Устройство защиты трехфазного двигателя от обрыва фазы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети, блоки бесперебойного питания

 Комментарии к статье

В статье приводится описание устройства защиты трехфазного асинхронного двигателя от обрыва фазы питающей сети.

Схемой устройства предусмотрен автоматический контроль токов в линии питания двигателя с помощью датчиков трансформаторного типа. Устройство обеспечивает задержку отключения двигателя от питающей сети при коротких замыканиях на соседних участках сети, а также при кратковременном исчезновении фазы источника питания и блокирует пуск двигателя при неполнофазном режиме работы.

Одной из распространенных причин повреждения асинхронных трехфазных электродвигателей (АД) являются неполнофазные режимы их работы, которые возникают из-за обрывов фаз, нарушения контактов в коммутационных или защитных аппаратах.

Тепловые реле, которые предназначены для защиты АД от перегрузки, не всегда срабатывают при обрывах фаз, вследствие чего двигатели перегреваются и выходят из строя из-за повреждения изоляции.

Ниже приводится описание устройства защиты АД от работы на двух фазах, которое отличается от [1] наличием отдельных датчиков тока трансформаторного типа, что позволяет использовать его с магнитными пускателями малой величины, не имеющих тепловых реле. Поэтому область использования устройства более широкая по сравнению с предыдущей разработкой.

Структурная схема устройства защиты приведена на рис.1.

(нажмите для увеличения)

Устройство состоит из блока питания БП, трех независимых каналов контроля токов фаз питающей линии А, В, С, каждый из которых содержит датчик тока ДТ, усилитель У и детектор Д, логический элемент "ИЛИ", элемент задержки ЭЗ, пороговое устройство ПУ, электронный ключ ЭК, магнитный пускатель МП, кнопки управления ПС асинхронным двигателем АД.

Принципиальная схема устройства приведена на рис.2.

(нажмите для увеличения)

Блок питания собран по бестрансформаторной схеме. Напряжение на него подается непосредственно от одной из фаз трехфазной питающей сети через контакты 1-2 переключателя SA1, что обеспечивает выбор режима работы АД: обычный без контроля обрыва фаз (контакты 3-4 замкнуты) или автоматический с контролем токов в фазах АД (контакты 12 замкнуты, а 3-4 - разомкнуты). На рис.2 показан автоматический режим.

Выпрямитель блока питания собран по однополупериодной схеме на диоде VD13. Стабилитрон VD14 обеспечивает перезаряд гасящего конденсатора С12, шунтированного резистором R27. Этот резистор обеспечивает разряд конденсатора С12 после отключения схемы защиты. Балластный резистор R29 уменьшает бросок тока через конденсаторы С10, С12 при подаче напряжения на блок питания.

Устройство защиты от обрыва фазы состоит из трех независимых одинаковых каналов контроля токов фаз питающей линии, которые работают на общий исполнительный элемент - симистор VS1. Все каналы контроля имеют датчики - трансформаторы тока ТТ1-ТТ3. При протекании тока по первичной обмотке трансформатора, что имеет место при нормальной работе АД, во вторичной обмотке наводится ЭДС, которая подается на вход однокаскадного усилителя, собранного на транзисторе VT1. С выхода усилителя напряжение через конденсатор С4 подается на вход детектора с удвоением напряжения VD4, VD7, нагрузкой которого является конденсатор С7. Постоянная составляющая сигнала с конденсатора С7 через ограничительный резистор R13 подается на вход транзистора VT4. Аналогично работают второй и третий каналы (транзисторы VT5 и VT6).

Транзисторы VT4-VT6 и диоды VD10-VD12 образуют логический элемент "ИЛИ". При нормальной работе АД напряжение на коллекторах любого из транзисторов равно нулю, соответственно равняется нулю напряжение на выходе логического элемента "ИЛИ".

Элемент задержки ЭЗ состоит из резисторов R19, R20 и конденсатора С11, от емкости которого зависит величина времени задержки на срабатывание устройства защиты АД. При отсутствии напряжения на выходе элемента "ИЛИ" напряжение на входе порогового устройства ПУ, собранного на транзисторах VT7-VT9, отсутствует. При этом транзисторы VT7, VT8 образуют триггер Шмитта, что обеспечивает четкую работу исполнительного элемента - симистора VS1 в цепи магнитного пускателя. При нормальной работе транзистор VT7 закрыт, а VT8 открыт, поэтому открыт транзистор VT9, открыт симистор VS1, и он шунтирует пусковую кнопку S2 магнитного пускателя.

Диоды VD1-VD3 во входных цепях транзисторов VT1-VT3 обеспечивают защиту транзисторов при переходных процессах в линии питания двигателя АД, что имеет место при включении в сеть и коротких замыканиях. Для снижения скорости нарастания напряжения на симисторе параллельно с ним включают конденсатор С13.

