Схема реверса двигателя постоянного тока: 403 — Доступ запрещён – Схема подключения двигателя с реверсом

Схема подключения двигателя с реверсом

Схема реверса трехфазного двигателя

Трехфазные электродвигатели широко используются на многих объектах. В силу специфических условий эксплуатации, довольно часто возникает необходимость изменения направления вращения вала того или иного агрегата. Для этих целей лучше всего подходит стандартная схема реверса трехфазного двигателя, применяемая для открытия и закрытия гаражных ворот, обеспечения работы лифтов, погрузчиков, кран-балок и другого оборудования.

Общая схема реверса электродвигателей

В промышленности и сельском хозяйстве нашли широкое применение различные типы трехфазных асинхронных электродвигателей. Они устанавливаются в электроприводах оборудования, служат составной частью автоматических устройств. Трехфазные агрегаты завоевали популярность, благодаря высокой надежности, простому обслуживанию и ремонту, возможности работы напрямую от сети переменного тока.

Специфика работы устройств, работающих с электродвигателями, предполагает необходимость изменения направления вращения вала, называемого реверсом. Для таких ситуаций разработаны специальные схемы, в состав которых включены дополнительные электрические приборы. Прежде всего, это вводный автомат, имеющий соответствующие параметры, контакторы (2 шт.), тепловое реле и элементы управления в виде трех кнопок, объединенных в общий кнопочный пост.

Для того чтобы вал начал вращаться в противоположную сторону, необходимо изменить расположение фаз подаваемого напряжения. Необходим постоянный контроль над значением напряжения, поступающего на электродвигатель и катушки контакторов. Непосредственное выполнение реверса в трехфазном двигателе осуществляется контакторами (КМ) № 1 и № 2. При срабатывании контактора № 1, фазы поступающего напряжения будут располагаться иначе, нежели при срабатывании контактора № 2.

Для управления катушками обоих контакторов предусмотрены три кнопки – ВПЕРЕД, НАЗАД и СТОП. Они обеспечивают питание катушек в зависимости от расположения фаз. Порядок включения контакторов влияет на замыкание электрической цепи таким образом, что вращение вала двигателя в каждом случае происходит строго в определенную сторону. Кнопку НАЗАД необходимо только нажать, но не удерживать, так как она сама оказывается в нужном положении под действием самоподхвата.

На всех трех кнопках установлена блокировка, предотвращающая их одновременное включение. Несоблюдение этого условия может привести к возникновению в электрической цепи короткого замыкания и выходу из строя оборудования. Для блокировки кнопок используется специальный блок-контакт, расположенный в соответствующем контакторе.

Схема реверса трехфазного двигателя и кнопочного поста

В каждой системе, обеспечивающей реверс трехфазного электродвигателя, имеются специфические кнопочные контакты, объединенные в общий кнопочный пост. Работа этой системы тесно связана с функционированием остальных элементов схемы.

Всем известно, что включение контактора магнитного пускателя осуществляется с помощью управляющего импульса, поступающего после нажатия на пусковую кнопку. Данная кнопка в первую очередь обеспечивает подачу напряжения на катушку управления.

Включенное состояние контактора удерживается и сохраняется, благодаря принципу самоподхвата. Он заключается в параллельном подключении (шунтировании) к пусковой кнопке вспомогательного контакта, обеспечивающего подачу напряжения на катушку. В связи с этим уже нет необходимости удерживать кнопку ПУСК в нажатом состоянии. Таким образом, магнитный пускатель может отключиться только после разрыва цепи катушки управления, поэтому в схеме необходима кнопка с размыкающим контактом. В связи этим, кнопки управления, объединенные в кнопочный пост, оборудуются двумя парами контактов – нормально открытыми (NO) и нормально закрытыми (NC).

Все кнопки выполнены в универсальном варианте для того, чтобы обеспечить моментальный реверс двигателя, если в этом возникнет срочная необходимость. Отключающая кнопка, в соответствии с общепринятыми нормами, имеет название СТОП и маркируется красным цветом. Кнопка включения известна как стартовая или пусковая, поэтому она именуется по-разному с помощью слов ПУСК, ВПЕРЕД или НАЗАД.

В некоторых случаях кнопочный пост может использоваться в нереверсивной схеме работы электродвигателя, когда его вал вращается лишь в одном направлении. Запуск производится кнопкой пуск, а остановка произойдет через определенный промежуток времени после нажатия кнопки СТОП, когда вал преодолеет инерцию. Подключение такой схемы может быть выполнено в двух вариантах, с помощью катушек управления на 220 и 380 вольт.

