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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Vorrichtung zur automatischen Trocknung von Motorwicklungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren Im Alltag und in der Industrie eingesetzte Elektromotoren werden häufig bei hoher Luftfeuchtigkeit betrieben und gelagert. Das Motorgehäuse ist nicht hermetisch, Feuchtigkeit dringt zwangsläufig ins Innere ein und wird von der Isolierung der Wicklungen aufgenommen. Dies führt zu einer Verringerung des Isolationswiderstands, einem Anstieg der Ableitströme und letztendlich zum Durchschlag. Das vorgeschlagene Gerät überwacht ständig den Isolationswiderstand eines dreiphasigen Asynchron-Elektromotors und hält ihn automatisch auf einem bestimmten Niveau, um einen Motorausfall aufgrund von Staunässe auszuschließen. Das zu besprechende Gerät bildet mit einem Elektromotor, einem Stromversorgungsnetz und einer Startvorrichtung ein einziges System, dessen Aufbau und Funktionsprinzip durch ein Urheberrechtszertifikat geschützt sind [1]. Der Entwurf wurde mit der Silbermedaille des VDNKh (VVTs) ausgezeichnet. Der Isolationswiderstand wird in den im Hinblick auf Feuchtigkeitskondensation gefährlichsten Zeitintervallen überwacht und wiederhergestellt – während der Betriebspausen des Elektroantriebs. Wie in der Abbildung dargestellt, ist der Asynchronmotor M1 über ein Schaltgerät KM1 an ein Drehstromnetz angeschlossen. Das Trocknungsgerät selbst besteht aus Leistungseinheiten (Transformator T1, Gleichrichter auf Diodenbrücken VD1, VD3), Isolationswiderstandssteuerung (Mikroschaltung DA1, Transistor VT2, Relais K1) und Steuerung (Mikroschaltung DD1, Transistoren VT1, VT3, Relais K2). Als Stellelemente dienen die Triacs VS1 und VS2.
Das Einschalten des Trocknungsgeräts erfolgt mit dem Schalter SA1, dessen erste Kontaktgruppe (SA1.1) den Stromkreis der Primärwicklung des Transformators T1 schließt und dessen zweite (SA1.2) die Wicklungen des Motors M1 verbindet Der Eingang des Steuergerätes. Wenn die Leistungskontakte des Schalters KM1 geschlossen sind und der Motor an das Stromnetz angeschlossen ist, funktioniert die Trocknungsvorrichtung nicht, da der Stromkreis der Primärwicklung des Transformators T1 durch die Hilfskontakte des Schalters geöffnet ist. Die Zenerdioden VD6 und VD7 stabilisieren die Spannungen, die zur Stromversorgung der Mikroschaltungen DA1 und DD1 erforderlich sind, und VD2 ist eine Spannung von 130 V, die als Test zur Überprüfung des Widerstands zwischen den Wicklungen und dem Motorgehäuse M1 dient. Die Prüfspannung wird über einen Schutzwiderstand R4 an das Motorgehäuse angelegt. Der Operationsverstärker DA1 erhält über den Widerstand R21 eine positive Rückkopplung, die ihn in einen Schmitt-Trigger verwandelt. Die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers hängt vom Strom ab, der unter Einwirkung der Prüfspannung durch den Isolationswiderstand zwischen Gehäuse und Motorwicklungen fließt, sowie von der Stellung des Trimmerwiderstands R12, der die Ansprechschwelle regelt . Bei dem gewählten Wert der Prüfspannung ist der Leckstrom der geschlossenen Triacs VS1 und VS2, die parallel zum gesteuerten Stromkreis geschaltet sind, gering und führt nicht zu einem signifikanten Fehler. Aufgrund der relativ kleinen Werte der Widerstände R11-R13 ist die Empfindlichkeit des Knotens