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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Скорость карт памяти KINGMAX в режиме чтения достигает 55 МБ/с 17.01.2012 Ассортимент компании KINGMAX пополнили карты памяти SDHC Pro и SDXC ProMax. Новинки поддерживают стандарт SD 3.0 и имеют маркировку Class10. При этом в режиме чтения они развивают скорость до 55 МБ/с, в режиме записи - до 30 МБ/с. По словам производителя, карты также отличаются повышенной надежностью. Карты SDHC Pro выпускаются объемом 8 и 16 ГБ, SDXC ProMax - 16 и 32 ГБ (заявлен также выпуск модели объемом 64 ГБ). Поддержка формата exFAT устраняет ограничение в 4 ГБ на один файл. По подсчетам компании, карты такого объема достаточно для хранения 512 минут видео высокой четкости. Серия Pro/ProMax включает модели с защитой от воды, в которых используется эксклюзивная технология защиты от воды и пыли KINGMAX PIP. Новые карты совместимы с ОС Windows 7, XP и Vista. В них реализованы механизмы распределения нагрузки, защиты контента (CPRM), обнаружения и коррекции ошибок (ECC).

Другие интересные новости:

▪ Радиационно-стойкие микросхемы контроллера ШИМ и драйвера от Renesas Electronics

▪ Гаджет для лечения морской болезни электротерапией

▪ Предсказана супер-вспышка на Солнце

▪ LTC4054 - микросхема для зарядки литий-ионных батарей

▪ В Солнечной системе существовала алмазная планета

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Красная опасность. Крылатое выражение

▪ статья Какие размеры имеет статуя Свободы в Нью-Йорке? Подробный ответ

▪ статья Хинное дерево красноватое. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья НЧ частотомер на интегральных схемах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Бестрансформаторный источник питания на КРЕНке, 220/12-22 вольта. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025