Во всех случаях перед подключением кнопочного поста составляется схема его монтажа. В первую очередь выполняется подключение контактора, при отсутствии напряжения на входном кабеле. Для непосредственного управления напряжение может сниматься с любой фазы, какая будет наиболее удобна для использования. Проводник, соединяемый с кнопкой СТОП, подключается совместно с проводом фазы к соответствующей клемме контактора. Во избежание путаницы, нормально разомкнутые контакты маркируются цифрами 1 и 2, а нормально замкнутые – цифрами 3 и 4.

По завершении монтажа в кнопочном посте устанавливается перемычка, затем подключается провод, соединяющий клемму 1 кнопки ПУСК и вывод катушки управления контактора.

Схема реверса трехфазного двигателя в однофазной сети

Довольно часто трехфазные электродвигатели используются в бытовых условиях и включаются в однофазную сеть. Для таких случаев предусмотрена реверсивная схема подключения электродвигателя в однофазной сети. Принцип действия такой схемы очень простой: для выполнения реверса используются конденсаторы, питание которых переключается между полюсами питающего напряжения. Управление схемой осуществляется кнопкой.

Поскольку питающее напряжение составляет 220 В, соединение обмоток двигателя будет выполнено звездой, а на клеммник подведено три вывода. На кнопке управления между клеммами устанавливается перемычка, после чего к одной из них подключается вывод конденсатора. Второй вывод конденсатора подключается к обмотке электродвигателя, не соединенной с сетью.

Затем переключатель соединяется с двигателем, затем подводится питающее напряжение. Готовую систему нужно включить и проверить работу реверса.

Реверсивная схема подключения электродвигателя

Направление вращения вала электродвигателя иногда требуется изменить. Для этого необходима реверсивная схема подключения. Ее вид зависит от того, какой у вас мотор: постоянного или переменного тока, 220В или 380В. И совсем по-другому устроен реверс трехфазного двигателя, включенного в однофазную сеть.

Переменная сеть: мотор 380 к сети 380

Для реверсивного подключения трехфазного асинхронного электродвигателя возьмем за основу схему его включения без реверса:

Эта схема позволяет вращаться валу только в одну сторону – вперед. Чтобы заставить его повернуться в другую, нужно поменять местами любые две фазы. Но в электрике принято менять только А и В, несмотря на то, что к такому же результату привели бы смены А на С и В на С. Схематично это будет выглядеть так:

Для подключения дополнительно понадобятся:

• Магнитный пускатель (или контактор) – КМ2;
• Трехкнопочная станция, состоящая из двух нормально замкнутых и одного нормально разомкнутого контактов (добавлена кнопка Пуск2).

Важно! В электрике нормально замкнутый контакт – это состояние кнопочного контакта, у которого есть только два несимметричных состояния. Первое положение (нормальное) – рабочее (замкнуто), а второе – пассивное (разомкнуто). Точно так же формулируется понятие нормально разомкнутого контакта. В первом положении кнопка пассивна, а во втором – активна. Понятно, что такая кнопка будет называться «СТОП», в то время как две другие: «ВПЕРЕД» и «НАЗАД».

Схема реверсивного подключения мало отличается от простой. Главное ее отличие состоит в электроблокировке. Она необходима для исключения пуска мотора сразу в двух направлениях, что привело бы к поломке. Конструктивно блокировка – это блок с клеммами магнитных пускателей, которые соединены в управляющей цепи.

Для запуска двигателя:

1. Включите автоматы АВ1 и АВ2;
2. Нажмите кнопку Пуск1 (SB1) для вращения вала по часовой стрелке или Пуск2 (SB2) для вращения в обратную сторону;
3. Двигатель работает.

Если нужно сменить направление, то сначала нужно нажать кнопку «СТОП». Затем включить другую пусковую кнопку. Электрическая блокировка не позволяет активировать ее, если мотор не выключен.

Переменная сеть: электродвигатель 220 к сети 220

Реверс электродвигателя 220В возможен только в том случае, если выводы обмоток лежат вне корпуса. На рисунке ниже – схема однофазного включения, когда пусковая и рабочая намотки расположены внутри и выводов наружу не имеют. Если это ваш вариант, вы не сможете изменить направление вращения вала.

