Przekaźnik kontroli faz: zasada działania, rodzaje, oznaczenia + jak wyregulować i podłączyć

Rezultatem sytuacji technicznej, gdy uzwojenia stojana silnika pobierają prąd większy niż ustalone wartości parametryczne, jest nadmierne ciepło. Ten czynnik powoduje obniżenie jakości izolacji silnika. Urządzenie ulega awarii.

Czas reakcji termicznych przekaźników przeciążeniowych jest zwykle niewystarczający, aby zapewnić skuteczną ochronę przed nadmiernym ciepłem wytwarzanym przez wysoki prąd. W takich przypadkach tylko przekaźnik kontroli faz wydaje się skutecznym urządzeniem ochronnym.

Ogólne informacje o urządzeniu

Funkcjonalność urządzeń elektrycznych tego typu jest znacznie szersza niż tylko ochrona przed przegrzaniem i zwarciem.

W praktyce odnotowano skuteczne właściwości przekaźników wyboru przeciążonych faz, które ostatecznie zapewniają kompleksową ochronę.

Jeden z wielu wariantów rozwiązań konstrukcyjnych w produkcji przekaźników faz. Jednak pomimo różnorodności obudów i konfiguracji obwodów, funkcjonalność urządzeń jest jednolita.

Dzięki urządzeniom monitorującym stan faz osiąga się następujące korzyści:

• wydłużenie żywotności silnika;
• ograniczenie kosztownych napraw lub wymiany silnika;
• zmniejszenie czasu przestoju z powodu usterek silnika;
• zmniejszenie ryzyka porażenia prądem elektrycznym.

Ponadto urządzenie zapewnia niezawodną ochronę przed zapłonem i zwarciem uzwojeń silnika.

Typowe wykonanie przekaźników ochronnych

Istnieją dwa podstawowe typy urządzeń ochronnych przeznaczonych do stosowania w układach trójfazowych – przekaźniki pomiaru prądu i pomiaru napięcia.

Zalety stosowania urządzeń

Zaletą przekaźników ochronnych prądowych w stosunku do przekaźników kontroli napięcia jest oczywista. Ten typ urządzeń działa niezależnie od wpływu SEM (siły elektromotorycznej), która niezmiennie towarzyszy awarii fazy podczas przeciążeń silnika.

Ponadto urządzenia działające na zasadzie pomiaru prądu są w stanie wykrywać nieprawidłowe zachowanie silnika. Kontrola jest możliwa zarówno po stronie linii w obwodzie odgałęźnym, jak i po stronie obciążenia, gdzie zainstalowano przekaźnik.

Tak wygląda jeden z modeli przekaźnika kontroli napięcia. Podobne urządzenia mogą być stosowane nie tylko do potrzeb produkcyjnych, ale również w gospodarstwach prywatnych.

Urządzenia kontrolujące proces na zasadzie pomiaru napięcia ograniczają się do wykrywania nieprawidłowych warunków pracy tylko po stronie linii, do której podłączone jest urządzenie.

Niemniej jednak urządzenia wrażliwe na zmiany napięcia również mają ważną zaletę. Polega ona na zdolności tego typu przyrządów do wykrywania nieprawidłowego stanu niezależnego od stanu silnika.

Na przykład typ przekaźnika wrażliwy na zmiany prądu wykrywa nieprawidłowy stan faz tylko bezpośrednio podczas pracy silnika. Natomiast urządzenie pomiaru napięcia zapewnia ochronę bezpośrednio przed uruchomieniem silnika.

Wśród zalet urządzeń do pomiaru napięcia wyróżnia się również prosty montaż i niższa cena.

Ten typ aparatów ochronnych:

• nie wymaga dodatkowych przekładników prądowych;
• stosuje się niezależnie od obciążenia systemu.

A do jego działania wystarczy tylko podłączyć napięcie.

Wykrywanie awarii fazy

Usterka fazy jest całkiem możliwa z powodu uszkodzenia bezpiecznika w jednej z części systemu dystrybucji energii elektrycznej. Mechaniczna awaria sprzętu łączeniowego lub przerwanie jednej z linii elektroenergetycznych również prowokują usterkę fazy.

Ochrona silnika elektrycznego zorganizowana za pomocą przekaźnika kontroli. Taki sposób pozwala bardziej efektywnie eksploatować silniki, bez obaw o ich szybkie uszkodzenie.

Trójfazowy silnik pracujący na jednej fazie pobiera niezbędny prąd z pozostałych dwóch linii. Próba uruchomienia go w trybie jednofazowym doprowadzi do zablokowania wirnika i silnik nie uruchomi się.

Czas reakcji na jednostkę przeciążenia cieplnego może być zbyt długi, aby zapewnić skuteczną ochronę przed nadmiernym nagrzewaniem. Jeśli do ochrony przed nim nie jest zamontowane przekaźnik cieplny, to gdy nastąpi awaria z powodu przegrzania, które pojawiło się w uzwojeniach silnika.

Ochrona trójfazowego silnika przed czynnikiem utraty fazy jest utrudniona z tego powodu, że niedociążony trójfazowy silnik pracujący na jednej z trzech faz generuje napięcie zwane regenerowanym (wsteczna siła elektromotoryczna).

Powstaje ono wewnątrz przerwanej cewki i praktycznie równa się wartości utraconego napięcia zasilania. Dlatego przekaźniki pomiaru napięcia kontrolujące jedynie jego wartość w takich sytuacjach nie zapewniają pełnej ochrony przed czynnikiem utraty fazy.

Schemat podłączenia przyrządu kontroli faz i napięcia w obwód sterowania trójfazowym silnikiem. Jest to klasyczny wariant schematu, stosowany w praktyce powszechnie.

Wyższy stopień ochrony można uzyskać za pomocą urządzenia, które jest w stanie wykryć przesunięcie kąta fazowego, zwykle towarzyszące awarii fazy. W normalnych warunkach napięcie trójfazowe różni się o 120 stopni między fazami. Awaria spowoduje przesunięcie kąta od normalnych wartości 120 stopni.

Wykrywanie odwrócenia faz

Odwrócenie fazy może wystąpić:

1. Wykonywane są prace konserwacyjne na urządzeniach silnikowych.
2. Wprowadzono zmiany w systemie dystrybucji energii elektrycznej.
3. Gdy przywrócenie zasilania prowadzi do innej sekwencji faz niż przed przerwą w dostawie energii.

Wykrycie odwrócenia fazy jest ważne, jeśli silnik pracujący w przeciwnym kierunku może uszkodzić napędzane urządzenie lub, co gorsza, spowodować obrażenia fizyczne u personelu obsługującego.

Poza tym zastosowanie przekaźników ochronnych zapewnia bezpieczeństwo personelu roboczego: 1 – przerwana faza; 2 – napięcie krokowe

Przepisy eksploatacyjne sieci elektrycznych wymagają stosowania zabezpieczeń przed możliwym odwróceniem faz we wszystkich urządzeniach, w tym w środkach transportu personelu (schody ruchome, windy itp.).

Wykrywanie asymetrii napięcia

Niezrównoważenie zwykle występuje, gdy wejściowe napięcia sieciowe dostarczane przez zakład energetyczny mają różne poziomy. Niezrównoważenie może mieć miejsce, gdy obciążenia jednofazowe (oświetlenie, gniazda elektryczne, silniki jednofazowe i inne urządzenia) są podłączone do poszczególnych faz i nie są rozmieszczone w zrównoważony sposób.

W każdym z takich przypadków w systemie powstaje niezrównoważenie prądu, które zmniejsza wydajność i skraca żywotność silnika.

Niezrównoważone lub niewystarczające napięcie przyłożone do silnika trójfazowego powoduje niezrównoważenie prądu w uzwojeniach stojana, które jest wielokrotnością niezrównoważenia napięć międzyfazowych. To z kolei prowadzi do wzrostu nagrzewania, co jest główną przyczyną szybkiego niszczenia izolacji silnika.

Spalone uzwojenie stojana silnika – można powiedzieć, typowe zjawisko tam, gdzie nie przewidziano włączenia kontroli przekaźnikowej do obwodu sterowania

Na podstawie wszystkich opisanych czynników technicznych i technologicznych staje się oczywiste znaczenie stosowania tego typu przekaźników, nie tylko w przypadku eksploatacji silników elektrycznych, ale także generatorów, transformatorów i innych urządzeń elektrycznych.

Jak podłączyć urządzenie kontrolne?

Konstrukcje przekaźników kontrolujących fazy, mimo szerokiej gamy produktów, mają ujednoliconą obudowę.

Elementy konstrukcyjne produktu

Zaciski do podłączania przewodów elektrycznych są zwykle wyprowadzone na przednią część obudowy, co ułatwia prace montażowe.

Samo urządzenie jest przeznaczone do montażu na szynie DIN lub bezpośrednio na płaskiej powierzchni. Interfejs zacisku to zazwyczaj standardowy, niezawodny uchwyt przeznaczony do mocowania żył miedzianych (aluminiowych) o przekroju do 2,5 mm².

Przedni panel urządzenia zawiera pokrętło/pokrętła regulacyjne oraz świetlną kontrolkę sygnalizacyjną. Ta ostatnia wskazuje obecność/brak napięcia zasilającego, a także stan mechanizmu wykonawczego.

Wśród elementów regulacji potencjometru może znajdować się wskaźnik awarii, wskaźnik podłączonego obciążenia, potencjometr wyboru trybu, regulacja poziomu asymetrii, regulator spadku napięcia, potencjometr regulacji opóźnienia czasowego

Podłączenie napięcia trójfazowego wykonuje się na zaciskach roboczych urządzenia oznaczonych odpowiednimi symbolami technicznymi (L1, L2, L3). Montaż przewodu neutralnego w takich urządzeniach zwykle nie jest przewidziany, ale kwestia ta jest określana przez wykonanie przekaźnika – typ modelu.

Do połączenia z obwodami sterowania wykorzystywana jest druga grupa interfejsu, składająca się zwykle z co najmniej 6 zacisków roboczych. Za pomocą jednej pary grupy styków przekaźnika przełączany jest obwód cewki rozrusznika magnetycznego, a za pomocą drugiej – obwód sterowania urządzeń elektrycznych.

Wszystko jest dość proste. Jednak każdy konkretny model przekaźnika może mieć swoje własne cechy podłączenia. Dlatego stosując urządzenie w praktyce, należy zawsze kierować się dokumentacją towarzyszącą.

Kroki regulacji urządzenia

Ponownie, w zależności od wykonania, konstrukcja produktu może być wyposażona w różne warianty schematów regulacji i konfiguracji. Istnieją proste modele, które konstrukcyjnie przewidują wyprowadzenie na panel sterowania jednego lub dwóch potencjometrów. Są też urządzenia z rozszerzonymi elementami regulacji.

Elementy regulacji za pomocą mikroprzełączników: 1 – blok mikroprzełączników; 2, 3, 4 – warianty ustawienia napięć roboczych; 5, 6, 7, 8 – warianty ustawienia funkcji asymetrii/symetrii

Wśród takich rozszerzonych elementów regulacyjnych często spotyka się blokowe mikroprzełączniki umieszczone bezpośrednio na płycie drukowanej pod obudową urządzenia lub w specjalnej otwieranej wnęce. Ustawienie każdego z nich w określonej pozycji tworzy wymaganą konfigurację.

Regulacja zwykle sprowadza się do ustawienia za pomocą obrotu potencjometrów lub położenia mikroprzełączników nominalnych wartości ochrony. Na przykład, do kontroli stanu styków poziom czułości różnicy napięć (ΔU) zwykle ustawia się na wartość 0,5 V.

Jeśli konieczne jest kontrolowanie linii zasilania obciążenia, regulator czułości różnicy napięć (ΔU) ustawia się na takie położenie graniczne, w którym odnotowuje się punkt przejścia od sygnału roboczego do alarmowego z niewielkim tolerancją w stronę wartości nominalnej.

Z reguły wszystkie niuanse konfiguracji przyrządów są jasno opisane w dołączonej dokumentacji.

Oznaczenie urządzenia kontroli faz

Przyrządy klasycznego wykonania są oznaczane prosto. Na przednim lub bocznym panelu obudowy nanoszona jest sekwencja znakowo-cyfrowa lub oznaczenie jest odnotowane w paszporcie.

Wariant oznaczenia jednego z popularnych urządzeń produkcji krajowej. Oznaczenie umieszczone jest na panelu przednim, ale spotyka się również warianty z umieszczeniem na bokach

Tak, urządzenie produkcji rosyjskiej do podłączenia bez przewodu neutralnego oznacza się:

EL-13M-15 AS400V

gdzie: EL-13M-15 – nazwa serii, AS400V – dopuszczalne napięcie prądu przemiennego.

Próbki produktów importowanych mają nieco inne oznaczenia.

Na przykład przekaźnik serii «PAHA» oznaczony jest następującym skrótem:

PAHA B400 A A 3 C

Rozszyfrowanie jest mniej więcej następujące:

1. PAHA – nazwa serii.
2. B400 – standardowe napięcie 400 V lub podłączone z transformatora.
3. A – regulacja potencjometrami i mikroprzełącznikami.
4. A (E) – typ obudowy do montażu na szynie DIN lub w specjalnym gnieździe.
5. 3 – rozmiar obudowy 35 mm.
6. C – koniec oznaczenia kodowego.

W niektórych modelach przed punktem 2 może być dodana jeszcze jedna wartość. Na przykład «400-1» lub «400-2», a sekwencja pozostałych się nie zmienia.

Tak oznaczane są aparaty kontroli faz, wyposażone w dodatkowy interfejs zasilania dla źródła zewnętrznego. W pierwszym przypadku napięcie zasilania 10-100 V, w drugim 100-1000 V.

Z zasadą działania, cechami konstrukcyjnymi i przeznaczeniem wyłącznika obciążenia zapozna Państwa następny artykuł, który bardzo polecamy przeczytać.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film wideo poświęcony jest opisowi i recenzji konkretnego produktu firmy EKF. Jednak na tej samej zasadzie działają praktycznie wszystkie produkowane urządzenia kontroli faz:

Przy całej różnorodności urządzeń na rynku trudno określić jakiś standard oznaczania. Jeśli producenci zagraniczni oznaczają według jednych kanonów, to krajowi – według innych. Niemniej zawsze istnieje możliwość skorzystania z danych referencyjnych, jeśli wymagane jest dokładne odczytanie charakterystyk.

Czy chcieliby Państwo podzielić się własnym doświadczeniem w wyborze i instalacji przekaźnika napięcia przeznaczonego do kontroli faz? Dysponują Państwo przydatnymi informacjami, które przydadzą się odwiedzającym stronę? Proszę pisać komentarze w bloku poniżej, publikować zdjęcia na temat, zadawać pytania.