Tóm tắt các phần tử quá tải

(1)Phần tử dòng điện của các phần tử quá tải sẽ không hoạt động ở dòng điện định mức và thường được thiết lập để hoạt động ở 125% giá trị định mức. Thiết lập thời gian thành vài giây hoặc vài chục giây với dòng điện quá mức là 500% giá trị định mức và thiết lập thời gian dài hơn thời gian khởi động của động cơ.
Với đặc tính trễ thời gian ngược, đặc tính thời gian thường được thiết lập để kích hoạt nhanh với dòng điện cao và kích hoạt chậm với dòng điện thấp.

(2)Một số phần tử thời gian hoạt động với cùng đặc điểm thời gian khi khởi động và trong quá trình vận hành tiếp theo, còn các phần tử thời gian khác chỉ có độ trễ thời gian khi khởi động và hoạt động ngay lập tức để bảo vệ tải được kết nối với động cơ trong quá trình vận hành tiếp theo. Các phần tử sau thường được gọi là các phần tử tức thời.

Các phần tử phát hiện pha mở

Hoạt động phát sinh từ đường dây điện động cơ hở hoặc động cơ ban đầu được cho là hoạt động với điện áp ba pha, nhưng hiện đang hoạt động với điện áp một pha do kết nối lỏng lẻo, kết nối công tắc điều khiển bị lỗi hoặc dây hở trong động cơ được gọi là hoạt động pha hở.
Nếu động cơ khởi động trong điều kiện pha hở, dòng điện khởi động sẽ được cung cấp vô thời hạn vì động cơ cảm ứng đã dừng sẽ không khởi động với điện áp một pha. Do đó, phần tử quá tải được mô tả trước đó có thể được sử dụng để phát hiện tình trạng này và ngăn động cơ bị cháy. Tuy nhiên, nếu tình trạng pha hở xảy ra trong quá trình hoạt động bình thường và dẫn đến hoạt động một pha, động cơ cảm ứng ba pha sẽ tiếp tục hoạt động như động cơ cảm ứng một pha nếu tải đủ nhẹ. Tham khảo Hình 3. Ba điều kiện có thể xảy ra là pha hở nguồn điện trong động cơ được kết nối hình sao, pha hở nguồn điện trong động cơ được kết nối hình tam giác và pha hở tam giác bên trong. Hãy xem liệu chúng ta có thể ngăn động cơ bị cháy ở đây chỉ bằng cách lắp một phần tử quá tải vào đường dây cung cấp điện hay không.

(1)Pha mở trong động cơ kết nối hình sao

Như thể hiện trong Hình 3 (a), dòng điện đường dây cung cấp điện và dòng điện cuộn dây động cơ là như nhau bất kể đường dây hở ở đâu. Điều này có nghĩa là động cơ sẽ không bị cháy vì phần tử quá tải trên đường dây cung cấp điện sẽ phát hiện quá dòng nếu xảy ra tình trạng pha hở. Phần tử quá tải không thể phát hiện quá dòng nếu nó không đến được phần tử khi tải động cơ nhẹ, nhưng động cơ sẽ không bị cháy ở đây nữa vì dòng điện quá thấp và hoạt động sẽ tiếp tục với tải nhẹ hơn.

Hình 3 Phân bố dòng điện pha hở

(2)Pha mở bên ngoài với động cơ kết nối Delta

Hãy xem điều gì xảy ra với tình huống được thể hiện trong Hình 3 (b). Nếu chúng ta biến I thành dòng điện cuộn dây trong quá trình vận hành bình thường, thì dòng điện đường dây cung cấp điện là √31. Nếu chúng ta biến In thành dòng điện định mức trong các cuộn dây, thì dòng điện định mức của đường dây cung cấp điện sẽ là √31n và phần tử quá tải sẽ theo dõi dòng điện cuộn dây tương đương để xác định xem In < I bằng cách quan sát xem √31n < √31.
Tuy nhiên, trong điều kiện pha hở được thể hiện trong (b), dòng điện đường dây cung cấp điện sẽ là 3/2In khi I = In. Điều này có nghĩa là 3/2 In < √31n hoặc 1,5 In < 1,732 In. Khi đó, tùy thuộc vào trạng thái quá tải của động cơ, phần tử quá tải sẽ không hoạt động vì dòng điện đường dây sẽ thấp hơn dòng điện định mức ngay cả khi có quá dòng trong các cuộn dây và các cuộn dây có thể bị cháy. Do đó, phải lắp một phần tử phát hiện pha riêng trong những trường hợp như vậy để ngăn động cơ bị cháy.