В любом другом случае для реверсирования однофазного конденсаторного АД необходимо поменять направление рабочей обмотки. Для этого вам понадобятся:

Схема однофазного агрегата почти ничем не отличается от той, что представлена для трехфазного асинхронного двигателя. Ранее мы перекидывали фазы: А и В. Сейчас при смене направления вместо фазного провода с одной стороны рабочей обмотки будет подключаться нулевой, а с другой – вместо нулевого фазный. И наоборот.

Переменная сеть: 380В к 220В

Для подключения трехфазного асинхронного двигателя к электросети 220В необходимо использовать один или два конденсатора для компенсации отсутствующей фазы: рабочий и пусковой. Направление вращательного движения зависит от того, с чем соединяется третья обмотка.

Чтобы заставить вал вращаться в другую сторону, обмотку №3 необходимо подключить с помощью конденсатора к тумблеру с двумя позициями. Он должен иметь два контакта, соединенных с обмотками №1 и №2. Ниже показана подробная схема.

Такой мотор будет играть роль однофазного, поскольку подключение происходило с помощью одного фазного провода. Чтобы запустить его, необходимо перевести реверсирующий тумблер в нужное положение («вперед» или «назад), затем перевести тумблер «пуск» в положение «включено». На момент запуска необходимо нажать одноименную кнопку – «пуск». Держать ее нужно не более трех секунд. Этого будет достаточно для разгона.

Постоянный электроток: особенности

Двигатели постоянного тока подключаются труднее моторов, питающихся от переменной сети. Потому что для того чтобы соединить обмотки, нужно точно знать, какой марки ваш агрегат. Только потом можно найти подходящую схему.

Но в любом электромоторе постоянного тока есть якорь и намотка возбуждения. От способа их включения их делят на агрегаты:

• с возбуждением независимым,
• с самостоятельным возбуждением (делится еще на три группы: последовательное, параллельное и смешанное подключение).

Электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением (схематично изображены ниже) применяется на производствах. Их намотка никак не связана с якорем, потому что подключается к другому электрическому источнику.

В станках и вентиляторах применяются моторы однофазного питания с параллельным возбуждением. Тут нет надобности во втором источнике.

В электротранспорте применяются агрегаты с последовательным возбуждением.

Если одна намотка параллельна якорю, а другая последовательна, то такой способ подключения – смешанный. Он встречается редко.

Все способы включения электродвигателей постоянного тока могут реверсироваться:

• Если возбуждение последовательное, то направление тока нужно поменять либо в возбуждающей намотке, либо в якоре;
• В любом другом случае рекомендуется менять обмотку только в якоре. Если менять в намотке, то есть опасность, что она оборвется. Это приведет к резкому возрастанию электродвижущей силы, которая приведет к повреждению изоляции.

Реверсирование двигателя постоянного тока с независимым возбуждением выполняется так же.

Имейте в виду, что в розетке ток переменный. Но это не значит, что он переменный во всех электроприборах, оснащенных электродвигателем и включенных в нее. Ток из переменного фазного может стать постоянным, пройдя через выпрямитель. Фазного питания вообще может не быть, если двигатель запитан от батареи.

Как осуществить реверс электродвигателя постоянного и переменного тока

Реверсивное включение двигателей постоянного тока

Наиболее просто осуществить реверс двигателя постоянного тока, у которого статор с постоянными магнитами. Достаточно изменить полярность питания, чтобы ротор начал вращаться в обратную сторону.

Сложнее осуществить реверсирование мотора с электромагнитным возбуждением (последовательным, параллельным). Если просто поменять полярность питающего напряжения, то направление вращения ротора не изменится. Чтобы изменить направление вращения, достаточно поменять полярность только в обмотке возбуждения или только на щетках ротора.

Для осуществления реверса двигателей большой мощности полярность следует менять на якоре. Разрыв обмотки возбуждения на работающем моторе может привести к неисправности, т.к. возникающая ЭДС имеет повышенное напряжение, которое способно повредить изоляцию обмоток. Что приведет к выходу электродвигателя из строя.

Для осуществления обратного направления вращения ротора применяют мостовые схемы на реле, контакторах или транзисторах. В последнем случае можно и регулировать скорость вращения.

На рисунке представлена схема на транзисторах. В качестве иллюстрации работы транзисторы заменены контактами переключателя. Аналогично выполняются мостовые схемы не на биполярных, а на полевых транзисторах.

КПД такой схемы значительно выше, чем на транзисторах. Управление осуществляется микроконтроллером или простыми логическими схемами, предотвращающими одновременную подачу сигналов.

