Как уже отмечалось выше, способы активного воздействия на якоря коммутационных аппаратов в бестоковую паузу системы электроснабжения имеют целый ряд технико-экономических преимуществ.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.26. Схема содержит: генератор импульсов па микросхеме D1 серии К176ЛА7; транзисторный ключ на транзисторах VΤ1 и VT2, включенных по составной схеме; задатчик времени удержания на транзисторе VT3, конденсаторе С3 и резисторе R5 ; два стабилизированных источника питания на конденсаторах С1 и С5, служащих, соответственно, для питания катушки пускателя и микросхемы (генератора); узел контроля напряжения сети на динисторе VD6 и задания начала отсчета времени удержания; мостовой выпрямитель питания устройства на диодах VD2 + VD5.
Работает схема следующим образом.
При нажатии кнопки 32 "Пуск" катушка К пускателя получает питание от диодного моста VD2 + VD5. Пускатель срабатывает, через контакт К схема получает питание. Динистор VD6 открывается в моменты достижения мгновенного значения выпрямленного напряжения сети напряжения включения динистора. Выпрямленное напряжение сети прикладывается к динистору VD6 через резисторы R1 и R2. После открытия динистора происходит заряд конденсаторов питания CI и 02 по цепи: плюс диодного моста - C1- диод VD8-С2 - диод VD9 - динистор VD6 - резистор R1 - контакт К - минус диодного моста.
Рис. 2.26. Принципиальная схема устройства УАВ-1.
Рис. 2.27. Внешний вид устройства УАВ-1
Работа устройства определяется моментом начала работы генератора или моментом достижения напряжения на конденсаторе С2 требуемой величины. Генератор начинает работать при напряжении на С2 порядка 5 + 6 В. От момента нажатия кнопки "Пуск" до момента начала работы генератора требуется ее удержание. Необходимое время удержания кнопки "Пуск” составляет
(2.32)
где Vмин.с2 минимальное напряжение на С2, при котором начинает работать генератор;
Ug.cp - среднее значение выпрямленного диодным мостом напряжения питания;
Umax.c1 - напряжение стабилизации стабилитрона VD10 или максимальное напряжение на C1;
(0, 2 : 0, 3)- степень заряда конденсатора C1 к моменту начала работы генератора.
Минимальное время удержания кнопки "Пуск" нажатой при параметрах RI = 6,8 кОм и C2 = 200 мкФ схемы составляет 0,1 с.
После отпускания кнопки 5 2 "Пуск" ток в катушке пускателя создаётся импульсным разрядом конденсатора C1 по цепи: плюс конденсатора C1- катушка К - диод VD12 - транзистор VТ1 - конденсатор C2 - диод VD7 - минус конденсатора C1. При закрытом транзисторе VT1 ток в катушке замыкается через диод VDl. Диод VD12 защищает транзисторы VT1 и VT2 Т2 от подачи на них обратного напряжения с моста при нажатой кнопке "Пуск". Существенно важным при работе устройства в режиме удержания пускателя с помощью энергии конденсатора C1 является то, что происходит импульсный подзаряд конденсатора C2, как видно из приведенного выше, по цепи разряда конденсатора C1. Этим достигается постоянство напряжения питания микросхемы и, следовательно, полная независимость частоты генератора от напряжения питания его.
Собственно генератор импульсов собран на элементах D1.4 микросхемы, охваченных перекрестными обратными связями на элементах R9, C6 и R8, C7. Величиной резистора R9 определяется длительность выходного положительного импульса генератора, который снимается с выхода элемента D1.3. Частота следования импульсов определяется величиной сопротивления резистора R8 и сигналом обратной связи по напряжению на времязадающем конденсаторе C1, поступающем через резистор R7. В данной схеме частота генератора практически обратно пропорциональна напряжению на конденсаторе CI. Этим обеспечивается постоянство тока в катушке пускателя при разряде на нее конденсатора CI.
Положительные импульсы с выхода генератора поступают через дифференцирующую цепь на резисторе R10 и конденсаторе С5 на базу транзистора VТ2 ключа, вызывая его открытие. После окончания действия импульса на выходе дифференцирующей цепи возникает отрицательный сигнал, который замыкается через диод VD14.
На элементах D1.1 и D1.2 реализована схема предотвращения срыва работы генератора. Срыв генератора наступает при одновременном заряде конденсаторов С6 и С7. Если произошел срыв генератора, то при наличии единичного сигнала на входе элемента DΙ.Ι с конденсатором С3 устранение срыва происходит следующим образом. При срыве генератора на выходах элементов D1.3 и D1.4 присутствуют единичные сигналы, которые, поступая на D1.2, вызывают появление на его выходе нулевого сигнала. Нулевой и единичный сигналы по входу D1.1 вызывают появление на его выходе единичного сигнала, который через диод VD15 поступает на вход D1.3. Элемент D1.3 устанавливается при этом в нулевое состояние, что является выходом генератора из срыва в режим генерации. Конденсатором С4 производится гашение импульсных помех, возникающих на выходе при нормальной работе генератора. Появление этих помех обусловлено неидеальностью элементов микросхемы, а именно - конечным временем (не мгновенно) смены состояний элементов D1.3 и D 1.4.
Задание выдержки времени удержания пускателя осуществляется транзистором VТ3, конденсатором С3 и резистором Р5. Если динистор VD6 периодически включается, то через резистор R3 и диод VD13 открывается периодически транзистор VТ3. Через транзистор VТ3 периодически подзаряжается конденсатор С3, чем обеспечивается поддержание по входу D1.1, подключенному к этому конденсатору, единичного сигнала. При снижении напряжения сети до уровня, при котором не происходит включение динистора VB6, транзистор VТ3 оказывается постоянно закрытым и подзаряда конденсатора С3 не происходит. Тогда конденсатор С3 разряжается на резистор Р5 и при снижении напряжения на нем до уровня, соответствующего нулевому сигналу на входе элемента D1.1, этот элемент принимает единичное состояние. В итоге, единичным сигналом D1.1 через диод VD15 блокируется работа генератора на элементах D1.3 и D1.4, что вызывает прекращение работы транзисторного ключа и отключение пускателя.
Работа устройства в режиме выдержки времени удержания пускателя происходит следующим образом. При снижении напряжения сети до уровня уставки, задаваемой динистором VD6, происходит его закрытие. Напряжение на конденсаторе C1, лишенном подзаряда от сети, начинает уменьшаться. Благодаря цепи обратной связи (резистор R7) увеличивается частота генератора, чем обеспечивается постоянство тока в катушке К. Происходит импульсный подзаряд конденсатора С2 питания генератора. По истечении заданного времени удержания, определяемого постоянной времени разряда конденсатора С3 на резистор R5, блокируется работа генератора, и пускатель отключается.
Отключение пускателя без выдержки времени производится кнопкой S1 "Стоп".
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает более эффективное использование энергии предварительно заряженного конденсатора, значительно снижает потребление мощности управления из сети, а также обеспечивает высокую стабильность выдержки времени отпадания якорей магнитных пускателей, так как выдержка времени не зависит от характера изменения напряжения источника питания.
Устройство было создано по заказу предприятия Сибхимпромэнерго и передано для изготовления и широкого внедрения. Конструктивно оно оформлено в виде приставки (рис. 2.27), что создает определенные удобства в эксплуатации, практически не зависит от напряжения штатной катушки управления. У последних экземпляров устройств потребляемый ток снижен почти в 20 раз. Емкость времязадающего предварительно заряженного конденсатора CI в 16 раз меньше емкости конденсатора C1 устройства с непрерывной стабилизацией тока в катушке контактора (рис. 2.16) и в 25 раз меньше емкости конденсатора CI устройства с дополнительной катушкой (рис. 2.15).
Первая модификация устройства получила название УАВ-Ι: устройство активного воздействия на якорь контактора (МП) в бестоковую паузу системы электроснабжения. На устройство получено авторское свидетельство на изобретение, оно успешно прошло промышленную апробацию, и по заказу Кемеровского предприятия"Сибхимпром - энерго" кафедра Электрооборудования Кемеровского технологического института в 1985 году приступила к изготовлению устройств.
