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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Arbeitsautomatisierung und Schutz vor Überlastung von Elektromotoren von Pumpen mit einer Leistung von 180 ... 250 W. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren Unverzichtbare Helfer für Gärtner und Gärtner (bei Vorhandensein eines nahegelegenen Reservoirs oder Brunnens) sind Elektropumpen mit einer Leistung von 180 ... 250 W vom Typ „Kid“, „Strumok“. Aber manchmal kommt es bei diesen fleißigen Arbeitern zu Problemen: Ausfall durch Nichteinhaltung der Netzspannung, Überhitzung der Statorwicklung des Elektromotors, Blockieren des Rotors und dadurch ein Anstieg auf einen unzulässigen Strom durch die Statorwicklung , Wassermangel im Reservoir oder dessen Trübung. Ihr Freund wird durch das von mir entwickelte Schema der automatischen Steuerung und des Schutzes vor den maximal zulässigen Betriebsarten von Elektropumpen mit einer Leistung von 180 ... 250 W (Abb. 1) vor fast allen Problemen bewahrt. Auf den ersten Blick ist das Schema sehr kompliziert, aber das ist es nicht. Die Schaltung verwendet digitale und analoge Mikroschaltungen, die praktisch keiner Anpassung bedürfen.
Die Sicherung FU1 wird im Stromkreis für das Sicherheitsnetz verwendet. Wer kennt es nicht, dass, während die Sicherung durchbrennt, der halbe Fernseher durchbrennt? Die Elektronik agiert viel schneller und zuverlässiger beim Schutz von Geräten und Mechanismen. Darüber hinaus gibt es im Stromkreis keine Relaiselemente. Heutzutage ist es nur noch in extremen, aussichtslosen Situationen notwendig, Relais, Schütze, Magnetstarter zu verwenden, denn es gibt Optokoppler, Thyristoren, Triacs ... Anstelle teurer und nicht sehr zuverlässiger mechanischer Kontakte müssen die oben genannten verwendet werden elektronische Geräte. Der Netzspannungsregler ist auf dem Spartransformator T1 und dem Schalter SA1 aufgebaut. Selbst wenn Ihr Haus über eine stabile Spannung von 200 ... 230 V verfügt, sollten Sie deren Nutzung nicht ignorieren. Bauen Sie diese Schaltung zusammen und testen Sie, in welchem Versorgungsspannungsbereich der Pumpenmotor die nötige Leistung auf der Welle bereitstellt. Liegt dieser Bereich beispielsweise bei 170 ... 230 V, stellen Sie mit dem Schalter SA1 die Ausgangsspannung des Netzreglers auf ca. 190 V ein. Zukünftig stellen wir die untere zulässige Spannungsgrenze von 170 V ein, die dem Motor zugeführt wird Statorwicklung und die obere - 210 V. V In diesem Fall erhöht sich die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Statorwicklung des Elektromotors und der Stromverbrauch sinkt. Der Netzspannungsregler ist für eine Mindestspannung in Ihrem Haus von 140 V und maximal 260 V ausgelegt (um Uin = 220 V zu erhalten). Es ist zu beachten, dass bei Spartransformatoren im Vergleich zu Leistungstransformatoren die Primärwicklung mit 2-3 mal dünnerem Draht gewickelt werden kann. Wenn Sie einen 200-W-Netztransformator in einen Spartransformator umwandeln, können Sie eine Last von bis zu 400 ... 600 W anschließen. Sie können den umgebauten Leistungstransformator des Fernsehers ULPTTSTI-61 (TS-270-1) verwenden, bei dem die Primärwicklung I (1-2-3) 318 Windungen PEV-1 D0,91 mm (Klemmen II) enthält. . Dazu ist es notwendig, den Transformator zu demontieren, alle Sekundärwicklungen und Abschirmfolie zu entfernen. Über die verbleibende Primärwicklung müssen die Wicklungen II-X mit einem Draht D0,8 ... 