Устройство защиты от обрыва фаз УЗОФ -3М
Август 8th, 2016 
admin
При эксплуатации грузоподъемных механизмов башенных, мостовых, козловых и др. кранов, где в качестве электропривода используют асинхронные электродвигатели с фазным ротором, не редко случаются аварийные режимы — обрыв одной или нескольких фаз питающей сети. В результате электромотор работает в неполнофазном режиме, его мощность уменьшается, что может привести к падению груза на подъеме. Поэтому, в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» на них необходимо устанавливать защиту от неполнофазных режимов, одной из которых является УЗОФ-3М.
Внешний вид УЗОФ-3М
Устройство УЗОФ — 3М
Данное устройство защиты состоит из трансформаторов тока и модуля. Модуль объединяет в себе блок питания, блок обработки сигналов от датчиков тока, блок логики и исполнительные реле, собранных на общей плате. Корпус устройства изготавливают из пластмассы для крепления на динрейку или металлическим под болтовое крепление.
Структурная схема УЗОФ-3М
Блок питания состоит из 2 понижающих трансформаторов марки ТПГ-2-24В. Он преобразует переменное напряжение 380 В в постоянное 48 В и подключается к зажимам 1,2 перед вводным линейным контактором.
Внутреннее устройство УЗОФ-3М
Блок питания УЗОФ-3М
На лицевой стороне прибора выведены клеммы для подключения проводов и установлены 2 светодиодные лампы. Зеленый индикатор сигнализирует о нормальной работе защищаемого оборудования, а красный оповещает об аварийном режиме. На боковой стенке корпуса изделия имеется наклейка-пломба. Снятие или повреждение пломбы будет соответствовать внутреннему проникновению в прибор, в результате чего гарантия завода-изготовителя на защитное устройство распространяться не будет.
Лицевая панель УЗОФ-3М
Выводы токовых датчиков подключаются к зажимам 7-8, 9-10 и 11-12. Трансформаторы тока выполнены в виде колец, через которые пропускают силовые токопроводы фаз А, В и С.
Выводы 1-2 служат для подключения прибора к источнику питания с напряжением 380 В. Клеммы 3,4- это место подключения к замыкающему контакту исполнительного реле, используемого в схеме управления вводным коммутационным аппаратом. Если на грузоподъемном механизме предусмотрено динамическое торможение электродвигателя, то для предотвращения срабатывания УЗОФ-3М предусмотрен дополнительный блокировочный контакт (зажим 5,6).
Принцип действия УЗОФ — 3М
При наличии питающего напряжения и протекающего тока по силовым проводникам всех трех фаз, пропущенных через кольца-датчики тока, в их вторичных обмотках формируются сигналы, которые поступают на соответствующий блок обработки. Блок обработки анализирует полученные данные (наличие или отсутствие тока по фазам) и посылает управляющие импульсы с выдержкой времени 0,5-1 с. на блок логики. БЛ преобразует полученные сигналы в логические команды в виде логической 1 или 0. Если БЛ преобразует входные импульсы в логические 1, 1, 1 (ток протекает по всем фазам) или логические 0, 0, 0 (ток по фазам отсутствует, электродвигатель отключен), то исполнительное реле получит питание и замкнет контакт в цепи управления линейного контактора, загорается лампа «Работа». При обрыве одной из фаз блок логики формирует одну из трех комбинаций 1 или 0: 1, 0, 1-0, 1, 1-1, 0, 0, и обесточит выходное реле, т.е. защитит электродвигатель от аварийного режима работы. Загорается сигнальная лампа «Обрыв».
Кроме того, УЗОФ-3М имеет опцию блокировки выходного реле, если электромотор останавливается динамическим торможением. Это сделано исходя из того, что при динамическом торможении на фазную обмотку ротора подается постоянный ток, в результате двигатель работает в генераторном режиме и в обмотках статора появится электрический ток, что может послужить причиной срабатывания исполнительного реле. Во время динамического торможения загораются обе лампы «Работа» и «Обрыв».
