Устройство для управления центрифугой Советский патент 1992 года по МПК B04B9/10 

сл

С

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в схемах управления однофазными двигателями переменного тока в центрифугах, стиральных машинах и других агрегатах. Цель изобретения - повышение безопасности работы центрифуги. Устройство для управления центрифугой содержит две шины питания, основную и вспомогательную обмотки двигателя, реле с двумя нормально открытыми контактами и одним переключающим с размыкающимся и замыкающимся контактами, нормально разомкнутые контакты таймера, элемента блокировки и кнопки Пуск, нормально замкнутые контакты кнопки Стоп, стабилитрон, тиристор, один p-n-p-й, три п- p-n-транзистора, три диода, три конденсатора и девять резисторов, один из которых переменный. 2 ил.

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в схемах управления однофазными двигателями переменного тока в центрифугах, стиральных машинах и других агрегатах,

Известно устройство управления центрифугой, например, для определения жирности молока. Устройство содержит двигатель с основной и вспомогательной обмотками с фазосдвигающей RC-цепью, реле, таймер, кнопки Пуск и Стоп, элементы блокировки, тиристоры, схемы управления ими и стабильного питания, включающие в себя четыре транзистора, восемь диодов, двадцать три резистора, стабилитрон и четыре конденсатора, которые обеспечивают ее запуск и останов с торможением.

Недостатком этого устройства является повышенное потребление энергопитания

после остановки двигателя (до окончания установленной выдержки), сопровождаемое нагревом и деформациями двигателя, снижающими ресурс его работы. Кроме того, приходится гасить излишнюю мощность в 100 Вт на ограничительном резисторе и обеспечивать на режимах вращения и торможения центрифуги несколько номиналов питания для микросхемы и транзисторов. Это усложняет схему устройства и увеличивает его стоимость. Схема не позволяет изменять скорость торможения в зависимости от загрузки центрифуги жиромерами. Поэтому при малой загрузке вся конструкция центрифуги подвергается повышенным динамическим нагрузкам при торможении, что может служить причиной повреждений жи- ромеров, например в случае наличия дефектов стекла и травмирования персонала при этом, так как осколок жиромера может разч

00 СА)

О

Nj

бить остальные жиромеры, что приводит, как показала практика, даже к приподниманию крышки.

Известно устройство, содержащее основную и вспомогательную обмотки двигателя, реле, подключенное к шинам питания через нормально разомкнутые контакты таймера, элемента блокировки, нормально разомкнутые контакты кнопки Стоп и параллельно соединенные нормально разомкнутые контакты кнопки Пуск и самоблокировки реле, один из вторых нормально разомкнутых контактов реле подключен через первый конденсатор к первой шине питания, а другой - к первому выводу вспомогательной обмотки и аноду первого диода, катод которого через первый резистор, параллельно соединенные стабилитрон, катод которого связан с первым резистором, и второй конденсатор соединен с катодом тиристора, вторыми выводами основной обмотки, первый вывод которой подключен к первой шине питания, и вспомогательной обмотки, второму резистору, третьему конденсатору и третьему псреключающему контакту реле, размыкающий контакт которого через третий резистор соединен с катодом второго диода, анод которого связан с первой шиной питания, а замыкающий контакт - с второй шиной питания, анодом третьего диода и анодом тиристора, управляющий электрод которого подключен к второму выводу второго резистора и эмиттеру первого п-р-п- транзистора, коллектор и база которого соединены соответственно с базой и коллектором p-n-p-транзистора, эмиттер которого подключен к второму выводу третьего конденсатора и переменному четвертому резистору, второй вывод которого через пятый резистор соединен с катодом третьего диода.

Схема однако не обеспечивает плавности остановки двигателя во всем диапазоне изменения его нагрузки. Это объясняется тем, что в конце торможения по мере падения напряжения, снимаемого со вспомогательной обмотки, угол отсечки тока уменьшается и сила торможения увеличивается, вызывая резкий толчок конструкции центрифуги.

Целью изобретения является повышение безопасности работы центрифуги.

Указанная цель достигается тем, что в состав устройства введены дополнительно четыре резистора и два п-р-п-транзистора, эмиттеры которых соединены с катодом тиристора, коллектор второго п-р-п-транзистора связан с эмиттером р-п-р-транзи- стора, база которого через шестой резистор

подключена к катоду тиристора, а через седьмой резистор - к второму выводу переменного четвертого резистора, к которому через восьмой резистор подсоединены база

второго и коллектор третьего п-р-п-транзи- сторов, база последнего из которых через девятый резистор подключена к катоду стабилитрона.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений схемы прототипа (а) и изобретения (б).

