Устройство для пуска трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя от автономного источника соизмеримой мощности

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промышленности, быту и сельском хозяйстве. Техническим результатом является уменьшение массогабаритных показателей и цены энергетической установки при сохранении пусковых качеств электродвигателя, подключенного к источнику переменного тока соизмеримой мощности. Устройство для пуска трехфазного асинхронного электродвигателя от автономного источника соизмеримой мощности содержит магнитный пускатель, через силовые контакты которого трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель подключен к автономному источнику энергии соизмеримой мощности. К первому выводу катушки магнитного пускателя подключены первые выводы катушки второго магнитного пускателя и катушки реле времени. Их вторые выводы соединены между собой и через замыкающий контакт токового реле и размыкающий контакт реле времени подключены к точке соединения кнопки "Пуск" и замыкающего блокировочного контакта второго магнитного пускателя. Первичная обмотка трансформатора тока включена в рассечку одной из фаз подключения электродвигателя к сети, а к его вторичной обмотке подключена катушка токового реле. Между силовыми контактами магнитного пускателя и выводами "а", "b", "с" электродвигателя через силовые контакты второго магнитного пускателя включена батарея пусковых конденсаторов. Наличие батареи пусковых конденсаторов позволит при пуске обеспечить электродвигатель реактивной энергией для пуска от батареи, разгружая автономный источник электроэнергии. После разгона электродвигателя до заданной скорости токовое реле размыкает контакт в цепи катушек магнитного пускателя, обеспечивая их, что приводит к отключению батареи от электродвигателя. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности, быту и сельском хозяйстве для пуска трехфазных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей от источника соизмеримой мощности в электроприводах мощностью до 10 кВт.

Известно устройство для прямого пуска трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя от трехфазной сети переменного тока неограниченной мощности (см. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. Учебник для ВУЗов. Изд. 5-е, дополненное и переработанное М.: Энергия, 1971, рис.9.1, 9.2, с.334, 335). При этом мощность источника электроэнергии превосходит мощность запускаемого электродвигателя в 8-10 раз.

Пусковые токи электродвигателя вызывают перегруз источника питания и электрической сети при меньшей кратности мощностей электродвигателя и сети, имеет место значительное снижение напряжения на зажимах электродвигателя, в результате чего электродвигатель может не запуститься. Кроме того, если электродвигатель запускается в работу от автономного генератора переменного тока, то при меньшей кратности мощностей происходит развозбуждение синхронного генератора пусковыми токами запускаемого. Это является причиной того, что электродвигатель становится невозможно запустить.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для пуска трехфазного асинхронного электродвигателя с контактными кольцами в функции тока (см. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. Учебник для ВУЗов. Издание 5-е, дополненное и переработанное. М. : Энергия 1971, рис.9.8, с.340 и рис.9.10, с.343). При включении электродвигателя в сеть по статору протекает пусковой ток, величина которого ограничивается с помощью пускового реостата, включаемого в ротор через контактные кольца. В этом случае кратность мощностей запускаемого электродвигателя и источника питания может быть снижена до 2,5.

Недостатками прототипа являются следующие.

1. Завышенная мощность генератора трехфазного переменного тока.

2. Завышенная мощность первичного двигателя, например внутреннего сгорания.

3. Значительные массогабаритные показатели источника питания.

4. Высокая цена энергетической установки.

5. В электроприводе технологического процесса может быть использован только электродвигатель с контактными кольцами.

6. Значительные потери энергии в пусковом реостате.

Отмеченные недостатки ограничивают область применения устройства для пуска и тип используемых в электроприводах электродвигателей. В то же время в промышленности, быту и сельском хозяйстве имеются механизмы мощностью 4... 10 кВт и множество механизмов мощностью до 1,0...3 кВт, подключенные к автономным источникам ограниченной мощности и использующие короткозамкнутые трехфазные электродвигатели переменного тока.

