Защита трехфазного электродвигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

Рассмотрены два варианта устройства, отключающего трехфазный электродвигатель от сети при опасном для него изменении питающего напряжения, - простое релейное и сравнительно сложное на интегральных микросхемах. Устройства реагируют не только на общее повышение или понижение сетевого напряжения, но и на опасный для двигателя "перекос фаз" - изменение напряжения лишь одной из них.

Проблема защиты трехфазного электродвигателя от опасных для него колебаний сетевого напряжения особенно актуальна, если двигатель работает в отсутствие постоянно наблюдающего за ним человека (например, приводя в действие водяной насос), а также в сельской местности, где качество электрических сетей оставляет желать лучшего.

Не менее важно непрерывно контролировать температуру корпуса электродвигателя, есть немало причин, по которым он может перегреться. Самые частые - механическая перегрузка двигателя или заклинивание его вала в подшипниках.

Простейший способ защиты от пропадания или значительного понижения напряжения в одной из фаз иллюстрирует знакомая многим электрикам схема, показанная на рис. 1.

Обмотка пускателя КМ1 подключена к фазе (например, С) и нейтрали сети через нормально разомкнутые контакты реле К1.1 и К2.1. Обмотки реле подключены к двум другим фазам. В результате пропадание любого фазного напряжения приведет к отключению пускателем КМ1 электродвигателя от сети.

Обмотки пускателя и реле должны быть рассчитаны на питание переменным напряжением 220 В, 50 Гц. Если имеется пускатель с обмоткой на 380 В, ее правый по схеме вывод соединяют не с нейтралью (N), а с одним из фазных проводов (А или В). Реле с обмотками, рассчитанными на напряжение 12...24 В, можно воспользоваться, подключив их по схеме показанной на рис. 2.

Конденсатор С1 - К73-17. Его емкость указана для реле РСЧ52 (паспорт РС4.523.205, сопротивление обмотки 220 Ом). Если применено другое, конденсатор выбирают таким (обычно номиналом 0,47...1,5 мкФ), чтобы через обмотку реле протекал нужный для его срабатывания ток. Показанный на схеме штриховой линией оксидный конденсатор С2 устанавливают лишь в том случае, если сработавшее реле "жужжит". Емкость конденсатора (несколько микрофарад) выбирают минимальной, достаточной для устранения жужжания.

Схема более совершенного устройства защиты приведена на рис. 3. Оно реагирует не только на отклонение сетевого напряжения от номинального и на "перекос" фаз, но и снабжено датчиком температуры корпуса двигателя.

(нажмите для увеличения)

Три канала контроля за фазным напряжением по схеме идентичны. Поэтому рассмотрим работу только одного из них, контролирующего напряжение фазы А. Цепь R1,R4,VD2,R10,R17,C4 формирует из переменного фазного напряжения пропорциональное ему постоянное. Последнее поступает на входы двух ОУ микросхемы DA3, служащих компараторами. На инвертирующий вход нижнего по схеме компаратора с резистивного делителя R8R12 подано напряжение, задающее порог срабатывания защиты при превышении фазным напряжением допустимого значения. На инвертирующий вход второго (верхнего) компаратора подано напряжение "нижнего" порога (с резистивного делителя R7R11). Выходы компараторов соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ DD1.1. Логический уровень на выходе этого элемента высокий, пока контролируемое фазное напряжение остается в установленных подстроечными резисторами R11 и R12 пределах.

Элемент DD2.1 объединяет выходные сигналы трех каналов контроля. Пока ни один из них не сработал, уровень на выходе этого элемента - низкий. Светодиод HL2 светится, сигнализируя об исправности трехфазной сети. Аналогично элементу DD2.1 действует элемент DD2.2, но на один из его входов дополнительно подан сигнал срабатывания узла контроля температуры. Поэтому транзистор VT1, цепь базы которого подключена к выходу элемента DD2.2 через интегрирующую цепь R22C7 и инвертор DD2.3, открыт лишь при условии, что сеть исправна и температура корпуса электродвигателя ниже допустимой.

