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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Automatización de funcionamiento y protección contra sobrecargas de motores eléctricos de bombas con una potencia de 180...250 W. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Los motores eléctricos Los asistentes indispensables para jardineros y horticultores (si hay un depósito o pozo cercano) son las bombas eléctricas con una potencia de 180...250 W del tipo "Malysh" y "Strumok". Pero a veces a estos trabajadores les ocurren problemas: fallas debido al incumplimiento de los estándares de voltaje de la red, sobrecalentamiento del devanado del estator del motor eléctrico, atasco del rotor y, como resultado, un aumento de corriente inaceptable a través del devanado del estator. falta de agua en el embalse o su turbidez. El circuito que desarrollé para el control automático y la protección contra los modos de funcionamiento máximos permitidos de bombas eléctricas con una potencia de 180...250 W salvará a su amigo de casi todos los problemas (Fig. 1). A primera vista, el esquema es muy complicado, pero no lo es. El circuito utiliza microcircuitos digitales y analógicos que prácticamente no requieren ajuste.
El fusible FU1 se utiliza en el circuito como red de seguridad. ¿Quién no sabe que mientras se funde el fusible, la mitad del televisor se quema? La electrónica funciona mucho más rápido y de manera más confiable a la hora de proteger cualquier dispositivo o mecanismo. Además, no hay elementos de relé en el circuito. Hoy en día, sólo en casos extremos, situaciones desesperadas, es necesario utilizar relés, contactores, arrancadores magnéticos, porque existen optoacopladores, tiristores, triacs... En lugar de contactos mecánicos caros y poco fiables, es necesario utilizar los anteriores. dispositivos electrónicos. El regulador de voltaje de red está construido sobre el autotransformador T1 y el interruptor SA1. Incluso si en su casa hay un voltaje estable de 200...230 V, no se apresure a ignorar su uso. Monte este circuito y pruebe en qué rango de voltajes de suministro el motor de la bomba proporciona la potencia requerida en el eje. Si, por ejemplo, este rango es de 170...230 V, utilice el interruptor SA1 para configurar el voltaje de salida del regulador de red en aproximadamente 190 V. En el futuro, estableceremos el límite inferior de voltaje permitido en 170 V suministrados al devanado del estator del motor y el límite superior a 210 V. V En este caso, la confiabilidad y durabilidad del devanado del estator del motor eléctrico aumentarán y el consumo de energía disminuirá. El regulador de voltaje de red está diseñado para un voltaje mínimo en su hogar de 140 V y un máximo de 260 V (para obtener Uin = 220 V). Cabe señalar que en los autotransformadores, en comparación con los transformadores de potencia, el devanado primario se puede enrollar con un cable 2-3 veces más delgado. Si convierte un transformador de red de 200 W en un autotransformador, podrá conectar una carga de hasta 400...600 W. Puede utilizar un transformador de potencia reconvertido para TV ULPTsTI-61 (TS-270-1), cuyo devanado primario I (1-2-3) contiene 318 vueltas de cable PEV-1 D0,91 mm (terminales II). Para hacer esto, es necesario desmontar el transformador, quitar todos los devanados secundarios y la lámina protectora. Encima del devanado primario restante es necesario enrollar los devanados II-X con alambre D0,8...1 mm. Los devanados II-IV contienen 19 vueltas cada uno; Devanados VX: 35 vueltas cada uno. Los contactos del interruptor SA1 deben estar diseñados para una corriente de al menos 10 A (puede utilizar un interruptor normal de 3-4 secciones, conectando los contactos correspondientes de las secciones en paralelo). El voltímetro de CA debe tener un límite de medición de 250...300 V. El amperímetro debe tener un límite de medición de 10 A. En los circuitos L1C10, L2C11 hay una fuente de energía reactiva con supresión de distorsiones armónicas en el quinto y séptimo armónico. Esta fuente se utiliza para aumentar la eficiencia del dispositivo. Los valores de los condensadores C5, C7 y los chokes L10, L11 se seleccionan de forma aproximada, aunque incluso si aplicas estos valores, seguirás ganando. Para calcular con mayor precisión estas clasificaciones, es necesario medir la inductancia del devanado del estator del motor de la bomba y realizar un cálculo utilizando las recomendaciones [1]. El funcionamiento de la electrobomba está controlado por triac VS1 (TS122-25). El controlador de salida se basa en el elemento "OR" DD3.2, los transistores VT3, VT4 y el optoacoplador de tiristores U1. Si al menos una de las entradas DD3.2 tiene un registro "1", entonces en la base del