Circuitos de proteção do motor - sobretensão, superaquecimento, sobrecorrente

Neste artigo, discutimos alguns circuitos de proteção do motor DC de condições prejudiciais, como sobretensão e subtensão, sobrecorrente, sobrecarga etc.

As falhas do motor CC são comumente experimentadas por muitos dos usuários, especialmente em locais onde o motor relevante funciona por muitas horas por dia. A substituição de peças do motor ou do próprio motor após uma falha pode ser muito cara, algo que ninguém aprecia.

Um pedido de um dos meus seguidores foi feito para mim em relação à solução do problema acima, vamos ouvir do Sr. Gbenga Oyebanji, conhecido como Big Joe.

Especificações técnicas

“Vendo os danos que nossa fonte de alimentação tem causado à maioria de nossos aparelhos elétricos, é necessário construir um módulo de proteção para nossos aparelhos que os proteja contra as flutuações de energia.

O objetivo do projeto é projetar e construir um módulo de proteção para motores DC. Portanto, os objetivos do projeto são

• Projetar e construir um módulo de proteção contra sobretensão para motores DC com indicador (LED).
• Projetar e construir um módulo de proteção contra subtensão para motores DC com indicador (LED).
• Projetar e construir um módulo de proteção de temperatura para o motor (Termistor) com indicador (LED).

O circuito protege o motor DC de sobretensão e subtensão. Um relé pode ser usado para ligar e desligar a carga (motor 12 Vcc). Um comparador é usado para detectar se é alto ou baixo. A sobretensão deve ser de 14V, enquanto a subtensão deve ser de 10V.

A retificação necessária e o circuito de filtragem também devem ser construídos.

Quando alguma das falhas é detectada, as indicações necessárias devem aparecer.

Além disso, quando o enrolamento de campo do motor está aberto, o circuito deve ser capaz de detectar isso e desligar o motor porque quando o enrolamento de campo está aberto não há mais fluxo magnético dentro do motor e toda a energia é fornecida diretamente para a armadura .

Isso faz com que o motor funcione até quebrar. (Espero estar certo?). Eu ficaria muito grato em receber sua resposta em breve.

Obrigado Swagatam. Saúde'

1) Diagrama de circuito do módulo de proteção de tensão do motor DC

O corte de alta e baixa tensão a seguir, que foi discutido anteriormente por mim em um de meus posts, se adapta perfeitamente à aplicação acima para proteger motores CC de condições de alta e baixa tensão.

Toda a explicação do circuito é fornecida sobre / sob circuito de tensão de corte

2) Circuito do Módulo de Proteção contra Superaquecimento do Motor DC

O terceiro problema envolvendo o aumento da temperatura do motor pode ser resolvido integrando o seguinte circuito indicador de temperatura simples.
Este circuito também foi abordado em um de meus posts anteriores.

O circuito protetor de superaquecimento acima presumivelmente nunca permitirá que o enrolamento de campo falhe, porque qualquer enrolamento aquecerá antes de se fundir. O circuito acima DESLIGARÁ o motor se detectar qualquer aquecimento anormal da unidade e, assim, evitar qualquer acidente.

Toda a lista de peças e explicação do circuito são fornecidas AQUI

Como Proteger o Motor contra Sobrecorrente

A terceira ideia abaixo analisa um projeto automático de circuito controlador de sobrecarga de corrente do motor. A ideia foi solicitada pelo Sr. Ali.

Especificações técnicas

Preciso de ajuda para concluir meu projeto. Este é um motor simples de 12 volts que precisa ser protegido quando fica sobrecarregado.

Os dados são mostrados e podem ajudar a projetá-los.

O circuito de proteção contra sobrecarga deve ter componentes mínimos devido ao espaço insuficiente para adicioná-lo.

A tensão de entrada é variável de 11 volts a 13 volts devido ao comprimento da fiação, mas a sobrecarga de corte deve ocorrer quando V1 - V2 => 0,7 volts.

Por favor, olhe o diagrama de sobrecarga anexado que deve ser interrompido se os amperes aumentarem mais de 0,7 Amp. Qual é a sua ideia sobre este diagrama. É um circuito complicado ou precisa ser adicionado alguns componentes?

Análise de Circuito

Referindo-se aos esquemas de controle de corrente do motor de 12 V desenhados acima, o conceito parece estar correto, no entanto, a implementação do circuito, especialmente no segundo diagrama, parece incorreta.

Vamos analisar os diagramas um por um:

O primeiro diagrama explica os cálculos básicos do estágio de controle de corrente usando um OP e alguns componentes passivos, e parece ótimo.

