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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Questões de proteção de motores elétricos trifásicos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Motores elétricos A literatura já considerou a proteção de motores elétricos trifásicos assíncronos, mas basicamente trata-se de proteção contra falta de fase [1, 2]. Menos comum é a proteção do motor elétrico do chamado desequilíbrio de fase, ou seja, quando a tensão em uma ou duas fases diminui (ou aumenta) de uma só vez para um valor inaceitável por qualquer motivo. Nesses casos, a proteção de falha de fase geralmente não funciona, pois a tensão na fase permanece, mas uma queda na tensão na fase para 150 ... 160 V tem um resultado lamentável no motor: depois de um tempo, o motor superaquece e queima. O mesmo pode ser dito sobre o aumento da tensão. Um enrolamento projetado para 220 V não tolera muito bem aumentos de tensão acima de 250 V. Este problema é especialmente relevante nos casos em que os motores funcionam na ausência de uma pessoa (por exemplo, bombas de água, elevadores, etc.), bem como em áreas rurais, onde a qualidade das redes elétricas deixa muito a desejar. Ainda é relevante a questão do controle da temperatura do próprio motor elétrico, pois são muitos os motivos pelos quais o motor pode superaquecer. Por exemplo, um aumento na carga no eixo ou emperramento. Afinal, em nosso difícil momento, temos que lidar com casos de instalação de um motor cuja potência é insuficiente para este equipamento, por falta de um motor elétrico com a potência necessária. Nestes casos, a proteção contra superaquecimento tem um resultado positivo. Relés térmicos bimetálicos instalados em partidas muitas vezes não funcionam quando necessário. Portanto, levando em consideração o exposto, proponho mais uma vez considerar algumas maneiras de proteger os motores elétricos. A maneira mais fácil é instalar dois relés com enrolamentos de 220 V (Fig. 1).
Essa proteção é familiar para muitos eletricistas e ajuda a proteger o motor contra falha de fase. O enrolamento de partida é ligado através dos contatos de relé normalmente abertos K1 e K2. Assim, na ausência de qualquer uma das fases, o starter abre. Em [1], é descrito um dispositivo que, a meu ver, é muito complexo para a função que desempenha. O circuito mostrado na Fig. 1 é capaz de substituí-lo quase completamente. Se for usado um starter com enrolamento de 380 V, o contato superior do relé K1 deve ser desconectado do fio terra e conectado à fase A ou à fase B. Na ausência de um relé com enrolamentos de 220 V, você pode usar um relé de 12 ... 24 V, além de adicionar uma indicação de perda de fase ao circuito. Tal esquema é mostrado na Fig.2.
Em alguns casos, os indicadores permitem que você perceba rapidamente uma quebra de fase e facilite a solução de problemas. Este circuito permite a utilização de uma grande variedade de relés. Basta selecionar os capacitores C2, C4 de forma a obter a tensão necessária no enrolamento do relé utilizado. Normalmente, a capacitância dos capacitores é selecionada na faixa de 0,47 ... 1,5 μF. O diagrama mostrado na Fig. 2 mostra a capacitância dos capacitores C2, C4 ao usar os relés K1 e K2 do tipo RSCH-52, passaporte RS4.52 3.205 com uma resistência de enrolamento de 220 ohms. Os LEDs do circuito podem ser do tipo AL307 ou qualquer outro, brilhando normalmente com uma corrente de 5 ... 10 mA. A ponte de diodos VD1, VD2 pode ser usada para qualquer tensão acima de 200 V e a corrente permitida necessária para o tipo de relé usado. Capacitores do tipo K7317, resistores do tipo MLT-0,125. Os circuitos de proteção de perda de fase acima são simples e confiáveis em operação, não requerem altas qualificações para montar, mas não protegem os motores elétricos do desequilíbrio de fase. A Figura 3 mostra um diagrama de um dispositivo para proteção de motores trifásicos contra desequilíbrio de fase, falha de fase, inclui o monitoramento da temperatura do motor usando um sensor de temperatura montado na carcaça do motor.
O dispositivo consiste em três canais, cada um dos quais controla a tensão em sua fase correspondente e um canal de controle de temperatura na carcaça do motor. As saídas de todos os canais são combinadas usando o esquema "AND-NOT" e alimentadas ao atuador. Todos os três canais para monitorar o nível de tensão de fase são semelhantes e consistem em um circuito de geração de tensão controlada, dois comparadores e um elemento de combinação "OR-NOT". Considere a operação de um dos canais que controla a tensão na fase A. A tensão da fase é reduzida e retificada para 3,5 ... 4 V pelo circuito R15, R16, VD2, R1, R2, C2. Como resultado, uma tensão é obtida no terminal positivo do capacitor C2, que é diretamente proporcional à tensão na fase controlada. Essa tensão é fornecida às entradas dos comparadores DA1, feitas no amplificador operacional duplo KR140UD20, uma das entradas é inversora e a segunda é não inversora. Uma tensão exemplar é aplicada às segundas entradas correspondentes do amplificador operacional, que é retirada dos resistores KR1 e KR2. Ao mesmo tempo, uma tensão exemplar é aplicada à entrada não inversora DA1 (pino 2), que corresponde à tensão mínima no capacitor C2, e uma tensão exemplar correspondente à tensão máxima no capacitor C1 é aplicada ao entrada inversora OA7 (pino 2). Como resultado, os terminais 10 e 12 do amplificador operacional DA1 serão baixos se a tensão no capacitor C2 estiver dentro dos limites definidos pelos potenciômetros KR1, KR2 e a saída da célula OR-NOT DD1.1 ser correspondentemente alto. Assim que a tensão ultrapassar esses limites, um dos comparadores será acionado e o nível da unidade será ajustado em sua saída, o que alterará o nível na saída DD1.1 para baixo. Todas as três saídas dos canais de controle de tensão são alimentadas para a célula de combinação DD2.1. O nível de unidade do comparador feito no DA6 op-amp, que controla a temperatura do sensor RT1, também vem aqui. Quando o termistor RT1 é aquecido, sua resistência diminui e, consequentemente, a tensão no pino 3 DA6 diminui. Isso leva a uma mudança no nível na saída de DA6 para zero quando a tensão de entrada na entrada não inversora do amplificador operacional atinge o nível definido pelo potenciômetro RP2 na entrada inversora de DA6. O capacitor C5 suaviza as interferências que podem ocorrer no fio que vem do sensor de temperatura, pois seu comprimento costuma ser de 2 ... XNUMX m. A resistência do termistor pode diferir daquela indicada no diagrama. Só é necessário verificar se a tensão no ponto de conexão RT1, R9 com termistor aquecido está acima de 2 V, pois o comparador no amplificador operacional com alimentação unipolar e tensão de entrada abaixo de 1,5 V é instável. O mesmo se aplica às tensões nos capacitores C2-C4, que são fornecidos ao OS DA1-DAZ, bem como à tensão exemplar no motor do resistor RP1. Seu valor mínimo não deve ser definido abaixo de 2 V. Uma mudança no estado de qualquer um dos comparadores que controlam a tensão, ou do comparador que controla a temperatura, é indicada pelos LEDs HL1 e HL2, respectivamente. Da saída da célula DD1.1 através da corrente de suavização C7, R21 e DD2.3, invertendo-a, o sinal é alimentado ao transistor VT1, carregado no relé K1. O circuito de suavização elimina o possível ruído do relé durante curtos surtos em uma das fases que não são perigosas para o motor e também dá um atraso de resposta de proteção de cerca de 2...4 segundos. Se necessário, este tempo pode ser aumentado aumentando a capacitância do capacitor C7 de acordo. Os contatos do relé, fechando, fornecem tensão ao starter. O circuito permite que você use uma partida de qualquer tamanho e com uma tensão de enrolamento não apenas de 380 V, mas também de 220 V. Para isso, basta conectar a saída superior do enrolamento de partida de acordo com o circuito e não com o fio de fase, mas ao fio terra. O dispositivo é alimentado por uma tensão estabilizada de 9 V, obtida por meio de um estabilizador DA5. A tensão exemplar que é aplicada aos potenciômetros RP1, RP2 e resistores R9, R10 é retirada do estabilizador DA4. A corrente máxima consumida pelo circuito quando o relé K1 está aberto não excede 30 mA, portanto não é necessário um radiador para o estabilizador DA5. Como transformador TR1, você pode usar quase qualquer transformador com enrolamento secundário para uma tensão de 18 ... 20 V e capaz de fornecer corrente para alimentar o relé usado. A Figura 4 mostra a placa de circuito do dispositivo. É feito em fibra de vidro dupla face. A placa contém todos os elementos da Fig. 3, exceto o transformador TK1, o relé K1, o diodo VD5 (soldado diretamente nas saídas do relé) e, claro, o starter K2.
Detalhes. Os resistores utilizados no circuito podem ser do tipo C2-23 ou MLT-0,125, exceto R15, R17, R19. Este último deve ser de 0,5 watts. É aconselhável selecionar os resistores R1-R6, R15-R20 em cada canal com uma dispersão mínima entre os canais. Como a tensão exemplar é fornecida em paralelo para todos os três canais, então, com uma grande dispersão dessas resistências, haverá uma grande dispersão nos níveis de operação dos comparadores. Os resistores de ajuste aplicados do tipo SPZ-19AV podem ser substituídos por resistores dos tipos SP516VV, SP5-16VA. Os capacitores eletrolíticos usados no circuito são do tipo K50-35, mas é melhor usar capacitores importados do tipo K10-17. O transistor 2SD1111 pode ser substituído por um KT972 doméstico com qualquer índice de letras. Op-amp KR140UD20 pode ser substituído por LM358N, KR574UD2A ou simples KR140UD6, UD7 (sujeito a alteração na placa de circuito impresso). O termistor pode ser usado em quase qualquer tipo, como MMT-4, ST1, TR-4. Como BA5, você pode usar o estabilizador KR142EN8A, B, G, D. Usei o relé K1 (Elesta KR8S), mas você pode usar qualquer outro com enrolamento de 24 V e contatos capazes de comutar uma tensão de 380 V. A configuração do dispositivo é simples e consiste principalmente em definir os limites para a operação dos comparadores. Para fazer isso, você pode conectar temporariamente todas as três entradas do dispositivo e aplicar tensão a elas por meio de um autotransformador em relação ao "terra". Primeiro, uma tensão de 180 V é ajustada no autotransformador e, usando um voltímetro com resistência de entrada de pelo menos 1 MΩ, meça a tensão nos terminais positivos dos capacitores C2-C4. Deve ser quase o mesmo. Se diferir em mais de 0,1 V, é necessário, usando uma ligeira alteração na resistência dos resistores, por exemplo, R4, R6, igualar a tensão nos capacitores C3, C4 à tensão no capacitor C2. A seguir, um voltímetro é conectado ao motor do potenciômetro RP1 e nele é ajustada a mesma tensão que nos capacitores C2-C4. Em seguida, uma tensão de 250 V é ajustada no autotransformador, a tensão nos capacitores C2-C4 é medida e a mesma é ajustada no motor RP2. Depois disso, uma tensão de 220 V é definida no autotransformador, enquanto o LED HL1 deve acender. Em seguida, você precisa configurar o sensor de temperatura. Para fazer isso, o controle deslizante do potenciômetro RP2 é colocado na posição superior de acordo com o diagrama, o termistor é aquecido até a temperatura desejada e, girando o controle deslizante do potenciômetro, o LED HL2 apaga. Assim que o termistor esfriar um pouco, o HL2 deve acender novamente. Quando ambos os LEDs estiverem acesos, o relé K1 deve operar. Ao final das configurações, o funcionamento da proteção é verificado para cada canal separadamente. Para fazer isso, conecte o dispositivo a uma rede trifásica de acordo com o diagrama e ligue o autotransformador sucessivamente no circuito de cada canal. Ao diminuir e aumentar a tensão no autotransformador, eles controlam a extinção do LED HL1 quando a tensão de entrada atinge os limites definidos. Isso conclui a configuração. Na ausência de um autotransformador, os canais de controle de tensão podem ser configurados usando a tabela, desde que os valores dos resistores R1-R6, R15-R20 correspondam aos valores especificados no diagrama da Fig. 3. Para isso, nos motores dos potenciômetros RP1, RP2, são definidas as tensões dos níveis mínimo e máximo de operação dos comparadores selecionados nesta tabela.
Se não houver necessidade de usar um sensor de proteção térmica, você não poderá conectar um termistor ao circuito. Nesse caso, a saída do DA6 estará sempre alta e o dispositivo estará totalmente operacional. Literatura:
Autor: I. A. Korotkov
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Comentários sobre o artigo: Passer O circuito da Fig. 1 é simples, mas, infelizmente, é inútil. Se uma fase for perdida enquanto o motor estiver funcionando, ele continua girando no modo de emergência. Esquema 2 é quase o mesmo. ![[chorar]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/cry.gif){kind=small}
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