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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dispositivo de protección de motores trifásicos contra fallo de fase. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protección de equipos contra operación de emergencia de la red, sistemas de alimentación ininterrumpida El artículo proporciona una descripción del dispositivo para proteger un motor asíncrono trifásico de una falla de fase de la red de suministro. El circuito del dispositivo permite el control automático de las corrientes en la línea de alimentación del motor mediante sensores de tipo transformador. El dispositivo retrasa la desconexión del motor de la red de suministro en caso de cortocircuitos en las secciones vecinas de la red, así como en caso de desaparición a corto plazo de la fase de la fuente de alimentación y bloquea el arranque del motor en funcionamiento en fase abierta. Una de las causas comunes de daño a los motores eléctricos trifásicos asíncronos (IM) son los modos de operación de fase abierta, que ocurren debido a fallas de fase, contactos rotos en interruptores o dispositivos de protección. Los relés térmicos, que están diseñados para proteger el AD de la sobrecarga, no siempre funcionan durante las fallas de fase, como resultado de lo cual los motores se sobrecalientan y fallan debido al daño del aislamiento. A continuación se presenta una descripción del dispositivo de protección IM de operación en dos fases, que se diferencia de [1] en la presencia de sensores de corriente tipo transformador separados, lo que permite su uso con pequeños arrancadores magnéticos que no tienen relés térmicos. Por lo tanto, el ámbito de uso del dispositivo es más amplio en comparación con el desarrollo anterior. El diagrama de bloques del dispositivo de protección se muestra en la Fig.1.
El dispositivo consta de una fuente de alimentación, tres canales independientes para monitorear las corrientes de las fases de la línea de suministro A, B, C, cada uno de los cuales contiene un sensor de corriente DT, un amplificador U y un detector D, un elemento lógico OR , un elemento de retardo EZ, un dispositivo de umbral PU, una llave electrónica EK, un arrancador magnético MP, botones de control PS motor asíncrono HELL. El diagrama esquemático del dispositivo se muestra en la Fig.2.
La fuente de alimentación se ensambla de acuerdo con un circuito sin transformador. Se le suministra tensión directamente desde una de las fases de la red de alimentación trifásica a través de los contactos 1-2 del interruptor SA1, lo que asegura la elección del modo de funcionamiento IM: normal sin control de fallo de fase (contactos 3-4 cerrados) o automático con control de corriente en las fases IM (contactos 12 cerrados y 3-4 abiertos). La figura 2 muestra el modo automático. El rectificador de la fuente de alimentación se ensambla de acuerdo con un circuito de media onda en un diodo VD13. El diodo Zener VD14 proporciona la recarga del condensador de extinción C12, derivado por la resistencia R27. Esta resistencia asegura la descarga del condensador C12 después de que se apaga el circuito de protección. La resistencia de lastre R29 reduce la corriente de irrupción a través de los condensadores C10, C12 cuando se aplica voltaje a la fuente de alimentación. El dispositivo de protección contra falla de fase consta de tres canales idénticos independientes para monitorear las corrientes de las fases de la línea de suministro, que funcionan en un elemento de accionamiento común: triac VS1. Todos los canales de control tienen sensores: transformadores de corriente ТТ1-ТТ3. Cuando la corriente fluye a través del devanado primario del transformador, lo que ocurre durante el funcionamiento normal del IM, se induce un EMF en el devanado secundario, que se alimenta a la entrada de un amplificador de una etapa ensamblado en el transistor VT1. Desde la salida del amplificador, el voltaje a través del capacitor C4 se alimenta a la entrada del detector con una duplicación del voltaje VD4, VD7, cuya carga es el capacitor C7. El componente constante de la señal del condensador C7 a través de la resistencia limitadora R13 se alimenta a la entrada del transistor VT4. Los canales segundo y tercero (transistores VT5 y VT6) funcionan de manera similar. Los transistores VT4-VT6 y los diodos VD10-VD12 forman un elemento lógico "O". Durante el funcionamiento normal del AD, el voltaje en los colectores de cualquiera de los transistores es cero, respectivamente, el voltaje en la salida del elemento lógico "O" es igual a cero. El elemento de retardo EZ consta de las resistencias R19, R20 y el condensador C11, cuya capacitancia determina el tiempo de retardo para la operación del dispositivo de protección BP. Si no hay voltaje en la salida del elemento "O", no hay voltaje en la entrada del dispositivo de umbral PU, ensamblado en los transistores VT7-VT9. En este caso, los transistores VT7, VT8 forman un disparador Schmitt, lo que garantiza el funcionamiento preciso del actuador: el triac VS1 en el circuito de arranque magnético. Durante el funcionamiento normal, el transistor VT7 está cerrado y VT8 está abierto, por lo tanto, el transistor VT9 está abierto, el triac VS1 está abierto y omite el botón de inicio S2 del arrancador magnético. Los diodos VD1-VD3 en los circuitos de entrada de los transistores VT1-VT3 brindan protección a los transistores durante los transitorios en la línea de alimentación del motor IM, que ocurre cuando se conecta a la red y los cortocircuitos. Para reducir la tasa de aumento de