Оглавление
1 Проблемы применения устройств защитного отключения (УЗО)
2 Защита и управление при эксплуатации погружных электронасосов.
Автоматическое управление при работе на башню
3 Культурно-выставочный центр «Сокольники» приглашает
4 Защита электродвигателей от аварийных режимов
5 Устройства контроля температуры для промышленного применения
6 «Диалог»

            В настоящее время защитное отключение, бесспорно, является наиболее эффективным электрозащитным средством. Количество УЗО, установленных на самых различных объектах, стремительно увеличивается. Вполне закономерно, что комплекс проблем, связанных с применением УЗО, в последние годы приобретает все большую остроту и актуальность. Это обуславливается кроме того и рядом других факторов, из которых можно назвать рост энерговооруженности производства, быстрое насыщение быта различными электроприборами, существующий высокий уровень электротравматизма, развитие и совершенствование нормативной базы, касающейся применения УЗО, разработка новых и усовершенство-вание известных конструкций УЗО.
            По своему принципу УЗО является быстродействующим защитным выключателем, автоматически отключающим контролируемую электроустановку от сети в случае возникновения однофазной или трехфазной несимметричной утечки на землю в данной электроустановке. Утечка может быть вызвана прямым прикосновением человека к токоведущим частям, повреждением изоляции, нарушением изоляции вследствие возгорания и т.п. В основе действия защитного отключения как электрозащитного средства лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током в случае прямого прикосновения к токоведущим частям.
            Другим, не менее важным свойством УЗО, является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие неисправности изоляции электрооборудования. Известно, что более трети всех пожаров происходит именно по вине электрооборудования из-за нагрева проводников и изоляции токами короткого замыкания. Короткие замыкания, как правило, развиваются из дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. УЗО, реагируя на утечку, заблаговременно, до развития утечки в короткое замыкание, отключает электроустановку от источника питания, предупреждая тем самым недопустимый нагрев проводников и последующее возгорание электроустановки.
            Впервые УЗО было запатентовано германской фирмой RWE в 1928 г. (германский патент DRP Nr. 552 678 от 08.04.28). Тогда же было проведено испытание УЗО, имевшего чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 сек на добровольце. Эксперимент закончился благополучно, устройство сработало четко, доброволец испытал лишь слабый удар электрическим током, хотя и отказался от участия в дальнейших опытах. Все последующие годы, за исключением военных и первых послевоенных, во всем мире велась интенсивная работа по изучению действия электрического тока на организм человека, разработке электрозащитных средств и, в первую очередь, совершенство-ванию и внедрению УЗО.
            Начиная с середины семидесятых годов в нашей стране активно велись научно-исследовательские, опытно-конструкторские, экспериментально-производственные работы по созданию и внедрению в широкую практику УЗО. Защищались многочисленные диссертации, публиковались статьи, выдавались авторские свидетельства, составлялись координационные планы работ на самом высоком государственном уровне – ГКНТ и ВЦСПС, выпускались нормативные документы – ГОСТы, ВСН, ПУЭ и др., производились устройства – экспериментальные, опытными партиями, небольшими сериями.
           Примерно в это же время в мире, в первую очередь в странах Западной Европы, Японии, США, началось активное внедрение этих устройств в широкую практику. В результате, в настоящее время десятки миллионов УЗО успешно, о чем свидетельствует официальная статистика, защищают жизнь и имущество граждан Франции, Германии, Австрии и Австралии от электропоражений и пожаров. Там УЗО давно стало привычным и обязательным элементом любого вводно-распределительного устройства (электрораспредщитка). Также никого не удивляет наличие УЗО в розеточном блоке или вилке, питающих бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особоопасных – влажных, пыльных, с проводящими полами и т.п. помещениях. В настоящее время на каждого жителя указанных стран приходится в среднем по одному УЗО и, тем не менее, десятки фирм на протяжении многих лет стабильно, в значительных количествах производят эти устройства самых различных модификаций, постоянно совершенствуя их технические параметры.
            Комплекс проблем, связанных с применением УЗО, необходимо рассматривать в следующих аспектах:
1. Нормативно-правовая база.
2. Концепция конструкции и технические параметры устройств.
3. Проектирование электроустановок с УЗО и область применения УЗО.
4. Правила и рекомендации по монтажу и эксплуатации.

