Автоматы защиты двигателя CHINT NS2: характеристики и настройка теплового расцепителя

Сгоревший электродвигатель – это не просто неприятный запах горелой изоляции и остановка конвейера, но и ощутимая брешь в бюджете предприятия. Ведь стоимость перемотки или покупки нового агрегата, как правило, в разы превышает цену качественной защитной аппаратуры, которой часто пренебрегают на этапах проектирования или сборки щита. Удивительно, но многие электрики до сих пор полагаются на обычные модульные автоматы, забывая, что пусковые токи и тепловые перегрузки требуют совершенно иного подхода к защите. А начать стоит с рассмотрения одной из самых популярных «рабочих лошадок» на рынке – серии автоматов защиты двигателя NS2 от компании CHINT.

Общий конструктив: NS2

Что же собой представляет этот аппарат? По сути, это гибрид, совмещающий функции силового выключателя и теплового реле. В компактном корпусе, выполненном из негорючего пластика, скрываются сразу два расцепителя: электромагнитный (для защиты от коротких замыканий) и тепловой (для защиты от перегрузок). Внешний вид серии довольно узнаваем и варьируется в зависимости от габарита. Если младшие модели, такие как NS2-25 и NS2-32, управляются классическими кнопками «Пуск» и «Стоп» (чёрная и красная клавиши), то более мощный собрат NS2-80 уже оснащён поворотной рукояткой. Это вполне логично. Ведь коммутировать токи до 80 ампер кнопкой было бы физически тяжело, да и небезопасно.

Сама линейка разбита на типоразмеры не случайно. Инженеры CHINT предусмотрели гибкость подбора. Для маломощных двигателей, потребляющих сущие копейки тока, существуют версии с диапазоном настройки от 0,1 ампера. Это позволяет защитить даже самые миниатюрные вентиляторы или насосы-дозаторы. Верхняя же планка серии упирается в 80 ампер, что покрывает львиную долю потребностей общепромышленного применения. Стоит отметить, что серия NS2 разработана в полном соответствии со стандартом IEC/EN 60947-2 и 60947-4-1. Это означает, что характеристики срабатывания не взяты с потолка, а строго регламентированы.

Характеристики срабатывания

Особый интерес вызывает отключающая способность этих устройств. Глядя в техническую документацию, натыкаешься на весьма внушительные цифры. Для младших номиналов (например, до 1,6–2,5 А) предельная отключающая способность Icu достигает невероятных 100 кА при напряжении 400 вольт. Означает ли это, что автомат «переварит» любой ток КЗ? Практически да. В таких диапазонах сопротивление самой обмотки теплового расцепителя и внутренних цепей настолько велико, что ток короткого замыкания физически не может вырасти до запредельных величин. Однако с ростом номинального тока ситуация меняется. Для модели на 32 А значение Icu снижается до 10 кА, а рабочая отключающая способность Ics составляет 50-75% от предельной.

Электромагнитный расцепитель здесь настроен фиксированно. Его задача – мгновенно отсечь линию при «глухом» замыкании. Ток срабатывания этого узла обычно в 12-13 раз превышает номинальный ток уставки (In), что позволяет двигателю успешно пройти пусковой режим, не выбивая защиту, но при этом гарантирует отключение при аварии. А вот тепловой расцепитель – это уже поле для деятельности наладчика. Он имеет класс срабатывания 10А. Это довольно важный параметр. Он говорит нам о том, что при перегрузке в 7,2 раза от номинала (типичный пусковой ток заторможенного ротора) автомат отключится в промежутке от 2 до 10 секунд. Этого времени вполне достаточно для разгона исправного механизма, но хватит, чтобы не сжечь обмотки при клине вала.

Как настроить тепловой расцепитель

Процесс настройки – дело тонкое, но не сложное. На лицевой панели каждого устройства (будь то кнопочный NS2-25 или поворотный NS2-32H) расположен небольшой регулировочный диск под шлицевую отвёртку. Вокруг него нанесена шкала в амперах. Сложно ли ошибиться? Довольно просто, если не знать базового правила. Уставку следует выставлять ровно на номинальный ток двигателя, указанный на шильдике (In), а не с запасом «на всякий случай».