Технические характеристики УЗОФ-3М
- Напряжение питания прибора: переменное 380 В;
- Потребляемая активная мощность не превышает 5 Вт;
- Время срабатывания выходного реле от 0,5 до 1 секунды;
- Ток на входные контакты исполнительного реле при напряжении 380 В не более 3 А, при 48 В- 5А;
- Ток, контролируемый прибором посредством датчиков тока привода грузоподъемных механизмов от 5,5 до 900 А;
- Степень защиты устройства защиты от внешних воздействий 1Р30.
Схема подключения УЗОФ-3М
Ниже приведена электрическая схема подключения УЗОФ-3М с прибором учета. Так как в силовой цепи величина силы тока может достигать достаточно высокого значения, то 3-фазный электросчетчик необходимо подключать полукосвенным способом.
Возвращаясь к техническим характеристикам прибора, хочу снова отметить, что устройство защиты срабатывает при токе от 5,5 А. Поэтому электродвигатель с рабочим током не превышающим этой величины УЗОФ-3М от обрыва фазы не защитит.
Схема подключения УЗОФ-3М
После вводного аппарата защита, в качестве которого может использоваться рубильник с предохранителями или автоматический выключатель (QF1), следует вводной коммутационный аппарат (КМ1). В основном применяется контактор большой величины. В цепи управления вводным контактором последовательно с блок-контактом КМ1.2 включен замыкающий контакт (выводы 3,4) УЗОФ-3М. Как вы сами понимаете, пока прибор не получит питание 380 В, контактор КМ1 не включится!
Далее по силовой цепи питание подводится ко всем электродвигателям через пускозащитное оборудование (QF,КМ). В основном на всех видах кранов используют асинхронные электродвигатели с фазным ротором. Это позволяет ступенчато регулировать количество оборотов ротора, подключая к его обмоткам пусковые сопротивления (R). Управление (изменение направления вращения, количество оборотов) моторами осуществляется командоаппаратами (механический концевой выключатель, кнопочные станции и др.), самым распространенным из которых является командоконтроллер. В вышеизложенной электрической схеме представлен пример запуска электродвигателя при помощи двухкнопочного поста.
Проверка работы УЗОФ-3М.
Поскольку в наличии находился прибор УЗОФ-3М, то решил проверить исправность устройства защиты. Собрал схему, которую привел выше. Для испытания использовал оборудование то, что было под рукой. Вот весь список:
Схема испытания УЗОФ-3М
- 3-фазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии А4132М4, мощностью 8,5 кВт;
- Вводной автоматический выключатель марки FB на 60 А (1);
- Магнитные пускатели ПМА-311 (6) и ПМЕ-211 (7);
- Трансформаторы тока Т-0,66 с номиналом 200/5 A (3, 4, 5);
- 2 двухкнопочных поста ПКЕ-212 и КМЗ-2 (8, 9);
- Трехфазный индукционный электросчетчик САУ-4672М (2).
Время срабатывания УЗОФ-3М после имитации аварийного режима составило чуть меньше секунды. Прибор работает исправно.
УЗОФ-3М
Прибор защиты от обрыва фаз УЗОФ-3М -предназначен для запрещения работы (защиты) двигателя и механизмов в случае обрыва любой из фаз в питающей цепи, а также при обрыве любой из фаз в цепи питания электродвигателя. Устанавливается на мостовые, козловые, портальные, башенные и другие краны с электроприводом переменного тока, а также для защиты общепромышленных двигателей (например, в котельных и насосных установках).
 |
| УЗОФ-3М |
| 11570 руб. |
Конструкция и технические характеристики устройства защиты от обрыва фаз УЗОФ
Прибор защиты от обрыва фаз типа УЗОФ-3М состоит из электронного блока и трех трансформаторов тока.
Прибор контролирует наличие напряжения на входе питающей электрической сети и наличие тока в трех фазах цепи питания электродвигателя. При отсутствии напряжения на входе или отсутствии тока в одной из фаз дается сигнал на отключение привода.
