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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo de proteção do motor trifásico contra falha de fase. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Proteção de equipamentos contra operação de emergência da rede, fontes de alimentação ininterruptas O artigo descreve um dispositivo para proteger um motor assíncrono trifásico contra falha de fase da rede de alimentação. O circuito do dispositivo permite o controle automático das correntes na linha de alimentação do motor por meio de sensores do tipo transformador. O dispositivo retarda a desconexão do motor da rede de alimentação em caso de curto-circuito em trechos adjacentes da rede, bem como em caso de perda temporária de uma fase da fonte de alimentação, e bloqueia o motor desde a partida em operação em fase aberta. Uma das causas comuns de danos aos motores elétricos trifásicos assíncronos (IM) são seus modos de operação não fase completa, que surgem devido a quebras de fase, contatos quebrados em dispositivos de comutação ou proteção. Os relés térmicos, que são projetados para proteger os motores contra sobrecargas, nem sempre operam em caso de falha de fase, resultando em superaquecimento e falha dos motores devido a danos no isolamento. Abaixo segue uma descrição do dispositivo de proteção IM contra operação em duas fases, que difere de [1] pela presença de sensores de corrente tipo transformador separados, o que permite sua utilização com pequenas partidas magnéticas que não possuem relés térmicos. Portanto, o escopo de utilização do dispositivo é mais amplo em comparação com o desenvolvimento anterior. O diagrama de blocos do dispositivo de proteção é mostrado na Fig.1.
O dispositivo é composto por uma fonte de alimentação, três canais independentes para monitoramento das correntes de fase da linha de alimentação A, B, C, cada um dos quais contém um sensor de corrente DT, um amplificador U e um detector D, um elemento lógico "OU" , um elemento de atraso EZ, um dispositivo de limite PU, chave eletrônica EK, partida magnética MP, botões de controle PS para o motor assíncrono IM. O diagrama esquemático do dispositivo é mostrado na Fig.2.
A fonte de alimentação é montada usando um circuito sem transformador. A tensão é fornecida diretamente de uma das fases da rede de alimentação trifásica através dos contatos 1-2 da chave SA1, que permite a escolha do modo de operação IM: normal sem monitoramento de falha de fase (contatos 3-4 fechados) ou automático com controle de correntes nas fases IM (os contatos 12 estão fechados e 3-4 estão abertos). A Figura 2 mostra o modo automático. O retificador da fonte de alimentação é montado em um circuito de meia onda usando um diodo VD13. O diodo Zener VD14 fornece recarga do capacitor de extinção C12, desviado pelo resistor R27. Este resistor garante a descarga do capacitor C12 após o desligamento do circuito de proteção. O resistor de lastro R29 reduz o surto de corrente através dos capacitores C10, C12 quando a tensão é aplicada à fonte de alimentação. O dispositivo de proteção contra falha de fase consiste em três canais idênticos independentes para monitoramento das correntes de fase da linha de alimentação, que operam em um atuador comum - triac VS1. Todos os canais de controle possuem sensores - transformadores de corrente TT1-TT3. Quando a corrente flui através do enrolamento primário do transformador, o que ocorre durante a operação normal do IM, um EMF é induzido no enrolamento secundário, que é fornecido à entrada de um amplificador de estágio único montado no transistor VT1. Da saída do amplificador, a tensão através do capacitor C4 é fornecida à entrada do detector com o dobro da tensão VD4, VD7, cuja carga é o capacitor C7. A componente constante do sinal do capacitor C7 é fornecida à entrada do transistor VT13 através do resistor limitador R4. O segundo e terceiro canais funcionam de forma semelhante (transistores VT5 e VT6). Os transistores VT4-VT6 e os diodos VD10-VD12 formam um elemento lógico “OR”. Durante a operação normal do IM, a tensão nos coletores de qualquer um dos transistores é zero e, consequentemente, a tensão na saída do elemento lógico “OR” é zero. O elemento de retardo EZ consiste nos resistores R19, R20 e no capacitor C11, cuja capacitância determina o tempo de retardo para operação do dispositivo de proteção de pressão arterial. Se não houver tensão na saída do elemento “OR”, não há tensão na entrada do dispositivo limite PU, montado nos transistores VT7-VT9. Neste caso, os transistores VT7, VT8 formam um gatilho Schmitt, que garante o funcionamento preciso do atuador - triac VS1 no circuito de partida magnética. Durante a operação normal, o transistor VT7 está fechado e o VT8 está aberto, então o transistor VT9 está aberto, o triac VS1 está aberto e ignora o botão de partida S2 da partida magnética. Os diodos VD1-VD3 nos circuitos de entrada dos transistores VT1-VT3 fornecem proteção aos transistores durante processos transitórios na linha de alimentação do motor IM, que ocorrem quando conectados à rede e curtos-circuitos. Para reduzir a taxa de aumento de tensão no triac, o capacitor C13 é conectado em paralelo a ele. O resistor R28 limita a corrente de descarga do capacitor C13. O dispositivo funciona da seguinte maneira. Suponhamos que haja tensão em todas as três fases da rede. A chave SA1 fornece tensão à fonte de alimentação do dispositivo usando os contatos 1-2. Iniciamos a pressão arterial pressionando o botão S2 (“Iniciar”). Neste caso, a partida magnética é acionada e através dos contatos K1.2 é fornecida tensão trifásica aos terminais C1-C3 do motor. Nos três transformadores de corrente, um EMF é induzido, como resultado, todos os canais do dispositivo estão abertos, não há tensão na saída do elemento “OR”, o triac VS1 está aberto e, através do contato fechado K1.1. 