Компания «ЗАО Клинкманн СПб» уже в течение многих лет является официальным дистрибьютором американского электротехнического концерна Rockwell Automation (далее RA), который разрабатывает широкую гамму изделий для пуска, останова, защиты и управления машинами и механизмами. За счет специального проектирования RA предлагает оптимизированные решения для таких устройств, как насосное, крановое, лифтовое и другое оборудование. Многие изделия разработаны на единой технологической платформе и их достаточно легко интегрировать в готовые технологические проекты.
Сердцем технологического процесса, преобразователем электрической энергии в механическую, в большинстве случаев выступает асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым ротором, сочетающий простоту конструкции, высокую надежность и невысокую стоимость. Очевидно, что применение надежной и эффективной защиты от аварийных режимов работы значительно сократит количество и частоту аварийных ситуаций и продлит срок службы всего оборудования, сократит расход электроэнергии и эксплуатационные расходы. Для того чтобы правильно выбрать защитное устройство, необходимо знать, как и от каких аварий защищает конкретное устройство, принцип действия и конструктивные особенности. Все защитные устройства служат для быстрого, в течение долей секунды, определения характера и степени повреждения электрического двигателя и локализации аварийного участка путем отключения его от остальной схемы электроснабжения. Традиционный набор инженерных средств защиты включает в себя автоматические выключатели, тепловые реле защиты, электронные реле защиты, термисторные реле защиты, устройства плавного пуска и частотные преобразователи. Рассмотрим более подробно каждое из устройств, представленных в палитре RA.
Специально для защиты электродвигателей были разработаны так называемые мотор-автоматы. В отличие от стандартного автомата, мотор-автоматы имеют целый ряд особенностей: номинальный ток электромагнитного расцепителя составляет 12–14 Iнр, что соответствует режиму работы на индуктивную нагрузку (AC-3); высокую электродинамическую стойкость — до 100 кА; рычаг или кнопки управления электроприводом на корпусе; встроенные или навесные контакты, срабатывающие при перегрузках или КЗ, дополнительные модули управления, включая независый расцепитель, нулевой расцепитель и мотор-привод. Автоматы совмещают в себе функцию рубильника, предохранителя и теплового реле и обеспечивают одновременное отключение всех трех фаз в случае возникновения аварийных ситуаций. RA предлагает для простых и экономичных конфигураций Серию 140А (рис. 1-а) с пределами регулирования теплового расцепителя 0,1–16 А. Автомат является основным элементом популярного ручного пускателя двигателя в кожухе с дополнительной кнопкой гриб для останова. Серия 140М (рис. 1-б) является базовой и характеризуется широким диапазоном мощностей защищаемых двигателей — до 630 кВт, высоким классом защиты — 100 кА (с ограничением коммутируемых токов) и полностью соответствует международным стандартам. К дополнительным преимуществам автоматов данной серии можно отнести встроенную защиту от обрыва фаз. Традиционные тепловые реле защиты представлены Сериями 193. Тепловые реле применяются для защиты электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности, а также от обрыва одной из фаз. Конструктивно представляют собой набор биметаллических расцепителей (по одному на каждую фазу), по которым протекает ток электродвигателя, оказывающий тепловое действие. Под действием тепла происходит изгиб биметаллической пластины, приводящий в действие механизм расцепления. При этом происходит изменение состояния вспомогательных контактов, которые используются в цепях управления и сигнализации. Реле, в зависимости от конструкции, могут монтироваться непосредственно на магнитные пускатели, в корпуса пускателей или на щиты. Последнее поколение тепловых реле — электронные реле защиты — осуществляют комплексную защиту электродвигателя и объединяют в одном устройстве функции нескольких микропроцессорных устройств контроля, защиты и диагностики. Так хорошо 
известная серия электронных реле 193E (рис. 2) в зависимости от выбранной опции, осуществляет защиту от тепловой прегрузки, при этом возможен выбор класса срабатывания — 10, 15 или 20, что позволяет точно подстроить параметры защиты под механические характеристики объекта. Диапазон теплового расцепителя лежит от 0,1 А до 800 А, а диапазон регулировки конкретной модели составляет 5. Устройство обеспечивает ускоренное срабатывание при обрыве любой из фаз, защищает двигатель от заклинивания при разгоне и в процессе нормального функционирования и от замыкания токов статора на землю. Возможно использование дополнительных 6 температурных датчиков, дистанционное управление состоянием реле и подключение к сети DeviceNet или Ethernet/IP.