Прибор УЗОФ-3М выпускается в двух исполнениях: в пластиковом корпусе под DIN-рейку (исполнение 3) и в виде металлического блока (исполнение 2), кабели имеют длину 1 метр.
Отличительные особенности прибора:
- защита при обрыве фазы, как в питающей сети, так и в цепи питания электродвигателя, что обеспечивает более высокую степень безопасности;
- прибор обеспечивает сохранность электродвигателя в случае аварии;
- обоснованный подход к выбору задержки срабатывания позволяет избежать ложных срабатываний, в том числе при троллейном токосъеме в условиях повышенной запыленности и обледенения;
- самовосстановление при кратковременном обрыве фазы, чем обеспечивается удобство его применения;
- прибор устойчив к перекосу фаз;
- высокая механическая прочность и устойчивость к вибрационным нагрузкам обеспечивает исключительную надежность и долговечность прибора в эксплуатации.
Основные технические характеристики УЗОФ3:
Прибор защиты УЗОФ-3М заменяет ранее выпускающиеся УЗОФ-М, УЗОФ-5М.
Прибор УЗОФ 3М выполнен в виде блока и размещается как в силовом шкафу типа ПЗКБ, так и непосредственно у двигателя.
7. ПРИБОРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПАДЕНИЯ ГРУЗА И СТРЕЛЫ ПРИ ОБРЫВЕ ФАЗ ПИТАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
7.1. Устройство защиты электродвигателя от обрыва фаз УЗОФ-3М
С Устройство защиты электродвигателя от обрыва фаз УЗОФ-3М, выпускаемое ЗАО «Инженерно-технический центр «КРОС», г. Ивантеевка, предназначено для защиты электрических кранов от падения груза ли стрелы в случае обрыва любой из трёх фаз питающей элек-
трической сети, а также при обрыве любой из фаз в цепи питания элек- таллического тродвигателя в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатац грузоподъёмных кранов» ПБ10-382-00 [60].
Пр бор УЗОФ-3М выпускается в двух исполнениях: в виде меблока (рис. 7.1, а ) со стационарными или выносными трансформаторами б тока и в пластиковом корпусе под ДИН-рейку с
выносными трансформаторами тока (рис. 7.1, б ) [60].
Рис. 7.1. Внешний вид Д устройства УЗОФ-3М
УЗОФ-3М применяется для установки на И грузоподъёмные механизмы с электроприводом переменного тока и общепромышленных механизмов с током нагрузки от 5,5 до 900А. Область применения устройства УЗОФ: мостовые, козловые, башенные, портальные краны, автокраны с электроприводом и другие грузоподъёмные и общепромышленные механизмы с электроприводом переменного тока.
Устройство обеспечивает автоматическую блокировку трёхфазных электроприводов грузоподъёмных механизмов кранов в случае обрыва любой из трёх фаз питающей электрической сети, а также при обрыве любой из фаз в цепи питания электродвигателя с целью исключения аварий и защиты электродвигателей грузоподъёмных механизмов от повреждения.
В приборе имеется функция блокировки исполнительного реле
при включении двигателя в режим динамического торможения. При от-
сутствии на кране режима динамического торможения указанная функ-
ция прибора не используется и прибор работает в обычном режиме.
Устройство УЗОФ-3М (рис. 7.2) состоит из блока питания 1 ,
подключенного к сети напряжением 380 В, трёх трансформаторов то-
ка 2 , контролирующих наличие тока во всех трёх фазах, блока обра-
ботки сигнала 3 , блока логики 4 и исполнительного реле 5 [33].
В цепь контактора
Рис. 7.2. Структурная схема УЗОФ-3М
Исполнительное реле 5 УЗОФ-3М, как правило, коммутирует
цепь катушки трёхфазного
линейного контактора электропривода
грузоподъёмного механизма. Величина тока нагрузки на выходные
контакты исполнительного реле [33]:
• при напряжении переменного тока до 380 В – до 3 А;
• при напряжении постоянного тока до 48 В – до 5 А.