       ГОСТ Р 50807-95 (МЭК 755-83) «Устройства защитные, управ-ляемые дифференциальным (остаточным) током». Этот стандарт является, по существу, в данный момент времени основным нормативным документом. В нем содержатся основные определения физических величин и характеристик, относящихся к УЗО, классификация типов УЗО, методика испытаний и, как ранее указывалось, рекомендуемые – по тексту «предпочтительные» значения параметров УЗО. Указанный стандарт имеет скромное, на двух страницах, «Приложение С», «...отражающее потребности экономики страны и учитывающее требования действующих государственных стандартов...», «...разработанное на основе опыта проектирования, изготовления, испытаний и практического применения защитных устройств в России...». В нем содержатся несколько непринципиальных замечаний по правилам приемки и методам испытаний и некоторые «предпочтительные» значения технических параметров УЗО. Данное приложение, безусловно, ни в коей мере не отражает «особенностей национальной охоты» и имеет очень малую практическую ценность для российских производителей и пользователей УЗО. Стандарт принят Постановлением Госстандарта России № 4444 от 22.08.95 г. и введен в действие 01.01.96 г., однако до настоящего времени методы испытаний УЗО, содержащиеся в этом документе, не включены в Перечень обязательных сертификационных испытаний Госстандарта.

       ГОСТ 12.4.155-85 «Устройства защитного отключения. Классификация. Общие требования». Определения, классификация, технические требования на УЗО, содержащиеся в данном документе, к настоящему времени окончательно морально устарели и не соответствуют современному уровню научно-технических знаний в области УЗО.

         Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Изд. 6-е, 1986 г. В пп. 1.1.32 и 1.7.32 ПУЭ в качестве одной из электрозащитных мер предусмотрена защита людей от поражения электротоком с помощью защитного отключения. Однако, изложение требований в части применения защитного отключения носит лишь рекомендательный характер – по тексту: «В обоснованных случаях рекомендуется выполнять...»        (п. 1.7.39), «Рекомендуется применять..., если безопасность не может быть обеспечена путем устройства заземления или зануления... или по экономическим соображениям» (п. 1.7.42). Никаких требований по выбору и установке УЗО ПУЭ не содержат. Следует отметить, что последнее издание Правил относится к 1986 г. Очевидно, что назрела необходимость их серьезной переработки в целом и, в особенности, в силу огромного количества нового материала, раздела, касающегося УЗО.

          Ведомственные строительные нормы – ВСН 59-88. В разделе «Электрооборудование жилых и общественных зданий»    (п. 15.6) указывается: «В жилых и общественных зданиях рекомендуется применение УЗО на ток срабатывания не более 30 мА и время срабатывания до 100 мсек. В жилых домах УЗО рекомендуется устанавливать на вводе в квартиру... Рекомендуется также использование УЗО для переносных электробытовых приборов». Таким образом, в строительных нормах, также как и в ПУЭ, не имеется никаких конкретных технических требований или нормативов, касающихся применения УЗО.

          ГОСТ Р 50571.3-94 (МЭК 364-4-41-92) «Электроустановки зданий. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током». В п. 412.5.1 данного документа декларируется: «Применение устройств защитного отключения с номинальным током срабатывания, не превышающим 30 мА, считают дополнительной мерой защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме в случае недостаточности или отказа других мер защиты. В стандарте приведены общие требования по применению УЗО в различных системах питающих сетей электроустановок зданий.

