Protezione da sovraccarico del motore

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protezione delle apparecchiature dal funzionamento di emergenza della rete

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Il problema della protezione affidabile contro i sovraccarichi dei motori elettrici e, di conseguenza, dei meccanismi in cui sono installati, è ancora molto rilevante. Soprattutto in produzione, dove spesso si verificano violazioni delle regole stabilite per il funzionamento dei meccanismi, che portano a sovraccarichi e talvolta si verificano incidenti di apparecchiature usurate (il cambio è bloccato, il cuscinetto "sbriciolato", un cortocircuito nel cavo o una rottura (di fili diversi) In tutti questi casi i dispositivi di protezione in esame funzionano in modo affidabile a motore spento.

Il primo dei dispositivi considerati nell'articolo sostituisce due blocchi di un avviatore elettromagnetico, che, in caso di malfunzionamento, sono abbastanza difficili da ripristinare: blocchi di protezione per la corrente massima (PMZ) e la corrente di esercizio (TZP). Li supera significativamente in termini di affidabilità e precisione nell'impostazione delle soglie. Inoltre, i limiti della regolazione della soglia sono molto più ampi.

Fig. 1

Sulla fig. 1 mostra uno schema di questo dispositivo. Quando si preme il pulsante SB1 "Start", viene attivato K1: un relè intermedio dell'avviatore motore elettromagnetico e con esso l'avviatore stesso, i cui gruppi di contatti ausiliari KM 1.1 e KM 1.2 sono chiusi. Il primo blocca il pulsante SB1, che ora può essere rilasciato, e il secondo accende il raddrizzatore sul ponte a diodi VD5-VD8. La tensione di 12 V dall'uscita dello stabilizzatore sul diodo zener VD9 e dal transistor VT1 viene fornita al circuito di alimentazione del dispositivo. La tensione di 1 V richiesta per alimentare il relè K36 è disponibile nell'avviatore. Di solito è possibile trovare lì una tensione alternata di 12 ... 18 V per il raddrizzatore.

Immediatamente dopo l'accensione, il condensatore C6 viene caricato attraverso il resistore R10, sul quale si forma un impulso che imposta i trigger DD1.1 e DD3.2 al loro stato iniziale con un livello di uscita basso.

Tipicamente, gli avviatori elettromagnetici utilizzano due trasformatori di corrente per controllare la corrente consumata da un motore trifase. Nelle unità PMZ e TZP la corrente in uscita dai trasformatori viene confrontata con quella standard. Le unità di confronto sono costruite su resistori MLT-2 che, quando vengono superati i valori di corrente consentiti, diventano molto caldi e talvolta addirittura si guastano. Il surriscaldamento provoca crepe sugli anelli nei punti di saldatura dei conduttori di questi resistori.

Nel dispositivo in esame, i comparatori di tensione sull'amplificatore operazionale DA1 e DA2 monitorano l'ampiezza della tensione ai capi dei resistori di carico dei trasformatori di corrente T1 e T2 (rispettivamente R1 e R2), che è proporzionale alla corrente controllata. È possibile che le tensioni prelevate da questi resistori risultino troppo piccole rispetto alle soglie dei comparatori. In questo caso, possono essere amplificati con l'aiuto di amplificatori operazionali collegati secondo il circuito standard dell'amplificatore non invertente.

Come DA1 e DA2, non a caso è stata scelta la OU K140UD11, che ha la protezione contro il superamento della tensione di ingresso consentita e contro il cortocircuito dell'uscita. Quando si sostituiscono con microcircuiti di tipo diverso, gli ingressi non invertenti degli amplificatori devono essere protetti collegando i diodi zener D814D tra loro e il filo comune (anodi al filo comune).

Per proteggere un motore monofase, quando la corrente è controllata in un solo circuito, non è necessario un trasformatore di corrente T2. È escluso dal dispositivo insieme al resistore R2 e al diodo VD2 e l'uscita superiore (secondo il diagramma) del resistore di sintonizzazione R4 è collegata alla stessa uscita del resistore R3.

Con l'avvio del motore, l'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA2 riceve semicicli positivi di tensione dal motore del resistore di sintonia R4. La loro ampiezza è molto superiore alla tensione esemplare sul pin 2 dell'amplificatore operazionale, poiché la corrente di avviamento del motore elettrico è solitamente 5 ... 7 volte maggiore di quella di lavoro. Di conseguenza, all'uscita dell'amplificatore operazionale DA2 sono presenti impulsi a livello logico. La parte anteriore del primo avvia vibratori singoli sui grilletti DD1.2 e DD3.1. Il primo genera un impulso con una durata di 5 s, il secondo - 3 s.

Gli elementi del chip DD2 collegati in serie creano un ritardo per cui, all'avvio simultaneo dei singoli vibratori, il livello alto all'ingresso D del trigger DD3.2 viene impostato più tardi rispetto all'ingresso C, quindi il trigger rimane nel suo stato originale e l'avvolgimento del relè di cortocircuito è diseccitato.

