Proteção de motores trifásicos contra modos de operação assimétricos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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A literatura [1,2] descreve esquemas simples de proteção de motores elétricos (EM) utilizando um relé de corrente, que é conectado entre o ponto zero do motor e o neutro da rede.

Mas esses esquemas não são novos entre os dispositivos de proteção ED e já foram discutidos repetidamente nas páginas de periódicos, por exemplo, em [3]. Uma das desvantagens destes circuitos é que requerem acesso ao ponto zero dos enrolamentos EM, ou seja, o motor deve ter seis fios. Como a série ED 4A com potência de 0,06...0,37 e 0,55...11 kW possui apenas três terminais (C1, C2, C3) ao conectar os enrolamentos com estrela ou delta [4], a área de uso dos circuitos de proteção propostos é limitado. Além disso, os circuitos não possuem atraso para a operação da proteção.

(clique para ampliar)

O circuito de proteção ED (ver figura) está livre destas desvantagens. Um neutro artificial é criado usando três capacitores C1...C3 com capacidade de 0,01...0,033 μF com tensão de 400...600 V, que são conectados aos terminais de entrada do EM ou aos terminais de saída do a partida magnética (contator).

Os resistores R3, R4 são usados ​​​​como divisor de tensão. O potenciômetro R4 pode ser usado para ajustar a configuração da resposta da proteção. O diodo VD3 e o capacitor de filtro C4 desempenham a função de retificador de meia onda, à qual estão conectados um resistor de lastro R5 e um diodo zener VD4, destinado à estabilização paramétrica de tensão.

O transistor VT1 desempenha a função de amplificar a tensão de polarização nos modos assimétricos de operação do motor. É alimentado por um estabilizador de tensão paramétrico no resistor de lastro R8 e no diodo zener VD5, que, juntamente com o capacitor de armazenamento C5, fornece a tensão de alimentação necessária ao amplificador em caso de interrupção de qualquer fase da rede de alimentação. A proteção da junção base-emissor do transistor VT1 contra o aumento da tensão de polarização neutra é realizada pelo diodo zener VD4.

O estabilizador de tensão do amplificador transistorizado é alimentado por um retificador bifásico montado nos diodos VD1, VD2, que são conectados às fases A e B da rede de alimentação EM através dos resistores R1, R2 e fusíveis .U. Os resistores R1 e R2 facilitam a operação dos diodos VD1, VD2 e aumentam sua confiabilidade. Um relé eletromagnético K1 (elemento atuador) é conectado ao retificador bifásico através da chave tiristor VS1.

Os contatos do relé K1.1 são introduzidos no circuito da bobina da partida magnética KM em série com os contatos de bloqueio KM1.1. O diodo VD6, conectado em paralelo com a bobina K1, facilita a operação do relé K1 e protege o tiristor VS1 da EMF de autoindução, que é induzida no circuito do relé quando ele é desligado. A bobina da partida magnética KM é conectada através dos botões “Stop” e “Start” às fases A e C da rede de alimentação EM para aumentar a confiabilidade dos diodos retificadores VD1, VD2.

O dispositivo de proteção EM contra modos assimétricos funciona da seguinte forma. Suponhamos que a tensão esteja presente em todas as três fases da rede de alimentação ED. Durante a partida do motor elétrico, ao pressionar o botão “Start”, uma tensão de alimentação trifásica é fornecida aos capacitores neutros artificiais C1...C3. Neste caso, não há tensão de polarização entre o neutro artificial e o neutro aterrado, a tensão no resistor R4 é praticamente igual a zero, o transistor VT1 e o tiristor VS1 permanecem fechados, o relé K1 é desenergizado e seus contatos K1.1. no circuito, as bobinas da partida magnética KM permanecem fechadas, o que garante o bloqueio do botão “Start” após a partida do motor elétrico. Ao mesmo tempo, através do resistor R8, o capacitor C5 é carregado com a tensão de estabilização do diodo zener VD5, o que garante que o circuito de proteção esteja pronto para operação. Como os elementos do circuito VT1, VS1 e o relé K1 estão desenergizados e a resistência do resistor R8 é bastante alta e chega a 51 kOhm, o motor elétrico praticamente não consome energia durante a operação.

