Motor überlastschutz des Thyristor-Hall-Elements
Sein grundlegendes Arbeitsprinzip besteht darin, dass ein geschlossener Magnetkreis mit einem bestimmten Spalt aus zwei U-förmigen Magneten und zwei integrierten Hall-Elementen mit drei Anschlüssen besteht. Als Stromerfassungssystem verlaufen eine Last und ein Thyristorstromdraht durch die Mitte der Magnetkreisebene, um ein magnetisches Wechselfeld im Magnetkreis zu erzeugen, wie in Fig. 1 gezeigt. Wenn der Stromwert des Thyristors innerhalb des Nennbereichs liegt, ist die im Magnetkreis erzeugte Magnetfeldstärke klein, niedriger als die Betriebsmagnetfeldstärke des Hall-Elements, und die Schutzschaltung arbeitet nicht. Im Falle eines Überstromzustands nimmt die Stärke des Magnetfelds zu, was die Betriebsstärke des Hall-Elements überschreitet, und das Hall-Element wird ausgelöst, um zu kippen und auch die Schutzschaltung auszulösen. Es schaltet die Triggerschaltung des Hauptstromkreis-Thyristors und den Thyristor nach dem Nulldurchgang aus.
IC1 und IC2 in der Schaltung sind Hall-IC ULN3020. Unter normalen Arbeitsbedingungen sind die Füße der Ausgangsklemmen immer niedrig. D2, D3 abgeschaltet, der Thyristor T1 ist ebenfalls ausgeschaltet, die Leuchtstoffröhre L4 emittiert kein Licht und die positive Stromversorgung bildet eine Schleife durch R6, L1, IC4, R5, VT zur Erde. Wenn die Basis des Steuerschaltertransistors VT extrem hoch ist, befindet er sich in einem leitenden Zustand. Somit wird das Nulldurchgangs-Flipflop IC4 eingeschaltet, wodurch das bidirektionale Silizium T3 geleitet wird, und die Last RL wird elektrisch betrieben, und ihr Strom erzeugt ein magnetisches Wechselfeld im Magnetkreis. Wenn die Spitze der Magnetfeldstärke die Öffnung magnetfeldstärke der beiden Hall-Elemente nicht erreicht, bleiben sowohl IC1 als auch IC2 unverändert. Wenn der Strom aufgrund einer abnormalen Last oder aus anderen Gründen abnormal ansteigt, befindet sich einer von IC1 und IC2 in einem kurzzeitig hohen Ausgangszustand. Somit wird der Thyristor T1 durch D2 oder D3 eingeschaltet und D5 wird eingeschaltet, so dass das Nulldurchgangs-Flipflop IC4 ausgeschaltet wird und der Thyristor T3 ausgeschaltet wird, nachdem die Stromversorgung den Nulldurchgang erreicht hat. Gleichzeitig leuchtet die Lichtemissionsröhre L4, D4 wird ebenfalls eingeschaltet, und der Summer BU gibt einen Alarmton aus, und der Thyristor T1 kann eingeschaltet bleiben, bis die Stromversorgung des Steuerkreises ausgeschaltet wird .
In dieser Schaltung befindet sich auch ein Satz von Thyristor-Überhitzungsschutz schaltungen. IC3 ist ein zweibeiniges Temperaturfühler-Schaltelement vom Typ 67L070 des TO-220-Gehäuses, dessen Betriebstemperatur 70 ° C beträgt und im normalen Temperaturzustand normalerweise geschlossen ist. Es ist am Kühlkörper des Thyristors T3 montiert. Wenn der Thyristor überlastet ist oder auf andere Weise, wird der Stromverbrauch stark erhöht. Sobald die Temperatur des Kühlkörpers 70 ° C erreicht, wechselt IC3 von normal geschlossen zu normal offen. Zu diesem Zeitpunkt wird T2 durch R10 eingeschaltet, und D6 wird ebenfalls eingeschaltet, wodurch IC4 und der Thyristor T3 abgeschaltet werden. Gleichzeitig wird auch D7 eingeschaltet, die Leuchtstoffröhre L3 leuchtet, D6 wird eingeschaltet, der Summer BU arbeitet und es ertönt ein Alarmton. Der Thyristor T2 kann auch jederzeit in einem leitenden Zustand bleiben. Schließlich bis die Steuerspannung ausgeschaltet ist.
Die Größe des Stroms, der den Betrieb des Hall-Elements bewirkt, kann durch Einstellen des Abstands zwischen den beiden U-förmigen Kernen bestimmt werden. Für den in dieser Schaltung verwendeten 40A-Thyristor sollte der maximale Strom durch ihn auf weniger als 40A begrenzt werden. Der hier verwendete Kernquerschnitt beträgt 5 mm × 4 mm, und der Abstand zwischen den beiden Kernen beträgt etwa 2,0 mm. Aufgrund des Unterschieds in der magnetischen Permeabilität verschiedener magnetischer Materialien und des Unterschieds in den Parametern der Hall-Elemente können die spezifischen Intervalle jedoch geringfügig unterschiedlich sein. Der tatsächliche Schutzstrom wird vorzugsweise durch tatsächliche Messung bestimmt und mit Klebstoff auf der Leiterplatte versiegelt. Voraussetzung für die Installation von zwei Hall-Komponenten ist, dass für den Querschnitt des Magnetkörpers der Druck alle in eine Richtung ausgerichtet ist. Nur so können die beiden Hall-Elemente die positiven und negativen Halbzyklen des Wechselstroms erfassen.
Zum weiteren Schutz ist im Hauptstromkreis auch ein 32A-Luftschalter vorgesehen, der auch zum Schutz des Thyristors dient und auch als Steuerschalter für den Hauptstromkreis dient.
Der Nachteil dieser Schutzschaltung besteht darin, dass bei starkem Kurzschluss der Last und der Schaltung die Schutzwirkung auf den Thyristor geringfügig unzureichend ist. Da es Fälle gab, in denen der Thyristor kurzgeschlossen wurde, liegt dies hauptsächlich daran, dass der Thyristor nach dem Betrieb der Schutzschaltung nur dann natürlich ausgeschaltet werden kann, wenn die Stromversorgung Null überschritten hat. Die Schaltgeschwindigkeit des Luftschalters ist ebenfalls begrenzt. Daher sollten bei Bedarf andere Maßnahmen wie z. B. schnelles Schmelzen für den endgültigen Kurzschlussschutz angewendet werden.
IC1 und IC2 in der Schaltung sind Hall-IC ULN3020. Unter normalen Arbeitsbedingungen sind die Füße der Ausgangsklemmen immer niedrig. D2, D3 abgeschaltet, der Thyristor T1 ist ebenfalls ausgeschaltet, die Leuchtstoffröhre L4 emittiert kein Licht und die positive Stromversorgung bildet eine Schleife durch R6, L1, IC4, R5, VT zur Erde. Wenn die Basis des Steuerschaltertransistors VT extrem hoch ist, befindet er sich in einem leitenden Zustand. Somit wird das Nulldurchgangs-Flipflop IC4 eingeschaltet, wodurch das bidirektionale Silizium T3 geleitet wird, und die Last RL wird elektrisch betrieben, und ihr Strom erzeugt ein magnetisches Wechselfeld im Magnetkreis. Wenn die Spitze der Magnetfeldstärke die Öffnung magnetfeldstärke der beiden Hall-Elemente nicht erreicht, bleiben sowohl IC1 als auch IC2 unverändert. Wenn der Strom aufgrund einer abnormalen Last oder aus anderen Gründen abnormal ansteigt, befindet sich einer von IC1 und IC2 in einem kurzzeitig hohen Ausgangszustand. Somit wird der Thyristor T1 durch D2 oder D3 eingeschaltet und D5 wird eingeschaltet, so dass das Nulldurchgangs-Flipflop IC4 ausgeschaltet wird und der Thyristor T3 ausgeschaltet wird, nachdem die Stromversorgung den Nulldurchgang erreicht hat. Gleichzeitig leuchtet die Lichtemissionsröhre L4, D4 wird ebenfalls eingeschaltet, und der Summer BU gibt einen Alarmton aus, und der Thyristor T1 kann eingeschaltet bleiben, bis die Stromversorgung des Steuerkreises ausgeschaltet wird .
