УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности к устройствам для ступенчатого подключения к питающей сети переменного тока многофазной электрической нагрузки, например, трехфазного асинхронного двигателя.
Известно устройство для ступенчатого пуска трехфазного асинхронного двигателя, содержащее автотрансформатор, реле времени и два контактора, один из которых, управляемый реле времени, подключает силовыми контактами обмотки статора двигателя к питающей сети непосредственно, а второй - через автотрансформатор (Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. ГЭИ, М.: 1951, с.306-308). Данное устройство обеспечивает снижение пускового тока двигателя и, соответственно, пускового момента, что делает пуск двигателя плавным и исключает удары в приводимом двигателем механизме. Плавный пуск двигателя обеспечивает увеличение срока службы кинематической передачи, связывающей двигатель с рабочим органом, и исключает гидравлические удары в насосах.
Недостатком данного устройства является сложность, большие габариты и высокая стоимость, обусловленная использованием двух контакторов и автотрансформатора - обмоточного изделия имеющего большие габариты и высокую стоимость.
Известно также устройство для плавного пуска асинхронного двигателя, содержащее тиристорный регулятор напряжения, соединяющий обмотки двигателя с питающей сетью, управление которым осуществляется от программируемого микропроцессорного контроллера (Электротехнический справочник: В 4 т. Т. Использование электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). - 8-е изд. испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2002. с.60 - 69). Данное устройство
обеспечивает плавный пуск асинхронного двигателя путем изменения напряжения на его фазах с помощью тиристорного регулятора, управляемого от программируемого микропроцессорного контроллера.
Недостатком этого устройства является высокая стоимость, возможность сбоев при действии помех, возникающих в силовой цепи, и эксплуатационная сложность, обусловленная использованием микропроцессорного контроллера и необходимостью программирования его режима работы. Для решения поставленной задачи - повышение плавности пуска асинхронного двигателя, данное устройство является избыточным.
Известно устройство для управления асинхронным трехфазным двигателем, содержащее в силовой цепи замыкающие контакты контактора, связывающие каждую фазу обмотки двигателя с клеммами питающей сети, а в цепи управления - катушку реле времени, катушки управляющего реле и силового контактора, связывающие с двумя клеммами питающей сети через последовательно соединенные размыкающий и замыкающий контакты кнопок управления катушки управляющего реле и реле времени, причем замыкающий контакт реле времени, шунтированный замыкающим вспомогательным контактом силового контактора, подключен к общему соединению кнопок управления (Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. ГЭИ, М.: 1951, с.291-293).
Данное устройство, обеспечивая снижение пускового момента двигателя и, соответственно, плавный пуск, имеет низкий коэффициент полезного действия из-за больших потерь энергии в пусковых резисторах, большие габариты и высокую стоимость.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в уменьшении габаритов, снижении стоимости и повышении коэффициента полезного действия.
Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее в силовой цепи замыкающие контакты контактора, связывающие каждую фазу обмотки двигателя с клеммами питающей сети, а в цепи управления
- катушку реле времени, катушки управляющего реле и силового контактора, связывающие с двумя клеммами питающей сети через последовательно соединенные размыкающий и замыкающий контакты кнопок управления катушки управляющего реле и реле времени, причем замыкающий контакт реле времени, шунтированный замыкающим вспомогательным контактом силового контактора, подключен к общему соединению кнопок управления, согласно полезной модели дополнительно снабжено для каждой фазы питающей сети двумя встречно-параллельно соединенными тиристорами, включенными параллельно силовому замыкающему контакту, двумя диодами, каждый из которых включен встречно-параллельно управляющему входу тиристора, и цепью, состоящей из последовательно соединенных переменного резистора и замыкающего контакта управляющего реле, связывающей управляющие электроды тиристоров между собой, причем между замыкающим контактом кнопки управления и катушкой управляющего реле включен вспомогательный размыкающий контакт силового контактора.
На чертеже представлена электрическая схема устройства для управления трехфазным асинхронным двигателем.