transistor VT4 hay un registro "0" y está cerrado. El LED del optoacoplador no se enciende, no hay potencial positivo en la base del VT4 y está cerrado. No hay potencial positivo en el electrodo de control del triac VS1, está cerrado, no se suministra voltaje de suministro al devanado del estator del motor de la bomba y la bomba está apagada. Si hay log "3.2" en todas las entradas de DD0, en la base del transistor VT4 hay un potencial positivo, está abierto, el LED del optoacoplador se enciende, a través del tiristor del optoacoplador abierto se suministra un potencial positivo a la base del transistor VT3, se abre, aparece un potencial positivo en el electrodo de control triac VS1, se abre, la bomba eléctrica comienza a funcionar. Transformador T1 con una potencia de 10...20 W de cualquier tipo. Tensión en sus devanados: U(wII) 12 V; U(wIII) 20 V; U(wIV) 12 V a la tensión de salida del regulador seleccionado por el interruptor SA1. La fuente de alimentación estabilizada de 9 V se realiza con diodos VD1-VD4, diodo Zener VD5 y transistores VT1, VT2. La alimentación de 27 V se realiza sobre un puente de diodos VD6-VD9. Para que la bomba eléctrica se encienda es necesario que todas las entradas del DD3.2 tengan log "0". Encienda la bomba moviendo el interruptor SA3 a la posición inferior según el diagrama. El encendido o apagado automático de la bomba eléctrica, dependiendo de la cantidad de agua en el depósito o pozo y del tanque a llenar, se realiza mediante un circuito sobre chips digitales DD9-DD11. Los LED HL1-HL4 indican si los sensores de nivel de agua correspondientes están en el agua. El funcionamiento de este esquema se describe en [2]. Si no es necesario utilizar ningún sensor de nivel de agua, simplemente no está conectado al circuito. Si no hay necesidad de automatización, este circuito simplemente no se ensambla y el pin 11 del elemento DD3.2 se conecta al cable común. El circuito de protección del motor de la bomba contra sobrecalentamiento está ensamblado en un amplificador operacional (OA) K140UD12, utilizado como comparador, y un disparador DD4.1. Naturalmente, se pueden utilizar otros amplificadores operacionales con circuitos de corrección adecuados. El termistor R17 está pegado al devanado del estator con resina epoxi. Al mismo tiempo centran el rotor del motor eléctrico, lubrican los rodamientos, etc. La resistencia de ajuste R19 establece el umbral requerido para que el comparador funcione, por ejemplo, a una temperatura de +80°C. Si la temperatura del devanado del estator no excede este nivel, entonces el voltaje en la entrada inversa del amplificador operacional DA4 será más positivo que en la directa, y su salida 6 tendrá un potencial bajo. El disparador DD4.1 estará en el estado “0”, y en la entrada 9 del elemento “OR” DD3.2 habrá un nivel de registro de “0”, permitiendo el funcionamiento de la bomba eléctrica. Cuando la temperatura del devanado del estator aumenta a +80°C, la resistencia del termistor R17 aumenta a tal valor que el potencial positivo en la entrada directa del amplificador operacional DA4 se vuelve mayor que en la inversa, y el comparador Toma abruptamente la posición de saturación positiva. El registro "6" aparece en su salida 1, el disparador DD4 se establece en el estado "1". En la entrada 9 del elemento “OR” de DD3.2 aparece un registro “1”, lo que provoca que se apague la bomba. La iluminación del LED HL3 indica que la temperatura del devanado del estator del motor de la bomba es superior a la temperatura permitida. El gatillo DD4.1 permanecerá en el estado único y, en consecuencia, la bomba eléctrica se apagará hasta que se presione el botón SB1 “Set.0”. El circuito para proteger el motor de la bomba contra el exceso de corriente del devanado del estator se realiza utilizando el amplificador operacional DA3, utilizado como comparador. El número de vueltas del transformador de corriente TA1 se selecciona experimentalmente de modo que durante el funcionamiento normal del motor de la bomba el voltaje en su devanado sea de 2,5...3 V. A la entrada inversa DA3 se aplica un voltaje de referencia de 1,7 V. La amplitud del voltaje en la entrada directa 3 debe ser de aproximadamente 1,5 V (configurado con la resistencia de recorte R14). En este caso, durante el funcionamiento normal de la bomba eléctrica, la salida 6 de DA3 tendrá un nivel de registro de "0", el disparador DD2.2 estará en estado cero. Si la corriente a través del devanado del estator es mayor de lo permitido, entonces la amplitud de los pulsos positivos en la entrada directa 3 del amplificador operacional DA3 excederá el valor del voltaje de referencia en la entrada inversa y el comparador pasará a un estado de saturación positiva (ver diagramas de tiempo en la Fig. 2).
