Russian Arabic English French German Hungarian Japanese Romanian Turkish Ukrainian

Устройство контроля электродвигателя переменного тока

     Приведенное ниже короткое повествование проиллюстрирует вам о том, на сколько важно бывает не допускать неожиданные поломки электродвигателя. На одном из небольших предприятий по технологии производства требовалось с помощью мощного вентилятора отсасывать горючие пары и не давать им скапливаться в башне. В один из августовских дней электродвигатель, приводивший Сдвижение вентилятор, перегрелся и на некоторое время остановился. Никто точно не знает, что же привело к воспламенению паров. К счастью, никто не пострадал, и вскоре прибывшие пожарные справились с огнем.
Далеко не все подобные случаи оканчиваются счастливо. После того инцидента на ремонт машин ушло несколько дней, а ведь мог быть разрушен весь завод. Через неделю для контроля над тем злосчастным электродвигателем было установлено специальное устройство, которое остановило бы производственную линию в случае замеченных неполадок с электромотором.
    Если бы в день происшествия была возможность следить за потребляемым током электродвигателя, то можно было бы заметить, как по мере усугубления ситуации ток неуклонно возрастал. В общем случае это явление используется в устройстве контроля.
На схеме, показанной на рис.1, видно, как работает такое устройство. В цепь питания электродвигателя включено токоизмерительное устройство, в котором предусмотрена установка порога срабатывания по току на желаемый уровень. О его превышении оповещает звуковая сигнализация.
 "Сердцем” подобного устройства является непосредственная токоизмерительная цепь. Здесь можно пойти двумя путями. Например, последовательно с электро-
 Токоизмерительная цепь
Рис.1. Структурная схема устройства для контроля тока, потребляемого электродвигателем.

