三相電気モーターの保護に関する質問。スキーム、説明

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三相電動機の保護に関する質問。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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文献では非同期三相電動機の保護についてすでに検討されていますが、基本的には欠相に対する保護です [1、2]。あまり一般的ではありませんが、いわゆる位相不均衡から電気モーターを保護することはありません。何らかの理由で、XNUMX つまたは XNUMX つの相の電圧が一度に許容できない値まで減少 (または増加) した場合。

このような場合、相の電圧が残っているため、通常、欠相保護は機能しませんが、相の電圧が 150 ～ 160 V に低下すると、モータに悲惨な結果が生じます。しばらくすると、モーターが過熱して焼損してしまいます。電圧を上げる場合にも同じことが言えます。 220 V 用に設計された巻線は、250 V を超える電圧上昇にはあまり耐えられません。

この問題は、人がいない状態でエンジンが作動する場合 (たとえば、給水ポンプ、エレベーターなど) や、電気ネットワークの品質がまだ十分ではない地方地域で特に関連します。エンジンが過熱する原因は数多くあるため、電気モーター自体の温度を制御するという問題も依然として重要です。

たとえば、シャフトの負荷の増加や詰まりなどです。結局のところ、この厳しい状況の中で、必要な出力の電気モーターが不足しており、この機器に出力が不十分なエンジンを搭載するケースに対処しなければなりません。このような場合、過熱保護は良い結果をもたらします。

スターターに取り付けられたバイメタルサーマルリレーは、必要なときに機能しないことがよくあります。したがって、上記のことを考慮して、電動機を保護するいくつかの方法をもう一度検討することを提案します。

最も簡単な方法は、220 V 巻線のリレーを 1 つ取り付けることです (図 XNUMX)。

三相電気モーターの保護の問題

このような保護は多くの電気技師にはよく知られており、モーターを欠相から保護するのに役立ちます。スターター巻線は、常開リレー接点 K1 および K2 を通じてオンになります。したがって、どの段階も存在しない場合、スターターが開きます。 [1] では、私の意見では、そのデバイスが実行する機能に対して複雑すぎるデバイスが説明されています。図 1 に示す回路は、これをほぼ完全に置き換えることができます。 380 V 巻線のスターターを使用する場合は、上部リレー接点 K1 をアース線から切り離し、A 相または B 相に接続する必要があります。

220 V 巻線のリレーがない場合は、12 ... 24 V リレーを使用したり、回路に欠相表示を追加したりできます。このようなスキームを図 2 に示します。

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場合によっては、インジケーターを使用すると、位相の切れにすぐに気づき、トラブルシューティングが容易になります。この回路により、さまざまなリレーを使用できます。使用するリレーの巻線に必要な電圧が得られるようにコンデンサC2、C4を選択するだけで十分です。通常、コンデンサの静電容量は 0,47 ... 1,5 μF の範囲で選択されます。図2に示す図は、巻線抵抗が2オームのRSCH-4タイプ、パスポートRS1 2のリレーK52およびK4.52を使用した場合のコンデンサC3.205、C220の静電容量を示しています。

回路内の LED は AL307 タイプまたはその他のものを使用でき、通常は 5 ～ 10 mA の電流で点灯します。ダイオードブリッジ VD1、VD2 は、200 V を超える電圧と、使用するリレーの種類に必要な許容電流に使用できます。コンデンサはタイプ K7317、抵抗器はタイプ MLT-0,125。

上記の欠相保護回路は動作が簡単で信頼性が高く、組み立てに高度な資格は必要ありませんが、電気モーターを位相の不均衡から保護するものではありません。

図 3 は、三相モーターを相不均衡や欠相から保護するための装置の図を示しています。これには、モーターハウジングに取り付けられた温度センサーを使用してモーターの温度を監視する機能が含まれます。

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このデバイスは、対応する位相の電圧を制御する XNUMX つのチャネルと、モーターハウジングの温度制御チャネルで構成されます。すべてのチャンネルの出力は「AND-NOT」スキームを使用して結合され、アクチュエーターに供給されます。 XNUMX つの相電圧レベル制御チャネルはすべて同様で、制御電圧生成回路、XNUMX つのコンパレータ、および「OR-NOT」結合要素で構成されます。

A 相の電圧を制御するチャネルの 3,5 つの動作を考えてみましょう。相電圧は回路 R4、R15、VD16、R2、R1、C2 によって降圧され、2 ～ 2 V に整流されます。その結果、コンデンサ C1 の正端子に電圧が得られます。この電圧は、制御された位相の電圧に正比例します。この電圧は、デュアルオペアンプ KR140UD20 で作られた DA1 コンパレータの入力に供給され、入力の 2 つは反転、もう 1 つは非反転です。例示的な電圧は、抵抗器KR2およびKR2から得られるオペアンプの対応する第1入力に印加される。同時に、コンデンサ C7 の最小電圧に対応する例示的な電圧が非反転入力 DA2 (ピン XNUMX) に印加され、コンデンサ CXNUMX の最大電圧に対応する例示的な電圧が非反転入力 DAXNUMX (ピン XNUMX) に印加されます。反転入力 OAXNUMX (ピン XNUMX)。

その結果、コンデンサ C10 の両端の電圧がポテンショメータ KR12、KR1 によって設定された制限内にある場合、オペアンプ DA2 の端子 1 および 2 は Low になり、OR-NOT セル DD1.1 の出力は相応に高くなります。電圧がこれらの制限を超えるとすぐに、コンパレータの 1.1 つが切り替わり、その出力でユニットのレベルが設定され、DD2.1 出力のレベルが Low に変更されます。電圧制御チャネルの 6 つの出力はすべて、結合セル DD1 に供給されます。 RTXNUMX センサーの温度を制御する DAXNUMX オペアンプ上に作られたコンパレーターからの統一レベルもここに来ます。

サーミスタ RT1 が加熱されると、その抵抗が減少し、それに応じてピン 3 DA6 の電圧が減少します。これにより、オペアンプの非反転入力の入力電圧が DA6 の反転入力のポテンショメータ RP2 によって設定されたレベルに達すると、DA6 の出力レベルがゼロに変化します。コンデンサ C5 は、温度センサーからのワイヤーの長さが通常 2 ～ XNUMX m であるため、ワイヤー上で発生する可能性のある干渉を平滑化します。

サーミスタの抵抗値は図示の値と異なる場合があります。ユニポーラ電源で入力電圧が 1 V 未満のオペアンプのコンパレータは不安定であるため、加熱されたサーミスタとの接続点 RT9、R2 の電圧が 1,5 V を超えていることを確認することのみが必要です。同じことが、ＯＳＤＡ１〜ＤＡＺに供給されるコンデンサＣ２〜Ｃ４の電圧、および抵抗器ＲＰ１のエンジン上の例示的な電圧にも当てはまる。最小値は 2 V 未満に設定しないでください。

電圧を制御するコンパレータまたは温度を制御するコンパレータの状態の変化は、それぞれ LED HL1 および HL2 によって表示されます。

セルDD1.1の出力から、平滑チェーンC7、R21、DD2.3を介して信号が反転され、リレーK1に負荷されたトランジスタVT1に信号が供給されます。

平滑回路は、モーターにとって危険ではない相の 2 つでの短いサージ中に発生する可能性のあるリレーのガタつきを排除し、約 4 ～ 7 秒の保護応答遅延も与えます。必要に応じて、コンデンサ CXNUMX の静電容量をそれに応じて増やすことで、この時間を長くすることができます。リレーが接点を閉じると、スターターに電圧が供給されます。

この回路を使用すると、任意のサイズのスターターを、380 V だけでなく 220 V の巻線電圧で使用できます。これを行うには、回路に従ってスターター巻線の上部出力を接続するのではなく、スターター巻線の上部出力を接続するだけで十分です。相線ですが、アース線に接続します。

このデバイスは、DA9 スタビライザーを使用して得られる 5 V の安定化電圧によって電力を供給されます。

ポテンショメータ RP1、RP2 および抵抗器 R9、R10 に印加される例示的な電圧は、DA4 スタビライザから取得されます。リレー K1 が開いているときに回路で消費される最大電流は 30 mA を超えないため、DA5 スタビライザー用のラジエーターは必要ありません。 TR1 変圧器として、電圧 18 ～ 20 V の二次巻線を備え、使用するリレーに電力を供給する電流を供給できるほぼすべての変圧器を使用できます。