Se la corrente del motore non è scesa al valore operativo in 3 s e gli impulsi all'uscita dell'amplificatore operazionale DA2 non si sono fermati, il vibratore singolo verrà riavviato sul trigger DD3.1. Poiché il livello alto precedentemente impostato sull'ingresso D del trigger DD3.2 rimane lo stesso, questo trigger si commuta, il relè di cortocircuito funzionerà, i suoi contatti K3.1 apriranno il circuito di avvolgimento del relè K1. Il motore verrà spento.

Processi simili si verificheranno con un aumento della corrente superiore alla corrente operativa consentita a causa di un sovraccarico meccanico del motore. Se la sua durata è inferiore a 3 s, il motore continuerà a funzionare e, se è più lunga, si spegnerà.

Va tenuto presente che nel caso in cui i contatti del pulsante SB1 o del relè del telecomando (RCD) che svolge le sue funzioni rimangano chiusi per più di 3 s, dopo uno spegnimento di emergenza del motore, riaccendere per altri 3 s. Per evitare ciò, è possibile, ad esempio, sostituire un relè di cortocircuito convenzionale con uno bistabile (interruttore a distanza) e utilizzare il suo secondo avvolgimento per riportare il dispositivo di protezione in modalità di funzionamento dopo che la causa dell'incidente è stata eliminata.

Il secondo canale del dispositivo, assemblato sul trasformatore di corrente T1, op-amp DA1, trigger DD1.1, transistor VT2, VT3 e relè K2, spegne immediatamente il motore quando viene superato il valore consentito della corrente di avviamento. Gli impulsi di sovraccarico che sono apparsi in questo caso all'uscita dell'amplificatore operazionale mettono il trigger in uno stato con un livello alto in uscita, che porta al funzionamento del relè K2, che apre il circuito di alimentazione K1, un relè intermedio di l'antipasto. Per eliminare le conseguenze di una pressione troppo lunga del pulsante SB1, si consiglia di sostituire il teleruttore e il relè K2.

Fig. 2

Il circuito stampato del dispositivo considerato è mostrato in fig. 2. La sua definizione si riduce alla verifica della durata degli impulsi del singolo vibratore sui trigger DD1.2 e DD3.1 e all'impostazione delle soglie di protezione con le resistenze di trimming R3 e R4.
In alcuni casi, il compito di proteggere il motore dal sovraccarico è notevolmente semplificato. Ad esempio, se il motore elettrico è protetto in modo affidabile dai sovraccarichi di avviamento con altri mezzi, può essere limitato al suo spegnimento automatico al superamento del valore consentito della corrente di esercizio.

Fig. 3

Questo problema viene risolto con successo dal dispositivo assemblato secondo lo schema mostrato in Fig. 3. Il circuito di controllo del relè intermedio del contattore non è mostrato qui, ma le designazioni di posizione del relè e dei loro contatti coincidono con quelle di fig. 1. Come il precedente, il dispositivo di protezione si accende quando il gruppo di contatti ausiliari dell'avviatore KM1.2 è chiuso e i contatti del relè K2, all'intervento della protezione, aprono il circuito dell'avvolgimento del relè dell'avviatore intermedio.

Con l'apparizione di una tensione stabilizzata di 1 V sull'emettitore del transistor VT12, il condensatore C3 viene caricato attraverso il resistore R4. Una caduta di tensione positiva su questo resistore attiva un singolo vibratore sul trigger DD1.1, producendo un impulso di livello logico alto della durata di 5 s. Durante questo tempo, il trigger DD1.2 viene mantenuto in uno stato con un livello di uscita basso ed è insensibile alle variazioni di livello sull'ingresso C. Il relè K2 è diseccitato, il motore elettrico, dopo aver accelerato, entra in modalità operativa durante il impulso.

Dopo 5 s, il livello all'ingresso R del trigger DD1.2 diventa basso, dopodiché il primo impulso di sovraccarico ricevuto all'ingresso C del trigger dall'uscita dell'amplificatore operazionale DA1 commuterà il trigger nello stato opposto . I transistor VT2 e VT3 saranno aperti, il relè K2 funzionerà, spegnendo il motore.

Fig. 4

La scheda a circuito stampato di questa versione del dispositivo di protezione contro il sovraccarico del motore è mostrata in fig. quattro.

Relè K2 e cortocircuito nel primo e K2 nel secondo dispositivo di protezione - RES22 con passaporti RF4.500.122, RF4.500.129 o RF4.500.233.

In assenza di un trasformatore di corrente fabbricato in fabbrica, può essere realizzato da un relè elettromagnetico con un'armatura fissata in posizione attratta. Il filo, la cui corrente deve essere controllata, viene fatto passare attraverso la finestra del circuito magnetico chiuso risultante. La bobina del relè funge da avvolgimento secondario del trasformatore. Deve essere deviato con un resistore, come mostrato negli schemi di Fig. 1 e fig. 3.

Autore: A. Mankovsky, pos. Shevchenko, regione di Donetsk, Ucraina; Pubblicazione: radioradar.net

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