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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo para secagem automática de enrolamentos de motores. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Motores elétricos Os motores elétricos utilizados na vida cotidiana e na indústria são frequentemente operados e armazenados em condições de alta umidade. A carcaça do motor não é vedada, a umidade inevitavelmente penetra no interior e é absorvida pelo isolamento do enrolamento. Isto leva a uma diminuição da resistência de isolamento, a um aumento nas correntes de fuga e, em última análise, à avaria. O dispositivo proposto monitora constantemente a resistência de isolamento de um motor elétrico assíncrono trifásico e a mantém automaticamente em um determinado nível, excluindo falha do motor por alagamento. O dispositivo em questão forma um sistema único com motor elétrico, rede de alimentação e aparelho de partida, cuja estrutura e princípio de funcionamento estão protegidos por certificado de copyright [1]. O projeto recebeu medalha de prata da VDNKh (VVTs). A resistência de isolamento é monitorada e restaurada durante os intervalos de tempo mais perigosos do ponto de vista da condensação de umidade - durante interrupções no funcionamento do acionamento elétrico. Conforme mostrado na figura, o motor elétrico assíncrono M1 está conectado a uma rede trifásica através do dispositivo de comutação KM1. O próprio dispositivo de secagem consiste em unidades de potência (transformador T1, retificadores em pontes de diodo VD1, VD3), monitoramento de resistência de isolamento (chip DA1, transistor VT2, relé K1) e controle (chip DD1, transistores VT1, VT3, relé K2). Os elementos executivos são os triacs VS1 e VS2.
O dispositivo de secagem é ligado pela chave SA1, cujo primeiro grupo de contatos (SA1.1) fecha o circuito do enrolamento primário do transformador T1, e o segundo (SA1.2) conecta os enrolamentos do motor M1 com o entrada da unidade de controle. Se os contatos de potência da chave KM1 estiverem fechados e o motor estiver conectado à rede, o dispositivo de secagem não funciona, pois o circuito do enrolamento primário do transformador T1 está aberto pelos contatos auxiliares da chave. Os diodos Zener VD6 e VD7 estabilizam as tensões necessárias para alimentar os microcircuitos DA1 e DD1, e VD2 é uma tensão de 130 V, que serve como tensão de teste para verificar a resistência entre os enrolamentos e a carcaça do motor elétrico M1. A tensão de teste é aplicada à carcaça do motor através do resistor de proteção R4. O amplificador operacional DA1 é coberto por feedback positivo através do resistor R21, transformando-o em um gatilho Schmitt. A tensão na entrada inversora do amplificador operacional depende da corrente que flui sob a influência da tensão de teste através da resistência de isolamento entre a carcaça e os enrolamentos do motor, e da posição do resistor trimmer R12, que regula o limite de resposta . No valor de tensão de teste selecionado, a corrente de fuga dos triacs fechados VS1 e VS2 conectados em paralelo ao circuito controlado é pequena e não leva a um erro significativo. Graças aos valores relativamente pequenos dos resistores R11-R13, a sensibilidade da unidade a interferências é baixa e os fios que a conectam ao motor podem ter um comprimento considerável. Contanto que a resistência de isolamento seja normal, a tensão na entrada inversora do amplificador operacional DA1 é maior do que na entrada não inversora. A tensão na saída do amplificador operacional está baixa, o transistor VT2 está fechado, o enrolamento do relé K1 está desenergizado. A luz de sinalização HL1 "Monitoramento do isolamento" está acesa. À medida que os enrolamentos são umedecidos, a resistência de isolamento cai e a tensão na entrada inversora do amplificador operacional DA1 diminui (a tensão de teste é negativa). Quando a tensão atinge o limite de disparo, o transistor VT2 abre e o relé K1 é ativado. A lâmpada HL1 apaga-se, HL2 “Isolamento de secagem” acende. Através dos contatos fechados do relé K1.2, é fornecida energia ao microcircuito DD1, em cujos elementos e transistor VT1 é montado um multivibrador [2]. É fornecido ajuste independente da duração dos pulsos e pausas entre eles. A duração dos pulsos pode ser alterada com o resistor variável R20 dentro de 0,3...7 s, pausas - com o resistor variável R14 dentro de 3...16 s. O sinal de saída do multivibrador é fornecido à chave transistorizada VT3, que controla o relé K2. Os contatos K2.1 e K2.2 estão localizados nos circuitos dos eletrodos de controle dos triacs VS1 e VS2. Os triacs ligados fornecem tensão de rede de fase para dois enrolamentos conectados em série do motor elétrico M1. Isso não é suficiente para girar o rotor, mas a