В ряде технологических процессов электродвигатели имеют непродолжительные по времени режимы работы, связанные с периодическим включением и отключением приводимых ими в движение механизмов. Это относится к электродвигателям вибраторов, применяемых для очистки от налипания на стенки бункеров сыпучих материалов, мешалок, перемешивающих в соответствии с различными технологическими процессами растворы и сыпучие смеси, вентиляторов и т.п. При этом время их включенного состояния может отличаться от времени отключенного состояния.
Каждое повторное включение и отключение электродвигателя требует воздействия оперативного персонала на коммутационный аппарат (например, кнопочный переключатель), управляющий его работой, с фиксацией промежутков времени его включенного и отключенного состояний. Это создает неудобства в эксплуатации электродвигателей и требует больших затрат времени оперативного персонала.
С целью повышения удобства эксплуатации электродвигателей разработано устройство для автоматического управления их работой. Устройство обеспечивает в течение неограниченного времени при однократном нажатии на кнопку «Пуск» кнопочного переключателя включение и отключение электродвигателя в заданные моменты времени без участия оперативного персонала. При этом соотношения между продолжительностью времени каждого отключенного состояния электродвигателя, также, как и продолжительностью времени каждого его включенного состояния могут регулироваться в соотношении, определяемом технологическими особенностями работы приводимого им в движение механизма. Для прекращения работы устройства для автоматического управления электродвигателем в любом его состоянии необходимо нажать кнопку «Стоп» кнопочного переключателя.
Схема устройства для автоматического управления работой электродвигателя показана на рисунке 1.
Устройство работает следующим образом. При нажатии кнопки «Пуск» кнопочного переключателя SB напряжение от сети переменного тока подается на релейно-контактную часть схемы и подводится к входам блока питания A1. Ток протекает через обмотку реле KL, которое срабатывает и, замыкая свой контакт, встает на самоудерживание. С выхода блока питания напряжение подается на все элементы электронной части устройства. Формирователь импульсов сброса DD1 вырабатывает короткий положительный импульс, который с его выхода подается на вход генератора импульсов UZ и на первые R-входы счетчиков импульсов DD2 и DD3. Счетчики импульсов устанавливаются в нулевое состояние, а генератор импульсов начинает вырабатывать прямоугольные импульсы, которые появляются на его выходах с заданной частотой.
При нулевом состоянии выходов счетчиков импульсов сигналы на всех выходах дешифраторов DD4 и DD5, кроме выхода «0», имеют единичный уровень. Единичный сигнал с i-го выхода дешифратора DD4 через замкнутый контакт переключателя SA1 поступает на второй R-вход счетчика импульсов DD3 и на вход усилителя A2, что приводит к появлению такого же сигнала на выходе последнего.
В результате этого отсутствует разность потенциалов между выходом блока питания и выходом усилителя. Ток через излучающую часть оптосимистора V не протекает, закрыта его силовая часть, поэтому отсутствует ток в обмотке магнитного пускателя KM. Электродвигатель М находится в отключенном состоянии. Единичный сигнал с j-го выхода дешифратора DD5 через замкнутый контакт переключателя SA2 подается на вход логического элемента НЕ DD6, с выхода которого сигнал нулевого уровня поступает на второй R-вход счетчика импульсов DD2.
Импульсы, имеющие меньшую частоту следования, подаются с первого выхода генератора импульсов на счетный вход С1 первого счетчика импульсов DD2, а импульсы с большой частотой следования поступают со второго выхода генератора импульсов на счетный вход С1 второго счетчика импульсов DD3.
С выходов счетчиков импульсов сигналы, соответствующие двоичному коду числа поданных на их счетные входы С1 импульсов, поступают на соответствующие входы дешифраторов. Сигналы на выходах последних появляются в определенной последовательности, обеспечивая на выходах дешифратора DD4 заданный промежуток времени между двумя последовательными включениями электродвигателя, а на выходах дешифратора DD5 заданную продолжительность его включения в каждом цикле работы.
В исходном состоянии схемы в рабочем состоянии находится только счетчик импульсов DD2, т.к. на его R-входах сигналы имеют нулевой уровень, а счетчик импульсов DD3 находится в закрытом состоянии, т.к. на его второй R-вход подан единичный сигнал. В таком состоянии схема устройства находится до прихода первого импульса на счетный вход С1 счетчика импульсов DD2.
При поступлении с первого выхода генератора импульсов на вход С1 счетчика импульсов DD2 первого импульса на выходе «1» дешифратора DD4 сигнал принимает уровень логического нуля, а на остальных выходах остается равным единице. Состояние остальной части схемы устройства при этом не изменяется. При поступлении на вход С1 счетчика импульсов DD2 второго, третьего и последующих импульсов сигнал нулевого уровня появляется последовательно на выходах «2», «3» и так далее дешифратора DD4, оставаясь равным единице на всех остальных.
Так продолжается до тех пор, пока на вход С1 счетчика импульсов DD2 не поступит i-й сигнал с первого выхода генератора импульсов, когда сигнал на i-м выходе дешифратора DD4 примет уровень логического нуля.
Сигнал нулевого уровня с i-го выхода дешифратора DD4 через замкнутый контакт переключателя SA1 поступает на второй R-вход счетчика импульсов DD3, переводя его в рабочее состояние, и на вход усилителя, на выходе которого сигнал также примет значение логического нуля. В результате этого появляется разность потенциалов между выходом блока питания и выходом усилителя и через излучающую часть оптосимистора начинает протекать ток. Отпирается силовая часть оптосимистора и ток от источника переменного напряжения начинает протекать через обмотку магнитного пускателя. Магнитный пускатель срабатывает и замыкает свои контакты в цепи питания электродвигателя M. Электродвигатель включается в работу.
С этого момента времени счетчик импульсов DD3 начинает вести подсчет импульсов, поступающих на его счетный вход С1 со второго выхода генератора импульсов. При поступлении на его счетный вход С1 каждого очередного импульса сигнал нулевого уровня перемещается последовательно по выходам дешифратора DD5, начиная с выхода «1». Состояние остальной части схемы устройства не изменяется до тех пор, пока сигнал нулевого уровня не появится на j-ом выходе дешифратора DD5. Сигнал нулевого уровня с j-ого выхода второго дешифратора DD5 через замкнутый контакт второго переключателя SA2 подается на вход логического элемента НЕ DD6, вызывая появление единичного сигнала на его выходе. Сигнал единичного уровня с выхода логического элемента НЕ DD6 поступает на второй R-вход первого счетчика импульсов DD2, устанавливая его в нулевое состояние. В результате этого сигналы на всех выходах первого дешифратора DD4 принимают уровень логической единицы. Единичный сигнал с i-го выхода первого дешифратора DD4 через замкнутый контакт первого переключателя SA1 поступает на второй R-вход второго счетчика импульсов DD3, устанавливая его в нулевое состояние, и на вход усилителя A2, что приводит к появлению такого же сигнала на выходе последнего. Исчезает разность потенциалов между выходом блока питания A1 и выходом усилителя A2. Прекращается протекание тока через излучающую часть оптосимистора V, а затем через его силовую часть и обмотку магнитного пускателя KM. Магнитный пускатель RV, возвращаясь в исходное состояние, размыкает свои контакты в цепи питания электродвигателя M. Электродвигатель прекращает работу, а схема устройства возвращается в исходное состояние, т.е. в состояние, которое она имела сразу же после нажатия кнопку «Пуск» кнопочного переключателя SB.
В дальнейшем работа схемы устройства повторяется.
Для прекращения работы устройства для автоматического управления электродвигателем необходимо нажать кнопку «Стоп» кнопочного переключателя SB. При этом со схемы устройства снимается переменное напряжение, в результате чего прекращается протекание тока через обмотку электромеханического реле KL, размыкается его контакт, исчезает напряжение на входе и выходе стабилизированного блока питания A1, электронная часть схемы устройства теряет питание. Схема устройства прекращает работу независимо от того, в каком состоянии находился электродвигатель M (включенном или отключенном).
Время отключенного состояния электродвигателя M мешалки может изменяться путем перемещения подвижног контакта первого переключателя SA1, а время его включенного состояния — путем перемещения подвижного контакта второго переключателя SA2.
Таким образом, при однократном нажатии кнопки «Пуск» кнопочного переключателя SB схема устройства вводится в работу, обеспечивая в течение неограниченного времени автоматическое включение и отключение электродвигателя в заданные моменты времени, чем повышается удобство эксплуатации мешалки.
В. П. ФЕДОТОВ, Л. А. ФЕДОТОВА, Уральский государственный технический университет — УПИ, г. Екатеринбург.
