Защита насосов и двигателей без датчиков: реле контроля нагрузки

Измерим ток и скажем сколько

Реле контроля тока (РКТ) – это электротехническое устройство, построенное на принципе измерения тока нагрузки электрической сети и выдающее управляющие сигналы при достижении измеряемой величиной пороговых значений, как в сторону повышения, так и в сторону понижения.

Другими словами реле контроля тока — это модульное устройство, предназначенное для контроля за величиной тока потребляемое нагрузкой для того, чтобы при малейшем отклонении от установленных значений мгновенно подать специальный сигнал для отключения и не допустить перегрузок электрооборудования.

Нагрузка на валу двигателя и ток потребления

Все описанные процессы имеют общую черту, а именно: применение асинхронных электродвигателей для различных задач. Благодаря этому свойству, задача автоматизации этих процессов становится не такой сложной, как кажется на первый взгляд.

Как уже было упомянуто ранее, при увеличении нагрузки на валу двигателя увеличивается и ток, потребляемый им. Таким образом, именно ток определяет текущий режим работы двигателя. Зная текущий ток потребления, можно судить о состоянии оборудования и процесса в целом. На шильдике двигателя указывается его номинальный ток, соответствующий нормальному режиму работы двигателя. Помимо этого, есть несколько других режимов:

• Холостой ход. Соответствует работе двигателя без нагрузки (как правило, порядка 30% — 50% от номинального тока).
• Перегрузка. Двигатель потребляет больший ток, чем номинальный (индивидуально для каждой модели, принято считать ток свыше 110…120% от номинального).

Для отслеживания тока потребления наиболее подходящими датчиками являются измерительные преобразователи тока Seneca T201, которые и будут рассмотрены далее.

Области применения

РКТ применяется в различных электроустановках для контроля нагрузки электрооборудования. Оно может сигнализировать, либо давать импульсы на отключение перегруженных установок в сетях с лимитированным потреблением энергии. Либо сообщить дежурному персоналу о чрезмерном снижении нагрузки, что может быть следствием аварийного отключения оборудования, обрывов проводов ЛЭП или фаз электрических кабелей.

В зависимости от задач реле контроля тока может срабатывать от превышения, и от падения напряжения в электросети. Для этого предусмотрен специальный переключатель этих параметров. Измерительный цикл реле контроля тока довольно короткий, поэтому прибор оперативно реагирует на изменения его уровня.

Примеры технологических процессов

1.1. Измельчение твердого продукта (дробление)

На рисунке 1 показана типовая дробильная установка.

Она состоит из:

• конвейера, который осуществляет подачу сырья;
• непосредственно самой дробилки.

В обоих случаях применяются электродвигатели. Сырьем для дробилки зачастую является горная порода.

Избыточная подача сырья приводит к перегрузке электродвигателя, вращающего дробилку. Недостаточная подача, в свою очередь, свидетельствует о неэффективном использовании ресурсов имеющегося оборудования, т.к. влечет за собой работу в холостом режиме, а следовательно и негативный экономический эффект. Для достижения наилучшей эффективности процесс подачи материала необходимо автоматизировать.

Схема управления в таком случае достаточно проста: в зависимости от загруженности дробилки регулируется скорость подачи сырья, т. е. конвейера. Это возможно осуществить с помощью преобразователя частоты (ПЧ). Для этого необходимо подключить к ПЧ датчик, который будет являться обратной связью. Этого достаточно для организации самостоятельного узла управления.

Алгоритм работы системы заключается в следующем: сигнал от датчика обратной связи показывает текущий уровень загрузки дробилки. В зависимости от этого, преобразователь частоты будет уменьшать или увеличивать обороты двигателя подающего конвейера.

В качестве датчика обратной связи могут применяться оптические или ультразвуковые датчики (рисунок 2).

Датчик производит измерение уровня бесконтактно и передает сигнал на частотный преобразователь. Соответственно, чем выше уровень материала, тем выше нагрузка на двигатель дробилки.

Однако, у таких решений есть несколько недостатков. Если процесс дробления сопровождается образованием пыли, использование оптических датчиков невозможно, так как пыль препятствует прохождению светового луча. Этого недостатка лишены ультразвуковые датчики, которые работают даже при высокой запыленности. Тем не менее, оба описанных метода измерений не учитывают размер фракции горной породы, от которого наиболее зависит нагрузка электродвигателя.

1.2. Поддержание консистенции (перемешивание)

В процессах, связанных с перемешиванием продукта (например, производство шоколада), зачастую возникает необходимость отслеживать консистенцию (степень густоты) среды.

Рисунок 3 — Типовой промышленный миксер

Консистенцию можно определять, основываясь на плотности перемешиваемого продукта. Однако, определение плотности является сложной задачей, связанной с рядом особенностей:

• большинство датчиков плотности (плотномеров) предназначены для работы только с маловязкими жидкостями;
• плотномеры требуют непосредственного контакта со средой. Установка их в емкость проблематична из-за наличия перемешивающего устройства;
• повышенная температура ограничивает применение некоторых датчиков;
• постоянно работающий миксер вносит погрешность в измерения.

В связи с этим, от определения плотности зачастую либо отказываются, либо определяют её в лаборатории.

1.3. Экструзия при помощи шнекового пресса

Еще один вид процессов, в которых возникает необходимость отслеживания режимов работы электродвигателя — процессы экструзии с использованием шнековых прессов. При этом происходит формирование изделий из полимерных материалов путем выдавливания расплава через специальную форму. Один из типовых примеров такого процесса — экструзия пластика.

На рисунке 4 приведена функциональная схема такого процесса.

Сырье загружается сначала в бункер, а после поступает непосредственно в пресс с помощью подающего шнека. Для вращения подающего шнека и шнекового пресса используются асинхронные двигатели.

Неравномерная подача сырья приводит к образованию воздушных пустот в расплаве и нежелательных полостей в готовых изделиях. А в случае избыточной подачи сырья может возникнуть перегрев бункера из-за передачи температуры от расплавленной массы.

Поэтому регулирование скорости подачи сырья из бункера обязательно для выпуска качественной продукции и повышения производительности.

Устройство РКТ и принципы работы

Как и все другие электрические приборы, РКТ могут быть электромеханическими и электронными, переменного и постоянного тока. Для измерения силы тока реле должно быть либо врезано в контролируемую сеть непосредственно, либо подключено к ней через измерительный трансформатор тока (ТТ). Слаботочные реле врезаются в цепь измерения с помощью измерительных шунтов. Чтобы не вносить погрешности в измеряемую сеть и снизить потери, сопротивление врезаемого шунта должно быть как можно меньше.

В электромеханических реле к шунту подключается токовая катушка реле, а в электронных измерительная схема на микропроцессорах. При достижении током порога срабатывания реле (при перегрузках) подтягивается якорь электромагнитного реле, или срабатывает пороговый элемент электронного ключа, выдавая сигнал. При понижении тока электромеханическое реле отпускает подтянутый якорь, заставляя замыкаться контакты.

Электронное же реле работает так же. Реле с трансформаторами тока не требуют врезки в измерительную цепь. Первичной обмоткой ТТ является сам фазный провод измеряемой цепи. Ко вторичной обмотке ТТ подключается катушка реле или схема измерения. Обычно трансформатор тока встраивается в само реле и фазный провод пропускается через окошко в его корпусе. РКТ могут быть снабжены задатчиками выдержки времени на срабатывание, выдержкой времени (0.5 – 5 сек) для отстройки от бросков пускового тока электродвигателей и тока намагничивания силовых трансформаторов. Реле возвращается в исходное состояние при возврате силы тока к нормальной величине, либо остаётся в сработанном состоянии до принятия мер дежурным персоналом (реле с памятью). Электромеханические реле имею гистерезис, т.е. ток срабатывания не равен току отпускания, а меньше его на величину около 5%. Другими словами, коэффициент возврата реле (Iсраб./Iотпуск.) равен 0.95.

Модульные однофазные реле контроля тока с интегрированным токовым трансформатором

Модульные однофазные реле контроля тока с интегрированным токовым трансформатором.

Реле тока предназначены для сигнализации превышения тока в контролируемой цепи. Эти устройства также используются для защиты цепей и источников питания от перегрузки и короткого замыкания. Реле тока измеряют его величину в контролируемой цепи и срабатывают при превышении установленного значения.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ

Реле тока представляет собой устройство (как правило, электромагнитное или электронное), реагирующее на превышение контролируемой величины во входной цепи. При превышении установленной величины выходные контакты переключаются, и этот сигнал используется для управления цепями сигнализации или устройствами силовой коммутации (отключения нагрузки). При снижении тока ниже установленного значения, реле тока возвращается в исходное состояние, и его выходной сигнал обрабатывается цепями автоматики, управляющей силовыми цепями.

