Elektrotechnické novinky č.4(40) Technický předpis

Výkon elektroinstalace se stal jedním z klíčových faktorů ovlivňujících úspěšnost průmyslového podniku a jeho schopnost vyrábět výrobky včas. Výpadky proudu často způsobují narušení technologických procesů, ovlivňují následné fáze výrobního cyklu a vedou k dodatečným nákladům na nákladné opravy. Pro takové podniky je obzvláště důležité kontrolovat parametry třífázových elektrických sítí. Tento problém lze s minimálním úsilím a náklady vyřešit použitím elektronických monitorovacích relé (obr. 1), které předem detekují odchylky parametrů a umožňují odpojení vadných komponent před poruchou zařízení. V tomto případě není potřeba provádět změny ve výrobním procesu ani instalovat další technologické zařízení.

Průmysl již dlouho oceňuje výhody napájení prostřednictvím třífázových sítí. Jako žádný jiný je tento systém vhodný pro různé průmyslové aplikace. Třífázová síť umožňuje nejen ekonomicky a spolehlivě přenášet významný výkon, ale také používat konstrukčně jednoduché a účinné třífázové motory.

Obr. 2a Hvězdné spojení

Obr.2b Obdélníkové spojení

V třífázových sítích se nejčastěji používají dva typy zapojení prvků – zapojení do hvězdy a zapojení do trojúhelníku. Zapojení do hvězdy: Tři vodiče třífázové sítě jsou spojeny v jednom bodě (nulový bod hvězdy), ke kterému pasuje i nulový vodič. Toto zapojení umožňuje použití dvou různých napětí: napětí mezi jednou ze tří fází a nulovým vodičem je 220/230 V a napětí mezi libovolnými dvěma fázemi je 380/400 V (obr. 2a). Zapojení do trojúhelníku: napětí mezi libovolnými dvěma body (u1, v1 a w1) je 400 V (obr. 2b).

Parametry třífázové sítě

Pro zajištění nepřetržité dodávky elektřiny do výroby je nutné sledovat stav třífázových sítí. Jedno- a multifunkční třífázová relé umožňují ovládat řadu důležitých parametrů.

Fázová sekvence

Tento parametr určuje směr otáčení elektromotoru. Porušení sledu fází při běžícím motoru nebo nesprávné zapojení fází před spuštěním změní směr otáčení připojeného zařízení. Otáčení nesprávným směrem způsobuje poruchu funkce generátorů, čerpadel, ventilátorů atd. Včasná detekce chyb fázového otáčení je velmi důležitá zejména u strojů s rotujícími a pohyblivými částmi, u pohonů a také u mobilních spotřebitelů, jako jsou stavební stroje.

Selhání fáze

Kvůli výpadku fáze se motory přestanou spouštět nebo začnou odebírat potřebný proud z jiných fází. V takové situaci jsou vinutí motoru vystavena nerovnoměrnému zatížení, které může způsobit poškození.

Přerušený neutrální vodič

Zda přerušení nulového (nulového) vodiče ovlivní provoz zařízení, závisí na tom, zda je zatížení v síti symetrické nebo asymetrické. Při symetrickém zatížení (například elektromotory nebo třífázové ohřívače) přerušení nulového vodiče neovlivňuje síť. Přerušení nulového vodiče v síti s asymetrickou zátěží způsobuje odchylky napětí v jednotlivých fázích, které mohou způsobit značné poškození připojeného zařízení. V tomto případě je nutné provést taková ochranná opatření, jak je uvedeno v příkladu „Detekce přerušeného nulového vodiče“.

Přepětí a podpětí

Dlouhodobý provoz elektrického zařízení, které je připojeno k síti s napětím mimo přípustné meze, má nežádoucí důsledky. Při zvýšení napětí se připojené zařízení přehřívá a v důsledku toho je poškozeno nebo dokonce zničeno. Při nízkém napětí zařízení pracuje nestabilně a není zaručeno spolehlivé spuštění motoru. Pokud je na cívku stykače přivedeno snížené napětí, kontakty nemusí při spínání správně fungovat – mohou zaujmout neurčitou polohu.