Aparecen pulsos de polaridad positiva en la salida del comparador, lo que establece el disparador DD2.2 en el estado único. El LED HL2 se iluminará, lo que indica que la corriente del devanado del estator excede el límite permitido. Al mismo tiempo, los pulsos de la salida 6 DA3 a través del elemento "OR" DD3.1 y el inversor DD1.2 se suministran a la entrada de un dispositivo de un solo disparo fabricado en los elementos DD5.1, DD6, DD7.1, DD7.2. .7.3, DD8.1, y al contador de pulsos DD8.2 .3, DD2 (el dispositivo de un solo uso se describe en [34]). Con el primer pulso (ver Fig. 7), el one-shot cambia a un solo estado. Utilizando la resistencia de ajuste R9, la duración del pulso del vibrador único se ajusta entre XNUMX...XNUMX s. El contador de pulsos está fabricado en un chip DD8. El nivel lógico "1" en la salida 14 del contador DD8.2 en presencia de pulsos en la entrada 2 de DD8.1 aparece después de 5,12 s. Si esto sucede, aparece un registro “12” en las entradas 13, 3 del elemento “Y” de DD1, que, a través del inversor DD1.4, pone el disparador DD4.2 al estado de registro “1” (salida 13 ), este “1” se alimenta a la entrada 12 del elemento “OR” DD3.2 y enciende la electrobomba. Si durante estos 5,12 s no hay sobrecarga de corriente, por ejemplo al arrancar una bomba, el monovibrador todavía produce un único impulso que dura 7...9 s, pero DD13 log "1.3" no aparece en la entrada 1 del El elemento "Y" y la bomba eléctrica no se apagan. Después de arrancar la bomba (si el LED HL2 está encendido), debe configurar el disparador DD0 en "2.2" presionando el botón SB1. El circuito para proteger la bomba eléctrica contra el incumplimiento de los estándares de voltaje requeridos suministrados al devanado del estator se realiza mediante un comparador de dos umbrales DA1, DA2, cuyo funcionamiento se describe en [4]. Usando una resistencia de ajuste R4 en el cátodo del diodo VD10, la amplitud de los pulsos positivos se ajusta a aproximadamente 9 V. El comparador de dos umbrales se configura de acuerdo con las instrucciones [4]. Si su bomba eléctrica, por ejemplo, funciona normalmente en el rango de tensión de alimentación de 170 a 210 V, entonces los umbrales de respuesta superior e inferior del comparador deben ajustarse exactamente a estas tensiones. Cuando el voltaje en el motor de la bomba es inferior a 170 V o superior a 210 V, aparecerán pulsos positivos en la salida del comparador de dos umbrales (ánodos de los diodos VD11, VD13), que configurarán el disparador DD2.1 en la lógica. Estado "1". El brillo del LED HL1 indicará un incumplimiento de los estándares de voltaje. Al mismo tiempo, los pulsos anteriores a través del elemento "OR" DD3.1 y el inversor DD1.2 se suministran a la entrada del contador de pulsos y de un disparo. Del mismo modo que en el caso de superar la corriente máxima permitida, al cabo de 5,12 s la electrobomba se apagará. Si el tiempo de desajuste de voltaje con los parámetros requeridos no excede los 5,12 s, el motor eléctrico permanecerá en funcionamiento. El LED HL1 debe apagarse presionando el botón SB1 “Set.0”. En ambos casos considerados (el tiempo de discrepancia no supera los 5,12 s), los contadores DD8.1, DD8.2 se restablecen al registro "1" en las entradas 7 y 15 desde la salida inversa 2 del monoestable DD5.1 flip-flop después de 7...9 s. Configuración. En primer lugar, debe averiguar en qué rango de voltaje su bomba eléctrica proporciona la potencia necesaria al eje mediante un regulador de voltaje de red. Luego, con la carga apagada, es necesario ajustar la fuente de alimentación. Seleccionando la resistencia R1, establezca la corriente a través del diodo zener VD5 entre 5...10 mA. Usando la resistencia de ajuste R2, ajuste el voltaje en la salida del estabilizador (condensador C3) a 9 V. Verifique el voltaje en el capacitor C5 (24...30 V). Instale una lámpara incandescente de 200 W en lugar de la bomba eléctrica. Coloque el interruptor SA1 en la posición que elija, según los parámetros de su red y bomba eléctrica. Coloque el interruptor SA3 en la posición superior según el diagrama (“Off”). Coloque el interruptor SA2 ("Red") en la posición inferior según el diagrama. Presione el botón SB1 (“Establecer.”0). Aplique voltaje de +9 V al pin 13 del elemento “OR” de DD3.2. La lámpara debería encenderse (evidencia de que el controlador de salida y el triac están funcionando correctamente). Si alguno de los LED HL1-HL3 se enciende, también se encenderá la lámpara eléctrica. En este caso es necesario desoldar la resistencia R31. Si la lámpara eléctrica se apaga, esto también indica el funcionamiento del controlador de salida y del triac. Luego, utilizando el método anterior, configuran el circuito, lo cual no es difícil, ya que todo se hace de acuerdo con los principios de la tecnología informática (“0” o “1”). Literatura:
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