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Cuestiones de protección de motores eléctricos trifásicos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Los motores eléctricos

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La literatura ya ha considerado la protección de motores eléctricos asíncronos trifásicos, pero básicamente es protección contra falla de fase [1, 2]. Menos común es la protección del motor eléctrico del llamado desequilibrio de fase, es decir. cuando el voltaje en una o dos fases a la vez disminuye (o aumenta) a un valor inaceptable por cualquier motivo.

En tales casos, la protección contra falla de fase generalmente no funciona, ya que el voltaje en la fase permanece, pero una disminución del voltaje en la fase a 150 ... 160 V tiene un resultado deplorable en el motor: después de un tiempo, el el motor se sobrecalienta y se quema. Lo mismo se puede decir sobre el aumento de voltaje. Un devanado diseñado para 220 V no tolera muy bien aumentos de tensión por encima de 250 V.

Este problema es especialmente relevante en los casos en los que los motores funcionan en ausencia de una persona (por ejemplo, bombas de agua, ascensores, etc.), así como en zonas rurales, donde la calidad de las redes eléctricas deja mucho que desear. Sigue siendo relevante el tema de controlar la temperatura del propio motor eléctrico, ya que existen muchas razones por las cuales el motor puede sobrecalentarse.

Por ejemplo, un aumento de la carga en el eje o un atasco. Al final, en nuestro difícil momento, tenemos que lidiar con casos de instalar un motor cuya potencia es insuficiente para este equipo, por falta de un motor eléctrico de la potencia requerida. En estos casos, la protección contra sobrecalentamiento tiene un resultado positivo.

Los relés térmicos bimetálicos instalados en los arrancadores muchas veces no funcionan cuando es necesario. Por lo tanto, teniendo en cuenta lo anterior, propongo considerar nuevamente algunas formas de proteger los motores eléctricos.

La forma más fácil es instalar dos relés con devanados de 220 V (Fig. 1).

Cuestiones de protección de motores eléctricos trifásicos

Tal protección es familiar para muchos electricistas y ayuda a proteger el motor de fallas de fase. El devanado de arranque se enciende a través de los contactos de relé normalmente abiertos K1 y K2. Así, en ausencia de alguna de las fases, se abre el motor de arranque. En [1] se describe un dispositivo que, en mi opinión, es demasiado complejo para la función que realiza. El circuito que se muestra en la Fig. 1 es bastante capaz de reemplazarlo casi por completo. Si se utiliza un arrancador con un devanado de 380 V, entonces el contacto superior del relé K1 debe desconectarse del cable de tierra y conectarse a la fase A o fase B.

En ausencia de un relé con devanados de 220 V, puede usar un relé de 12 ... 24 V, así como agregar una indicación de pérdida de fase al circuito. Tal esquema se muestra en la Fig.2.

Cuestiones de protección de motores eléctricos trifásicos
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En algunos casos, los indicadores le permiten notar rápidamente una interrupción de fase y facilitar la resolución de problemas. Este circuito permite utilizar una amplia variedad de relés. Basta con seleccionar los condensadores C2, C4 de tal manera que se obtenga el voltaje requerido en el devanado del relé utilizado. Por lo general, la capacitancia de los capacitores se selecciona en el rango de 0,47 ... 1,5 μF. El diagrama que se muestra en la Fig. 2 muestra la capacitancia de los capacitores C2, C4 cuando se usan los relés K1 y K2 del tipo RSCH-52, pasaporte RS4.52 3.205 con una resistencia de devanado de 220 ohmios.

Los LED en el circuito pueden ser del tipo AL307 o cualquier otro, normalmente brillando a una corriente de 5 ... 10 mA. El puente de diodos VD1, VD2 se puede utilizar para cualquier tensión superior a 200 V y la corriente admisible necesaria para el tipo de relé utilizado. Condensadores de tipo K7317, resistencias de tipo MLT-0,125.

Los circuitos de protección de pérdida de fase anteriores son simples y confiables en su operación, no requieren altas calificaciones para ensamblarse, pero no protegen a los motores eléctricos del desequilibrio de fase.

La figura 3 muestra un diagrama de un dispositivo para proteger motores trifásicos del desequilibrio de fase, falla de fase, incluye el monitoreo de la temperatura del motor usando un sensor de temperatura montado en la carcasa del motor.

Cuestiones de protección de motores eléctricos trifásicos
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El dispositivo consta de tres canales, cada uno de los cuales controla el voltaje en su fase correspondiente, y un canal de control de temperatura en la carcasa del motor. Las salidas de todos los canales se combinan utilizando el esquema "Y-NO" y se alimentan al actuador. Los tres canales para monitorear el nivel de voltaje de fase son similares y consisten en un circuito de generación de voltaje controlado, dos comparadores y un elemento de combinación "O-NO".