(3)Pha mở bên trong với động cơ kết nối Delta

Hãy xem xét tình huống trong Hình 3 (c). Với I ₁ và I ₂ , |I ₁ | = |I ₂ | giống như trong hoạt động bình thường với độ lệch pha là 120°. Dòng điện pha V của đường dây cung cấp điện khi đó lại là √31 giống như trong hoạt động bình thường trong khi dòng điện pha U và W lần lượt là I ₁ và I ₂ . Vì dòng điện quá mức cao hơn dòng điện trong hoạt động bình thường được cung cấp cho các cuộn dây khi xem xét từ quan điểm của đường dây cung cấp điện, nên phần tử quá tải sẽ phát hiện dòng điện quá mức và ngăn động cơ bị cháy. Do đó, hệ thống dây điện ở đây về cơ bản giống như trong (1) . Mô tả cho đến nay đã hướng đến việc ngăn động cơ bị cháy.

Hình 4 Biểu đồ vectơ cho dòng điện đường dây cung cấp điện pha hở

Pha hở là tình trạng bất thường. Không nên để động cơ tiếp tục chạy với tình trạng pha hở ngay cả khi tải nhẹ. Chỉ cần tăng tải một chút cũng có thể khiến động cơ ngừng chạy. Tai nạn chập mạch hoặc điện giật cũng có thể xảy ra nếu ai đó chạm vào lớp vỏ ngoài của đường dây cảm ứng bị ngắt kết nối. Nguyên
tắc cơ bản của bảo vệ là phát hiện và xử lý các tình trạng lỗi ngay lập tức và do đó, bảo vệ không chỉ giới hạn nghiêm ngặt ở việc ngăn động cơ bị cháy. Nguyên tắc cơ bản luôn là phát hiện các tình trạng pha hở càng nhanh càng tốt.
Nói cách khác, các thành phần pha hở thường được lắp đặt trong các tình huống như thể hiện trong Hình 3 (a) và (c) để tăng tốc quá trình phát hiện vì các thành phần quá tải cần một thời gian để phát hiện các tình trạng pha hở với tải nhẹ thay vì chỉ ngăn động cơ bị cháy.
Có một điều khác cần lưu ý về các thành phần pha hở.
Dòng điện pha U, V và W trong Hình 3 (a) và (b) được cân bằng trong quá trình hoạt động bình thường, nhưng dòng điện đường dây cung cấp điện của pha hở khi xảy ra tình trạng pha hở sẽ giảm thẳng xuống 0 và dòng điện qua lại một pha sẽ được cung cấp cho hai pha còn lại. Trong trường hợp này, mối quan hệ vectơ trước và sau khi xảy ra pha hở thay đổi đáng kể như thể hiện trong Hình 4 (a).
Chúng ta biết một cách trực quan rằng vectơ trong Hình 3 (c) sẽ thay đổi theo cách mà nó đã thay đổi trong Hình 4 (b) và nó không đáng kể như trong Hình 4 (a). Trên thực tế, sẽ khó phát hiện ra pha hở với tình huống trong Hình 3 (c) hơn là với tình huống trong Hình 3 (a) và (b).
Thông thường, tình trạng thể hiện trong Hình 3 (a) và (b) được gọi là pha hở và tình trạng thể hiện trong Hình 3 (c) được gọi là pha hở sao-tam giác bên trong. Các pha hở có thể phát hiện phổ biến nhất là các pha được hiển thị ở (a) và (b), do đó, cần phải đặc biệt cẩn thận khi sử dụng động cơ cảm ứng sao-tam giác (phổ biến nhất là 1,5 kW trở lên).

Hình 5 Xếp hạng phần tử pha mở loại dòng điện

Có những phương pháp khác sử dụng điện áp động cơ thay vì máy biến dòng để phát hiện pha hở như minh họa trong Hình 5. Tuy nhiên, phương pháp này không thể phát hiện pha hở ở phía động cơ vì vị trí của điểm kết nối để phát hiện pha hở. Không thể phát hiện pha hở ở phía nguồn điện khi vận hành tải nhẹ vì điện áp đầu cực động cơ sẽ không giảm nhiều. Vì những lý do này, phương pháp dòng điện là lựa chọn tốt hơn để phát hiện.