Asymetrie

V důsledku nerovnoměrného rozložení zátěže napříč fázemi sítě se napájecí napětí motoru stává asymetrickým. Současně se snižuje výkon zařízení, elektromotor zažívá zvýšené tepelné zatížení a může selhat, pokud zařízení tepelné ochrany, kterými je vybaven, nemají funkci řízení fázové asymetrie.

Příklady použití monitorovacích relé

Detekce výpadku fáze motoru pracujícího s rekuperací energie do sítě

Relé pro monitorování asymetrie fáze je schopno jasně detekovat ztrátu fáze běžícího třífázového motoru. Ve jmenovitém režimu, ihned po přivedení napájecího napětí, toto zařízení detekuje správnou rotaci fáze L1–L2–L3 a shodu všech napětí s rozsahem Umin/Umax. Tím je zajištěna absence přepětí, podpětí a ztráty fáze (obr. 3a). Teprve poté motor naskočí.

Obr. 3a
Třífázový motor s ovládacím relé v provozu: elektrický obvod, ekvivalentní obvod motoru, průběhy proudu a napětí

Obr.3b
Monitorování třífázového motoru s rekuperací a monitorovacím relé před vypnutím kvůli ztrátě fáze: elektrický obvod, ekvivalentní obvod motoru, křivky proudu a napětí

Když je fáze přerušena (fáze L3 na obr. 2b), fázový proud IL2 se rovná 0 a fázové napětí UL2 se sníží o hodnotu DU. Zbytkové napětí UL2 může být až 95 % jmenovitého napětí v závislosti na typu použitého motoru, zatížení a dalších faktorech. Zařízení pro monitorování fáze a podpětí monitorují výpadky fáze pouze do 60 % jmenovitého napětí. Proto nelze výpadek fáze běžícího motoru určit s dostatečnou spolehlivostí pomocí fázového nebo nízkonapěťového řídicího relé. Spolehlivého zjištění této poruchy lze dosáhnout pouze monitorováním fázové asymetrie. Po zjištění fázové asymetrie relé řízení asymetrie vypne motor, aby se zabránilo poškození.

Určení přerušeného nulového vodiče

Jak již bylo uvedeno, důsledky přerušení nulového vodiče závisí na typu zátěže v třífázové síti. Proud procházející nulovým vodičem IN je podle Kirchhoffova zákona určen jako součet všech fázových proudů. Při symetrické zátěži přerušení nulového vodiče neovlivňuje činnost zařízení, protože fázové proudy IL1, IL2 a IL3 jsou stejné velikosti a jsou vůči sobě posunuty o 120O. Proud protékající nulovým vodičem IN je kdykoli nulový (viz křivky proud/napětí na obr. 3a) a přerušení N není nutné monitorovat.

Obr.3c
Třífázový motor se ztrátou fáze v L2 po sepnutí řídicího relé: elektrický obvod, ekvivalentní obvod motoru, křivky proudu a napětí

V sítích s asymetrickou zátěží – kterých je zpravidla většina – mají fázové proudy IL1, IL2 a IL3 různé hodnoty a různé fázové úhly a fázová napětí UL1, UL2 a UL3 vzhledem k UN jsou stejná. . V důsledku rozdílu fázových proudů protéká nulovým vodičem kompenzační proud IN. Při přerušení nulového vodiče se proud IN rovná 0 a nulový bod hvězdy se posune, proto se fázová napětí přerozdělí mezi jednotlivé fáze (obr. 4). To znamená, že fázové napětí v obvodu se sníženou zátěží klesá a v obvodu se zvýšenou zátěží se zvyšuje.

Obr Přerušený nulový vodič dovnitř třífázová síť

Obr Připojení třífázového ovládacího relé neutrální vodič

V jednom z obvodů se tak objeví přepětí, které může poškodit připojené zařízení. V jiném obvodu naopak dochází k poklesu napětí s různými důsledky v závislosti na zátěži. Pokud je tedy zátěž běžící motor a nadále spotřebovává ze sítě stejnou energii, jakou spotřeboval před přerušením nulového vodiče, pak se proud v tomto obvodu zvýší, což způsobí zahřátí zátěže a za určitých okolností zničení to. Spínací zařízení, jako jsou stykače, mohou pracovat nestabilně v důsledku poklesu napětí, náhodného zapínání/vypínání. To vede k nepředvídatelnému spínání připojené zátěže a situacím nebezpečným pro zařízení. Třífázová proudová monitorovací relé s funkcí sledování nulového vodiče poskytují bezpečnou a spolehlivou ochranu proti přerušení N-vodiče. Tato relé jsou připojena ke třem fázím napájecí sítě a nulovému vodiči (obr. 5). Uvnitř relé je simulováno zapojení do hvězdy a zátěž je připojena k N. Stav nulového vodiče lze určit měřením napětí na odporu v jeho obvodu. Při připojení tohoto vodiče vzniká kompenzační proud IN, který způsobí pokles napětí URN. V případě, že je proud IN a napětí URN roven nule, výstupní relé hlásí přerušení nulového vodiče.

Závěr

Uvažované příklady ukazují proveditelnost a důležitost monitorování parametrů v třífázových sítích. Tento krok s minimálními náklady zajišťuje bezpečný a spolehlivý provoz zařízení, zachovává výrobní proces, zabraňuje ztrátám a zároveň pomáhá šetřit náklady. Klíčovými vlastnostmi, které se ABB snaží poskytnout všem třífázovým monitorovacím relé, které vyrábí, je snadné použití a všestrannost. Přes své malé rozměry mají multifunkční relé celou řadu funkcí, které je umožňují poměrně flexibilně integrovat do téměř jakéhokoli technologického procesu. Při změně procesních parametrů lze relé snadno překonfigurovat výběrem požadované funkce. Jedním z takových zařízení je multifunkční relé CM-MPS. Toto zařízení zajišťuje řízení všech fázových parametrů: sled fází, výpadek fáze, poklesy napětí a asymetrie. K napájení nejsou potřeba žádné další obvody, protože k tomuto účelu lze využít řízenou síť. Sortiment relé ABB zahrnuje i jednodušší zařízení, která monitorují pouze konkrétní parametr, což umožňuje cenově výhodné monitorování třífázových sítí.

Třífázová monitorovací relé ABB zajišťují monitorování všech důležitých parametrů třífázových obvodů. Detekují chyby v rané fázi a pomáhají tak předejít odstavení celé instalace. V případě velkého narušení sítě bezpečně vypnou připojená zařízení a motory, čímž sníží riziko poškození a ochrání instalaci před poruchami, které stojí čas a peníze.

Díky použití třífázových monitorovacích relé je zachován bezpečný provoz zařízení s maximální dostupností, což je důležitým přínosem pro ekonomiku podniku.

Potřebujete více informací?

Odpovězte prosím negramotnému člověku – jakou roli hraje neutrální vodič pro zařízení pracující na 380 voltové síti?

Skupina: Uživatelé
Příspěvky: 176
Registrace: 16.9.2008
Uživatelské číslo: 12073

Při symetrické zátěži je zapnutá. není potřeba
20.5.2011, 17: 29
Citace (Sam @ 20.5.2011, 16:08)
Při symetrické zátěži je zapnutá. není potřeba

A kde je to, symetrické zatížení, v našich domácích sítích? Ani v žádném třífázovém elektromotoru není přítomen, zde je potřeba nula.

Skupina: Uživatelé
Příspěvky: 2433
Registrace: 28.12.2009
Od: Petrohrad
Uživatelské číslo: 16721

role nuly v třífázové síti je poskytovat stabilní napětí pro jakoukoli změnu zátěže na fázích

Skupina: Uživatelé
Příspěvky: 628
Registrace: 28.3.2007
Od: Krasnodar
Uživatelské číslo: 8432

V třífázové síti 380 V mohou být různá připojení spotřebitelů a nuly mohou být různé. Nejjednodušším případem je třífázový elektromotor. Potřebuje pouze ochrannou nulu (připojení pouzdra k nule zdroje pro zajištění ochrany v případě poruchy pouzdra). V domě mám třífázovou síť. Mezi fáze je rozložena zátěž se jmenovitým napětím 220 V, kde je u některých zařízení zátěž zapojena mezi fázi a pracovní nulu, používá se i ochranná nula; Navíc před vstupem do domu je nulový vodič společný a tam je rozdělen na pracovní a ochranný. Existují někteří spotřebitelé, kteří mohou přejít z lineárního napětí 380 V na fázové napětí 220 V, ve druhém případě se používá neutrální vodič. Nějak jsem v mladších letech musel nastavit vybavení kuchyně s takovým vypínačem.