1 mm gewickelt werden. Die Wicklungen II-IV enthalten 19 Windungen; Wicklungen VX - jeweils 35 Windungen. Die SA1-Schaltkontakte müssen für einen Strom von mindestens 10 A ausgelegt sein (Sie können einen herkömmlichen 3-4-teiligen Keksschalter verwenden, indem Sie die entsprechenden Teilkontakte parallel schalten). Das Wechselspannungsmessgerät muss eine Messgrenze von 250 ... 300 V haben. Das Amperemeter muss eine Messgrenze von 10 A haben. Auf den Stromkreisen L1C10, L2C11 wird eine Blindleistungsquelle mit Unterdrückung harmonischer Verzerrungen bei der 5. und 7. Harmonischen hergestellt. Diese Quelle wird verwendet, um die Effizienz des Geräts zu steigern. Die Nennwerte der Kondensatoren C10, C11 und Drosseln L1, L2 sind ungefähr ausgewählt, obwohl Sie auch bei Anwendung dieser Nennwerte immer noch gewinnen werden. Für eine genauere Berechnung dieser Nennwerte ist es notwendig, die Induktivität der Statorwicklung des Pumpenmotors zu messen und eine Berechnung anhand der Empfehlungen [1] durchzuführen. Der Betrieb der Elektropumpe wird vom Triac VS1 (TC122-25) gesteuert. Der Ausgangstreiber basiert auf dem Element „OR“ DD3.2, den Transistoren VT3, VT4 und dem Thyristor-Optokoppler U1. Wenn mindestens einer der DD3.2-Eingänge einen log. „1“ hat, dann ist der Transistor VT4 auf Basis log. „0“ und er ist geschlossen. Die Optokoppler-LED leuchtet nicht, an der Basis von VT4 liegt kein positives Potenzial an und er ist geschlossen. An der Steuerelektrode des Triac VS1 liegt kein positives Potential an, sie ist geschlossen, die Versorgungsspannung wird nicht an die Statorwicklung des Pumpenmotors angelegt, die Pumpe ist ausgeschaltet. Liegt an allen Eingängen von DD3.2 eine logarithmische „0“ an, liegt aufgrund des Transistors VT4 ein positives Potential an, er ist offen, die LED des Optokopplers leuchtet, durch den offenen Thyristor des Optokopplers liegt ein positives Potential an An die Basis des Transistors VT3 angelegt, öffnet er, an der Steuerelektrode des Triac VS1 erscheint ein positives Potential, er öffnet, die elektrische Pumpe wird eingeschaltet. Transformator T1 mit einer Leistung von 10 ... 20 W jeglicher Art. Spannung an seinen Wicklungen: U(wII) 12 V; U(wIII) 20 V; U(wIV) 12 V mit Reglerausgangsspannung, ausgewählt durch Schalter SA1. Eine stabilisierte 9-V-Stromversorgung erfolgt über die Dioden VD1-VD4, eine Zenerdiode VD5 und die Transistoren VT1, VT2. Die 27-V-Stromversorgung erfolgt über eine VD6-VD9-Diodenbrücke. Damit die Elektropumpe eingeschaltet werden kann, ist es notwendig, dass alle DD3.2-Eingänge einen logarithmischen Wert „0“ haben. Die Pumpe wird eingeschaltet, indem der SA3-Schalter gemäß Diagramm in die untere Position gebracht wird. Das automatische Ein- oder Ausschalten der Elektropumpe, abhängig von der Wassermenge im Reservoir oder Brunnen und dem zu füllenden Tank, erfolgt über eine Schaltung auf den digitalen Mikroschaltungen DD9-DD11. Die LEDs HL1-HL4 zeigen an, ob sich die entsprechenden Wasserstandssensoren im Wasser befinden. Die Funktionsweise dieses Schemas ist in [2] beschrieben. Wenn kein Bedarf besteht, einen Wasserstandsensor zu verwenden, wird dieser einfach nicht an den Stromkreis angeschlossen. Wenn kein Automatisierungsbedarf besteht, wird dieser Stromkreis einfach nicht zusammengebaut und Klemme 11 des DD3.2-Elements mit einem gemeinsamen Draht verbunden. Die Schutzschaltung des Pumpenmotors gegen Überhitzung ist auf einem Operationsverstärker (OU) K140UD12, der als Komparator dient, und einem DD4.1-Trigger aufgebaut. Selbstverständlich sind auch andere Operationsverstärker mit entsprechenden Korrekturschaltungen einsetzbar. Der R17-Thermistor ist mit Epoxidharz auf die Statorwicklung geklebt. Gleichzeitig wird