         ГОСТ Р 50 669-94 «Электроснабжение и электробезопасность мобильных (инвентарных) зданий из металла или с металлическим каркасом для уличной торговли и бытового обслуживания населения. Технические требования».
          В этом стандарте в п. 4.2.9. указывается: «Вводно-распределительные устройства зданий должны содержать
аппараты управления и защиты, включая УЗО с уставкой по току утечки не выше 30 мА». Данный стандарт является первым и пока единственным отечественным нормативным документом, предписывающим для определенного класса электроустановок обязательное применение УЗО. Вынужденность введения такого жесткого требования определяется условиями эксплуатации подобных сооружений. Они устанавливаются в общественных местах, где с ними контактирует большое количество людей, для которых эти металлические сооружения представляют чрезвычайную опасность, поскольку условия их эксплуатации равнозначны экплуатации электроустановок в особо опасных помещениях.
             Требования применения УЗО тесно связаны с другим нововведе-нием ПУЭ. Решением Департамента электроэнергетики и Главгосэнерго-надзора Минтопэнерго от 18.02.94 г. в гл. 7.1. «Электрооборудование жилых и общественных зданий» Правил устройства электроустановок (ПУЭ), 6-е издание, переработанное и дополненное (Москва, Энергоатомиздат, 1986) в п. 7.1.33 введено требование о выполнении групповых сетей однофазных потребителей жилых и общественных зданий трехпроводными линиями, включающими фазный, нулевой, рабочий и защитный проводники.   «В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, должны выполняться трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники). Питание стационарных однофазных электроприемников следует выполнять трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать на щитке под один контактный зажим».
             В связи с последовавшими за этим Решением многочисленными запросами из регионов России Главгосэнергонадзор и АК «Электромонтаж» письмом № 42-6/39-ЭТ, № 6-2/11 от 16.12.94 г. дали следующее разъяснение:
           1. Для каждой линии групповой сети, отходящей от группового (этажного, квартирного) щитка следует прокладывать отдельный защитный проводник.
           2. При питании нескольких штепсельных розеток от одной групповой линии ответвления защитного проводника к каждой штепсельной розетке должны выполняться в ответвительных коробках или (при питании розеток шлейфом) в коробках для установки штепсельных розеток одним из принятых способов. Последовательное включение в защитный проводник заземляющих контактов штепсельных розеток не допускается.
           3. В жилых помещениях без повышенной опасности поражения людей электрическим током заземление металлических корпусов подвесной осветительной арматуры допускается не производить. Прокладка защитного проводника от распаечной коробки до светильников в этом случае может не производиться. При этом металлический крюк для подвески светильников должен быть изолирован.
            Таким образом, данным Решением де-юре в России была введена система питающей сети с защитным проводом, в международной практике носящая название TN-C-S. К сожалению, данное Решение ориентировано только на сети жилых и общественных зданий. Для трехфазных промышленных сетей, где система TN-C-S должна выполняться пятипроводной, до настоящего времени не имеется конкретных указаний и предписаний по их исполнению.
            Решение о применении в России системы питающей сети с защитным проводом имеет чрезвычайно важное значение для массового внедрения УЗО, поэтому в последующих разделах данной статьи особо будут рассмотрены схемы подключения УЗО в различных системах.
            В заключение раздела, посвященного нормативно-правовой базе УЗО, целесообразно указать на некоторые административные документы, вышедшие в г. Москва и ряде других городов:
            Правительство Москвы Распоряжением Премьера от 20.05.94 г. «О внедрении в строительство и эксплуатацию жилых домов и общественных зданий устройств защитного отключения (УЗО)» с целью скорейшего внедрения УЗО, повышения электро- и пожаробезопасности на эксплуатируемых объектах жилищного и общественного назначения постановило: «Приемку в эусплуатацию жилых домов, на-чатых комплектацией с мая 1994 г. производить только при наличии УЗО на вводе в каждую квартиру».
            Распоряжением генерального директора АО «Омскгражданпроект» от 01.12.95 г. «О внедрении в электроустановки жилых домов, зданий общественного назначения, а также инвентарных зданий устройств защитного отключения (УЗО) предписывается: «В ранее выполненные проекты зданий необходимо по заданию заказчиков внести необходимые изменения с целью обязательного применения УЗО, в т.ч. зданий, начатых строительством, в которых еще не закончены электромонтажные работы».
           В Указании Энергонадзора АО «Ростовэнерго» № 23 от 18.11.95 г. «О мерах по повышению электро-пожаробезопасности жилых домов и общественных зданий и сооружений» содержится требование: «Не производить приемку в эксплуатацию электроустановок, не оборудованных УЗО:
– жилых и общественных зданий и сооружений – начиная с 01.07.96 г.;
– мобильных (инвентарных) сооружений, выполненных из металла или с металлическим каркасом – начиная с 01.01.96 г.».
           Распоряжением Главы Администрации г. Тюмени № 148 от 23.10.95 г. «О применении устройств защитного отключения (УЗО)» предписывается: «Приемку в эксплуатацию жилых домов, начатых комплектацией с июля  1995 г. производить при наличии УЗО на вводе в каждую квартиру».

