Schutz von Drehstrommotoren vor unsymmetrischen Betriebszuständen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen

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In der Literatur [1,2] werden einfache Schemata zum Schutz von Elektromotoren (EM) mithilfe eines Stromrelais beschrieben, das zwischen Motornullpunkt und Netznullpunkt geschaltet wird.

Diese Systeme sind jedoch bei ED-Schutzgeräten nicht neu und wurden bereits wiederholt auf den Seiten von Fachzeitschriften diskutiert, beispielsweise in [3]. Einer der Nachteile dieser Schaltungen besteht darin, dass sie einen Zugriff auf den Nullpunkt der EM-Wicklungen erfordern, d. h. Der Motor muss sechs Leitungen haben. Da die ED-Serie 4A mit einer Leistung von 0,06...0,37 und 0,55...11 kW nur ​​über drei Anschlüsse (C1, C2, C3) verfügt, beträgt die Fläche bei Verbindung der Wicklungen mit Stern oder Dreieck [4]. ​Nutzung der vorgeschlagenen Schutzschaltungen eingeschränkt. Darüber hinaus verfügen die Schaltkreise nicht über eine Zeitverzögerung für die Auslösung des Schutzes.

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Die ED-Schutzschaltung (siehe Abbildung) weist diese Nachteile nicht auf. Ein künstlicher Neutralleiter wird mithilfe von drei Kondensatoren C1...C3 mit einer Kapazität von 0,01...0,033 μF und einer Spannung von 400...600 V erzeugt, die an die Eingangsklemmen des EM oder an die Ausgangsklemmen von angeschlossen werden der Magnetstarter (Schütz).

Als Spannungsteiler dienen die Widerstände R3, R4. Mit dem Potentiometer R4 lässt sich die Schutzreaktion einstellen. Die Diode VD3 und der Filterkondensator C4 übernehmen die Funktion eines Einweggleichrichters, an dessen Ausgang ein Ballastwiderstand R5 und eine Zenerdiode VD4 zur parametrischen Spannungsstabilisierung angeschlossen sind.

Der Transistor VT1 übernimmt die Funktion der Verstärkung der Vorspannung in asymmetrischen Betriebsmodi des Motors. Die Stromversorgung erfolgt über einen parametrischen Spannungsstabilisator am Ballastwiderstand R8 und der Zenerdiode VD5, der zusammen mit dem Speicherkondensator C5 bei einer Unterbrechung einer beliebigen Phase des Versorgungsnetzes die erforderliche Versorgungsspannung für den Verstärker bereitstellt. Der Schutz des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors VT1 vor einer erhöhten neutralen Vorspannung erfolgt durch die Zenerdiode VD4.

Der Spannungsstabilisator des Transistorverstärkers wird von einem zweiphasigen Gleichrichter gespeist, der auf den Dioden VD1, VD2 aufgebaut ist, die über Widerstände R1, R2 und Sicherungen .U mit den Phasen A und B des EM-Stromversorgungsnetzes verbunden sind. Die Widerstände R1 und R2 erleichtern den Betrieb der Dioden VD1, VD2 und erhöhen deren Zuverlässigkeit. Ein elektromagnetisches Relais K1 (Aktorelement) ist über den Thyristorschalter VS1 mit dem Zweiphasengleichrichter verbunden.

Die Relaiskontakte K1.1 sind in Reihe mit den Sperrkontakten KM1.1 in den Spulenkreis des Magnetstarters KM eingefügt. Die parallel zur Spule K6 geschaltete Diode VD1 erleichtert den Betrieb des Relais K1 und schützt den Thyristor VS1 vor Selbstinduktions-EMF, die beim Ausschalten im Relaiskreis induziert wird. Die Spule des KM-Magnetstarters ist über die Tasten „Stopp“ und „Start“ mit den Phasen A und C des EM-Stromversorgungsnetzes verbunden, um die Zuverlässigkeit der Gleichrichterdioden VD1, VD2 zu erhöhen.

Das EM-Schutzgerät gegen asymmetrische Moden funktioniert wie folgt. Nehmen wir an, dass an allen drei Phasen des ED-Stromversorgungsnetzes Spannung anliegt. Beim Anlaufen des Elektromotors wird durch Drücken der „Start“-Taste den künstlichen Neutralleiterkondensatoren C1...C3 eine dreiphasige Versorgungsspannung zugeführt. In diesem Fall liegt keine Vorspannung zwischen dem künstlichen und dem geerdeten Neutralleiter an, die Spannung am Widerstand R4 ist praktisch gleich Null, der Transistor VT1 und der Thyristor VS1 bleiben geschlossen, das Relais K1 ist stromlos und seine Kontakte K1.1. Im Stromkreis bleiben die Spulen des Magnetstarters KM geschlossen, was die Blockierung des „Start“-Knopfes nach dem Starten des Elektromotors gewährleistet. Gleichzeitig wird über den Widerstand R8 der Kondensator C5 auf die Stabilisierungsspannung der Zenerdiode VD5 aufgeladen, was die Betriebsbereitschaft der Schutzschaltung gewährleistet. Da die Schaltungselemente VT1, VS1 und das Relais K1 stromlos sind und der Widerstandswert des Widerstands R8 recht hoch ist und 51 kOhm beträgt, verbraucht der Elektromotor im Betrieb praktisch keine Energie.

