Чем обеспечить реверс двигателя

Реверс однофазного двигателя

Однофазным называется такой асинхронный двигатель, на статоре которого имеется лишь одна рабочая обмотка, напрямую питаемая от единственной фазы сети. Есть в однофазном двигателе и вспомогательная (пусковая) обмотка, которая используется только в момент старта двигателя, для того чтобы придать ротору начальный импульс, фактически пусковая обмотка включается с целью вывести ротор из положения равновесия, иначе бы он не сдвинулся с места без посторонней помощи, и его пришлось бы сталкивать как-то иначе.

Как и в любом двигателе, в однофазном тоже имеются ротор, который вращается, и статор, который неподвижен, а служит лишь для создания изменяющегося во времени магнитного поля. Рабочая и пусковая обмотки расположены на статоре друг относительно друга под прямым углом, причем рабочая обмотка занимает вдвое больше пазов, чем пусковая.

Можно сказать, что в момент пуска такой двигатель работает как двухфазный, а после — переходит в однофазный рабочий режим. Ротор однофазного асинхронного двигателя по конструкции самый обычный — короткозамкнутый (типа «беличья клетка») или цилиндрический (полый).

Что получилось бы, если б пусковой обмотки на статоре вообще не было, или она была бы, но не использовалась. В этом случае, при включении двигателя в сеть, в рабочей обмотке появилось бы пульсирующее магнитное поле, и ротор бы попал в условия пронизывающего его изменяющегося магнитного потока.

Но если ротор изначально неподвижен, а мы внезапно подали переменный ток лишь в рабочую обмотку, то ротор с места не сдвинется, потому что суммарный вращательный момент (против часовой стрелки и по часовой стрелке) будет равен нулю, несмотря на индуцируемые в роторе ЭДС, и нет причин для вращения, ведь возникающие силы Ампера друг друга точно компенсируют.

Но совсем другое дело, если ротор подтолкнуть, — тогда он продолжит вращение в том же направлении, что и стартовый толчок, ведь теперь не только по закону электромагнитной индукции в роторе наведутся ЭДС и возникнут соответствующие токи, которые по закону Ампера станут от магнитного поля отталкиваться, но и (поскольку ротор уже имеет вращение) результирующий момент по направлению толчка окажется большим, чем момент против направления толчка. В итоге получим продолжение вращения ротора.

Чтобы пусковая обмотка смогла ротор в начальный момент толкнуть, она должна быть не просто смещена в пространстве относительно рабочей обмотки, но еще и ток в ней должен быть сдвинут по фазе относительно тока рабочей обмотки, тогда совместное действие двух этих обмоток статора окажется эквивалентно не просто пульсирующему магнитному полю, но уже вращающемуся магнитному полю. А это — как раз то, что необходимо для разгона ротора в момент пуска однофазного двигателя.

Для смещения по фазе тока в пусковой обмотке, как правило применяют необходимой емкости конденсатор, включенный последовательно с пусковой обмоткой, и создающий сдвиг фаз в 90 градусов. Это стандартное решение для двигателя с расщепленной фазой.

Как только двигатель включается в сеть, оператор нажимает на кнопку выключателя, который подает питание к цепи пусковой обмотки, и как только обороты достигнут необходимого значения соответствующего номиналу при данной частоте сети, кнопку отпускают.

Для получения реверса однофазного двигателя с конденсаторным пуском, достаточно обеспечить условие, когда пусковой толчок будет подаваться в другом направлении, чем подавался изначально. Это достигается путем изменения относительного порядка чередования фаз в рабочей и пусковой обмотках.

Для обеспечения данных условия, необходимо переключить рабочую или пусковую обмотку, то есть поменять «полярность» подключения ее выводов к сети либо к сети и к конденсатору. Это несложно реализовать, поскольку на однофазном двигателе есть клеммник, на который выведены каждый из концов как пусковой, так и рабочей обмоток. Рабочая обмотка имеет меньшее активное сопротивление, чем пусковая, поэтому ее несложно найти при помощи мультиметра. Лучшее решение — разместить выводы пусковой обмотки на двухполюсный переключатель без фиксации.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Реверс двигателя постоянного тока схемы.

В статье «Регуляторы оборотов электродвигателей » речь шла о регулировке оборотов коллекторных двигателей электроинструментов. Нередко возникает и другая задача: реверс двигателя постоянного тока, т.е. требуется обеспечить его вращение в одну и другую стороны. Реверс может понадобиться, например, для привода ворот в гараже или коттедже, в различных моделях и пр.

Проще всего такая задача с реверсом решается с помощью мостовой схемы, которая в общем виде представлена на рис.1 .
Схема реверса состоит из четырех ключей, двигателя и источника питания. Когда все ключи разомкнуты ( рис.1а ), ток через двигатель не течет. При коммутации первого и четвертого ключа ток через двигатель Iд течет слева направо ( рис.1б ), и двигатель вращается в одном направлении. А при коммутации второго и третьего ключей — ток течет справа налево ( рис.1в ), и двигатель вращается в обратном направлении.
Понятно, что руками коммутировать для реверса четыре переключателя неудобно, поэтому вместо ключей используем транзисторы ( рис.2 ).
Транзисторы могут быть разной проводимости, полевыми или биполярными. Работают они в ключевом режиме.
Обратно включенные диоды VD1. VD4 защищают транзисторы от выхода из строя, так как в момент выключения электродвигателя возникает достаточно большая ЭДС самоиндукции.
Силовая часть устройства реверса приведена на рис.3 .
Она состоит из четырех силовых и двух управляющих транзисторов; резисторов, ограничивающих базовые токи; шунтирующих диодов и гальванической развязки в виде двух оптопар.
Питание моста происходит от блока питания, подающего постоянное напряжение +50 В относительно земли. В cостоянии покоя на оба канала (А и Б) подается 0 В. Все транзисторы закрыты, на концах обмоток потенциал 0 В. Вал двигателя не вращается.
Для вращения двигателя в одну сторону на канал А подается постоянное напряжение +5 В или ШИМ-сигнал, на канал Б — 0 В. Открывается оптрон VU1, следом управляющий VТ5; при этом VТ6 закрыт.
Через резистор R2 протекает ток, открывающий силовые VТ1 и VТ4, а VТ2 и VТЗ закрыты.
Таким образом, на конце обмотки Я1 потенциал составляет +50 В, на конце обмотки Я2 — 0 В. Вал двигателя вращается (например, по часовой стрелке).
Чтобы включить реверс двигателя, на канал Б подается напряжение +5 В (ШИМ-сигнал), на канал А — 0 В. Управляющий VТ6 открыт, VТ5 — закрыт. Через резистор R4 в цепи коллектора VТ6 протекает ток, открывающий VТ2 и VТ3, а VТ1 и VТ4 закрыты. На конце обмотки Я1 потенциал составляет 0 В, на конце обмотки Я2 — +50 В. Вал двигателя вращается против часовой стрелки.
В случае подачи полoжительного напряжения на оба канала (А и Б) произойдет короткое замыкание, поэтому такой режим предотвращается управляющей частью устройства.
Реверс двигателя постоянного тока можно выполнить и на МОП-транзисторах ( рис.4 ). На входе схемы реверса последовательно установлены два инвертора так, что выход одного одновременно является входом другого. При этом сигнал управления (высокий или низкий логический уровень) на входе DD1.1 инвертируется и подается на вход DD1.2.
Выходы инверторов управляют полевыми транзисторами. При высоком уровне на входе, на выходе DD1.1 — низкий уровень, а на выходе DD1.2. — высокий. Благодаря этому VТ2 и VТЗ открыты и пропускают ток от отрицательного к положительному полюсу источника питания. Двигатель М1 вращается против часовой стрелки.
Если на вход схемы реверса подать низкий уровень, на выходе DD1.1 появится высокий уровень и откроются VT1 и VТ4, замыкая другую диагональ моста. Теперь ток потечет в другую сторону, и двигатель изменит направление вращения. Для управления устройством для реверса необходим логический сигнал МОП-уровня (0/+12 В).

Устройство для реверса испытывалось с электродвигателем автомобильного вентилятора. Мощные МОП-транзисторы (для КП74ЗБ напряжение сток-затвор составляет 80 В. максимальный ток стока — 4,9 А) обеспечивают запас по мощности и по напряжению.
Сопротивление открытого канала составляет 0,3.. .0,5 Ом. Для повышения эффективности VT1. . .VТ4 устанавливаются на теплоотводы.
Напряжение питания зависит от типа применяемого электродвигателя М1. Если его питания превышает 15 В, следует предусмотреть в схеме дополнительный стабилизатор для питания микросхемы DD1.
Вместо К561ЛА7 можно применить другую микросхему серии 561, если ее элементы обеспечивают инвертирование сигнала (К561ЛЕ5, К561ЛН2).
Другая схема управления реверсом, построенная на мощных комплементарных полевиках, показана на рис.5 .

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Реверс трехфазного асинхронного двигателя

Предлагается схема электронного переключателя на твердотельных тиристорах (управляемые кремниевые выпрямители SCR), предназначенная для реверсирования трехфазного двигателя. Тут отсутствуют движущиеся механические контакты — как известно, традиционное реверсирование осуществляется парой контакторов, которые меняют местами две из трех линий переменного тока. Но у контакторов есть недостатки — они дороги и имеют ограниченный срок службы при повторяющемся частом переключении.

Схема релейного реверса 3-фазного мотора

Для начала схема обычного релейного реверса, чтоб лучше понять процесс. Вот схема принципиальная и далее монтажная реверсивного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

• SB1 — «Вперед»
• SB2 — «Назад»
• SB3 — «Стоп»

Схема электронного реверса двигателя

А это электронное реверсирование:

Схема управления — драйвер.

Обратите внимание, что эта схема не обеспечивает управление скоростью, поскольку двигатель работает на своей базовой скорости, и не обеспечивает переключение при нулевом напряжении. Для контроля вращения используйте схему частотного регулятора.

Как работает электронный реверс

Тиристоры SCR получают повторяющуюся серию импульсов, которая как включает их, так и поддерживает их проводимость. Импульсы управления генерируются м/с 555 и изолируются гальванически через 4 вторичных импульсных трансформатора. Для каждой линии один такой контур. Когда 555 заблокирована, импульсы на управляющем электроде прекращаются, и ток SCR коммутируется по линии переменного напряжения.

Почему SCR? Они намного более надежны чем обычные тиристоры, потому что они рассчитаны на более высокую температуру перехода, имеют более низкие потери проводимости, более высокое номинальное напряжение, более высокое значение dV / dT и более высокий номинальный ток короткого замыкания. Конечно недостатком является требование, чтоб пара проводила оба полупериода.

Полупроводниковый предохранитель необходим для прерывания межфазного тока короткого замыкания, причём достаточно быстро, чтобы уберечь тиристоры от сгорания. Если оба направления включаются одновременно, происходит межфазное короткое замыкание. Отключающий ток предохранителя должен быть существенно меньше тока силового полупроводника.

Добавление конденсатора 0,1 мкФ между управляющим электродом и катодом существенно увеличивает номинальное значение dV / dT устройства, а также снижает шумовую чувствительность.

Демпфер RC подключен к каждой ячейке. Резистор поглощает энергию, вызванную всплеском линейного шума — такое может произойти при включении питания и может вызвать ложное срабатывание тиристоров. Он также поглощает энергию всплеска напряжения выключения SCR, которая является функцией скорости изменения восстановленного тока заряда SCR и индуктивности последовательной цепи.

Трансформаторы импульсные

Трансформатор можно легко изготовить из соответствующих материалов. Он предназначен для пикового первичного напряжения 24 В, но его можно изменить для снижения напряжения путем регулировки количества витков первичной обмотки. Другой подход — параллельное соединение двух импульсных трансформаторов с двумя вторичными обмотками каждый.

Характеристики импульсного трансформатора

Нельзя устанавливать высокий уровень на обоих выходах одновременно. Он должен обеспечивать как минимум 1 линейный цикл для SCR, для коммутации линии перед изменением направления вращения.

В противном случае необходимо предусмотреть промежуток времени между сменой направлений, чтобы скорость двигателя снизилась. Хотя скорость не обязательно должна падать до нуля, это снизит повышение температуры двигателя, поскольку реверс двигателя, когда он вращается в другом направлении, приводит к очень высоким токам мотора.

Однофазная испытательная схема

Поскольку в радиолюбительской лаборатории как правило нет трехфазного источника питания для работы двигателя, тестирование может быть однофазным. Для этого требуется только два SCR, соединенных встречно параллельно, и половина цепи управления.

Однофазный тестовый сигнал на осциллографе показан выше.

Реверс электродвигателя

Приветствую Вас, уважаемые гости сайта «Заметки электрика».

Сегодня я Вам расскажу про реверс электродвигателя.

В данной статье Вы познакомитесь со схемой реверса электродвигателя, а также узнаете как она работает. А в конце я снял для Вас специальный видео-ролик, где покажу Вам принцип работы схемы реверса электродвигателя на специальном стенде.

В процессе эксплуатации трехфазного асинхронного электродвигателя возникают моменты, когда необходимо изменить вращение вала электродвигателя. Чтобы осуществить задуманное, мы подключаем электродвигатель по схеме реверса.

• Вводной питающий автомат — в данном примере я использовал автоматический выключатель марки АП-50 с номинальным током 4А
• Контакторы или магнитные пускатели в количестве 2 штуки
• Кнопочный пост с 3 кнопками (красная — «стоп», черные — «вперед», «назад»)
• Тепловое реле
• Асинхронный электродвигатель

В моем примере (видео) отсутствует тепловое реле и сам электродвигатель, т.к. данный стенд предназначался для тренировки для студентов колледжей по сборке схемы реверса электродвигателя без силовой части.

Перед тем, как перейти к реверсу электродвигателя рекомендую прочитать и досконально изучить следующие статьи:

• магнитный пускатель (устройство, конструкция, принцип работы на примере ПМЛ-1100)
• схема подключения магнитного пускателя нереверсивного типа

А теперь перейдем к реверсу. Чтобы изменить вращение вала (направление) электродвигателя, необходимо изменить чередование (следование) фаз питающего напряжения.

Схема реверса электродвигателя

Схема реверса электродвигателя при напряжении сети 220(В) и при напряжении цепей управления 220(В)

Хочу сразу заметить, что следует обращать внимание на уровень напряжение питания электродвигателя (380В или 220В) и напряжение катушек контакторов (380В и 220В).

Ниже смотрите еще 2 схемы реверса электродвигателя с разными номинальными напряжениями.

Схема реверса электродвигателя при напряжении сети 380(В) и при напряжении цепей управления 380(В)

Схема реверса электродвигателя при напряжении сети 380(В) и при напряжении цепей управления 220(В)

В моем примере уровень напряжения силовой цепи составляет 220(В), поэтому контакторы я использую с катушками, соответственно, на 220 (В).

Контакторы КМ1 и КМ2 используем для организации реверса электродвигателя. При срабатывании контактора КМ1 фазировка питающего напряжения будет различаться от фазировки при срабатывании контактора КМ2.

Управление катушками контакторов КМ1 и КМ2 осуществляется кнопками «стоп», «вперед» и «назад».

Давайте рассмотрим принцип работы схемы реверса электродвигателя.

Принцип работы схемы реверса

При нажатии кнопки «вперед» получает питание катушка контактора КМ1 по цепи: фаза С — н.з. контакт кнопки «стоп» — н.з. контакт КМ2.2 контактора КМ2 — н.о. контакт нажатой кнопки «вперед» — катушка контактора КМ1 — фаза В.

Контактор КМ1 подтягивается и замыкает свои силовые контакты КМ1.1. Двигатель начинает вращаться в прямом направлении.

Кнопку «вперед» держать не нужно, т.к. катушка контактора КМ1 встает на «самоподхват» через свой же контакт КМ1.3.

Н.о. — нормально-открытый контакт, н.з. — нормально-закрытый контакт

Для остановки электродвигателя используем кнопку «стоп». Контактами этой кнопки мы разрываем питание катушки («самоподхват») контактора КМ1. Катушка КМ1 теряет питание и контактор КМ1 отпадывает, отключая электродвигатель от сети.

При нажатии кнопки «назад» получает питание катушка контактора КМ2 по цепи: фаза С — н.з. контакт кнопки «стоп» — н.з. контакт КМ1.2 контактора КМ1 — н.о. контакт нажатой кнопки «назад» — катушка контактора КМ2 — фаза В.

Контактор КМ2 подтягивается и замыкает свои силовые контакты КМ2.1. Двигатель начинает вращаться в обратном направлении.

Кнопку «назад» держать не нужно, т.к. катушка контактора КМ2 встает на «самоподхват» через свой же контакт КМ2.3.

В этой схеме выполнена блокировка кнопок от одновременного нажатия, иначе в силовой цепи возникнет короткое замыкание, которое приведет к повреждению электрооборудования. Блокировка выполняется последовательным включением н.з. контакта (блок-контакта) соответствующего контактора.

Силовая цепь схемы реверса электродвигателя снабжена защитным коммутационным вводным автоматическим выключателем АП-50 с номинальным током 4(А). Также желательно выполнить защиту и цепи управления, путем установки автоматических выключателей или предохранителей на фазу В и С.

В примере (видео) защита цепей управления отсутствует.

Существуют заводские сборные контакторы для схем реверса электродвигателя с механической блокировкой в виде перекидного рычажка, который блокирует одновременное включение контакторов.

Если у Вас однофазный двигатель, то схемы приведенные в данной статье не подойдут. Переходите по ссылке, чтобы узнать более подробно о реверсе однофазного двигателя.

В комментариях регулярно пишут, что в данной статье не в полном объеме раскрыта сборка схемы реверса. Исправляюсь и представляю Вашему вниманию пошаговую инструкцию по сборке схемы реверса асинхронного двигателя (переходите по ссылочке). Прочитав эту инструкцию, Вы самостоятельно соберете схему реверса электродвигателя.