Příspěvek byl upraven Doro — 20.5.2011. 18. 10, XNUMX:XNUMX

Inspektor Bel Amor

Skupina: Uživatelé
Příspěvky: 10974
Registrace: 11.8.2007
Od: Kurtenhof
Uživatelské číslo: 9187

Citace (sympatizant ze dne 20.5.2011. 17. 29, XNUMX:XNUMX)
Ani v žádném třífázovém elektromotoru není přítomen, zde je potřeba nula.

A za jakým účelem? Bez něj bude motor neporušený. Myslím hvězdu, o trojúhelníku mlčíme.
Nejdůležitější součástí každé zbraně je hlava jejího majitele! (C) Arkasha Dzyubin, film „Dva bojovníci“.
20.5.2011, 22: 16
Citace (Roman D @ 20.5.2011, 18:50)
A za jakým účelem? Bez něj bude motor neporušený. Myslím hvězdu, o trojúhelníku mlčíme.

Svého času nám vysvětlovali takto: nula v třífázovém motoru je potřeba pro kompenzaci nesymetrických proudů (mluvili jsme o elektromotorech na 80 V). Při absenci nuly vznikají ve vinutí elektromotoru protiproudy, což není dobré. Řekněme, že ve vinutí fáze „A“ je proud 10 A, fáze „B“ – 8 A, fáze „C“ – 12 A, neexistuje žádná „nula“, kde se proudy vyrovnají? Ale rozdíl mezi těmito proudy může být ještě větší, neexistuje absolutní symetrie, myslím, že s tím budete souhlasit?

Inspektor Bel Amor

Skupina: Uživatelé
Příspěvky: 10974
Registrace: 11.8.2007
Od: Kurtenhof
Uživatelské číslo: 9187

Citace (sympatizant ze dne 20.5.2011. 21. 16, XNUMX:XNUMX)

Ale rozdíl mezi těmito proudy může být ještě větší, neexistuje absolutní symetrie, myslím, že s tím budete souhlasit?

s tím souhlasím.
Ale s tím, že motor, který má proudy 8, 10 a 12 A je provozuschopný a že mu v tomto případě pomůže nula, ne. Mimochodem, odkud to máš? standardně U symetrického motoru je asymetrie samostatnou záležitostí.

Příspěvek byl upraven Roman D — 20.5.2011. 23. 22, XNUMX:XNUMX

Nejdůležitější součástí každé zbraně je hlava jejího majitele! (C) Arkasha Dzyubin, film „Dva bojovníci“.
20.5.2011, 23: 08

V motoru může být asymetrie několik miliampérů, ale ne 2 ampéry.

Za druhé, zjistěte souvislost. Pokud je zátěž připojena mezi fázemi, pak je nula spojena s kovovými konstrukcemi a plní ochrannou funkci. Je-li zátěž připojena mezi fázemi a nulou, pak je pro zajištění fázového napětí jednofázovým spotřebičům nutná nula; Navíc v tomto případě je vodič PEN přicházející z rozvodny rozdělen na pracovní nulu a ochrannou nulu v hlavním rozvaděči budovy a je znovu uzemněn na hlavní zemnící sběrnici. Pokud je zatížení všech tří fází symetrické, pak nulovým vodičem nebude proud protékat vůbec (jednou se v mé praxi stal kuriózní případ – zapomněli natáhnout PEN z pouličního rozvaděče do domu, v důsledku toho, elektrikář prodejní firmy zaplomboval elektroměr pro celý dům a aniž bych věnoval pozornost chybějícímu PENu, zapnul jsem stroj na ulici – fungoval měsíc, po měsíci přístroje shořely k čertu a nikdy nenašli viníka, který zapomněl na PEN).

21.5.2011, 10: 51
Citace (Roman D @ 20.5.2011, 22:34)

s tím souhlasím.
Ale s tím, že motor, který má proudy 8, 10 a 12 A je provozuschopný a že mu v tomto případě pomůže nula, ne. Mimochodem, odkud to máš? standardně U symetrického motoru je asymetrie samostatnou záležitostí.

