Motorschutzschaltungen - Überspannung, Überhitzung, Überstrom

In diesem Beitrag diskutieren wir einige DC-Motorschutzschaltungen vor schädlichen Bedingungen wie Überspannung und Unterspannungssituationen, Überstrom, Überlast usw.

Gleichstrommotorausfälle treten häufig bei vielen Benutzern auf, insbesondere an Orten, an denen der betreffende Motor viele Stunden am Tag läuft. Das Ersetzen von Motorteilen oder des Motors selbst nach einem Ausfall kann eine ziemlich kostspielige Angelegenheit sein, die niemand zu schätzen weiß.

Eine Anfrage von einem meiner Anhänger wurde an mich gerichtet, um das oben genannte Problem zu lösen. Hören wir es von Mr. Gbenga Oyebanji, alias Big Joe.

Technische Spezifikationen

'Angesichts des Schadens, den unsere Stromversorgung den meisten unserer Elektrogeräte zugefügt hat, ist es notwendig, ein Schutzmodul für unsere Geräte zu konstruieren, das sie vor Stromschwankungen schützt.

Ziel des Projekts ist es, ein Schutzmodul für Gleichstrommotoren zu entwerfen und zu bauen. Daher sind die Ziele des Projekts

• Entwerfen und bauen Sie ein Überspannungsschutzmodul für Gleichstrommotoren mit Anzeige (LED).
• Entwerfen und bauen Sie ein Unterspannungsschutzmodul für Gleichstrommotoren mit Anzeige (LED).
• Entwerfen und konstruieren Sie ein Temperaturschutzmodul für den Motor (Thermistor) mit Anzeige (LED).

Die Schaltung schützt den Gleichstrommotor vor Über- und Unterspannung. Ein Relais kann zum Ein- und Ausschalten der Last (12-V-Gleichstrommotor) verwendet werden. Ein Komparator erkennt, ob er hoch oder niedrig ist. Die Überspannung sollte 14 V betragen, während die Unterspannung 10 V betragen sollte.

Die notwendige Gleichrichtungs- und Filterschaltung sollte ebenfalls aufgebaut sein.

Wenn einer der Fehler erkannt wird, sollten die erforderlichen Anzeigen angezeigt werden.

Wenn die Feldwicklung des Motors geöffnet ist, sollte der Stromkreis dies erkennen und den Motor abschalten können, da bei geöffneter Feldwicklung kein magnetischer Fluss mehr im Motor vorhanden ist und die gesamte Leistung direkt dem Anker zugeführt wird .

Dadurch läuft der Motor, bis er ausfällt. (Ich hoffe ich habe recht?). Ich wäre dankbar, wenn Sie bald eine Antwort erhalten würden.

Danke Swagatam. Prost'

1) Schaltplan des Spannungsschutzmoduls des Gleichstrommotors

Die folgende Hoch- und Niederspannungsabschaltung, die ich zuvor in einem meiner Beiträge besprochen habe, passt perfekt zu der obigen Anwendung zum Schutz von Gleichstrommotoren vor Hoch- und Niederspannungsbedingungen.

Die gesamte Erklärung der Schaltung wird über / unter der Abschaltspannungsschaltung bereitgestellt

2) Stromkreis des Gleichstrommotors über dem Wärmeschutzmodul

Das dritte Problem des Temperaturanstiegs des Motors kann durch Integration der folgenden einfachen Temperaturanzeigeschaltung gelöst werden.
Diese Schaltung wurde auch in einem meiner früheren Beiträge behandelt.

Die obige Überhitzungsschutzschaltung lässt vermutlich niemals zu, dass die Feldwicklung ausfällt, da sich jede Wicklung vor dem Verschmelzen zuerst erwärmt. Die obige Schaltung schaltet den Motor aus, wenn eine abnormale Erwärmung des Geräts festgestellt wird, und vermeidet so ein solches Missgeschick.

Die gesamte Teileliste und die Schaltungserklärung werden bereitgestellt HIER

So schützen Sie den Motor vor Überstrom

Die dritte Idee unten analysiert das Design eines automatischen Motorstrom-Überlastreglers. Die Idee wurde von Herrn Ali angefordert.

Technische Spezifikationen

Ich brauche Hilfe, um mein Projekt abzuschließen. Dies ist ein einfacher 12-Volt-Motor, der bei Überlastung geschützt werden muss.

Die Daten werden angezeigt und können beim Entwerfen helfen.

Die Überlastschutzschaltung sollte minimale Komponenten aufweisen, da nicht genügend Platz zum Hinzufügen vorhanden ist.

Die Eingangsspannung ist aufgrund der Verdrahtungslänge von 11 Volt bis 13 Volt variabel, aber die abgeschnittene Überlast sollte auftreten, wenn V1 - V2 => 0,7 Volt ist.

Bitte schauen Sie sich das beigefügte Überlastungsdiagramm an, das abschalten sollte, wenn die Ampere mehr als 0,7 Ampere erhöhen. Was ist Ihre Vorstellung von diesem Diagramm? Ist es eine komplizierte Schaltung oder müssen einige Komponenten hinzugefügt werden?

Schaltungsanalyse

In Bezug auf die oben gezeichneten 12-V-Motorstromregelungsschemata scheint das Konzept korrekt zu sein, jedoch sieht die Schaltungsimplementierung insbesondere im zweiten Diagramm falsch aus.

Lassen Sie uns die Diagramme einzeln analysieren:

Das erste Diagramm erklärt die grundlegenden Berechnungen der Stromregelungsstufe mit einem Operationsverstärker und einigen passiven Komponenten und sieht großartig aus.

