счет автоматизации.
Время срабатывания защиты зависит от величины перегрузки и типа защитного устройства. Тепловые реле имеют обратно зависимую от тока время-токовую характеристику: при перегрузке на двадцать процентов срабатывание происходит через двадцать минут, при большей перегрузке - быстрее. Это позволяет двигателю пройти пусковой режим без ложного срабатывания защиты.
Для защиты от короткого замыкания требуется мгновенное отключение - автоматические выключатели срабатывают за время менее 10 миллисекунд. Устройства плавного пуска и частотные преобразователи могут иметь настраиваемое время срабатывания от нескольких секунд до минут в зависимости от характера перегрузки. Термисторная защита обычно срабатывает при достижении предельной температуры обмотки, время реакции составляет от нескольких секунд до минуты.
Выбор между УПП и частотным преобразователем зависит от требований к технологическому процессу. Если необходимо только обеспечить плавный пуск и снижение пусковых токов, достаточно применения УПП, которое значительно дешевле частотника. УПП снижает пусковые токи до трех-четырех номинальных значений, что вполне достаточно для большинства дробилок.
Частотный преобразователь необходим, когда требуется регулирование производительности дробилки путем изменения скорости вращения двигателя, или когда нужен постоянный мониторинг параметров работы с возможностью интеграции в автоматизированную систему управления. Частотник также обеспечивает более совершенную защиту и позволяет вести журнал событий. Однако следует учитывать, что стоимость частотного преобразователя в несколько раз выше стоимости УПП.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.