Принцип действия устройства основан на контроле наличия то-
ка в каждой из фаз и напряжения в питающей электрической сети.
При протекании тока по проводам, пропущенным в окна трансформа-
торов тока, в обмотке трансформаторов наводится напряжение, кото-
рое подается в блок обработки сигналов прибора [33].
Блок обработки сигналов формирует управляющие И сигналы о
наличии тока в каждой фазе с учетом задержки срабатывания, вы-
бранной из соображений безопасности, чем обеспечивается защита от
ложных срабатываний при кратковременном пропадании тока в фа-
зах, например в переходных режимах переключения.
Время отключения реле электронного блока с момента обрыва
фазы составляет 0,5 – 1,0 с. Прибор не теряет работоспособности при
симметричных колебаниях питающего напряжения от +10% до –20% номинального значения и однофазном снижении напряжения до 30%. Прибор не реагирует на перекос фаз.
Принципиальная электрическая схема прибора выполняется по следующему алгоритму: выходное реле электронного блока включается при наличии тока во всех трех фазах (логика 1,1,1) и при отсутствии тока (логика 0,0,0), например при выключенном двигателе.
Отключение выходного реле электронного блока происходит при отсутств тока в одной или двух фазах, т.е. при логических сигналах (1,1,0) ли (1,0,0), а также при обрыве фазы питания УЗОФ-3М.
нд кация при включении электронного блока обо-
С значает следующее [33]:
е красного светодиода «0» – отсутствие тока в одной
двух фазах грузоподъёмного механизма;
е зеленого светодиода «1» – включение силовой це-
работу ту при отсутствии напряжения А в питающей электрической сети при
пи и нал ч е тока в трех фазах грузоподъёмного механизма.
одновременное загорание красного и зеленого светодиодов
УЗОФ в режиме динамического торможения.
Выключен е реле при о рыве фазы питания обеспечивает защи-
условии подключения цепи управления тормозом грузоподъёмного механизма к фазе, не связанной с цепью питания прибора УЗОФ-3М.
Электронный лок при ора устанавливается в электрическом шкафу крана. Прибор подключается Д к внешним цепям крана согласно типовой схемы подключения, приведенной в паспорте (рис. 7.3) [33].
Трансформаторы тока включаются в силовую цепь крана, как правило, на отходящих линиях кабелей после максимальных реле крана, но только при условии раздельного включения электродвигателей. В зависимости от использования прибора И через окна трансформаторов тока пропускают либо провода кабеля отдельного электродвигателя, либо провода отходящих кабелей всей группы электродвигателей крана. В случае, если величина тока в приводе менее 5,5 А, через трансформатор тока пропускается несколько витков провода. Количество витков выбирается таким образом, чтобы результирующий ток был во всех случаях более 5,5 А.
Цепь питания электронного блока подключается к зажимам 1 , 2 (380 В). Контакты выходного реле прибора (зажимы 3 и 4 ) подключаются в разрыв цепи управления контактора привода. Контакты блокировки реле (зажимы Б, Б) подключаются в цепь контактора динамического торможения.
А .1 – лок электронный;
S1 – коммутационный аппарат включения электродвигателя грузоподъёмного механизма; SB1 – кнопка пуска;
SB2 Д – кнопка остановки; КМ.1 – контактор линейный;
FU1; FU2; FU3 – предохранители; М – электродвигатель;
ТА1; ТА2; ТА3 – трансформаторы тока; ХТ1; ХТ2 – клеммники И ; Б – контакты блокировки;
КМ.6 – контактор динамического торможения
Рис. 7.3. Схема электрическая подключения УЗОФ-3М
Зеленый светодиод «РАБОТА» должен гореть как при работе, так и при остановке механизмов. При принудительном обрыве фазы и попытке включения механизма контакты реле размыкаются и кратковременно загорается красный светодиод. При обрыве цепи питания прибор запрещает работу. Светодиоды не горят.
