Устройство для пуска и торможения однофазного асинхронного двигателя с пусковым конденсатором

В статье приведено описание устройства для бесконтактного отключения пусковой обмотки однофазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором с конденсаторным пуском, обеспечивающего электродинамическое торможение двигателя при отключении его от сети.

Устройство осуществляет автоматическое отключение упо­мянутой обмотки по окончании процесса пуска с помощью динамического фазовращателя и предназначено для пуска и торможения однофазных асинхронных двигателей с коротко­замкнутым ротором и с пусковым конденсатором (ОАД).

В известных устройствах [1 и 2] дано описание устрой­ства для пуска ОАД с бесконтактным отключением пусковой обмотки асинхронного двигателя. Устройство содержит в це­пи пускового конденсатора диодно-тиристорный элемент, цепь управления тиристором, однополюсный переключатель. Не­достатком устройства [2] является ограниченность его функ­циональных возможностей.

Целью предлагаемого технического решения является рас­ширение функциональных возможностей устройства путём ис­пользования его не только для пуска, но и для торможения электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что в устройство [2] до­полнительно введены резистор, тиристор, шунтирующий кон­такты переключателя в цепи питания рабочей обмотки элек­тродвигателя, и две группы контактов переключателя.

Описание устройства

На рис.1 показана принципиальная схема управления од­нофазным асинхронным двигателем с конденсаторным пус­ком и режимом электродинамического торможения (автор­ское свидетельство автора статьи [3]).

Устройство содержит трёхполюсный переключатель SA1 на два положения, с помощью которого подключаются к пи­тающей сети рабочая «Р» и пусковая «П» обмотки электро­двигателя, пусковой конденсатор С1 и диодно-тиристорный элемент, состоящий из диода VD1 и тиристора VS1, включён­ных встречно-параллельно. При этом управляющий электрод тиристора VS1 подключён к питающей сети через последо­вательную цепочку из резистора R1, выпрямительного дио­да VD2, электролитического конденсатора С2, шунтированно­го резистором R2, и контакты переключателя SA1. Контак­ты переключателя SA1 в цепи рабочей обмотки «Р» шунти­рованы тиристором VS2, управляющий электрод которого че­рез резистор R3 и контакты переключателя SA1 соединён с положительным выводом конденсатора С2.

Отрицательный вывод конденсатора С2 соединён с вы­водом рабочей обмотки «Р» и катодом тиристора VS2 через переключатель SA1. В исходном предпусковом положении по­следовательно включённые обмотки «Р» и «П» двигателя шун­тированы двумя последовательно включёнными контактами переключателя SA1.

Принцип действия

При включении переключателя SA1 ток проходит через рабочую обмотку «Р» и пусковую «П», конденсатор С1 и ди­одно-тиристорный элемент VD1-VS1, при этом положитель­ная полуволна тока пусковой обмотки протекает через диод VD1, а отрицательная — через тиристор VS1 диодно-тирис­торного элемента. Через определённый промежуток време­ни, определяемый ёмкостью конденсатора С2, диод VD2 за­пирается электролитическим конденсатором С2, и тиристор VS1 закрывается. В результате протекание тока через диод­но-тиристорный элемент VD1-VS1, а следовательно, и через пусковую обмотку «П» прекращается из-за заряда пусково­го конденсатора С1 через диод VD1, который запирается им. Режим пуска электродвигателя окончен. При работе ОАД конденсаторы С1 и С2 находятся в заряженном состоянии.

При отключении ОАД от питающей сети переключателем SA1 управляющий электрод и катод тиристора VS2 через резистор R3 и контакты переключателя SA1 присоединяют­ся к зажимам заряженного конденсатора С2. Конденсатор С2 разряжается на управляющий переход тиристора VS2, в результате чего тиристор открывается, подключая обмотки «Р» и «П» двигателя к сети. При этом относительно сети об­мотки ОАД включены параллельно через контакты переклю­чателя и обтекаются выпрямленным током сети, в результа­те электродвигатель интенсивно тормозится. По окончании разряда конденсатора С2, тиристор VS2 закрывается, от­ключая обмотки «Р» и «П» электродвигателя от сети.

Таким образом, введение дополнительных элементов в устройство [2], изменение взаимосвязей между элементами схемы обеспечивает не только пуск электродвигателя, но и его торможение, что расширяет функциональные возможно­сти устройства.

Детали

В качестве переключателя SA1 используется любой трёх­полюсный на два положения, подходящий по току и напря­жению для конкретного электродвигателя, например, типа ПТ3-40В для электродвигателей мощностью до 600 Вт вклю­чительно. Параметры силового диода VD1 и силового тирис­тора VS1 диодно-тиристорного элемента определяются мощ­ностью применяемого электродвигателя, так, например, для электродвигателя мощностью 1 кВт в качестве диода VD1 мож­но использовать диоды типа В10-10 — В10-14 на ток 10 А и напряжение от 700 В и выше, а также диоды типов КД227Ж на 5А/800 В или 2Д203Г, Д на 10А/700В. Диод VD2 типа 1N4007 на ток 1 А и напряжение 1000 В можно заменить диодами типов КД105Г 0,3А/800В или КД209В на ток 0,5 А и напряжение 800 В. В качестве тиристоров VS1 и VS2 можно использовать тиристоры класса не ниже шестого ти­пов Т112-10, Т10-20, Т10-63 и им подобные на ток 5…10 А. Тиристор VS2 желательно выбрать как можно с меньшим током управления.

Конденсатор С1 подбирают из расчёта (1,5…2,0)66Р_ном [мкФ], где Р_ном — номинальная мощность электродвигателя в кВт, типа МБГО-2 или МБГЧ, что предпочтительней, на на­пряжение не ниже 400 В. Конденсатор С2 типа ЭМ или КЭ-2 ёмкостью 5.20 мкФ на напряжение не ниже 350 В. Кон­денсаторы С1 и С2 желательно использовать импортные.

Резисторы R1-R3 типа МЛТ-2 сопротивлением 300 Ом, 100 кОм и 300 Ом соответственно.

Наладка

Наладку устройства осуществляют подбором величины ре­зистора R1. Для этой цели его заменяют переменным рези­стором сопротивлением 33.51 кОм и добиваются полного открытия тиристора VS1. После чего измеряют мультимет­ром величину сопротивления введённого переменного рези­стора и впаивают вместо него постоянный резистор такой же величины. Затем осуществляют наладку цепи торможе­ния электродвигателя. Заменив резистор R3 в цепи тирис­тора VS2 таким же переменным резистором, добиваются в режиме торможения ОАД отсутствия свободного выбега ро­тора двигателя. После чего заменяют переменный резистор постоянным. На этом наладка устройства заканчивается.

Лабораторные испытания устройства с электродвигателем типа ЭДГ-2 показали практически мгновенную остановку ро­тора ОАД, в то время как в обычном режиме (без торможе­ния) время выбега ротора двигателя составляло около 6 с.

Литература

1. Авторское свидетельство №655048 СССР, М. Кл.2 Н 02 Р 1/42. Устройство для пуска однофазного конденсатор­ного асинхронного электродвигателя / К.В. Коломойцев (СССР). — № 2541527/24-07: заяв. 10.11.77, опуб. 30.03.79, бюл. №12.
2. Коломойцев К.В. Динамический фазовращатель — пус­катель для двигателя повышенной мощности // Элект­рик. — 2003. — №12. — С.11.
3. Авторское свидетельство №851711 СССР, М. Кл.3 Н 02 Р 1/42 // Н02Р 3/18. Устройство для управления одно­фазным конденсаторным асинхронным электродвигате­лем / К.В. Коломойцев (СССР). — №2840950/24-07 (160116): заяв. 16.11.79, опуб. 30.07.81, бюл. №28.

Автор: Константин Коломойцев, г. Ивано-Франковск