Устройство содержит включаемое от шин 1 и 2 реле 3 через контакты таймера 4, элемента блокировки 5, кнопки Стоп б,

кнопки Пуск 7 и самоподхвата 8. Двигатель с основной 9 и вспомогательной 10 обмотками включается соответственно контактами 11 и 12 реле 3. Устройство также содержит диоды 13-15, резисторы 16-24,

тиристор 25, стабилитрон 26, конденсаторы 27-29 и транзисторы 30-33. Один из выводов контактной пары 12 реле 3 через первый конденсатор 27 подключен к первой шине 1 питания, а другой - к первому выводу вспомогательной обмотки 10 и аноду диода 13. Катод диода 13 через первый резистор 16, параллельно соединенные стабилитрон 26, катод которого связан с первым резистором 16, и второй конденсатор 28 соединен с катодом тиристора 25, вторыми выводами основной обмотки 9, первый вывод которой подключен к первой шине 1 питания, и вспомогательной обмотки 10, к эмиттерам BTODO- го и третьего п-р-п-транзистороь 32 и 33,

первым выводам конденсатора 29 и второго и шестого резисторов 17, 21 и переключающему контакту 11 реле 3. Второй вывод резистора 17 соединен с управляющим электродом тиристора и эмиттером первого

п-р-п-транзистора 30. Зторой вывод резистора 21 соединен с коллектором первого п-р-п-транзистора 30, базой р-п-р-транзи- стора 31 и первым выводом седьмого резистора 22. Второй вывод конденсатора 29

соединен с эмиттером р-п-р-тоанзистора 31, коллектором второго п-р-п-транзистора 32 и первым выводом переменного четвертого резистора 19. Размыкающий контакт 11 реле 3 через третий резистор 18 соединен с

катодом второго диода 14, анод которого связан с первой шиной 1 питания. Замыкающий контакт 11 соединен с второй шиной 2 питания, анодом третьего диода 15 и анодом тиристора 25. База второго 32 и коллектор третьего 33 п-р-п-транзисторов подключены к первому выводу восьмого резистора 23. Второй вывод четвертого резистора 19 соединен с вторыми выводами седьмого 22 и восьмого 23 резисторов и

через пятый резистор 20 - с катодом третьего диода 15. База третьего п-р-п-транзисто- ра 33 через девятый резистор 24 подключена к катоду стабилитрона.

Устройство работает следующим обра- зом.

Запуск однофазного двигателя переменного тока производится подачей напряжения на основную 9 и вспомогательную 10 обмотки (фаза напряжения во вспомога- тельной обмотке 10 сдвинута на 90° относительно напряжения в основной обмотке 9 первым конденсатором 27). Нажатием кнопки Пуск 7 при замкнутых контактах таймера 4 и блокировки крышки 5 через нормально замкнутый контакт кнопки Стоп б напряжение питания 220 В, 50 Гц с шин 1, 2 подается на реле 3. Контактом 8 реле 3 самоблокируется, а переключающим контактом 11 подает напояжение на рабо- чую 9 и вспомогательную 10 обмотки двигателя. Двигатель запускается. Напряжением вспомогательной обмотки 10 заряжается второй конденсатор 28 через первый диод 13 и первый резистор 16, подготавливая схему управления к работе для торможения. В пусковом и основном режимах работы двигателя тиристор 25 и его цепь управления на транзисторах 30-33, третьем конденсаторе 28, четвергом, пятом ... девятом резисторах 18-24 зашунтирована контактом 11 и включается после выключения реле 3 и переключения контакта 11.