Устройство для ступенчатого пуска асинхронного двигателя 1, состоит из контактора 2, силовые замыкающие контакты 3, которого установлены в каждой фазе питающей сети. Параллельно каждому силовому контакту 3 подсоединены два встречно-параллельно включенных тиристора 4 и 5, управляющие входы которых шунтированы встречно включенными диодами 6 и 7, а управляющие электроды тиристоров 4, 5 соединены между собой цепью, состоящей из переменного резистора 8 и замыкающего контакта 9 управляющего реле 10. К клеммам двух фаз питающей сети через размыкающей контакт кнопки 11, замыкающий контакт кнопки 12, шунтированный замыкающим контактом 13 управляющего реле 10, и размыкающий вспомогательный контакт 14 контактора 2 подключена катушка управляющего реле 10. К этим же двум фазам источника питания через указанный выше контакт кнопки 11 подключена катушка реле времени 15, а через замыкающий контакт
16 реле времени, шунтированный замыкающим контактом 17 контактора 2 подключена катушка этого контактора.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при подключенном источнике питания все реле и контакторы обесточены, контакты 3 контактора 2 разомкнуты, а тиристоры 4, 5 заперты, т.е. находятся в непроводящем состоянии. При этом двигатель 1 оказывается отключенным от источника питания. Для включения двигателя необходимо нажать кнопку 12 (вместо кнопки может выступать контакт внешнего управляющего устройства, не показанного на чертеже), что приведет к включению управляющего реле 10 по цепи: кнопка 11, кнопка 12, замкнутый контакт 14 контактора 2. Одновременно произойдет включение реле времени 15 и замыкающего контакта 13 управляющего реле 10, который зашунтирует кнопку 12, поддерживая включенное состояние управляющего реле 10 даже при отключенной кнопке 12. Реле времени 15 начнет отсчет выдержки времени.
Включение управляющего реле времени 10 приведет к замыканию его контактов 9 в цепи управляющих электродов тиристоров 4, 5, что обеспечит подачу на обмотки двигателя 1 напряжения более низкого, чем напряжение питающей сети. Значение напряжения на обмотках двигателя 1 определяется сопротивлением переменных резисторов 8, обеспечивающих задержку включения тиристоров 4, 5 и уменьшение напряжения на обмотках двигателя. Изменяя сопротивление резисторов 8 в цепях управления тиристоров, можно регулировать напряжение на обмотках двигателя в широких пределах, обеспечивая снижение его пускового момента, т.е. осуществлять более плавный пуск двигателя с меньшим ускорением и меньшими нагрузками на приводимый в движение механизм.
Время первой ступени пуска двигателя, в течение которого к обмоткам двигателя прикладывается напряжение меньше номинального, определяется выдержкой времени реле времени 15. Когда реле времени отсчитает установленную выдержку времени, замкнется его контакт 16, что приведет к включению контактора 2 и замыканию его контактов 3 в цепи обмоток двигателя
1, т.е. к включению двигателя на полное напряжение. Включение контактора 2 приведет также к замыканию его контакта 17, шунтирующего контакт 16 реле времени 15, и размыканию его контакта 14, что приведет к отключению управляющего реле 10 и реле времени 15. Тиристоры 4, 5 запираются и питание двигателя осуществляется через контакты 3 силового контактора. Рассмотренное состояние схемы может сохраняться длительное время, пока на устройство подано напряжение питания.
Для отключения двигателя 1 от питающей сети необходимо кратковременно нажать кнопку 11, что приведет к отключению контактора 2 и возврату схемы в исходное состояние.
Предлагаемое устройство решает поставленную задачу обеспечения плавного пуска двигателя с минимальным ускорением простыми средствами, без использования программируемых контроллеров, управляющих углом открывания тиристоров. В сравнении с тиристорным устройством плавного пуска, которое для поставленной задачи является избыточным, предлагаемое устройство имеет значительно меньшую стоимость, более просто в изготовлении и наладке и обладает большей помехозащищенностью. Оно может с успехом применяться вместо дорогостоящего тиристорного устройства плавного пуска для управления асинхронными двигателями, работающими, например, на вентилятор. Его использование позволит облегчить работу механической части привода вентилятора и повысить срок службы подшипников вентилятора и ременной передачи. В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает повышение коэффициента полезного действия, уменьшает габариты и снижает стоимость.