Автомат для электродвигателя: как выбрать

Что должна делать защита двигателя

Защита электродвигателя решает две разные задачи. Первая — отключить линию при коротком замыкании, быстро и до того, как сгорит кабель. Вторая — отключить двигатель при длительной перегрузке, когда ток выше номинального, но не настолько, чтобы считаться замыканием: механизм заклинило, напряжение просело, пропала фаза. Обычный модульный автомат, который ставят на розетки и освещение, хорошо справляется с первой задачей и плохо — со второй.

Мешает и особенность двигателя — пусковой ток. При прямом пуске двигатель несколько секунд потребляет ток в 5–7,5 раз больше номинального. Защита должна его пропустить, но надёжно сработать при реальном замыкании и при перегрузке. Поэтому выбор защиты для двигателя — это выбор характеристики автомата, его номинала и отдельного способа защиты от перегрузки. Разберём по порядку, а в конце — таблица по мощностям и особый случай с частотником.

Характеристики B, C, D: какую выбрать

Если номинал автомата выбран чуть выше тока двигателя, пусковой ток составляет примерно 4,5–6,5 номинала автомата. Это попадает в начало зоны мгновенного срабатывания характеристики C, поэтому при тяжёлом или затяжном пуске автомат C может выбивать. Характеристика D надёжнее пропускает пуск, но и при коротком замыкании сработает только при большом токе — на длинных линиях это нужно проверять по сопротивлению петли «фаза — ноль». Подробно — характеристики автоматов B, C, D.

Почему модульный автомат не защищает двигатель от перегрузки

У модульного автомата есть тепловой расцепитель, но он настроен под номинал автомата и защищает кабель, а не двигатель. Если двигатель с током 8,6 А стоит на автомате 10 или 13 А, при перегрузке до 11–12 А автомат может не сработать вовсе или сработает очень нескоро. Всё это время двигатель перегревается, изоляция обмотки стареет, и однажды она пробивается.

Поэтому для защиты от перегрузки нужен элемент с уставкой, равной номинальному току двигателя: тепловое реле в паре с контактором или мотор-автомат с регулируемой тепловой уставкой. Подробно о тепловом реле — тепловое реле: настройка уставки.

Мотор-автомат: всё в одном

Мотор-автомат (автоматический выключатель защиты двигателя) совмещает защиту от короткого замыкания и от перегрузки. У него регулируемая тепловая уставка — например, диапазон 6–10 А и ручка, которой выставляют номинальный ток двигателя. Электромагнитный расцепитель рассчитан на пусковые токи и не срабатывает при нормальном пуске. Многие модели защищают от обрыва фазы — одной из частых причин сгорания трёхфазных двигателей.

Уставку выставляют по номинальному току двигателя с шильдика для вашей схемы соединения. Модель выбирают так, чтобы ток двигателя был в середине диапазона регулировки. Как найти ток на табличке — шильдик электродвигателя.

Пример выбора защиты для насоса и компрессора

Насос 2,2 кВт, 380 В, на шильдике 4,9 А, пуск лёгкий. Защита от перегрузки — мотор-автомат с диапазоном, в который попадает 4,9 А, например 4–6,3 А, уставка 4,9 А. Если используется отдельный модульный автомат для линии — 6 А характеристики C. Кабель 1,5 мм² с большим запасом. Контактор — на ток AC-3 не меньше 5 А.

Компрессор 4 кВт, 380 В, на шильдике 8,6 А, пуск тяжёлый — под давлением в ресивере. Мотор-автомат с диапазоном 6–10 А, уставка 8,6 А; модульный автомат линии — 10 А характеристики D. Если при пуске срабатывает защита, сначала проверьте разгрузочный клапан компрессора: он должен сбрасывать давление из головки перед пуском, иначе двигатель стартует под полной нагрузкой.

Таблица выбора по мощности

Номинал модульного автомата в таблице — ближайший стандартный, не меньше 1,15 номинального тока двигателя. Это ориентир для защиты линии от короткого замыкания при прямом пуске: при тяжёлом пуске берите характеристику D, при длинной линии проверьте срабатывание при замыкании в конце линии. Ток рассчитан для типичных 4-полюсных двигателей; как он считается — ток двигателя по мощности.

Как настроить тепловое реле или мотор-автомат

Уставку защиты от перегрузки выставляют равной номинальному току двигателя для вашей схемы соединения, а не «с запасом». Если двигатель работает с заметной недогрузкой постоянно, уставку иногда снижают ближе к реальному рабочему току, чтобы защита быстрее реагировала на заклинивание, но выше номинального её не поднимают.