При выключении двигателя (реле 3 выключено, например нажатием кнопки Стоп 6) при положительном напряжении на аноде тиристора 25 цепь управления на третьем диоде 15, четвертом, пятом ... девятом резисторах 19-24, третьем конденсаторе 29, первом п-р-п-транзисторе 30, р-п-р-транзисторе 31 и втором и третьем п-р-п-транзмсторах 32, 33 выдает импульсы на управляющий электрод тиристора 25, фа-4 за открытия которого зависит от перемен- ного четвертого резистора 19 и напряжения цепи обратной связи на втором конденсаторе 28. При протекании тока через основную рабочую обмотку 9 двигателя происходит динамическое торможение двигателя, при выключении тиристора 25 ЭДС самоиндук- ции рабочей обмотки 9 замыкается через второй диод 14 и третий резистор 18, предохраняя тиристор 25 от пробоя. Сила и время торможения двигателя зависят от фазы открытия тиристора 25. Во вспомогательной обмотке 10 двигателя генерируется ЭДС, величина которой зависит от скорости вращения двигателя. При большой скорости в начале торможения напряжение на втором конденсаторе 28 имеет максимальную величину. Третий п-р-п-транзистор 33 открыт, на базе второго п-р-п-транзистора 32 напряжение близко к нулю и он закрыт, тем самым шунтируя третий конденсатор 29 фазосдви- гающей цепи малым током утечки. Фаза открытия в этом случае формируется следующим образом, При положительном напряжении на тиристоре 25 через третий диод 15, четвертый 19 и пятый 20 резисторы заряжается третий конденсатор 29. Как только напряжение на нем сравняется с напряжением на базе р-п-р-транзистора 31, задаваемого делителем на шестом 21 и седьмом 22 резисторах, р-п-р-транзистор 31 открывает ся и третий конденсатор 29 разряжается через первый п-р-п-транзистор 30, р-п-р-транзистор 31 и шунтированную для повышения помехоустойчивости вторым резистором 17 цепь управляющий электрод - катод тиристора 25, открывая последний. Фаза открытия зависит от скорости заряда третьего конденсатора 29 (фиг. 2 б), которая устанавливается переменным четвертым резистором 19. Амплитуда импульса напряжения на управляющем электроде тиристора 25 задается делителем на шестом 21 и седьмом 22 резисторах, По мере торможения уменьшается напряжение на втором конденсаторе 28,начинает открываться второй п-р-п-транзистор 32, шунтируя третий конденсатор 29, скорость заряда которого (уголсЦ уменьшается, фаза открытия тиристора 25 увеличивается, ток в основной обмотке двигателя уменьшается, сила торможения также уменьшается. Этим обеспечивается необходимая плавность остановки двигателя и ее регулировка для раз- личной нагрузки. После остановки двигателя и разрядки второго конденсатора 28 второй п-р-п-тр анзистор 32 полностью открыт и шунтирует третий конденсатор 29, импульсы включения тиристора 25 не формируются и он закрыт. Плавность торможения и остановки повышает безопасность работы с центрифугой.

Дополнительным достоинством изобретения является запитка включающего тиристора 25, п-р-п-транзистора 30 и формирование напряжения сравнения на р- п-р-транзисторе 31 от шин питания через делитель на пятом 20, шестом 21, седьмом 22 резисторах, что обеспечивает стабильность работы схемы в течение всего времени торможения вне зависимости от величины напряжения сети питания на шинах 1 и 2.

Устройство также повышает ресурс работы двигателя за счет большей плавности вращения и торможения.

Формула изобретения Устройство для управления центрифугой, содержащее основную и вспомогательную обмотки двигателя, реле, подключенное к шинам питания через нор- мально разомкнутые контакты таймера, элемента блокировки, нормально замкнутые контакты кнопки Стоп и параллельно соединенные нормально разомкнутые контакты кнопки Пуск и самоблокировки реле, один из вторых нормально разомкнутых контактов реле подключен через первый конденсатор к первой шине питания, к другой - к первому выводу вспомогательной обмотки и аноду первого диода, катод кото- рого через первый резистор, параллельно соединенные стабилитрон, катод которого связан с первым резистором, и второй конденсатор соединен с катодом тиристора, вторыми выводами основной обмотки, пер- вый вывод которой подключен к первой шине питания, и вспомогательной обмотки, второму резистору, третьему конденсатору и третьему переключающему контакту реле, размыкающий контакт которого через тре- тий резистор соединен с катодом второго диода, анод которого связан с первой ши/

фи.г. 1

ной питания, а замыкающий контакт-с второй шиной питания, анодом третьего диода и анодом тиристора, управляющий электрод которого подключен к второму выводу второго резистора и эмиттеру п-р-п-транзисто- ра, коллектор и база которого соединены соответственно с базой и коллектором р-п- р-транзистора, эмиттер которого подключен к второму выводу третьего конденсатора и переменному четвертому резистору, второй вывод которого через пятый резистор соединен с катодом третьего диода, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности работы центрифуги, в него введены дополнительно четыре резистора и два n-p-n-транзистора, эмиттеры которых соединены с катодом тиристора, коллектор второго п-р-п-транзистора связан с эмиттером p-n-p-транзистора, база которого через шестой резистор подключена к катоду тиристора, а через седьмой резистор - к второму выводу переменного четвертого резистора, к которому через восьмой резистор подсоединены база второго и коллектор третьего n-p-n-транзисторов, база последнего из которых через девятый резистор подключена к катоду стабилитрона.

J-2S 24

is т h

О

U питания

U

It ttt, UtjUa ма 0ллсемц&. аКрет с&Ыь, на. ке#9& &я&е 28 € 4и &енть. времени/ b/fy-tt tz

U. шимяк

«афишкам

ob-0 gfVUJt

тор&омёнчл$ и.2.