         По эффективности действия реальной альтернативы    защитному отключению пока   не существует, поэтому в ближайшие годы УЗО будет являться основным и наиболее радикальным электрозащитным средством, а это означает, что нормативная база должна развиваться и совершенствоваться, чтобы отвечать требованиям времени.

          Практически все системы сельского водоснабжения можно разделить на три группы. Наиболее широко применяемая – башенная система водоснабжения. Сегодня пейзаж России немыслим без цельнометаллических водонапор-ных башен Рожновского. Нельзя проехать и нескольких километров, чтобы не заметить очередную, появившуюся на горизонте.
         Две другие системы, которые применяются реже – это безбашенные с гидропневмобаком и с двумя ступенями подъема.
         Рассмотрим башенную систему. Надежная работа системы в автоматическом режиме прежде всего зависит от того, в какой степени учтены особенности, условия и режимы взаимного функционирования  всех элементов системы. Режим водопотребления на селе характеризуется большой неравномерностью расходов, с коэффициентом часовой неравно-мерности, достигающим 2,5. Это значит, что днем в период макси-мального разбора воды ее часовой расход может в 2,5 раза превышать среднее значение (1/24 часть) суточного расхода. Ночью, наобо-рот, расход воды резко сокращает-ся. Непосредственное включение насоса в сеть без башни в условиях сильной неравномерности расхода привело бы к ненормальному режиму работы насоса с недостаточным напором или, наоборот, с малой подачей и чрезмерным давлением. На такие режимы работы и насосы, и сеть водоснабжения не рассчитаны, при этом в сети происходили бы глубокие перепады давления, перебои в подаче воды, резко возросло бы потребление электроэнергии. Включение в сеть водоснабжения водонапорной башни позволяет насосу и потребителям воды действовать по своим графикам, причем насос всегда работает в расчетном, наиболее выгодном и правильном режиме. В такой системе башня выполняет несколько функций:
       1. За счет столба воды в колонне она поддерживает тре-буемое практически постоянное статическое давление воды в системе. В результате потребитель получает воду бесперебойно и с постоянным расчетным напором.
       2. Создавая постоянное дав-ление в сети, башня обеспечивает работу насоса в постоянном режи-ме,  с расчетной подачей и давле-нием при резко неравномерном расходе воды потребителями. При малом потреблении насос работает на башню, при большом – к подаче насоса добавляется поток воды, идущий из башни.
       3.  В башне сохраняется нерасходуемый запас воды на случай пожара  или аварии  в системе водоснабжения.
       4.  Башня сохраняет технологический (хозяйственный) запас воды на случай планового или аварийного отключения напряжения сети, перерыва в работе насоса в связи с техническим обслуживанием и т.п.
       5.  В башне размещается регулирующий объем воды, который определяет периодичность включения насоса.
       6.  Наконец, в башне размещается регулирующий объем воды, который необходим в случае, когда производительность насоса меньше, чем максимальный часовой расход водопотребления.
        Основными показателями башни, вытекающие из функционального назначения, являются ее высота и емкость бака. Высота башни определяется необходимым напором, а емкость бака – величиной запаса воды, регулирующего и полного объемов. Для определения регулирующего объема надо знать характер потребления воды на ферме и график работы насосной станции. Расходование воды из бака и его пополнение имеет периодический характер, определяемый с одной стороны графиком потребления воды qп, а с другой – подачей насоса qн. Рассмотрим действие насоса и башни на примере рис. 1, где показана схема водоснабжения (а), графики подачи, расхода воды и наполнения бака (б) и (в). Пусть в исходном положении бак залит полностью, а насос отключен, следовательно питание потребителей водой происходит за счет содержимого бака, рис. 1 (б). С течением времени уровень воды в баке опустится до отметки нижнего уровня (НУ). В этот момент насос будет включен. Дальнейший режим бака зависит от соотношения между подачей  насоса и текущим расходом воды. Пусть расход превышает подачу (рис. 1 (в) зона S). Тогда уровень воды в баке будет продолжать снижаться до тех пор, пока расход не уменьшится и не станет меньше подачи насоса (точка 2). Лишь после этого уровень начнет повышаться вновь. Когда бак вновь заполнится и вода достигнет верхнего уровня (ВУ), насос будет отключен, после чего процесс повторится вновь.