corrente que flui pelos enrolamentos os aquece e seca. Durante a secagem, os contatos K2.3 interrompem o circuito de controle. O resistor R5 evita o falso disparo do gatilho Schmitt simulando uma resistência de isolamento reduzida para 510 kOhm. Através da chave SA2, este resistor pode ser conectado permanentemente, o que forçará o dispositivo a mudar para o modo de secagem. Os capacitores C5, C6 mantêm a tensão na entrada do gatilho inalterada durante o “vôo” e salto dos contatos K2.3. Eles também protegem a entrada contra interferências. Durante as pausas entre os pulsos, quando o relé K2 é desenergizado e os triacs VS1, VS2 são fechados, o modo de controle é restaurado temporariamente. Se a resistência de isolamento já tiver retornado ao normal, o gatilho no amplificador operacional DA1 mudará seu estado, desenergizará o relé K1 e interromperá a secagem. Caso contrário, continuará com o início do próximo pulso multivibrador. O aquecimento alternado e o controle do isolamento são muito mais eficazes do que a secagem contínua [3]. Em comparação com dispositivos anteriormente conhecidos [4], o resultado desejado é alcançado com menor consumo de energia, que era o objetivo da invenção [1]. Outra vantagem é a possibilidade de acionar o motor elétrico independente do estado do dispositivo de secagem devido ao fato de que no modo “Secagem de Isolamento”, os contatos auxiliares da chave KM1 interrompem o circuito de controle do triac VS2 antes da alimentação principal os contatos estão fechados. Mesmo que os contatos do relé K2.2 estejam fechados neste momento, o triac terá tempo de fechar sem causar curto-circuito da fase C ao neutro da rede trifásica. O dispositivo utiliza resistores fixos MLT, resistores variáveis SPZ-16, capacitores apolares K73-17, sendo C1 para tensão de 630 V e C2 para pelo menos 250 V. Capacitores de óxido de qualquer tipo. O microcircuito K1LAZ é adequado como DD155, K2UD140 como DA6. Transformador T1 com potência total de pelo menos 20 W. A tensão no enrolamento II é 140...150 V com corrente de 10 mA, no enrolamento III - 16...18 V com corrente de 0,2 A. Relé K1 - RES-47 passaporte 4.500.408, K2 - RES -22 passaporte 4.500.131. Lâmpadas de sinalização HL1, HL2 - МН18-0,1. A potência permitida do motor elétrico M1 depende do tipo de triacs VS1, VS2 utilizado. Para os indicados no diagrama, não deve ultrapassar 5 kW. O dispositivo é montado em uma caixa com dimensões de 260x160x150 mm a partir de uma partida magnética. Verifique e ajuste o secador sem conectá-lo ao motor elétrico. Uma tensão alternada de 1 V é fornecida ao enrolamento I do transformador T220. Vários resistores conectados em série com potência de pelo menos 4 W e resistência total de 2.3...0,5 MOhm são instalados entre o terminal superior do resistor R6,8 e o contato normalmente fechado do relé K10. Os contatos da chave SA2 devem estar abertos. Ao ajustar o resistor R12, garante-se que quando a resistência do conjunto de resistores diminuir para 4 MΩ, o relé K1 seja acionado e, quando o valor anterior for restaurado, ele seja liberado. O estado do relé pode ser avaliado pela iluminação das lâmpadas HL1 e HL2. A operação do relé K1 deve ser acompanhada pela geração de pulsos multivibradores e cliques característicos do relé K2. A relação entre os limites de resposta e liberação da unidade de controle depende do valor do resistor R21. Se necessário, pode ser selecionado. A seguir, o dispositivo é instalado no local destinado a ele próximo ao motor M1 ou à chave KM1 e conectado a eles conforme diagrama. Naturalmente, durante a instalação, todo o sistema deve estar desconectado da rede. Para determinar o modo de secagem ideal, o autor desenvolveu uma técnica especial, cuja descrição vai além do escopo de um artigo de revista. Na prática, recomenda-se forçar a chave SA2 para ligar a secagem e ajustar os resistores variáveis R14 e R20 para durações de pulso e pausa tais que a temperatura da carcaça do motor se estabilize na faixa de 70...75°C. Concluindo, notamos que um motor elétrico com o dispositivo descrito pode ser conectado de acordo com o esquema discutido acima apenas a uma rede elétrica trifásica industrial com neutro “solidamente aterrado”. É proibido conectar caixas de instalação elétrica ao fio neutro das redes elétricas domésticas. Neste caso, a carcaça do motor deve ser aterrada com um fio separado, e o circuito que conecta a carcaça à saída do triac VS2 e ao neutro da rede deve ser interrompido. Se a chave SA1 for deixada fechada durante a operação do motor elétrico, os elementos do dispositivo de proteção ficam conectados a uma das fases da rede e tocá-los representa risco de vida. Literatura
Autor: A.Pakhomov, Zernograd, região de Rostov
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