Исходя из анализа положительных и отрицательных аспектов рассматриваемых выше устройств АПВ, в Кемеровском технологическом институте, на кафедре Электрооборудования создано устройство каскадного БАПВ по уровню восстанавливающегося напряжения сети.
Необходимость создания такого устройства была обусловлена тем, что при самозапуске сам факт подключения ответственных двигателей к сети, После бестоковой паузы, зависит от уровня напряжения срабатывания их контакторов (МП) и если восстановившееся напряжение будет недостаточной величины, то двигатели не включатся.
Согласно требованиям ПУЭ и ГОСТ аппараты переменного тока должны четко включаться при подаче на катушки управления 85% номинального напряжения. Практически напряжение срабатывания аппаратов с принятием 5% запаса на неучитываемые факторы (неточность измерения, колебания питающего напряжения и др.) не должно превышать 80% номинального.
Следовательно, при разработке того или иного устройства АПВ необходимо соблюдать требования ПУЭ и ГОСТ.
С другой стороны известно, что эффективность самозапуска Электродвигателей зависит от уровня напряжения "опрокидывания" и Двигателей под промышленной загрузкой.
Следовательно, в режиме самозапуска электродвигателей, осуществляемого посредством пассивных способов, величина напряжения самозапуска Ucз ограничена снизу большим из двух напряжений - напряжением срабатывания втягивающей катушки контактора (магнитного пускателя) и минимальным значением остаточного напряжения 
где - напряжение "опрокидывания" асинхронного электродвигателя напряжением до 1000 В под промышленной загрузкой.
Согласно стандартам на асинхронные машины переменного тока пусковой момент у асинхронных двигателей о короткозамкнутым ротором напряжением до 1000 В, выпускаемых отечественной промышленностью, не ниже номинального считаем, что двигатели за время бестоковой паузы полностью останавливаются). Учитывая, что вращающий момент пропорционален квадрату напряжения сети Mвр=U2, и что для успешного самозапуска вращающий момент должен быть больше момента сопротивления Mвр≥Мс, можно ориентировочно оценить величину напряжения самозапуска.
Для двигателей, приводящих в движение механизмы с постоянным моментом сопротивления на валу и загруженные (например, в химической промышленности) Кз=0, 6+0, 7, напряжение самозапуска Uс.з≥0,8UH.
Для двигателей с механизмами, имеющими вентиляторную характеристику, т.е. с моментом сопротивления, зависящим от скорости вращения агрегата, напряжение самозапуска Uс.з≥(0, 4+0,5)Uн. .
Таким образом, вышеприведенный анализ показал, что для средств пассивного способа обеспечения самозапуска низковольтных двигателей определяющим является напряжение срабатывания втягивающей катушки Uср контакторов (магнитных пускателей).
И если, например, напряжение срабатывания втягивающей катушки каким-то образом снизить, то в этом случае определяющим фактором станет напряжение "опрокидывания" анализируемых самозапускаемых двигателей. Но так как это без основательного изменения конструкции коммутационного аппарата сделать невозможно, то необходимо стремиться к сохранению гарантий завода-изготовителя, что определяется нормами ПУЭ и ГОСТ.
Однако, во всех вышерассмотренных устройствах БАПВ наблюдается повышение Uср за счет того, что катушка контактора (МП) при включении по цели АПВ получает питание от выпрямленного однополупериодного напряжения сети, что, в зависимости от выбранной схемы управления тиристорным ключом (рис. 2.5), повышает напряжение срабатывания до Ucр=(0, 9+1,0)Uном. Кроме этого, в этих устройствах отсутствует контроль за длительностью выбега двигателей, контроль за скоростью снижения питающего напряжения, временный контроль за уровнем восстанавливающегося напряжения сети и ряд других недостатков. Все это значительно снижает суммарную мощность ответственных двигателей, способных самозапуститься от рассматриваемого источника питания и понижает надежность применяемых устройств БАПВ.
Исходя из вышеприведенного анализа создана схема, свободная от указанных недостатков (рис. 2.14).
Рис. 2.14. Принципиальная схема устройства каскадного БАПВ.
