Модернизированный магнитный пускатель

Модернизированные магнитные пускатели и контакторы обеспечивают аварийное отключение двигателя при обрыве одной фазы в питающей сети не допускают попыток включения на две фазы, как при ручном, так и при автоматическом управлении двигателями. В модернизированных аппаратах намагничивающая катушка подключается к трем фазам сети питающей двигатель - средним витком, делящим катушку на две секции и крайними витками. Доступ к среднему витку осуществляется путем перемотки катушки с сохранением общего числа витков и диаметра намоточного провода. Средний виток присоединяется к произвольно выбираемой фазе через кнопки управления «Стоп» и «Пуск», шунтируемой силовым контактом на выбранной фазе. Крайние витки присоединяются к двум другим фазам через два конденсатора, один из которых включен постоянно, а другой включаемый блок-контактором параллельно первому, отключается блок-контактом после включения пускателя. Емкость первого конденсатора выбирается такой, чтобы пускатель отключался при нажатии кнопки «Стоп», а емкость второго такой, чтобы не допускалось произвольное включение пускателя без нажатия кнопки «Пуск». Модернизация магнитных пускателей и контакторов может производиться в цехах промышленных предприятий. Производство магнитных пускателей и контакторов по образцу полезной модели, для проектируемых электроустановок и для замены аппаратов на действующих электроустановках, может быть организовано на предприятиях электроэнергетической отрасли. Технический эффект от модернизации состоит в экономии затрат на ремонт и замену двигателей на промышленных предприятиях, сокращения числа случаев простоя в производственном процессе.

В области электроэнергетики обнаруживается не до конца исследованная проблема, касающаяся защиты двигателей трехфазного тока при неполнофазном режиме работы питающей сети. Многие известные устройства, предназначенные для обеспечения такой зашиты не получили массового внедрения на промышленных предприятиях: одни из-за сложности, другие из-за ненадежности в работе.

В результате двигатели продолжают повреждаться. Для их ремонта приходится содержать цеха и даже целые предприятия. Промышленным предприятиям приходится нести большие затраты на ремонт двигателей, их замену на резервные и на возмещение потерь от простоя прерванного производства.

Цель настоящего изобретения состоит в создании нового устройства управления и защиты двигателя трехфазного тока, путем модернизации магнитных пускателей и контакторов на действующих электроустановках и производство, по образцу разработанной полезной модели, магнитных пускателей и контакторов для проектируемых электроустановок.

Поставленная цель достигается путем перемотки намагничивающей катушки пускателя на две секции с равным числом витков и одинаковым направлением намотки. Конец одной секции и начало другой соединяются в одной точке и присоединяются к одной общей для двух секций фазе, например, фазе В-фиг.1. Точка соединения двух секций в дальнейшем называется точкой на среднем витке катушки, делящим ее на две секции. Крайние витки катушки присоединяются к двум другим фазам, через последовательно включаемые конденсаторы.

Векторная диаграмма токов при полнофазном режиме работы питающей сети представлена на фиг.2

Направление тока в витках секций на фиг.1 принято в соответствии с Первым законом Киргофа, а направление намагничивающих сил в секциях -F_С1 и F _С2 - на основе правила правой руки:

Векторная диаграмма представлена на фиг.3.

в общем случае

Намагничивающая сила катушки при неполнофазном режиме:

1. Обрыв фазы А или фазы С.

Намагничивающая сила катушки создается одной секцией

2. Обрыв фазы В

Рассмотрение в пунктах 1 и 2 случаи обрыва фазы показывают, что остаточная, намагничивающая сила в катушке при всех случаях обрыва фазы одинакова.

Выбор емкости конденсаторов

1. В отключенном положении и в момент включения пускателя и двигателя в цепь крайних витков катушки включаются два конденсатора C₁ и С₂ соединяемые параллельно (C₁+C₂ =С). Их суммарная емкость,Л-1, стр. 115 равна:

, где:

2Хс-сопротивление двух параллельно соединяемых конденсаторов.

Сопротивление 2Х_С находится графически путем построения в одинаковом масштабе фиг.4 или фиг.4а, если активным сопротивлением допустимо пренебречь.

Z_k..dcp -сопротивление катушки до срабатывания пускателя;

- активное сопротивление катушки;

Zц откл. - сопротивление цепи катушки при отключенном состоянии пускателя. Оно выбирается таким, чтобы не происходило включение пускателя при отключенной фазе В.

где

- Imin.cp -минимальный ток в катушке при котором магнитный пускатель срабатывает. Определяется измерением.

2. После включения магнитного пускателя конденсатор С ₂ автоматически отключается и остается включенным только конденсатор C₁. Его емкость определяется по Л-1, стр. 115

где

X_C1 -емкостное сопротивление конденсатора, определяемое графически построением в одинаковом масштабе фиг.5 и фиг.5а, когда Т принимается равным нулю.

Z_k.пcp -сопротивление катушки после срабатывания пускателя

Z_ц.вкл. - сопротивление цепи после включения пускателя

где

I_omn. - ток при котором пускатель отпадает. Определяется измерением. По найденным значениям C₁+С₂ и значению C₁ определяется С₂ =(C₁+C₂)-C ₁.

Модернизированный магнитный пускатель состоит (Л-2, стр. 627-628), из магнитопровода 1 с неподвижной частью 2 и подвижным якорем 3, механически связанным с силовыми контактами 4, 5, 6. На неподвижной части магнитопровода

располагается намагничивающая катушка 7 модернизируемого пускателя, разделенная на две секции 8 и 9 с выведенными на зажим 10 точкой соединения секции (средним витком) и на зажимы 11 и 12- крайними витками. Крайние витки присоединяются к двум разным фазам через конденсаторы C₁ и C₂, соединяемые параллельно на момент включения блок - контактами 13 и 14, которые отключают конденсатор C₂ после включения пускателя. Средний виток катушки (точка соединения секций) присоединяется к третьей фазе по цепи управления, содержащей кнопку «Пуск» 15, шунтируемую силовым контактом в третьей фазе, и кнопку «Стоп» 16.

Магнитный пускатель присоединяется в сеть зажимами 17, 18, 19 и содержит контактные зажимы 20, 21, 22 для присоединения двигателя 23.

Работа модернизированного пускателя.

1. Отключенное состояние.

Силовые контакты 4, 5, 6 разомкнуты. Средний виток катушки отключен от третьей фазы (фазы В) отпущенной кнопкой «Пуск». Шунтирующая цепь кнопки «Пуск» отключена силовым контактом 5. Блок - контакты 13 и 14 замкнуты. По катушке 7 идет ток недостаточный для срабатывания пускателя. Цепь тока: фаза А-конденсаторы C₁ и С₂ - зажим 11-витки катушки-зажим 12-конденсатор C ₁ и С₂-фаза С.

2. Включение пускателя и двигателя.

Нажатием кнопки «Пуск» средний виток катушки подключается к третьей фазе. Ее намагничивающая сила возрастает в раз. Пускатель срабатывает, замыкает силовые контакты 4, 5, 6 и включает двигатель. Отпущенная после включения кнопка «Пуск» шунтируется силовым контактом 5. Две другие фазы соединены с крайними витками по цепям: фаза конденсатор C ₁-контакт 11 и другая фаза-конденсатор C ₁-контакт 12.

3. Отключение пускателя производится нажатием кнопки «Стоп» вследствие чего

снимается с катушки напряжение третьей фазы и ее намагничивающая сила уменьшается в раз. Согласно с принятым условием при расчете емкости конденсатора C₁, пускатель отпадает и размыкая силовые контакты, отключает двигатель и цепь, шунтирующую кнопку «Пуск».

4. Аварийное отключение пускателя и двигателя происходит при обрыве любой фазы, вследствие снижения намагничивающей силы катушки в раз.

5. Повторно-кратковременный режим работы электроустановки обеспечивается путем замены кнопки «Пуск» датчиком и отключением цепи, шунтирующей кнопку «Пуск».

Технический эффект от использования полезной модели состоит в возможности обеспечить надежную защиту двигателей в действующих электроустановках путем модернизации пускателей и контакторов в цехах промышленных предприятий, а не только путем установки магнитных пускателей и контакторов новой модели заводского изготовления, на проектируемых электроустановках. Промышленная применимость не может вызвать сомнения. Новизна и патентоспособность, по мнению автора, имеют требуемый уровень.

Модернизированный магнитный пускатель для управления и защиты двигателей трехфазного тока при неполнофазном режиме, содержащий магнитопровод, намагничивающую катушку, силовые контакты и блок-контакты, кнопки "Пуск" и "Стоп" в цепи управления и тепловые реле, отличающийся тем, что намагничивающая катушка пускателя подключена к трем фазам сети - средним витком к произвольно выбираемой фазе через кнопку "Стоп" и кнопку "Пуск", шунтируемую силовым контактом на выбранной фазе, и крайними витками - к двум другим фазам, причем в цепи крайних витков включены два конденсатора - один постоянно, а второй включается блок-контактом параллельно первому на время отключенного состояния пускателя и на момент включения, емкость первого конденсатора выбирается такой, чтобы пускатель отключался при нажатии кнопки "Стоп", а емкость второго такой, чтобы не происходило включения без нажатия кнопки "Пуск".