Wб = WЗ  +  W рег.,

где Wб - полный объем бака;
Wз - нерасходуемый запас воды;
Wрег - регулирующий объем.

          Если между самым нижним  и верхним уровнями расположен весь объем бака, это значит, что запаса воды в нем практически нет, т.к. вся емкость бака используется как регулирующий объем. Если, напротив, регулирующий объем выбран малым, это значит, что большая часть объема бака используется для хранения нерасходуемого запаса воды.
         Чрезмерное снижение уровня приводит не только к снижению напора и нарушению водоснабжения, но и грозит замерзанием башни. Переливы башни, особенно в зимнее время, также серьезно нарушают нормальную работу. Нередко зимой можно видеть башню, напоминающую ледяной столб. В условиях суровой зимы редкое и нерегулярное наполнение бака, его повторяющееся полное опорожнение особенно нежелательны.
             Автоматизация насоса позволяет избежать всех недостатков ручного управления. В этом случае в баке фиксируются два уровня – верхний, при достижении водой которого насос должен быть отключен, и нижний –
при достижении которого он вновь автоматически включается. Выбирая расстояние между верхним и нижнем уровнями, мы четко определяем величину регулирующего объема и нерасходуемого запаса воды.
            Чем же надо руководствоваться при выборе этих величин? Сокращая регулирующий объем, мы увеличиваем запас воды, однако при этом возрастает  число включения насоса. Замеры показали, что увеличение частоты включения насоса в сутки с 2 до 7 раз позволяет уменьшить регулирующий объем почти в 3 раза и существенно увеличить запас воды. При ручном управлении это потребовало бы непрерывного дежурства человека, управляющего насосом. Благодаря автоматизации такой режим не только не требует дополнительных затрат труда, но и вообще выполняется без участия человека. При достаточно частой подкачке воды можно не опасаться опорожнения бака и замерзания воды, что особенно опасно зимой в ночной период, когда расход воды практически прекращается, и бак мог бы на длительное время оставаться с минимальным запасом воды. Вместе с тем, слишком частые включения погружного насоса крайне нежелательны.
            После всего сказанного ясны преимущества автоматизации насоса перед управлением вручную. При этом, прежде всего, персонал освобождается от управления насосом, наблюдением за наличием воды и связанных с этим забот и затрат труда. Четкая фиксация верхнего и нижнего уровней предупреждает случаи переливов воды и опорожнения башни. Сокращение регулирующего объема увеличивает нерасходуемый запас воды в баке, что повышает надежность водоснабжения при перебоях в электроснабжении, плановом обслуживании насосного оборудования и т.д. Регулярная подкачка в башню теплой воды из скважины резко сокращает льдообразование в башне, что повышает ее устойчивость к морозам.
            Максимально допустимая частота включений насоса ограничена предельной величиной, равной трем включениям в час. Это связано с большими токовыми перегрузками при пуске, с возможностью повреждения шпоночного соединения вала электродвигателя с насосом, болтовых креплений электродвигателя к насосу, срезания вала насоса, разрушения резьбового соединения нагнетательного трубопровода вблизи насоса из-за механических перегрузок, возникающих при включении электронасоса. Поэтому при эксплуатации погружных электронасосов предпочитают избегать их частых включений. Однако, по мере уменьшения габаритов электронасосов, допустимая частота включений электронасосов повышается. Так электронасосы габарита 4", производства словацкой фирмы СИМА, имеют частоту до 20 включений в час. Итак, требования к частоте включения электронасоса противоречат условию уменьшения регулирующего объема.
          Определим зависимость между этими величинами. Пусть подача насоса всегда больше часового расхода воды. Число включений насоса в час, т.е. частота включений равна величине, обратной длительности цикла tц, состоящей из времени работы насоса tр и времени паузы tп.

