СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КОНТАКТОВ МАГНИТНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ НА КОММУТАЦИОННУЮ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ Российский патент 2002 года по МПК G01R31/327 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности и сельском хозяйстве для проведения исследований по выявлению зависимостей износа контактов магнитных пускателей от эксплуатационных и технологических факторов.

Известна схема электрическая стенда для испытания контактов магнитных пускателей, описанная в литературе (см. Дулин В.А. Методы исследования надежности низковольтных аппаратов. - М., Энергия, 1970. - с. 101-106), в которой имеется испытуемый и вспомогательные магнитные пускатели, понижающий трансформатор имитации рабочих токов и токов отключения, автоматические выключатели, катушки индуктивности и активные сопротивления имитации обмоток электродвигателя, синхронно-релейный коммутатор, счетчик импульсов и промежуточные реле.

Схема электрическая стенда обеспечивает проведение испытаний магнитного пускателя в режимах: "отключение", "включение - отключение", "отключение", "включение - изменение параметров - отключение". Кроме того, схема электрическая стенда предусматривает регулировку отдельных участков испытательного цикла, отключение всех блоков от сети, сигнализацию аварийных режимов работы при их возникновении и вычисление количества циклов испытания.

Недостатками этой схемы являются следующие:
- схема содержит большое число электромагнитных и электромеханических реле, снижающих общую надежность стенда, что ведет к значительному увеличению времени проведения испытаний, обусловленному потерями времени на обнаружение аварийного режима, поиск неисправностей и их устранение;
- отсутствует возможность изменения напряжения на катушке испытуемого магнитного пускателя как важного эксплуатационного фактора;
- схема имеет значительные массогабаритные показатели.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является схема электрическая стенда для испытания контактов магнитных пускателей на коммутационную износостойкость (см. Банин Р.В., Швецов М.С. "Установка для испытания контактов магнитного пускателя на коммутационную способность", инф. листок 397-98. Челябинский ЦНТИ, 1998), содержащая испытуемый магнитный пускатель, катушки индуктивности и резисторы имитации обмоток электродвигателя, вспомогательный магнитный пускатель, трехфазный автоматический выключатель, трехфазный автотрансформатор имитации рабочих токов и токов отключения электродвигателя, транзисторный генератор импульсов, стабилизированный источник питания, однофазный автоматический выключатель, промежуточное реле, счетчик импульсов.

Схема электрическая установки обеспечивает работу исследуемого магнитного пускателя в режиме "включение - изменение параметров - отключение", ступенчатое изменение временных параметров цикла испытания, аварийное отключение блоков схемы от сети при коротких замыканиях в силовом блоке или схеме управления, автоматический счет количества циклов испытания.

Недостатками этой схемы являются следующие:
- низкая надежность схемы вследствие наличия механических элементов и сложности схемы;
- ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия возможности варьирования напряжения на катушке исследуемого пускателя как важного эксплуатационного фактора;
- возможность возникновения аварийного режима из-за одновременного срабатывания первого и второго вспомогательных магнитных пускателей;
- значительные массогабаритные показатели.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности схемы электрической стенда и расширение ее функциональных возможностей.

Поставленная задача решается в схеме стенда для испытания контактов магнитных пускателей, содержащей испытуемый магнитный пускатель, соединенный силовым выходом к соединенным между собой катушкам индуктивности и резисторам, собранным по схеме "звезда", его первый силовой вход подключен к силовому выходу вспомогательного магнитного пускателя, соединенного через трехфазный автоматический выключатель с фазами сети, второй силовой вход испытуемого магнитного пускателя соединен с подвижными контактами трехфазного автотрансформатора, подключенного пофазно к выходу трехфазного автоматического выключателя, транзисторный генератор импульсов, подключенный входом к стабилизированному источнику питания и через однофазный автоматический выключатель к сети переменного тока, а выходом - к катушке первого промежуточного реле, причем катушки вспомогательного и испытуемого магнитных пускателей первыми выводами соединены между собой, с нулевым проводом сети и первым выводом счетчика импульсов, путем того, что в транзисторный генератор импульсов включен узел управления испытуемым магнитным пускателем, катушка которого вторым выводом соединена с подвижным контактом однофазного автотрансформатора, подключенного одним выводом к нулевому проводнику сети, а вторым выводом через размыкающий контакт второго промежуточного реле с выходной клеммой трехфазного автоматического выключателя, к которой подключен через замыкающий контакт первого промежуточного реле второй вывод катушки вспомогательного магнитного пускателя, к точке соединения однофазного автотрансформатора с размыкающим контактом второго промежуточного реле подключен второй вывод счетчика импульсов, а узел управления испытуемым пускателем выполнен на основе двух транзисторов, причем эмиттер первого соединен с эмиттером второго, с первым выводом накопительного конденсатора и с плюсом стабилизированного источника питания, база первого транзистора подключена через первый токоограничивающий резистор к точке соединения первого вывода резистора и первого вывода конденсатора, которые между собой образуют делитель напряжения, причем конденсатор делителя напряжения шунтирован замыкающим контактом первого промежуточного реле, а вторые выводы резистора и конденсатора делителя напряжения подключены соответственно к минусу и плюсу стабилизированного источника питания, коллектор первого транзистора подключен ко второму выводу накопительного конденсатора и через второй токоограничивающий резистор к базе второго транзистора, коллектор которого подключен через катушку второго промежуточного реле к минусу стабилизированного источника питания.