В цепь коллектора транзистора VT1 включена обмотка реле К1. Если все в порядке, реле К1 и контактор КМ1 находятся в сработавшем состоянии и электродвигатель подключен к сети. В аварийной ситуации транзистор будет закрыт и разомкнувшиеся контакты реле К1.1 обесточат обмотку пускателя КМ1, который отключит электродвигатель. Упомянутая выше цепь R22C7, задерживая срабатывание защиты на 2...4 с, предотвращает реакцию на кратковременные броски сетевого напряжения.

Датчиком температуры корпуса электродвигателя служит терморезистор RK1. С помощью ОУ DA6 напряжение, падающее на терморезисторе, сравнивают с образцовым, поступающим на инвертирующий вход ОУ с резистивного делителя R9R16. В случае перегрева электродвигателя сопротивление терморезистора и падение напряжения на нем уменьшаются настолько, что высокий логический уровень на выходе DA6 сменяется низким, приводя к гашению светодиода HL1 и к отключению электродвигателя пускателем КМ 1.

Длина проводов, соединяющих терморезистор RK1 с защитным устройством, может достигать 2...3 м. Конденсатор С1 устраняет наведенные на эти провода помехи. Если применен терморезистор с номинальньным сопротивлением, отличающимся от указанного на схеме, необходимо подобрать резистор R15 таким образом, чтобы при нагретом до температуры срабатывания терморезисторе напряжение на инвертирующем входе DA6 не опускалось ниже 2 В. При меньшем значении параметры включенного по приведенной схеме ОУ КР140УД608 заметно ухудшаются. Это же касается напряжения, подаваемого на входы ОУ микросхем DA3-DA5.

Узел питания защитного устройства состоит из понижающего трансформатора Т1, диодного моста VD1, конденсатора фильтра С2 и двух интегральных стабилизаторов - DA1 и DA2. Напряжением 9 В с выхода первого стабилизатора питают микросхемы DA3-DA6, DD1, DD2. Потребляемый ток не превышает 30 мА поэтому теплоотвод микросхеме DA1 не требуется. Из напряжения 5 В, стабилизированного микросхемой DA2, получают образцовые уровни напряжения для установки порогов срабатывания защиты.

Устройство собрано на печатной плате (рис. 4) размерами 80x75 мм из двусторонне фольгированного стеклотекстолита. На ней расположены все элементы, за исключением трансформатора Т1, реле К1 с диодом VD5, подключенным непосредственно к выводам, и, конечно, пускателя КМ1.

(нажмите для увеличения)

Резисторы R1-R3 - МЛТ-0,5, остальные постоянные - С2-23 0,125 Вт или МЛТ-0,125. Подстроечные резисторы R9, R11, R12 -СПЗ-19а. Их можно заменить на другие малогабаритные. Терморезистор - ММТ-4, СТ1 илиТР-4. Оксидные конденсаторы - К50-35 или аналогичные импортные. Вместо транзистора КТ972А подойдут КТ972Б или импортный 2SD1111.

Сдвоенные ОУ КМ140УД20 можно заменить на КР140УД20А, КР140УД20Б, а также на LM358N, КР574УД2А или (изменив печатную плату) на различные модификации одиночных ОУ К140УД6, К140УД7. Замена стабилизатора 7809 - КР142ЕН8А, КР142ЕН8Г

Реле К1 - импортное KR8S фирмы "Elesta". Подойдет и другое с рабочим напряжением не более 24 В и контактами, способными коммутировать напряжение 380 В. Трансформатор Т1 - любой со вторичной обмоткой на напряжение 18...20 В, обеспечивающий ток, необходимый для питания реле.

Налаживание защитного устройства сводится к установке порогов срабатывания компараторов. Временно соединив входы А-С, подают на них относительно цепи N переменное напряжение от регулируемого автотрансформатора. Установив здесь 180 В, поочередно измеряют вольтметром постоянного тока значения напряжения на конденсаторах С4-С6. Если они различаются более чем на 0,1 В, необходимо устранить разброс, подбирая номиналы резисторов R1-R3 или R4-R6.