Considere la operación de uno de los canales que controla el voltaje en la fase A. El voltaje de fase se reduce y rectifica a 3,5 ... 4 V por el circuito R15, R16, VD2, R1, R2, C2. Como resultado, se obtiene un voltaje en la terminal positiva del capacitor C2, que es directamente proporcional al voltaje en la fase controlada. Este voltaje se suministra a las entradas de los comparadores DA1, realizados en el amplificador operacional dual KR140UD20, una de las entradas es inversora y la segunda no inversora. Se aplica un voltaje ejemplar a las segundas entradas correspondientes del amplificador operacional, que se toma de las resistencias KR1 y KR2. Al mismo tiempo, se aplica un voltaje ejemplar a la entrada no inversora DA1 (pin 2), que corresponde al voltaje mínimo en el capacitor C2, y un voltaje ejemplar correspondiente al voltaje máximo en el capacitor C1 se aplica al entrada inversora OA7 (pin 2).

Como resultado, los terminales 10 y 12 del amplificador operacional DA1 estarán bajos si el voltaje a través del capacitor C2 está dentro de los límites establecidos por los potenciómetros KR1, KR2 y la salida de la celda OR-NOT DD1.1 ser correspondientemente alta. Tan pronto como el voltaje supere estos límites, uno de los comparadores cambiará y el nivel de la unidad se establecerá en su salida, lo que cambiará el nivel en la salida DD1.1 a bajo. Las tres salidas de los canales de control de voltaje se alimentan a la celda de combinación DD2.1. El nivel de unidad del comparador realizado en el amplificador operacional DA6, que controla la temperatura del sensor RT1, también viene aquí.

Cuando el termistor RT1 se calienta, su resistencia disminuye y, en consecuencia, el voltaje en el pin 3 DA6 disminuye. Esto conduce a un cambio en el nivel en la salida de DA6 a cero cuando el voltaje de entrada en la entrada no inversora del amplificador operacional alcanza el nivel establecido por el potenciómetro RP2 en la entrada inversora de DA6. El condensador C5 suaviza las interferencias que pueden ocurrir en el cable proveniente del sensor de temperatura, ya que su longitud suele ser de 2 ... XNUMX m.

La resistencia del termistor puede diferir de la indicada en el diagrama. Solo es necesario verificar que el voltaje en el punto de conexión RT1, R9 con un termistor calentado sea superior a 2 V, ya que el comparador en el amplificador operacional con un suministro unipolar y un voltaje de entrada inferior a 1,5 V es inestable. Lo mismo se aplica a los voltajes en los condensadores C2-C4, que se suministran al OS DA1-DAZ, así como al voltaje ejemplar en el motor de la resistencia RP1. Su valor mínimo no debe establecerse por debajo de 2 V.

Un cambio en el estado de cualquiera de los comparadores que controlan el voltaje, o el comparador que controla la temperatura, se indica mediante los LED HL1 y HL2, respectivamente.

Desde la salida de la celda DD1.1 a través de la cadena de suavizado C7, R21 y DD2.3, invirtiéndola, la señal se alimenta al transistor VT1, cargado en el relé K1.

El circuito de suavizado elimina el posible ruido del relé durante sobretensiones cortas en una de las fases que no son peligrosas para el motor, y también proporciona un retardo de respuesta de la protección de unos 2...4 segundos. Si es necesario, este tiempo se puede aumentar aumentando la capacitancia del condensador C7 en consecuencia. Los contactos del relé, de cierre, suministran tensión al motor de arranque.

El circuito le permite usar un arrancador de cualquier tamaño y con un voltaje de devanado no solo de 380 V, sino también de 220 V. Para hacer esto, basta con conectar la salida superior del devanado de arranque de acuerdo con el circuito, no con el cable de fase, sino al cable de tierra.

El dispositivo está alimentado por una tensión estabilizada de 9 V, obtenida mediante un estabilizador DA5.

El voltaje ejemplar que se aplica a los potenciómetros RP1, RP2 y las resistencias R9, R10 se toma del estabilizador DA4. La corriente máxima consumida por el circuito cuando el relé K1 está abierto no supera los 30 mA, por lo que no se requiere un radiador para el estabilizador DA5. Como transformador TR1, se puede utilizar casi cualquier transformador con devanado secundario para una tensión de 18...20 V y capaz de proporcionar corriente para alimentar el relé utilizado.

La figura 4 muestra la placa de circuito del dispositivo. Está fabricado en lámina de fibra de vidrio de doble cara. La placa contiene todos los elementos de la Fig. 3, excepto el transformador TK1, el relé K1, el diodo VD5 (soldado directamente a las salidas de relé) y, por supuesto, el arrancador K2.

Cuestiones de protección de motores eléctricos trifásicos

Cuestiones de protección de motores eléctricos trifásicos

Detalles. Las resistencias utilizadas en el circuito pueden ser del tipo C2-23 o MLT-0,125, excepto R15, R17, R19. Este último debe ser de 0,5 vatios. Es aconsejable seleccionar las resistencias R1-R6, R15-R20 en cada canal con una dispersión mínima entre los canales. Dado que el voltaje ejemplar se suministra en paralelo a los tres canales, entonces con una gran dispersión de estas resistencias habrá una gran dispersión en los niveles de operación de los comparadores. Las resistencias de sintonización aplicadas del tipo SPZ-19AV se pueden reemplazar con resistencias de los tipos SP516VV, SP5-16VA. Los capacitores electrolíticos usados ​​en el circuito son del tipo K50-35, pero es mejor usar capacitores importados del tipo K10-17. El transistor 2SD1111 se puede reemplazar con un KT972 doméstico con cualquier índice de letras. El amplificador operacional KR140UD20 se puede reemplazar por LM358N, KR574UD2A o un solo KR140UD6, UD7 (sujeto a un cambio en la placa de circuito impreso). El termistor se puede utilizar en casi cualquier tipo, como MMT-4, ST1, TR-4. Como BA5, puede usar el estabilizador KR142EN8A, B, G, D. Usé el relé K1 (Elesta KR8S), pero puede usar cualquier otro con bobinado de 24 V y contactos capaces de cambiar un voltaje de 380 V.

La configuración del dispositivo es simple y consiste principalmente en establecer los límites para el funcionamiento de los comparadores. Para hacer esto, puede conectar temporalmente las tres entradas del dispositivo y aplicarles voltaje a través de un autotransformador relativo a la "tierra". Primero, se establece un voltaje de 180 V en el autotransformador y, utilizando un voltímetro con una resistencia de entrada de al menos 1 MΩ, mida el voltaje en los terminales positivos de los capacitores C2-C4. Debería ser casi lo mismo. Si difiere en más de 0,1 V, entonces es necesario, usando un ligero cambio en la resistencia de las resistencias, por ejemplo, R4, R6, para igualar el voltaje en los capacitores C3, C4 con el voltaje en el capacitor C2. A continuación, se conecta un voltímetro al motor del potenciómetro RP1 y se establece el mismo voltaje que en los condensadores C2-C4. Luego, se fija una tensión de 250 V en el autotransformador, se mide la tensión en los condensadores C2-C4 y se fija la misma en el motor RP2. Después de eso, se establece un voltaje de 220 V en el autotransformador, mientras que el LED HL1 debe encenderse.

A continuación, debe configurar el sensor de temperatura. Para hacer esto, el control deslizante del potenciómetro RP2 se coloca en la posición superior de acuerdo con el diagrama, el termistor se calienta a la temperatura requerida y, al girar el control deslizante del potenciómetro, el LED HL2 se apaga. Tan pronto como el termistor se enfríe un poco, HL2 debería encenderse nuevamente. Cuando ambos LED están encendidos, el relé K1 debe operar. Al final de los ajustes, se comprueba el funcionamiento de la protección para cada canal por separado. Para hacer esto, conecte el dispositivo a una red trifásica de acuerdo con el diagrama y encienda el autotransformador a su vez en el circuito de cada canal. Al disminuir y aumentar el voltaje en el autotransformador, controlan la extinción del LED HL1 cuando el voltaje de entrada alcanza los límites establecidos. Esto completa la configuración.

En ausencia de un autotransformador, los canales de control de voltaje se pueden configurar usando la tabla, siempre que los valores de las resistencias R1-R6, R15-R20 correspondan a los valores especificados en el diagrama de la Fig. 3. Para ello, en los motores de los potenciómetros RP1, RP2, se fijan las tensiones de los niveles mínimo y máximo de funcionamiento de los comparadores seleccionados de esta tabla.

Cuestiones de protección de motores eléctricos trifásicos

Si no es necesario usar un sensor de protección térmica, entonces no puede conectar un termistor al circuito. En este caso, la salida DA6 siempre será alta y el dispositivo estará completamente operativo.

Literatura:

  1. Kolomoytsev K.V. et al. Dispositivo de protección de un motor trifásico contra falla de fase//Electricista. - 2002. - Nº 11. C.2-4.
  2. Korotkov I. A. Indicador de presencia de fase//Eléctrico. - 2002. - Nº 11. - C.12-13.

Autor: I. A. Korotkov

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Passer
El circuito de la figura 1 es simple, pero lamentablemente es inútil. Si se pierde una fase mientras el motor está funcionando, continúa girando en modo de emergencia. El esquema 2 es casi el mismo. [llorar]


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