Целью задачи, на решение которой направлено настоящее изобретение, является уменьшение массогабаритных показателей и цены энергетической установки при сохранении пусковых качеств электродвигателя, подключенного к источнику переменного тока соизмеримой мощности.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для пуска трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя от автономного источника соизмеримой мощности, содержащего трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель, подключенный к автономному источнику трехфазного переменного тока соизмеримой мощности через силовые контакты магнитного пускателя, катушка которого первым выводом подключена к нулевому проводу сети, а ее второй вывод связан через последовательно включенные кнопки "Пуск" и "Стоп" с одной из фаз автономного источника трехфазного переменного тока, а между вторым выводом катушки магнитного пускателя и точкой соединения кнопок "Пуск" и "Стоп" включен замыкающий блокировочный контакт магнитного пускателя, к первому выводу катушки магнитного пускателя подключены первые выводы катушки второго магнитного пускателя и катушки реле времени, вторые выводы которых соединены между собой и с первыми выводами замыкающего контакта токового реле и размыкающего контакта реле времени с выдержкой времени на размыкание и замыкание, вторые выводы этих контактов соединены между собой и подключены к кнопке "Пуск" со стороны катушки магнитного пускателя, катушка токового реле подключена к вторичной обмотке трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в одну из фаз трехфазной сети переменного тока между силовым контактом магнитного пускателя и выводом электродвигателя, между вторым выводом катушки магнитного пускателя и кнопкой "Пуск" включен замыкающий блокировочный контакт второго магнитного пускателя, а батарея пусковых конденсаторов подключена к выводам трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя через силовые контакты второго магнитного пускателя.

Это позволило снизить соотношение мощности автономного источника трехфазного переменного тока с мощностью запускаемого от него методом прямого пуска трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя до соотношения к= (1,5. ..2,0) со всеми вытекающими из этого положительными эффектами: - снижается мощность первичного двигателя и генератора; - уменьшаются массогабаритные показатели источника питания; - снижается цена энергетической установки; - в электроприводе могут быть использованы трехфазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели; - исчезает необходимость применять для пуска электродвигателя пусковой реостат и терять в нем активную энергию; По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, гарантирующих сущность заявленного изобретения, не известна из уровня техники. Это позволило сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Совокупность существенных признаков может быть многократно использована в промышленности, быту и сельском хозяйстве для пуска трехфазных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей от источника соизмеримой мощности в электроприводах мощностью до 10 кВт. Это достигается путем подключения параллельно выводам электродвигателя на время пуска батареи пусковых конденсаторов, управляемой в функции тока с помощью введенных в схему второго магнитного пускателя реле времени с размыкающим контактом, срабатывающим с выдержкой времени на размыкание и замыкание, и токового реле, включенного в одну из фаз статора трехфазного электродвигателя через трансформатор тока.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема электрическая принципиальная устройства для пуска трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя от автономного источника соизмеримой мощности.

