Самоделки от любителя

Электродвигатели, как и любые другие механические устройства, нуждаются в защите от нежелательных режимов работы. Один из таких режимов — работа на холостом ходу. Хотя для электрических машин холостой ход не всегда проявляется так ярко, как для двигателей внутреннего сгорания, всё же его следует учитывать. Защита электродвигателя от работы на холостом ходу имеет несколько важных причин. Во-первых, работа на холостом ходу может привести к нагреву электродвигателя. Хотя электродвигатели могут эффективно работать при различных нагрузках, длительная работа без нагрузки может вызвать перегрев из-за внутреннего сопротивления. Это, в свою очередь, может привести к повреждению изоляции обмоток, что сократит срок службы двигателя. Во-вторых, работа без нагрузки может сказаться на эффективности электродвигателя. При отсутствии нагрузки мотор может работать менее эффективно, и это может привести к увеличению потребления энергии. Избыточные потери в виде тепла и электрической энергии имеют значительное значение как для эксплуатационных затрат, так и для общей надежности оборудования. Третья причина заключается в возможных механических повреждениях. Некоторые электродвигатели, особенно те, которые используются в привода систем со сложными механическими частями, могут испытывать дополнительные нагрузки из-за вибраций и резонансов, возникающих в отсутствие нагрузки. Эти механические воздействия могут привести к преждевременному износу или поломке. Кроме того, систематическая работа на холостом ходу может отрицательно сказаться на других компонентах транспортного средства или системы — например, приводить к неравномерному износу подшипников или другим неблагоприятным изменениям в механизме. Для минимизации потенциальных рисков и повышения надежности работы электродвигателя рекомендуется применять системы автоматического управления, которые позволяют отключать двигатель в случае, если он работает без нагрузки в течение определенного времени. Такие меры способствуют увеличению срока службы электродвигателя, повышают его эффективность и уменьшают общий уровень затрат на эксплуатацию. В заключение, защита электродвигателя от работы холостого хода является важным аспектом его эксплуатации. Она позволяет избежать перегрева, повышает эффективность, сокращает механические повреждения и делает использование оборудования более экономически обоснованным. Осознавая важность предостережений и принимая необходимые меры, владельцы и операторы могут значительно продлить срок службы своих электродвигателей и обеспечить их надежную работу. Ниже представлена автоматическая версия вышеупомянутого контроллера дренажного насоса с системой защиты от сухого хода

Рассмотрим схему защиты эл. двигателя от работы холостого хода. Принцип работы предлагаемого устройства защиты двигателя подземного водяного насоса от сухого хода можно понять, изучив следующие детали: -Схема питается от адаптера переменного/постоянного тока 12 В. -При кратковременном нажатии на кнопку транзистор BC547 вместе с каскадом управления реле на транзисторе BC557 включается. -Конденсатор ёмкостью 470 мкФ и резистор сопротивлением 1 МОм образуют цепь задержки времени и блокируют весь каскад драйвера реле на некоторое время после отпускания кнопки. Этот интервал задержки можно регулировать, экспериментируя с конденсатором 470 мкФ и/или резистором 1 МОм. Как только реле срабатывает, включается двигатель, который мгновенно начинает откачивать воду из верхнего резервуара. В тот момент, когда вода в верхней части трубы соединяется с остаточной водой, погружной зонд, который является положительным, соединяется с зондом, установленным в устье трубы. Это позволяет напряжению от нижнего зонда поступать на базу соответствующего транзистора BC547 через воду и резистор 1 кОм. Описанное выше действие приводит к фиксации состояния реле таким образом, что даже после истечения времени задержки реле продолжает работать. Теперь двигатель останавливается только при двух условиях: 1) Если уровень воды достигает уровня перелива в верхнем резервуаре, то положительный потенциал от нижнего датчика соединяется с датчиком, подключённым к базе верхнего транзистора BC547. При срабатывании датчика включается верхний транзистор BC547, который мгновенно размыкает цепь питания реле, и двигатель останавливается. 2) Если вода в подземном резервуаре высыхает, это, очевидно, приводит к прекращению подачи воды по трубе в наземном резервуаре и размыкает защёлку реле.