Схема содержит такие основные узлы, как: ключ на симисторе VS1; генератор импульсов на микросхеме DD1 с элементами R6, R8, С3 и С4, задающими частоту и диодом VD9, которым обеспечивается "мягкий режим самовозбуждения”; цель задания уровня напряжения включения БАПВ на динисторе VD4; две времязадающих на конденсаторах 01 и С5 .
Работает схема следующим образом. Включение контактора (МП) К производится кнопкой "Пуск" S2, после чего он удерживается включенным через свой блок-контакт К. В течение периода нормальной работы контактора (МП) происходит заряд конденсаторов С1, С5 и С2 через открывающийся каждые полпериода напряжения сети динистор VD4.
При глубокой посадке питающего напряжения контактор (МП) К отключается и при восстановлении напряжения сети до уровня ниже критического динистор VD4 не откроется. Происходит разряд конденсаторов С1 и С5 на резисторы R4 и R7 соответственно. Разряд обоих конденсаторов до определенного напряжения приводит к срыву генератора на микросхеме DD1. Время разряда конденсатора С5, приводящее к срыву генератора, составляет 10-15 мс, а конденсатора 04 - равно критическому времени перерыва электроснабжения.
Если до истечения критического времени (исходя из этого времени выбирается уставка БАПВ) восстановившееся напряжение сети возрастет до уровня напряжения срабатывания контактора (МП), то открывается динистор. В этом случае по цепи: т.2 - VD1-R3-R5-VD11-VD4-VD2-R1- т.1 произойдет заряд конденсатора 05 до напряжения стабилизации стабилитрона VD10. Генератор запустится и импульсами с его выхода периодически открывается транзистор VT4, через который предварительно заряженный конденсатор С5 подключается к управляющему электроду симистора, который открывается. При этом импульсы на включение симистора поступают непрерывно, независимо от полярности напряжения питающей сети. В полпериода напряжения сети, когда динистор закрыт, работа генератора импульсов не прерывается, так как конденсатор С5 за полпериода не успевает разряжаться до напряжения срыва генератора. Таким образом включение контактора (МП) через симистор происходит на переменном оперативном токе, что позволяет производить его включение при напряжения гарантированном заводом-изготовителем коммутационного аппарата - не ниже 0,8 Uн. После включения контактора (МП) происходит полный заряд конденсаторов С1 и С2.
Если напряжение сети восстановилось до уровня напряжения срабатывания аппарата спустя время уставки БАПВ, то включение контактора (МП) не произойдет, так как генератор не включится в работу из-за разряда конденсатора С1.
Оперативное отключение контактора (МП) производится кнопкой "Стоп" S1 . При этом в течение одного полупериода напряжения сети по цепи: т. I - катушка К - R2 - VD5 - VD5 - С1 - контакт К- т. 2 происходит разряд конденсатора C1. После отпускания кнопки S1 (это время приблизительно 0,5 с) контактор (МП) не включится из-за разряда конденсатора C1.
Назначением диодов VD8 и VD11 является разъединение цепей разряда конденсаторов С1 и С2 . Стабилитрон VD5 служит для исключения цепи разряда конденсатора C1 через диод VD3, резистор R2 и кнопку S1. Напряжение стабилизации VD5 должно быть больше напряжения стабилизации стабилитрона VD6. Генератор собран на микросхеме К176ЛА7.
Таким образом, принцип действия устройства каскадного БАПВ обеспечивает повышенную надежность включения контактора (МП) при самозапуске, позволяет иметь выдержку времени устройства не зависящую от уровня и скорости снижения питающего напряжения, и дает возможность включать контактор (МП) во всем временном диапазоне восстанавливающегося напряжения сети. При восстановлении питающего напряжения, по мере включения контакторов (МП) ответственных само запускающихся двигателей, напряжение снова может понизиться до уровня ниже напряжения срабатывания коммутационных аппаратов. В этом случае ряд не включившихся двигателей, оборудованных устройствами БАПВ, переходят в режим ожидания и по мере повышения напряжения будет происходить их автоматическое поочередное включение. Этим и объясняется каскадность устройства по уровню (мере) восстановления напряжения сети.
Устройство каскадного БАПВ прошло промышленную апробацию и рекомендовано к широкому внедрению на промышленных предприятиях.