Это позволило увеличить надежность схемы за счет сокращения числа ее элементов и расширить функциональные возможности за счет введения однофазного автотрансформатора, позволяющего регулировать напряжение на катушке испытуемого магнитного пускателя. Кроме того, улучшились массогабаритные показатели схемы.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется влияние на получаемый технический результат - простота схемы, возможность регулирования напряжения на катушке испытуемого магнитного пускателя и снижение массогабаритных показателей схемы - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в промышленности и сельском хозяйстве с получением технического результата, заключающегося в простоте схемы и возможности регулирования напряжения на катушке испытуемого магнитного пускателя, обусловливающего обеспечение достижения поставленной цели - повышение надежности схемы и расширение ее функциональных возможностей, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная электрическая схема стенда для испытания контактов магнитного пускателя на коммутационную износостойкость.

Схема электрическая стенда содержит испытуемый магнитный пускатель 1, пофазно соединенный силовым выходом с катушками индуктивности 2 и резисторами 3. Первый силовой вход испытуемого магнитного пускателя 1 подключен к силовому выходу вспомогательного магнитного пускателя 4. Второй силовой вход последнего соединен через трехфазный автоматический выключатель 6 с фазами сети. Силовой вход испытуемого магнитного пускателя 1 соединен также с подвижными контактами трехфазного автотрансформатора 5, подключенного к выходу автоматического выключателя 6. Имеется транзисторный генератор 7 импульсов, подключенный входом к стабилизированному источнику 8 питания, соединенному с сетью переменного тока через однофазный автоматический выключатель 9, а выходом - к катушке первого промежуточного реле 10. Катушки 11 и 12 соответственно вспомогательного 4 и испытуемого 1 магнитных пускателей первыми выводами соединены между собой, с нулевым проводом сети и с первым выводом 13 счетчика импульсов 14. Имеется также узел управления 15 испытуемым магнитным пускателем 1. Катушка 12 испытуемого магнитного пускателя 1 вторым выводом соединена с подвижным контактом однофазного автотрансформатора 16, подключенного одним выводом к нулевому проводнику сети, а другим через размыкающий контакт 17 второго промежуточного реле 18 - с выходной клеммой трехфазного автоматического выключателя 6. К последней через замыкающий контакт 19 первого промежуточного реле 10 подключен второй вывод катушки 11 вспомогательного магнитного пускателя 4. К точке соединения однофазного автотрансформатора 16 с размыкающим контактом 17 второго промежуточного реле 18 подключен второй вывод 20 счетчика импульсов 14. Узел управления испытуемым магнитным пускателем 1 выполнен на основе транзисторов 21 и 22. Эмиттер транзистора 21 соединен с эмиттером транзистора 22, с первым выводом накопительного конденсатора 23 и с плюсом стабилизированного источника 8 питания. Базовый вывод транзистора 21 связан через токоограничивающий резистор 24 с точкой соединения первого вывода резистора 25 и первого вывода конденсатора 26. Конденсатор 26 замкнут контактом 27 первого промежуточного реле 10. Вторые выводы резистора 25 и конденсатора 26 подключены соответственно к минусу и плюсу стабилизированного источника 8 питания. Коллектор транзистора 21 подключен ко второму выводу накопительного конденсатора 23 и через второй токоограничивающий резистор 28 связан с базой транзистора 22. Коллектор транзистора 22 подключен через катушку 18 второго промежуточного реле к минусу стабилизированного источника 8 питания.

Схема электрическая стенда работает следующим образом.

Схема имеет два режима работы: наладочный и рабочий. Наладочный режим предназначен для установки на силовом входе испытуемого магнитного пускателя 1 под нагрузкой заданного значения регулируемого напряжения, необходимого для имитации рабочих токов и токов отключения электродвигателя в контактах конкретного испытуемого магнитного пускателя 1. Этот режим предназначен также для установки, необходимой для проведения испытаний величины питающего напряжения катушки 12 испытуемого магнитного пускателя 1.