Изменение направления вращения ротора асинхронного двигателя

Наибольшее распространение в промышленности получили асинхронные двигатели, запитанные от трехфазного напряжения 380 вольт. Для того чтобы осуществить реверс, достаточно поменять две любые фазы.

Получила распространение схема подключения, выполненная на двух магнитных пускателях. Собственно для двигателей постоянного тока она аналогична, но используются двухполюсные контакторы или пускатели. Эту схему так и называют «схема реверсивного пускателя» или «реверсивная схема пуска асинхронного трёхфазного электродвигателя».

При включении пускателя КМ1 кнопкой «Пуск 1», происходит прямая подача напряжения на обмотки и блокируется кнопка «Пуск 2» от случайного включения, посредством размыкания нормально-замкнутых контактов КМ-1. Двигатель вращается в одну сторону.

После отключения пускателя КМ1 кнопкой «Стоп» или полным снятием напряжения, можно включить КМ2 кнопкой «Пуск 2». В результате через контакты линия L2 подается напрямую, а L1 и L3 меняются местами. Кнопка «Пуск 1» заблокирована, так как нормально-замкнутые контакты пускателя КМ2 приводятся в движение и размыкаются. Двигатель начинает вращаться в другую сторону.

Схема применяется повсеместно и по сей день для подключения трехфазного двигателя в трехфазной сети. Простота схемного решения и доступность комплектующих — её весомые преимущества.

Наибольшее распространение находят электронные системы управления. Коммутационные схемы, которых собранные на тиристорах без пускателей. Хотя пускатели могут быть и установлены для дистанционного включения или выключения в этой цепи.

Они сложнее, но и надежнее устройств на контакторах. Для управления используется системы импульсно-фазного управления (СИФУ), системы частотного управления. Это многофункциональные устройства, с их помощью можно не только осуществлять реверс асинхронного электродвигателя, но и регулировать частоту вращения.

В домашних условиях возникает необходимость подключения двигателя 380В на 220 с реверсом. Для этого необходимо произвести переключение обмоток звезда треугольник. Подробнее мы рассматривали различия этих схем в статье размещенной на сайте ранее: https://samelectrik.ru/chto-takoe-zvezda-i-treugolnik-v-elektrodvigatele.html.

Однако, если предполагается подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети, то для этого применяется конденсатор, который подключается по нижеприведенной схеме.

При этом чтобы осуществить реверс, достаточно переключить провод сети с В на клемму А, а конденсатор отсоединить от А и подсоединить к клемме В. Удобно это сделать с помощью 6-контактного тумблера. Это типовое включение асинхронного электродвигателя к сети 220В с конденсатором.

Схема подключения коллекторного двигателя с реверсом

Чтобы осуществить реверс коллекторного двигателя, необходимо знать:

1. Не на каждом коллекторном моторе можно осуществить реверс. Если на корпусе указана стрелка вращения, то его нельзя применять в реверсивных устройствах.
2. Все двигатели, имеющие высокие обороты предназначены для вращения в одну сторону. Например, у электродвигателя, устанавливаемого в болгарках.
3. У двигателя, который имеет небольшие обороты, вращение может осуществляться в разные стороны. Такие моторы смонтированы в электроинструментах, например, электродрелях, шуруповертах, стиральных машинах и т.п.

На рисунке представлена схема универсального коллекторного двигателя, который может работать как от постоянного, так и переменного тока.

Чтобы изменилось вращение ротора, достаточно поменять полярность напряжения на обмотке ротора или статора, как и в двигателях постоянного тока, от которых универсальные машины практически не отличаются.

Если просто изменить полярность подводящего напряжения на коллекторном двигателе, направление вращения ротора не изменится. Это необходимо учитывать при подключении электродвигателя к сети.

Также следует знать, что в моторах большой мощности коммутируют обмотку якоря. При переключении обмоток статора возникает напряжение самоиндукции, которое достигает величин, способных вывести двигатель из строя.

Конструктора-любители в своих поделках применяют различные типы двигателей. Зачастую они используют щеточный электродвигатель от стиральной машинки автомат. Это удобные моторчики, которые можно подключать непосредственно к сети 220 вольт. Они не требуют дополнительных конденсаторов, а регулировку оборотов можно легко производить с помощью стандартного диммера. На клеммную колодку выводятся шесть или семь выводов.

Зависит от типа двигателя:

• Два идут на щетки коллектора.
• От таходатчика на колодку приходит пара проводов.
• Обмотки возбуждения могут иметь два или три провода. Третий служит для изменения скорости вращения.

