УБЗ-301М Универсальный блок защиты асинхронных двигателей

Назначение.

Универсальный блок защиты электродвигателей УБЗ-301М (далее – блок) предназначен для постоянного контроля параметров сетевого напряжения и действующих значений фазных/линейных токов трехфазного электрооборудования 380В 50Гц, в первую очередь, асинхронных электродвигателей (ЭД), мощностью от 2,5кВт до 315кВт, в том числе и в сетях с изолированной нейтралью. Выпускаются тремя модификациями: 5-50А, 10-100А, 63-630А.

Осуществляет полную и эффективную защиту электрооборудования отключением от сети и/или блокированием его пуска в следующих случаях:

- некачественном сетевом напряжении (недопустимые скачки напряжения, обрыв фаз, нарушение чередования и слипания фаз, перекос фазных/линейных напряжений);

- механических перегрузках (симметричный перегруз по фазным/линейным токам) – защита от перегрузка с зависимой выдержкой времени;

- несимметричных перегрузок по фазным/линейным токам, связанных с повреждениями внутри двигателя – защита от перекосов фазных токов с последующим запретом автоматического повторного включения (АПВ);

- исчезновении момента на валу ЭД («сухой ход» - для насосов) – защита по минимальному пусковому и/или рабочему току;

- при недопустимо низком уровне изоляции на корпус – проверка перед включением с блокировкой пуска при плохой изоляции;

- замыкании на «землю» обмотки статора во время работы – защита по токам утечки на «землю».

Блок обеспечивает защиту электрооборудования путем управления катушкой магнитного пускателя (контактора).

Выполняет следующие функции:

- простую и точную установку номинального тока ЭД, используя стандартную шкалу номинальных токов(см. таблицу);

- установку рабочего тока ЭД, отличного от стандартных значений с учетом длительно допустимой перегрузки;

- срабатывание по перегрузу с зависимой выдержкой времени. В процессе работы решается дифференциальное уравнение теплового баланса ЭД. Такой подход позволяет учитывать предыдущее состояние ЭД и наиболее достоверно принимать решение о наличии тепловой перегрузки. Этот метод позволяет также учесть нагрев ЭД при пусках и ограничить (по желанию заказчика) их число в единицу времени;

- возможность сдвигать токо-временную характеристику как по осу токов (потенциометрами (далее пот.) №1, 2 ), так и по оси времени (пот. №3 – время срабатывания при 2-х кратном перегрузе);

- выставление порогов срабатывания по минимальному/максимальному напряжению, перекосу линейных напряжений и фазных токов, а также времени АПВ по усмотрению заказчика самостоятельно;

- индикацию вида аварии, наличия сетевого напряжения, токового диапазона, на который настроен блок и включения нагрузки;

- через блок обмена БО-01 позволяет осуществлять обмен и передачу информации по протоколу RS-485 (БО-01 поставляется отдельно).

 

Общие положения.

Блок является микропроцессорным цифровым устройством с высокой степенью надежности и точности. Оперативного питания не требуется – контролируемое напряжение является одновременно напряжением питания. Одновременный раздельный независимый контроль по сетевому напряжению и фазным токам позволяет различать вид возникшей аварии: при авариях сетевого напряжения блок осуществляет автоматическое повторное включение нагрузки после восстановления параметров напряжения; если авария возникла из-за повреждений внутри двигателя (перекос фазных токов при симметричном сетевом напряжении, наличие токов утечки и т.д.) происходит блокировка повторного пуска.

Блок комплектуется тремя тороидальными датчиками тока, два из которых – датчики фазного/линейного тока (ТТ1, ТТ2), через которые продеваются силовые фазные провода. Третий датчик отличается увеличенным диаметром – дифференциальный датчик тока (ДТТ), через который продеваются три силовых провода. Клеммами 6, 7, 8, 9 блок включается параллельно контролируемой сети. На выходе – замыкающий и размыкающий контакты (кл. 1, 2, 3, 4). Выходные кл.3-4 включаются в разрыв цепи питания катушки пускателя (в схему управления). Клемма 5 предназначена для контроля уровня изоляции.

При срабатывании блока отключение нагрузки производится путем разрыва цепи питания катушки МП через размыкающие контакты 3-4.

Выставление номинальных параметров и порогов срабатывания осуществляется с помощью потенциометров, шлицы которых выведены на лицевую панель прибора.

Выставление номинального тока производится пот. №1. Потенциометр имеет одиннадцать положений. Каждое положение соответствует конкретному стандартному значению шкалы номинальных токов. Каждое положение характеризуется конкретным количеством мигания зеленого светодиода «сеть». Для выставления номинального тока необходимо установить ручку потенциометра в соответствующее положение, кол-во миганий св. диода «сеть» после подачи напряжения на блок должно соответствовать таблице. Необходимо учитывать, что между положениями имеются «мертвые» зоны, в которых св. диод «сеть» горит без мигания, а номин. ток считается неопределенным.

Рекомендация. Если требуется установить рабочий ток, отличный от номинального, указанного в таблице номин. токов, пот.№1 установить в положение, соответствующее ближайшему значению из шкалы номинальных токов, а пот.№2 – добавить или уменьшить в % от выставленного на необходимую величину.

 

Таблица номинальных токов для УБЗ-301М.

