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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Fragen des Schutzes von Drehstrom-Elektromotoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren Der Schutz asynchroner Drehstrommotoren wurde in der Literatur bereits thematisiert, im Grunde handelt es sich jedoch um den Schutz gegen Phasenausfall [1, 2]. Weniger verbreitet ist der Schutz des Elektromotors vor der sogenannten Phasenunsymmetrie, d.h. wenn die Spannung in einer oder zwei Phasen gleichzeitig aus irgendeinem Grund auf einen unzulässigen Wert absinkt (oder ansteigt). In solchen Fällen funktioniert der Phasenausfallschutz in der Regel nicht, da die Spannung in der Phase bestehen bleibt, ein Absinken der Spannung in der Phase auf 150 ... 160 V jedoch eine beklagenswerte Folge für den Motor hat: Nach einiger Zeit wird der Motor überhitzt und brennt durch. Das Gleiche gilt für die Erhöhung der Spannung. Eine für 220 V ausgelegte Wicklung verträgt Spannungserhöhungen über 250 V nicht mehr so gut. Dieses Problem ist insbesondere dann relevant, wenn die Motoren in Abwesenheit einer Person betrieben werden (z. B. Wasserpumpen, Aufzüge usw.) sowie in ländlichen Gebieten, wo die Qualität der Stromnetze zu wünschen übrig lässt. Nach wie vor relevant ist die Frage der Temperaturregelung des Elektromotors selbst, da es viele Gründe dafür gibt, dass der Motor überhitzen kann. Zum Beispiel eine erhöhte Belastung der Welle oder ein Verklemmen. Letztendlich müssen wir uns in unserer schwierigen Zeit mit Fällen auseinandersetzen, in denen ein Motor eingebaut wird, dessen Leistung für dieses Gerät nicht ausreicht, da kein Elektromotor mit der erforderlichen Leistung vorhanden ist. In diesen Fällen hat der Überhitzungsschutz positive Auswirkungen. In Startern eingebaute Bimetall-Thermorelais funktionieren bei Bedarf oft nicht. Unter Berücksichtigung des Vorstehenden schlage ich daher vor, noch einmal über einige Möglichkeiten zum Schutz von Elektromotoren nachzudenken. Am einfachsten ist es, zwei Relais mit 220-V-Wicklungen zu installieren (Bild 1).
Ein solcher Schutz ist vielen Elektrikern bekannt und hilft, den Motor vor Phasenausfall zu schützen. Die Starterwicklung wird über die normalerweise offenen Relaiskontakte K1 und K2 eingeschaltet. Wenn also eine der Phasen fehlt, öffnet sich der Anlasser. In [1] wird ein Gerät beschrieben, das meiner Meinung nach zu komplex für die Funktion ist, die es erfüllt. Die in Abb. 1 dargestellte Schaltung ist durchaus in der Lage, diese nahezu vollständig zu ersetzen. Wird ein Anlasser mit 380-V-Wicklung verwendet, muss der obere Relaiskontakt K1 vom Erdungskabel getrennt und an Phase A oder Phase B angeschlossen werden. Wenn kein Relais mit 220-V-Wicklungen vorhanden ist, können Sie ein 12 ... 24-V-Relais verwenden und dem Stromkreis eine Phasenverlustanzeige hinzufügen. Ein solches Schema ist in Abb.2 dargestellt.
