Circuiti di protezione del motore: sovratensione, surriscaldamento, sovracorrente

In questo post discutiamo alcuni circuiti di protezione del motore CC da condizioni dannose come situazioni di sovratensione e sottotensione, sovracorrente, sovraccarico ecc.

I guasti del motore CC sono comunemente riscontrati da molti utenti, specialmente nei luoghi in cui il motore in questione viene eseguito per molte ore al giorno. Sostituire le parti del motore o il motore stesso dopo un guasto può essere piuttosto costoso, qualcosa che nessuno apprezza.

Mi è stata fatta una richiesta da uno dei miei follower per risolvere il problema di cui sopra, sentiamolo dal signor Gbenga Oyebanji, alias Big Joe.

Specifiche tecniche

“Visto il danno che il nostro alimentatore ha arrecato alla maggior parte dei nostri apparecchi elettrici, è necessario costruire un modulo di protezione per i nostri apparecchi che li protegga dalle fluttuazioni di potenza.

L'obiettivo del progetto è progettare e realizzare un modulo di protezione per motori DC. Pertanto gli obiettivi del progetto sono

• Progettare e costruire un modulo di protezione da sovratensione per motori DC con indicatore (LED).
• Progettare e costruire un modulo di protezione da sottotensione per motori DC con indicatore (LED).
• Progettare e costruire un modulo di protezione della temperatura per il motore (termistore) con indicatore (LED).

Il circuito protegge il motore CC da sovratensioni e sottotensioni. È possibile utilizzare un relè per l'accensione e lo spegnimento del carico (motore a 12 V CC). Un comparatore viene utilizzato per rilevare se è alto o basso. La sovratensione dovrebbe essere 14V mentre la sottotensione dovrebbe essere 10V.

Dovrebbe essere costruito anche il circuito di rettifica e filtraggio necessario.

Quando viene rilevato uno qualsiasi dei guasti, dovrebbero apparire le indicazioni necessarie.

Inoltre, quando l'avvolgimento di campo del motore è aperto, il circuito dovrebbe essere in grado di rilevarlo e spegnere il motore perché quando l'avvolgimento di campo è aperto non c'è più flusso magnetico all'interno del motore e tutta la potenza viene alimentata direttamente all'armatura .

Questo fa girare il motore fino a quando non si rompe. (Spero sia giusto?). Sarei grato di ricevere presto la tua risposta.

Grazie Swagatam. Saluti'

1) Schema del circuito del modulo di protezione della tensione del motore CC

La seguente interruzione di alta e bassa tensione, discussa in precedenza da me in uno dei miei post, si adatta perfettamente all'applicazione di cui sopra per proteggere i motori CC da condizioni di alta e bassa tensione.

L'intera spiegazione del circuito è fornita sopra / sotto il circuito della tensione di interruzione

2) Circuito del modulo di protezione contro il surriscaldamento del motore CC

Il terzo problema relativo all'aumento della temperatura del motore può essere risolto integrando il seguente semplice circuito di indicazione della temperatura.
Questo circuito è stato trattato anche in uno dei miei primi post.

Il circuito di protezione contro il surriscaldamento di cui sopra presumibilmente non consentirà mai il guasto dell'avvolgimento di campo, poiché qualsiasi avvolgimento si riscalda prima della fusione. Il circuito di cui sopra spegnerà il motore se rileva un riscaldamento anomalo dell'unità e quindi eviterà qualsiasi incidente di questo tipo.

Viene fornito l'intero elenco delle parti e la spiegazione del circuito QUI

Come proteggere il motore dalla sovracorrente

La terza idea di seguito analizza la progettazione di un circuito di controllo del sovraccarico di corrente del motore automatico. L'idea è stata richiesta dal signor Ali.

Specifiche tecniche

Ho bisogno di aiuto per completare il mio progetto. Questo è un semplice motore da 12 volt che deve essere protetto quando va in sovraccarico.

I dati vengono visualizzati e possono aiutare a progettarlo.

Il circuito di protezione da sovraccarico dovrebbe avere componenti minimi a causa dello spazio insufficiente per aggiungerlo.

La tensione di ingresso è variabile da 11 volt a 13 volt a causa della lunghezza del cablaggio, ma il sovraccarico di interruzione dovrebbe verificarsi quando V1 - V2 => 0,7 volt.

Si prega di guardare il diagramma di sovraccarico allegato che dovrebbe interrompersi se gli amplificatori aumentano di oltre 0,7 Amp. Qual è la tua idea su questo diagramma. È un circuito complicato o è necessario aggiungere alcuni componenti?

Analisi dei circuiti

Facendo riferimento agli schemi di controllo della corrente del motore 12v sopra disegnati, il concetto sembra essere corretto, tuttavia l'implementazione del circuito, specialmente nel secondo diagramma, sembra errata.

Analizziamo i diagrammi uno per uno:

Il primo diagramma spiega i calcoli della fase di controllo della corrente di base utilizzando un amplificatore operazionale e alcuni componenti passivi, e sembra fantastico.

