устройство для пуска трехфазного асинхронного электродвигателя

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее трехфазный коммутатор, предназначенный для включения в фазы статорной обмотки и выполненный в виде встречно параллельно включенных тиристора и вентиля, понижающий трансформатор, один вывод первичной обмотки которого соединен с зажимом для подключения к нулю источника питания, вторичная обмотка понижающего трансформатора подключена к входным выводам четырехплечего мостового выпрямителя, отличающееся тем, что в него введены тепловые реле с тепловыми элементами, предназначенными для включения в фазы статорной обмотки, размыкающим контактом, первое реле времени с катушкой и одним замыкающим контактом и одним размыкающим контактом с выдержкой времени на включение, второе реле времени с катушкой и замыкающим контактом с выдержкой времени на размыкание, катушка соленоида, кнопки управления "Пуск" и "Цикл", резистор, сигнальная лампа, три оптрона со светоизлучателем и фоторезистором каждый, а вентили в трехфазном коммутаторе выполнены в виде тиристоров, между управляющими электродами встречно параллельно включенных тиристоров коммутатора включены фоторезисторы оптронов соответственно, светоизлучатели всех трех оптронов соединены последовательно между собой и подключены к выходным выводам четырехплечего мостового выпрямителя, первичная обмотка понижающего трансформатора зашунтирована последовательно включенным резистором и сигнальной лампой, один вывод размыкающего контакта теплового реле снабжен зажимом для подключения к одной из фаз источника питания, другой вывод размыкающего контакта теплового реле подключен к одним выводам кнопки "Пуск", замыкающего контакта второго реле времени и первого замыкающего контакта первого реле времени, другой вывод которого подключен к другому выводу первичной обмотки понижающего трансформатора и к одним выводам катушки второго реле времени и второго размыкающего контакта первого реле времени, другой вывод второго размыкающего контакта первого реле времени соединен с одним выводом катушки соленоида и кнопки "Цикл", другой вывод которой соединен с другим выводом замыкающего контакта второго реле времени, другой вывод кнопки "Пуск" соединен с одним выводом катушки первого реле времени, другие выводы катушек первого и второго реле времени и соленоида соединены с зажимом для подключения к нулю источника питания.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве бесконтактного электропривода на электромеханических прессах и прессовом производстве.

Известны аналогичные устройства, применяемые в области электротехники для ограничения холостой работы электрических преобразователей. Эти устройства предназначены для экономии электроэнергии и принцип их работы заключается в автоматическом отключении преобразователей при холостой работе и автоматическом включении при подключении нагрузки.

Однако из-за конструктивных особенностей эти устройства не могут быть использованы в качестве электропривода на электромеханических прессах.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению можно отнести устройство для пуска трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор включения преобразователя, реле управления коммутатором, понижающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети, а вторичная к выпрямительному мосту. В этом устройстве коммутатор выполнен в виде пофазно включенных встречно-параллельно-силовых вентиль- тиристорных пар с диодной развязкой в цепи управления силового тиристора. Герконный контакт, подключенный к управляющему электроду тиристора, менее надежен в эксплуатации из-за подгорания или замыкания контактов, что может вызвать аварийную обстановку электродвигателя и его ведомого механизма.

Прямое включение силового вентиля на обмотку электродвигателя при запертом тиристоре не обеспечивает безопасность поражения электрическим током как обслуживающего персонала, так и случайных лиц. Постоянное присутствие фазы в обмотке статора электродвигателя при неработающем электродвигателе создает ложное впечатление об отсутствии напряжения. В случае нарушения заземления и пробоя изоляции обмотки и подводящих проводов все металлические предметы могут оказаться под напряжением, а наличие заземления, случайного повреждения обмотки и попадание воды вызывает утечку или прохождение тока через обмотку при неработающем электродвигателе вызывает нагрев и возгорание электродвигателя. Низкая надежность в эксплуатации коммутатора и конструктивная особенность в его управлении не позволяет его применение в качестве устройства для пуска асинхронного электродвигателя пресса.

Целью предлагаемого изобретения является экономия электрической энергии в прессовом производстве, без нарушения технологического процесса посредством специального устройства, с более надежным в эксплуатации и более электробезопасным тиристорным коммутатором.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием бесконтактной системы управления тиристорным коммутатором, осуществляемым посредством элементов оптоэлектронных приборов, светоизлучателей и фоторезисторов, а использование двух пофазно-встречно-параллельно включенных тиристоров обеспечивает надежную и более электробезопасную эксплуатацию коммутатора. Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Кроме того, устройство для пуска трехфазного асинхронного электродвигателя, обеспечивающее бесконтактное циклическое включение электродвигателя пресса, не влияет на технологический процесс и является устройством, позволяющим использовать энерционные силы маховика пресса с целью экономии электрической энергии и улучшения косинуса "фи" в энергосистеме. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Поставленная цель достигается тем, что циклическое включение электродвигателя пресса осуществляется устройством, содержащим тиристорный коммутатор, управляемый посредством элементов оптоэлектронных приборов, фоторезисторов и светоизлучателей, подключенных последовательно к концам четырехплечего выпрямителя, включенного во вторичную обмотку понижающего трансформатора, управляемого по первичной обмотке посредством кнопок "Пуск" и контактов двух электропневматических реле времени. Контрольная лампочка, включенная через резистор, контролирует запуск электродвигателя и его работу в момент циклического включения. Соленоид при нажатии кнопки "Цикл" приводит механизм пресса в рабочее состояние. Тепловое реле размыкающим контактом контролирует перегрузку электродвигателя.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для пуска трехфазного электродвигателя.

