Пристрій для керування реверсивним електродвигуном

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам для управления электродвигателями. Известно устройство для управления реверсивным электродвигателем [1], содержащее контакторы "Вперед" и "Назад" с катушкой и замыкающим контактом каждый, кнопку "Стоп", кнопки "Пуск вперед" и "Пуск назад", шунтированные замыкающими контактами соответствующих контакторов. В этом устройстве обеспечивается включение электродвигателя в двух направлениях и остановка рабочего механизма в любой точке его пути. Недостатком рассматриваемого устройства является повышенный расход энергии в целях управления, связанный с тем, что при включенном контакторе катушка его подключена на полное напряжение цепи управления. Одновременно для устройства недостатком является невысокая надежность, которая кроме повышенного расхода энергии обусловлена тем, что в устройстве для исключения возможности одновременного включения контакторов "Вперед" и "Назад" использовано включение последовательно с катушкой каждого контактора размыкающего вспомогательного контакта контактора противоположного направления, В случае отказа любого из этих контактов (т.е. при сохранении его исходного замкнутого состояния при включении контактора) имеется возможность одновременного включения двух контакторов, что приводит к междуфазному (междуполюсному) короткому замыканию в силовой цепи, питающей электродвигатель. Кроме того, такое техническое решение предъявляет требования к исполнению контактора по виду и количеству вспомогательных контактов: контактор должен иметь не менее одного замыкающего и одного размыкающего вспомогательного контакта: таким образом, имеются ограничения в применении в составе устройства коммутационной аппаратуры, например, контактор, имеющий один вспомогательный замыкающий контакт, в рассматриваемом устройстве применить нельзя. Известно также устройство для управления реверсивным электродвигателем], выбранное в качестве прототипа, содержащее контакторы "Вперед" и "Назад" с катушкой и замыкающим контактом каждый, кнопку "Стоп", один вывод которой предназначен для подключения к одной шине источника питания, другой вывод кнопки "Стоп" подключен к одним выводам кнопок "Пуск вперед" и "Пуск назад", шунтированных замыкающими контактами соответствующих контакторов, В рассматриваемом устройстве последовательно с катушкой каждого контактора включен размыкающий вспомогательный контакт контактора противоположного направления. Указанное, подобно рассмотренному ранее, приводит к понижению надежности работы устройства и накладывает ограничения на применение в составе устройства коммутационной аппаратуры: здесь нельзя без дополнительных мер применить малогабаритный контактор КНЕ, имеющий только один замыкающий вспомогательный контакт. В рассматриваемом устройстве имеет место повышенный расход энергии в цепях управления, так как катушки контакторов в течение всего времени включенного состояния потребляют ток, обусловленный величиной напряжения цепи управления, хотя во включенном состоянии контактора ток катушки управления может быть снижен до величины, обеспечивающей удержание контактора. Повышенный расход энергии в цепях управления снижает КПД устройства в целом. Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование устройства для управления реверсивным двигателем путем ограничения в установившемся режиме тока в цепи катушек контакторов до величины тока удержания, что позволит уменьшить потери энергии в цепях управления во включенном состоянии, за счет этого повысить к. п.д. устройства в целом. Поставленная задача решается тем, что в устройство для управления реверсивным электродвигателем, содержащее контакторы "Вперед" и "Назад" с катушкой и замыкающим контактом каждый, кнопку "Стоп", один вывод которой предназначен для подключения к одной шине источника питания, другой вывод кнопки "Стоп" подключен к одним выводам кнопок "Пуск вперед" и "Пуск назад", шунтированных замыкающими контактами соответствующи х контакторов, согласно изобретению, введены четыре диода, четыре резистора и два конденсатора, другой вывод кнопки "Пуск вперед" подключен к аноду первого диода, катод которого подключен к одному выводу катушки контактора "Вперед", другой вывод кнопки "Пуск назад" подключен к аноду второго диода, катод которого подключен к одному выводу катушки контактора "Назад", одни выводы первого и второго резисторов объединены и снабжены зажимом для подключения к другой шине источника питания, третий резистор включен между другими выводами катушки контактора "Вперед" и первого резистора и шунтирован третьим диодом, анод которого подключен к другому выводу катушки контактора "Вперед" и к первой обкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого подключена к одному выводу первого резистора, четвертый резистор включен между другими выводами катушки контактора "Назад" и второго резистора и шунтирован четвертым диодом, анод которого подключен к другому выводу катушки контактора "Назад" и к первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого подключена к одному выводу второго резистора. Именно за счет того, что в устройство для управления реверсивным электродвигателем введены четыре диода, четыре резистора и два конденсатора, другой вывод кнопки "Пуск вперед" подключен к аноду первого диода, катод которого подключен к одному выводу катушки контактора "Вперед", другой вывод кнопки "Пуск назад" подключен к аноду второго диода, катод которого подключен к одному выводу катушки контактора "Назад", одни выводы первого и второго резисторов объединены и снабжены зажимом для подключения к другой шине источника питаний, третий резистор включен между другими выводами катушки контактора "Вперед" и первого резистора и шунтирован третьим диодом, анод которого подключен к другому выводу катушки контактора "Вперед" и к первой обкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого подключена к одному выводу первого резистора, четвертый резистор включен между другими выводами катушки контактора "Назад" и второго резистора и шунтирован четвертым диодом, анод которого подключен к другому выводу катушки контактора "Назад" и к первой обкладке второго, конденсатора, вторая обкладка которого к одному выводу второго резистора, достигается повышение к.п.д. за счет уменьшения потерь энергии. Это обеспечивается тем, что в заявляемом устройстве сопротивление резистора, включенного Последовательно с катушкой контактора, должно обеспечить протекание в ней тока, величина которого должна быть не ниже тока удержания контактора, а емкость конденсатора должна обеспечить протекание по цепи катушки (при включении контактора) тока не ниже тока включения контактора в течение времени его включения. Одновременно в устройстве для исключения возможности одновременного включения контакторов нет необходимости включать последовательно с катушкой управления размыкающий вспомогательный контакт контактора противоположного направления; в устройстве обеспечено как включение контактора одного направления, так запрет включения контактора противоположного направления одной командой, включающей контактор соответствующего направления. Совместно с повышением КПД это повышает надежность работы устройства и расширяет возможности его применения. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства для управления реверсивным электродвигателем переменного тока. Устройство для управления реверсивным электродвигателем содержит: контактор "Вперед", в который входит катушка 1 с двумя выводами 2 и 3, три силовых контакта 4 и замыкающий контакт 5 с двумя выводами 6 и 7; контактор "Назад", в который входит катушка 8 с двумя выводами 9 и 10. три силовых контакта Тій замыкающий контакт 12с двумя выводами 13 и 14; кнопку 15 "Стоп" с двумя выводами 16 и 17; кнопку 18 "Пуск вперед" с двумя выводами 19 и 20; кнопку 21 "Пуск назад" с двумя выводами 22 и 23; первый резистор 24 с двумя выводами 25 и 26; второй резистор 27 с двумя выводами 28 и 29; первый и второй диоды 30 и 31 соответственно; третий резистор 32 и четвертый резистор 33; третий и четвертый диоды 34 и 35 соответственно; два конденсатора 36 и 37; шины 38 и 39 источника питания; зажимы 40 и 41 для подключения к шинам 38 и 39 источника питания; автоматический выключатель 42; электродвигатель 43; зажимы 44, 45 и 46 для подключения к сети переменного тока; предохранители 47 и 48 для защиты цепей управления. В рассматриваемом устройстве силовые контакты 4 и 11 контакторов "Вперед" и "Назад" включены в цепь питания электродвигателя 43, в ту же цепь включен автоматический выключатель 42, обеспечивающий защиту электродвигателя 43, входные зажимы 44, 45 и 46 цепи питания электродвигателя подключены к сети переменного тока. Вывод 16 кнопки 15 "Стоп" снабжен зажимом 40 для подключения к шине 38 источника питания через предохранитель 47; другой вывод 17 упомянутой кнопки подключен к выводу 19 кнопки 18 "Пуск вперед", «выводу 22 кнопки 21 "Пуск назад", выводу 6 замыкающего контакта 5 контактора "Вперед" и вводу 13 замыкающего контакта 12 контактора "Назад". Вывод 7 замыкающего контакта 5 контактора "Вперед" и вывод 20 кнопки 18 "Пуск вперед" подключены к аноду первого диода 30, катод которого подключен к выводу 2 катушки 1 контактора "Вперед". Вывод 14 замыкающего контакта 12 контактора "Назад" и вывод 23 кнопки 21 "Пуск назад" подключены к аноду второго диода 31, катод которого подключен к выводу 9 катушки 8 контактора "Назад". Вывод 26 первого резистора 24 и вывод 29 второго резистора 27 объединены и снабжены зажимом 41 для подключения к шине 39 источника питания через предохранитель 48. Третий резистор 32 включен между выводом 3 катушки t контактора "Вперед" и выводом 25 первого резистора 24. упомянутый третий резистор шунтирован третьим диодом 34, анод которого подключен к выводу 3 катушки 1 контактора "Вперед" и к первой обкладке конденсатора 36, вторая обкладка которого подключена к выводу 26 первого резистора 24. Четвертый резистор 33 включен между выводом 10 катушки в контактора "Назад" и выводом 28 второго резистора 27, упомянутый четвертый резистор шунтирован четвертым диодом 35, анод которого подключен к выводу 10 катушки 8 контакторе "Назад" и к первой обкладке конденсатора 37, вторая обкладка которого подключена к выводу 29 второго резистора 27. Работа устройства для управления реверсивным электродвигателем заключается в следующем. В исходном состоянии автоматический выключатель 42 и контакторы "Вперед" и "Назад" отключены, напряжение на электродвигатель не поступает. Для запуска электродвигателя в одном из направлений вращения (Например, направлении "Вперед") предварительно включают автоматический выключатель 42, подготавливая цепь питания электродвигателя к включению. Затем нажимают кнопку 18 "Пуск вперед", и напряжение цепи управления через замкнутый контакт кнопки 15 "Стоп" и замкнувшийся контакт кнопки 18 поступает на первую и втор ую цепи. Первая цепь состоит из последовательно включенных диода 30, катушки 1 контакта "Вперед" и незаряженного конденсатора 36. По этой цепи происходит заряд конденсатора 36. причем величина емкости конденсатора 36 обеспечивает протекание зарядного тока по катушке 1 в течение времени, достаточного для включения контактора» Когда напряжение на конденсаторе 36 достигнет установившегося значения (определенного напряжением цепи управления и соотношением сопротивлений катушки 1 и резистора 24), дальнейшее протекание тока через катушку 1 обеспечивается через диод 34 и резистор 24, причем величина сопротивления резистора 24 такова, что ток в цепи катушки 1 обеспечивает удержание контактора во включенном состоянии. Вторая цепь состоит из параллельно соединенных резистора 27 и резистора 33 с последовательно соединенным конденсатором 37. Во второй цепи происходит заряд конденсатора 37 до напряжения цепи управления. Протекание тока по катушке 1 приводит к включению контактора "Вперед", его главные контакты 4 в цепи электродвигателя 43 замыкаются, обеспечивая работу электродвигателя в выбранном направлении. Одновременно замыкается контакт 5 контактора "Вперед", после чего может быть отпущена кнопка 18 "Пуск вперед", а контактор "Вперед" останется включенным. Подача напряжения на резистор 27 не приведет к протеканию тока в катушке 4 контактора "Назад", т.к. этому препятствует диод 31, но наличие потенциала в общей точке диода 35, резистора 33 и резистора 27 и заряженное состояние конденсатора 37 обеспечит также и невозможность включения контактора "Назад" до тех пор, пока замкнута цепь включения контактора "Вперед" (кнопка 18 или контакт 5) и заряжен конденсатор 37. Действительно, если нажать кнопку 21 "Пуск назад", то напряжение цепи управления через замкнувшийся контакт упомянутой кнопки поступит на анод диода 31 и общую точку резисторов 24 и 32 и диода 34. Последнее приводит к запиранию диода 34 и до заряду конденсатора 36 до напряжения цепи управления через резистор 32. Одновременно это влечет за собой уменьшение тока в катушке 1 вплоть до отключения контактора "Вперед". При отключении упомянутого контактора размыкаются его главные контакты 4, и двигатель 43 отключается от сети; размыкается также контакт 5, и снимается напряжение с общей точки резисторов 33 и 27 и диода 35. Последнее создает возможность разряда конденсатора 37 через диад 35 и резистор 27, однако если кнопка 21 "Пуск назад" остается нажатой, конденсатор 37 разрядится от напряжения, равного напряжению цепи управления, до части напряжения цепи управления, определяемой соотношением величин сопротивлений катушки 8 и резистора 27. Ток в катушке 8 по мере разряда конденсатора 37 увеличивается, но достигает только значения, равного току удержания, т.е. с большой вероятностью контактор "Назад" включиться вообще не сможет, хотя контактор "Вперед" к тому моменту уже отключен. Чтобы обеспечить реверсирование двигателя после его пуска в выбранном направлении (например, в направлении "Вперед", как рассмотрено выше), необходимо нажать кнопку 15 "Стоп", ее размыкающий контакт лишит питания все элементы схемы управления, контактор "Вперед" отключится, конденсатор 36 разрядится через диод 34 и резистор 24, конденсатор 37 разрядится через диод 35 и резистор 27, и устройство будет готово к повторному пуску в любом направлении. Как видно из изложенного выше, устройство обеспечивает пуск электродвигателя в выбранном направлении, остановку и пуск в противоположном направлении, причем обеспечивает возможность как самоблокировки контакторов, так и исключение возможности их одновременного срабатывания. Таким образом, по сравнению с устройством, принятым в качестве прототипа, заявляемое устройство обеспечивает повышение к.п.д. за счет уменьшения потерь энергии во включенном состоянии, благодаря ограничению в установившемся режиме тока в цепи катушек контакторов до величины тока удержания. Заявляемое техническое решение наиболее рационально) использовать в устройствах управления реверсивными электродвигателями, работающими в длительном режиме.