Контроль коэффициента мощности (cos φ) и/или активной мощности в цепи питания электродвигателя или насоса позволяет без применения датчиков обнаруживать различные ситуации в работе оборудования, используя двигатель как датчик для получения обратной связи о процессе или состоянии установки.
Три способа контроля нагрузки при помощи реле контроля:
Контроль тока
Контроль тока в цепи питания двигателя не дает полной картины о нагрузке и может лишь ограниченно использоваться для данных целей, в связи со следующими факторами:
- В сетях переменного тока измеряемый ток является суммой реактивной и активной составляющих. При генерации механической силы решающее значение имеет именно активная составляющая. Реактивная составляющая в основном идет на потери и не влияет на момент вращения.
- В ситуации недогрузки ток уменьшается нелинейно по отношению к нагрузке, остается относительно высоким в связи с существенным влиянием токов намагничивания. Следовательно, не существует достаточной корреляции между протекающим током и нагрузкой.
- Ток зависит от напряжения питания. В ситуации падения напряжения при постоянной нагрузке ток будет увеличиваться. Что затрудняет мониторинг активной составляющей.
Поэтому контроль тока позволяет определять только критические состояния в работе оборудования, такие как блокировка привода, т. к. в этом случае ток значительно возрастает.
Контроль коэффициента мощности
Коэффициент мощности (cos φ) — это косинус угла фазового сдвига между протекающим током и приложенным напряжением. В случаях с электродвигателем косинус фи зависит от нагрузки и теоретически равен 1 для идеальной ситуации. Однако в связи с индукцией в реальной ситуации рабочее значение находится между 0,85 … 0,95 при номинальной нагрузке.
В ситуации недогруза мониторинг cos φ позволяет своевременно обнаружить данное состояние, т. к. потери существенно возрастают при падении нагрузки и могут достигать <0.5 для ситуации работы двигателя без нагрузки.
Данный способ контроля не может применяться, если установка постоянно работает в режиме недогрузки или перегрузки (т. е. если насос или двигатель неправильно подобран для данной установки), т. к. в таком случае изменение нагрузки будет незначительно влиять на угол фазового сдвига φ.
Контроль активной мощности
Контроль значения активной мощности позволяет наиболее полно судить о состоянии электродвигателя, потому что эффективная мощность пропорциональна мощности на валу. Существует прямая корреляция между эффективной потребляемой мощностью и нагрузкой двигателя (момент с постоянной скоростью вращения) во всем рабочем диапазоне. За счет линейной характеристики данный способ контроля является наиболее точным и информативным.
Преимущества реле контроля нагрузки по сравнению с датчиками:
- нет сложностей, связанных с загрязнением датчиков и их калибровкой;
- не требуются обслуживание и чистка;
- снижение затрат при монтаже, т. к. не требуется прокладка кабеля;
- не нужно использовать взрывозащищенные барьеры;
- меньше компонентов — выше надежность;
- простота модернизации, т. к. можно использовать свободное место в существующем электрощите.
Пример настройки реле контроля коэффициента мощности для защиты насоса от «сухого хода»
Ситуация «сухого хода» насоса приводит к существенному падению коэффициента мощности, поэтому для защиты насоса необходимо настроить функцию контроля на понижение (U) и задать пороговое значение срабатывания регулятором cos φ min. При падении коэффициента мощности в цепи питания насоса ниже заданного порогового значения произойдет размыкание реле.
Собственное напряжение питания устройства, подаваемое на клеммы A1-A2, определяется модулем питания, например, TR2-230VAC и TR2-400VAC соответственно для приведенных ниже схем подключения.
Technik braucht Kontrolle. С 1963 года TELE занимается разработкой и производством устройств промышленной автоматизации. Штаб-квартира и производство в г. Вена, Австрия, более 60 дистрибьюторов по всему миру и одна из крупнейших линеек устройств релейной автоматики.
Настройка G2CU400V10AL10 для защиты насоса от «сухого хода»
- Определить номинальные параметры электродвигателя (привода насоса): мощность, cos φ, напряжение, КПД.
- Вычислить значение номинального тока, протекающего через одну фазу в номинальном режиме работы по формуле:
- Если номинальный ток электродвигателя (привода насоса) не превышает 10 А, перейти к пункту 5, если превышает — к пункту 4.
- Выбрать трансформатор тока xxx/5A в зависимости от рабочего тока двигателя.
- Подключить устройство TELE G2CU400V10AL10 в соответствии с необходимой схемой (без трансформатора тока или с трансформатором тока).
- Выбрать режим функционирования устройства посредством поворотного переключателя Function (общий случай: контроль на понижение U).
- Выяснить у производителя насоса время выхода насоса на номинальную частоту вращения и допустимое время работы насоса в режиме «сухого хода».
- Поворотным переключателем Start установить значение времени выхода насоса на номинальные обороты, но оно не должно превышать допустимое время работы насоса в режиме «сухого хода».
- Поворотным переключателем cos φ min установить значение 0,3–0,4. В режиме «сухого хода» значение cos φ падает до 0,2–0,3. Значение cos φ в нормальном режиме работы насоса значительно выше. Установка значения cos φ = 0,3–0,4 позволит избежать ложных срабатываний. В некоторых случаях установку данного значения лучше подбирать экспериментальным способом по месту.
- Поворотным переключателем Delay выставить задержку срабатывания, она не должна превышать допустимого для насоса времени работы в режиме «сухого хода».
По любым вопросам обращайтесь:
