Модернізація приводу засувки або про реверс конденсаторного двигуна
Навіть, не вдаючись особливо в їхню конструкцію, і не маючи вищої технічної освіти, легко зрозуміти, що якщо покрутити маховичок, усередині поперек труби рухається заслінка, яка перекриває потік води. Саме ось від цього "рухається" такий механізм трубозапірної арматури і отримав назву "засувка". Пристрій невеликої механічної засувки показано малюнку 1.
Застосування таких «ручних» засувок виправдане лише в тих випадках, коли засувкою користуються дуже рідко, час від часу, і кількість їх невелика. Наприклад, перекрити ділянку трубопроводу у разі аварії. Ну, потекла десь у підвалі будинку труба роздачі чи стояк!
Коли ж засувка є елементом технологічного процесу, користуватися їй доводиться часто (по кілька разів на годину, а то й частіше), а кількість засувок обчислюється десятками, або навіть сотнями, застосовуються засувки з електроприводом.
Водопровідні споруди невеликого міста якраз і мають таку кількість засувок. Майже всі вони механізовані, керуються простим натисканням клавіш, або від контролера системи автоматизації водопроводу.
Малюнок 1. Влаштування механічної засувки
Як правило, в електроприводі засувок використовується звичайний трифазний двигун, потужність і тип якого визначається діаметром труби (100 ... 800мм, а може і більше), на яку встановлюється засувка: чим більше діаметр труби, тим вище її шанси на отримання почесного звання водоводу.
Але одного разудовелося на водовід діаметром 400мм встановлювати електрифіковану засувку замість старої, яка стала непридатною. І ось тут і стався конфуз, але про все по порядку.
Малюнок 2. Редуктор із двигуном.
Сама засувка, звичайно, знаходиться у колодязі, на малюнку показаний тільки двигун у збиранні з редуктором. Чорна пластмасова коробка зверху двигуна приховує під собою клемник для підключення дротів. Передбачалося, що там крім гвинтів для підключення нічого більше і немає: як завжди прикрутили три дроти, і справа зроблена. Але розтин показав, що це зовсім так.
Фотографії були зроблені в робочому порядку, тому на деяких з них видніються руки і навіть черевики учасників трудового подвигу. Після цього ліричного відступу можна продовжити розповідь, що довелося побачити і зробити.
Малюнок 3. Клемна коробка двигуна.
У коробці зручно лежав конденсатор, розташовувався клемник з перемичками, а алюмінієвий шильдик на боці двигуна говорив, що це асинхронний конденсаторний двигун типу АІРЕ 80С4, потужністю півтора кіловати, з конденсатором ємністю 45МКФ, та інші не менш важливі.
З внутрішньої сторони кришки клемної коробки, дещо кривувато приклеєний, виявився листок папірця зі схемою підключення двигуна. Відповідно до цієї схеми напрямок обертання двигуна змінюється за допомогою переустановки перемичок.
Таке підключення добре лише в тому випадку, коли напрямок обертання не змінюватиметься ніколи: один раз вибрали перемичками необхідний напрямок обертання, так і залишили. Як наочний приклад можна згадати хоча б циркулярну пилку: весь час крутиться в один бік, на тому й спасибі.
А хтопереставлятиме ці перемички при управлінні засувкою? Тому потрібно розробляти схему реверсу на базі уніфікованого реверсивного магнітного пускача ПМЛ 2621-БММ, який вже був у наявності і використовувався з колишньою засувкою.
В одній спільній коробці об'єднані два магнітні пускачі, теплове реле і три кнопки управління. Крім цього є механічне блокування від спрацьовування відразу двох пускачів. Загалом досить зручна конструкція.
На цьому малюнку в розібраному вигляді показаний саме той пускач, який буде перероблений для керування конденсаторним двигуном. Сусідні пускачі призначені для керування іншими засувками.
Реверс конденсаторного двигуна. Силова частина
Принципова схема реверсивного пускача була розроблена начальником групи КВП т. Суховим С.Ю. На малюнку 7 показано силову частину схеми.
Живлення до схеми підводиться по продажах L і N що означає відповідно фазний і нульовий провід. Фаза подається на двигун тільки при спрацьовуванні одного з пускачів, а нульовий провід подається безпосередньо на конденсатор C1, що відповідає заходам електробезпеки. Для підключення двигуна знадобилося чотири дроти.
Мережева напруга подається, звичайно, через автоматичний вимикач. Крім того, уніфікований магнітний пускач містить теплове реле. Для спрощення малюнка ці елементи на схемі показано.
У верхній частині схеми прямокутнику показаний клемник на двигуні. Всі позначення клем та їх розташування повністю відповідають тому, що можна побачити усередині клемної коробки. Показано навіть клему V2, яка не використовується. Магнітні пускачі позначені на схемі як «ЗАКРИТИ» та«ВІДКРИТИ», що дозволяє надалі користуватися схемою без особливої напруги пам'яті.
Роботу схеми найпростіше розглянути, якщо припустити, що живлення двигуна здійснюється постійним струмом. Звичайно, конденсаторний двигун на постійному струмі не працюватиме, але, якщо вважати, що це миттєве значення змінного струму, то запропонований опис можна вважати досить коректним. Якщо сказати ще точніше, то на схемі показаний момент часу, коли на дроті L діє позитивний напівперіод напруги.
На малюнку 8 показано роботу двигуна в режимі «ВІДКРИТИ».
Відкриття засувки
Провідники L і N замінені значками + і -, тому простежити напрямок проходження струму, який на схемі показано стрілками, нескладно: струм йде від «плюсу» до «мінуса». Контакти пускача «ВІДКРИТИ» обведені червоним пунктирним овалом, що свідчить, що пускач включений, і контакти замкнуті.
Напруга живлення від клеми «плюс» через замкнутий контакт A пускача K1 подається на клему W2, проходить через котушку L2, клему W1, конденсатор C1 і через клему V1 повертається на «мінус» джерела живлення. Все, ланцюг замкнувся, струм йде.
Слід звернути увагу на напрям струму через котушку L2 та конденсатор C1: при включенні пускача «ЗАКРИТИ» цей напрям змінитися не повинен.
Через контакт B пускача «ВІДКРИТИ» позитивна напруга приходить на клему U1, проходить через котушку L1 і крізь клему U2 і замкнутий контакт C пускача повертається на мінусовий висновок джерела живлення. При цьому слід звернути увагу на напрям струмів у котушках L1 та L2. Можна сказати, що стрілки дивляться вслід один одному, ніби одна наздоганяє іншу.
Закриттязасувки
Робота схеми в режимі "ЗАКРИТИ" відбувається при включенні пускача K2. Це положення показано малюнку 9.
Як і малюнку 8 контакти включеного пускателя обведені червоним пунктиром. Тому вважатимемо, що всі контакти замкнуті.
Через замкнутий контакт A пускача «ЗАКРИТИ» напруга живлення надходить на клему W2, проходить через котушку L2, конденсатор C1 і крізь клему V1 повертається до негативного полюса джерела живлення. Якщо точніше говорити, то проходить струм, який виходить від напруги. Напрямок струму показано на схемі стрілками. Слід звернути увагу на те, що напрям струму в котушці L2 точно той самий, яким він був на малюнку 8.
Тепер давайте подивимося, що відбувається з котушкою L1. Напруга живлення, мається на увазі, природно, "плюс", через замкнутий контакт C пускача "ЗАКРИТИ" надходить на клему U2, струм проходить через котушку L1, і через клему U1 і замкнутий контакт B пускача "ЗАКРИТИ" повертається на "мінус" джерела живлення. У цьому напрям струму в котушці L1 протилежно тому, що було показано малюнку 8. Звідси можна дійти невтішного висновку, що з реверсу конденсаторного двигуна досить поміняти фазування однієї з котушок, у разі це буде котушка L1.
Весь попередній опис, так само як і дві останні схеми, зроблено в припущенні, що на фазному проводі L діє позитивний напівперіод напруги. Рано чи пізно лінії L виявиться негативний напівперіод. Все буде працювати так само, тільки на картинках доведеться поміняти місцями плюс і мінус, а напрямок всіх стрілок змінити на протилежне.
Як досягти «правильного» напрямку обертання
Напрямок обертання двигуна маєвідповідати натисненим кнопкам управління: якщо натиснули кнопку «ЗАКРИТИ», то засувка має піти на закриття. У разі "неправильного" напрямку обертання відбувається навпаки відкриття засувки.