У тепловых реле и мотор-автоматов есть класс расцепления — например, класс 10 или 20. Он определяет, сколько времени защита терпит ток, кратный уставке. Класс 10 подходит для большинства двигателей с обычным пуском. Для механизмов с длительным тяжёлым разгоном — больших вентиляторов, центрифуг, дробилок — выбирают класс 20 или 30, иначе защита будет срабатывать до окончания пуска.

Если двигатель работает от частотника

С частотником логика другая. Пускового тока из сети нет: частотник разгоняет двигатель плавно. Двигатель от перегрузки защищает сам частотник — по введённому номинальному току он ведёт электронную тепловую модель и отключает двигатель при перегрузке. Тепловое реле на выходе обычно не нужно.

Автомат ставят на входе частотника и выбирают по входному току привода из паспорта, а не по току двигателя. У частотника с однофазным входом входной ток заметно больше тока двигателя. Номинал и тип автомата производитель обычно указывает в инструкции — следуйте им. Частотник создаёт ток утечки на землю, поэтому обычное УЗО может срабатывать: частотник выбивает УЗО.

Обрыв фазы — главный убийца трёхфазных двигателей

Если у работающего трёхфазного двигателя пропадает одна фаза — перегорел предохранитель, отгорел контакт, отключилась фаза на линии, — двигатель продолжает вращаться на двух фазах, но ток в оставшихся обмотках резко растёт. Если двигатель был остановлен, на двух фазах он не запустится и будет гудеть с большим током. В обоих случаях обмотка перегревается за минуты.

Модульный автомат обрыв фазы не замечает: ток в оставшихся фазах вырос, но часто недостаточно для его срабатывания. Тепловое реле и мотор-автомат с функцией защиты от обрыва фазы реагируют на неравномерность токов и отключают двигатель быстрее. Дополнительно используют реле контроля фаз, которое не даёт запустить двигатель при отсутствии или перекосе фазы. Частотник имеет защиту от обрыва фазы на входе и выходе встроенной.

Однофазный двигатель

Для однофазных двигателей 220 В — насосов, компрессоров, бытовых станков — логика та же: автомат защищает линию, а от перегрузки нужен элемент с уставкой по току двигателя. Многие однофазные насосы имеют встроенную тепловую защиту в обмотке. Ток однофазного двигателя на киловатт выше, чем у трёхфазного: для 1,5 кВт часто около 9–10 А, поэтому автомат нередко нужен на 16 А характеристики C. Компрессоры с тяжёлым пуском под давлением часто требуют характеристики D.

Согласование с кабелем

Автомат защищает прежде всего кабель, поэтому его номинал не должен превышать допустимый ток кабеля. Если для пуска пришлось поставить автомат большего номинала, кабель тоже должен быть соответствующего сечения. Для меди при коротких линиях ориентиры: автомат 16 А — 1,5 мм², 25 А — 2,5 мм², 32 А — 4 мм², 40 А — 6 мм². На длинных линиях и при прокладке в пучках сечение увеличивают. Подробно — сечение кабеля по току.

Контактор: по какому току выбирать

Контактор подбирают не по мощности двигателя «в лоб», а по номинальному току в категории применения AC-3 — это режим коммутации асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Номинальный ток контактора в AC-3 должен быть не меньше номинального тока двигателя. Для частых пусков, реверсов и торможения противовключением (категория AC-4) контактор берут с большим запасом, потому что контакты изнашиваются быстрее. Подробно — категории применения AC-1 и AC-3 и схема подключения пускателя.

Катушку контактора выбирают по напряжению цепи управления — 220 В или 24 В, — а вспомогательные контакты нужны для схемы самоподхвата и сигнализации. В реверсивных схемах два контактора обязательно блокируют друг от друга, чтобы исключить одновременное включение: реверсивный пускатель.

Если автомат выбивает при пуске

Не решайте проблему простым увеличением номинала: это лишает двигатель и кабель защиты. Сначала найдите причину: замерьте напряжение при пуске, проверьте механизм на заедание и сравните ток с номиналом. Если пуск действительно тяжёлый, лучший путь — снизить пусковой ток, а не загрубить защиту: пусковой ток двигателя.

Нужно ли УЗО для двигателя

УЗО защищает людей от поражения током при повреждении изоляции и обязательно там, где двигатель работает во влажной среде или рядом может оказаться человек: скважинные и дренажные насосы, оборудование в бане, гараже, мастерской. Для линий станков и насосов используют УЗО с номинальным током не меньше номинала автомата и подходящим током утечки. При питании через частотник учитывайте его собственный ток утечки: обычное УЗО типа AC может срабатывать ложно, нужен подходящий тип. Подробно о выборе — УЗО или дифавтомат. Главное правило: УЗО не заменяет автомат и защиту от перегрузки, а дополняет их, поэтому в линии двигателя нужны все три функции — защита от короткого замыкания, от перегрузки и от утечки тока.

Порядок выбора защиты

Частые вопросы