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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Protezione motore trifase. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / motori elettrici Vengono prese in considerazione due opzioni per un dispositivo che disconnette un motore elettrico trifase dalla rete in caso di un cambiamento pericoloso nella tensione di alimentazione: un relè semplice e uno relativamente complesso che utilizza circuiti integrati. I dispositivi rispondono non solo ad un aumento o diminuzione generale della tensione di rete, ma anche a uno "squilibrio di fase" pericoloso per il motore - un cambiamento nella tensione di uno solo di essi. Il problema della protezione di un motore elettrico trifase da pericolose fluttuazioni della tensione di rete è particolarmente rilevante se il motore funziona in assenza di una persona che lo monitora costantemente (ad esempio, guidando una pompa dell'acqua), così come nelle zone rurali dove la qualità delle reti elettriche lascia molto a desiderare. È altrettanto importante monitorare continuamente la temperatura dell'alloggiamento del motore; ci sono molte ragioni per cui può surriscaldarsi. I più comuni sono il sovraccarico meccanico del motore o l'inceppamento del suo albero nei cuscinetti. Il modo più semplice per proteggersi da una perdita o da una diminuzione significativa della tensione in una delle fasi è illustrato da un circuito familiare a molti elettricisti, mostrato in Fig. 1.
L'avvolgimento dell'avviatore KM1 è collegato alla fase (ad esempio C) e al neutro della rete tramite contatti relè normalmente aperti K1.1 e K2.1. Gli avvolgimenti del relè sono collegati alle altre due fasi. Di conseguenza, la perdita di qualsiasi tensione di fase porterà l'avviatore KM1 a disconnettere il motore elettrico dalla rete. Gli avvolgimenti dello starter e del relè devono essere progettati per una tensione alternata di 220 V, 50 Hz. Se è presente un avviatore con un avvolgimento da 380 V, il suo terminale destro secondo lo schema non è collegato al neutro (N), ma a uno dei fili di fase (A o B). È possibile utilizzare relè con avvolgimenti progettati per tensione 12...24 V collegandoli secondo lo schema mostrato in Fig. 2.
Condensatore C1 - K73-17. La sua capacità è indicata per il relè RSCH52 (passaporto RS4.523.205, resistenza dell'avvolgimento 220 Ohm). Se si utilizza qualcos'altro, il condensatore viene scelto in modo tale (di solito con un valore nominale di 0,47...1,5 μF) che la corrente necessaria per il suo funzionamento scorra attraverso l'avvolgimento del relè. Il condensatore all'ossido C2 mostrato nello schema con una linea tratteggiata è installato solo se il relè attivato “ronzia”. La capacità del condensatore (diversi microfarad) viene scelta come minima, sufficiente per eliminare il ronzio. Uno schema di un dispositivo di protezione più avanzato è mostrato in Fig. 3. Non reagisce solo alle deviazioni della tensione di rete dalla tensione nominale e al "disallineamento" delle fasi, ma è anche dotato di un sensore di temperatura della custodia del motore.
I tre canali di controllo della tensione di fase in base al circuito sono identici. Pertanto, considereremo il funzionamento di uno solo di essi, che controlla la tensione della fase A. Il circuito R1, R4, VD2, R10, R17, C4 forma una tensione costante proporzionale ad essa dalla tensione di fase alternata. Quest'ultimo viene fornito agli ingressi di due amplificatori operazionali del chip DA3, che fungono da comparatori. Una tensione viene applicata all'ingresso invertente del comparatore inferiore nel circuito dal partitore resistivo R8R12, che imposta la soglia di protezione quando la tensione di fase supera il valore consentito. La tensione di soglia "inferiore" (dal partitore resistivo R7R11) viene applicata all'ingresso invertente del secondo comparatore (superiore). Le uscite dei comparatori sono collegate agli ingressi dell'elemento NOR DD1.1. Il livello logico all'uscita di questo elemento è alto finché la tensione di fase controllata rimane entro i limiti stabiliti dai resistori di regolazione R11 e R12. L'elemento DD2.1 combina i segnali di uscita di tre canali di controllo. Sebbene nessuno di essi abbia funzionato, il livello di output di questo elemento è basso. Il LED HL2 si accende segnalando lo stato di salute della rete trifase. L'elemento DD2.1 funziona in modo simile all'elemento DD2.2, ma su uno dei suoi ingressi viene inviato un ulteriore segnale di attivazione per il termoregolatore. Pertanto, il transistor VT1, il cui circuito di base è collegato all'uscita dell'elemento DD2.2 tramite il circuito integratore R22C7 e l'inverter DD2.3, è aperto solo se la rete funziona correttamente e la temperatura dell'alloggiamento del motore è inferiore alla temperatura quello ammissibile. Il circuito del collettore del transistor VT1 include l'avvolgimento del relè K1. Se tutto è in ordine, il relè K1 e il contattore KM1 sono nello stato attivato e il motore elettrico è collegato alla rete. In caso di emergenza, il transistor verrà chiuso e i contatti aperti del relè K1.1 disecciteranno l'avvolgimento dello starter KM1, che spegnerà il motore elettrico. Il suddetto circuito R22C7, ritardando l'intervento della protezione di 2...4 s, impedisce la reazione a sovratensioni di breve durata