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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Protección de motores trifásicos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Los motores eléctricos Se consideran dos opciones para un dispositivo que desconecta un motor eléctrico trifásico de la red en caso de un cambio peligroso en la tensión de alimentación: un relé simple y uno relativamente complejo que utiliza circuitos integrados. Los dispositivos responden no solo a un aumento o disminución general de la tensión de la red, sino también a un "desequilibrio de fases" peligroso para el motor: un cambio en la tensión de solo uno de ellos. El problema de proteger un motor eléctrico trifásico de fluctuaciones peligrosas en la tensión de la red es especialmente relevante si el motor funciona en ausencia de una persona que lo controle constantemente (por ejemplo, accionando una bomba de agua), así como en zonas rurales donde la calidad de las redes eléctricas deja mucho que desear. Es igualmente importante controlar continuamente la temperatura de la carcasa del motor; hay muchas razones por las que puede sobrecalentarse. Los más habituales son la sobrecarga mecánica del motor o el atasco de su eje en los cojinetes. La forma más sencilla de protegerse contra una pérdida o una disminución significativa del voltaje en una de las fases se ilustra mediante un circuito familiar para muchos electricistas, que se muestra en la Fig. 1.
El devanado de arranque KM1 está conectado a la fase (por ejemplo, C) y al neutro de la red a través de contactos de relé normalmente abiertos K1.1 y K2.1. Los devanados del relé están conectados a las otras dos fases. Como resultado, la pérdida de cualquier tensión de fase provocará que el arrancador KM1 desconecte el motor eléctrico de la red. Los devanados del arrancador y del relé deben estar diseñados para una tensión alterna de 220 V, 50 Hz. Si hay un arrancador con un devanado de 380 V, su terminal derecho según el diagrama no está conectado al neutro (N), sino a uno de los cables de fase (A o B). Se pueden utilizar relés con devanados diseñados para una tensión de 12...24 V conectándolos según el diagrama que se muestra en la Fig. 2.
Condensador C1 - K73-17. Su capacidad está indicada para el relé RSCH52 (pasaporte RS4.523.205, resistencia del devanado 220 Ohmios). Si se utiliza algo más, el condensador se elige de tal manera (normalmente con un valor nominal de 0,47...1,5 μF) que la corriente necesaria para su funcionamiento fluya a través del devanado del relé. El condensador de óxido C2 que se muestra en el diagrama con una línea discontinua se instala solo si el relé activado "zumba". La capacitancia del condensador (varios microfaradios) se elige para que sea mínima, suficiente para eliminar el zumbido. En la figura se muestra un diagrama de un dispositivo de protección más avanzado. 3. No sólo reacciona a las desviaciones de la tensión de red con respecto a la tensión nominal y a la "desalineación" de las fases, sino que también está equipado con un sensor de temperatura de la carcasa del motor.
Los canales de control de tensión trifásico según el circuito son idénticos. Por lo tanto, consideraremos el funcionamiento de solo uno de ellos, que controla el voltaje de la fase A. El circuito R1, R4, VD2, R10, R17, C4 forma un voltaje constante proporcional a él a partir del voltaje de la fase alterna. Este último se suministra a las entradas de dos amplificadores operacionales del chip DA3, que sirven como comparadores. Se aplica un voltaje a la entrada inversora del comparador inferior en el circuito desde el divisor resistivo R8R12, que establece el umbral de protección cuando el voltaje de fase excede el valor permitido. El voltaje umbral "inferior" (del divisor resistivo R7R11) se aplica a la entrada inversora del segundo comparador (superior). Las salidas de los comparadores están conectadas a las entradas del elemento NOR DD1.1. El nivel lógico a la salida de este elemento es alto siempre que la tensión de fase controlada permanezca dentro de los límites establecidos por las resistencias de ajuste R11 y R12. El elemento DD2.1 combina las señales de salida de tres canales de control. Si bien ninguno de ellos ha funcionado, el nivel de producción de este elemento es bajo. El LED HL2 se enciende, indicando el estado de la red trifásica. El elemento DD2.1 funciona de manera similar al elemento DD2.2, pero se envía una señal de activación adicional para la unidad de control de temperatura a una de sus entradas. Por lo tanto, el transistor VT1, cuyo circuito base está conectado a la salida del elemento DD2.2 a través del circuito integrador R22C7 y el inversor DD2.3, está abierto solo si la red funciona correctamente y la temperatura de la carcasa del motor está por debajo de la uno permitido. El circuito colector del transistor VT1 incluye el devanado del relé K1. Si todo está en orden, el relé K1 y el contactor KM1 están activados y el motor eléctrico está conectado a la red. En caso de emergencia, el transistor se cerrará y los contactos abiertos del relé K1.1 desactivarán el devanado del arrancador KM1, lo que apagará el motor eléctrico. El circuito R22C7 mencionado anteriormente, que retrasa el funcionamiento de la protección entre 2...4 s, evita la reacción a sobretensiones breves en la tensión de red. El termistor RK1 sirve como sensor de temperatura para la carcasa del motor. Usando el amplificador operacional DA6, la caída de voltaje a través del termistor se compara con el voltaje de referencia suministrado a la entrada inversora del amplificador operacional desde el divisor resistivo R9R16. Si el motor eléctrico se sobrecalienta, la resistencia del termistor y la caída de tensión a través de él se reducen tanto que el nivel lógico alto en la salida DA6 se reemplaza por uno bajo, lo que provoca la extinción del LED HL1 y el apagado del motor eléctrico por el arrancador KM 1. La longitud de los cables que conectan el termistor RK1 al dispositivo de protección puede alcanzar 2...3 m. El condensador C1 elimina las interferencias inducidas en estos cables. Si se utiliza un termistor con una resistencia nominal diferente a la indicada en el diagrama, es necesario seleccionar la resistencia R15 de tal manera que cuando el termistor se calienta a la temperatura de funcionamiento, el voltaje en la entrada inversora DA6 no caiga por debajo 2 V. Con un valor más bajo, los parámetros del amplificador operacional KR140UD608 conectado según el diagrama anterior se deterioran notablemente. Lo mismo se aplica al voltaje suministrado a las entradas de los chips del amplificador operacional DA3-DA5. La fuente de alimentación del dispositivo de protección consta de un transformador reductor T1, un puente de diodos VD1, un condensador de filtro C2 y dos estabilizadores integrados: DA1 y DA2. Un voltaje de 9 V desde la salida del primer estabilizador alimenta los microcircuitos DA3-DA6, DD1, DD2. El consumo de corriente no supera los 30 mA, por lo que el chip DA1 no requiere disipador de calor. A partir de una tensión de 5 V, estabilizada por el microcircuito DA2, se obtienen niveles de tensión ejemplares para establecer umbrales de protección. El dispositivo se ensambla sobre una placa de circuito impreso (Fig. 4) de dimensiones 80x75 mm fabricada con lámina de fibra de vidrio de doble cara. En él se ubican todos los elementos, a excepción del transformador T1, el relé K1 con diodo VD5 conectado directamente a los terminales y, por supuesto, el arrancador KM1.
Resistencias R1-R3 - MLT-0,5, el resto son constantes - C2-23 0,125 W o MLT-0,125. Resistencias recortadoras R9, R11, R12 -SPZ-19a. Se pueden sustituir por otros pequeños. Termistor: MMT-4, ST1 o TR-4. Condensadores de óxido: K50-35 o similares importados. En lugar del transistor KT972A, son adecuados el KT972B o el 2SD1111 importado. Los amplificadores operacionales duales KM140UD20 se pueden reemplazar con KR140UD20A, KR140UD20B, así como con LM358N, KR574UD2A o (cambiando la placa de circuito impreso) con varias modificaciones de los amplificadores operacionales simples K140UD6, K140UD7. Reemplazo del estabilizador 7809 - KR142EN8A, KR142EN8G El relé K1 es un KR8S importado de Elesta. También es adecuado otro con una tensión de funcionamiento no superior a 24 V y contactos capaces de conmutar una tensión de 380 V. Transformador T1: cualquiera con devanado secundario para una tensión de 18...20 V, que proporcione la corriente necesaria para alimentar el relé. La configuración de un dispositivo de protección se reduce a establecer los umbrales de funcionamiento de los comparadores. Conectando temporalmente las entradas A-C, aplíqueles tensión alterna desde un autotransformador ajustable en relación con el circuito N. Habiendo configurado aquí 180 V, mida alternativamente los valores de voltaje en los condensadores C4-C6 con un voltímetro de CC. Si difieren en más de 0,1 V, es necesario eliminar la dispersión seleccionando los valores de las resistencias R1-R3 o R4-R6. Al girar el control deslizante de la resistencia ajustada R11, se enciende el LED HL2. Si esto falla, cambie la posición del control deslizante de la resistencia ajustada R12 y vuelva a intentarlo. A continuación, utilizando un autotransformador, el voltaje en las entradas conectadas del dispositivo de protección se aumenta a 250 V. El LED HL2 debería apagarse. Al mover el control deslizante de la resistencia ajustada R12, se vuelve a encender. Queda por asegurarse de que el LED HL2 se encienda mientras el voltaje de entrada esté dentro de 180...250 V y se apague si está fuera de este intervalo. Si es necesario, repita el ajuste. Si no es posible utilizar un autotransformador, los umbrales de protección se pueden configurar de forma aproximada. El voltaje medido por un voltímetro de alta resistencia en el motor de la resistencia de ajuste R11 debe ser igual a 3,16 V, y en el motor R12 - 4,44 V. Los valores dados son válidos si la resistencia de cada una de las resistencias R1- R6, R10, R13, R14, R17-R19 tiene una precisión igual al valor nominal indicado en el diagrama. Antes de ajustar el canal de control de temperatura, mueva el control deslizante de la resistencia de recorte R9 a la posición izquierda según el diagrama. Como resultado, el LED HL1 debería encenderse. Habiendo calentado el termistor RK1 a la temperatura requerida, gire el control deslizante de dicha resistencia hasta que el LED se apague. Tan pronto como el termistor se enfríe un poco, el LED debería encenderse nuevamente. Si ambos LED (HL1 y HL2) están encendidos, el relé K1 y el arrancador KM1 deberían funcionar. Autor: I.Korotkov, pueblo de Bucha, región de Kyiv, Ucrania
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