Щоб виправити це непорозуміння, треба змінити напрямок обертання, що можна досягти перемиканням проводів на клемах U1 і U2. Для порівняння: при використанні трифазного двигуна напрямок обертання можна змінити перемиканням двох будь-яких проводів, тут саме зазначених вище.
Схема управління
З силовою частиною начебто все ясно. Залишилося тільки розібратися, яким чином це все буде керуватися. По суті, алгоритм управління засувкою досить простий: натиснули кнопку «ЗАКРИТИ» почалося закриття, яке триває доти, доки не спрацює кінцевий вимикач «ЗАКР» або не буде натиснута кнопка «СТОП». Те саме відбувається і при відкритті засувки, - дійшла до кінцевика, і зупинилася.
Далі слідує опис схеми управління пускачами. По суті вона є звичайним реверсивним магнітним пускачем, який молодим електрикам пропонується зібрати на конкурсах професійної майстерності: правильно зібрав – отримай приз!
Але на цій схемі є кілька специфічних елементів, зокрема дорожні кінцеві вимикачі, які на професійному сленгу називаються просто кінцевиками.
Дотримуючись цієї традиції, далі буде застосовуватися саме такий термін. Сама схема показана малюнку 10. Принципово вона, схема, залишилося тієї ж, що й за використанні трифазного двигуна.
Малюнок 10. Схема керування засувкою
Котушки магнітних пускачів K1 і K2 розраховані на напругу 220В, тому живлення схеми здійснюється від фазного та нульового дроту,позначених відповідно як L та N. Неважко бачити, що фазний провід підключений до схеми через кнопку «СТОП». Таке підключення добре вже тим, що при налаштуванні колійних кінцевиків утримання кнопки знеструмлює всю схему.
При натисканні кнопки «ВІДКРИТИ» вмикається пускач K1 та контактами K1.1 встановлюється на саможивлення. Нормально замкнутий контакт K1.2 розмикається, що блокує увімкнення пускача K2 при натисканні кнопки «ЗАКРИТИ».
Засувка починає відкриватися. Відкриття продовжується до тих пір, поки не спрацює кінцевик SQ1 (ВІДКР.), розташований у механізмі засувки або не буде натиснуто кнопку «СТОП». Кінцівки, що знаходяться в механізмі засувки, на схемі показані у пунктирному прямокутнику.
Робота схеми при натисканні кнопки «ЗАКРИТИ» аналогічна: включається пускач K2 і рух засувки продовжується або до тих пір, поки не спрацює кінцевик SQ2 (ЗАКР.), або не буде натиснуто кнопку «СТОП». Контакт K2.2 блокує увімкнення пускача K1. Тому зміна напрямку обертання двигуна засувки можлива лише після зупинки механізму.
Вижимні кінцевики
Безпосередньо в засувці, крім дорожніх кінцевих вимикачів ОТКР. та ЗАКР. є ще захисні кінцевики SQ3, SQ4, звані також вичавними. Вони спрацьовують у тому випадку, коли зусилля механізму перевищує допустиме: усередині механізму стискається пружина, що призводить до спрацювання SQ3 або SQ4. Звідси й назва кінцевиків «вижимні».
Подібна ситуація найчастіше виникає при несправності колійних кінцевиків SQ1 або SQ2: несправність механізму мікровимикача, або навіть просто зварені контакти. Таке трапляється досить часто.
Робота вичавних кінцевиків нагадує теплове реле: після спрацьовування треба натиснути на кнопку, щоб відновитироботу всієї схеми. Тільки в цьому випадку потрібно вивести засувку з цього положення вручну, для чого кожен засув має спеціальну рукоятку.
Теплове реле на схемі також є. Його нормально замкнутий контакт позначений на схемі як РТ – теплове реле.
Підключення до контролера системи автоматизації
Подібну схему керування легко підключити до контролера системи автоматизації водопроводу за допомогою проміжних реле типу РП-21 або подібних. Достатньо паралельно кнопкам «ВІДКРИТИ», «ЗАКРИТИ» підключити нормально розімкнені контакти відповідних реле. Для зупинки засувки послідовно із кнопкою «СТОП» слід увімкнути нормально замкнутий контакт проміжного реле «ЗАКРИТИ».
Щоб контролер «знав» про положення засувки, до кінцевиків SQ1, SQ2 слід підключити оптронні розв'язки.