Устройство для реверса асинхронного конденсаторного электродвигателя - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Инженерные решения

15879
Устройство для реверса асинхронного конденсаторного электродвигателя

 

 

Асинхронные конденсаторные электродвигатели, благодаря своим высоким энергетическим показателям и отсутствию дополнительных элементов, необходимых для включения в сеть, нашли наибольшее применение в бытовых приборах, в частности в стиральных машинах. Кроме того, эти двигатели применяют в установках для осуществления различных технологических процессов. Зачастую в вышеуказанных приборах отсутствует автоматический реверс электродвигателя, наличие которого улучшило бы их качественные показатели.

 Предлагаемое в статье устройство предназначено для включения в автоматическом реверсивном режиме асинхронного конденсаторного двигателя АВЕ-071-4С. Двигатель имеет две обмотки: главную I и вспомогательную II (рис.1). Вспомогательная обмотка через конденсатор С соединена с питающей сетью. У двигателя АВЕ-071-4С обмотка I имеет сопротивление 20 Ом, обмотка II – 50 Ом, емкость конденсатора С равна 6 мкФ. Для изменения направления вращения электродвигателя необходимо изменить подключение вспомогательной обмотки (рис.2).

Данное устройство, в отличие от аналогичных, имеет повышенную надежность. Она достигается организацией задержки переключения вспомогательной обмотки после отключения главной обмотки от сети, иначе при одновременной коммутации главной и вспомогательной обмоток электродвигателя возникает токовая перегрузка.

 

Схема устройства показана на рис.3 (см. прикрепленные данные). Оно состоит из ячейки управления А1, реле К1, К2, светодиодных индикаторов HL1, HL2, демпфирующих цепочек R1C1 и R2C3, автоматического защитного выключателя SA1, пусковой кнопки SB1, понижающего трансформатора TV1, предохранителя FU1 и самого электродвигателя M1 с конденсатором C2.

Ячейка управления (рис.4 см. прикрепленные данные) состоит из:

  • генератора на микросхеме DA1, конденсаторах С1, С3, С4, резисторах R1, R2;
  • цепи включения главной обмотки электродвигателя на транзисторе VT2, oптосимисторе VS2, резисторах R7, R10, R11;
  • D-триггера на микросхеме DD2;
  • двух инверторов на микросхеме DD1;
  • цепи коммутации с задержкой вспомогательной обмотки на транзисторах VT1, VT5, VT6, конденсаторах С2, С8, стабилитронах VD1, VD4, оптосимисторе VS1, резисторах R3–R5, R16, R17, R20, R21;
  • цепи пуска электродвигателя на транзисторах VT3, VT4, стабилитроне VD2, диоде VD3, конденсаторе С6, реле К1, резисторах R9, R12–R14;
  • стабилизатора напряжения на микросхеме DA2, конденсаторе C7, резисторах R18, R19;
  • сглаживающего фильтра на конденсаторе С9;
  • выпрямителя на диодном мосте VD5.

Резисторы R6, R15 – токоограничительные для светодиодных индикаторов HL1, HL2. Цепь пуска электродвигателя подключена к выходу стабилизатора DA2 через нормально разомкнутые контакты К1.2 реле К1.

Работа устройства

При включении автоматического защитного выключателя SA1 напряжение питающей сети подается на первичную обмотку трансформатора TV1, с вторичной обмотки которого снимается пониженное напряжение, которое после выпрямления мостом VD5 и стабилизации микросхемой DA2 подается для питания ячейки управления за исключением цепи пуска. При этом на выводе 1 триггера DD2 оказывается низкий уровень напряжения, на выводе 4 микросхемы DD1 – высокий уровень напряжения, транзистор VT5 открыт, транзистор VT6 закрыт. Через время, за которое зарядится конденсатор C2 до напряжения стабилизации стабилитрона VD1, открывается транзистор VT1. Оптосимистор VS1 открывается и через контактные точки 5 и 6 замыкает цепь управления симистором VS2 (рис. 3 см. прикрепленные данные). Реле К2 срабатывает и своими контактами К2.1 и К2.2 изменяет подключение вспомогательной обмотки II и конденсатора С2. Таким образом, осуществляется подготовка к пуску электродвигателя. Затем необходимо нажать кнопку SB1 «Пуск». При этом засвечивается светодиод HL2 «Готов», на ячейке управления замыкаются контактные точки 11 и 12, после чего стабилизированное напряжение питания подается на цепь пуска. Реле K1 срабатывает. Его нормально разомкнутые контакты К1.2 замыкаются и блокируют кнопку SB1. Благодаря этому напряжение питания на цепь пуска подается непрерывно. Также размыкаются нормально замкнутые контакты К1.1 реле К1, разрешая тем самым заряд конденсатора С6 через резистор R9. Как только напряжение на конденсаторе С6 достигнет напряжения стабилизации стабилитрона VD2, транзисторы VT3 и VT4 открываются. В результате чего на схеме (рис.3 см. прикрепленные данные) срабатывает реле К1 и его нормально разомкнутые контакты К1.1 и К1.2 замыкаются. В этот момент на симистор VS1 подается открывающий сигнал. Через замкнутые контакты К1.1 и К1.2 и открытый симистор VS1 напряжение сети прикладывается к обмоткам электродвигателя (точки А и Б).