Токоизмерительная цепьРис.2. Схема устройства для контроля тока, потребляемого электродвигателем .
двигателем включить мощный низкоомный резистор и увеличение тока определять по увеличению падения напряжения на нем. Главный недостаток этого способа - это большая мощность, рассеиваемая на резисторе. Есть другой способ, в котором последовательно с электромотором включают обмотку повышающего трансформатора. Положительной стороной этого способа является относительная его дешевизна и простота исполнения.
   Простейшая схема такого устройства показана на рис.2, где используется старый понижающий трансформатор1. В свое время трансформатор T1 был обыкновенным пятидесятиваттным трансформатором, понижающим сетевое напряжение до 24 В. Использовался он в большинстве типов бытовой радиоаппаратуры и стоил не более 6 долл. Вторичная понижающая обмотка в этом трансформаторе намотана поверх первичной, и ее можно легко удалить, не разбирая трансформатора. Отпаяйте провод понижающей обмотки от клеммы и виток за витком удалите ее. Это займет некоторое время, зато вы уж точно не повредите трансформатор. Теперь в качестве вторичной обмотки оставьте один или два витка провода сечением 3-5 мм2. Эта обмотка включается в цепь последовательно с электромотором.
Относительное значение тока через электродвигатель контролируется по вольтметру переменного тока, подключенному к прежней первичной обмотке трансформатора. Шкалу вольтметра несложно откалибровать для конкретного электродвигателя, вводя его на короткое время в критический режим и отмечая на шкале показания. Недостаток этой простой схемы состоит в том, что для наблюдения за ней обязательно нужен оператор.
   Схема рассчитана на принятое в США переменное напряжение питающей электрической сети 120 В. Это следует учесть при выборе элементов в случае повторения
схемы в нашей стране.
Устройство контроля электродвигателя переменного тока
Рис.3. Схема устройства для контроля тока, потребляемого электродвигателем
   Устройство, схема которого приведена на рис.3, дает о себе знать, только когда начнутся неполадки с электродвигателем, а до той поры сохраняет молчание. Конечно, здесь все равно необходим человек, но в этом случае он уже не столь сильно привязан к объекту наблюдения.
   Работа схемы. Ток, протекающий через понижающую обмотку модифицированного трансформатора, создает на ней падение напряжения порядка нескольких милливольт. На повышающей обмотке благодаря отношению витков в несколько сотен напряжение составляет уже от 1 до 10 В в зависимости от тока, потребляемого двигателем.
Это напряжение выпрямляется двухполупериодным выпрямителем на диодах D1 - D4 (типа 1N4002) и снимается со сглаживающего конденсатора С1. На первом операционном усилителе собран повторитель, который изолирует последующие цепи от выпрямителя и позволяет ввести задержку срабатывания при резком кратковременном увеличении тока. Дело в том, что у любого электродвигателя при включении потребляемый ток много выше рабочего. Если не ввести задержку, то устройство будет подавать сигнал тревоги до тех пор, пока электродвигатель не войдет в рабочий режим.
Если выключатель S1 отключен, схема реагирует на превышение порога тока, в том числе и при пуске, практически мгновенно. Подключив конденсатор С2, вы установите время задержки порядка нескольких секунд. За это время электродвигатель, если нет никаких препятствующих факторов, успеет разогнаться до нормальной частоты вращения. Чтобы увеличить время задержки, увеличьте емкость конденсатора С2, а чтобы уменьшить, уменьшите сопротивление времязадающего резистора R2.
   С повторителя на операционном усилителе А сигнал поступает на инвертирующий вход (вывод 6) усилителя В, работающего как компаратор. На второй вход
усилителя напряжение снимается с ползунка переменного резистора R6, который играет роль регулятора порога срабатывания. При нормальных условиях напряжение на выводе 5 усилителя В больше, чем поступающее с повторителя на его инвертирующий вход. При этом положении на выходе усилителя В поддерживается высокий потенциал» примерно равный напряжению питания. Исходя из этого, разница потенциалов, приложенная к светодиоду D5 (может быть любой) и звуковому пьезокерамическому излучателю PZ-1, близка к нулю. Как только произойдет повышение тока в электродвигателе и если не включена задержка, напряжение на выходе усилителя В (вывод 7) упадет до нуля и устройство подаст сигнал тревоги.
Для питания устройства подойдет любой источник питания с напряжением от 12 до 15 В и током 50 мА. Если предполагается использовать устройство как самостоятельное, источник питания можно смонтировать вместе с ним в одном корпусе.
   Монтаж схемы.  Схема целиком собирается на плате из изоляционного материала и помещается в пластмассовый или металлический корпус. Во избежание выхода из строя микросхемы из-за теплового перегрева ее монтируют на теплоотводе. Для подсоединения устройства в цепь питания электродвигателя нужно использовать соответствующие сетевые провода. На корпусе устройства желательно разместить розетки, через которые будет осуществляться подключение. Детали регулировки и индикации разместите подальше от проводов с высоким напряжением и в местах с удобным доступом.
Изготовление трансформатора (данные указаны на рис.2) займет не очень много времени. В нашем случае использовался трансформатор со вторичной обмоткой на 24 В, но понятно, что это не играет особой роли. Вместо него можно взять любой другой понижающий трансформатор на 120 В, у которого понижающая обмотка намотана поверх первичной, и ее можно удалить. Главное, чтобы после удаления низковольтной обмотки было достаточно места для намотки новой. Для нес возьмите кусок медного эмалированного провода сечением 3-5 мм2 и сделайте один или два витка.
   Применение устройства. Подключите устройство к цепи питания электромотора и подайте на схему питание. Отключите выключатель S1, а ползунок регулятора порога срабатывания R6 поставьте в нижнее (по схеме) положение. Подайте питание на электродвигатель, при этом светодиод и звуковой сигнализатор должны включиться. Установите ползунок регулятора порога в положение, где они отключаются. Теперь незначительное увеличение тока, потребляемого двигателем, вызовет срабатывание световой и звуковой сигнализации. В случае, если случайные броски тока будут вызывать ложные срабатывания, можно несколько огрубить точность установки порога.
    К электродвигателю, вращающему, например, вентилятор, может иногда прилагаться переменная внешняя нагрузка. В этом случае нужно настроить устройство именно на условия перегрузки, угрожающей оборудованию. Искусственно эту перегрузку можно создать, перекрыв заслонкой воздушный поток. Не лишне здесь воспользоваться амперметром, чтобы непосредственно измерить токи рабочий и перегрузки.
    Поддерживая условия перегрузки, переменным резистором R6 добейтесь, чтобы включились сигнализаторы. Когда перегрузка будет снята, они должны отключиться. Выключите электродвигатель, замкните выключатель S1, и снова включите двигатель. Если времени задержки достаточно, устройство на скачок пускового тока не отреагирует. В противном случае удвойте емкость конденсатора С2. Никогда не используйте в качестве его электролитический конденсатор.
    У него может оказаться слишком большой ток утечки, и он не сможет зарядиться до необходимого напряжения.
Если у вас возникает необходимость следить за работой еще одного электродвигателя, находящеюся недалеко от первого, соберите такую же схему на базе оставшихся двух операционных усилителей С и D.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика