ТОКОВЫЙ ПУСКАТЕЛЬ /ЕГО ВАРИАНТЫ/ Российский патент 2006 года по МПК H02P1/26 

Изобретение относится к электротехнике.

Известны магнитные пускатели, недостатком которых является то, что они допускают работу трехфазного электродвигателя при отсутствии одной из фаз [1].

Известно "релейное устройство" [2], которое защищает нагрузку при неполнофазном питании. Однако оно сложно, имеет большие габариты, ненадежно.

Токовый пускатель предназначен для защиты от неполнофазной работы двигателей, не имеющих в эксплуатации режима холостого хода /вентиляторы, компрессоры, погружные насосы/ преимущественно при ручном управлении.

С целью упрощения конструкции и повышения надежности защиты двигателя предлагаемый пускатель осуществляет контроль тока своей нагрузки.

Для этого трехфазный пускатель представляет собой три одноконтактных контактора с токовыми обмотками. При работе контакторы взаимно-последовательно блокируют друг друга своими контактами.

Такой пускатель может устойчиво находится во включенном состоянии, но его невозможно ни включить, ни выключить без дополнительных устройств.

Возможны три варианта таких устройств.

I вариант. Применяется при нагрузке небольшой мощности /зависит от допустимого тока кнопок/. Параллельно двум контактам подключена замыкающая двухконтактная кнопка, а последовательно с третьим контактом - размыкающая. При соединении двигателя "звездой" достаточно одноконтактной замыкающей кнопки.

II вариант. Применяется при нагрузке, недопустимой для кнопок. Два контактора оснащаются дополнительными синфазными, пусковыми обмотками, подключенными к двухконтактной замыкающей кнопке. А третий контактор оснащен дополнительной противофазной стоповой обмоткой, подключенной к замыкающей кнопке.

Магнитный поток противофазной обмотки должен быть равен по величине и противоположен по направлению потоку токовой обмотки. Для подбора магнитного потока противофазной обмотки она имеет витки с отводами или подключена через переменный балластный резистор или магазин резисторов.

Для отключения пускателя в обоих вариантах возможен другой способ - пускатель имеет замыкающую кнопку, шунтирующую одну из токовых обмоток, лучше - третью. Кнопка при этом работает в очень легком режиме - она включается всего на долю секунды, а выключается будучи уже обесточенной. Поэтому в этой схеме можно применять кнопку с допустимым током в несколько раз меньше фактического.

Для создания противофазного магнитного поля можно использовать не обмотку напряжения, как в вариантах 2, 4, а токовою обмотку. Достоинство этого способа в том, что не потребуется регулировать величину магнитного потока - она будет сама меняться, так как зависит от того же тока нагрузки.

Возможны пять подвариантов II варианта.

Вариант IIa. Параллельно токовой обмотке подключена такая же обмотка, выполненная проводом несколько большего сечения и/или/ расположенная ближе к ярму электромагнитной системы /чтобы компенсировать сопротивление кнопки и, если они будут, проводов/. Такая кнопка может быть установлена только непосредственно на пускателе или поблизости от него, иначе из-за сопротивления проводов ток через нее будет намного меньше, чем через основную токовую обмотку.

Причем стоповая токовая обмотка может иметь витки с отводами, чтобы ими можно было компенсировать сопротивление проводов. Или основная токовая обмотка может быть подключена через дополнительное активное или реактивное сопротивление.

При дистанционном управлении двигателями большой мощности вместо кнопки может быть установлен одноконтактный пускатель небольшой величины.

Вариант IIб. Противофазная стоповая токовая обмотка подключена последовательно основной через переключающийся контакт.

Вариант IIв. Токовая обмотка представляет собой две одинаковые обмотки, которые двумя переключающимися контактами переключается с последовательного соединения на встречно-параллельное.

Вариант IIг. Токовая обмотка представляет собой две одинаковые обмотки, которые двумя переключающимися контактами переключаются с последовательного синфазного соединения на последовательное противофазное. Причем в вариантах б, в, г замыкающий контакт должен срабатывать раньше размыкающего.

Из перечисленных подвариантов II варианта наибольшее практическое значение имеет вариант IIa, так как только в нем ток, коммутируемый кнопкой, будет не более половины тока нагрузки.

IIд вариант. Представляет собой усовершенствованный второй. Здесь пусковые и стоповая обмотки участвуют в удержании контактов в замкнутом положении. Для этого они подключены синфазно токовым обмоткам через дополнительные контакты, и дополнительные балластные резисторы. Резисторы подобраны так, что при максимальном напряжении в сети создается не более 90% силы удержания контактов. Остальное создают токовые обмотки.

В этом варианте для остановки пускателя требуется кнопка, содержащая два переключающихся контакта, чтобы переключить стоповую обмотку с синфазного соединения на противофазное.

Токовый пускатель имеет одну особенность - при переходе в режим холостого хода он может при соответствующей настройке /например подгибанием лапок крепления возвратной пружины/ самоотключаться. Это в некоторых случаях может быть даже полезно. Для такой настройки пускатель имеет регулируемое крепление возвратной пружины /пружин/, например несколько лапок на разном расстоянии.

На прилагаемых чертежах показаны: на Фиг.1 - I вариант пускателя, на Фиг.2 - II вариант, на Фиг.3 - пример магазина резисторов, на Фиг.4 - пускатель по варианту IIa, на Фиг.5 - по варианту IIa.

Обозначения: КПа и КПб - двухконтактная пусковая кнопка, КС÷КС5 - стоповые кнопки, К1, К2, К3 - токовые обмотки контакторов, ПО1 и ПО2 - пусковые обмотки, СО - стоповая обмотка, ТСО - токовая стоповая обмотка, R÷R3 - резисторы, Д - двигатель.

Пускатель на Фиг.1 состоит из трех контакторов с токовыми обмотками К1, К2, К3, механически соединенных с контактом в соседней фазе, и кнопок КПа,б, КС.

Работает пускатель следующим образом: при нажатии кнопки КПа,б через обмотки К1 и К3 проходит пусковой ток двигателя. При этом замыкаются контакты в фазах В и А, проходит ток через обмотку К2 и замыкается контакт в фазе С. Кнопка КПаб отпускается. Все токовые обмотки под током и взаимно-последовательно удерживают все контакты.

При пуске двигатель короткое время находится в неполнофазном режиме, но так как этот процесс длится примерно 0,01 сек, то это не вредит двигателю.

При пропадании тока в любом из проводов а, в, с, отключится соседний контакт, который в свою очередь отключит второй, а тот - третий. Для остановки пускатель искусственно вводится в режим неполнофазной работы, для чего кнопкой КС размыкается цепь в фазе В, что приводит к последовательному отключению контактов С, В, А.

Пускатель на Фиг.2 состоит из тех же элементов, но дополнительно имеет две дополнительные синфазные пусковые обмотки ПО1 и ПО2, подключенные через двухконтактную кнопку к "О", и дополнительную противофазную обмотку СО в фазе В, подключенную через кнопку КС2 к "О" /II вариант/, или имеет цепь с кнопкой КСЗ, которая шунтирует обмотку К2 в фазе В /III вариант/.

Работает пускатель следующим образом: кнопкой КПа,б подается напряжение на обмотки ПО1 и ПО2, контакты в фазах В и А замыкаются, через обмотку К2 протекает ток, отчего замыкается контакт в фазе С. Останавливается пускатель следующим образом: кнопкой КС2 подается напряжение на обмотку СО, электромагнитная система СО-К2 размагничивается и отпускает контакт в фазе С. Далее аналогично Фиг.1,/II вариант/. Или обмотка К2 шунтируется кнопкой КС3, обмотка К2 обесточивается и отпускает контакт в фазе С. Далее аналогично Фиг.1 /III вариант/. Магазин резисторов на Фиг.3 путем различных соединений позволяет получить 15 вариантов подключения /вместе с "нулевым"/ с номиналом сопротивлений от 0,42 до 4,0. Некоторые варианты дают близкие значения, поэтому на практике достаточно применять 5-6 вариантов. Пускатель на Фиг.4 состоит из тех элементов, что и на Фиг.2, но имеет дополнительные резисторы в цепях пусковых обмоток, которые подключены последовательно этим обмоткам и параллельно пусковой кнопке КПа,б через блок-контакты К1, К3. И имеет дополнительный резистор в цепи стоповой обмотки СО, подключенный последовательно ей через переключающие контакты кнопки КС4. Причем при нажатии кнопки концы обмотки меняются местами. Работает пускатель так же, как на Фиг.2, но во включенном состоянии через обмотки ПО1, ПО2, СО протекает ток, ограниченный резисторами R1-R3. Пускатель на Фиг.5 /вариант 5а/ состоит из тех же элементов, что и на Фиг.1, но имеет дополнительную обмотку ТСО, подключенную параллельно К2 через КС5.