Вращая движок подстроенного резистора R11, добиваются зажигания светодиода HL2. Если это сделать не удается, измените положение движка подстроенного резистора R12 и повторите попытку. Далее с помощью автотрансформатора повышают до 250 В напряжение на соединенных входах защитного устройства. Светодиод HL2 должен погаснуть. Перемещая движок подстроенного резистора R12, вновь зажигают его. Остается убедиться, что светодиод HL2 светится, пока входное напряжение в пределах 180...250 В, и гаснет, если оно вне этого интервала. При необходимости регулировку повторяют.

Если воспользоваться автотрансформатором не удается, пороги срабатывания защиты можно установить приблизительно. Измеренное высокоомным вольтметром напряжение на движке подстроечного резистора R11 должно быть равно 3,16 В, а на движке R12 - 4,44 В. Приведенные значения справедливы, если сопротивление каждого из резисторов R1-R6, R10, R13, R14, R17-R19 в точности равно указанному на схеме номиналу.

Прежде чем регулировать канал контроля температуры, переводят движок подстроечного резистора R9 в левое по схеме положение. В результате должен зажечься светодиод HL1. Нагрев терморезистор RK1 до необходимой температуры, вращают движок упомянутого резистора, пока не погаснет светодиод. Как только терморезистор немного остынет, светодиод должен зажечься вновь. Если светятся оба светодиода (HL1 и HL2), должны сработать реле К1 и пускатель КМ1.

Автор: И.Коротков, п.Буча Киевской обл., Украина

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Производства водородного топлива из воздуха 12.09.2022 Водород обладает огромным потенциалом в качестве чистого топлива: его много (в основном в таких соединениях, как вода), он не производит вредных выбросов, а также может использоваться для хранения энергии из солнечных, ветровых и приливных источников. Однако есть проблемы с производством достаточного количества материала практичным и доступным способом. Для выделения водорода из воды может потребоваться сложная технология, а также необходима чистая пресная вода, которую не везде можно найти в изобилии. Международная группа ученых разработала новый прототип устройства, который может собирать воду из влажного воздуха, прежде чем расщеплять ее на водород и кислород. Более того, он может работать в местах, где влажность - концентрация водяного пара в воздухе - составляет всего 4%. Устройство, собранное исследователями, представляет собой прототип электролизера, работающего от электричества из возобновляемых источников энергии, для разложения воды на ее элементы, водород и кислород. В одном испытании с солнечным источником питания параллельно работали пять электролизеров. Электроды располагаются по обе стороны устройства для сбора воды, похожего на губку материала, который поглощает воду из воздуха, но также служит резервуаром для электролита. Оба электрода изолированы от воздуха, что означает, что водород и кислород могут быть собраны в виде чистых газов после того, как произошло разделение. Был протестирован ряд различных материалов и настроек, чтобы заставить прототип устройства работать на удовлетворительном уровне, и одна из конфигураций, которые пробовали исследователи, смогла успешно работать в течение 12 дней подряд. "Этот так называемый модуль прямого воздушного электролиза (DAE) может работать в абсолютно сухой среде с относительной влажностью 4%, преодолевая проблемы с водоснабжением и устойчиво производя зеленый водород с минимальным воздействием на окружающую среду", - сказали они. По словам ученых, эта технология все еще находится на ранней стадии, потому что разные установки и материалы DAE приводили к разным результатам с точки зрения эффективности и выработки энергии. Однако команда уверена, что их устройство можно улучшить и масштабировать.

Другие интересные новости:

▪ Лампа работает без электричества

▪ Ветроэлектрогенератор с лазером

▪ Прибор для борьбы с домашними грызунами и насекомыми

▪ Самый емкий SSD

▪ Электронный браслет проверит чистоту рук врачей и поваров

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электричество для начинающих. Подборка статей

▪ статья Уотсон Джеймс. Биография ученого

▪ статья Когда начал действовать Красный Крест? Подробный ответ

▪ статья Оператор по диспетчерскому обслуживанию лифтов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Модернизация трансивера UW3DI. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электроустановки зрелищных предприятий, клубных учреждений и спортивных сооружений. Общие требования. Электроснабжение. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026