In einigen Fällen können Sie mithilfe von Indikatoren einen Phasenbruch schnell erkennen und die Fehlerbehebung erleichtern. Diese Schaltung ermöglicht den Einsatz verschiedenster Relais. Es genügt, die Kondensatoren C2, C4 so auszuwählen, dass an der Wicklung des verwendeten Relais die erforderliche Spannung entsteht. Typischerweise wird die Kapazität von Kondensatoren im Bereich von 0,47 ... 1,5 μF gewählt. Das in Abb. 2 dargestellte Diagramm zeigt die Kapazität der Kondensatoren C2, C4 bei Verwendung der Relais K1 und K2 vom Typ RSCH-52, Pass RS4.52 3.205 mit einem Wicklungswiderstand von 220 Ohm. Die LEDs im Stromkreis können vom Typ AL307 oder einem anderen Typ sein und normalerweise mit einem Strom von 5 ... 10 mA leuchten. Die Diodenbrücke VD1, VD2 ist für jede Spannung über 200 V und den für den verwendeten Relaistyp erforderlichen zulässigen Strom einsetzbar. Kondensatoren vom Typ K7317, Widerstände vom Typ MLT-0,125. Die oben genannten Schaltungen zum Schutz vor Phasenverlust sind einfach und zuverlässig im Betrieb, ihre Montage erfordert keine hohen Qualifikationen, sie schützen Elektromotoren jedoch nicht vor Phasenungleichgewicht. Abbildung 3 zeigt ein Diagramm einer Vorrichtung zum Schutz von Drehstrommotoren vor Phasenungleichgewicht und Phasenausfall, einschließlich der Überwachung der Motortemperatur mithilfe eines am Motorgehäuse montierten Temperatursensors.
Das Gerät besteht aus drei Kanälen, von denen jeder die Spannung in seiner entsprechenden Phase regelt, und einem Temperaturregelkanal am Motorgehäuse. Die Ausgänge aller Kanäle werden nach dem „UND-NICHT“-Schema verknüpft und dem Aktor zugeführt. Alle drei Kanäle zur Überwachung des Phasenspannungsniveaus sind ähnlich und bestehen aus einer gesteuerten Spannungserzeugungsschaltung, zwei Komparatoren und einem „OR-NOT“-Verknüpfungselement. Betrachten Sie den Betrieb eines der Kanäle, der die Spannung in Phase A steuert. Die Phasenspannung wird durch die Schaltung R3,5, R4, VD15, R16, R2, C1 reduziert und auf 2 ... 2 V gleichgerichtet. Dadurch entsteht am Pluspol des Kondensators C2 eine Spannung, die direkt proportional zur Spannung in der gesteuerten Phase ist. Diese Spannung wird den Eingängen der DA1-Komparatoren zugeführt, die auf dem Doppel-Operationsverstärker KR140UD20 hergestellt werden. Einer der Eingänge ist invertierend und der zweite nicht invertierend. An den entsprechenden zweiten Eingängen des Operationsverstärkers liegt eine beispielhafte Spannung an, die von den Widerständen KR1 und KR2 abgenommen wird. Gleichzeitig wird am nichtinvertierenden Eingang DA1 (Pin 2) eine beispielhafte Spannung angelegt, die der minimalen Spannung am Kondensator C2 entspricht, und an dem eine beispielhafte Spannung angelegt, die der maximalen Spannung am Kondensator C1 entspricht invertierender Eingang OA7 (Pin 2). Infolgedessen sind die Anschlüsse 10 und 12 des Operationsverstärkers DA1 niedrig, wenn die Spannung am Kondensator C2 innerhalb der durch die Potentiometer KR1, KR2 festgelegten Grenzen liegt, und der Ausgang der OR-NOT-Zelle DD1.1 wird dies tun entsprechend hoch sein. Sobald die Spannung diese Grenzen überschreitet, schaltet einer der Komparatoren und der Gerätepegel wird an seinem Ausgang eingestellt, wodurch der Pegel am