7.2. Приборы защиты при обрыве фазПЗФ1
Прибор ПЗФ1 (рис. 7.4), выпускаемый ООО Научнопроизводственное предприятие «АСКБ», г. Ивантеевка, предназначен для защиты от падения груза и стрелы кранов с электроприводом при
С обрыве любой из трёх фаз питающей сети путём блокирования работы соответствующих механизмов грузоподъёмной машины в соответствии с требованиями правил ПБ 10-382–00 [61].
Область применения ПЗФ1: грузоподъёмные краны с электроприводом (мостовые, козловые, башенные, стреловые, портальные), лифты, а также другие машины и механизмы с электроприводом пе-
и б А Рис. 7.4. Внешний Д вид устройства ПЗФ1
ременного тока [61].
ПЗФ также предназначен для защиты трёхфазных асинхронных
электродвигателей мощностью от 1 до 500кВт в системах переменно-
го тока частотой 50Гц, номинальным напряжением 380 В и токами
от 1 до 1000 А [34].
ПЗФ1 обеспечивает выдачу команд на отключение электродвигателя (исполнительного механизма грузоподъёмной машины) или на запрет включения электродвигателя, или другого электрооборудования от внешней питающей сети, а также блокирование их от повторного включения при возникновении и сохранении любой из следующих аварийных ситуаций [34]:
• обрыв фазы по току;
• обрыв фазы по напряжению;
• нарушение чередования фаз;
• перекос фаз по напряжению. Отличительные особенности ПЗФ1 [34]:
прибор контролирует как наличие входных фазных напряжений, так и обрыв фаз в цепях обмоток электродвигателя;
самовосстанавливающийся прибор – после устранения аварийной с туац разрешает дальнейшую работу электродвигателя.
В отл ч е от пр боров аналогичного класса (УЗОФ-М, УЗОФ-3М,
УЗОФ-5М) ПЗФ1 обладает следующими преимуществами:
С • пр менены датчики тока накладного типа (патент на изобре-
№ 2100811), что существенно упрощает монтаж;
• меет выносной индикационный пульт;
вает защиту не только при обрыве фаз по току, но и
по напряжен ю, пер косу фаз и нарушению чередования фаз.
Электроп тан е ПЗФ осуществляется от трёх фаз переменного
тока напряжен ем 380 − + 10 20 % % В, частотой 50 Гц.
Исполнительное реле ПЗФ1 коммутирует цепь катушки трёхфазного линейного контактора электропривода грузоподъёмного механизма. Величина тока нагрузки на выходные контакты исполнительного реле [34]:
• при напряжении переменного тока 220 В – от 0,1 до 2,5 А;
• при напряжении переменного Д тока 380В – от 0,1 до 1,5 А. Конструктивно ПЗФ1 выполнен в виде электронного блока, вы-
носного пульта ПДКУ и трёх измерительных зондов (датчиков тока). Структурная схема ПЗФ1 приведена на рис. 7.5. Принцип дейст-
вия прибора основан на контроле наличия тока в каждой из фаз и напряжения в питающей электрической сети [34]. И
Информация о наличии тока в каждой из фаз трехфазной нагрузки поступает в виде напряжений квазисинусоидальной формы, пропорциональных величине тока в каждой из фаз, с измерительных зондов 1 на входы трёхканального преобразователя сигналов ПС1 4 . Преобразователь ПС1 формирует управляющие логические сигналы о наличии тока в каждой из фаз (1 – ток есть, 0 – тока нет), которые поступают на вход схемы сравнения 5 [34].
Алгоритм работы ПЗФ построен таким образом, что в дежурном режиме (нагрузка отключена от внешней сети) ток отсутствует во всех фазах (лог. 0,0,0) и в рабочем режиме (ток присутствует во всех фазах (лог. 1,1,1)) – исполнительное реле 6 замкнуто.