Рассмотрим реле тока с интегрированным токовым трансформатором различных производителей.

Реле с интегрированным токовым трансформатором, позволяет протянуть через переднюю панель изделия провод, в котором происходит замер тока. От провода с контролируемым переменным током осуществляется питание реле.

Схема подключения у всех реле данного типа одна.

Реле тока РТ-15М (Москва)

Реле РТ-15М предназначено для контроля тока в электрических цепях. Срабатывание реле происходит с регулируемой временной задержкой при величине тока выше установленного значения.

Если измеренное значение тока превысит установленное пороговое значение, исполнительное реле включится после отсчета установленной потенциометром «t» выдержки времени. При снижении тока до значения 0,9 Iуст,реле выключается без задержки. Если во время этого отсчета значение тока вернется в пределы установленных значений, работа будет продолжена без переключения исполнительного реле. Величина тока срабатывания устанавливается потенциометром «порог» в пределах 10…100% от максимального значения тока.

Контролируемый ток:

2,5…25А, 4…40А, 10…100А 50Гц

Особенности: Питание осуществляется от провода с контролируемым переменным током, который пропускается через боковое отверстие в корпусе реле.

Реле приоритета нагрузки РПН-1 (Санкт-Петербург)

Реле приоритета РПН-1 позволяют ограничивать потребление электроэнергии в электрических системах с лимитированной максимальной мощностью. В течение определенного времени измеряется суммарный ток электрической системы и в том случае, если потребление электроэнергии превысит заданное значение, то реле приоритета отключит неприоритетную нагрузку.

Диапазон измерения тока (по исполнениям)

2.5-25A AC

4-40А АС

10-100А АС

Рассмотрим реле тока с интегрированным токовым трансформатором в которых питание гальванически изолировано от измерительного контура.

Эта конструкция снижает тепловые потери изделия по сравнению с изделиями со встроенным шунтом, а также повышает токовый диапазон и гальванически изолирует замеряемый участок.

Реле тока PRI-32 (Чехия)

Реле контроля PRI-32 предназначено для контроля уровня токав однофазныз AC цепях. Плавная настройка подаваемого тока позволяет использовать реле в аппликациях c необходимостью индикации проходящего тока, используется также как реле выбора. Выходное реле в нормальном состоянии разомкнуто. При превышении настроенного уровня силы тока реле замкнется. Выгодой в данном случае является универсальное напряжение питания.

• Диапазон измерения тока: 1-20A AC
• универсальное напряженеи питания: AC 24 — 240 V и DC 24 V
• питание гальванически изолировано от контура замера
• превышение тока — ток, проходящим по контрольному проводу не должен кратковременно превышать 100 А
• выходные контакты 1x переключ. 8 A

Реле тока PRI-52 (Чехия)

Реле PRI-52 служит для контроля силы тока в монофазовых AC цепях. Плавная настройка обеспечивающего тока предназначает реле для многих и разных электроинсталляций. Реле выхода в нормальном состоянии выключено. При превышении заданного уровня тока реле после настроенной задержи замкнет. При возвращении из состояния ошибки в нормальное состояние проявляется гистерезис . Диапазон PRI-52 можно увеличит с помощью внешнего токового трансформатора. Выгодой для PRI-52 является расположение отверстие для проходящего провода под уровнем покрытия в распредщите — проходящий провод таким образом не досягаем для неподходящих манипуляций в рапредщите .

• можно использовать для регистрации силы тока до 600A с внешнего токового трансформатора
• плавная настройка обеспечивающего тока — диапазон AC 0.5 … 25A
• плавная настройка задержки потенциометром — настраиваемая в диапахоне 0.5 …10с
• напряжение питания AC 230 V; выходной контакт 1x переключ.8 A (AC1)

Реле тока РТ-40У (Санкт-Петербург)

Реле контроля тока РТ-40У предназначено для выдачи управляющего сигнала при превышении измеряемого тока выше установленного значения. Реле контроля тока служит для контроля перегрузок станков, электродвигателей или другого электрооборудования, для контроля потребления, максимальной токовой защиты, диагностики удаленного оборудования (замыкание, пониженное или повышенное потребление тока). Диапазон измерений можно расширить с помощью стандартного токового трансформатора.