Три схемы как подключить ДХО. Схема контроллера дневных ходовых огней (ДХО) в автомобиле описывает способ управления ДХО, позволяя уменьшать их яркость при включении фар или указателей поворота, что повышает общую эффективность системы. Предлагаемая интеллектуальная и энергоэффективная схема контроллера может быть реализована несколькими способами. Первый способ, хоть и примитивен, может дать желаемый результат, но не обеспечит экономию электроэнергии, а значит, цель останется недостижимой. Каскад транзистора VT1 обеспечивает эффект затухания при включении ДХО. Если эта функция не требуется, VT1, R1 и C1 могут быть полностью исключены, а нормально замкнутый контакт реле соединен напрямую с соединением положительного провода ДХО и резистора R2. Конденсатор C1 определяет период постепенного включения ДХО. Следующая схема считается энергоэффективной благодаря каскаду регулятора напряжения, состоящему из VT2, R1 и R2, где VT2 выполнен по схеме с общим коллектором. Здесь VT1 и его компоненты выполняют ту же функцию, что и выше, а VT2 подает на 50 % меньшее напряжение на ДХО при включении фар или указателей поворота. Последняя схема представляет собой интеллектуальный подход к управлению яркостью ДХО. В этой схеме каскад VT2 заменен каскадом регулятора тока LM317, который регулирует интенсивность ДХО на 50 % в рекомендованных условиях, уменьшив ток, а не напряжение.

Принципиальная схема демонстрирует твердотельную версию системы для дневных ходовых огней высокой мощности с рекомендованными характеристиками. Слева и справа располагаются два идентичных каскада ДХО и каскады таймера задержки для управления переключением через сигналы поворота. 2N2907 и связанные транзисторы TIP127 формируют простой светодиодный драйвер, управляемый током, для безопасного включения мощных светодиодов. Транзистор TIP127 вместе с BC547 формирует каскад таймера задержки выключения, который преобразует мигающий сигнал от указателей поворота в постоянный ток. Таймеры задержки настроены так, что при выключении одного из ДХО активируется противоположный, а ДХО на своей стороне выключается. Таким образом, если работает левый габаритный сигнал, правый включается, и наоборот. Переключатели по краям позволяют пользователю одновременно или по отдельности, включать и отключать ДХО, а два светодиода подтверждают их состояние.

Рассмотрим, как можно защитить электродвигатель от работы холостого хода с помощью микросхемы. Полностью автоматическую версию можно собрать с использованием 6 инверторов НЕ из микросхемы 4049, как показано ниже. Можно ожидать, что эта конфигурация будет работать намного точнее, чем транзисторная версия схемы защиты от сухого хода автоматического подземного погружного водяного насоса.

Как защитить двигатель от сухого хода с помощью геркона. На следующей схеме показана эффективная защита двигателя от сухого хода, которую можно установить на насос в случаях, когда в резервуаре нет воды и вода не вытекает из выходного отверстия трубы. Рассмотрим как работает схема. В этой схеме кнопка изначально нажата для запуска двигателя. Конденсатор ёмкостью 1000 мкФ и резистор сопротивлением 56 кОм действуют как таймер задержки и удерживают транзистор в открытом состоянии даже после отпускания кнопки, благодаря чему двигатель продолжает работать в течение нескольких секунд. В течение этого времени вода будет вытекать из выходного отверстия трубы и наполнять небольшой бак, в который опущен шланг или труба. В этом баке можно увидеть поплавковый магнит и герконовое реле. Как только вода начинает поступать в резервуар, поплавковый магнит быстро поднимается вверх и оказывается в непосредственной близости от геркона, замыкая его. Геркон подаёт положительное напряжение на базу транзистора, обеспечивая его срабатывание и поддерживая работу двигателя. Расположить магнит и геркон можно например в трубе. Что бы были друг над другом и двигались строго по вертикали. Однако при отсутствии воды герконовое реле не может включиться, из-за чего двигатель отключается по истечении заданного времени задержки отключения.

Защита от сухого хода без геркона и магнита. Если вы не хотите использовать герконовый переключатель или магнитный поплавковый датчик, вы можете упростить описанную выше конструкцию, как показано на следующей схеме. При нажатии на кнопку транзисторы BC547 и BC557 подают питание на реле. Реле включает подключённый двигатель насоса. Двигатель насоса начинает перекачивать воду по трубе. Если вода есть, она проходит через выходное отверстие трубы и замыкает цепь положительного питания на базе транзистора BC547. Это приводит к тому, что вся цепь замыкается через водяной контакт, и насос продолжает непрерывно перекачивать воду. Однако в ситуации, когда вода отсутствует или её нет, вода не может питать базу транзистора BC547. Поэтому BC547 остаётся включённым только в течение периода, определяемого зарядом конденсатора на 100 мкФ. Конденсатор на 100 мкФ и резистор на 1 МОм определяют, в течение какого времени транзисторы BC547, BC557, реле и двигатель насоса могут оставаться включёнными. По истечении указанного времени схема автоматически отключается, что предотвращает перегорание двигателя насоса из-за работы всухую.