voltaje a través del triac, se conecta un capacitor C13 en paralelo con él. La resistencia R28 limita la corriente de descarga del condensador C13. El dispositivo funciona de la siguiente manera. Suponga que hay voltaje en las tres fases de la red. Con el interruptor SA1, aplicamos voltaje a la fuente de alimentación del dispositivo utilizando los contactos 1-2. Iniciamos INFIERNO presionando el botón S2 ("Iniciar"). En este caso, el arrancador magnético se activa y, a través de los contactos K1.2, se suministra un voltaje trifásico a los terminales C1-C3 del motor. EMF se induce en los tres transformadores de corriente, como resultado, todos los canales del dispositivo están abiertos, no hay voltaje en la salida del elemento "O", el triac VS1 está abierto y desvía el botón de inicio S1.1 a través del contacto cerrado K2 del arrancador magnético. Se completa el inicio del AD. Si se rompe alguna fase, por ejemplo, "A", la corriente en el devanado primario de TT1 desaparece y el canal de protección de la fase "A" se cierra (en los colectores VT1 y VT4 - alta tensión). Aparece una señal en la salida del elemento "O", el disparador Schmitt pasa a otro estado estable, el transistor VT9 se cierra y, por lo tanto, el triac VS1. La bobina del arrancador magnético se desactiva y el INFIERNO se desconecta de la red. Detalles. El dispositivo utiliza resistencias R1-R24 tipo MLT-0,25; R25-R29 tipo MLT-0,5; los diodos VD1-VD12 de tipo D9G se pueden reemplazar con diodos de tipo D9D, D9B, D310-D312, y el diodo VD13 de tipo D226 se puede reemplazar con un diodo de tipo KD105 con cualquier índice de letras. En lugar del diodo zener VD14 tipo D815D, puede usar D815G. Condensadores C1-C11 del tipo K50-6 para una tensión de 25 V. El condensador C12 consta de dos condensadores conectados en paralelo del tipo K73-17, 2 μF, 400 V, se pueden reemplazar por los condensadores correspondientes del tipo MBGO-2 . Los transistores VT1-VT8 tipo KT361 se pueden usar con cualquier índice de letras. El transistor VT9 de la serie KT315G se puede reemplazar con un transistor de la serie KT312. En lugar de un triac VS1 tipo KU208G, puede usar un tipo unificado TS112-10-4 para 10 A, 400 V con cualquier último dígito no inferior a 4, tienen casi la misma carcasa que los diodos KD202. Los sensores de corriente ТТ1-ТТ3 están hechos con un núcleo de ferrita de grado M2000NM1 y tamaño K33Ch16Ch9. Para un IM con una potencia de 1,1 kW, los devanados primarios de los sensores contienen 2 vueltas del cable de la línea que alimenta el motor, los devanados secundarios: 25-50 vueltas del cable PELSHO con un diámetro de 0,18 mm. Todas las partes de cada canal del dispositivo, incluido el elemento "O", están montadas en una placa de circuito impreso separada de 90x50 mm de tamaño y 1 mm de espesor. De manera similar, la fuente de alimentación y el dispositivo de umbral están montados en tableros separados junto con el elemento de retardo. Todas las placas de circuito impreso se instalan en la carcasa de un relé de CA intermedio convencional tipo RP23 una encima de la otra y se fijan a la base del relé con tres pernos. Ajustamiento. Con el disyuntor AB apagado, el electrodo de control del triac VS26 se desconecta de la resistencia R1 y el triac se deriva con un puente de alambre. Luego, encendiendo el AB, cambie SA1 con los contactos 1-2, encienda el dispositivo en la red. Un avómetro mide el voltaje a la salida de la fuente de alimentación, que debe estar en el rango de 9 ... 13 V, según el tipo de diodo zener utilizado. El botón S2 enciende el motor del IM y verifica la presencia de voltaje en la salida de los sensores de corriente, que debe ser de 1 ... 1,5 V a la carga nominal del IM. Si el voltaje supera los límites especificados, se corrige cambiando el número de vueltas del devanado primario de los sensores de corriente, luego de lo cual verifican el estado abierto de los transistores de cada canal (VT1, VT4; VT2, VT5; VT3, VT6) y la ausencia de señal en la salida del elemento "OR". En este caso, los transistores VT8 y VT9 deben estar abiertos. Después de eso, se apagan el HELL y AV, se restablece el funcionamiento del circuito de protección quitando el puente de alambre del triac VS1, se instala un disyuntor unipolar en cada una de las fases de la línea de alimentación y se vuelve a encender el HELL. comenzó a usar el botón S2. En este caso, se debe derivar el botón de inicio S2 abriendo el triac VS1 y cerrando los contactos K1.1 del arrancador magnético. Si no se produjo la derivación (BP se detiene cuando se suelta el botón S2), es necesario seleccionar el valor apropiado de resistencia R26. Habiendo alcanzado el bypass del botón S2, el funcionamiento del dispositivo se verifica cuando cada fase de la línea de suministro se apaga a su vez con un interruptor automático de banda única. Al mismo tiempo, debe recordarse que el apagado de la presión arterial por parte de la protección no ocurre inmediatamente después de que se apaga el interruptor automático, sino con un retraso de 0,5 ... 1 s. El dispositivo se probó en condiciones de laboratorio con un motor de la serie 4A con una potencia de 1,1 kW, un voltaje de 220/380 V a una tensión de red de 380 V. Mostró una protección confiable de IM en caso de falla de fase en diferentes IM cargas La introducción de este dispositivo en producción permitirá reducir significativamente el número de casos de falla de IM por falla de fase que, según datos recientes, alcanza el 40-50%, por ejemplo, en la agricultura. Literatura:
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