gegenüber Störungen gering und die Leitungen, die ihn mit dem Motor verbinden, können beträchtlich lang sein. Während der Isolationswiderstand normal ist, ist die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 größer als am nichtinvertierenden. Die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers ist niedrig, der Transistor VT2 ist geschlossen, die Relaiswicklung K1 ist stromlos. Die Signallampe HL1 „Isolationskontrolle“ leuchtet. Mit der Befeuchtung der Wicklungen sinkt der Isolationswiderstand, die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 sinkt (Prüfspannung ist negativ). Wenn die Spannung die Auslöseschwelle erreicht, öffnet der Transistor VT2, das Relais K1 wird aktiviert. Lampe HL1 erlischt, HL2 „Isolationstrocknung“ leuchtet. Über die geschlossenen Kontakte des Relais K1.2 wird die Mikroschaltung DD1 mit Strom versorgt, auf deren Elementen und dem Transistor VT1 ein Multivibrator montiert ist [2]. Es ist eine unabhängige Einstellung der Impulsdauer und der Pausen dazwischen möglich. Die Dauer der Impulse kann mit einem variablen Widerstand R20 innerhalb von 0,3 ... 7 s geändert werden, Pausen - mit einem variablen Widerstand R14 innerhalb von 3 ... 16 s. Das Ausgangssignal des Multivibrators wird dem Transistorschalter VT3 zugeführt, der das Relais K2 steuert. Die Kontakte K2.1 und K2.2 befinden sich in den Steuerelektrodenkreisen der Triacs VS1 und VS2. Die eingeschalteten Triacs versorgen zwei in Reihe geschaltete Wicklungen des M1-Elektromotors mit Phasennetzspannung. Dies reicht nicht aus, um den Rotor zu drehen, aber der durch die Wicklungen fließende Strom erwärmt und trocknet sie. Zum Zeitpunkt der Trocknung unterbrechen die Kontakte K2.3 den Steuerstromkreis. Der Widerstand R5 verhindert eine Fehlauslösung des Schmitt-Triggers, indem er einen auf 510 kOhm reduzierten Isolationswiderstand simuliert. Mit dem Schalter SA2 kann dieser Widerstand dauerhaft zugeschaltet werden, wodurch das Gerät gezwungen wird, in den Trocknungsmodus zu wechseln. Die Kondensatoren C5, C6 halten die Spannung am Triggereingang während des „Fluges“ und des Kontaktprellens K2.3 unverändert. Außerdem schützen sie den Eingang vor Störungen. In den Pausen zwischen den Impulsen, wenn das Relais K2 stromlos ist und die Triacs VS1, VS2 geschlossen sind, wird der Steuermodus vorübergehend wiederhergestellt. Wenn der Isolationswiderstand bereits wieder normal ist, ändert der Trigger am Operationsverstärker DA1 seinen Zustand, schaltet das Relais K1 ab und stoppt die Trocknung. Andernfalls wird mit dem Beginn des nächsten Multivibratorimpulses fortgefahren. Eine abwechselnde Erwärmung und Isolationskontrolle ist wesentlich effizienter als eine kontinuierliche Trocknung [3]. Im Vergleich zu bisher bekannten Geräten [4] wird das gewünschte Ergebnis bei geringeren Energiekosten erreicht, was Ziel der Erfindung war [1]. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, den Elektromotor unabhängig vom Zustand des Trocknungsgeräts zu starten, da im Modus „Isolationstrocknung“ die Hilfskontakte des Schalters KM1 den Steuerstromkreis des Triac VS2 vor der Hauptstromversorgung unterbrechen Kontakte schließen. Selbst wenn die Kontakte des Relais K2.2 zu diesem Zeitpunkt geschlossen wären, hätte der Triac Zeit zum Schließen, ohne dass sich Phase C dem Neutralleiter des Dreiphasennetzes nähert. Das Gerät verwendet feste MLT-Widerstände, variable - SPZ-16, unpolare Kondensatoren - K73-17, mit C1 für eine Spannung von 630 V und C2 für mindestens 250 V. Oxidkondensatoren aller Art. Als DD1 eignet sich der K155LAZ-Chip, DA2 - K140UD6. Transformator T1 mit einer Gesamtleistung von mindestens 20 Watt. Die Spannung an der Wicklung II beträgt 140 ... 