Types de protection électrique des moteurs électriques asynchrones

Protection des moteurs électriques asynchrones

Les moteurs asynchrones triphasés à courant alternatif avec une tension allant jusqu'à 500 V à des puissances de 0,05 à 350 - 400 kW sont le type de moteurs électriques le plus courant.

Le fonctionnement fiable et ininterrompu des moteurs électriques est assuré avant tout par leur sélection correcte en termes de puissance nominale, de mode de fonctionnement et de forme d'exécution. Non moins important est le respect des exigences et des règles nécessaires lors de la composition d'un circuit électrique, du choix de l'équipement de commande, des fils et des câbles, de l'installation et du fonctionnement de l'entraînement électrique.

Modes de fonctionnement d'urgence des moteurs électriques

Même pour les entraînements électriques correctement conçus et exploités, pendant leur fonctionnement, il y a toujours la possibilité d'apparition de modes d'urgence ou anormaux du moteur et d'autres équipements électriques.

Les modes d'urgence comprennent :

1) courts-circuits multiphasés (triphasés et biphasés) et monophasés dans les enroulements d'un moteur électrique ; courts-circuits polyphasés dans la boîte à bornes du moteur électrique et dans le circuit de puissance externe (dans les fils et câbles, sur les contacts des appareils de commutation, dans les boîtes de résistance); courts-circuits de phase au boîtier ou au fil neutre à l'intérieur du moteur ou dans un circuit externe - dans les réseaux avec un neutre mis à la terre ; courts-circuits dans le circuit de commande ; courts-circuits entre les spires de l'enroulement du moteur (circuits de spires).

Les courts-circuits sont les conditions d'urgence les plus dangereuses dans les installations électriques. Dans la plupart des cas, ils se produisent en raison de dommages à l'isolation ou d'un chevauchement. Les courants de court-circuit atteignent parfois des valeurs des dizaines et des centaines de fois supérieures aux valeurs des courants en mode normal, et leur effet thermique et les efforts dynamiques auxquels sont soumises les pièces sous tension peuvent conduire à la défaillance du toute l'installation électrique ;

2) surcharge thermique du moteur électrique due au passage de courants accrus dans ses enroulements : lorsque le mécanisme de travail est surchargé pour des raisons technologiques, conditions de démarrage particulièrement sévères, moteur sous charge ou calé, réduction à long terme de la tension du réseau, perte de l'une des phases du circuit d'alimentation externe ou une rupture de fil dans le bobinage du moteur, des dommages mécaniques dans le moteur ou le mécanisme de commande et des surcharges thermiques avec des conditions de refroidissement du moteur détériorées.

Les surcharges thermiques provoquent principalement un vieillissement accéléré et une destruction de l'isolation du moteur, ce qui entraîne un court-circuit, c'est-à-dire un accident grave et une panne prématurée du moteur.

Types de protection des moteurs électriques asynchrones

Des mesures de protection sont prévues pour protéger le moteur contre les dommages en cas de violation des conditions de fonctionnement normales, ainsi que la déconnexion rapide du moteur défectueux du réseau, empêchant ou limitant ainsi le développement d'un accident.

Le moyen principal et le plus efficace est la protection électrique des moteurs, réalisée conformément aux « Règles de construction des installations électriques » (PUE).

Selon la nature des défauts éventuels et des modes de fonctionnement anormaux, il existe plusieurs protections électriques élémentaires les plus courantes des moteurs asynchrones.

Protection des moteurs asynchrones contre les courts-circuits

La protection contre les courts-circuits arrête le moteur lorsque des courants de court-circuit se produisent dans son circuit d'alimentation (principal) ou dans le circuit de commande.

Les dispositifs qui assurent la protection contre les courts-circuits (fusibles, relais électromagnétiques, disjoncteurs à déclenchement électromagnétique) agissent presque immédiatement, c'est-à-dire sans temporisation.

Protection contre les surcharges des moteurs asynchrones

La protection contre les surcharges protège le moteur contre une surchauffe inacceptable, en particulier même avec des surcharges thermiques relativement faibles mais à long terme. La protection contre les surcharges ne doit être utilisée que pour les moteurs électriques de ces mécanismes de commande où des augmentations anormales de charge sont possibles en cas de perturbations du processus de fonctionnement.