DD1.1-Ausgang auf Low geändert wird. Alle drei Ausgänge der Spannungssteuerkanäle werden der Kombinationszelle DD2.1 zugeführt. Hier kommt auch der Einheitspegel des Komparators des DA6-Operationsverstärkers zum Einsatz, der die Temperatur des RT1-Sensors steuert. Wenn der Thermistor RT1 erhitzt wird, verringert sich sein Widerstand und dementsprechend verringert sich die Spannung an Pin 3 DA6. Dies führt zu einer Pegeländerung am Ausgang von DA6 auf Null, wenn die Eingangsspannung am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers den durch das Potentiometer RP2 am invertierenden Eingang von DA6 eingestellten Pegel erreicht. Der Kondensator C5 glättet Störungen, die auf dem vom Temperatursensor kommenden Kabel auftreten können, da seine Länge normalerweise 2 ... XNUMX m beträgt. Der Widerstand des Thermistors kann von dem im Diagramm angegebenen Wert abweichen. Es muss lediglich überprüft werden, ob die Spannung am Verbindungspunkt RT1, R9 bei beheiztem Thermistor über 2 V liegt, da der Komparator am Operationsverstärker bei unipolarer Versorgung und einer Eingangsspannung unter 1,5 V instabil ist. Gleiches gilt für die Spannungen an den Kondensatoren C2-C4, die dem OS DA1-DAZ zugeführt werden, sowie die beispielhafte Spannung am Motor des Widerstands RP1. Ihr Mindestwert sollte nicht unter 2 V eingestellt werden. Eine Zustandsänderung eines der Komparatoren, die die Spannung steuern, oder des Komparators, der die Temperatur steuert, wird durch die LEDs HL1 bzw. HL2 angezeigt. Vom Ausgang der Zelle DD1.1 über die Glättungskette C7, R21 und DD2.3 wird das Signal invertiert und dem Transistor VT1 zugeführt, der auf das Relais K1 geladen wird. Die Glättungsschaltung eliminiert das mögliche Rasseln des Relais bei kurzen Überspannungen in einer der Phasen, die für den Motor ungefährlich sind, und sorgt außerdem für eine Schutzreaktionsverzögerung von etwa 2 bis 4 Sekunden. Bei Bedarf kann diese Zeit verlängert werden, indem die Kapazität des Kondensators C7 entsprechend erhöht wird. Die Relaiskontakte versorgen den Anlasser beim Schließen mit Spannung. Die Schaltung ermöglicht den Einsatz eines Anlassers beliebiger Größe und mit einer Wicklungsspannung von nicht nur 380 V, sondern auch 220 V. Dazu genügt es, den oberen Ausgang der Anlasserwicklung entsprechend der Schaltung nicht an den anzuschließen Phasendraht, sondern an den Erdungsdraht. Das Gerät wird mit einer stabilisierten Spannung von 9 V betrieben, die mit einem DA5-Stabilisator gewonnen wird. Die beispielhafte Spannung, die an den Potentiometern RP1, RP2 und den Widerständen R9, R10 anliegt, wird vom DA4-Stabilisator entnommen. Der maximale Strom, den der Stromkreis bei geöffnetem Relais K1 verbraucht, beträgt nicht mehr als 30 mA, sodass kein Kühler für den DA5-Stabilisator erforderlich ist. Als TR1-Transformator können Sie nahezu jeden Transformator mit einer Sekundärwicklung für eine Spannung von 18 ... 20 V verwenden, der Strom zur Versorgung des verwendeten Relais liefern kann. Abbildung 4 zeigt die Platine des Geräts. Es besteht aus doppelseitiger Glasfaserfolie. Die Platine enthält alle Elemente aus Abb. 3, bis auf den Transformator TK1, das Relais K1, die Diode VD5 (direkt an die Relaisausgänge angelötet) und natürlich den Starter K2.