Термочувствительные защитные устройства являются предпочтительными в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру двигателя. Это касается прежде всего двигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременный режим) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения. Недостатками данного вида защиты является то, что с датчиками выпускаются далеко не все типы двигателей. Термочувствительные защитные устройства относятся к встраиваемой тепловой защите электродвигателя и располагаются в специально предусмотренных для этой цели гнездах в лобовых частях электродвигателя (защита от заклинивания ротора) или в обмотках электродвигателя (защита от теплового перегруза). Для защиты электродвигателей используются в основном PTC термисторы (позисторы), обладающие свойством резко увеличивать свое сопротивление при достижении некоторой критической температуры. Блок защиты настроен таким образом, что при превышении суммарного сопротивления цепочки, срабатывает контакт выходного реле, управляющий расцепителем автомата или катушкой магнитного пускателя. RA выпускает Серию 817Е (рис. 3) с возможностью сброса в ручном, автоматическом или дистанционном режимах.
Полупроводниковые устройства мягкого пуска Серии 150 (рис. 4) осуществляют микропроцессорное управление напряжением в каждой фазе и обеспечивают наиболее удобные и безопасные режимы пуска и останова электродвигателя, а также значительную экономию электроэнергии. Являясь
высокоинтеллектуальными приборами, устройства мягкого пуска обеспечивают полный набор функций защиты, измерения, диагностики и связи и делает ненужными такие дополнительные устройства, как температурные реле, реле контроля фаз, автоматы защиты двигателя, что в свою очредь уменьшает число компонентов системы, сокращает место для ее монтажа и упрощает сервис. Возможны режимы работы с управлением по напряжению и с ограничением по пусковому току. Аппаратно требуется выбрать лишь два параметра — начальный момент и время пуска.
Устройства обладают мощным комплексом функций защиты, который чутко реагирует на следующие события: перегрев двигателя/мягкого пускателя; сигнал от внешнего температурного датчика; перегрузка/недогрузка механизма; дисбаланс фаз; перенапряжение; снижение напряжения; заклинивание ротора; большое количество пусков в час, пропадание фазы на входе и выходе.
Преобразователи частоты (частотные приводы) используются, если требуется оптимизировать процедуру пуска и останова оборудования, а также полностью контролировать настройки технологического процесса и обеспечивать коплексную защиту исполнительных устройств. В связи с тем, что для каждого приложении существует большое количество различных требований, преобразователи Powerflex (рис. 5) от компании RA предлагает широкий набор решений по управлению двигателями. От регулирования скорости с разомкнутым контуром до точного управления скоростью и крутящим моментом.
Семейство также предлагает широкий выбор аппаратных средств, программ, систем безопасности и вариантов компоновки для соответствия потребностям заказчика.
Семейство Powerflex основано на более чем 100-летним опыте в управлении двигателями. Предлагаются электроприводы PowerFlex® в диапазоне мощностей от 0,25 kW до 6770 kW. Высокоэффективная серия сочетает в себе компактное конструктивное исполнение, широкие функциональные возможности и отличные эксплуатационные характеристики. В палитре представлены два класса приводов — Компонентный и Архитектурный. Модели из Компонентного класса PowerFlex 4 являются простым и бюджетным решением для производcтвенных линий, одиночных задач или простой системной интеграции. Это простые в использовании приводы общего назначения обеспечивают компактную установку для оптимизации используемого пространства и гибкости применения. Привода Архитектурного класса PowerFlex 7 за счет гибкого изменения конфигурации могут быть легко адаптированы и встроены в системы управления различного силового оборудования. Этот класс способствует обеспечению гибкости сложных задач и интеграции в АСУ. Все модели предлагают исключительные коммуникационные возможности, широкую гамму панелей оператора и средств программирования, что в значительной степени облегчает процессы эксплуатации.
Б. Е. ФОМИЧЕВ,
технический директор
ЗАО «Клинкманн СПб»
Тел. +7 812 327-37-52
klinkmann@klinkmann.spb.ru
www.klinkmann.ru
Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок», № 2 (50), 2013