Quando uma das fases da rede de alimentação ED se rompe ou se quebra a simetria das tensões lineares entre o neutro artificial dos capacitores C1...C3 e o neutro aterrado de uma rede trifásica, ocorre uma tensão de polarização do neutro, parte do qual é retirado do potenciômetro R4, retificado pelo diodo VD3, estabilizado por um estabilizador paramétrico e alimentado ao transistor base VT1. Neste caso, o transistor VT1 e o tiristor VS1 abrem, o relé K1 é acionado e abre seus contatos K1.1 no circuito de controle EM, a bobina da partida magnética (contator) é desenergizada e o EM é desconectado da alimentação alimentação por contatos lineares K. Após a abertura dos contatos lineares da partida magnética, a tensão de polarização neutra torna-se quase igual a zero, o transistor VT1 e o tiristor VS1 fecham, o relé K1 é desenergizado e retorna ao modo standby.

O dispositivo também proporciona o bloqueio da partida do motor em caso de ruptura de uma das fases ou valor inaceitável de assimetria de tensão em uma rede trifásica.

Com a ajuda do capacitor C4, o tempo de resposta do dispositivo é retardado em caso de fechamento não simultâneo dos contatos lineares da partida magnética (contator) KM, bem como em caso de curtos-circuitos assimétricos na rede elétrica . Para aumentar a confiabilidade da operação do circuito, o setpoint para operação da proteção contra modos assimétricos é definido para o modo não operacional do EM através do potenciômetro R4.

Detalhes. O dispositivo utiliza resistores do tipo MLT, um resistor variável do tipo SP3-16a ou SP5-2, diodos VD1, VD2 da série D211 para 600 V podem ser substituídos por KD105V, G. Em vez de um estabilizador VD4 do tipo KS119A com tensão de estabilização de 1,9 V, você pode usar o estabilizador KS107A (2S107A a 0,7 V) e KS113A (2S113A a 1,3 V), conectando-os em série. O diodo Zener VD5 tipo D814A com tensão de estabilização de 7...8,5 V pode ser substituído por dois diodos zener do tipo KS139A conectados em série. Diodo VD6 série D226B ou KD105 com qualquer índice de letras.

O tiristor VS1 tipo KU202N pode ser substituído por KU202M, KU202L, KU202K, KU201L ou um tipo unificado TI2-10 classe 4, que possui um invólucro quase idêntico ao do diodo KD202. Transistor VT1 (npn) tipo KT315 com qualquer índice de letras, pode ser substituído por germânio tipo MP38 ou MP37 com ganho de corrente de 20...30. Capacitores C1...C3 tipo MBM ou cerâmicos com mesmo desvio do valor nominal. Os capacitores eletrolíticos C4 e C5 são do tipo K50-6 para uma tensão de 10 V. O relé K1 é um tipo RP-21 de tamanho pequeno para uma tensão de 220 V CA.

Os elementos do circuito de proteção ED são montados em uma placa de circuito impresso, que é colocada na carcaça de um relé intermediário do tipo RP-24 ou RP-25 e conectada ao circuito ED pelos terminais de entrada 1...8.

O dispositivo foi testado em laboratório e em condições de produção. Seu uso prático permitirá aumentar significativamente a confiabilidade do motor elétrico durante o funcionamento.

Literatura:

1. Semenov I. Todas as fases migram para zero // Radioamador. - 2000. - Nº 9. - P.14.
2. Semenov I.P. Relé de corrente//Radioamator-Electric. - 2001. - Nº 5. P.21.
3. Para ajudar o radioamador: Edição 19. - M.: DOSAAF, 1964. - Década de 80.
4. Stokolov V.E., Usyshkin G.S. e outros Equipamentos elétricos de máquinas de forjar e prensar: Referência. 2ª edição. - M.: Engenharia Mecânica, 1981. - 304 p.

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

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