Einzelheiten. Die in der Schaltung verwendeten Widerstände können vom Typ C2-23 oder MLT-0,125 sein, mit Ausnahme von R15, R17, R19. Letzterer sollte 0,5 Watt betragen. Es empfiehlt sich, die Widerstände R1-R6, R15-R20 in jedem Kanal mit einer minimalen Streuung über die Kanäle auszuwählen. Da die beispielhafte Spannung allen drei Kanälen parallel zugeführt wird, kommt es bei einer großen Streuung dieser Widerstände zu einer großen Streuung der Betriebspegel der Komparatoren. Die verwendeten Abstimmwiderstände vom Typ SPZ-19AV können durch Widerstände vom Typ SP516VV, SP5-16VA ersetzt werden. Die in der Schaltung verwendeten Elektrolytkondensatoren sind vom Typ K50-35, es ist jedoch besser, importierte Kondensatoren vom Typ K10-17 zu verwenden. Der Transistor 2SD1111 kann durch einen inländischen KT972 mit beliebigem Buchstabenindex ersetzt werden. Der Operationsverstärker KR140UD20 kann durch LM358N, KR574UD2A oder einzelne KR140UD6, UD7 ersetzt werden (Änderungen an der Leiterplatte vorbehalten). Der Thermistor kann in nahezu jedem Typ verwendet werden, z. B. MMT-4, ST1, TR-4. Als BA5 können Sie den Stabilisator KR142EN8A, B, G, D verwenden. Ich habe das K1-Relais (Elesta KR8S) verwendet, Sie können aber auch jedes andere mit einer 24-V-Wicklung und Kontakten verwenden, die eine Spannung von 380 V schalten können. Die Einrichtung des Geräts ist einfach und besteht hauptsächlich aus der Einstellung der Grenzwerte für den Betrieb der Komparatoren. Dazu können Sie alle drei Eingänge des Geräts vorübergehend verbinden und über einen Spartransformator Spannung gegenüber der „Masse“ anlegen. Zunächst wird am Spartransformator eine Spannung von 180 V eingestellt und mit einem Voltmeter mit einem Eingangswiderstand von mindestens 1 MΩ die Spannung an den Pluspolen der Kondensatoren C2-C4 gemessen. Es sollte fast das Gleiche sein. Wenn sie um mehr als 0,1 V abweicht, muss die Spannung an den Kondensatoren C4, C6 durch eine geringfügige Änderung des Widerstandswerts von Widerständen, beispielsweise R3, R4, der Spannung am Kondensator C2 gleichgesetzt werden. Als nächstes wird ein Voltmeter an den Motor des Potentiometers RP1 angeschlossen und daran die gleiche Spannung wie an den Kondensatoren C2-C4 eingestellt. Anschließend wird am Spartransformator eine Spannung von 250 V eingestellt, die Spannung an den Kondensatoren C2-C4 gemessen und die gleiche Spannung am RP2-Motor eingestellt. Danach wird am Spartransformator eine Spannung von 220 V eingestellt, während die HL1-LED aufleuchten sollte. Als nächstes müssen Sie den Temperatursensor konfigurieren. Dazu wird der RP2-Potentiometerschieber gemäß Diagramm in die obere Position gebracht, der Thermistor auf die gewünschte Temperatur erhitzt und durch Drehen des Potentiometerschiebers erlischt die HL2-LED. Sobald der Thermistor etwas abgekühlt ist, sollte HL2 wieder aufleuchten. Wenn beide LEDs leuchten, sollte Relais K1 ansprechen. Am Ende der Einstellungen wird die Funktion des Schutzes für jeden Kanal separat überprüft. Schließen Sie dazu das Gerät gemäß dem Diagramm an ein Drehstromnetz an und schalten Sie nacheinander den Spartransformator im Stromkreis jedes Kanals ein. Durch Verringern und Erhöhen der Spannung am Spartransformator steuern sie das Erlöschen der HL1-LED, wenn die Eingangsspannung die eingestellten Grenzwerte erreicht. Damit ist die Einrichtung abgeschlossen. Wenn kein Spartransformator vorhanden ist, können die Spannungssteuerkanäle anhand der Tabelle konfiguriert werden, sofern die Werte der Widerstände R1-R6, R15-R20 den im Diagramm in Abb. angegebenen Werten entsprechen. 3. Dazu werden an den Motoren der Potentiometer RP1, RP2 die Spannungen der minimalen und maximalen Betriebsstufen der aus dieser Tabelle ausgewählten Komparatoren eingestellt.
Wenn kein Wärmeschutzsensor erforderlich ist, können Sie keinen Thermistor an den Stromkreis anschließen. In diesem Fall ist der DA6-Ausgang immer hoch und das Gerät ist voll funktionsfähig. Литература:
Autor: I.A. Korotkow
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Kommentare zum Artikel: Passer Das Schema in Abb. 1 ist einfach, aber leider nutzlos. Geht bei laufendem Motor eine Phase aus, dreht er im Notlauf weiter. Schema 2 ist fast das gleiche. ![[Weinen]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/cry.gif){kind=small}
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