Наладочный режим осуществляется включением автоматического выключателя 6. После включения последнего переменное напряжение подается на обмотку трехфазного автотрансформатора 5, а с нее через подвижные контакты на второй силовой вход испытуемого магнитного пускателя 1. Одновременно с этим напряжение оказывается приложенным к катушке 12 испытуемого магнитного пускателя 1, включенной через размыкающий контакт 17 промежуточного реле 18. Катушка 12 магнитного пускателя 1 срабатывает, замыкая свои силовые контакты в цепи питания катушек индуктивности 2 и резисторов 3, имитирующих обмотки электродвигателя. После этого с помощью одновременного перемещения подвижных контактов трехфазного автотрансформатора 5 на входе испытуемого магнитного пускателя 1 устанавливают напряжение, необходимое для имитации рабочих токов и токов отключения электродвигателя в контактах испытуемого магнитного пускателя. После этого устанавливают необходимое для проведения испытаний напряжение на катушке 12 испытуемого магнитного пускателя 1 путем перемещения подвижного контакта однофазного автотрансформатора 16. На этом наладочный режим считается завершенным и оканчивается выключением автоматического выключателя 6.

Включение схемы в рабочий режим осуществляется последовательным включением автоматических выключателей 6 и 9.

Перевод автоматического выключателя 6 во включенное состояние сопровождается срабатыванием катушки 12 испытуемого магнитного пускателя 1 и замыканием его силовых контактов в цепи питания катушек индуктивности 2 и резисторов 3.

При включении автоматического выключателя 9 переменное напряжение подается на вход стабилизированного источника 8 питания. Постоянное стабилизированное напряжение появляется на его выходе. Это напряжение одновременно подается на вход транзисторного генератора 7 импульсов и на узел управления 15 испытуемым магнитным пускателем 1. Далее отрицательный потенциал стабилизированного источника 8 питания поступает через резисторы 25 и 24 на базу транзистора 21. Транзистор 21 открывается и подает положительный потенциал стабилизированного источника 8 питания через резистор 28 на базу транзистора 22. Транзистор 22 открывается и подает напряжение стабилизированного источника 8 питания на катушку второго промежуточного реле 18. Последнее срабатывает и размыкает контакт 17 в цепи однофазного автотрансформатора 16. Катушка 12 испытуемого магнитного пускателя 1 теряет питание и испытуемый магнитный пускатель 1 отключается. Завершение перечисленных процессов свидетельствуют о переходе схемы в исходное состояние.

Спустя некоторое время срабатывает промежуточное реле 10, замыкая контакт 19 в цепи питания катушки 11 вспомогательного магнитного пускателя. Силовые контакты последнего замыкаются. Одновременно со срабатыванием промежуточного реле 10 замыкается его контакт 27, подавая плюс стабилизированного источника 8 питания в среднюю точку делителя напряжения, образованного резистором 25 и конденсатором 26. Положительный потенциал стабилизированного источника 8 питания поступает через первый токоограничивающий резистор 24 на базу транзистора 21. Ранее открытый транзистор 21, базовый ток которого протекал от положительного провода стабилизированного источника 8 питания, резисторы 24 и 25 к минусу стабилизированного источника 8 питания, закрывается. Накопительный конденсатор 23, ранее шунтированный открытым транзистором 21, начинает заряжаться.

Поскольку начальный ток зарядки конденсатора 23 довольно велик, то потенциал базы транзистора 22 остается некоторое время положительным. Базовый ток транзистора 22 протекает от плюсового провода стабилизированного источника 8 питания через конденсатор 23, токоограничивающий резистор 28, переход база-коллектор транзистора 22 и катушку промежуточного реле 18 к минусу стабилизированного источника 8 питания. По мере заряда накопительного конденсатора 23 потенциал базы транзистора 22 уменьшается, что приводит к его закрытию и обесточиванию катушки 18 второго промежуточного реле. Контакты 17 промежуточного реле 18 замыкаются и подают переменное напряжение на обмотку автотрансформатора 16. С его подвижного контакта снимается напряжение питания катушки 12 испытуемого магнитного пускателя 1. Силовые контакты последнего срабатывают в цепи питания катушек индуктивности 2 и резисторов 3, имитируя пусковой ток электродвигателя в контактах испытуемого магнитного пускателя 1. Одновременно со срабатыванием катушки 12 испытуемого магнитного пускателя переменное напряжение подается на входные клеммы 13 и 20 счетчика импульсов 14, который фиксирует один цикл испытания. После этого размыкается контакт 19, обесточивая катушку 11 вспомогательного магнитного пускателя 4, силовые контакты которого размыкаются. После размыкания силовых контактов вспомогательного магнитного пускателя 4 в цепи питания катушек индуктивности 2 и активных сопротивлений 3 протекает ток, имитирующий рабочий ток электродвигателя в контактах испытуемого магнитного пускателя 1. Размыкание контакта 19 первого промежуточного реле 10 сопровождается размыканием контакта 27. После этого начинает заряжаться конденсатор 26 делителя напряжения.