 Z =  1/tц = 1 / (tp+tп) (1)

Если qн - часовая производительность насоса, м3/ч, а
qп - часовой расход воды, м3/ч потребителями, то :

 tp = Wрег / (qн-qп), час (2)

 tп = Wрег / qп , час (3)

С учетом (2) и (3) частота включений равна:

    Z = (qн - qп) qп /Wрегqп, вкл/ч (4)

         Математическая зависимость частоты включений от расхода водопотребления (4) имеет максимум при qп  = 0,5qн.  Тогда

        Zmax = 0,25qн/Wрег , вкл/ч (5)

           Зная предельную величину Zмах и производительность насоса можно определить минимальный регулирующий объем и по нему минимальную величину перепада между нижним и верхним уровнями, при котором запас воды в баке башни будет максимально возможным.
          По формуле (5) для предельной величины Zмах = 3 и площади бака S = 7,065 м2 можно рассчитать для ряда производительностей применяемых насосов минимальную величину перепада между уровнями  (см. табл. 1).

          Из таблицы видно, что приемлемым для всех рассчитанных вариантов будет регулирующий объем Wpег = 5,25 м3, который обеспечивается датчиком с межконтактным расстоянием   0,75 м. Однако принимать предельную величину за исходную при выборе длины датчика было бы неосмотрительным.
         Это объясняется тем, что существует ряд причин, требующих иметь некоторый запас по регулирующему объему, а равнозначно и по частоте включений электронасоса. К ним относятся следующие:
         • при расчете приняты номинальные значения подач электронасосов; на практике зачастую применяются насосы с запасом по высоте подъема, что приводит к подачам, превышающем номинальное;
        • на подачу электронасоса оказывают влияние штатные изменения частоты и амплитуды питающего напряжения, а также изменение динамического уровня воды в скважине и других ее гидрогеологических характеристик;
       • для повышения надежности снабжения водой на случай кратковременных остановок насоса или задержек в срабатывании автоматики регулирующий объем в баке принимают на 30% больше расчетного Wрег.
Учитывая сказанное, запишем:

W'рег  = Wрег · 1,3 = 6,8 м3,

отсюда минимальная величина перепада равна 0,98 м.
         Приведенные выше данные справедливы для случая, когда максимальный часовой расход воды потребителем не превышает подачу электронасоса. Только в этом случае регулирующий объем бака определяется однозначно. Иное положение возникает при расходе, превышающем подачу насоса. Автоматика, реагирующая только на уровень воды в баке, к такому ориентированному действию неспособна, она «глупа». Поэтому период максимального расхода воды может наступить не при заполненном баке, а наоборот, когда вода достигает в нем нижнего уровня. Насос включится, но уровень воды будет снижаться ниже нижнего уровня до тех пор, пока подача насоса не станет выше текущего расхода. Сказанное поясняет рис. 1, где для ясности момент t1 достижения водой нижнего уровня совмещен с началом превышения расхода над подачей. Следовательно, к регулирующему объему Wрег1, ограниченному верхним и нижним уровнями, надо добавить еще Wрег2, который «вырабатывается» в период времени t1 - t2, указанного превышения расхода над подачей. Его величина численно определяется как площадь S заштрихованной части графика. Следовательно, в случае, когда подача насоса меньше максимального расхода, полный регулирующий объем следует определять как:
Wрег = Wрег1 + Wрег2 = (0,25qн / Zmax)+ S.
         Очевидно, что при выборе перепада между верхним и нижним уровнями в автоматических установках надо учитывать и возможное увеличение регулирующего объема за счет Wрег2.  Это особенно важно при использовании малогабаритного четырехдюймового электронасосного оборудования, подача которых не превышает       2-3 м3/час и значительно ниже максимальных часовых расходов.  Таким образом, вопрос возможности применения таких насосов сводится, прежде всего, к двум моментам: достаточна ли подача их для обеспечения суточных расходов у потребителей и хватит ли объема башни для размещения дополнительного регулирующего объема  Wрег2.