Работает это следующим образом. Если ток в цепи равен 1,05 от уставки, автомат может работать более двух часов без отключения. Это зона нормальной работы с небольшой перегрузкой. Но стоит току подняться до 1,2 от уставки, как биметаллическая пластина начнёт интенсивно изгибаться, и отключение произойдет менее чем за два часа (обычно гораздо быстрее, в зависимости от прогрева). А вот при выпадении одной из фаз ситуация меняется кардинально. Серия NS2 оснащена дифференциальным механизмом защиты от обрыва фазы. Если в двух фазах ток номинальный (1.0 In), а в третьей – ноль (0.9 In по документации для теста), сработает ускоренный механизм отключения. Автомат «почувствует» перекос и разорвёт цепь, спасая двигатель от перегрева, который неизбежен при работе на двух фазах. Время реакции в таком режиме – менее двух часов, что является стандартом для защиты такого класса.

Кстати, температурная компенсация – ещё один важный нюанс. Внутри корпуса установлен специальный компенсирующий биметалл, который корректирует изгиб рабочей пластины в зависимости от температуры воздуха. Ведь одно дело, когда щит стоит в прохладном цеху (+20°C), и совсем другое – в горячей бойлерной (+40°C). Без компенсации автомат в жару срабатывал бы раньше времени, «думая», что двигатель перегрелся. Диапазон рабочих температур у NS2 заявлен от -5°C до +40°C, при этом средняя температура за 24 часа не должна превышать +35°C.

Аксессуары: расширяем функционал

Сам по себе мотор-автомат – вещь самодостаточная. Но часто требуется интегрировать его в сложную схему автоматизации. И тут на помощь приходят дополнительные модули. Установить их довольно просто, так как большинство из них крепятся на защёлках без использования специального инструмента.

Первым делом стоит упомянуть дополнительные контакты. Они бывают двух видов: фронтальные (NS2-AE) и боковые (NS2-AU). Фронтальный блок – отличное решение для экономии места по ширине. Он просто вщёлкивается в специальную нишу над кнопками управления (у моделей 25/32). Боковой же модуль пристёгивается слева, немного увеличивая габарит сборки. Зачем они нужны? Разумеется, для сигнализации состояния. Через них можно пропустить цепь контрольной лампы «Авария» или подать сигнал на контроллер о том, что двигатель остановлен. Варианты контактов разнообразны: 1NO+1NC или 2NO.

Кроме пассивной сигнализации, доступны и активные расцепители. Независимый расцепитель (NS2-SH) позволяет дистанционно отключить автомат, подав на катушку напряжение. Это жизненно необходимо для организации аварийного останова с пульта оператора или по сигналу пожарной сигнализации. Другой интересный модуль – расцепитель минимального напряжения (NS2-UV). Он выполняет двойную функцию. Во-первых, отключает двигатель при глубокой просадке сети (ниже 35-70% от номинала), предотвращая работу мотора «внатяг». Во-вторых, он не даст двигателю самопроизвольно запуститься после восстановления питания, если кнопка «Пуск» была зафиксирована (хотя в кнопочных моделях механизм и так механически размыкается).

Монтаж и условия эксплуатации

Установка NS2 не требует каких-то сверхъестественных навыков, однако имеет свои подводные камни. Крепится аппарат на стандартную DIN-рейку 35 мм. Казалось бы, защёлкнул и забыл. Но не тут-то было. Инструкция строго регламентирует положение в пространстве. Вертикальный монтаж – основной. Отклонение от вертикали допускается не более чем на 5 градусов. Почему так строго? Дело в том, что механика теплового расцепителя и системы рычагов чувствительна к гравитации и трению. Сильный наклон может изменить характеристики срабатывания, и защита станет либо слишком «нервной», либо, наоборот, «задумчивой».

Подключение силовых проводов тоже требует внимания. Для моделей NS2-25 и NS2-32 используются винты М4, и момент затяжки должен составлять около 1,7 Н·м. Недотянули – получите нагрев клеммы и оплавление корпуса. Перетянули – сорвали резьбу. Для мощного NS2-80 винты уже серьёзнее – М8, и тянуть их нужно с усилием 6 Н·м. Стоит отметить и требование к зачистке изоляции. Для 80-й модели глубина зачистки составляет 15 мм, а для младших – 10 мм. Мелочь? Вовсе нет. Слишком длинный оголённый участок может привести к перекрытию дугой, особенно учитывая компактность корпуса.

