Bài giảng chuyên đề bảo vệ động cơ điện

BẢO VỆ ĐỘNG CƠ

I. DÒNG KHỞI ĐỘNG VÀ DÒNG HÃM CỦA ĐỘNG CƠ
1.1 Dòng khởi động
10
10
50
100
100
50
Tốc độ đồng bộ %
I
r
%
0
Đặc tuyến của Ikđ dựa trên
tốc độ và thời gian k/đ của
động cơ.
Dòng điện rotor của một
ĐC cảm ứng tính theo tốc
độ trượt là:
2
2
2
r
KE
I
R
X
S

=
 
+
 ÷
 
Tỷ số biến
đổi sđđ
Hệ số
trượt
Điện trở
kháng trở của
ĐC

I. DÒNG KHỞI ĐỘNG VÀ DÒNG HÃM CỦA ĐỘNG CƠ
1.1 Dòng khởi động
Đường cong đặc tuyến dòng khởi động - tốc độ của ĐC ứng với
X=10R.
Đường cong cho thấyI
kđ
tồn tại trong khoảng thời gian đúng bằng
thời gian I
kđmax
cho đến khi ĐC đạt tốc độ thông thường.
Do đó khi chọn I và t của BV quá tải, giả thiết I
kđ
=const và bằng
I
kđmax
trong thời gian khởi động lớn nhất.
1.2 Động cơ bị hãm

ĐC có thể bị hãm hoặc không khởi động được do tải nặng, sự
cố…làm dòng điện tăng lên.

I. DÒNG KHỞI ĐỘNG VÀ DÒNG HÃM CỦA ĐỘNG CƠ
1.2 Động cơ bị hãm
Trường hợp này không
thể dùng bộ phận phân
biệt trị số I mà phải dùng
thời gian khởi động giới
hạn.
Quá thời gian cho phép
mà ĐC không khởi động
thì ngắt nguồn cung cấp.
I
t
Đặc tuyến chịu
nhiệt động cơ
Đặc tính rơle
nhiệt
I
đm
Đặc tuyến kđ
của động cơ
I
h
t
h

II. NHỮNG TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH
THƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ

2.1 Động cơ điện 3 pha trong điều kiện U không đối xứng
U cung cấp cho ĐC có thể không đối xứng do đứt một pha, sự cố
các phát tuyến cung cấp….
Ukcb có thể dẫn đến quá nhiệt trong các cuộn dây của ĐC.
Khi đứt một pha, trong mạch tương đương tổng trở thứ tự thuận và
thứ thự nghịch nối tiếp. Do đó dòng I
1
= I
2
.
Rs, R
R
: Điện trở pha của stator và rotor chuyển về phía stator.
X
m
: Hỗ cảm.
Xs, X
R
: Kháng trở pha của stator và rotor chuyển về stator.
S: Độ trượt

( )
2
2
1
1 1 1 1
R
M S S R
R
Z R X X

S
 
= + + +
 ÷
 
( ) ( )
2 2
1 1 1 1 1
(1)
M S R S R
Z R R X X= + + +
( )
2
2
2
2 2 2 2
2
R
M S S R
R
Z R X X
S
 
= + + +
 ÷
−
 
( )
2
2

2
2 2 2 2
(2)
2
R
M S S R
R
Z R X X
 
= + + +
 ÷
 
Tổng trở thứ tự thuận của ĐC ở bất kỳ độ trượt nào là
Khi ĐC đứng yên, S=1 thì:
Tổng trở thứ tự nghịch của ĐC theo độ trượtlà:
Khi tốc độ ĐC bình thường, S nhỏ thì:
Do R<<X nên (1)≈(2). Tỷ
số Z
M1
/Z
M2
gần bằng tỷ số
của I
kđ
/I
đm
đầy tải. Do đó
dòng điện thứ tự nghịch
I
2

≈ U
2
(I
kđ
/I
đm
)

R
S1
R
R1
((1-S)/S)R
R1
R
S2
R
R2
((S-1)/(2-S))R
R1
jX
S1
jX
R1
jX
m
jX
S2
jX
R2

jX
m
E
1
a. Dòng thứ tự thuận và thứ tự nghịch (I
1
, I
2
)

b. ĐC hoạt động trong điều kiện I không đối xứng
Thành phần dòng I
2
sinh ra moment nghịch << so với moment đầy tải
nên có thể bỏ qua (0,5%).
Ảnh hưởng chủ yếu của I
2
là làm tổn thất đồng tăng lên =>giảm công
suất ĐC.
Nếu một cuộn dây pha tăng nhiệt => các cuộn khác cũng bị tăng do lõi
thép truyền qua. Sự truyền nhiệt này phụ thuộc vào mối quan hệ giữa
các thành phần thứ tự thuận và thứ tự nghịch của I
kcb
.

II. NHỮNG TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH
THƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ
2.2 Sử dụng rơle quá dòng để bảo vệ
A
B

C
Khi mất một pha (giả sử pha C) thì
tổng trở tương đương là:
R
tđ
= (R
B
nối tiếp R
C
)//R
A
Dòng điện I
A
tăng lên so với đường
dây, dòng vào I
B
, I
C
giảm => BV
quá dòng không chính xác

II. NHỮNG TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH
THƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ
2.3 Sử dụng rơle không cân bằng pha.
Rơle này tác động khi I trên một đường dây > I
đặt
để BV ĐC khi U
không đối xứng. Tuy nhiên có một số nhược điểm:
Chỉ so sánh I
dây

mà không so sánh I
pha
nên không đo đúng dòng I
2

mà dòng này là nguyên nhân chính gây quá nhiệt ĐC.
Quá nhạy khi có không đối xứng nhỏ và một pha bị thấp nên có
thể cắt ĐC không cần thiết.

II. NHỮNG TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH
THƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ
2.4 Bảo vệ quá tải.
Dùng RI có chỉnh định thời gian để BV ĐC sử dụng cho tải dao
động.
Động cơ nối trực tiếp với tải ngắt nhanh chóng bất cứ sự quá tải
nào cũng có thể gây hư hỏng ĐC.
Cần tuỳ trường hợp, không nhất thiết cứ bất kỳ quá tải nào cũng
ngắt ĐC.
Nên chú ý tránh tác động nhầm khi ĐC khởi động.

II. NHỮNG TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH
THƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ
2.5 Bảo vệ stator.
a Bảo vệ chống chạm đất stator.
Sự cố chạm đất stator này thường do hỏng cách điện nên dùng
rơle quá dòng để BV. I
kđR
=0,2I
đm
nối từ dòng I

0
của ba BI.
Thường nối rơle với một điện trở cố định để tránh tác động nhầm
với I
kcb
bão hoà của BI hoặc giá trị đỉnh của I
kđ
ĐC
b Bảo vệ chống chạm pha-pha.
Dùng rơle quá dòng cắt nhanh để BV với Ikđ=0,2Iđm.
Có thể dùng BVSL đê BV các ĐC có công suất lớn và quan trọng

II. NHỮNG TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH
THƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ
2.5 Bảo vệ stator.
c Bảo vệ chống chạm chạm các vòng dây trong 1 pha.
BV này chỉ phát hiện và tác động đúng khi các cuộn dây của stator
được phân ra nhiều mạch.
d Bảo vệ hư hỏng các cực.
Dùng rơle quá dòng cắt nhanh.
Chú ý tác động nhầm của rơle khi khởi động ĐC.
Với ĐC đồng bộ cần thêm các BV như: BV quá tải cuộn từ
trường, BV chống quá tải đột ngột, BV chống công suất ngược,
BV quá áp, thấp tần số…