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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Dispositif de protection du moteur triphasé contre les défaillances de phase. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Protection des équipements contre le fonctionnement d'urgence du réseau, alimentations sans interruption L'article décrit un dispositif de protection d'un moteur asynchrone triphasé contre une panne de phase du réseau d'alimentation. Le circuit de l'appareil permet un contrôle automatique des courants dans la ligne électrique du moteur à l'aide de capteurs de type transformateur. Le dispositif retarde la déconnexion du moteur du réseau d'alimentation en cas de courts-circuits dans les sections adjacentes du réseau, ainsi qu'en cas de perte à court terme d'une phase de la source d'alimentation, et bloque le moteur dès le démarrage en fonctionnement en phase ouverte. L'une des causes courantes de dommages aux moteurs électriques triphasés (IM) asynchrones réside dans leurs modes de fonctionnement non pleine phase, qui surviennent en raison de ruptures de phase, de contacts rompus dans les dispositifs de commutation ou de protection. Les relais thermiques, conçus pour protéger les moteurs contre les surcharges, ne fonctionnent pas toujours en cas de défaillance de phase, ce qui entraîne une surchauffe et une défaillance des moteurs en raison de dommages à l'isolation. Vous trouverez ci-dessous une description du dispositif de protection IM contre le fonctionnement sur deux phases, qui diffère de [1] par la présence de capteurs de courant séparés de type transformateur, ce qui permet son utilisation avec de petits démarreurs magnétiques dépourvus de relais thermiques. Par conséquent, le champ d’utilisation de l’appareil est plus large que celui du développement précédent. Le schéma de principe du dispositif de protection est illustré à la Fig.1.
L'appareil se compose d'un bloc d'alimentation, de trois canaux indépendants pour surveiller les courants de phase de la ligne d'alimentation A, B, C, dont chacun contient un capteur de courant DT, un amplificateur U et un détecteur D, un élément logique "OU" , un élément de retard EZ, un dispositif de seuil PU, une clé électronique EK, un démarreur magnétique MP, des boutons de commande PS pour le moteur asynchrone IM. Le schéma de principe de l'appareil est illustré à la Fig.2.
L'alimentation est assemblée à l'aide d'un circuit sans transformateur. La tension lui est fournie directement depuis l'une des phases du réseau d'alimentation triphasé via les contacts 1-2 de l'interrupteur SA1, qui permet de choisir le mode de fonctionnement IM : normal sans surveillance de manque de phase (contacts 3-4 fermés) ou automatique avec contrôle des courants dans les phases IM (les contacts 12 sont fermés et 3-4 sont ouverts). La figure 2 montre le mode automatique. Le redresseur d'alimentation est assemblé à l'aide d'un circuit demi-onde utilisant une diode VD13. La diode Zener VD14 assure la recharge du condensateur d'extinction C12, shunté par la résistance R27. Cette résistance assure la décharge du condensateur C12 après la mise hors tension du circuit de protection. La résistance de ballast R29 réduit la surtension à travers les condensateurs C10, C12 lorsqu'une tension est appliquée à l'alimentation. Le dispositif de protection contre les manques de phase se compose de trois canaux identiques indépendants pour surveiller les courants de phase de la ligne d'alimentation, qui fonctionnent sur un actionneur commun - le triac VS1. Tous les canaux de commande ont des capteurs - transformateurs de courant TT1-TT3. Lorsque le courant circule à travers l'enroulement primaire du transformateur, ce qui se produit pendant le fonctionnement normal de l'IM, une FEM est induite dans l'enroulement secondaire, qui est fourni à l'entrée d'un amplificateur à un étage monté sur le transistor VT1. Depuis la sortie de l'amplificateur, la tension via le condensateur C4 est fournie à l'entrée du détecteur en doublant la tension VD4, VD7, dont la charge est le condensateur C7. La composante constante du signal du condensateur C7 est fournie à l'entrée du transistor VT13 via la résistance de limitation R4. Les deuxième et troisième canaux fonctionnent de la même manière (transistors VT5 et VT6). Les transistors VT4-VT6 et les diodes VD10-VD12 forment un élément logique « OU ». Pendant le fonctionnement normal de l'IM, la tension aux collecteurs de l'un des transistors est nulle et, par conséquent, la tension à la sortie de l'élément logique « OU » est nulle. L'élément de retard EZ se compose des résistances R19, R20 et du condensateur C11, dont la capacité détermine le temps de retard pour le fonctionnement du dispositif de protection contre la pression artérielle. S'il n'y a pas de tension à la sortie de l'élément "OU", il n'y a pas de tension à l'entrée du dispositif à seuil PU, monté sur les transistors VT7-VT9. Dans ce cas, les transistors VT7, VT8 forment un déclencheur de Schmitt, qui assure un fonctionnement précis de l'actionneur - triac VS1 dans le circuit du démarreur magnétique. En fonctionnement normal, le transistor VT7 est fermé et VT8 est ouvert, donc le transistor VT9 est ouvert, le triac VS1 est ouvert et il contourne le bouton de démarrage S2 du démarreur magnétique. Les diodes VD1-VD3 dans les circuits d'entrée des transistors VT1-VT3 assurent la protection des transistors pendant les processus transitoires dans la ligne d'alimentation du moteur IM, qui se produisent lors de la connexion au réseau et des courts-circuits. Pour réduire le taux de montée en tension sur le triac, le condensateur C13 est connecté en parallèle avec celui-ci. La résistance R28 limite le courant de décharge du condensateur C13. L'appareil fonctionne comme suit. Supposons qu'il y ait une tension sur les trois phases du réseau. Le commutateur SA1 fournit une tension à l'alimentation de l'appareil à l'aide des contacts 1-2. On démarre la tension artérielle en appuyant sur le bouton S2 ("Start"). Dans ce cas, le démarreur magnétique est déclenché et, via les contacts K1.2, une tension triphasée est fournie aux bornes C1-C3 du moteur. Dans les trois transformateurs de courant, une FEM est induite, par conséquent, tous les canaux de l'appareil sont ouverts, il n'y a pas de tension à la sortie de l'élément « OU », le triac VS1 est ouvert et, via le contact fermé K1.1. 