Патент на изобретение №2295187

(54) МАГНИТНЫЙ ПУСКАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для защиты трехфазного двигателя от неполнофазной работы. Трехфазный магнитный пускатель представляет собой два контактора – одноконтактный и двухконтактный или три одноконтактных контактора, которые взаимно блокируют друг друга своими контактами. Для возможности пуска двухконтактный контактор или два из трех одноконтактных контактора имеют две обмотки – пусковую и удерживающую. Причем удерживающая или единственная обмотка каждого из них подключена через симметричный диодный тиристор для предотвращения ложных срабатываний. Обмотки могут быть шунтированы конденсаторами. Технический результат – упрощение конструкции и повышение надежности защиты двигателя от неполнофазной работы. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Известны магнитные пускатели и, в частности, “Релейное устройство”, а.с. СССР №775788, МКИ H 01 H 52/04 от 31.07.78, состоящее из контактов, электромагнитов, /признаки, совпадающие с изобретением/ и пространственной трехплечевой траверсы. Устройство защищает нагрузку от неполнофазного питания только по первичному напряжению, сложно конструктивно, дорого в производстве, имеет большие габариты, требует точной регулировки и, следовательно, ненадежно.

Практика показала, что примерно в 75% случаев выхода двигателя из строя причиной является неполнофазное питание. В свою очередь примерно 90% случаев неполнофазной работы двигателей происходят по причинам, связанным с подводящей инфраструктурой – неисправности рубильников, автоматов, вставок, клеммников, трансформаторов и участков кабельных и воздушных линий между ними. Остальные 10% распределяются так: 9% – это неисправности пускателя /подгорание контактов, неисправности кинематики/, и только 1% – это неисправность кабеля между пускателем и двигателем.

Таким образом, если контролировать вторичное напряжение – напряжение после контактов самого пускателя, – можно предотвратить в 99% случаев выход двигателя из строя по этой причине.

С целью упрощения конструкции и надежной защиты двигателя от неполнофазной работы предлагаемый трехвазный пускатель осуществляет фазную защиту по вторичному напряжению.

Пускатель имеет два электромагнитных контактора, один из которых имеет один контакт /механически связан с одним контактом, далее – K1/, а второй имеет два контакта /далее – К2/.

То есть предлагаемый пускатель представляет собой как бы обычный пускатель, разделенный на две неравные части. При этом суммарная материалоемкость почти не меняется, а, следовательно, себестоимость возрастает незначительно.

Для возможности пуска один из контакторов /тот или другой/ имеет две обмотки: пусковую и удерживающую. Причем для перекрестной блокировки удерживающая или единственная обмотка у каждого из них подключена после контактов другого или после контакта другого и еще к одной фазе до контактов. Итого к трем разным фазам.

Пусковая обмотка подключена до контактов пускателя, причем желательно так, чтобы не коммутировать фазы, к которым она подключена, в этом случае при попытке пуска двигателя при отсутствии в сети одной из фаз на двигатель не поступит более одной фазы, что не причинит двигателю, соединенному “треугольником”, никакого вреда. Это особенно важно при автоматическом управлении. При этом автоматику желательно подключать к незадействованной для включения пусковой обмотки фазе. Соединение двигателя “звездой” применять нежелательно.

Для уменьшения номенклатуры деталей и повышения ремонтопригодности пускатель может состоять из двух двухконтактных контакторов. В этом случае один из контактов является запасным и может использоваться в цепях блокировки и сигнализации.

Для уменьшения номенклатуры деталей пускатель может состоять из трех одноконтактных контакторов. При этом для возможности пуска как минимум два из них должны иметь пусковые обмотки. Пусковые обмотки подключены до контактов, а удерживающие – после. Для взаимно-последовательной блокировки у каждого из трех контакторов удерживающая /или единственная/ обмотка подключена к двум фазам, а контакт коммутирует третью.

При пропадании одной из фаз в сети или неисправности одного из контактов самого пускателя напряжение на этом проводе не исчезает совсем, а остается примерно равным половине межфазного за счет перетекания тока через обмотки двигателя и наведенной ЭДС. Этого может оказаться достаточным для удержания контактов в замкнутом положении, поэтому удерживающая или единственная обмотки контакторов подключены через последовательные с ними симметричные диодные тиристоры. Напряжение самовключения /пробоя/ тиристоров должно быть несколько выше половины межфазного, умноженного на коэффициент формы синусоиды I, 571, /т.е. для сети 220/380 вольт – примерно 350 В/, а ток удержания тиристоров должен быть меньше рабочего тока соответствующей обмотки. То есть тиристоры, срезая напряжение ниже 350 В, не пропустят половинное напряжение на обмотки контакторов и в то же время обеспечат эффективную работу обмоток при полном напряжении. Обмотки должны быть рассчитаны на оставшееся напряжение, которое в зависимости от напряжения пробоя и тока удержания составит примерно 75-85% от полного /т.е. примерно 305 В/.