Потенциал точки соединения первых выводов резистора 25 и конденсатора 26 делителя напряжения по мере зарядки конденсатора 26 начинает меняться с положительного на отрицательный. Это ведет к появлению отрицательного потенциала на базе транзистора 21. Последний открывается и подает плюс стабилизированного источника 8 питания через токоограничивающий резистор 28 на базу транзистора 22. Транзистор 22 открывается и напряжение стабилизированного источника 8 питания подается на катушку второго промежуточного реле 22. Реле срабатывает и размыкает свой контакт 17, обесточивая катушку 12 испытуемого магнитного пускателя. Последний отключает силовые контакты 1 в цепи питания катушек индуктивности 2 и активных сопротивлений 3. Таким образом, в контактах испытуемого магнитного пускателя 1 имитируются токи, протекающие в электродвигателе при его отключении от сети. Далее работа схемы повторяется, начиная со срабатывания промежуточного реле 10.

Благодаря упрощению предложенной схемы возросла ее надежность.

Введение дополнительного однофазного трансформатора 16 позволило осуществить регулирование напряжения на катушке 12 испытуемого магнитного пускателя 1 и, таким образом, расширить функциональные возможности схемы.

Уменьшение числа коммутационных аппаратов и сокращение числа механических реле улучшило массогабаритные показатели схемы.

Изобретение может быть использовано для проведения испытаний контактов магнитных пускателей на коммутационную износостойкость. Технический результат заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей. В схему электрическую стенда для испытания контактов магнитного пускателя введен узел управления испытуемым пускателем, который выполнен на основе двух транзисторов (21) и (22), причем эмиттер первого соединен с эмиттером второго, с первым выводом накопительного конденсатора (23) и с плюсом стабилизированного источника (8) питания. База первого транзистора (21) подключена через первый токоограничивающий резистор (24) к точке соединения первого вывода резистора (25) и первого вывода конденсатора (26), которые между собой образуют делитель напряжения. Конденсатор (26) шунтирован замыкающим контактом (27) первого промежуточного реле (10), а вторые выводы резистора (25) и конденсатора (26) подключены соответственно к минусу и плюсу стабилизированного источника (8) питания. Коллектор первого транзистора (21) подключен ко второму выводу накопительного конденсатора (23) и через второй токоограничивающий резистор (28) - к базе второго транзистора (22), коллектор которого подключен через катушку (18) второго промежуточного реле к минусу стабилизированного источника (8) питания. 1 ил.

Схема электрическая стенда для испытания контактов магнитного пускателя на коммутационную износостойкость, содержащая испытуемый магнитный пускатель, соединенный силовым выходом к соединенным между собой катушкам индуктивности и резисторам, собранным по схеме "звезда", его первый силовой вход подключен к силовому выходу вспомогательного магнитного пускателя, соединенного через трехфазный автоматический выключатель с фазами сети, второй силовой вход испытуемого магнитного пускателя соединен с подвижными контактами трехфазного автотрансформатора, подключенного пофазно к выходу трехфазного автоматического выключателя, транзисторный генератор импульсов, подключенный входом к стабилизированному источнику питания, соединенному с сетью переменного тока через однофазный автоматический выключатель, а выходом - к катушке первого промежуточного реле, причем катушки вспомогательного и испытуемого магнитных пускателей первыми выводами соединены между собой, с нулевым проводом сети и первым выводом счетчика импульсов, отличающаяся тем, что в транзисторный генератор импульсов включен узел управления испытуемым магнитным пускателем, катушка которого вторым выводом соединена с подвижным контактом однофазного автотрансформатора, подключенного одним выводом к нулевому проводу сети, а вторым выводом через размыкающий контакт второго промежуточного реле - с выходной клеммой трехфазного автоматического выключателя, к которой подключен через замыкающий контакт первого промежуточного реле второй вывод катушки вспомогательного магнитного пускателя, к точке соединения однофазного автотрансформатора с размыкающим контактом второго промежуточного реле подключен второй вывод счетчика импульсов, а узел управления испытуемым пускателем выполнен на основе двух транзисторов, причем эмиттер первого соединен с эмиттером второго, с первым выводом накопительного конденсатора и с плюсом стабилизированного источника питания, база первого транзистора подключена через первый токоограничивающий резистор к точке соединения первого вывода резистора и первого вывода конденсатора, которые между собой образуют делитель напряжения, причем конденсатор делителя напряжения шунтирован замыкающим контактом первого промежуточного реле, а вторые выводы резистора и конденсатора делителя напряжения подключены соответственно к минусу и плюсу стабилизированного источника питания, коллектор первого транзистора подключен ко второму выводу накопительного конденсатора и через второй токоограничивающий резистор к базе второго транзистора, коллектор которого подключен через катушку второго промежуточного реле к минусу стабилизированного источника питания.