Схема защиты от сухого хода с датчиком тока. В описанных выше схемах в основном используется датчик воды, что делает конструкции немного устаревшими и громоздкими. Следующая схема, в отличие от предыдущей, основана на определении нагрузки или силы тока для реализации функции защиты от сухого хода. Таким образом, она является бесконтактной и не требует прямого контакта с двигателем или водой. Здесь два транзистора вместе с сопутствующими компонентами образуют простую схему таймера задержки включения. Когда переключатель S1 включен, транзистор VT1 остается выключенным из-за конденсатора C1, который изначально заземляет базу транзистора VT1 через резистор R2, пока конденсатор C1 заряжается. Это позволяет оставить VТ2 включенным, и реле тоже включается. Нормально разомкнутое реле включает двигатель насоса. В зависимости от номинала С1 двигатель может работать некоторое время. Если воды нет, двигатель работает без нагрузки, и через RX проходит относительно слабый ток. Из-за этого на RX не может возникнуть достаточный потенциал, что, в свою очередь, не позволяет светодиоду оптопары включиться. Это позволяет С1 беспрепятственно заряжаться в течение установленного периода. Как только конденсатор C1 полностью заряжается, включается транзистор VT1, который отключает транзистор VT2, а также реле. Двигатель окончательно отключается, что защищает его от работы всухую. Предположим, наоборот, что двигатель получает нормальное количество воды и начинает нормально её перекачивать. Это мгновенно нагружает двигатель, заставляя его потреблять больше тока. Согласно рассчитанному значению резистора Rx, на нём возникает напряжение, достаточное для включения светодиода оптопары. После активации оптопары зарядка C1 прекращается, а таймер задержки включения отключается. Реле продолжает подавать 220 В на двигатель, позволяя ему работать до тех пор, пока есть вода.

Ещё одна простая схема защиты двигателя от сухого хода. Вот ещё одна идея, объясняющая принцип работы очень простой схемы контроллера перелива, которая может предотвращать перелив воды через верхнее отверстие, а также работу двигателя насоса всухую. Правильная версия показана ниже (нажмите, чтобы увеличить). Принцип работы схемы можно понять, рассмотрев следующие моменты: Точка «L» располагается в произвольном месте внутри нижнего резервуара, что определяет нижний уровень воды в резервуарах, при котором двигатель находится в допустимой зоне эксплуатации. Терминал «O» расположен на самом верхнем уровне верхнего резервуара или надставного бака, на котором двигатель должен останавливаться и прекращать наполнение верхнего резервуара. Основное переключение в положение «ВКЛ» осуществляется центральным NPN-транзистором, база которого подключена к точке «L», а переключение в положение «ВЫКЛ» осуществляется нижним NPN-транзистором, база которого подключена к точке «O». Однако описанные выше операции не могут быть запущены до тех пор, пока на воду не будет подан положительный потенциал или напряжение. В схему был добавлен кнопочный переключатель для облегчения запуска вручную. При кратковременном нажатии на данную кнопку через контакты кнопки в воду в резервуаре поступает положительный потенциал. Если предположить, что уровень воды в нижнем резервуаре выше точки «L», то указанное выше напряжение будет поступать на базу центрального транзистора через воду, что мгновенно приведёт к его включению. При срабатывании центрального транзистора включается каскад драйвера реле вместе с двигателем, а также происходит фиксация транзистора драйвера реле, так что теперь даже при отпускании кнопки схема и двигатель продолжают работать. В описанной выше ситуации с фиксацией двигатель останавливается при выполнении двух условий: либо уровень воды опускается ниже отметки «L», либо вода перекачивается до достижения верхнего предела в верхних резервуарах, то есть до отметки «O». При выполнении первого условия напряжение с коллектора драйвера реле не достигает точки «L», что приводит к размыканию защелки и остановке двигателя. При выполнении второго условия нижний транзистор BC547 срабатывает и размыкает защёлку, заземляя базу центрального транзистора. Таким образом, схема верхнего регулятора уровня воды может оставаться в рабочем состоянии только до тех пор, пока уровень воды находится на отметке «L» или выше неё, или ниже отметки «O». Кроме того, инициализация зависит исключительно от нажатия данной кнопки.