Как энкодер защищает двигатель

26 January

Я неоднократно писал на канале про защиту электродвигателей. Вот ещё статья в копилку знаний электронщиков, которые занимаются промышленным оборудованием.

Как известно, защита двигателя может понадобиться в двух случаях.

Первое. При проблемах со стороны питания - например, в результате значительного изменения уровня напряжения, перекоса фаз или обрыва фазы. Чтобы исключить работу двигателя в этих условиях, применяют реле контроля фаз, которое отключает двигатель через цепь управления.

Второе. Проблемы, связанные с перегрузкой - заклинивание ротора, редуктора, привода вообще. Сюда можно отнести и межвитковое замыкание.

Могут быть также проблемы, при которых возникает короткое замыкание. Но это уже не проблема двигателя (его уже спасать поздно, разве только если это КЗ в борно), а скорее проблема питающей сети и силовой части электросхемы.

В любом случае, большинство проблем с двигателем проявляется повышением тока и перегревом. В том числе - и неправильная настройка при использовании ПЧ.

Вольт-частотная характеристика работы двигателя. При большом отклонении от этой линии - жди перегрева!
Вольт-частотная характеристика работы двигателя. При большом отклонении от этой линии - жди перегрева!

По причинам и температурам перегрева двигателя - моя статья на Дзене.

Способы защиты электродвигателя

Большинство способов защиты двигателя основано на детектировании превышения тока по одной или всем фазам. Способы могут "тепловые" - с использованием мотор-автоматов и тепловых реле. Могут быть "электронные" - когда защита реализуется внутри софтстартера или преобразователя частоты.

Универсальным и лучшим способом защиты я считаю установку в обмотке статора термодатчика (позистор или термоконтакт). Плюс такой тепловой защиты - она отработает в любом случае. И при обрыве фазы, и при перегрузке, поскольку в обоих случаях двигатель будет нагреваться. Минус - такая защита инерционна, и может не помочь, например, при КЗ внутри двигателя или резком заклинивании.

Защита двигателя при помощи энкодера

Автоматы и теплушки - это конечно, хорошо. Но это уже прошлый век.

Сейчас, когда частотники стоят копейки, а контроллеры есть в любом станке, защита вышла на новый уровень. Об этом и хочу рассказать.

В современном оборудовании каждый двигатель имеет свой энкодер, это так же естественно, как подушка безопасности в любом современном автомобиле. Другими словами - Маст Хэв.

Читайте на дзене мою большую обзорную статью про энкодеры - там и про принципы работы, и несколько реальных примеров применения.

В то же время, энкодер может использоваться не только для определения углового положения вала или частоты оборотов двигателя.

Вот пример того, как энкодер может служить на страже работы двигателя.

Энкодер установлен на валу ротора:

Как энкодер защищает двигатель

Или так:

Энкодер поломан, импульсы исчезли...
Энкодер поломан, импульсы исчезли...

В данном случае двигатель работает через редуктор, и в случае, когда по какой-то причине обороты двигателя понижаются (это может быть любая из причин, перечисленных выше), тут же выскакивает ошибка:

Ошибка двигателя
Ошибка двигателя

В данном случае на фото выше энкодер был сломан по механической причине, и тут же линия была остановлена.

Двигатель был закреплен на редукторе, а редуктор, в свою очередь - на валу. Чтобы редуктор не проворачивался, он крепился на палец. Палец выкрутился или сломался - и вся эта конструкция прокрутилась на валу, ударив энкодер об соседний механизм. В итоге виноваты - механики, а менять энкодер - нам.

Программно очень легко предусмотреть, что в случае, когда ожидаемый импульс от энкодера пришёл на микросекунду позже, нужно бить тревогу.

Кроме того, этот способ хорош тем, что никто не может влезть со своей кривой отверткой и покрутить уставку защиты по своему разумению.

Ещё плюс "энкодерной" защиты - в случае какой-либо механической поломки (застревания, заклинивания) не нужно ждать срабатывания РТЛ или защиты в ПЧ, поскольку в случае с энкодером решение принимается за доли секунды. И механика (а может быть, заготовка, или даже части человеческого тела) получает минимальные повреждения.

Энкодер для защиты двигателя может быть установлен не только на валу двигателя, но и в любом другом месте - например, на выходном валу редуктора.

Ну и само собой, старый добрый автомат перед частотником никто не отменял)))

Мотор-автоматы (Автоматы защиты двигателя) перед частотниками
Мотор-автоматы (Автоматы защиты двигателя) перед частотниками

Большая обзорная статья про энкодеры на блоге Samelectric.ru

Буду рад ответить на вопросы и замечания коллег в комментариях.

Делитесь своим опытом применения энкодеров в промышленном оборудовании!

Статьи на Дзене на тему статьи:

Если интересны темы канала, заходите также на мой блог - https://samelectric.ru/ и в группу ВК - https://vk.com/samelectric

Не забываем подписываться и ставить лайки, впереди много интересного!