Напівпровідниковий пусковий пристрій з високочутливим магніторезистором

Напівпровідниковий пусковий пристрій з високочутливим магніторезистором, що містить силовий позистор з притискними плоскими контактами, який відрізняється тим, що він складається із симетричного тиристора, включеного в коло пускової обмотки асинхронного однофазного двигуна, підсилювача і високочутливого магніторезистора, первинна обмотка якого включена послідовно з робочою обмоткою, а сам магніторезистор з'єднаний з входом підсилювача Винахід відноситься до електротехніки, зокрема, до пуску асинхронних однофазних електродвигунів з пусковою обмоткою (ПО), наприклад, приводів холодильників, пральних машин, пилососів, кондиціонерів та інше Зараз існують пускозахистні пристрої (ПЗП) [1 - 3], що забезпечують пуск та захист від перевантаження однофазних електродвигунів, котрі складаються з пускового пристрою (ПП) та захисного пристрою ПП призначений для включення пускової обмотки на час пускового процесу та відключення її після розгону ротора до номінальної частоти обертання, і коли струм статора стане сталим та номінальним ПП [3] складається з термочутливого напівпровідникового елемента з позитивним температурним коефіцієнтом опору (силового позистора) і двох притискних плоских контактів, який включається послідовно з пусковою обмоткою При пуску двигуна пусковий струм в ланцюзі ПО і позистора розігріває позистор, внаслідок чого різко збільшується його опір, що обмежує струм в ПО зростає для підтримання нормальної роботи позистора при зниженні температури навколишнього середовища Крім того, через постійний підігрів позистора і, особливо, при частих пусках двигуна, коли температура позистора різко змінюється, приводить до зниження надійності пускових пристроїв та скорочення терпіну їх дії На термін служби позистора (старіння його) також впливають численні в ньому домішки, які у процесі технології додаються до основного складу структури позистора титанату барію (ВаТЮз) та інше В деяких випадах позистор може перегріватись і обвуглюватися, сильно вигорати і потріскувати, мають місце випадки, коли позистор лише незначно підгорав [2] Головним недоліком ПП з позистором є те, що після закінчення пуску двигуна позистор повинен залишатися в розігрітому стані весь час роботи двигуна на що використовується струм силою до 20мА, внаслідок чого розсіюється потужність як в позисторі так і в ПО При пуску двигуна на позисторі розсіюється потужність у багато разів більша, ніж у сталому режимі роботи При частих включеннях двигуна і тривалому його режимі роботі це призводить до значної додаткової витрати електричної енергії Наприклад, для холодильників він складає, приблизно, 3,2% від споживаної електроенергії Споживання електроенергії ще більше В основі винаходу поставлена задача підвищення надійності і терміну служби пускових пристроїв, і зменшення споживання ними електроенергії Поставлена задача вирішується таким засобом Пусковий пристрій виконується у вигляді напівпровідникового пускового пристрою (НПП) з високочутливим магніторезистором (BMP) і складається з трьох блоків керування - 2, підсилювача - З, і комутації струму - 4, ПО Це є основною ВІДМІННІСТЮ ВІД [3] Блок керування складається з високочутливого магніторезистора [4] (датчика струму), який виготовляється в виді кільця з високо проникливих марганець - цинковий феритових матеріалів і має досить високу магніторезистивну чутливість порядку- 2,3 • 10 3 -ь 7,7 • 10 3 % м/А BMP включається своєю первинною обмоткою в ланцюг робочої обмотки (РО) двигуна, а вихід його включається в ю ю ю 55154 ланцюг підсилювача - 3 Характеристики, електричні та магнітні параметри його вибираються такими, щоб були погоджені з характеристиками пускового процесу РО і параметрами ланцюга керування симистора Блок підсилювача складається із елемента живлення, який вмикається в мережу змінного струму, випрямляючого дюдного моста, резисторного містка та електронної схеми підсилення управляючого сигналу і включається в ланцюги блоків 2 і 4 Блок комутації струму складається із симистора, що включається в ланцюг ПО На фіг показана структурна схема керування пуском однофазного електродвигуна, де 1 - робота обмотка, 2-високочутливий магніторезистор, 3 підсилювач управляючого сигналу, 4 - симистор, 5 - пускова обмотка, 6 - ротор двигуна, L - фазний провід, N - нульовий робочий провідник Схема працює таким чином При номінальній роботі двигуна резистивний місток з магніторезистором збалансований, тому струм керування симистора 4 відсутній, або наскільки малий, що не дозволяє відкритися симистору і ПО відключена При пуску двигуна по РО і первинній обмотці BMP буде протікати пусковий струм Магнітний потік, що виникає від пускового струму, перетинає кільце BMP і його опір зменшується [4] Внаслідок цього баланс містка з магніторезистором порушується і на виході підсилювача виникає імпульс напруги, що відкриває симистор На початку пускового процесу, коли пусковий струм РО буде дорівнювати 0,95І Н ах, ДЄ Інах - МЭКСИМЭЛЬНе ЗНЗЧЄННЯ ПУСКОВОГО струму РО, симистор відкривається і вмикає ПО Це сприяє утворенню обертаючого пускового моменту Ротор починає набирати оберти Коли оберти ротора досягнуть приблизно 75% номінальної швидкості, пусковий струм (Іп) зменшиться і при значенні Іп < 1,ЗІН симистор закривається і цілком відключає ПО, тому що струм в ланцюзі керування симистора буде менше його номінальною значення (Ін - номінальне значення струму РО) Пуск двигуна здійснений і схема підготовлена до наступних операцій зупинки, пуску і т ін Прийняті токові уставки спрацювання НПП з BMP величиною 0,95ІНах забезпечують селективну роботу ПП і теплового захисту при перевантаженнях За час пуску і при подальшій роботі НПП з BMP, споживає електроенергію на багато меншу ніж ПП з силовим позистором Робота його не залежить від навколишньої температури Такий пристрій надійний, безконтактний, має високу чутливість і мало інерційний Передбачена економія електроенергії в рік при впроваджені НПП з BMP в холодильниках України складає мільйони кВт/г Цей ефект може бути ще більшим, якщо врахувати економію від застосування НПП з BMP в приводах однофазних електродвигунів пральних машин, пилососів, кондиціонерів і інших аналогічних електроприймачах Застосування НПП з BMP дозволяє підвищити надійність і чутливість пускових пристроїв, збільшити їхній термін службу і зменшити споживання електроенергії, що дозволяє рекомендувати його для пуску будь-яких однофазних електродвигунів з пусковою обмоткою Література 1 Бабкин Б С , Выгодин В А Бытовые холодильники и морозильники, — М Колос, 1998 — 631с ил (справочник) 2 Рассел Е Смит Ремонт холодильников, кондиционеров и нагревательных приборов Перевод с анг Ростов-на-Дону «Феникс», 1998 — 544 3 Каталог Пускозащитные реле на позисторах MPU 14 220-240 U 1,4А, Made in Ukraine Patent UIDEUTON ELT kft Завод электроавтоматики, Ужгород, 2000 (Прототип) 4 Патент України № 45153А від 15 03 2002, "Високочутливий магніторезистор" Пащенко В П , Носанов М І , Шемяков О А - заявники, автори Пащенко В П , Носанов М І , Шемяков О А , Прокопенко В К , Дебелий В Л , Пащенко О В , Курінний Е Г , Кравцов Е Г УКРПАТЕНТ 55154 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24