Устройство содержит автоматический выключатель 1, тиристорный коммутатор 2, выходом подключенный через тепловое реле 3 в статорную обмотку электродвигателя 4, катушку реле времени 5, подключенную через размыкающий контакт 6 теплового реле 3 и контакт кнопки "Пуск" 7 к фазе С, замыкающий контакт 8 с выдержкой времени на размыкание, включенный в первичную обмотку понижающего трансформатора 9, выпрямительный мостик 10, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, оптоэлектронные приборы, содержащие три светоизлучателя 11, подключенные последовательно к выпрямителю, и три фоторезистора 12, подключенные к управляющим электродам тиристорных пар, катушку реле времени 13, включенную через размыкающий контакт 14 с выдержкой времени на замыкание, кнопку "Цикл" 15, замыкающий контакт 16 с выдержкой времени на размыкание и на размыкающий контакт 6 теплового реле 3, сигнальную лампу 17 с последовательно включенным токоограничивающим резистором, катушку соленоида 18, осуществляющую включение механизма пресса при нажатии кнопки "Цикл".

Устройство работает следующим образом. Включается автоматический выключатель 1, на вход тиристорного коммутатора 2 подается напряжение. Нажатием кнопки "Пуск" 7 от фазы С через размыкающий контакт 6, контакты кнопки "Пуск" 7, катушку реле времени 5 нуль течет ток. Включается реле времени 5, которое своим размыкающим контактом 14 блокирует включение катушки соленоида 16, а замыкающим контактом 8 включает катушку реле времени 13 и первичную обмотку понижающего трансформатора 9, а также сигнальную лампу 17. Включенное реле времени 13 своим замыкающим контактом 16 подготавливает кнопку 15 "Цикл" к работе, а включенная первичная обмотка трансформатора 9 трансформирует пониженное напряжение во вторичной обмотке, к которой подключен четырехплечий выпрямительный мостик 1, питающий три последовательно включенных светоизлучателя 11, подающих световые импульсы на фоторезисторы 12, подключенные к управляющим электродам тиристорных пар коммутатора 27. Под действием световых импульсов фоторезисторы 12 уменьшают свое сопротивление и тиристорные пары открываются, через них течет ток и начинает работать электродвигатель 4. В зависимости от мощности электродвигателя 4 устанавливается время запуска посредством реле времени 5. По истечении времени запуска размыкается контакт 8 и замыкается контакт 14, при этом открывается первичная обмотка трансформатора 9 и гаснет сигнальная лампа 17, информируя рабочего о готовности пресса к работе.

Отключенный электродвигатель 4 вместе с маховиком по инерции продолжает вращаться. Замкнувшийся контакт 14 подготовил катушку реле времени 13 к подпитке через собственный замкнутый контакт 16 и кнопку "Цикл" 15. Роль реле времени 13 состоит в контролировании вращения отключенного электродвигателя 4 до минимума его энергционной способности произвести цикл в работе, поэтому время устанавливается в зависимости от энерционности маховика, максимальное время отключения кнопки "Цикл" 15 посредством замыкающего контакта 16 с выдержкой времени на размыкание от фазы С. В процессе работы кнопка "Цикл" 15 постоянно подпитывает катушку реле времени 13, что не дает ему возможности разомкнуть контакт 16, а также включает катушку соленоида 18 и первичную обмотку трансформатора 9, циклически выдающего импульс через выпрямительный мостик 10, светоизлучатели 11 на фоторезисторы 12, открывающие пары коммутатора 2, постоянно подпитывающего электродвигатель 4. Циклически включающаяся сигнальная лампа 17 информирует рабочего о том, что электродвигатель 4 подпитывается. При значительном перерыве в работе реле времени 13 отключается и размыкает контакт 16. Нажатие кнопки "Цикл" 15 не приводит к успеху. Потребуется вновь произвести запуск электродвигателя 4 посредством пусковой кнопки 7 и реле времени 5.

Циклическое включение электродвигателя через коммутатор позволяет значительно экономить электроэнергию за счет исключения работы электродвигателя на холостом ходу, используя энерционные силы маховика и не влияя при этом на технологический процесс изготовления деталей, а также на работу электродвигателя и самого устройства.

Есть варианты использования электронных реле времени как в запуске, так и в работе электродвигателя, но это значительно усложняет схему, но увеличивает при этом надежность в работе особенно реле 13, а также снижает энергоемкость элементов управления устройства.