150 V bei einem Strom von 10 mA, an der Wicklung III - 16 ... 18 V bei einem Strom von 0,2 A. Relais K1 - RES-47-Pass 4.500.408, K2 - RES-22-Pass 4.500.131. Signallampen HL1, HL2 - МН18-0,1. Die zulässige Leistung des Elektromotors M1 hängt von der Art der verwendeten Triacs VS1, VS2 ab. Bei den im Diagramm angegebenen Werten sollte sie 5 kW nicht überschreiten. Das Gerät ist in einem Gehäuse mit den Maßen 260x160x150 mm aus einem Magnetstarter aufgebaut. Prüfen und justieren Sie das Trocknungsgerät, ohne es an den Elektromotor anzuschließen. Der Wicklung I des Transformators T1 wird eine Wechselspannung von 220 V zugeführt. Zwischen dem oberen Anschluss des Widerstands R4 entsprechend der Schaltung und dem Öffnerkontakt des Relais K2.3 sind mehrere Widerstände mit einer Leistung von in Reihe geschaltet Es sind mindestens 0,5 W und ein Gesamtwiderstand von 6,8 ... 10 MΩ verbaut. Schaltkontakte SA2 müssen geöffnet sein. Mit einem abgestimmten Widerstand R12 erreichen sie, dass das Relais K4 arbeitet, wenn der Widerstandswert des Widerstandssatzes auf 1 MΩ sinkt, und wenn der vorherige Wert wiederhergestellt ist, fällt es ab. Der Zustand des Relais kann anhand der Zündung der Lampen HL1 und HL2 beurteilt werden. Der Betrieb des Relais K1 muss von der Erzeugung von Multivibratorimpulsen und charakteristischen Klicks des Relais K2 begleitet sein. Das Verhältnis zwischen Betätigungs- und Freigabeschwelle des Steuerknotens hängt vom Wert des Widerstands R21 ab. Sie können es bei Bedarf abholen. Anschließend wird das Gerät an der dafür vorgesehenen Stelle neben dem M1-Motor bzw. dem KM1-Schalter installiert und gemäß Schema an diese angeschlossen. Selbstverständlich muss zum Zeitpunkt der Installation das gesamte System vom Netzwerk getrennt werden. Um das optimale Trocknungsregime zu ermitteln, hat der Autor eine spezielle Technik entwickelt, deren Beschreibung den Rahmen eines Zeitschriftenartikels sprengen würde. In der Praxis wird empfohlen, den Trockner mit dem Schalter SA2 zwangsweise einzuschalten und die variablen Widerstände R14 und R20 auf solche Impuls- und Pausendauern einzustellen, dass sich die Temperatur des Motorgehäuses im Bereich von 70 ... 75 ° C stabilisiert. Abschließend stellen wir fest, dass der Elektromotor mit dem beschriebenen Gerät nur nach obigem Schema an ein industrielles Drehstromnetz mit „totem“ Neutralleiter angeschlossen werden kann. Es ist nicht möglich, die Gehäuse von Elektroinstallationen mit dem Neutralleiter von Haushaltsstromnetzen zu verbinden. In diesem Fall sollte das Motorgehäuse mit einem separaten Kabel geerdet werden und der Stromkreis, der das Gehäuse mit dem VS2-Triac-Ausgang und dem Neutralleiter des Netzwerks verbindet, unterbrochen werden. Bleibt der Schalter SA1 bei laufendem Motor geschlossen, sind die Elemente der Schutzeinrichtung mit einer der Phasen des Netzes verbunden und ihre Berührung ist lebensgefährlich. Literatur
Autor: A. Pachomov, Zernograd, Rostower Gebiet.
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