På grund af den robuste konstruktion og nem kontrol er trefasede asynkrone motorer bredt foretrukne frem for mange andre motorer til AC-motordrevne applikationer . Denne trefasemotor er ansvarlig for større belastningsoperationer i flere applikationer som varer og elevatorer, transportbånd, kompressorer, pumper, ventilationssystemer, industrielle ventilatorregulatorer osv.

Tre-faset motor

Med opfindelsen af justerbare hastighedsdrev og flere andre typer motorstartere , er trefasemotorer blevet gunstige drev til applikationer med variabel hastighed. Da disse motorer er vigtige i lastkørsel, er det også vigtigt at sikre deres sikkerhed og beskyttelse mod startstrøm, overbelastning, enkeltfasning, overophedning og andre defekte forhold. Før vi går ind i detaljerne i disse motorer og deres beskyttelsessystemer, lad os se på trefasede motoriske grundlæggende forhold.

Tre-faset vekselstrømsmotorer

Tre- eller flerfasede motorer er hovedsageligt af to typer: induktions- eller asynkrone motorer og synkrone motorer. Synkronmotorer er specielle motortyper, der anvendes i applikationer med konstant hastighed, hvorimod de fleste motorer, der anvendes i industrielle applikationer, er af induktionstype. Denne artikel koncentrerer sig kun om en trefase induktionsmotor og dens beskyttelse .

Konstruktion af induktionsmotor

Disse motorer er egern og slip-ring induktionsmotorer. Tre-fase induktion motoren består af en stator og en rotor , og der er ingen elektrisk forbindelse mellem disse to. Disse stator og rotorer består af højmagnetiske kernematerialer med mindre hysterese og hvirvelstrømstab. Statoren består af trefasede viklinger overlappet med hinanden ved et 120 graders faseskift. Disse viklinger ophidses af trefaset hovedforsyning.

“lukket sløjfe vs åben sløjfe kontrol ”

Denne trefasede vekselstrømsmotorrotor er forskellig for slipring- og egerninduktionsmotorer. I en egern-burmotor består rotoren af tunge aluminium- eller kobberstænger, der er kortsluttet i begge ender af den cylindriske rotor. I en induktionsmotor af slip-ring-typen består rotoren af trefaseviklinger, der er internt stjernemarkeret i den ene ende, og de andre ender føres ud og forbindes til glideringe monteret på rotorakslen, som vist i figuren . Ved hjælp af kulbørster er en reostat tilsluttet disse viklinger for at udvikle et højt startmoment.

Driftsprincip: Hver gang der gives en trefasetilførsel til trefasestatorviklingen, produceres der et roterende magnetfelt med 120 forskydninger i den konstante størrelse og roterende med synkron hastighed. Dette skiftende magnetfelt bevæger sig over til rotorlederen, hvilket får en strøm til at rotere i henhold til Faradays love om elektromagnetisk induktion. Da rotorlederne kortsluttes, begynder strømmen at strømme gennem disse ledere.

Ifølge Lenzs lov modsætter disse inducerede strømme sig årsagen til dets produktion, dvs. roterende magnetfelt. Som et resultat begynder rotoren at dreje i samme retning som det roterende magnetfelt. Rotorhastigheden skal dog være mindre end statorhastigheden - ellers induceres ingen strømme i rotoren, fordi den relative hastighed af magnetens magnetfelter og statoren er årsagen til rotorbevægelse. Denne forskel mellem stator- og rotorfelterne kaldes slip. På grund af denne relative hastighedsforskel mellem statoren og rotorerne kaldes denne 3-fasede motor asynkron maskine.

Typer af beskyttelse, der er nødvendige for induktionsmotor

Tre-faset induktionsmotorer står for 85 procent af den installerede kapacitet i de industrielle drivsystemer. Derfor er beskyttelsen af disse motorer nødvendig for pålidelig drift af belastninger. Motorsvigt er hovedsageligt opdelt i tre grupper: elektrisk, mekanisk og miljømæssigt. Mekaniske belastninger forårsager overophedning, hvilket resulterer i slid på rotorlejerne, mens den overmekaniske belastning får kraftige strømme til at trække og resulterer således i stigende temperaturer. Elektriske fejl er forårsaget af forskellige fejl som fase-til-fase og fase-til-jord-fejl, enkeltfasing, over- og underspænding, spændings- og strømbalance, under frekvens osv.

