Защита электродвигателя от перегрузок

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети

 Комментарии к статье

Проблема надежной защиты от перегрузок электродвигателей, а соответственно, и механизмов, в которых они установлены, до сих пор очень актуальна. Особенно на производстве, где нередко случаются нарушения установленных правил эксплуатации механизмов, приводящие к перегрузкам, да и аварии изношенного оборудования иногда происходят (заклинил редуктор, "рассыпался" подшипник, замыкание в кабеле или обрыв (разного провода). Во всех этих случаях рассматриваемые защитные устройства надежно срабатывают, выключая двигатель.

Первое из рассматриваемых в статье устройств заменяет два блока электромагнитного пускателя, которые в случае неисправности довольно трудно восстановить, - блоки защиты по максимальному току (ПМЗ) и по рабочему току (ТЗП). Оно значительно превосходит их по надежности и точности установки порогов срабатывания. Кроме того, пределы регулирования порогов у него намного шире.

Рис. 1

На рис. 1 изображена схема этого устройства. При нажатии на кнопку SB1 "Пуск" срабатывает К1 - промежуточное реле электромагнитного пускателя электродвигателя, а с ним и сам пускатель, вспомогательные группы контактов которого КМ 1.1 и КМ 1.2 замыкаются. Первая из них блокирует кнопку SB1, которую теперь можно отпустить, а вторая включает в работу выпрямитель на диодном мосте VD5-VD8. Напряжение 12 В с выхода стабилизатора на стабилитроне VD9 и транзисторе VT1 подается в цепи питания устройства. Нужное для питания реле К1 напряжение 36 В имеется в пускателе. Обычно там удается найти и переменное напряжение 12...18 В для выпрямителя.

Сразу после включения питания конденсатор С6 заряжается через резистор R10, на котором формируется импульс, устанавливающий триггеры DD1.1 и DD3.2 в исходное состояние с низким уровнем на выходе.

Обычно в электромагнитных пускателях для контроля тока, потребляемого трехфазным двигателем, применяют два трансформатора тока. В блоках ПМЗ и ТЗП происходит сравнение выходного тока трансформаторов с образцовым. Узлы сравнения построены на резисторах МЛТ-2, которые при превышении допустимых значений тока сильно нагреваются, иногда даже выходят из строя. Следствием перегрева бывают кольцевые трещины в местах пайки выводов этих резисторов.

В рассматриваемом устройстве компараторы напряжения на ОУ DA1 и DA2 следят за амплитудой напряжения на нагрузочных резисторах трансформаторов тока Т1 и Т2 (соответственно R1 и R2), которая пропорциональна контролируемому току. Не исключено что снимаемые с этих резисторов напряжения окажутся слишком малыми по сравнению с порогами срабатывания компараторов. В таком случае их можно усилить с помощью ОУ, включенных по стандартной схеме неинвертирующего усилителя.

В качестве DA1 и DA2 не случайно выбраны ОУ К140УД11, имеющие защиту от превышения допустимого входного напряжения и от замыкания выхода. При их замене микросхемами другого типа следует защитить неинвертирующие входы усилителей, подключив между ними и общим проводом стабилитроны Д814Д (анодами к общему проводу).

Для защиты однофазного двигателя, когда ток контролируют только в одной цепи, трансформатор тока Т2 не нужен. Его исключают из устройства вместе с резистором R2 и диодом VD2, а верхний (по схеме) вывод подстроечного резистора R4 соединяют с таким же выводом резистора R3.

С началом работы электродвигателя на неинвертирующий вход ОУ DA2 поступают положительные полупериоды напряжения с движка подстроечного резистора R4. Их амплитуда намного превышает образцовое напряжение на выводе 2 ОУ, поскольку пусковой ток электродвигателя обычно в 5...7 раз больше рабочего. В результате на выходе ОУ DA2 присутствуют импульсы логических уровней. Фронтом первого из них запускаются одновибраторы на триггерах DD1.2 и DD3.1. Первый генерирует импульс длительностью 5 с, второй - 3 с.

Соединенные последовательно элементы микросхемы DD2 создают задержку, благодаря которой при одновременном запуске одновибраторов высокий уровень на входе D триггера DD3.2 устанавливается позже, чем на входе С, поэтому триггер остается в исходном состоянии, а обмотка реле КЗ - обесточенной.

Если ток двигателя за 3 с не уменьшился до рабочего значения и импульсы на выходе ОУ DA2 не прекратились, произойдет повторный запуск одновиб-ратора на триггере DD3.1. Поскольку установленный ранее на входе D триггера DD3.2 высокий уровень остался прежним, этот триггер переключится, реле КЗ сработает, его контакты К3.1 разомкнут цепь обмотки реле К1. Двигатель будет выключен.

Аналогичные процессы произойдут и при увеличении тока сверх допустимого рабочего в результате механической перегрузки двигателя. Если ее продолжительность менее 3 с, двигатель продолжит работать, а если больше, он будет выключен.

Следует иметь в виду, что в случае, когда контакты кнопки SB1 или выполняющего ее функции реле блока дистанционного управления (БДУ) остаются замкнутыми более 3 с, после аварийного выключения двигателя произойдет его повторное включение еще на 3 с. Чтобы не допустить этого, можно, например, заменить обычное реле КЗ на имеющее два устойчивых состояния (дистанционный переключатель) и использовать его вторую обмотку для возвращения устройства защиты в рабочий режим после устранения причины аварии.