          Надежность электродвигате-лей в эксплуатации в значитель-ной степени зависит от эффектив-ности их защиты от аварийных режимов. Отказы электродвигате-лей приводят к значительным убыткам, которые вызваны не только необходимостью ремонта электродвигателей, но и к ущербу из-за недодачи, а в ряде случаев, и из-за порчи продукции. Изучение причин отказов на многих заводах разных отраслей промышленности показало, что около 50% отказов асинхронных двигателей в эксплу-атации вызвано их неудовлетвори-тельной защитой от аварийных режимов [1].
          В правилах устройства электроустановок (ПУЭ) [2] приведены следующие требования для защиты электродвигателей. В разделе «Защита асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением свыше 1 кВ» предписано предусматривать на электродвигателях защиту от многофазных замыканий, от однофазных замыканий на землю, от токов перегрузки и защиту минимального напряжения. На синхронных двигателях, кроме того, должна предусматриваться защита от асинхронного режима, которая может быть совмещена с защитой от токов перегрузки. В разделе «Защита электродви-гателей до 1 кВ (асинхронных, синхронных и постоянного тока)» предписано, что для электродвигателей переменного тока должна быть предусмотрена защита от многофазных замыканий, а в сети с глухозаземленной нейтралью – также от однофазных замыканий, а в отдельных случаях – защита от перегрузок и защита минимального напряжения.
         На синхронных электродвига-телях (при невозможности втягивания в синхронизм с полной нагрузкой) дополнительно должна предусматриваться защита от асинхронногого режима.
         Для двигателей постоянного тока должны предусматриваться защиты от КЗ. При необходимости дополнительно могут устанавливаться защиты от перегрузки и от чрезмерного повышения частоты вращения.
ПУЭ также рекомендует способы защиты электродвига-телей от аварийных режимов. Для защиты электродвигателей от КЗ должны применяться предохра-нители или автоматические выключатели. Для того, чтобы предохранители или автоматические выключатели не срабатывали ложно, т.е. при пиках технологических нагрузок, при пусковых токах и т.п., необходимы следующие требования. Для электродвигателей механизмов с легкими условиями пуска отношение пускового тока электродвигателя  к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5, а для электродвигателей механизмов с тяжелыми условиями пуска (большая длительность разгона, частые пуски и т.п.) это отношение должно быть равным 2,0-1,6.
        На электростанциях для защиты от КЗ электродвигателей собственных нужд, связанных с технологическим процессом, должны применяться автоматические выключатели.
        Защита электродвигателей от перегрузки должна устанавливать-ся в случаях, когда возможна перегрузка механизмов по технологическим причинам. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловым реле или другими устройствами такого же функционального назначения.
Защита от перегрузок не требуется для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы.
Защита минимального напряжения должна устанавливаться для двигателей постоянного тока, которые не допускают непосредственного включения в сеть, а также для электродвигателей механизмов, самозапуск которых после остановки недопустим. Для синхронных двигателей защита от асинхронного режима может осуществляться с помощью защиты от перегрузки по току статора.
         В ПУЭ приведены также требования по защите двигателей переменного и постоянного тока от КЗ. В двигателях с заземленной нейтралью она должна быть во всех фазах или полюсах. В электродвигателях с изолированной нейтралью также во всех фазах или полюсах при защите предохранителями, а при защите автоматическими выключателями – не менее чем в двух фазах или в одном полюсе.
        Защита электродвигателей переменного тока от перегрузок должна осуществляться в двух фазах при защите электродвигателей от КЗ предохранителями, но можно ограничиться защитой в одной фазе при защите электродвигателей от КЗ автоматическими выключателями.
Защита электродвигателей по-стоянного тока от перегрузок может осуществляться в одном полюсе.
В промышленности и в сельском хозяйстве в подавляющем большинстве случаев применяют трехфазные асинхронные двигатели. Они потребляют около 50% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. Поэтому рассмотрим в первую очередь способы защиты от аварийных режимов этих двигателей.
        Обширный статистический материал о причинах отказов трех-фазных асинхронных двигателей показывает, что наиболее частыми причинами являются: короткое замыкание в обмотке, обрыв фазы, заклинивание в подшипни-ковых узлах ротора или исполни-тельного механизма (так называе-мый режим короткого замыкания двигателя, что не имеет ничего общего с коротким замыканием в обмотке двигателя или в сети), технологические перегрузки, ухуд-шение охлаждения, понижение сопротивления изоляции ниже допустимого значения [1, 3].
         С точки зрения электробезо-пасности наиболее опасен обрыв одной фазы, что часто бывает при защите электродвигателей плавкими предохранителями.       В этом случае двигатель может продолжать работать на двух фазах. В поврежденной фазе будет генерироваться ЭДС, которая повысит напряжение в нулевом проводе, что может быть причиной поражения электрическим током через цепь заземления электродвигателей.
Рассмотрим наиболее распространенные методы защиты асинхронных двигателей.