Резистор R28 ограничивает ток разряда конденсатора С13. Устройство работает следующим образом. Предположим, что напряжение на всех трех фазах сети присутствует. Переключателем SA1 подаем напряжение на блок питания устройства с помощью контактов 1-2. Запускаем АД, нажав кнопку S2 ("Пуск"). При этом срабатывает магнитный пускатель, и через контакты К1.2 подается трехфазное напряжение на клеммы С1-С3 двигателя. Во всех трех трансформаторах тока наводится ЭДС, в результате все каналы устройства открыты, на выходе элемента "ИЛИ" напряжения нет, симистор VS1 открыт и через закрытый контакт К1.1 магнитного пускателя шунтирует пусковую кнопку S2. Пуск АД закончен.

При обрыве любой фазы, например "А", ток в первичной обмотке ТТ1 исчезает, и канал защиты фазы "А" закрывается (на коллекторах VT1 и VT4 - высокое напряжение). На выходе элемента "ИЛИ" появляется сигнал, триггер Шмитта переходит в другое устойчивое состояние, закрывается транзистор VT9, а значит, и симистор VS1. Катушка магнитного пускателя обесточивается, и АД отключается от сети.

Детали. В устройстве используются резисторы R1-R24 типа МЛТ-0,25; R25-R29 типа МЛТ-0,5; диоды VD1-VD12 типа Д9Г можно заменить диодами типа Д9Д, Д9Б, Д310-Д312, а диод VD13 типа Д226 - диодом типа КД105 с любым буквенным индексом. Вместо стабилитрона VD14 типа Д815Д можно использовать Д815Г.

Конденсаторы С1-С11 типа К50-6 на напряжение 25 В. Конденсатор С12 состоит из двух параллельно соединенных конденсаторов типа К73-17, 2 мкФ, 400 В, они могут быть заменены соответствующими конденсаторами типа МБГО-2. Транзисторы VT1-VT8 типа КТ361 можно использовать с любым буквенным индексом. Транзистор VT9 серии КТ315Г можно заменить транзистором серии КТ312. Вместо симистора VS1 типа КУ208Г можно использовать унифицированный типа ТС112-10-4 на 10 А, 400 В с любой последней цифрой не ниже 4, они имеют практически тот же корпус, что и диоды КД202. Датчики тока ТТ1-ТТ3 выполнены на сердечнике из феррита марки М2000НМ1 и типоразмера К33Ч16Ч9. Для АД мощностью 1,1 кВт первичные обмотки датчиков содержат по 2 витка провода линии, питающей двигатель, вторичные - 25-50 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,18 мм.

Все детали каждого канала устройства, включая элемент "ИЛИ", смонтированы на отдельной печатной плате размером 90Ч50 мм, толщиной 1 мм. Подобным образом на отдельных платах смонтированы блок питания и пороговое устройство вместе с элементом задержки. Все печатные платы устанавливают в корпусе обычного промежуточного реле переменного тока типа РП23 одна над другой и крепят к основанию реле тремя шпильками.

Наладка. При выключенном автоматическом выключателе АВ отсоединяют от резистора R26 управляющий электрод симистора VS1, а сам симистор шунтируют проволочной перемычкой. Затем, включив АВ, переключателем SA1 контактами 1-2 включают устройство в сеть. Авометром измеряют напряжение на выходе блока питания, которое должно находиться в пределах 9...13 В в зависимости от типа использованного стабилитрона. Кнопкой S2 запускают двигатель АД и проверяют наличие напряжения на выходе датчиков тока, которое должно составлять 1...1,5 В при номинальной нагрузке АД. Если напряжение выходит за указанные пределы, то его корректируют изменением количества витков первичной обмотки датчиков тока, после чего проверяют открытое состояние транзисторов каждого канала (VT1, VT4; VT2, VT5; VT3, VT6) и отсутствие сигнала на выходе элемента "ИЛИ". При этом транзисторы VT8 и VT9 должны быть открытыми.

После этого выключают АД и АВ, восстанавливают работу схемы защиты, сняв проволочную перемычку с симистора VS1, устанавливают в каждой из фаз питающей линии однополюсный автоматический выключатель и запускают АД с помощью кнопки S2. При этом пусковая кнопка S2 за счет открытия симистора VS1 и замыкания контактов К1.1 магнитного пускателя должна зашунтироваться. Если шунтирование не состоялось (АД останавливается при отпускании кнопки S2), надо подобрать соответствующую величину сопротивления R26.

Достигнув шунтирования кнопки S2, проверяют работу устройства при поочередном отключении каждой фазы питающей линии с помощью однополосного автоматического выключателя. При этом следует помнить, что отключение АД защитой происходит не сразу после отключения выключателя, а с выдержкой 0,5...1 с.

Устройство испытано в лабораторных условиях с двигателем серии 4А мощностью 1,1 кВт, напряжением 220/380 В при напряжении сети 380 В. Оно показало надежную защиту АД в случае обрыва фазы при разных нагрузках АД.