Wenn eine der Phasen des ED-Stromversorgungsnetzes unterbrochen wird oder die Symmetrie der linearen Spannungen zwischen dem künstlichen Neutralleiter der Kondensatoren C1...C3 und dem geerdeten Neutralleiter eines dreiphasigen Netzwerks unterbrochen wird, entsteht teilweise eine neutrale Vorspannung davon wird vom Potentiometer R4 abgenommen, durch die Diode VD3 gleichgerichtet, durch einen parametrischen Stabilisator stabilisiert und dem Basistransistor VT1 zugeführt. In diesem Fall öffnen sich der Transistor VT1 und der Thyristor VS1, das Relais K1 wird aktiviert und öffnet seine Kontakte K1.1 im EM-Steuerkreis, die Spule des Magnetstarters (Schütz) wird stromlos und der EM wird vom Strom getrennt Versorgung durch lineare Kontakte K. Nach dem Öffnen der linearen Kontakte des Magnetstarters wird die Vorspannung des Neutralleiters nahezu gleich Null, Transistor VT1 und Thyristor VS1 schließen, Relais K1 wird abgeschaltet und kehrt in den Standby-Modus zurück.

Das Gerät blockiert auch den Motoranlauf bei einer Unterbrechung einer der Phasen oder einem unzulässigen Wert der Spannungsasymmetrie in einem dreiphasigen Netz.

Mit Hilfe des Kondensators C4 wird die Reaktionszeit des Gerätes bei nicht gleichzeitigem Schließen der Linearkontakte des Magnetstarters (Schütz) KM sowie bei asymmetrischen Kurzschlüssen im Stromnetz verzögert . Um die Zuverlässigkeit des Schaltungsbetriebs zu erhöhen, wird mit dem Potentiometer R4 der Sollwert für den Betrieb des Schutzes gegen asymmetrische Modi für den Ruhezustand des EM eingestellt.

Einzelheiten. Das Gerät verwendet Widerstände vom Typ MLT, einen variablen Widerstand vom Typ SP3-16a oder SP5-2, die Dioden VD1, VD2 der Serie D211 für 600 V können durch KD105V, G ersetzt werden. Anstelle eines VD4-Stabilistors vom Typ KS119A mit einer Stabilisierungsspannung von 1,9 V können Sie die Stabilisatoren KS107A (2S107A bei 0,7 V) und KS113A (2S113A bei 1,3 V) verwenden und diese in Reihe schalten. Die Zenerdiode VD5 Typ D814A mit einer Stabilisierungsspannung von 7...8,5 V kann durch zwei in Reihe geschaltete Zenerdioden vom Typ KS139A ersetzt werden. Diode VD6-Serie D226B oder KD105 mit beliebigem Buchstabenindex.

Der Thyristor VS1 Typ KU202N kann durch KU202M, KU202L, KU202K, KU201L oder einen einheitlichen Typ TI2-10 Klasse 4 ersetzt werden, dessen Gehäuse nahezu mit dem der Diode KD202 identisch ist. Transistor VT1 (npn) Typ KT315 mit beliebigem Buchstabenindex, er kann durch Germanium Typ MP38 oder MP37 mit einer Stromverstärkung von 20...30 ersetzt werden. Kondensatoren C1...C3 Typ MBM oder Keramik mit gleicher Abweichung vom Nennwert. Die Elektrolytkondensatoren C4 und C5 sind vom Typ K50-6 für eine Spannung von 10 V. Das Relais K1 ist ein kleines Relais vom Typ RP-21 für eine Spannung von 220 V AC.

Die Elemente der ED-Schutzschaltung sind auf einer Leiterplatte montiert, die im Gehäuse eines Zwischenrelais vom Typ RP-24 oder RP-25 untergebracht und über die Eingangsklemmen 1...8 mit der ED-Schaltung verbunden ist.

Das Gerät wurde unter Labor- und Produktionsbedingungen getestet. Durch den praktischen Einsatz wird es möglich sein, die Zuverlässigkeit des Elektromotors im Betrieb deutlich zu erhöhen.

Литература:

1. Semenov I. Alle Phasen strömen auf Null / / Funkamateur. - 2000. - Nr. 9. - S.14.
2. Semenov I.P. Stromrelais//Radioamator-Electric. - 2001. - Nr. 5. S.21.
3. Um dem Funkamateur zu helfen: Ausgabe 19. - M.: DOSAAF, 1964. - 80er Jahre.
4. Stokolov V.E., Usyshkin G.S. und andere. Elektrische Ausrüstung von Schmiede- und Pressmaschinen: Referenz. 2. Aufl. - M.: Maschinenbau, 1981. - 304 S.

Autoren: K. V. Kolomoytsev, Yu. F. Romanyuk, R. M. Kolomoytseva

Siehe andere Artikel Abschnitt Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen.

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