図 4 にデバイスの回路基板を示します。両面フォイルグラスファイバーで作られています。このボードには、トランス TK3、リレー K1、ダイオード VD1 (リレー出力に直接はんだ付けされている)、そしてもちろんスターター K5 を除く、図 2 のすべての要素が含まれています。

三相電気モーターの保護の問題

詳細。回路で使用される抵抗は、R2、R23、R0,125 を除き、C15-17 または MLT-19 タイプです。後者は0,5ワットである必要があります。各チャネルの抵抗 R1 ～ R6、R15 ～ R20 を、チャネル全体の広がりが最小限になるように選択することをお勧めします。例示的な電圧は３つのチャネルすべてに並列に供給されるため、これらの抵抗の広がりが大きくなると、コンパレータの動作レベルにも大きな広がりが生じることになる。 SPZ-19AV タイプの適用同調抵抗は、SP516VV、SP5-16VA タイプの抵抗に置き換えることができます。回路に使用されている電解コンデンサは K50-35 タイプですが、輸入された K10-17 タイプを使用することをお勧めします。 2SD1111トランジスタは、任意の文字インデックスを備えた国産KT972に置き換えることができます。オペアンプ KR140UD20 は、LM358N、KR574UD2A、または単一の KR140UD6、UD7 に置き換えることができます (プリント基板の変更の可能性があります)。サーミスタはMMT-4、ST1、TR-4など、ほぼすべてのタイプで使用できます。 BA5としては、スタビライザKR142EN8A、B、G、Dが使用できます。リレーはK1（エレスタKR8S）を使用しましたが、巻線24Vで380Vの電圧を開閉できる接点であれば他のリレーでも使用できます。

デバイスのセットアップは簡単で、主にコンパレータの動作に対する制限を設定するだけです。これを行うには、デバイスの 180 つの入力すべてを一時的に接続し、単巻変圧器を介して「グランド」に対して電圧を印加します。まず、単巻変圧器の電圧を 1 V に設定し、入力抵抗が少なくとも 2 MΩ の電圧計を使用して、コンデンサ C4 ～ C0,1 の正端子の電圧を測定します。ほぼ同じになるはずです。 4 V を超えて異なる場合は、抵抗器 (R6、R3 など) の抵抗値をわずかに変化させて、コンデンサ C4、C2 の電圧をコンデンサ C1 の電圧と等しくする必要があります。次に、電圧計をポテンショメータ RP2 のエンジンに接続し、コンデンサ C4 ～ C250 と同じ電圧を設定します。次に、単巻変圧器に 2 V の電圧を設定し、コンデンサ C4 ～ C2 の電圧を測定し、同じ電圧を RP220 エンジンに設定します。その後、単巻変圧器の電圧が 1 V に設定され、HLXNUMX LED が点灯します。

次に、温度センサーを構成する必要があります。このためには、RP2 ポテンショメータスライダを図に従って上の位置に設定し、サーミスタを必要な温度まで加熱し、ポテンショメータスライダを回転させると HL2 LED が消灯します。サーミスターが少し冷えるとすぐに、HL2 が再び点灯するはずです。両方の LED が点灯すると、リレー K1 が動作します。設定の最後に、各チャネルごとに保護の動作が個別にチェックされます。これを行うには、図に従ってデバイスを三相ネットワークに接続し、各チャネルの回路で単巻変圧器を順番にオンにします。単巻変圧器の電圧を増減させることにより、入力電圧が設定された制限に達したときの HL1 LED の消灯を制御します。これでセットアップは完了です。

単巻変圧器がない場合、抵抗器R1〜R6、R15〜R20の値が図の図で指定された値に対応している場合、電圧制御チャネルはテーブルを使用して構成できます。 3. これを行うには、ポテンショメータ RP1、RP2 のエンジン上で、このテーブルから選択されたコンパレータの動作の最小および最大レベルの電圧が設定されます。

三相電気モーターの保護の問題

熱保護センサーを使用する必要がない場合、回路にサーミスターを接続することはできません。この場合、DA6 出力は常に High になり、デバイスは完全に動作します。

文学：

コロモイツェフ K.V. et al. 三相モーターの欠相に対する保護装置//電気技師。 - 2002年。 - No.11。 C.2-4.
コロトコフ I.A. 位相存在インジケーター//電気。 - 2002. - No. 11. - C.12-13。

著者: I.A. コロトコフ

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