Второй канал устройства, собранный на трансформаторе тока Т1, ОУ DA1, триггере DD1.1, транзисторах VT2, VT3 и реле К2, немедленно выключает двигатель при превышении допустимо го значения пускового тока. Импульсы перегрузки, появившиеся в этом случае на выходе ОУ, переводят триггер в состояние с высоким уровнем на выходе, что приводит к срабатыванию реле К2, размыкающего цепь питания К1, - промежуточного реле пускателя. Для устранения последствий слишком длительного нажатия на кнопку SB1 рекомендуется заменить дистанционным переключателем и реле К2.

Рис. 2

Печатная плата рассмотренного устройства изображена на рис. 2. Его налаживание сводится к проверке длительности импульсов одновибраторов на триггерах DD1.2 и DD3.1 и к установке порогов срабатывания защиты подстроечными резисторами R3 и R4.
В некоторых случаях задача защиты электродвигателя от перегрузки значительно упрощается. Например, если электродвигатель надежно защищен от пусковых перегрузок другими средствами, можно ограничиться его автоматическим отключением при превышении допустимого значения рабочего тока.

Рис. 3

Такую задачу успешно решает устройство, собранное по схеме, показанной на рис. 3. Схема управления промежуточным реле контактора здесь не приводится, но позиционные обозначения реле и их контактов совпадают с соответствующими на рис. 1. Как и предыдущее, устройство защиты включается при замыкании вспомогательной контактной группы пускателя КМ1.2, а контакты реле К2 при срабатывании защиты размыкают цепь обмотки промежуточного реле пускателя.

С появлением на эмиттере транзистора VT1 стабилизированного напряжения 12 В конденсатор C3 заряжается через резистор R4. Положительным перепадом напряжения на этом резисторе запускается одновибратор на триггере DD1.1, вырабатывающий импульс высокого логического уровня длительностью 5 с. В течение этого времени триггер DD1.2 удерживается в состоянии с низким уровнем на выходе и нечувствителен к изменениям уровня на входе С. Реле К2 обесточено, электродвигатель, разогнавшись, переходит за время импульса в рабочий режим.

По истечении 5 с уровень на входе R триггера DD1.2 становится низким, после чего первый же импульс перегрузки, поступивший на вход С триггера с выхода ОУ DA1, переведет триггер в противоположное состояние. Транзисторы VT2 и VT3 будут открыты, реле К2 сработает, выключая двигатель.

Рис. 4

Печатная плата этого варианта устройства защиты электродвигателя от перегрузки изображена на рис. 4.

Реле К2 и КЗ в первом и К2 во втором устройствах защиты - РЭС22 с паспортами РФ4.500.122, РФ4.500.129 или РФ4.500.233.

При отсутствии трансформатора тока заводского изготовления его можно сделать из электромагнитного реле с зафиксированным в притянутом положении якорем. Провод, ток в котором необходимо контролировать, пропускают сквозь окно получившегося замкнутого магнитопровода. Катушка реле служит вторичной обмоткой трансформатора. Ее нужно обязательно зашунтировать резистором, как показано на схемах рис. 1 и рис. 3.

Автор: А. Маньковский, пос. Шевченко Донецкой обл., Украина; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети.

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 Кондиционеры GE Appliance с поддержкой Apple HomeKit 30.04.2018 Руководство компании GE Appliance - дочернего предприятия Haier - объявило о начале продаж первых на американском рынке домашних систем кондиционирования воздуха, совместимых с платформой Apple HomeKit. В числе устройств, обладающих заявленной функциональной особенностью, значатся модели AEC08LX, AEC10AX, AEC12AX, AHP08LX и AHP10LX. Все они отмечены GE Appliance как смарт-кондиционеры, о чем свидетельствует отметка в спецификациях о поддержке технологии Wi-Fi Connect. Ставшие доступными для заказа новинки GE Appliance относятся к категории кондиционеров оконного типа. Данные моноблоки рассчитаны на взаимодействие не только с системой "умного" дома Apple HomeKit, но и работу с голосовыми ассистентами Google Assistant, Amazon Alexa. Также все пять устройств могут синхронизироваться со сторонней электроникой через IFTTT. Контролировать работу кондиционеров пользователь сможет любым удобным для него способом в зависимости от ситуации - посредством комплектного пульта ДУ, мобильного приложения, веб-сервиса или же с помощью устных команд. Интеграция с HomeKit позволит не только включать/выключать кондиционер и устанавливать температурные лимиты, но и связать его с компонентами "умного" дома - сделать частью единой сети. Для тех же, кто не желает углубляться в тонкости подобной интеграции, разработчики из GE Appliance предлагают альтернативный вариант. Речь идет об использовании фирменного приложения Appliances Comfort для создания комфортного микроклимата в помещении без задействования мобильных устройств или гаджетов, так или иначе связанных с Apple, Amazon, Google. Оригинальное ПО также позволит управлять питанием кондиционера в дистанционном режиме. Цена на продукцию GE Appliance, готовую влиться в среду Apple HomeKit, стартует с отметки в $229. Именно во столько обойдется модель AEC08LX. Самыми же дорогими в серии оказались кондиционеры GE Appliance AEC12AX и AHP10LX, каждый из которых был оценен в $329.

Другие интересные новости:

▪ Протонные водородные батареи

▪ Поезд метро X-Wagen компании Siemens Mobility

▪ Земля и Луна образованы из похожих материалов

▪ Сверхминиатюрная цифровая фотокамера CardCam

▪ Гаджет Panasonic MS-DS100 избавит от неприятного запаха обуви

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Серый кардинал. Крылатое выражение

▪ статья Почему бензин горит? Подробный ответ

▪ статья Инженер-энергетик. Должностная инструкция

▪ статья Указатель поворотов для велосипеда. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Конвертер 144/27 МГц с плавным гетеродином. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026