Тринисторный пускатель с реверсом

Предлагаемое устройство предназначено для управления электродвигателями и другими электрическими нагрузками
практически любой мощности и любого (активного, емкостного, индуктивного) характера. Оно заменяет привычный электромагнитный пускатель.
Тринисторные пускатели имеют ряд преимуществ перед электромагнитными Они бесшумны, не подвержены износу, так как не имеют движущихся частей, в них отсутствует искрящая и обгорающая контактная система. В силу сказанного, эти пускатели надежны, долговечны и удобны в эксплуатации Хотя они немного дороже электромагнитных пускателей, преимущества с лихвой перекрывают этот недостаток. При реверсе электродвигателя с помощью предлагаемого пускателя исключена возможность "перехлеста" фаз. Обеспечена задержка включения, достаточная для остановки вращения в прежнем направлении Это снижает динамические нагрузки на детали приводимого в действие механизма.
Основой пускателя служит узел управления мощными тринисторами, коммутирующими нагрузку, схема которого приведена на рис. 1

Рис.1

Он состоит из реле времени на элементах DD1.1 и DD1.3, управляемого мультивибратора на элементах DD1.2 и DD1.4 усилителя импульсов на транзисторе VT3 и узла блокировки на транзисторах V11 и VT2.
На вывод 1 узла подают напряжение питания +12 В, вывод 5 — общий. Пока вывод 3 соединен с выводом 5 конденсатор С2 разряжен и на выходе элемента DD1.3 установлен низкий логический уровень. В результате работа мультивибратора запрещена и на выходах узла (выводах 6 — 13) нет никаких сигналов.
При подаче на вывод 3 напряжения высокого уровня диод VD2 будет закрыт и начнется зарядка конденсатора С2 током. текущим через резисторы R4 и R5 Через некоторое время напряжение на конденсаторе достигнет уровня переключения элемента DD1.1 и этот элемент, а с ним и элемент DD1.3 изменят состояние. При указанных на схеме номиналах деталей продолжительность выдержки можно изменять подстроечным резистором R4 приблизительно в пределах 0.2...6 с. Если необходимо, выдержку можно сделать еще больше, увеличив емкость конденсатора С2.
Установленный на входе 9 элемента DD1.2 высокий уровень разрешает работу мультивибратора. Его импульсы, усиленные транзистором VT3, поступают на первичную обмотку трансформатора Т1, а с его вторичных обмоток II— V — на управляющие электроды не показанных на схеме тринисторов. коммутирующих нагрузку. Цепи VD4C5— VD7C8 формируют импульсы с крутыми фронтами и пологими спадами. Обмотки трансформатора Т1 намотаны проводом ПЭВ-2 0,27 на кольцевом магнитопроводе типоразмера К38x24x7 из феррита 2000НН. Первичная обмотка содержит 30, а все вторичные — по 70 витков. Каждая обмотка изолирована двумя слоями лакоткани.
Еще два выхода узла управления — вывод 2 и вывод 4 (с открытым коллектором) — предназначены для связи между собой и взаимной блокировки нескольких узлов управления Состояние этих выходов зависит от уровня напряжения на выходе элемента DD1.3, т. е. от того, разрешена или нет генерация импульсов, открывающих тринисторы.
Полная схема реверсивного пускателя приведена на рис. 2

Рис.2

С помощью кнопок SB 1 —SB 3 управляют триггером на тринисторах VS1 и VS2 Пока оба они закрыты, на входах 3 узлов А1 и А2, собранных по описанной выше схеме, установлены низкие логические уровни. Узлы не генерируют импульсы, тринисторы VS3—VS10 закрыты и два из трех выводов обмотки статора электродвигателя M1 отключены от сети Вал двигателя не вращается Светодиоды HL1 и HL2 выключены. Нажатием на кнопку SB1 открывают тринистор VS1. В результате будет включен светодиод HL1, сигнализирующий о вращении двигателя в условно прямом направлении, а на вывод 3 узла А1 подан высокий логический уровень. Спустя установленное время выдержки узел А1 начнет генерировать импульсы, открывающие тринисторы VS3, VS4,VS7, VS8. К сети будут подключены все выводы двигателя М1 он начнет работать. При нажатии на кнопку SA2 будет открыт тринистор VS2, a VS1 — закрыт (благодаря связи через конденсатор С2) Светодиод HL1 будет выключен, a HL2 — включен. Узел А1 прекратит генерировать импульсы, и тринисторы VS3, VS4, VS7, VS8 закроются отключив двигатель М1 от сети.
По истечении установленной выдержки заработает узел А2, открыв тринисторы VS5, VS6, VS9 и VS10 Выводы обмоток двигателя М1 вновь будут подключены к трехфазной сети, но уже в другой последовательности Поэтому вал двигателя начнет вращаться в противоположном направлении. Так как вывод 4 узла А1 соединен с выводом 3 узла А2 и наоборот, открывающийся в одном из них транзистор VT2 (см. рис. 1) надежно защищает второй узел управления от случайной подачи на него сигнала, разрешающего открывание второй группы мощных тринисторов, пока открыта первая Нажатием на кнопку SA3 разрывают цепь питания тринисторов VS1 и VS2, что приводит к закрыванию обоих и остановке электродвигателя.
Допустимая мощность двигателя М1 зависит от типа тринисторов VS3-VS10. Автор испытывал изготовленный пускатель с двигателями мощностью 7,5 и 125 кВт , применив в последнем случае тринисторы Т143-630. Разумеется, при небольшой нагрузке пускатель будет успешно работать и с тринисторами значительно меньшей мощности.
Если расстояние между узлами управления и мощными тринисторами велико, конденсаторы С5—С8 (см. рис. 1) рекомендуется установить непосредственно у выводов тринисторов, а длинные провода цепей управления попарно свить. При безошибочном монтаже налаживание пускателя сводится к установке требуемых выдержек подстроечными резисторами R4 узлов А1 и А2.
Если реверсировать двигатель не требуется, из пускателя можно исключить узел А2 и управляемые с его помощью тринисторы. Не нужны в этом случае и тринистор VS2, светодиод HL2, конденсаторы С2 и СЗ, резисторы R4 R6, а также кнопка SB2.
На базе рассмотренного узла управления (см. рис. 1) можно собрать устройство, включающее несколько нагрузок поочередно через заданные интервалы времени. Это бывает необходимо, например, в тех случаях, когда при одновременном включении суммарный пусковой ток оказывается недопустимо большим.
Схема пускателя рассчитанного на три нагрузки, показана на рис. 3.

Рис.3

Сигнал включения узла А1, управляющего мощными тринисторами, коммутирующими первую нагрузку, формирует узел на тринисторе VS 1. Для узла А2 разрешающим служит сигнал с вывода 2 узла A1, а для АЗ — с такого же вывода узла А2.
В. Нарыжный, г. Батайск Ростовской обл.