della tensione di rete. Il termistore RK1 funge da sensore di temperatura per la carcassa del motore. Utilizzando l'amplificatore operazionale DA6, la caduta di tensione sul termistore viene confrontata con la tensione di riferimento fornita all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale dal divisore resistivo R9R16. Se il motore elettrico si surriscalda, la resistenza del termistore e la caduta di tensione ai suoi capi si riducono a tal punto che il livello logico alto sull'uscita DA6 viene sostituito da uno basso, provocando lo spegnimento del LED HL1 e lo spegnimento del motore elettrico mediante avviamento KM 1. La lunghezza dei fili che collegano il termistore RK1 al dispositivo di protezione può raggiungere 2...3 m. Il condensatore C1 elimina le interferenze indotte su questi fili. Se si utilizza un termistore con resistenza nominale diversa da quella indicata nello schema, è necessario selezionare il resistore R15 in modo tale che quando il termistore viene riscaldato alla temperatura di esercizio, la tensione all'ingresso invertente DA6 non scenda al di sotto 2 V. Con un valore inferiore, i parametri dell'amplificatore operazionale KR140UD608 collegato secondo lo schema sopra si deteriorano notevolmente. Lo stesso vale per la tensione fornita agli ingressi dei chip operazionali DA3-DA5. L'alimentatore del dispositivo di protezione è costituito da un trasformatore step-down T1, un ponte a diodi VD1, un condensatore di filtro C2 e due stabilizzatori integrati: DA1 e DA2. Una tensione di 9 V dall'uscita del primo stabilizzatore alimenta i microcircuiti DA3-DA6, DD1, DD2. Il consumo di corrente non supera i 30 mA, quindi il chip DA1 non necessita di dissipatore di calore. Da una tensione di 5 V, stabilizzata dal microcircuito DA2, si ottengono livelli di tensione esemplari per l'impostazione delle soglie di protezione. Il dispositivo è assemblato su un circuito stampato (Fig. 4) di dimensioni 80x75 mm realizzato in fibra di vetro a doppia faccia. Su di esso si trovano tutti gli elementi, ad eccezione del trasformatore T1, del relè K1 con diodo VD5 collegato direttamente ai terminali e, ovviamente, dell'avviatore KM1.
Resistori R1-R3 - MLT-0,5, il resto è costante - C2-23 0,125 W o MLT-0,125. Resistenze trimmer R9, R11, R12 -SPZ-19a. Possono essere sostituiti con altri piccoli. Termistore: MMT-4, ST1 o TR-4. Condensatori all'ossido - K50-35 o simili importati. Al posto del transistor KT972A è adatto il KT972B o il 2SD1111 importato. Gli amplificatori operazionali doppi KM140UD20 possono essere sostituiti con KR140UD20A, KR140UD20B, nonché LM358N, KR574UD2A o (sostituendo il circuito stampato) con varie modifiche degli amplificatori operazionali singoli K140UD6, K140UD7. Sostituzione stabilizzatore 7809 - KR142EN8A, KR142EN8G Il relè K1 è un KR8S importato da Elesta. È adatto anche un altro con una tensione operativa non superiore a 24 V e contatti in grado di commutare una tensione di 380 V. Trasformatore T1 - qualsiasi con un avvolgimento secondario per una tensione di 18...20 V, che fornisce la corrente necessaria per alimentare il relè. La realizzazione di un dispositivo di protezione si riduce alla definizione delle soglie di funzionamento dei comparatori. Collegando temporaneamente gli ingressi AC, applicare loro una tensione alternata da un autotrasformatore regolabile rispetto al circuito N. Avendo impostato qui 180 V, misurare alternativamente i valori di tensione sui condensatori C4-C6 con un voltmetro CC. Se differiscono di più di 0,1 V, è necessario eliminare lo spread selezionando i valori dei resistori R1-R3 o R4-R6. Ruotando lo slider della resistenza regolata R11 si accende il led HL2. Se il problema persiste, modificare la posizione del cursore del resistore R12 regolato e riprovare. Successivamente, utilizzando un autotrasformatore, la tensione sugli ingressi collegati del dispositivo di protezione viene aumentata a 250 V. Il LED HL2 dovrebbe spegnersi. Spostando il cursore della resistenza R12 regolata, questa si riaccende. Resta da assicurarsi che il LED HL2 si accenda finché la tensione di ingresso è compresa tra 180...250 V e si spenga se è al di fuori di questo intervallo. Se necessario, ripetere la regolazione. Se non è possibile utilizzare un autotrasformatore le soglie di protezione possono essere impostate in modo approssimativo. La tensione misurata da un voltmetro ad alta resistenza sul motore del resistore di regolazione R11 dovrebbe essere pari a 3,16 V e sul motore R12 - 4,44 V. I valori indicati sono validi se la resistenza di ciascuno dei resistori R1- R6, R10, R13, R14, R17-R19 hanno una precisione pari al valore nominale indicato sul diagramma. Prima di regolare il canale di controllo della temperatura, spostare il cursore del resistore di regolazione R9 nella posizione sinistra secondo lo schema. Di conseguenza, il LED HL1 dovrebbe accendersi. Dopo aver riscaldato il termistore RK1 alla temperatura richiesta, ruotare il cursore di detto resistore fino allo spegnimento del LED. Non appena il termistore si raffredda leggermente, il LED dovrebbe accendersi di nuovo. Se entrambi i LED (HL1 e HL2) sono accesi, il relè K1 e l'avviatore KM1 dovrebbero funzionare. Autore: I.Korotkov, villaggio di Bucha, regione di Kiev, Ucraina
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