Чтобы выполнить реверс двигателя от стиральной машины, следует поменять местами выводы обмотки возбуждения. Если имеется третий вывод, то его не используют.

Схема реверса электродвигателя на ардуино

В конструировании моделей или робототехнике часто применяются небольшие щеточные электродвигатели постоянного тока, для управления которыми используется программируемый микроконтроллер ардуино.

Если вращение двигателя предполагается только в одну сторону, и мощность электродвигателя небольшая, а напряжение питания от 3,3 до 5 вольт, то схему можно упростить и запитать непосредственно от ардуино, но так делают редко.

В моделях с дистанционным управлением, где необходимо использовать реверс моторов с напряжением более 5В, применяют ключи, собранные по мостовой схеме. В этом случае схема подключения двигателя с реверсом на ардуино будет выглядеть подобно тому что изображено ниже. Такое включение применяется чаще всего.

В мостовой схеме могут применяться полевые транзисторы или специальное согласующее устройство — драйвер, с помощью которого подключаются мощные моторчики.

В заключение отметим, что собирать схему реверса электродвигателя должен подготовленный специалист. Однако, при самостоятельном подключении необходимо соблюдать условия техники безопасности, выбрать подходящую схему соединения и подобрать необходимые комплектующие, строго следуя инструкции по монтажу. В этом случае у конструктора не возникнет трудностей в подключении и эксплуатации электродвигателя.

Теперь вы знаете, что такое реверс электродвигателя и какие схемы подключения для этого используют. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

{SOURCE}

Реверс мощного электродвигателя постоянного тока

Простой мостовой драйвер с памятью и управлением двумя кнопками для реверса двигателя постоянного тока может быть полезен для автоматизации некоторых процессов например для намоточного станка, покрасочной линии, электрического скейта, игрушки, робота и т.д. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Драйвер с памятью для реверса электродвигателя

Эта схема отличается от приведённой ранее в статье реверс электродвигателя постоянного тока тем что транзисторы в данной полевые с изолированным затвором и индуцируемым каналом. Каждый полумост состоит из двух транзисторов один из которых с каналом n проводимости а второй с каналом p проводимости, в идеале эти транзисторы должны быть комплементарными но опыт показывает что это не обязательно для работы схемы (см. видео ниже). Внутри каждого полевого транзистора есть паразитный диод но помимо них дополнительно поставлены быстродействующие диоды Шоттки 11DQ10 постоянный прямой ток у них небольшой но пиковый д.б. во многих случаях достаточным к тому же паралелльно им стоят внутренние паразипные диоды полевых транзисторов. Прежде чем подключать двигатель к данному драйверу убедитесь что транзисторы и диоды подходят по току и мощности иначе драйвер просто сгорит. Транзисторы можно поставить более мощные например IRF9540 вместо IRF9530 и IRF540 вместо IRF640. А также диоды например MBRF2060CT. Если мощности полевых транзисторов не хватает то их можно соединять параллельно (затвор на затвор сток на сток исток на исток), в отличии от биполярных, которые просто так параллельно соединять нельзя. Управляющие транзисторы можно поставить кт315 или лучше как на схеме bc547. Для длительной работы полевые транзисторы обязательно надо ставить на радиаторы, желательно медные и большие и обязательно на каждый транзистор нужен свой радиатор т.к. корпуса внутри соединены с каким либо выводом. Испытание с двигателем от дрели на холостом ходу данная схема прошла см. видео:

КАРТА БЛОГА (содержание)

Реверс по цепи возбуждения машин постоянного тока независимого возбуждения

Для изменения направления вращения машин постоянного тока (реверс) необходимо изменить полярность питающего напряжения. Это можно сделать двумя способами – изменить полярность напряжения на якоре или обмотке возбуждения. В данной статье мы рассмотрим изменение направления вращения с помощью цепи возбуждения.

Главным преимуществом реверса по цепи возбуждения – это ее малая мощность даже для машин большой мощности. Мощность данной цепи не превышает нескольких десятков киловатт даже для машин большой мощности. Например, для ДПТ с номинальным током якоря 6000 А и напряжением 1000 В параметры обмотки возбуждения составляют U = 300 B, I = 250 A. Соответственно гораздо выгодней реверсировать такую машину по цепи возбуждения, чем по якорной цепи.