Внедрение указанного устройства на производстве даст возможность значительно уменьшить количество случаев выхода из строя АД при обрыве фазы, которое достигает по последним данным, например, в сельском хозяйстве 40-50%.

Литература:

1. Коломойцев К.В., Романюк Ю.Ф., Гладь И.В. Защита трехфазных асинхронных двигателей от работы на двух фазах//Радіоаматор-Электрик. - 2000.N5. - C.15

Авторы: К.В. Коломойцев, И.В. Гладь, Ю.Ф. Романюк

Смотрите другие статьи раздела Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети, блоки бесперебойного питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива Важнейшие открытия 2022 года 31.12.2022 Самые важные открытия человечества значительно продвинули мир вперед в сфере технологий, космоса и медицины. Эксперты собрали самые значительные открытия и достижения в сфере технологий, которыми отличился богатый на события 2022 год. Поскольку угроза столкновения с Землей астероидов вполне возможна, то ученые NASA разработали и успешно испытали миссию Dart. Ученые в сентябре направили навстречу небольшому астероиду Диморфос, который вращался вокруг другого астероида Дидим, космический аппарат, который врезался в астероид и изменил его направление. Позже в октябре ученые подтвердили, что действительно смогли отклонить астероид Диморфос от его орбиты. Это даст Земле шанс отразить возможный космический удар в будущем. Космический телескоп Уэбба. Сверхмощный телескоп появился на орбите 24 января 2022 года. Проект оценивается в 10 млрд долларов и рассчитан на 25 лет. NASA уже 12 юля опубликовало первые снимки, выполненные этим телескопом. Пересадка человеку свиного сердца. 7 января 57-летнему мужчине с неизлечимой болезнью сердца провели уникальную операцию по пересадке генетически модифицированного свиного сердца. Пациент страдал аритмией и последние недели постоянно был подключен к аппарату искусственного кровоснабжения. Пациент после операции выписался из больницы и начал нормальную жизнь. Позже, в марте, он умер, но не по вине пересаженного органа. Расшифрован геном человека. 20-летнее исследование ученых, работавших над секвенированием ДНК человека, помогло выявить полную картину генетической последовательности ДНК человека. Теперь нам известна полная версия генома человека, которая состоит из 3,055 миллиарда пар оснований, построенных из хромосом и генов, и 19 969 генов. Прорыв в термоядерной энергетике. Ученые провели термоядерную реакцию, которая дала больше энергии, чем до запуска. Это крупнейший прорыв в области. Если энергия ядерного синтеза будет коммерциализирована, то она станет чистым и возобновляемым источником энергии. Это поможет значительно сократить количество радиоактивных отходов от АЭС. Запуск Большого адронного коллайдера. После трехлетнего перерыва на техобслуживание и модернизацию, заработал Большой адронный коллайдер, и уже в июле в ЦЕРНе заявили об открытии трех новых экзотических частиц. Первое фото черной дыры внутри Млечного Пути. У черных дыр нет поверхности, как у планет или звезд. При помощи телескопа Event Horizon астрономам удалось впервые сделать фотографию "огненного кольца" вокруг сверхмассивной черной дыры. "Кротовая нора" на квантовом компьютере. Кротовые норы - это теоретические структуры, подобные туннелям, которые ведут в разные точки пространства-времени. Ученые смоделировали на квантовом компьютере две черные дыры, передав между ними сообщение. Таким образом удалось создать туннель в пространстве-времени. Найдена гробница Клеопатры. Затерянная гробница является "Святым Граалем" для археологов-египтологов. В Египте подтвердили, что туннель длиной 1300 метров, который опускается на глубину 13 метров. В конце этого туннеля может находиться знаменитая гробница Клеопатры. Ранее на этом месте находили каменную голову Клеопатры вместе с 22 монетами. Выращенные в лаборатории клетки мозга умеют играть в видеоигры. Исследователи из мельбурнского стартапа Cortical Labs впервые доказали, что 800 000 клеток мозга могут выполнять целенаправленные задачи - в данном случае Pong. "Эта новая способность научить клеточные культуры выполнять задачу и управлять лопастью, чтобы возвращать мяч, открывает новые возможности для открытий, которые будут иметь далеко идущие последствия для технологий, здоровья и общества" - сказал доктор Адил Рази, автор исследования.

Другие интересные новости:

▪ Сверхпроводник, управляемый магнетизмом

▪ 100-ядерный процессор EZchip TILE-Mx100

▪ Саундбар LG S95TR

▪ Сплав с гигантским баримагнитным эффектом

▪ Новое жидкостное охлаждение от Fujitsu

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Пластмассы. История изобретения и производства

▪ статья На скольких языках разговаривают нигерийцы? Подробный ответ

▪ статья Арника горная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Звучащий брелок. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Бестрансформаторный преобразователь напряжения, 28/150-450 вольт 1 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026