Dispositifs de protection contre les surcharges (température et relais thermiques, relais électromagnétiques, interrupteurs automatiques à déclenchement thermique ou à mécanisme d'horloge) lorsqu'une surcharge se produit, ils éteignent le moteur avec un certain retard, d'autant plus grand que la surcharge est faible, et dans certains cas avec des surcharges importantes, et immédiatement.

Protection des moteurs électriques asynchrones contre les manques ou les disparitions de tensions

La protection contre la basse ou la basse tension (protection zéro) est réalisée à l'aide d'un ou plusieurs dispositifs électromagnétiques, elle agit lors de l'arrêt du moteur en cas de panne de courant ou lorsque la tension du secteur descend en dessous de la valeur réglée et protège le moteur d'une mise en marche spontanée après avoir éliminé l'interruption de l'alimentation électrique ou le rétablissement de la tension secteur normale.

Une protection spéciale des moteurs électriques asynchrones contre le fonctionnement en deux phases protège le moteur contre la surchauffe, ainsi que contre le "renversement", c'est-à-dire l'arrêt sous courant dû à une diminution du couple développé par le moteur lorsque l'une des phases du réseau principal circuit est interrompu. La protection s'active au démarrage du moteur.

Des relais thermiques et électromagnétiques sont utilisés comme dispositifs de protection. Dans le second cas, la protection peut ne pas avoir de temporisation.

Autres types de protection électrique des moteurs asynchrones

Il existe d'autres protections moins courantes (contre les surtensions, les défauts à la terre monophasés dans les réseaux à neutre isolé, l'augmentation de la vitesse de rotation du variateur...).

Appareils électriques utilisés pour protéger les moteurs électriques

Les protections électriques peuvent appliquer simultanément un ou plusieurs types de protection. Par exemple, certains disjoncteurs offrent une protection contre les courts-circuits et les surcharges. Certains dispositifs de sécurité, par exemple fusibles, sont des dispositifs à simple effet et doivent être remplacés ou rechargés après chaque actionnement, d'autres, comme les relais électromagnétiques et thermiques, sont des dispositifs à multi-effets. Ces derniers diffèrent par la manière dont ils se remettent en veille pour les dispositifs d'auto-réglage et de réinitialisation manuelle.

Sélection du type de protection électrique des moteurs électriques asynchrones

Le choix de l'un ou l'autre type de protection ou de plusieurs à la fois se fait au cas par cas en tenant compte du degré de responsabilité du variateur, de sa puissance, des conditions de fonctionnement et de la procédure de maintenance (présence ou absence de personnel de maintenance permanent) .

L'analyse des données sur le taux d'accidents des équipements électriques dans l'atelier, sur le chantier, dans l'atelier, etc., révélant les violations les plus fréquemment répétées du fonctionnement normal des moteurs et des équipements technologiques, peut être d'une grande utilité. Vous devez toujours vous efforcer de vous assurer que la protection est aussi simple et fiable que possible en fonctionnement.

Tout moteur, quelles que soient sa puissance et sa tension, doit être protégé contre les courts-circuits. Les circonstances suivantes doivent être prises en compte ici. D'une part, la protection doit être désactivée par les courants de démarrage et de freinage du moteur, qui peuvent être 5 à 10 fois supérieurs à son courant nominal.D'autre part, dans un certain nombre de cas de court-circuit, par exemple dans les circuits d'enroulement, courts-circuits entre phases à proximité du point neutre de l'enroulement du stator, courts-circuits à la boîte à l'intérieur du moteur, etc., la protection doit fonctionnent à des courants de -faible à partir du courant de démarrage.

Il est difficile de répondre simultanément à ces exigences contradictoires avec des remèdes simples et peu coûteux. Par conséquent, le système de protection des moteurs asynchrones basse tension est construit sur l'hypothèse délibérée qu'avec certains des défauts mentionnés ci-dessus dans le moteur, ce dernier n'est pas immédiatement déconnecté de la protection, mais uniquement pendant le développement de ces défauts, après le courant consommé par le moteur à partir du réseau a considérablement augmenté.

L'une des exigences les plus importantes pour les dispositifs de protection du moteur - son action claire dans les modes de fonctionnement d'urgence et anormal du moteur et en même temps l'inadmissibilité des fausses alarmes. Par conséquent, les dispositifs de protection doivent être correctement sélectionnés et soigneusement ajustés.