2 da partida magnética, ignora o botão de partida SXNUMX. A inicialização do IM está concluída. Se alguma fase, por exemplo “A”, for rompida, a corrente no enrolamento primário do TT1 desaparece e o canal de proteção da fase “A” fecha (nos coletores VT1 e VT4 - alta tensão). Um sinal aparece na saída do elemento “OR”, o gatilho Schmitt entra em outro estado estável, o transistor VT9 fecha e, portanto, o triac VS1 fecha. A bobina da partida magnética é desenergizada e o IM é desconectado da rede. Detalhes. O dispositivo utiliza resistores R1-R24 tipo MLT-0,25; R25-R29 tipo MLT-0,5; os diodos VD1-VD12 tipo D9G podem ser substituídos por diodos tipo D9D, D9B, D310-D312, e o diodo VD13 tipo D226 pode ser substituído por um diodo tipo KD105 com qualquer índice de letras. Em vez de um diodo zener VD14 do tipo D815D, você pode usar o D815G. Capacitores C1-C11 tipo K50-6 para uma tensão de 25 V. O capacitor C12 consiste em dois capacitores conectados em paralelo tipo K73-17, 2 μF, 400 V, eles podem ser substituídos por capacitores correspondentes do tipo MBGO-2. Os transistores VT1-VT8 tipo KT361 podem ser usados com qualquer índice de letras. O transistor VT9 da série KT315G pode ser substituído por um transistor da série KT312. Em vez de um triac VS1 tipo KU208G, você pode usar um tipo unificado TS112-10-4 para 10 A, 400 V com qualquer último dígito não inferior a 4, eles têm quase o mesmo invólucro dos diodos KD202. Os sensores de corrente TT1-TT3 são feitos em um núcleo de ferrite de grau M2000NM1 e tamanho padrão K33CH16CH9. Para um IM com potência de 1,1 kW, os enrolamentos primários dos sensores contêm 2 voltas de fio da linha que alimenta o motor, os enrolamentos secundários contêm 25-50 voltas de fio PELSHO com diâmetro de 0,18 mm. Todas as partes de cada canal do dispositivo, incluindo o elemento “OR”, são montadas em uma placa de circuito impresso separada medindo 90x50 mm e 1 mm de espessura. Da mesma forma, uma fonte de alimentação e um dispositivo de limite, juntamente com um elemento de atraso, são montados em placas separadas. Todas as placas de circuito impresso são instaladas no invólucro de um relé intermediário AC tipo RP23 convencional, uma acima da outra, e fixadas na base do relé com três pinos. Configurar. Quando o disjuntor AB é desligado, o eletrodo de controle do triac VS26 é desconectado do resistor R1 e o próprio triac é conectado com um jumper de fio. Em seguida, ligando o AB, troque SA1 com os contatos 1-2 para conectar o dispositivo à rede. Um Avometer mede a tensão na saída da fonte de alimentação, que deve estar na faixa de 9...13 V, dependendo do tipo de diodo zener utilizado. Utilizando o botão S2, dê partida no motor IM e verifique a presença de tensão na saída dos sensores de corrente, que deve ser de 1...1,5 V na carga nominal do IM. Se a tensão ultrapassar os limites especificados, ela é corrigida alterando o número de voltas do enrolamento primário dos sensores de corrente, após o que o estado aberto dos transistores de cada canal (VT1, VT4; VT2, VT5; VT3, VT6) e são verificadas a ausência de sinal na saída do elemento “OR”. Neste caso, os transistores VT8 e VT9 devem estar abertos. Depois disso, o IM e AV são desligados, o funcionamento do circuito de proteção é restaurado removendo o fio jumper do triac VS1, um disjuntor unipolar é instalado em cada fase da linha de alimentação e o IM é iniciado usando o botão S2. Neste caso, o botão de partida S2 deve ser contornado abrindo o triac VS1 e fechando os contatos K1.1 da partida magnética. Caso a manobra não ocorra (a BP para ao soltar o botão S2), é necessário selecionar o valor adequado da resistência R26. Tendo conseguido ignorar o botão S2, verifique o funcionamento do dispositivo desligando cada fase da linha de alimentação, uma por uma, usando um disjuntor de pista única. Deve-se lembrar que a proteção IM não desliga imediatamente após o desligamento da chave, mas com um atraso de 0,5...1 s. O dispositivo foi testado em condições de laboratório com um motor da série 4A com potência de 1,1 kW, tensão 220/380 V e tensão de rede de 380 V. Mostrou proteção IM confiável em caso de falha de fase em diferentes cargas IM. A introdução deste dispositivo na produção permitirá reduzir significativamente o número de casos de falha de IM por falha de fase, que, segundo os dados mais recentes, chega a 40-50%, por exemplo, na agricultura. Literatura:
Autores: K. V. Kolomoitsev, I. V. Superfície, Yu. F. Romanyuk
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