Tóm tắt phần tử pha mở

(1)Một phần tử quá dòng riêng lẻ có thể không ngăn được pha hở làm cháy động cơ. Một phần tử pha hở cũng cần thiết.

(2)Một pha mở không tạo ra quá dòng với tải nhẹ và do đó không thể phát hiện quá tải trong tình huống đó. Một phần tử pha mở là cần thiết để phát hiện nhanh tình trạng bất thường.

(3)Pha mở thường có nghĩa là đường dây cung cấp điện mở và phải đặc biệt cẩn thận với các pha mở sao-tam giác bên trong vì trong nhiều trường hợp không thể phát hiện được pha mở.

(4)Các thành phần loại điện áp cũng có sẵn, nhưng các thành phần loại dòng điện thực tế hơn nhiều.

Các nguyên tố pha đảo ngược

Nếu trình tự pha bị đảo ngược với động cơ cảm ứng ba pha, hướng quay của động cơ sẽ bị đảo ngược. Không có ứng dụng nào cho phép động cơ quay theo bất kỳ hướng nào và ngay cả sự đảo ngược ngắn nhất cũng có thể gây tử vong cho tải. Đây là lý do tại sao chúng ta có một phần tử đảo ngược pha sẽ phát hiện ngay lập tức khi trình tự pha của nguồn điện cung cấp cho động cơ bị đảo ngược.

Hình 6 So sánh giữa các phần tử pha ngược loại điện áp và dòng điện

Có thể sử dụng các phần tử loại dòng điện và điện áp để phát hiện pha ngược như trong phát hiện pha mở. Tham khảo Hình 6. Nếu một phần tử pha ngược được lắp đặt trước tiếp điểm nam châm như thể hiện trong Hình 6, pha ngược có thể được phát hiện trước khi động cơ khởi động.
Điều này có thể ngăn động cơ hoạt động ngược ngay cả trong thời gian ngắn như đã đề cập trước đó. Tốc độ hoạt động nhanh nhất của phần tử loại dòng điện là 0,5 giây, do đó, một số hoạt động ngược là không thể tránh khỏi. Điều này làm cho phần tử loại điện áp trở nên thiết thực hơn. Tuy nhiên, nhược điểm của phần tử loại điện áp là có thêm một kết nối với Rơ le bảo vệ động cơ và phải lắp VT khi sử dụng động cơ điện áp cao, ví dụ. Ưu điểm của phần tử loại dòng điện là nó có thể xác định trình tự pha của dòng điện cung cấp trực tiếp cho động cơ, nhưng nhược điểm như đã đề cập trước đó là nó cần một chút thời gian trước khi có thể bắt đầu phát hiện (động cơ khởi động trước khi phát hiện dòng điện ngược).
Trong cả hai trường hợp, trình tự pha chỉ được phát hiện trong phát hiện pha ngược tại điểm kết nối (vị trí đường dây điện để phát hiện điện áp và vị trí CT để phát hiện dòng điện). Điều này có nghĩa là cần phải đặc biệt chú ý đến điểm này trong quá trình lắp đặt.

Rất hiếm khi trình tự pha bị đảo ngược sau khi lắp động cơ, do đó thường không cần phần tử pha ngược. Tuy nhiên, có những trường hợp lắp phần tử pha ngược là tốt nhất, chẳng hạn như trong các ứng dụng thường xuyên thay đổi kết nối, chẳng hạn như đối với động cơ có nguồn điện di động hoặc trong các ứng dụng thay đổi kết nối để bảo trì.

Tóm tắt phần tử pha đảo ngược

(1)Trong nhiều trường hợp, các thành phần pha đảo không cần thiết.

(2)Phát hiện điện áp và dòng điện có ưu điểm và nhược điểm. Ưu điểm là phát hiện điện áp có thể phát hiện pha ngược trước khi khởi động và phát hiện dòng điện có thể được sử dụng để theo dõi trực tiếp trình tự pha dòng điện của động cơ.