       В таблице 2 даны максимально допустимые значения номинальных токов и токи сменных нагревательных элементов для тепловых реле типа РТТ.

          Тепловые реле типа РТЛ или РТТ можно подрегулировать для защищаемого ими двигателя с помощью регулировочного винта или рычага. Определить деление шкалы N, на которое следует установить стрелку регулировочного винта или рычага можно следующим способом. Вначале определяют уставку реле без учета температуры окружающей среды:

N1 = (Iд - Iр)/cIр,

где Iд - номинальный ток электродвигателя;
Iр - номинальный ток нагревательного элемента теплового реле;
c - цена одного деления шкалы (обычно с = 0,05).
          Если температура окружающей среды отличается от обычно применяемой стандартной температуры +40оС более чем на 10оС, то следует ввести поправку на уставку реле:

N2 = (Т - 30)/10,

где Т - температура окружающей среды.
Тогда искомая уставка реле будет:
N = ±(N1 + N2).

       Кроме более совершенных трехполюсных тепловых реле типов РТЛ и РТТ в промышлен-ности еще до сих пор применяют тепловые реле типов ТРН и ТРП. В таблице 3 приведены макси-мально допустимые значения токов для разных типоразмеров тепловых реле типов ТРН и ТРП, а также номинальные токи сменных нагревательных элементов для этих реле.

          Чтобы обеспечить точное срабатывание тепловых реле типа ТРН и ТРП, их необходимо не только правильно выбрать, но и точно отрегулировать. Тепловые реле следует проверять и, если надо, регулировать при первой их установке, при замене нагревательных элементов, а при нормальной эксплуатации – один раз в 2-3 года.
          Для проверки тепловых реле следует использовать их характеристики, показывающие зависимость времени срабатыва-ния от значения перегрузки. Необходимо, чтобы обе биметал-лические пластины нагревались одновременно и одинаково, а защитные характеристики теплового реле в обеих фазах питания электродвигателя были идентичными, нагревательные элементы должны находиться на одинаковых расстояниях от соответствующих биметаллических пластин и при температуре +20оС располагаться параллельно пластинам.

            Улучшение качества управления тепловыми процессами позволяет не только экономить энергоресурсы, но и добиться соответствия продукции высоким требованиям. Для решения этой задачи фирмой «ОВЕН» представлено семейство  устройств контроля температуры (УКТ).  Широкий выбор позволяет подобрать устройство для решения конкретной задачи на Вашем производстве.  УКТ применяется как при управлении тепловыми процессами, так и для контроля технического состояния различных устройств, что упрощает работу обслуживающего персонала.
Устройства контроля температуры можно разделить на переносные и стационарные.
           Стационарные приборы можно разделить на следующие группы:
           – для локальных систем контроля;
           – для систем удаленного контроля.
          Первые характеризуются тем, что приборы располагаются вблизи датчика, поэтому между датчиком и прибором сигнал не подвергается специальному преобразованию. В эту группу входят приборы УКТ1, УКТ8, УКТ31.
УКТ1 работает с датчиком  ТСМ-50М  и обеспечивает одноканальный контроль температуры в диапазоне -50...+180оС. Крепление корпуса настенное.
         УКТ31, предназначенный для работы с датчиком ТСМ-50М, выполняет те же функции, но имеет корпус размером 96х48х160 мм для щитового монтажа.
         УКТ8 – восьмиканальный прибор для контроля температуры с последовательной индикацией от    1 до 8 каналов.  Выполнен в корпусе размером 145х75х165 мм  для щитового монтажа.

         Представленные приборы почти полностью удовлетворяют спрос на устройства данного класса. Однако при особых условиях Вы можете заказать разработку новых приборов соответствующих Вашим требованиям.
Хорошо организованная техническая поддержка пользователей позволяет избавиться от многих проблем по обслуживанию.
В оглавление