Как в промышленности, так и в установках собственных нужд электростанций наиболее широко распространены простые и надежные в эксплуатации асинхронные электродвигатели.

Вращающий момент, создаваемый на валу асинхронного электродвигателя, зависит от напряжения на его выводах и от скорости вращения ротора. Зависимость вращающего момента электродвигателя от скорости вращения ротора при постоянных напряжении и частоте сети показана на рис. 11-1 (кривая 1). Если напряжение на зажимах двигателя понизится, что может иметь место, например, при коротком замыкании, вращающий момент на валу уменьшится (кривая 2).

а) Повреждения электродвигателей

В обмотках электродвигателей могут возникать замыкания на землю одной фазы статора, замыкания между витками и многофазные короткие замыкания. Многофазные короткие замыкания и замыкания на землю могут также возникнуть на выводах электродвигателей, в кабелях, муфтах и воронках. Так же как и повреждения других электрических машин и аппаратов, короткие замыкания в электродвигателях сопровождаются прохождением больших токов, разрушающих изоляцию и медь обмоток, сталь ротора и статора.

Для защиты электродвигателя от многофазных коротких замыканий служит токовая отсечка или продольная дифференциальная защита, действующая на отключение.

Для защиты от многофазных коротких замыканий электродвигателей мощностью до 5 000 кВт обычно используется максимальная токовая отсечка. Наиболее просто токовая отсечка может быть выполнена с реле прямого действия встроенными в привод выключателя. С реле косвенного действия применяется одна из двух схем соединения трансформаторов тока и реле, приведенных на рис. 11-3 и 11-4. Отсечка выполняется с независимыми токовыми реле. Использование в схеме отсечки токовых реле с зависимой характеристикой (рис. 11-4) позволяет обеспечить с помощью одних и тех же реле одновременно защиту от коротких замыканий и перегрузки.

Защита от перегрузки устанавливается только на электродвигателях, подверженных технологическим перегрузкам (мельничных вентиляторов, дымососов, мельниц, дробилок, багерных насосов и т. п.), как правило, с действием на сигнал или разгрузку механизма. Так, например, на электродвигателях шахтных мельниц защита может действовать на отключение электродвигателя механизма, подающего уголь, благодаря чему предотвращается завал мельницы углем.

Защита от перегрузки должна отключать электродвигатель, на котором она установлена, только в том случае, если без остановки электродвигателя нельзя устранить причину, вызвавшую перегрузку. Использование защиты от перегрузки с действием на отключение целесообразно также в установках без обслуживающего персонала.

После отключения короткого замыкания происходит самозапуск электродвигателей, подключенных к секции или системе шин, на которых во время короткого замыкания имело место снижение напряжения. Токи самозапуска, в несколько раз превышающие номинальные, проходят по питающим линиям (или трансформаторам) собственного расхода. В результате напряжение на шинах собственного расхода, а следовательно, и на электродвигателях понижается настолько, что вращающий момент па валу электродвигателя может оказаться недостаточным для его разворота. Самозапуск электродвигателей может не произойти, если напряжение на шинах окажется ниже 55—65% U_HOM. , Поэтому, для того чтобы обеспечить самозапуск наиболее ответственных электродвигателей, устанавливается защита минимального напряжения, отключающая неответственные электродвигатели, отсутствие которых в течение некоторого времени не отразится на производственном процессе. При этом уменьшается суммарный ток самозапуска и повышается напряжение на шинах собственного расхода, благодаря чему обеспечивается самозапуск ответственных электродвигателей.

Расчет тока, проходящего при самозапуске, выполняется для выбора уставки максимальной токовой защиты трансформатора, питающего электродвигатели по схеме рис. 11-9, а. Остаточное напряжение на выводах электродвигателей рассчитывается для определения возможности самозапуска.

Расчет тока самозапуска при питании электродвигателей через трансформатор производится в следующем порядке:

Защита от замыканий на землю электродвигателей 3—10 кВ, работающих в сети с незаземленной нулевой точкой, выполняется с помощью одного токового реле, которое подключается к трансформатору тока пулевой последовательности типов ТЗ, ТЗЛ, ТЗР и др. (рис. 11-10).

Защита действует так же, как аналогичная защита генераторов. В случае, когда питание электродвигателя осуществляется по двум параллельным кабелям, вторичные обмотки трансформаторов тока, надетых на каждый из них, соединяются последовательно и подключаются к одному токовому реле.

К защите электродвигателей напряжением до 500 В предъявляются в основном такие же требования, как и к защите электродвигателей более высокого напряжения. Защита электродвигателей от коротких замыканий осуществляется с помощью плавких предохранителей, а также максимальных токовых реле прямого или косвенного действия. На электродвигателях напряжением до 500 В широко применяются аппараты, в которых совмещены устройства защиты и управления электродвигателем — магнитные пуска-. тели и автоматические воздушные выключатели.

Магнитным пускателем называется автоматический контактор, предназначенный для пуска, остановки, защиты от перегрузки и для автоматического отключения электродвигателя при исчезновении напряжения. Магнитный пускатель (рис. 11-11) состоит из электромагнита К, подключаемого к напряжению сети, главных контактов К₁ подающих напряжение на электродвигатель и снабженных дугогасительными камерами, тепловых реле Т₀ с размыкающими контактами, осуществляющих защиту электродвигателя от перегрузки, кнопок управления и вспомогательного контакта К₂.

На промышленных предприятиях широко применяются мощные синхронные электродвигатели, которые так же, как и асинхронные, должны иметь защиту от коротких замыканий, от замыканий на землю, защиту минимального напряжения и защиту от перегрузки. Уставки этих защит выбираются так же, как и па аналогичных защитах асинхронных электродвигателей.

Защиты синхронных электродвигателей должны действовать не только на отключение выключателя, но также и на автомат гашения поля, если он имеется.