А что насчёт окружающей среды? Аппараты имеют степень загрязнения 3. Это значит, что они могут работать в обычных промышленных условиях, где есть токопроводящая пыль или влага, но только при условии установки в подходящий шкаф (IP54 и выше). Сам по себе автомат имеет открытые клеммы (IP20), поэтому ставить его «в поле» без оболочки категорически нельзя. Относительная влажность не должна превышать 50% при +40°C. Если же температура ниже, например +20°C, допускается влажность до 90%.

Тандем с контактором

Автомат защиты двигателя – это прекрасно, но он не предназначен для частых коммутаций. Ресурс его механической части, конечно, велик, но дергать рычаг или нажимать тугие кнопки каждые пять минут – занятие утомительное. Поэтому классическая схема управления двигателем подразумевает связку «Автомат + Контактор». И здесь CHINT предлагает изящное решение. Чтобы не городить огород из проводов между автоматом и контактором, существуют специальные жёсткие переходники – адаптеры серии CC.

Эти коннекторы позволяют жёстко состыковать автомат серии NS2 с контакторами серии NC1 или NC8. Получается монолитный пускатель. Это надёжно. Ведь исключается человеческий фактор плохого обжима перемычек. Ток течёт по медным шинам адаптера, закрытым изоляционным кожухом. Существует несколько модификаций адаптеров, например CC-2 для связки с контакторами NC8-38 или CC-3 для более мощных решений. Такая сборка не только экономит место в щите, но и значительно ускоряет монтаж.

Впрочем, выбор всегда остаётся за инженером. Можно использовать NS2 и как единственный коммутационный аппарат, если двигатель запускается раз в день (например, вентиляция склада). Но для станочного оборудования или насосных станций с частыми циклами включения-отключения добавление контактора – мера обязательная.

Нюансы выбора и эксплуатации

При выборе конкретного номинала есть один важный момент, который часто упускают из виду. Это температурный «дерайтинг». Если вы планируете устанавливать автоматы в плотно набитый щит, где температура неизбежно поднимется выше +40°C, номинальный рабочий ток устройства снизится. И хотя температурная компенсация работает, её возможности не безграничны. В таких случаях стоит выбирать автомат с запасом по диапазону регулировки, чтобы иметь возможность чуть «подкрутить» уставку вверх, компенсируя внешние условия.

Также нельзя забывать про селективность. Если перед группой мотор-автоматов стоит общий вводной автомат или предохранители, их номиналы должны быть согласованы. В документации приводятся таблицы рекомендованных предохранителей gG/gL для обеспечения координации защиты. Это спасёт вышестоящее оборудование при коротком замыкании, которое сам мотор-автомат отключить не успеет (если ток КЗ превысит его предельную коммутационную способность, что, впрочем, редкость для сетей 0,4 кВ в конце линии).

Отдельного внимания заслуживает аксессуар – оболочка для локального монтажа. Пластиковые боксы NS2-MC (IP55) позволяют вынести автомат непосредственно к двигателю. Это удобно. Оператор видит состояние защиты и может сбросить аварию на месте, не бегая в электрощитовую. Корпус имеет большую, удобную для нажатия в перчатках кнопку «Стоп», которая механически давит на клавишу автомата.

В сухом остатке мы имеем добротный, продуманный продукт. NS2 не пытается казаться чем-то космическим. Это честный рабочий инструмент. Да, у него есть ограничения по монтажу. Да, пластик требует аккуратного обращения при затяжке клемм. Но соотношение цены и функционала делает его одним из лидеров в своём сегменте. Правильно подобранный и настроенный, он станет надёжным щитом для любого электродвигателя, сэкономив вам не только деньги на ремонт, но и нервные клетки. Главное – не лениться заглядывать в таблицу характеристик и не забывать про отвёртку при настройке теплового расцепителя. Удачи в проектировании надёжных систем!