Деления пот.№21	Мигание зел. св/диода «сеть»	Номинальный ток, А
		УБЗ-301М(5-50А)	УБЗ-301М(10-100А)	УБЗ-301М(63-160А)
1	1миг. - пауза	5	10	63
2	2 миг. - пауза	6,3	12,5	80
3	3 миг. - пауза	8	16	100
4	4 миг. - пауза	10	20	125
5	5 миг. - пауза	12,5	25	160
6	6 миг. - пауза	16	32	200
7	7 миг. - пауза	20	40	250
8	8 миг. - пауза	25	50	320
9	9 миг. - пауза	32	63	400
10	10 миг. - пауза	40	80	500
11	10 миг. - пауза	50	100	630

Примечание.

-         Постоянное свечение зел. светодиода «сеть» говорит о том, что потенциометр установлен в «мертвой» зоне. Необходимо установить потенциометр так, чтобы этот светодиод мигал, количество миганий которого соответствует выставленному номинальному току;

-         Выставление номинальных токов необходимо производить с учетом схемы соединения нагрузки (звезда/треугольник). Это связано с тем, что измерение токов производится тороидальными датчиками тока, надетыми на провода питания нагрузки. При соединении нагрузки в «звезду» эти токи соответствуют фазным токам нагрузки. При соединении в «треугольник» фазные токи нагрузки будут в 1,73 раза меньше протекаемых в проводах питания.

 

Технические характеристики.

Номинальное линейное напряжение, В		380
Частота сети, Гц		45-55
Диапазон номинальных токов в УБЗ-301М 5-50А, А		5-50
Диапазон номинальных токов в УБЗ-301М 10-100А, А		10-100
Диапазон номинальных токов в УБЗ-301М 63-630А, А		63-630
Диапазон выставления рабочего тока, в % от ном.		±15
Диапазон регулирования времени при 2-х кратной перегрузке, сек.		10-100
Диапазон регулирования порога по напряжению, в % от ном.		±5-20
Диапазон регулирования по перекосу фаз, %		5-20
Диап. регулирования порога срабат. по мин. току, в % от ном.		0-75
Время первого включения нагрузки при Твкл.=0, сек.		0-600
Время первого включения нагрузки при Твкл.=0, сек.		2-3
Время срабатывания по токовому перегрузк		по токо-врем. хар-ке
Фиксированная уставка срабатывания по току утечки, А		1,5
Время срабатывания при авариях по току, кроме перегруза, сек.		1,5
Фиксированная уставка срабатывания по току утечки, А (5-50)		0,5
Фиксированная уставка срабатывания по току утечки, А (10-100)		1,0
Фиксированная уставка срабатывания по току утечки, А (63-630)		1,0
Порог контроля сопротивления изоляции, кОм		500±5
Гистерезис по напряжению, В		5-6
Гистерезис по теплу, % от накопленного при отключении		30
Точность определения порога срабат. по току, не более, в % от ном.		2-3
Точность определения порога по напряжению, не более, В		3
Точность определения перекоса фаз, не более, %		1,5
Напряжение, при котором сохраняется работоспособность, % от ном.		30-150
Потребляемая мощность (под нагрузкой), не более, ВА		3,0
Максимальный коммутируемый ток выходных контактов, А		5
Коммутационный ресурс выходных контактов:
	- под нагрузкой 5А, не менее, раз	100 тыс.
	- под нагрузкой 1А, не менее, раз	1 млн.
Степень защиты:
	- прибора	IP40
	- клеммника	IP20
Климатическое исполнение		У3
Диапазон рабочих температур, °С		-35…+55
Температура хранения, °С		-45…+70
Масса, не более, кг		0,200
Габаритные размеры, мм		70х90х65
Монтаж на стандартную DIN-рейку 35мм
Положение в пространстве – произвольное

 

Защита двигателя от тепловой перегрузки.

В процессе работы решается уравнение теплового баланса двигателя. Предполагается, что:

-         до включения двигатель был холодным;

-         при работе двигателя выделяется тепло, пропорциональное квадрату тока;

-         после отключения двигателя идет его остывание по экспоненте.

В паспорте приводится токо-временная характеристика при разных значениях Т2 (пот.№3), где:

-         I/I_н – кратность тока относительно номинального;

-         Т/Т2 – фактическое время срабатывания относительно Т2 (уст. пот.№3).

Для стандартного рекомендуемого значение Т2 (среднее положение пот.№3 – 60 сек. при 2-х кратной перегрузке) приведена токо-временная характеристика:

I/Iном.	1,1	1,2	1,4	1,7	2,0	2,7	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	10	15
Тсек.	365	247	148	88,6	60	36,4	24,6	13,5	8,5	5,9	4,3	3,3	2,1	0,9

После отключения нагрузки по тепловому перегрузу она будет автоматически снова включена:

-         если время Т_вкл.=0, то по тепловому гистерезису, т.е. двигатель должен остыть на 30% от накопленного тепла;

-         если Т_вкл. Не равно 0 – со временем Т_вкл. (уставка пот.№7).

Подбирая разные Т_вкл. с учетом теплового гистерезиса, можно добиться ограничения количества пусков в единицу времени, т.к. при повторно-кратковременном режиме работы блок запоминает количество тепла, выделяемое при пуске двигателя.