Однако при реверсе магнитного потока ухудшатся условия коммутации коллектора. Более того обмотка возбуждения имеет очень большую инерционность, по сравнению с якорной обмоткой. Для электроприводов большой мощности постоянная времени возбуждения может составлять порядка 1 – 3 секунд, а полный реверс при нормальных условиях может быть осуществлен за 10 и более секунд, что существенно влияет на быстродействие всей системы электропривода. Для ускорения процесса реверса осуществляют так называемую форсировку возбуждения. Для этого на обмотку возбуждения подают повышенное напряжение, превышающее номинальное в 2 – 5 раз. Ток при этом нарастает быстрее, чем при номинальном напряжении, и когда он достигает заданного значения, напряжения снижается до уровня номинального. При постоянной времени обмотки возбуждения в 2 секунды и при использовании форсировки можно осуществить реверс за 0,5 секунды.

Проведение реверса ДПТ НВ в цепи возбуждения может быть проведен с помощью реверсивного двухкомплектного тиристорного преобразователя (схема 4) или же с помощью контактного реверсора (схема 5). Также для ускорения реверсирования при уменьшения тока до нуля используют инверторный режим работы тиристорного преобразователя. При этом обмотка возбуждения выступает в качестве генератора, отдавая энергию в сеть через инвертор. После снижения тока до нуля его знак изменяется на противоположный. При этом тиристорный преобразователь якорной цепи переходит в рекуперативный режим работы (отдача энергии в сеть), поддерживая при этом заданный тормозной момент. После остановки электродвигатель начинает вращаться в обратную сторону.

Процессы, происходящие в электродвигателе постоянного тока показаны ниже:

В прямом направлении двигатель будет вращаться без нагрузки в момент времени t₁. При этом напряжение будет равно номинальному и подано оно из преобразователя 1, который будет находится в проводящем состоянии. Угол управления при этом будет равен 70⁰. В таком случае U_B = U_Bmaxcos70⁰ = 0.34U_max. U_max – максимальное напряжение преобразователя при угле управления равном нулю.

В момент t₂ начнется реверс. С начала напряжение силового канала снижается до нуля U_я = 0. При U<E_я в якорной цепи перестанет протекать ток, после чего угол преобразователя 1 изменится с 70⁰ до 170⁰. Он перейдет в режим инвертора с напряжением случае U_B = U_Bmaxcos170⁰ = — 0.98U_max. Данное напряжение практически в 3 раза превысит номинальное, чем обеспечится форсирование скорости нарастания тока. Е_я снижается вместе с током возбуждения.

В момент t₃ I_В и ЭДС якоря Е_я будут равны нулю. В этот же момент времени блокируется подача импульсов управления на первый преобразователь (1) и до момента t₄ обеспечивается пауза длительностью 10 – 20 мс, характерная для электроприводов с раздельным управлением.

В момент времени t₄ начинается подача импульсов управления на преобразователь 2, который обеспечивает форсировку тока возбуждения. Его угол управления равен примерно 10⁰, что соответствует U_B = -U_Bmaxcos10⁰ = -0.98U_max. С момента t₄ начинается торможения машины постоянного тока с отдачей энергии в сеть при заданном токе якоре.

В t₅ I_в достигает своего максимального отрицательного значения и угол управления преобразователя 2 снижается до 70⁰, обеспечивая при этом номинальное напряжение и ток обмотки возбуждения.

В момент времени t₆ скорость электродвигателя равна нулю. С этого момента он начинает свой разгон в обратном направлении вращения. В момент t₇ скорость вращения вала достигает номинальной, а в момент t₈ происходит наброс нагрузки.

Система управления электроприводом собранная по схеме 5, точно также как и собранная по схеме 4, несмотря на используемую форсировку напряжения, имеют быстродействие значительно ниже, чем при использовании схемы реверса по якорной цепи. Хотя стоит отметить, что общее время реверса электропривода во многом зависит от механической инерционности всей системы в целом.

Реверс электродвигателя — полное описание функций реверсирования

Реверс – это изменение направления вращения электродвигателя. Выполнить реверс можно изменив полярность приходящего на пускатель, питающего напряжения. Это могут быть регуляторы, используемые для двигателей постоянного тока.

Реверс можно выполнить, используя перемену чередования фаз в сети переменного тока. Это действие  выполняется в автоматическом режиме при замене полярности сигнала задания, или после поступления определенной команды на нужный логический вход.

Реверс можно осуществить при помощи информации, которая передается по полевой шине, эта возможность входит в определенный набор стандартных функциональных способностей и свойственна большинству современных регуляторов, используемых в цепях переменного тока.