• Три диапазона измерения тока (0.1-1А, 0.5-5А и 2.5-25А)
• Порог срабатывания регулируется от 10 до 100% максимального значения тока диапазона (1А, 5А или 25 А)
• Большая перегрузочная способность в длительном режиме в соответсвии с диапазоном (1А — до 4А, 5А — до 15А, 25А — до 400А)
• Задержка срабатывания исполнительного реле регулируется от 0,2 с до 20 с
• 1 переключающий контакт 16А, 250 В

Реле тока RM17JC (Schneider Electric)

Реле RM17 JC00MW предназначено для контроля повыш енного тока (сверхтока). Если уровень тока превышает порог срабатывания, установленный на лицевой панели реле, контакты прибора замыкаются и размыкаются, когда уровень тока опускается ниже величины, которая рассчитывается как порог срабатывания минус гистерезис. При соединении клеммы Y1 с клеммой A1 (+), действие выхода реле становится обратным. Таким образом, контакты реле размыкаются если уровень тока превыш ает порог срабатывания, установленный с лицевой панели реле, и замыкаются, когда уровень опускается ниже величины гистерезиса.

• напряжение питания: 24-240 V AC, 24 V DC
• диапазона измерения тока: 2…20 А
• 1 перекидной контакт, 5А

Остальные токовые реле:

PRI-51, РКТ-1, РКТ-2, РКТ-40, PR-612, PR-613, PR-615, RM35 JA, CM-SRS.1, CM-SRS.2, RM35 JA

Наша компания представила вам обзор реле тока с интегрированным токовым трансформатором отечественного производства и зарубежных производителей. С каждым годом используется все более мощные электроприборы и техника, в связи с чем совершенствуется и электротехническая продукция для защиты электросетей. Чтобы не допустить выхода из строя дорогой электроники и электротехники в сети с недопустимыми параметрами, ее лучше отключить, и сигнал для этого выдает реле тока.

Виды РКТ и их технические данные

РКТ подразделяются на устройства:

1. переменного и постоянного тока;
2. напряжением 12, 24, 36, 48, 220, 400, 660В;
3. силой измеряемого тока от нескольких ампер до сотен ампер (в реле с ТТ);
4. с выдержками времени от 0 до десятков секунд;
5. однофазные и трёхфазные;
6. степень защиты реле 1Р20/1Р40 (для обеспечения безопасности персонала).

РКТ монтируются на распределительных щитах, в щитах освещения, электрических щитах управления на ДИН-рейку или на ровную поверхность. Все переключатели выбора режимов реле (задатчики тока срабатывания, выдержки времени) расположены на лицевой панели устройства. Включение и отключение нагрузки осуществляется либо контактами самого реле, либо с помощью коммутационных аппаратов, обеспечивающих переключение больших токов. РКТ выпускаются как отечественной промышленностью:

• РКТ-1 АС100-265В (однофазное, переменного тока от 100 до 26 В);
• РКТ-1 АС400В (то же на 400В);
• РКТ-1 DC24В (постоянного тока на 24В).

Так и зарубежными фирмами:

• CM-EFS/25 (переменного и постоянного тока от 3 до 660В, фирмы АВВ).

Что лучше: стабилизатор против реле

Часто вместо подключения электрического реле управления в панели приборов рекомендуется установить в доме стабилизатор напряжения. В некоторых случаях это оправдано. Однако есть ряд нюансов, о которых нужно помнить при выборе того или иного варианта защиты электроприборов.

С точки зрения функциональности стабилизатор не только выравнивает напряжение, но и отключается при слишком высоком напряжении. А реле напряжения — это исключительно защитный автомат. Кажется, что первое включает в себя функции второго.

Но по сравнению с РКН стабилизатор:

• дороже и шумнее;
• более инертен в случае резких изменений;
• нет возможности настраивать параметры;
• занимает гораздо больше места.

При уменьшении входного напряжения, чтобы на выходе стабилизатора были требуемые показатели, он начинает «вытягивать» больше тока из сети. И это прямой способ сжечь проводку, если она изначально не была предназначена для этого.