Start af induktionsmotorens strøm

Ud over motorbeskyttelsessystemerne til ovennævnte fejl er det også nødvendigt at bruge en trefaset motorstarter til at begrænse induktionsmotorens stirrende strøm. Som vi ved - i hver elektrisk maskine, når forsyningen leveres, er der modstand mod denne forsyning af en induceret EMF - som kaldes tilbage EMF. Dette begrænser maskinens aktuelle tegning, men i starten er EMF nul, fordi den er direkte proportional med motorens hastighed. Og derfor trækkes den nul tilbage-EMF's enorme strøm af motoren i starten, og dette vil være 8-12 gange fuldbelastningsstrømmen som vist i figuren.

For at beskytte motoren mod den stærkt stirrende strøm er der forskellige stirrende metoder til rådighed som reduceret spænding, rotormodstand, DOL, star-delta starter , autotransformer, softstarter osv. Og til beskyttelse af motoren mod ovennævnte fejl implementeres forskellige beskyttelsesudstyr som relæer, afbrydere, kontaktorer og forskellige drev.
Dette er nogle af beskyttelsessystemerne til trefasede induktionsmotorer mod startstrøm, overophedning og enkeltfasefejl ved brug af en mikrocontroller til applikationer på lavt niveau for bedre forståelse af de studerende.

Elektronisk softstart til 3-faset induktionsmotor

Det her blød start af induktionsmotor er den moderne startmetode, der reducerer de mekaniske og elektriske spændinger forårsaget af DOL og star-delta startere. Dette begrænser startstrømmen til induktionsmotoren ved hjælp af tyristorer.

Denne 3-fasede motorstarter består af to hovedenheder: den ene er kraftenheden og den anden styreenhed. Effektenheden består af ryg-mod-ryg-SCR'er for hver fase, og disse styres af den logik, der er implementeret i kontrolkredsløbet. Denne styreenhed består af et nulspændingsovergangskredsløb med kondensatorer til frembringelse af forsinkelsestid.

Elektronisk softstart til 3-faset induktionsmotor

I ovenstående blokdiagram, når der gives en trefasetilførsel til systemet, korrigerer styrekredsløbet hver faseforsyning, regulerer den og sammenligner for nul-krydsspænding med operationsforstærkeren. Denne Op-Amp-udgang driver transistoren, som er ansvarlig for at producere tidsforsinkelse ved brug af en kondensator. Denne kondensatorafladning muliggør en anden Op-Amp-udgang i en bestemt tid, så Opto-isolatorer drives i denne forløbne tid. I løbet af denne tid udløser optoisolatoroutput back-to-back-tyristorer, og det output, der påføres motoren, reduceres i løbet af denne tid. Efter denne starttid påføres induktionsmotoren en fuld spænding, og motoren kører derfor med fuld hastighed. På denne måde reducerer nul spænding, der udløses i en bestemt periode ved starten af en induktionsmotor, bevidst startindgangsstrømmen for induktionsmotoren.

Induktionsmotorbeskyttelsessystem

Dette system beskytter 3-faset vekselstrømsmotor fra enkeltfasning og overophedning. Når nogen af faserne er ude, genkender dette system det og slukker straks motoren, som får strøm fra lysnettet.

Induktionsmotorbeskyttelsessystem

Alle tre faser rettes, filtreres og reguleres og gives til en operationsforstærker, hvor denne forsyningsspænding sammenlignes med en bestemt spænding. Hvis nogen af faserne går glip af, giver det nul spænding ved Op-amp-indgangen, og det giver derfor lav logik til transistoren, som yderligere afbryder relæet. Derfor slukkes hovedrelæet, og strømmen til motoren afbrydes.

Tilsvarende, når motorens temperatur overstiger en vis grænse, driftsforstærkeroutput frakobles det relevante relæ, selv da også hovedrelæet slukkes. På denne måde kan enkeltfasefejlene og over-temperaturbetingelserne overvindes i induktionsmotoren.

Dette handler om trefasede motorbeskyttelsessystemer mod startstrøm, enkeltfasning og overophedning. Vi anerkender, at oplysningerne i denne artikel er nyttige for dig til en bedre forståelse af dette koncept. Yderligere, enhver hjælp til implementering af disse projekter eller andre, kan du kontakte os ved at kommentere nedenfor.

Fotokreditter