Убз электродвигателей: надёжная автоматика

Надёжная работа электропривода базируется на корректной защите. При переходных процессах возникшие токи и перенапряжения разрушают изоляцию, а перегрев сокращает ресурс подшипников по экспоненте. Устройство блокировки и защиты (УБЗ) удерживает агрегат в установленном диапазоне параметров и автоматически выводит его из сети при опасном изменении нагрузки.

Назначение УБЗ

Универсальный модуль рассчитан на асинхронные машины с короткозамкнутым и фазным ротором. Штатные функции охватывают контроль асимметрии фаз, перегрузки, термического состояния, короткого замыкания, обрыва питания, неправильного чередования фаз. Сохранность механизма гарантируется даже при нестабильной сети, пусках под нагрузкой и частом реверсе.

Принцип действия

Три трансформатора тока подключаются к каждой фазе питающего кабеля. Сигнал поступает в аналого-цифровой преобразователь с быстрым суммированием выборок. Алгоритм выделяет действующее значение, анализирует его в скользящем окне и сравнивает с уставками. При нарушении границ запускается ступенчатый счётчик времени. По окончании заданного интервала микропроцессор подаёт команду на выходное реле, отключая магнитный пускатель. Обратный отсчёт начинает подготовку к повторному пуску, исключая преждевременное включение при остаточном нагреве.

Тепловая модель опирается на равновесие мощности: энергия нагрева интегрируется, естественное охлаждение вычитается по экспоненциальному закону. Дополнительно задействованы пороговые линии быстрого тока, фиксирующие ударное короткое замыкание за первые миллисекунды. Отдельный канал измерения напряжения анализирует перекос, обрыв и потерю частоты, что критично при электроприводах насосов или вентиляторов.

Интеграция с сетью

Протокол Modbus RTU чаще всего реализован через встроенный RS-485. Диагностические регистры хранят код аварии, время отключения, пиковый ток, температуру обмоток. Панель оператора или SCADA получают данные для построения графиков и выдачи предупредительных сигналов. Настройка выполняется через те же регистры либо через кнопки на передней крышке.

При выборе УБЗ оценивается номинальный ток двигателя, коэффициент пуска, продолжительность стартового разгона. Запас берётся с учётом высоты установки и режима работы. Тепловая защита калибруется по данным табличного или экспериментального пути, уставка предохранения по току подбирается на уровне 1,05–1,15 Iн. Время отключения переводится в секунды исходя из типа нагрузки: вентилятор, компрессор, транспортер. Для насосных групп добавляется блокировка сухого хода по снижению потребляемой мощности.

Обслуживание сводится к ежегодному тесту индикации и выходного реле. Процедура включает программное моделирование перегрева, проверку ложного срабатывания при импульсных помехах, осмотр клемм. Своевременная проверка предотвращает незапланированный простой и сокращает вероятность крупного повреждения.

Последовательное применение УЗ усиливает надёжность технологической линии, продлевает ресурс двигателя и снижает материальные потери. Опыт предприятий химии, металлургии и горнодобычи подтверждает сокращение аварийных остановок на десятки процентов после внедрения описанного решения.

Устройство блокировки и защиты (УБЗ) ставится в цепь питания электродвигателя с целью отключения при аварийных режимах. Аппарат реагирует на перегрузку, обрыв фазы, перекос напряжения, повышенную температуру обмоток, короткие импульсные броски запуска.

Функции УБЗ

Основной канал контролирует ток каждой фазы. Программируемые настройки задают предел срабатывания по токовой перегрузке в диапазоне 1,05–7,5 Iн. Анализ фазного угла обнаруживает симметрию и порядок чередования. Сервисный вход принимает сигнал от термодатчиков. Наличие задержки отключения исключает ложные срывы пуска. Встроенный регистратор журналирует дату, причину, длительность последнего срабатывания. Инженер получает статистику для оценки ресурса машины.

Ключевые параметры

Перед выбором анализируют номинальный ток двигателя, категорию пуска, класс нагревостойкости изоляции, класс точности прибора, климатическое исполнение. Корпус из поликарбоната выдерживает температуру окружающей среды от –40 °C до +70 °C, степень защиты IP20–IP54, в зависимости от модификации. Допустимая высота установки 2000 м над уровнем моря. Контакты реле выдерживают коммутацию 3–5 А при 250 В AC. Программирование происходит через лицевую панель, Modbus RTU либо Bluetooth-адаптер. Параметры хранятся в энергонезависимой памяти, число циклов записи не менее 10⁵.

Схемы подключения

Типовая схема включает автоматический выключатель, пускатель, УБЗ, термодатчики PTC или PT100. Три токовых шунта подключаются к линейным выводам двигателя L1, L2, L3. Выход реле УБЗ размыкает цепь катушки пускателя. При контроле температуры аналоговый сигнал преобразуетсяуходит на клеммы T1, T2. Питание логики – отдельный канал 24 В или 220 В в зависимости от версии. Для пуска звезда-треугольник УБЗ соединяется с промежуточной клеммной коробкой, где выделены контакты обмоток. При плавном пуске через тиристорный софтстартер токовые цепи прокладываются последовательно, сигнальный тракт синхронизируется через порт RS-485.

Монтаж выполняют в шкафу НКУ на DIN-рейку 35 мм или через винтовые стойки на монтажную панель. Рекомендуемый запас места сверху и снизу 50 мм для вентиляции. Контроль затяжки клемм проводится моментным ключом: силовые – 2,5 Н·м, управляющие – 0,5 Н·м. Регулярная проверка функций включает тест перегрузки при 150 % Iн, имитацию потери фазы, проверку термопары. После шести месяцев эксплуатации фиксируют показания регистратора, сравнивают с заводским протоколом. Несоответствия сигнализируют об ухудшении изоляции или разбалансировке нагрузки.

Применение УБЗ снижает риск остановки технологической линии, продлевает ресурс подшипников, обмоток, силовых контактов. Диагностика в реальном времени сокращает время поиска дефекта.