Come indicato nel diagramma fintanto che V1 - V2 è inferiore a 0,7 V, l'uscita dell'amplificatore operazionale dovrebbe essere zero e nel momento in cui raggiunge oltre 0,7 V, l'uscita dovrebbe diventare alta, anche se funzionerebbe con un transistor PNP in uscita, non con un NPN, .... comunque andiamo avanti.

Qui lo 0,7 V è riferito al diodo collegato a uno degli ingressi dell'amplificatore operazionale, e l'idea è semplicemente di garantire che la tensione su questo pin superi il limite di 0,7 V in modo che questo potenziale di pinout attraversi l'altro pin di ingresso complementare di l'amplificatore operazionale risultante in un trigger di spegnimento da generare per il transistor del driver del motore collegato (un transistor NPN come preferito nel progetto)

Tuttavia nel secondo diagramma questa condizione non verrà eseguita, infatti il ​​circuito non risponderà affatto, vediamo perché.

Errori nel secondo schema

Nel secondo diagramma quando l'alimentazione è accesa, entrambi i pin di ingresso collegati attraverso il resistore da 0,1 ohm saranno soggetti a una quantità quasi uguale di tensione, ma poiché il pin non invertente ha un diodo cadente, riceverà un potenziale che può essere 0,7 V inferiore al pin 2 invertente dell'IC.

Ciò comporterà che l'ingresso (+) ottenga una tensione inferiore rispetto al pin (-) dell'IC, che a sua volta produrrà un potenziale zero al pin6 dell'IC proprio all'inizio. Con zero volt all'uscita, l'NPN collegato non sarà in grado di avviarsi e il motore rimarrà spento.

Con il motore spento non ci sarà alcuna corrente assorbita dal circuito e nessuna differenza di potenziale generata attraverso il resistore di rilevamento. Pertanto il circuito rimarrà inattivo senza che succeda nulla.

C'è un altro errore nel secondo diagramma, il motore in questione dovrà essere collegato attraverso il collettore e il positivo del transistor per rendere efficace il circuito, un relè può provocare brusche interruzioni o vibrazioni, e quindi non è necessario.

Se si fa riferimento a un relè, il 2 ° diagramma potrebbe essere corretto e modificato nel modo seguente:

Nel diagramma sopra, i pin di ingresso dell'amplificatore operazionale possono essere visti scambiati in modo che l'amplificatore operazionale sia in grado di produrre un'uscita ALTA all'inizio e consentire l'attivazione del motore. Nel caso in cui il motore inizi ad assorbire corrente elevata a causa di un sovraccarico, il resistore di rilevamento della corrente provocherà lo sviluppo di un potenziale negativo più elevato sul pin3, abbassando il potenziale del pin3 rispetto al riferimento di 0,7 V sul pin2.

Questo a sua volta ripristinerà l'uscita dell'amplificatore operazionale a zero volt spegnendo il relè e il motore, proteggendo così il motore da ulteriori situazioni di sovracorrente e sovraccarico.

Terzo progetto di protezione del motore

Facendo riferimento al terzo diagramma, non appena l'alimentazione viene accesa, il pin2 sarà soggetto a un potenziale inferiore di 0,7V rispetto al pin3 dell'IC, costringendo l'uscita ad alzarsi all'inizio.

Con l'uscita che diventa alta, il motore si avvia e guadagna quantità di moto, e nel caso in cui il motore cerchi di assorbire una corrente maggiore del valore specificato, verrà generata una differenza di potenziale di quantità equivalente attraverso il resistore da 0,1 ohm, ora che questo potenziale inizia il pin3 in aumento inizierà a sperimentare un potenziale di caduta e quando scende al di sotto del potenziale del pin2, l'uscita tornerà rapidamente a zero, interrompendo l'azionamento di base per il transistor e spegnendo istantaneamente il motore.

Con il motore spento in quell'istante, il potenziale ai capi dei pin tenderà a normalizzarsi e tornerà allo stato originale, che a sua volta farà accendere il motore e la situazione continuerà ad autoregolarsi attraverso un rapido ON / OFF del transistor del driver, mantenendo un corretto controllo della corrente sul motore.

Perché il LED è aggiunto all'uscita dell'amplificatore operazionale

Il LED introdotto all'uscita dell'amplificatore operazionale può fondamentalmente sembrare un normale indicatore per indicare l'interruzione della protezione da sovraccarico per il motore.

Tuttavia, svolge alternativamente un'altra funzione cruciale di impedire all'uscita dell'amplificatore operazionale di offset o dispersione di accendere il transistor in modo permanente.

Ci si può aspettare da 1 a 2 V circa come tensione di offset da qualsiasi IC 741, che è sufficiente per far sì che il transistor di uscita rimanga acceso e rendere insignificante la commutazione dell'ingresso. Il LED blocca efficacemente la dispersione o l'offset dall'amplificatore operazionale e consente al transistor e al carico di commutare correttamente in base alle modifiche del differenziale di ingresso.

Calcolo della resistenza di rilevamento

Il resistore di rilevamento può essere calcolato come segue:

R = 0,7 / corrente

Qui, come specificato per un limite di corrente di 0,7 A per il motore, dovrebbe essere il valore del resistore del sensore di corrente R.

R = 0,7 / 0,7 = 1 ohm