2 du démarreur magnétique, il contourne le bouton de démarrage SXNUMX. Le démarrage de la messagerie instantanée est terminé. Si une phase, par exemple "A", est coupée, le courant dans l'enroulement primaire de TT1 disparaît et le canal de protection de la phase "A" se ferme (sur les collecteurs VT1 et VT4 - haute tension). Un signal apparaît à la sortie de l'élément « OU », le déclencheur de Schmitt passe dans un autre état stable, le transistor VT9 se ferme, et donc le triac VS1 se ferme. La bobine du démarreur magnétique est hors tension et l'IM est déconnecté du réseau. Détails. L'appareil utilise des résistances R1-R24 de type MLT-0,25 ; R25-R29 type MLT-0,5 ; les diodes VD1-VD12 de type D9G peuvent être remplacées par des diodes de type D9D, D9B, D310-D312, et la diode VD13 de type D226 peut être remplacée par une diode de type KD105 avec n'importe quelle lettre d'index. Au lieu d'une diode Zener VD14 de type D815D, vous pouvez utiliser du D815G. Condensateurs C1-C11 de type K50-6 pour une tension de 25 V. Le condensateur C12 se compose de deux condensateurs connectés en parallèle de type K73-17, 2 μF, 400 V, ils peuvent être remplacés par des condensateurs correspondants de type MBGO-2. Les transistors VT1-VT8 de type KT361 peuvent être utilisés avec n'importe quelle lettre d'index. Le transistor VT9 de la série KT315G peut être remplacé par un transistor de la série KT312. Au lieu d'un triac VS1 de type KU208G, vous pouvez utiliser un type unifié TS112-10-4 pour 10 A, 400 V avec un dernier chiffre non inférieur à 4, ils ont presque le même boîtier que les diodes KD202. Les capteurs de courant TT1-TT3 sont fabriqués sur un noyau de ferrite de grade M2000NM1 et de taille standard K33CH16CH9. Pour un IM d'une puissance de 1,1 kW, les enroulements primaires des capteurs contiennent 2 tours de fil provenant de la ligne alimentant le moteur, les enroulements secondaires contiennent 25 à 50 tours de fil PELSHO d'un diamètre de 0,18 mm. Toutes les parties de chaque canal de l'appareil, y compris l'élément « OU », sont montées sur un circuit imprimé séparé mesurant 90x50 mm et 1 mm d'épaisseur. De même, une alimentation électrique et un dispositif de seuil ainsi qu'un élément de retard sont montés sur des cartes séparées. Toutes les cartes de circuits imprimés sont installées dans le boîtier d'un relais intermédiaire AC conventionnel de type RP23, les unes au-dessus des autres, et fixées à la base du relais avec trois goujons. Installation. Lorsque le disjoncteur AB est désactivé, l'électrode de commande du triac VS26 est déconnectée de la résistance R1 et le triac lui-même est shunté avec un cavalier. Ensuite, en allumant l'AB, commutez SA1 avec les contacts 1-2 pour connecter l'appareil au réseau. Un avomètre mesure la tension à la sortie de l'alimentation, qui doit être comprise entre 9 et 13 V, selon le type de diode Zener utilisé. À l'aide du bouton S2, démarrez le moteur IM et vérifiez la présence de tension à la sortie des capteurs de courant, qui doit être de 1...1,5 V à la charge nominale de l'IM. Si la tension dépasse les limites spécifiées, elle est alors corrigée en modifiant le nombre de tours de l'enroulement primaire des capteurs de courant, après quoi l'état ouvert des transistors de chaque canal (VT1, VT4 ; VT2, VT5 ; VT3, VT6) et l'absence de signal à la sortie de l'élément « OU » sont vérifiés. Dans ce cas, les transistors VT8 et VT9 doivent être ouverts. Après cela, l'IM et l'AV sont éteints, le fonctionnement du circuit de protection est rétabli en retirant le cavalier du triac VS1, un disjoncteur unipolaire est installé dans chaque phase de la ligne d'alimentation et l'IM est démarré à l'aide du bouton S2. Dans ce cas, le bouton de démarrage S2 doit être contourné en ouvrant le triac VS1 et en fermant les contacts K1.1 du démarreur magnétique. Si le shuntage n'a pas lieu (BP s'arrête lorsque le bouton S2 est relâché), il faut sélectionner la valeur appropriée de la résistance R26. Après avoir contourné le bouton S2, vérifiez le fonctionnement de l'appareil en coupant une à une chaque phase de la ligne d'alimentation à l'aide d'un disjoncteur à une voie. Il ne faut pas oublier que la protection IM ne se désactive pas immédiatement après la mise hors tension de l'interrupteur, mais avec un délai de 0,5...1 s. L'appareil a été testé dans des conditions de laboratoire avec un moteur de la série 4A d'une puissance de 1,1 kW, tension 220/380 V à une tension secteur de 380 V. Il a montré une protection IM fiable en cas de panne de phase à différentes charges IM. L'introduction de ce dispositif en production permettra de réduire considérablement le nombre de cas de défaillance de l'IM dus à une défaillance de phase, qui, selon les dernières données, atteint 40 à 50 %, par exemple dans l'agriculture. Littérature
Auteurs : K. V. Kolomoitsev, I.V. Surface, Yu.F. Romanyuk
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