Для лучшего удержания контактов и уменьшения потребляемого тока /так как обмотки имеют индуктивную составляющую полного сопротивления/ параллельно обмоткам подключены конденсаторы.

На фиг.1 – пускатель с двумя обмотками у контактора К2: на фиг.2 – пускатель с двумя обмотками у контактора К1; на фиг.3 – осциллограмма напряжения; на фиг.4 – пускатель с обмоткой с отводом. (Обозначения: К1п и К2п – пусковые обмотки контакторов К1 и К2; К1у и К2у 2 удерживающие обмотки контакторов К1 и К2; КП и КС – пусковая и стоповая кнопки).

Пускатель на Фиг.1 состоит из контакторов К1 и К2 с обмотками К2п, К2у. Работает пускатель так: при нажатии КП подается напряжение на К2п и замыкаются контакты в фазах В и С, подается напряжение на обмотку К1, замыкается контакт в фазе А, подается ток в К2у, кнопка КП отпускается.

Выключается пускатель размыкания цепи К2у кнопкой КС, при этом размыкаются контакты В и С, а затем А.

При отсутствии напряжения в фазах А или С не включится К2, а при отсутствии напряжения в фазе В не включится К1, и после отпускания КП разомкнутся и контакты К2.

При пропадании напряжения в проводах «в» или «с» обесточится К1 и отключится К2у, а при пропадании напряжения в проводе «а» обесточится К2у, разомкнутся контакты в фазах В и С и обесточится K1. Пускатель выключится.

Для автоматического управления замыкающий контакт регулятора подключается параллельно КП. При автоматическом управлении при пропадании напряжения в проводах “в” или “с” обесточится K1 и отключит провод “а”. Двигатель останется подключен только к одной фазе, что не причинит вреда двигателю, соединенному “треугольником”. Но при пропадании напряжения в проводе “а” двигатель останется не защищен, поэтому можно сказать, что при автоматическом управлении данный пускатель защищает двигатель не на 99%, а условно на 96% /90+3+3/.

Пускатель на Фиг.2 состоит из контакторов К2 и K1 с обмотками K1п, K1y. Работает пускатель на Фиг.2 аналогично варианту на Фиг.1, за исключением того, что при автоматическом управлении защищает двигатель только от пропадания напряжения в проводе “с” и не защищает от пропадания в проводах “а” и “в”. То есть этот вариант пускателя при автоматической работе защищает двигатель условно на 93% /90+3/. Этот вариант лучше использовать для ручного управления.

На осциллограмме показано распределение напряжений между тиристором и обмоткой. Заштрихована область воздействия на обмотку. При повышении напряжения в любом полупериоде выше U пробоя тиристор самооткрывается и падение напряжения на нем резко уменьшается, ток в цепи определяется сопротивлением обмотки. При последующем уменьшении напряжения в полупериоде ток через обмотку и тиристор становится меньше тока удержания и тиристор закрывается.

Применение пускателя позволит в несколько раз уменьшить число случаев выхода электродвигателей из строя.

Формула изобретения

1. Магнитный пускатель, состоящий из электромагнитно-механической системы и контактов, отличающийся тем, что состоит из двух электромагнитных контакторов: одноконтактного и двухконтактного или из трех одноконтактных, где один контактор имеет одну обмотку, а другой (другие) две: пусковую и удерживающую, при этом единственная или удерживающая обмотка каждого контактора подключена к фазе, коммутируемой другим контактором после его контакта (контактов), причем указанное подключение выполнено через последовательный с обмоткой симметричный диодный тиристор.

2. Пускатель по п.1, отличающийся тем, что пусковая и удерживающая обмотки имеют общую точку и образуют обмотку с отводом.

3. Пускатель по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения ремонтопригодности, уменьшения номенклатуры деталей и получения возможности диверсификации пускателя путем внутренней коммутации, имеет запасной контакт, механически соединенный с одноконтактным контактором.

4. Пускатель по п.1, отличающийся тем, что параллельно обмоткам подключены конденсаторы.

РИСУНКИ