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:

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Квантовая батарея с мгновенной зарядкой и кратким хранением 14.09.2026

Аккумуляторы постепенно совершенствуются, однако между скоростью зарядки и способностью долго хранить энергию по-прежнему существует заметный компромисс. Исследователи, работающие в области квантовой физики, ищут принципиально иные способы накопления энергии. Одно из таких направлений связано с квантовыми батареями, использующими необычные свойства света и материи. Новый прототип продемонстрировал впечатляющую скорость зарядки, хотя до полноценного практического устройства ему еще далеко. Разработанная специалистами система способна получать энергию за фемтосекунды - квадриллионные доли секунды. Для сравнения, одна фемтосекунда составляет 10^-15 секунды. После завершения зарядки прототип удерживает накопленную энергию в течение наносекунд, то есть миллиардных долей секунды. Это примерно в миллион раз дольше самой зарядки. Однако столь эффектные показатели времени пока не означают, что устройство способно заменить обычный аккумулятор: запас энергии остается крайне небольшим. В осн ...>>

Загрязнение воздуха ослабляет ледники Гималаев 13.09.2026

Ледники высокогорных районов долгое время считались одними из наиболее удаленных от человеческой деятельности природных объектов. Однако даже эти гигантские массивы льда не защищены от загрязнения атмосферы. Частицы сажи, минеральной пыли и других веществ переносятся на большие расстояния, оседают на снегу и льду и изменяют их способность отражать солнечную энергию. На фоне глобального потепления подобное воздействие способно ускорять таяние ледников и усиливать связанные с ним природные риски. Особое внимание специалистов привлекают Гималаи, где ледники играют важную роль в формировании речного стока и поддержании водных ресурсов. Один из наиболее показательных регионов - Лангтанг в Непале. Несмотря на удаленность и живописный высокогорный ландшафт, он расположен по направлению переноса воздушных масс от одних из наиболее загрязненных промышленных районов Южной Азии. Недавний обвал ледника в этой местности сопровождался разрушительными внезапными паводками. При этом точная причина ...>>

Случайная новость из Архива Гигантский инвазивный шершень замечен в Европе 26.11.2024 На севере Испании впервые зафиксировано появление гигантского инвазивного шершня Vespa soror, родом из Юго-Восточной Азии. Этот вид, известный своими внушительными размерами и агрессивным поведением, представляет угрозу для местных экосистем, пчеловодства и здоровья людей. Ученые бьют тревогу, поскольку его адаптация к испанскому климату может привести к серьезным последствиям. Vespa soror - один из крупнейших шершней в мире, близкий родственник гигантского азиатского шершня Vespa mandarinia, также известного как "шершень-убийца". Его отличительные черты: желтая голова и черное тело; средний сегмент окрашен в желто-коричневый цвет с темными полосами; задние сегменты полностью черные. Эти насекомые охотятся на медоносных пчел, мелких позвоночных и способны причинять вред людям своими болезненными ужалениями, которые могут вызывать тяжелые аллергические реакции. Предполагается, что шершень проник в Испанию вместе с грузами из Азии. Это типичный путь для инвазивных видов, особенно тех, которые хорошо адаптируются к новым условиям. В данном случае климат Испании - умеренный и теплый - может оказаться благоприятным для размножения Vespa soror. Четыре особи были обнаружены на севере Испании в ловушках, предназначенных для поимки другого инвазивного вида, азиатского шершня Vespa velutina. Генетический анализ подтвердил их почти полное сходство с популяцией Vespa soror из Юго-Восточной Азии. Инвазивный шершень представляет серьезную опасность. Шершни уничтожают пчелиные ульи, что может привести к снижению популяции пчел и значительным потерям для фермеров. Появление нового хищника нарушает баланс в местной природе. Нападения шершней становятся особенно частыми осенью, в период активного размножения. Ужаления могут быть опасны, особенно для аллергиков. Эксперты призывают к немедленным действиям: усилению контроля за импортом товаров; установке ловушек для мониторинга и уничтожения Vespa soror; проведению информационных кампаний для населения о мерах предосторожности при встрече с этим насекомым. Появление Vespa soror в Европе сигнализирует о необходимости усилить контроль за распространением инвазивных видов. Без своевременных мер этот гигантский шершень может нанести значительный ущерб сельскому хозяйству, экосистемам и здоровью людей. Европа стоит перед вызовом, требующим совместных усилий ученых, экологов и властей для предотвращения новой биологической угрозы.

Другие интересные новости:

▪ Серия нанопотребляющих устройств Maxim MAX17222

▪ Солнечный компас

▪ Самолетам - чистый воздух

▪ Массовое производство биопроцессоров

▪ Получение электричества из сахара в крови

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана труда. Подборка статей

▪ статья Для больших оказий. Крылатое выражение

▪ статья Движутся ли другие планеты? Подробный ответ

▪ статья Нарушения мозгового кровообращения. Медицинская помощь

▪ статья Заземленный GP для диапазонов 14-28 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Критически об U-колене. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026