Устройство сдержит трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель 1 с выводами "а", "b", "с", подключенный к автономному источнику 2 трехфазного переменного тока соизмеримой мощности через силовые контакты 3 магнитного пускателя. Его катушка 4 подключена первым выводом к нулевому проводу N автономного источника 2 трехфазного переменного тока, а вторым выводом через последовательно включенные замыкающий блокировочный контакт 5 второго магнитного пускателя, кнопку 6 "Пуск" и кнопку 7 "Стоп" к одной из фаз сети, например к фазе С. Между вторым выводом катушки 4 магнитного пускателя и точкой соединения кнопок 6,7 "Пуск" и "Стоп" включен замыкающий блокировочный контакт 8 магнитного пускателя. Первый вывод катушки 9 второго магнитного пускателя подключен к первому выводу катушки 4 магнитного пускателя, нулевому проводу N автономного источника и к первому выводу катушки 10 реле времени. Вторые выводы катушки 9 второго магнитного пускателя и катушки реле времени 10 соединены между собой и с первым выводом замыкающего контакта 11 токового реле и размыкающего контакта 12 реле времени с выдержкой времени на размыкание и замыкание. Вторые выводы этих контактов соединены между собой и подключены к точке соединения кнопки 6 "Пуск" с замыкающим блокировочным контактом 5 второго магнитного пускателя. Катушка 13 токового реле подключена к вторичной обмотке 14 трансформатора тока, первичная обмотка 15 которого включена в одну из фаз трехфазной сети переменного тока, например в фазу С. К выводам "а", "b", "с" трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 1 через силовые контакты 16 второго магнитного пускателя подключена батарея 17 пусковых конденсаторов. Корпус электродвигателя 1 и автономного источника 2 трехфазного переменного тока соединены с массой 18.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии на кнопку 6 "Пуск" катушка 9 второго магнитного пускателя и катушка 10 реле времени через замкнутый контакт 12 реле времени получают питание. Замыкаются контакты 3,8 магнитного пускателя и контакты 5,16 второго магнитного пускателя. Кнопка 6 "Пуск" блокируется, электродвигатель 1 подключается к сети автономного источника 2 переменного тока, мощность которого в 1.5, 2.0 раза превышает мощность запускаемого электродвигателя 1, а к выводам "а", "b", "с", электродвигателя подключается батарея 17 пусковых конденсаторов. Таким образом, электродвигатель 1 подключается к источнику 2 соизмеримой с ним мощности, и начинается процесс пуска электродвигателя. Одновременно замыкаются контакты 11 токового реле, и катушки 9,10 подключаются к сети через этот контакт и контакт 12 реле времени. Через выдержку времени, равную примерно 0.5. ..1.0 с, размыкается размыкающий контакт 12 реле времени и остается разомкнутым до тех пор, пока замкнут контакт 11. При этом реактивную мощность, необходимую для возбуждения при запуске, электродвигатель 1 берет от батареи 17 пусковых конденсаторов. Подобрав соответствующим образом емкость батареи 17 на время пуска, можно полностью разгрузить источник 2 трехфазного переменного тока от этой мощности, и, тем самым, снизить мощность автономного источника 2.

По мере разгона электродвигателя ток в его статоре уменьшается, и при достижении номинальной частоты вращения он становится равным номинальному значению. При токе 1.2...1.35 от номинального значения замыкающий контакт 11 токового реле размыкается и катушки 9,10 обесточиваются, так как контакт 12 реле времени в этот момент остается разомкнутым. В результате этого контакты 5,16 размыкаются, а батарея 17 пусковых конденсаторов отключается от статора.

Через выдержку времени примерно 1.0 с (она подбирается таким образом, чтобы ее хватило на переключение контактов 11 и 5) контакт 12 замыкается, и реле времени приходит в исходное состояние. Замыкание контакта 12 не приводит к повторному срабатыванию второго магнитного пускателя и реле времени, так как их вторые выводы подключены через контакты 11 и 12 к точке, находящейся между разомкнутым контактом кнопки 6 "Пуск" и разомкнутым блокировочным контактом 5 второго магнитного пускателя.

На этом процесс пуска трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 1 от автономного источника 2 трехфазного переменного тока соизмеримой мощности заканчивается.

Формула изобретения

Устройство для пуска трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя от автономного источника соизмеримой мощности, содержащее трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель, подключенный к автономному источнику трехфазного переменного тока соизмеримой мощности через силовые контакты магнитного пускателя, катушка которого первым выводом подключена к нулевому проводу сети, а ее второй вывод связан через последовательно включенные кнопки "Пуск" и "Стоп" с одной из фаз автономного источника трехфазного переменного тока, а между вторым выводом катушки магнитного пускателя и точкой соединения кнопок "Пуск" и "Стоп" включен замыкающий блокировочный контакт магнитного пускателя, отличающееся тем, что к первому выводу катушки магнитного пускателя подключены первые выводы катушки второго магнитного пускателя и катушки реле времени, вторые выводы которых соединены между собой и с первыми выводами замыкающего контакта токового реле и размыкающего контакта реле времени с выдержкой времени на размыкание и замыкание, вторые выводы этих контактов соединены между собой и подключены к кнопке "Пуск" со стороны катушки магнитного пускателя, катушка токового реле подключена к вторичной обмотке трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в одну из фаз трехфазной сети переменного тока между силовым контактом, второго магнитного пускателя и выводом электродвигателя, между вторым выводом катушки магнитного пускателя и кнопкой "Пуск" включен замыкающий блокировочный контакт второго магнитного пускателя, а батарея пусковых конденсаторов подключена к выводам трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя через силовые контакты второго магнитного пускателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1