 

Рис№1. Тезус U(магнитный пускатель) с реверсивным блоком

Функция реверсирования

 

Для изменения направления двигателя изменяется полярность напряжения приходящего на якорь двигателя.

 

Основные методы реверсирования

В настоящее время, уже достаточно редко, используется контакторный способ.

Существует статический способ, он заключается в изменении полярности на выходе преобразователя в обмотке якоря или при изменении направления прохождения тока возбуждения. Для этого способа свойственно наличие большой постоянной времени обмотки возбуждения, что не всегда удобно.

 

Рис. №2. Реверсирование двигателя с помощью магнитного пускателя.

При управляемом торможении механизмов, обладающих высоким моментом инерции нагрузки, необходимо вырабатываемую электрической машиной энергию, возвращать обратно в основную электрическую сеть.

Используя процесс торможения регулятор выступает в качестве инвертора, производимая энергия обладает отрицательным зарядом.. таким образом регулятор может осуществить две операции одна – реверс, другая – рекуперативное торможение. Регулятор оснащается двумя мостами, которые подключены встречно-параллельно.

Используемые мосты инвертируют напряжение и ток.

 

Рис.№3. Реверс асинхронного электродвигателя с прямым частотным преобразователем; а) скорость и составляющие вектора статорных токов АД, б) фазные напряжения электрической сети и ток нагрузки.

 

Реверс может осуществляться преобразователем частоты, используемым для асинхронных электрических двигателей.

Управление реверсированием выполняется с помощью векторного управления в замкнутой системе с использованием  датчика обратной связи. С его помощью производится независимое управление составляющими тока Id и Iq, они служат для определения потока и вращающегося момента двигателя. Управление асинхронным двигателем аналогично проведению операций по управлению и регулированию  двигателем постоянного тока.

 

 

Рис.№4. Функциональная схема регулятора скорости с векторным управлением и датчиком обратной связи.

 

Для осуществления функции реверса, на логическом входе регулятора предназначенного для выполнения этой команды появляется внешний сигнал. Он изменяет порядок коммутации силовых ключей инвертора и реверса двигателя. Реверс можно выполнять в нескольких вариантах.

• Вариант №1: осуществление действия с помощью противовключения, при стремительном изменении очередности переключения транзисторных ключей.

При изменении чередования фаз на двигателе, находящемся в работе, происходит изменение вращения поля. В результате этого появляется большое скольжение, что создает резко-нарастающее тока ПЧ (преобразователя частоты) до самого большого значения (внутреннее ограничение тока ПЧ). При большом скольжении малый тормозной момент и внутренний регулятор ПЧ уменьшат задание скорости. При достижении электродвигателем нулевой скорости, происходит осуществление реверса, который соответствует кривой разгона. Лишняя энергия, не затраченная на трение и на нагрузку, рассеивается в роторе.

• Вариант №2: изменение направления вращения электрического поля с управлением периода скорости замедления и без него.

Вращающий момент механизма прямо противоположен моменту двигателя и превышает его по модулю, то есть естественное замедление происходит быстрее во много раз, чем кривая замедления, которую установил регулятор. Значение скорости постепенно снижается и происходит смена направления вращения.

При вращающем моменте, когда естественное торможение меньше установленного регулятором, двигатель начинает работать в состоянии рекуперативного торможения и возвращает энергию преобразователю. Диодные мосты не дают энергии пройти в сеть, конденсаторы фильтра заряжаются, величина напряжения увеличивается и включается устройство безопасности, предохраняющее от выделения энергии.

Для того чтобы предотвратить перенапряжение, через тормозной ключ присоединяют тормозное сопротивление к конденсаторному блоку. Тормозной момент ограничивается емкостью в звене постоянного тока преобразователя, значение скорости падает и происходит смена вращения. Разные модификации резисторов на разные номиналы обеспечивают соответствие мощности двигателя и рассеиваемой энергии. В подавляющем большинстве случаев тормозной ключ в моделях расположен в самом регуляторе.

Наличие тормозного резистора свойственно для регуляторов, предназначенных для обеспечения управляемого торможения, этот метод относится к самым экономически выгодным. С его помощью двигатель может замедлять вращение до самой остановки движения, не меняя  направление рабочего вращения.

• Вариант №3: длительный период работы в режиме торможения.

Этот вариант характерен для испытательных стендов. Выделяющаяся энергия обладает слишком большой величиной, резисторы не могут справиться с ее рассеиванием, потому что произойдет повышение температуры. Для этого предусмотрены системы, которые дают возможность вернуть энергию обратно в электрическую сеть. В этом случае диодный мост не используется, вместо него применяют полупроводниковый мост, изготовленный из IGBT-транзисторов. Выполнение рабочих функций определено с помощью многоуровневого управления, оно дает возможность получить токовую характеристику, приближенную к форме чистого синуса.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

62. Реверс и торможение двигателя постоянного тока.

Реверсирование двигателей осуществляется изменением направления тока либо в обмотке якоря, либо в обмотке возбуждения. Одновременное изменение направления тока в якоре и в обмотке возбуждения реверса не дает, поэтому если поменять местами («перекрестить») провода на питающем рубильнике нике, то двигатель будет вращаться в прежнем направлении.

Торможение двигателей постоянного тока осуществляется электрическим путем. Оно заключается в том, что изменяется направление вращающего момента, в результате чего двигатель резко замедляет скорость вращения и останавливается. Из трех существующих способов торможения мы рассмотрим только два — динамическое торможение и торможение обратным током. Динамическое торможение основано на свойстве обратимости электрических машин. Благодаря этому свойству любой двигатель постоянного тока, будучи отключен от питающего его источника, сразу же переходит в генераторный режим (вращаясь по инерции) из-за наличия в нем противоэлектродвижущей силы. Следовательно, если одновременно с отключением от источника двигатель замкнуть на небольшое сопротивление, то под действием противоэлектродвижущей силы в замкнутой цепи якорной обмотки возникнет большой ток, который и создаст в двигателе тормозящий момент, т. е. момент, направленный против его вращения. Под действием этого момента двигатель быстро остановится. Так как при отключении от источника тока вращение двигателя поддерживается динамическим моментом (по инерции), то и само торможение называется динамическим. Для более эффективного торможения у шунтового двигателя с параллельным возбуждением параллельная обмотка не должна отсоединяться от источника тока, а у двигателя с последовательным возбуждением одновременно с отсоединением его от источника необходимо переключить концы последовательной обмотки с помощью переключателя, чтобы не допустить размагничивания полюсов под действием обратного тока. Торможение обратным током заключается в том, что у двигателя изменяется направление тока в якорной обмотке, т. е. происходит то же самое, что и при реверсировании на ходу по обычной схеме. При торможении обратным током в схеме двигателя должно быть специальное реле для отключения двигателя от сети в момент его остановки, иначе он пойдет сразу же в обратную сторону.

77. Нагрев электродвигателя. Время работы

От особенностей нагревания и охлаждения двигателя зависит время, в течение которого он может отдавать номинальную мощность. Иными словами , продолжительность работы двигателя зависит от режима, для которого он предназначен. Исходя из этого, различают продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный режимы работы электропривода.

При продолжительном режиме (рис а) температура всех частей электрической машины и электропривода через некоторое время достигает установившегося значения Т_уст и длительность работы электропривода обусловливается этой температурой. Работы электропривода продолжается до тех пор, пока температура всех его частей не превысит Т уст. В кач-ве примера – водяные насосы, вентиляторы, компрессоры.

При кратковременном режиме (рис б) электропривод находится а рабочем состоянии относительно небольшой период и за это время его температура не успевает достигнуть установившегося значения, а за время паузы его температура успевает снизиться до температуры окружающей среды Т_ос. Длительность периода нагрузки t_pне изменой номинально нагрузки для таких двигателей приняты 10,30,60,90 мин. В кратковременном режиме работают электроприводы шасси самолетов, разводных мостов и т.д.

При повторно-кратковременном режиме (рис в) периоды неизменной нагрузки tp чередуются с периодами отключения электрического двигателя t0аузами, причем ни в один из периодов tp температура электропривода не достигается установившегося значения, а в период т0 электропривод не успевает охладиться до Тос.

Продолжителньость одного периода нагрузки и паузы называют циклом:

tц = tр + t0

Повторно кратковременный режим характеризуется относительной (в %) продолжителньостью включения:

Продолжителньость включения принята равной 15,25,40,60%, а продолжителньость одного цикла не должна превышать 10 минут. В повторно кратковременном режиме работают лифты, прокатные станы, экскаваторы, краны

Показаетлем использования электродвигателя может служить максимальная температура , до которой он нагревается в процессе работы, так как перегрев обмоток и деталей выводит двигатель из строя. Для обеспечения безаварийной работы необходимо знать, в каком из режимов работает двигатель. Поэтому в зависимости от вида режима работы электропривода определяют номинальную мощность электродвигателя.