Conforme indicado no diagrama, enquanto V1 - V2 for menor que 0,7 V, a saída do opamp deve ser zero, e no momento em que atinge acima de 0,7 V, a saída deve ser alta, embora isso funcione com um transistor PNP na saída, não com um NPN, .... de qualquer maneira, vamos em frente.

Aqui o 0,7 V é com referência ao diodo ligado a uma das entradas do opamp, e a ideia é simplesmente garantir que a tensão neste pino exceda o limite de 0,7 V, de modo que este potencial de pinagem cruze o outro pino de entrada complementar de o amplificador operacional resultando em um gatilho de desligamento a ser gerado para o transistor do driver do motor conectado (um transistor NPN como preferido no design)

Porém, no segundo diagrama, esta condição não será executada, na verdade o circuito não responderá de forma alguma, vamos ver por quê.

Erros no segundo esquema

No segundo diagrama, quando a energia é LIGADA, ambos os pinos de entrada conectados através do resistor de 0,1 ohm serão submetidos a quase uma quantidade igual de tensão, mas como o pino não inversor tem um diodo de queda, ele receberá um potencial que pode ser 0,7 V menor que o pino 2 inversor do IC.

Isso resultará na entrada (+) obtendo uma tensão um pouco menor do que o pino (-) do IC, que por sua vez produzirá um potencial zero no pino 6 do IC logo no início. Com zero volts na saída, o NPN conectado não será capaz de iniciar e o motor permanecerá DESLIGADO.

Com o motor desligado, não haverá nenhuma corrente consumida pelo circuito e nenhuma diferença de potencial gerada no resistor de detecção. Portanto, o circuito ficará adormecido sem que nada aconteça.

Há outro erro no segundo diagrama, o motor em questão precisará ser conectado através do coletor e do positivo do transistor para tornar o circuito efetivo, um relé pode causar chaveamento abrupto ou vibração e, portanto, não é necessário.

Se um relé for referido, o segundo diagrama pode ser corrigido e modificado da seguinte maneira:

No diagrama acima, os pinos de entrada do amplificador operacional podem ser vistos trocados de forma que o amplificador operacional seja capaz de produzir uma saída ALTA na partida e permitir que o motor seja acionado. No caso de o motor começar a consumir alta corrente devido à sobrecarga, o resistor de detecção de corrente fará com que um potencial negativo maior se desenvolva no pino 3, diminuindo o potencial do pino 3 do que a referência de 0,7 V no pino 2.

Isso, por sua vez, reverterá a saída do amplificador operacional para zero volt, desligando o relé e o motor, protegendo assim o motor de outras situações de sobrecorrente e sobrecarga.

Terceiro projeto de proteção do motor

Referindo-se ao terceiro diagrama, assim que a alimentação for ligada, o pino 2 estará sujeito a um potencial 0,7 V menor do que o pino 3 do IC, forçando a saída a aumentar no início.

Com a saída alta fará com que o motor dê partida e ganhe momentum, e caso o motor tente puxar uma corrente mais do que o valor especificado, uma diferença de potencial equivalente será gerada através do resistor de 0,1 ohm, agora que este potencial começa A subida do pino 3 começará a experimentar um potencial de queda e, quando cair abaixo do potencial do pino 2, a saída irá reverter rapidamente para zero, desligando a unidade base do transistor e desligando o motor instantaneamente.

Com o motor desligado durante esse instante, o potencial entre os pinos tenderá a se normalizar e será restaurado ao estado original, que por sua vez ligará o motor e a situação se manterá autoajustável através de um rápido ON / OFF do transistor do driver, mantendo um controle correto da corrente sobre o motor.

Por que o LED é adicionado na saída do amplificador operacional

O LED introduzido na saída do amplificador operacional pode basicamente parecer um indicador comum para indicar o corte da proteção contra sobrecarga do motor.

No entanto, ele alternadamente faz outra função crucial de proibir o deslocamento ou saída do amplificador operacional de vazamento de ligar o transistor permanentemente.

Pode-se esperar cerca de 1 a 2 V como a tensão de deslocamento de qualquer IC 741, o que é suficiente para fazer com que o transistor de saída permaneça LIGADO e torne a comutação de entrada sem sentido. O LED bloqueia efetivamente o vazamento ou o deslocamento do amplificador operacional e permite que o transistor e a carga sejam alternados corretamente de acordo com as alterações do diferencial de entrada.

Calculando o resistor de detecção

O resistor de detecção pode ser calculado da seguinte forma:

R = 0,7 / corrente

Aqui, conforme especificado para um limite de corrente de 0,7 amp para o motor, o valor do resistor do sensor de corrente R deve ser

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