Работает пускатель аналогично Фиг.1, но выключается путем подключения ТСО кнопкой КС5. При этом магнитные поля обеих обмоток компенсируются и контакт в соседней фазе /не показан/ отключается. Затем второй. Затем третий.

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

Источники информации

1. Пат. России №2002357, Устройство В.Г.Вохмянина.

2. А.с. СССР №775738, МКИ Н 01 Н 51/04, Релейное устройство.

Токовый пускатель /его варианты/ предназначен для ручного управления и защиты от неполнофазной работы трехфазных электродвигателей. Технический результат от использования изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности защиты электродвигателя за счет осуществления пускателем контроля тока своей нагрузки. Сущность изобретения заключается в том, что пускатель представляет собой три одноконтактных контактора с токовыми обмотками, которые своими контактами взаимно-последовательно блокируют друг друга. Для возможности пуска и остановки пускатель имеет замыкающую кнопку в двух фазах параллельно контактам, и размыкающую кнопку последовательно третьему контакту. Или же два контактора имеют дополнительную синфазную пусковую обмотку, а один - дополнительную противофазную стоповую обмотку. Или же для возможности остановки пускатель имеет замыкающую кнопку, шунтирующую третью токовую обмотку /показаны оба варианта кнопки/. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Токовый пускатель, состоящий из контактных групп и электромагнитной системы, отличающийся тем, что контактные группы и электромагнитная система содержат три одноконтактных контактора, каждый со своей токовой обмоткой, через контакты и токовые обмотки одноконтактных контакторов проходит ток двигателя, каждая токовая обмотка контактора соединена с контактом контактора соседней фазы таким образом, что при пропадании тока в любом из проводов фаз a, b и с отключится контакт соседней фазы, который, в свою очередь, отключит контакт третьей фазы, кроме того, токовый пускатель содержит двухконтактную замыкающую пусковую кнопку, подключенную параллельно двум контактам соответствующих контакторов и размыкающую кнопку, включенную последовательно с одним из контактов соответствующего контактора, или замыкающую кнопку, шунтирующую одну из токовых обмоток.2. Токовый пускатель, состоящий из контактных групп и электромагнитной системы, отличающийся тем, что контактные группы и электромагнитная система содержат три одноконтактных контактора, каждый со своей токовой обмоткой, через контакты и токовые обмотки одноконтактных контакторов проходит ток двигателя, каждая токовая обмотка контактора соединена с контактом контактора соседней фазы таким образом, что при пропадании тока в любом из проводов фаз а, b и с отключится контакт соседней фазы, который, в свою очередь, отключит контакт третьей фазы, кроме того, два контактора имеют дополнительные пусковые обмотки синфазные соответствующим токовым обмоткам, на которые через двухконтактную замыкающую кнопку подаётся напряжение.3. Пускатель по п.2, отличающийся тем, что третий контактор имеет дополнительную противофазную обмотку напряжения, подключенную к замыкающей кнопке непосредственно, или через переменное сопротивление, или магазин резисторов, или противофазная обмотка имеет витки с отводами.4. Пускатель по п.2, отличающийся тем, что имеет стоповую токовую обмотку с отводами и/или она расположена ближе к ярму электромагнитной системы, и/или последовательно основной токовой обмотке включено активное или реактивное сопротивление.5. Пускатель по п.2, отличающийся тем, что имеет третью стоповую обмотку, состоящую из двух частей, которые подключены к переключающим или замыкающим контактам кнопки или вспомогательного реле.6. Пускатель по п.3, отличающийся тем, что имеет дополнительные резисторы в цепях пусковых и стоповой обмоток напряжения, подключенные последовательно им через дополнительные контакты или блок-контакты и кнопку.7. Пускатель по п.1, отличающийся тем, что имеет регулируемое крепление возвратной пружины или пружин.