Čistě teoreticky: zahradnické partnerství, studna, třífázový motor čerpadla. Otázka: Bude zátěž v elektromotoru symetrická, když se fázová napětí budou lišit o desítky voltů, což je to, čím trpí většina těchto stejných partnerství a o čemž se na tomto fóru opakovaně diskutovalo?

Skupina: Uživatelé
Příspěvky: 2589
Registrace: 26.1.2005
Od: Petrohrad
Uživatelské číslo: 2252

Citace (sympatizant ze dne 21.5.2011. 11. 51, XNUMX:XNUMX)

Čistě teoreticky: zahradnické partnerství, studna, třífázový motor čerpadla. Otázka: Bude zátěž v elektromotoru symetrická, když se fázová napětí budou lišit o desítky voltů, což je to, čím trpí většina těchto stejných partnerství a o čemž se na tomto fóru opakovaně diskutovalo?

To nebude. Stále však není potřeba připojovat nulu ke středu hvězdy motoru. Neučiní zatížení symetričtější. Proudy vinutím budou stále jiné, jen při nezapojené nule v motoru dojde k posunutí středového bodu na vektoru. S posunutým středem bude zatížení na vinutí rozloženo rovnoměrně v závislosti na napěťové nerovnováze, ale když se střed točivého momentu otáčení neshoduje s osou otáčení, je to špatné. S připojenou nulou budou zatížení ve vinutí různá, ale točivý moment se shoduje s osou otáčení, i když každé rameno (fáze) působí jinou silou. V obou případech bude výkon motoru o něco horší, motor pojede drsně, uslyšíte to přes zvuk vibrací. Zahřívání motoru, točivý moment, potažmo životnost, za vše musíte zaplatit.

Příspěvek byl upraven Viktor2004 — 21.5.2011. 11. 35, XNUMX:XNUMX

Nejlepší způsob, jak získat odpověď na fóru, není položit otázku, ale napsat špatnou odpověď
22.5.2011, 7: 08
Citace (Viktor2004 @ 21.5.2011, 11:28)

To nebude. Stále však není potřeba připojovat nulu ke středu hvězdy motoru. Neučiní zatížení symetričtější. Proudy vinutím budou stále jiné, jen při nezapojené nule v motoru dojde k posunutí středového bodu na vektoru. S posunutým středem bude zatížení na vinutí rozloženo rovnoměrně v závislosti na napěťové nerovnováze, ale když se střed točivého momentu otáčení neshoduje s osou otáčení, je to špatné. S připojenou nulou budou zatížení ve vinutí různá, ale točivý moment se shoduje s osou otáčení, i když každé rameno (fáze) působí jinou silou. V obou případech bude výkon motoru o něco horší, motor pojede drsně, uslyšíte to přes zvuk vibrací. Zahřívání motoru, točivý moment, potažmo životnost, za vše musíte zaplatit.

Neobhajuji povinnou přítomnost „nulového“ vodiče při připojení elektromotoru, pouze se snažím podložit svůj názor: přítomnost „nuly“ eliminuje nesymetrické proudy a eliminuje křížové toky, což je užitečné pro elektromotor. Možná jeden z členů fóra ze zvědavosti provede potřebná měření, aby zjistil vlastnosti elektromotoru v přítomnosti „nuly“ a v nepřítomnosti?

Skupina: Uživatelé
Příspěvky: 2589
Registrace: 26.1.2005
Od: Petrohrad
Uživatelské číslo: 2252

Citace (sympatizant ze dne 22.5.2011. 8. 08, XNUMX:XNUMX)

Neobhajuji povinnou přítomnost „nulového“ vodiče při připojení elektromotoru, pouze se snažím podložit svůj názor: přítomnost „nuly“ eliminuje nesymetrické proudy a eliminuje křížové toky, což je užitečné pro elektromotor. Možná jeden z členů fóra ze zvědavosti provede potřebná měření, aby zjistil vlastnosti elektromotoru v přítomnosti „nuly“ a v nepřítomnosti?

Vámi navrhované schéma zapojení je nestandardní. Protože jakýkoli třífázový motor je připojen bez připojení nuly. Připojení nuly je změna standardního obvodu, která zasahuje do vnitřního obvodu. To nelze udělat. V případě havárie zapíše jakákoli komise do svých závěrů následující bod: Motor není zapojen podle standardního zapojení.