In dieser Schaltung befindet sich auch ein Satz von Thyristor-Überhitzungsschutz schaltungen. IC3 ist ein zweibeiniges Temperaturfühler-Schaltelement vom Typ 67L070 des TO-220-Gehäuses, dessen Betriebstemperatur 70 ° C beträgt und im normalen Temperaturzustand normalerweise geschlossen ist. Es ist am Kühlkörper des Thyristors T3 montiert. Wenn der Thyristor überlastet ist oder auf andere Weise, wird der Stromverbrauch stark erhöht. Sobald die Temperatur des Kühlkörpers 70 ° C erreicht, wechselt IC3 von normal geschlossen zu normal offen. Zu diesem Zeitpunkt wird T2 durch R10 eingeschaltet, und D6 wird ebenfalls eingeschaltet, wodurch IC4 und der Thyristor T3 abgeschaltet werden. Gleichzeitig wird auch D7 eingeschaltet, die Leuchtstoffröhre L3 leuchtet, D6 wird eingeschaltet, der Summer BU arbeitet und es ertönt ein Alarmton. Der Thyristor T2 kann auch jederzeit in einem leitenden Zustand bleiben. Schließlich bis die Steuerspannung ausgeschaltet ist.
Die Größe des Stroms, der den Betrieb des Hall-Elements bewirkt, kann durch Einstellen des Abstands zwischen den beiden U-förmigen Kernen bestimmt werden. Für den in dieser Schaltung verwendeten 40A-Thyristor sollte der maximale Strom durch ihn auf weniger als 40A begrenzt werden. Der hier verwendete Kernquerschnitt beträgt 5 mm × 4 mm, und der Abstand zwischen den beiden Kernen beträgt etwa 2,0 mm. Aufgrund des Unterschieds in der magnetischen Permeabilität verschiedener magnetischer Materialien und des Unterschieds in den Parametern der Hall-Elemente können die spezifischen Intervalle jedoch geringfügig unterschiedlich sein. Der tatsächliche Schutzstrom wird vorzugsweise durch tatsächliche Messung bestimmt und mit Klebstoff auf der Leiterplatte versiegelt. Voraussetzung für die Installation von zwei Hall-Komponenten ist, dass für den Querschnitt des Magnetkörpers der Druck alle in eine Richtung ausgerichtet ist. Nur so können die beiden Hall-Elemente die positiven und negativen Halbzyklen des Wechselstroms erfassen.
Zum weiteren Schutz ist im Hauptstromkreis auch ein 32A-Luftschalter vorgesehen, der auch zum Schutz des Thyristors dient und auch als Steuerschalter für den Hauptstromkreis dient.
Der Nachteil dieser Schutzschaltung besteht darin, dass bei starkem Kurzschluss der Last und der Schaltung die Schutzwirkung auf den Thyristor geringfügig unzureichend ist. Da es Fälle gab, in denen der Thyristor kurzgeschlossen wurde, liegt dies hauptsächlich daran, dass der Thyristor nach dem Betrieb der Schutzschaltung nur dann natürlich ausgeschaltet werden kann, wenn die Stromversorgung Null überschritten hat. Die Schaltgeschwindigkeit des Luftschalters ist ebenfalls begrenzt. Daher sollten bei Bedarf andere Maßnahmen wie z. B. schnelles Schmelzen für den endgültigen Kurzschlussschutz angewendet werden.