Wie im Diagramm angegeben, sollte der Ausgang des Operationsverstärkers Null sein, solange V1 - V2 weniger als 0,7 V beträgt, und sobald er über 0,7 V liegt, soll der Ausgang hoch gehen, obwohl dies funktionieren würde mit einem PNP-Transistor am Ausgang, nicht mit einem NPN, ... lasst uns trotzdem weitermachen.

Hier beziehen sich die 0,7 V auf die Diode, die an einen der Eingänge des Operationsverstärkers angeschlossen ist, und die Idee besteht einfach darin, sicherzustellen, dass die Spannung an diesem Pin die Grenze von 0,7 V überschreitet, so dass dieses Pinbelegungspotential den anderen komplementären Eingangspin von kreuzt der Operationsverstärker, der dazu führt, dass ein Ausschalttrigger für den angeschlossenen Motortreibertransistor erzeugt wird (ein NPN-Transistor, wie im Entwurf bevorzugt)

Im zweiten Diagramm wird diese Bedingung jedoch nicht ausgeführt. Tatsächlich reagiert die Schaltung überhaupt nicht. Mal sehen, warum.

Fehler im zweiten Schema

Im zweiten Diagramm werden beim Einschalten der Stromversorgung beide über den 0,1-Ohm-Widerstand angeschlossenen Eingangspins nahezu gleich stark gespannt. Da der nichtinvertierende Pin jedoch eine Abfalldiode aufweist, erhält er möglicherweise ein Potential 0,7 V niedriger als der invertierende Pin2 des IC.

Dies führt dazu, dass der (+) Eingang eine niedrigere Schattenspannung als der (-) - Pin des IC erhält, was wiederum gleich zu Beginn ein Nullpotential an Pin6 des IC erzeugt. Bei einer Spannung von Null Volt am Ausgang kann der angeschlossene NPN nicht initiieren und der Motor bleibt ausgeschaltet.

Bei ausgeschaltetem Motor wird kein Strom von der Schaltung aufgenommen und es wird keine Potentialdifferenz über den Messwiderstand erzeugt. Daher bleibt die Schaltung inaktiv, ohne dass etwas passiert.

Es gibt einen weiteren Fehler im zweiten Diagramm. Der betreffende Motor muss über den Kollektor und das Plus des Transistors angeschlossen werden, damit die Schaltung wirksam wird. Ein Relais kann ein abruptes Schalten oder Rattern verursachen und ist daher nicht erforderlich.

Wenn überhaupt ein Relais referenziert wird, könnte das 2. Diagramm auf folgende Weise korrigiert und modifiziert werden:

In dem obigen Diagramm sind die Eingangspins des Operationsverstärkers vertauscht zu sehen, so dass der Operationsverstärker beim Start einen HIGH-Ausgang erzeugen und den Motor betätigen kann. Wenn der Motor aufgrund von Überlast anfängt, hohen Strom zu ziehen, bewirkt der Stromerfassungswiderstand, dass sich an Pin3 ein höheres negatives Potential entwickelt, wodurch das Potential von Pin3 gesenkt wird als die Referenz 0,7 V an Pin2.

Dadurch wird der Ausgang des Operationsverstärkers auf Null Volt zurückgesetzt, wodurch das Relais und der Motor ausgeschaltet werden, wodurch der Motor vor weiteren Überstrom- und Überlastsituationen geschützt wird.

Drittes Motorschutzdesign

Bezugnehmend auf das dritte Diagramm wird Pin2, sobald die Stromversorgung eingeschaltet wird, einem um 0,7 V geringeren Potential als Pin3 des IC ausgesetzt, wodurch der Ausgang zu Beginn auf Hoch gesetzt wird.

Wenn der Ausgang hoch geht, startet der Motor und gewinnt an Schwung. Wenn der Motor versucht, einen Strom zu ziehen, der über dem angegebenen Wert liegt, wird über dem 0,1-Ohm-Widerstand eine äquivalente Potentialdifferenz erzeugt, sobald dieses Potential beginnt Bei steigendem Pin3 tritt ein fallendes Potential auf, und wenn es unter das Potential von Pin2 fällt, wird der Ausgang schnell auf Null zurückgesetzt, wodurch der Basisantrieb für den Transistor abgeschaltet und der Motor sofort ausgeschaltet wird.

Wenn der Motor in diesem Moment ausgeschaltet ist, normalisiert sich das Potential über den Stiften und kehrt in den ursprünglichen Zustand zurück, wodurch der Motor eingeschaltet wird und sich die Situation durch ein schnelles Ein- und Ausschalten selbst einstellt des Treibertransistors, Aufrechterhaltung einer korrekten Stromregelung über den Motor.

Warum LED am Operationsverstärkerausgang hinzugefügt wird

Die am Ausgang des Operationsverstärkers eingeführte LED sieht im Grunde genommen wie eine normale Anzeige aus, um den für den Motor abgeschalteten Überlastschutz anzuzeigen.

Es hat jedoch alternativ eine andere entscheidende Funktion, um zu verhindern, dass der Offset- oder Leck-Operationsverstärkerausgang den Transistor dauerhaft einschaltet.

Etwa 1 bis 2 V können als Offset-Spannung von jedem IC 741 erwartet werden, was ausreicht, um zu bewirken, dass der Ausgangstransistor eingeschaltet bleibt und das Eingangsschalten bedeutungslos wird. Die LED blockiert effektiv die Leckage oder den Offset des Operationsverstärkers und ermöglicht es dem Transistor und der Last, gemäß den Änderungen der Eingangsdifferenz korrekt zu schalten.

Berechnung des Messwiderstands

Der Erfassungswiderstand kann wie folgt berechnet werden:

R = 0,7 / Strom

Hier sollte, wie für eine Strombegrenzung von 0,7 Ampere für den Motor angegeben, der Wert des Stromsensorwiderstands R sein

R = 0,7 / 0,7 = 1 Ohm