der Rotor des Elektromotors zentriert, Lager geschmiert usw. Der Trimmerwiderstand R19 stellt die erforderliche Schwelle des Komparators ein, beispielsweise bei einer Temperatur von +80 °C. Wenn die Temperatur der Statorwicklung diesen Wert nicht überschreitet, ist die Spannung am inversen Eingang des Operationsverstärkers DA4 positiver als am direkten und sein Ausgang 6 hat ein niedriges Potenzial. Der Trigger DD4.1 befindet sich im Zustand „0“ und am Eingang 9 des „ODER“-Elements DD3.2 liegt ein Log-Pegel „0“ an, der den Betrieb der Elektropumpe ermöglicht. Wenn die Temperatur der Statorwicklung auf + 80 ° C ansteigt, erhöht sich der Widerstand des Thermistors R17 auf einen solchen Wert, dass am direkten Eingang des Operationsverstärkers DA4 das positive Potential größer wird als am umgekehrten und am Komparator springt in die positive Sättigung. An seinem Ausgang 6 erscheint Log „1“, Trigger DD4 wird auf Zustand „1“ gesetzt. Am Eingang 9 des Elements „OR“ DD3.2 erscheint log. „1“, was zum Abschalten der Pumpe führt. Das Leuchten der HL3-LED zeigt an, dass die Temperatur der Statorwicklung des Pumpenmotors über dem zulässigen Wert liegt. Der Trigger DD4.1 bleibt in einem Einzelzustand und dementsprechend wird die Elektropumpe ausgeschaltet, bis die Taste SB1 „Set.0“ gedrückt wird. Die Schaltung zum Schutz des Pumpenmotors vor Überstrom der Statorwicklung erfolgt auf dem als Komparator verwendeten Operationsverstärker DA3. Die Windungszahl des Stromwandlers TA1 wird experimentell so gewählt, dass im Normalbetrieb des Pumpenmotors die Spannung an seiner Wicklung 2,5 ... 3 V beträgt. Am invertierten Eingang DA3 liegt eine Referenzspannung von 1,7 V an Die Spannungsamplitude am Direkteingang 3 sollte etwa 1,5 V betragen (eingestellt mit einem Trimmwiderstand R14). In diesem Fall ist im Normalbetrieb der Elektropumpe der Ausgang 6 von DA3 log. „0“, der Trigger DD2.2 befindet sich im Nullzustand. Wenn der Strom durch die Statorwicklung höher als der zulässige Wert ist, übersteigt die Amplitude der positiven Impulse am direkten Eingang 3 des Operationsverstärkers DA3 den Wert der Referenzspannung am inversen Eingang und der Komparator kippt in a um positiven Sättigungszustand (siehe Zeitdiagramme in Abb. 2).
Am Ausgang des Komparators erscheinen Impulse positiver Polarität, die den Trigger DD2.2 in einen Einzelzustand versetzen. Die HL2-LED leuchtet und zeigt damit an, dass der Statorwicklungsstrom den zulässigen Wert überschritten hat. Gleichzeitig werden Impulse vom Ausgang 6 DA3 über das „ODER“-Element DD3.1 und den Wechselrichter DD1.2 dem Eingang eines einzelnen Vibrators zugeführt, der aus den Elementen DD5.1, DD6, DD7.1, DD7.2 besteht. 7.3, DD8.1, und an den Impulszähler DD8.2, DD3 (ein Schuss ist in [2] beschrieben). Der allererste Impuls (siehe Abb. 34) versetzt den Einzelvibrator in einen Einzelzustand. Mit einem Trimmerwiderstand R7 wird die Dauer des Einzelimpulses innerhalb von 9 ... XNUMX s eingestellt. Der Impulszähler ist auf einem DD8-Chip aufgebaut. Der Pegel log. „1“ am Ausgang 14 des Zählers DD8.2 erscheint bei Vorhandensein von Impulsen am Eingang 2 DD8.1 nach 5,12 s. Geschieht dies, erscheint an den Eingängen 12, 13 des „UND“-Gliedes DD3 eine log. „1“, die über den Inverter DD1.4 den Trigger DD4.2 auf den Zustand der log. „1“ setzt. (Ausgang 13), diese „1“ wird dem Eingang 12 Element „OR“ DD3.2 zugeführt und schaltet die Elektropumpe ein. Wenn während dieser 5,12 s keine Stromüberlastung auftritt, beispielsweise beim Starten der Pumpe, erzeugt der Einzelvibrator immer noch einen einzelnen Impuls mit einer Dauer von 7 ... 9 s, jedoch am Eingang 13 des Elements „UND“ DD1.3 .1 log. „2“ erscheint nicht und die Pumpe schaltet sich nicht aus. Nach dem Starten der Pumpe (wenn die HL0-LED leuchtet) müssen Sie durch Drücken der SB2.2-Taste den Trigger DD1 auf „XNUMX“ stellen. Die Schaltung zum Schutz der Elektropumpe vor Nichteinhaltung der erforderlichen Spannungsnormen, die der Statorwicklung zugeführt werden, basiert auf einem Komparator mit zwei Schwellenwerten DA1, DA2, dessen Funktionsweise in [4] beschrieben ist. Der Trimmwiderstand R4 an der Kathode der VD10-Diode stellt die Amplitude positiver Impulse auf etwa 9 V ein. Richten Sie den Zwei-Schwellwert-Komparator gemäß der Anleitung [4] ein. Wenn Ihre Elektropumpe beispielsweise normalerweise im Versorgungsspannungsbereich von 170 bis 210 V arbeitet, müssen die untere und obere Schwelle für den Komparatorbetrieb genau auf diese Spannungen eingestellt werden. Wenn die Spannung am Pumpenmotor unter 170 V oder über 210 V liegt, erscheinen am Ausgang des Zweischwellenkomparators (Anoden der Dioden VD11, VD13) positive Impulse, die den Trigger DD2.1 in den Zustand versetzen Protokoll „1“. Das Leuchten der HL1-LED weist auf eine Nichteinhaltung der Spannungsstandards hin. Gleichzeitig werden die oben genannten Impulse über das ODER-Element DD3.1 und den Wechselrichter DD1.2 dem Eingang des Einzelvibrators und dem Impulszähler zugeführt. Ebenso wie bei Überschreitung des maximal zulässigen Stroms schaltet sich die Elektropumpe nach 5,12 s ab. Wenn die Zeitspanne, in der die Spannung nicht mit den erforderlichen Parametern übereinstimmt, 5,12 s nicht überschreitet, bleibt der Elektromotor in Betrieb. Das Leuchten der HL1-LED muss durch Drücken der SB1-Taste „Set.0“ ausgeschaltet werden. In beiden betrachteten Fällen (die Diskrepanzzeit überschreitet nicht 5,12 s) werden die Zähler DD8.1, DD8.2 an den Eingängen 1 und 7 vom inversen Ausgang 15 des Triggers DD2 auf log. „5.1“ zurückgesetzt des One-Shot-Vibrators nach 7 ... 9 s. Einstellung. Zunächst müssen Sie mithilfe des Netzspannungsreglers herausfinden, bei welchem Spannungsbereich Ihre Elektropumpe die nötige Leistung auf der Welle bereitstellt. Anschließend muss bei abgeschalteter Last die Stromversorgung angepasst werden. Stellen Sie durch Auswahl des Widerstands R1 den Strom durch die Zenerdiode VD5 auf 5 ... 10 mA ein. Stellen Sie mit einem Trimmerwiderstand R2 die Spannung am Ausgang des Stabilisators (Kondensator C3) auf 9 V ein. Überprüfen Sie die Spannung am Kondensator C5 (24 ... 30 V). Installieren Sie anstelle der Elektropumpe eine 200-W-Glühlampe. Stellen Sie den SA1-Schalter je nach den Parametern Ihres Netzwerks und der Elektropumpe auf die von Ihnen gewählte Position. Stellen Sie den SA3-Schalter gemäß Diagramm auf die obere Position („Aus“). Stellen Sie den Schalter SA2 („Netzwerk“) entsprechend der Abbildung auf die untere Position. Drücken Sie die Taste SB1 („Setzen.“ 0“). Legen Sie eine Spannung von +9 V an Klemme 13 des „ODER“-Elements DD3.2 an. Die Lampe sollte aufleuchten (Beweis dafür, dass der Ausgangstreiber und der Triac funktionieren). Wenn eine der LEDs HL1-HL3 leuchtet, leuchtet auch die elektrische Lampe. In diesem Fall muss der Widerstand R31 abgelötet werden. Wenn die Glühbirne ausgeht, zeigt dies auch die Funktionsfähigkeit des Ausgangstreibers und des Triacs an. Außerdem wird nach obiger Methode die Schaltung aufgebaut, was nicht schwierig ist, da alles nach den Prinzipien der Computertechnik („0“ oder „1“) erfolgt. Литература:
Autor: A. N. Mankowski
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