Второй серьезный недостаток стабилизатора по сравнению с реле управления — это его неспособность перехватить большой скачок напряжения в случае обрыва нуля.

Всего полсекунды при 350-380 вольт в розетке достаточно, чтобы сжечь все оборудование в доме.

Примечание

И большинство стабилизаторов не могут адаптироваться к таким изменениям и пропускать высокое напряжение, отключаясь всего через 1-2 секунды после начала пика.

Помимо стабилизаторов и реле, расцепители повышенного и пониженного напряжения также могут использоваться для защиты линии от падений напряжения в сети.

Но время отклика у них больше, чем у РКН. Они также не включают питание в автоматическом режиме, работая больше как УЗО.

После сбоя питания эти версии необходимо будет восстановить вручную.

Некоторые производители

• АВВ;
• iemens;
• Legrand;
• ЭКМ (Россия);
• Меандр (Россия).

Для получения подробной информации по услуге «Сборка щитов НКУ» обратитесь к нам в офис по телефону

Способы оплаты услуг по комплектации и сборке электрощитов:

Для удобства наших Заказчиков оплату работ по комплектации и сборке электрических щитов можно выполнить следующими способами:

Справочник по наладке вторичных цепей — Наладка устройств контроля изоляции сети постоянного тока

Страница 14 из 58

Наладка устройств контроля изоляции сети постоянного тока Контроль изоляции сети постоянного тока выполняется по схеме, показанной на рис. 2.23. При проверке устройств проверяется сопротивление резисторов Rl, R4 и R. Значения сопротивлений должны быть по 1000 Ом (сопротивление R является суммой сопротивлений резисторов R2 и R3). Вольтметр V=£2 имеет две шкалы: напряжения и сопротивления, поэтому он служит и вольтметром, и омметром. Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть не менее 1000 Ом/В. Вольтметр и реле сигнализации KV подбираются и настраиваются в соответствии с данными табл. 2.13. Диаграмма переключателя и принципиальная схема измерения сопротивления изоляции должна соответствовать рис. 2.23, а и б. Сопротивление изоляции сети, подключенной соответственно к положи- Та блица 2.13. Технические данные вольтметров и реле контроля изоляции постоянного тока

тельным и отрицательным шинам, определяется по формулам, которые приведены на лимбе потенциометра (рис. 2.23, в), после выполнения следующих операций. При ухудшении изоляции на « + », что видно по показаниям двусторонней шкалы вольтметра-омметра, переключатель ставится в положение /, при этом, вращая рукоятку потенциометра RP, устанавливают стрелку прибора VQ в нулевое положение, по неподвижной шкале потенциометра (рис. 2.23, в) определяют К\, а по подвижной — Ki. Не трогая рукоятку потенциометра RP, ставят переключатель SA в положение II, тогда прибор FQ показывает сопротивление изоляции системы постоянного тока R3. Рис. 2.23. Схема контроля изоляции системы постоянного тока Сопротивление изоляции «+> и на «—» можно подсчитать и по формулам Аналогичные операции производятся, если ухудшилась изоляция на «—», только в обратном порядке: сначала устанавливается нулевое положение VQ при положении SA II, а отсчет прибора производится при положении SA I, тогда По вышеприведенным формулам можно проверять градуировку вольтметра-омметра VQ и шкал потенциометра RP. После проверки элементов схемы, настройки реле сигнализации, подключения земли к вольтметру-омметру и реле проверяют работу сигнализации земли имитацией ухудшения изоляции. Для этого поочередно к шинкам «+» и «—» подключают землю через резисторы различных сопротивлений. Показания вольтметра-омметра по шкале омметра должны соответствовать сопротивлению подключенного резистора. При сопротивлении резистора 40 кОм (для сети 220 В) и до 9—10 кОм (для сетей 48—110 В) должен сработать сигнал «земля в сети постоянного тока». При этом следует помнить, что при одновременном ухудшении изоляции на обоих полюсах сигнал может появиться при более низком сопротивлении резисторов.

• Назад
• Вперед

ДАТЧИКИ ТОКА КОМПЕНСАЦИОННОГО ТИПА

Компенсационные датчики тока позволяют бесконтактным способом измерять постоянный, переменный и импульсный токи в диапазонах ±5… ±1200 А. Структура приборов приведена на рис. 3.