На рис.5 (см. прикрепленные данные) показаны эпюры напряжения в трех различных точках реверсивного устройства.

Рис.5,а (см. прикрепленные данные) иллюстрирует напряжение на выводе 3 микросхемы DA 1 генератора, причем высокому уровню соответствует рабочее состояние электродвигателя.

Рис.5,б (см. прикрепленные данные) отображает картину изменения напряжения на реле К2. Реле К2 срабатывает через время задержки tз.вкл и отпускает через время задержки tз.выкл.

На рис.5,в (см. прикрепленные данные) показана эпюра напряжения на электродвигателе (между точками А, Б). Она полностью соответствует эпюре рис.5,а, за исключением момента пуска двигателя, который происходит через время tпуск после подачи напряжения сети на устройство.

tпуск=tSB1+tз.пуск,

где:

tSB1 – время от момента включения выключателя SA1 до момента замыкания контактов кнопки SB1;

tз.пуск – время задержки пуска, которое равно времени заряда конденсатора С6 до напряжения пробоя стабилитрона VD2.

Из рис.5,б (см. прикрепленные данные) видно, что реле К2 в начальный момент времени включается с задержкой времени tз.вкл, равной времени заряда конденсатора С2 до напряжения пробоя стабилитрона VD1. tз.вкл выбирается меньше tз.пуск. Выключение реле К2 происходит через время tз.выкл. после отключения электродвигателя, которое равно времени заряда конденсатора С8 до напряжения пробоя стабилитрона VD4. tз.выкл выбирается равным tз.вкл.

Генератор прямоугольных импульсов выполнен на интегральном таймере КР1006ВИ1. Время включенного состояния двигателя зависит от сопротивления резисторов R1, R2 и емкости конденсаторов С1, С3, а время паузы – от сопротивления резистора R2 и емкости конденсаторов С1, С3. Зарубежные аналоги таймера КР1006ВИ1: NE555NL, LM555M.

Индикация состояния устройства осуществляется светодиодом HL2 «Готов», который засвечивается сразу же после нажатия кнопки SB1 «Пуск», и светодиодом HL1 «Пауза», который включается на время паузы в работе электродвигателя.

Отключение устройства осуществляется выключателем SA1. Разряд конденсатора С6 происходит через нормально замкнутые контакты реле К1.1.

Демпфирующие цепочки R1C1 и R2C3 необходимы для защиты симисторов VS1 и VS2 при коммутации индуктивных нагрузок, которыми являются электродвигатель М1 и реле К2.

Конструкция и детали

Понижающий трансформатор TV1 имеет напряжение на вторичной обмотке 15 В при токе нагрузки 0,4 А. При указанных номиналах резисторов R18 и R19 стабилизатор DA2 (микросхема КРЕН12А, зарубежный аналог LM317T) обеспечивает выходное напряжение +12 В. Оптосимисторы VS1 и VS2 (рис.3 см. прикрепленные данные) можно заменить МОС3081, МОС3061–МОС3063. Реле К1 (рис.3 см. прикрепленные данные) РЭС9, паспорт РС4524202. Конденсатор С2 типа КБГ-НМ 6 мкФх600 В.

Чертеж печатной платы ячейки управления показан на рис.6 (см. прикрепленные данные).  Точки ВВ на плате необходимо соединить перемычкой из изолированного провода.

При указанных на схеме рис.3 (см. прикрепленные данные) номиналах устройство обеспечивает работу электродвигателя в реверсивном режиме с временем работы tр=5 мин и временем паузы tп=0,5 мин, tз.пуск=10 с, tз.вкл=tз.выкл=3 с.

Внешний вид устройства со снятой крышкой показан на фото.

Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus