Что такое реверс и как он выполняется
Реверсивный электродвигатель: что это такое?
Подписка на рассылку
Реверсивные электродвигатели – это прибор или машина, которая преобразовывает электрическую энергию в движение, как правило, двух противоположных направлений. Для этого приборы снабжаются переключателями. С их помощью можно менять чередование фаз обмоток статора, а, как следствие, направление вращения ротора.
Применяются реверсивные электродвигатели, благодаря своей возможности реализовывать задачу обратного хода, в транспортной сфере, грузоподъемных механизмов, обрабатывающих станках, строительстве, бытовых нуждах. Также широкое применение приборы нашли в сельском хозяйстве.
Схема реверсивного электродвигателя: проще не бывает!
Бывает, что в период работы двигателя возникают ситуации, когда нужно поменять направление вращения вала. Схема реверсивного электродвигателя применяется именно в этих случаях. Составить ее довольно просто, нужны лишь некоторые дополнительные электрические приборы:
И теперь, чтобы поменять направление вала на противоположное, важно правильно заменить расположение фаз напряжения, подаваемого при электропитании. Не стоит забывать о постоянном контроле подаваемого напряжения.
Реверсивное подключение и пуск электродвигателя: главное – все сделать правильно!
Реверсивное подключение электродвигателя применяется при изменении направления вала. Отличие подключения реверса в том, что применяются два магнитных пускателя. Силовые контакты подсоединяются особым образом, чтобы фазировка была различной при каждом срабатывании того или иного пускателя.
Реверсивный пуск электродвигателя требует особого контроля за фазами напряжения, точной и правильной схемы и подключения. При составлении всей цепи нужна блокировка, которая не даст подключиться второму пускателю, если один уже находится в работе. При включении обоих одновременно, произойдет короткое замыкание на всех силовых контактах пускателя. Чтобы этого не произошло, важно отключать двигатель перед запуском реверса. Также не стоит забывать о правилах собственной безопасности.
Электродвигатели реверсивные получили широкое применение именно благодаря простоте сборки, удобству и высокой надежности. Приборы с малым потреблением мощности можно повсеместно встретить в быту (гаражные ворота, поворотные механизмы), они все работают напрямую от сети, не требуют дополнительного оборудования и очень просты в обслуживании.
Пуск, реверсирование и торможение двигателей постоянного тока
Пуск двигателя постоянного тока прямым включением его на напряжение сети допустим только для двигателей небольшой мощности. При этом пик тока в начале пуска может быть порядка 4 — 6-кратного номинального. Прямой пуск двигателей постоянного тока значительной мощности совершенно недопустим, потому что начальный пик тока здесь будет равен 15 — 50-кратному номинальному. Поэтому пуск двигателей средних и больших мощностей производят при помощи пускового реостата, который ограничивает ток при пуске до допустимых по коммутации и механической прочности значений.
Пусковой реостат выполняется из провода или ленты с высоким удельным сопротивлением, разделенных на секции. Провода присоединяются к медным кнопочным или плоским контактам в местах перехода от одной секции к другой. По контактам перемещается медная щетка поворотного рычага реостата. Реостаты могут иметь и другое выполнение. Ток возбуждения при пуске двигателя с параллельным возбуждением устанавливается соответствующим нормальной работе, цепь возбуждения включается прямо на напряжение сети, чтобы не было уменьшения напряжения, обусловленного падением напряжения в реостате (см. рис. 1).
Необходимость иметь нормальный ток возбуждения связана с тем, что при пуске двигатель должен развивать возможно больший допустимый момент Мэм, необходимый для обеспечения быстрого разгона. Пуск двигателя постоянного тока производится при последовательном уменьшении сопротивления реостата, обычно — путем перевода рычага реостата с одного неподвижного контакта реостата на другой и выключения секций; уменьшение сопротивления может производиться и путем замыкания накоротко секций контакторами, срабатывающими по заданной программе.
При пуске вручную или автоматически ток изменяется от максимального значения, равного 1,8 —2,5-кратному номинальному в начале работы при данном сопротивлении реостата, до минимального значения, равного 1,1 — 1,5-кратному номинальному в конце работы и перед переключением на другое положение пускового реостата. Ток якоря после включения двигателя при сопротивлении реостата rп составляет
где Uс — напряжение сети.
После включения начинается разгон двигателя, при этом возникает противо-ЭДС Е и уменьшается ток якоря. Если учесть, что механические характеристики n = f1(M н) и n = f2 (I я ) практически линейны, то при разгоне увеличение скорости вращения будет происходить по линейному закону в зависимости от тока якоря (рис. 1).
Рис. 1. Диаграмма пуска двигателя постоянного тока
Пусковая диаграмма (рис. 1) для различных сопротивлений в цепи якоря представляет собой отрезки линейных механических характеристик. При уменьшении тока якоря IЯ до значения Imin выключается секция реостата с сопротивлением r1 и ток возрастает до значения
где E1 — ЭДС в точке А характеристики; r1—сопротивление выключаемой секции.
Затем снова происходит разгон двигателя до точки В, и так далее вплоть до выхода на естественную характеристику, когда двигатель будет включен прямо на напряжение Uc. Пусковые реостаты рассчитаны по нагреву на 4 —6 пусков подряд, поэтому нужно следить, чтобы в конце пуска пусковой реостат был полностью выведен.
При остановке двигатель отключается от источника энергии, а пусковой реостат полностью включается — двигатель готов к следующему пуску. Для устранения возможности появления больших ЭДС самоиндукции при разрыве цепи возбуждения и при ее отключении цепь может замыкаться на разрядное сопротивление.
В регулируемых приводах пуск двигателей постоянного тока производится путем постепенного повышения напряжения источника питания так, чтобы ток при пуске поддерживался в требуемых пределах или сохранялся в течение большей части времени пуска примерно неизменным. Последнее можно осуществить путем автоматического управления процессом изменения напряжения источника питания в системах с обратными связями.
Пуск двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением производится также при помощи пусковых устройств. Пусковая диаграмма представляет собой отрезки нелинейной механической характеристики для различных сопротивлений цепи якоря. Пуск при относительно небольших мощностях может выполняться вручную, а при больших — путем замыкания накоротко секций пускового реостата контакторами, которые срабатывают при управлении вручную или автоматически.
Реверсирование — изменение направления вращения двигателя — производится путем изменения направления действия вращающего момента. Для этого требуется изменить направление магнитного потока двигателя постоянного тока, т. е. переключить обмотку возбуждения или якорь, при этом в якоре будет протекать ток другого направления. При переключении и цепи возбуждения, и якоря направление вращения останется прежним.
Обмотка возбуждения двигателя параллельного возбуждения имеет значительный запас энергии: постоянная времени обмотки составляет секунды для двигателей больших мощностей. Значительно меньше постоянная времени обмотки якоря. Поэтому для того чтобы реверсирование проходило возможно быстрее, производится переключение якоря. Только там, где не требуется быстродействия, можно выполнять реверсирование путем переключения цепи возбуждения.
Реверсирование двигателей последовательного возбуждения можно производить переключением или обмотки возбуждения, или обмотки якоря, так как запасы энергии в обмотках возбуждения и якоря невелики и их постоянные времени относительно малы.
При реверсировании двигателя с параллельным возбуждением якорь сперва отключается от источника питания и двигатель механически тормозится или переключается для торможения. После окончания торможения якорь переключается, если он не был переключен в процессе торможения, и выполняется пуск при другом направлении вращения.
В такой же последовательности производится и реверсирование двигателя последовательного возбуждения: отключение — торможение — переключение — пуск в другом направлении. У двигателей со смешанным возбуждением при реверсировании следует переключить якорь либо последовательную обмотку вместе с параллельной.
Торможение необходимо для того, чтобы уменьшить время выбега двигателей, которое при отсутствии торможения может быть недопустимо велико, а также для фиксации приводимых механизмов в определенном положении. Механическое торможение двигателей постоянного тока обычно производится при наложении тормозных колодок на тормозной шкив. Недостатком механических тормозов является то, что тормозной момент и время торможения зависят от случайных факторов: попадания масла или влаги на тормозной шкив и других. Поэтому такое торможение применяется, когда не ограничены время и тормозной путь.
В ряде случаев после предварительного электрического торможения при малой скорости можно достаточно точно произвести остановку механизма (например, подъемника) в заданном положении и зафиксировать его положение в определенном месте. Такое торможение применяется и в аварийных случаях.
Электрическое торможение обеспечивает достаточно точное получение требуемого тормозящего момента, но не может обеспечить фиксацию механизма в заданном месте. Поэтому электрическое торможение при необходимости дополняется механическим, которое входит в действие после окончания электрического.
Электрическое торможение происходит, когда ток протекает согласно с ЭДС двигателя. Возможны три способа торможения.
Торможение двигателей постоянного тока с возвратом энергии в сеть. При этом ЭДС Е должна быть больше напряжения источника питания UС и ток будет протекать в направлении ЭДС, являясь током генераторного режима. Запасенная кинетическая энергия будет преобразовываться в электрическую и частично возвращаться в сеть. Схема включения показана на рис. 2, а.
Рис. 2. Схемы электрического торможения двигателей постоянного тока: я — с возвратом энергии в сеть; б — при противовключении; в — динамическое торможение
Торможение двигателя постоянного тока может быть выполнено, когда уменьшается напряжение источника питания так, что Uc
Торможение при противовключении выполняется путем переключения вращающегося двигателя на обратное направление вращения. При этом ЭДС Е и напряжение Uc в якоре складываются, и для ограничения тока I следует включать резистор с начальным сопротивлением
где Imах — наибольший допустимый ток.
Торможение связано с большими потерями энергии.
Динамическое торможение двигателей постоянного тока выполняется при включении на зажимы вращающегося возбужденного двигателя резистора rт (рис. 2, в). Запасенная кинетическая энергия преобразуется в электрическую и рассеивается в цепи якоря как тепловая. Это наиболее распространенный способ торможения.
Схемы включения двигателя постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения: а — схема включения двигателя, б — схема включения при динамическом торможении, в — схема для противовключения.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Схема реверсирования трехфазных электрических двигателей
При работе электрических двигателей возникает множество вопросов, нуждающихся в срочном решении. Один из таких – вращения в обратном направлении или просто – реверс. Все особенности проведения такой манипуляции мы рассмотрим в нашей сегодняшней статье.
Трехфазные силовые агрегаты являются одними из самых распространенных в отечественной хозяйственной деятельности. Они отличаются более высокими эксплуатационными возможностями, подходят для применения во всех типах производственных условий. Они на порядок продуктивнее, чем однофазные устройства с мощностью в 220в.
Современные агрегаты имеют множество всяческих новшеств и функций, среди которых – реверс. Возможность по-настоящему необходимая, поэтому реализуется практически во всех моделях современных моторов. При работе с трехфазным двигателем стоит учитывать особенности этих агрегатов при обеспечении обратного вращения, но обо всем по порядку.
Что такое реверс и для чего он нужен?
Электродвигатели, в том числе и асинхронные, в процессе работы используют вращения в разные стороны: прямо (основное направление) и собственно реверс (вращения ротора в обратном направлении).
Эта функция имеет место во всех моделях силовых агрегатов, независимо от их назначения. Хотя в одних устройствах он обязателен (лебедки, подъемные краны), а в других – лишь вспомогательная функция (конвейеры, пневматические и гидравлические насосы). Реализуется функция различными способами, среди которых – противо включение, когда осуществляется кратковременное включение «обратки» и возникает замедление.
Основные схемы присоединения мотора
Перед тем, как начать характеризовать реверс электрического двигателя, необходимо вкратце рассмотреть параметры и схемы его подключения – базу. Итак, всего реализовано несколько методов подключения 3-х фазных моторов асинхронного типа, среди которых самыми популярными являются:
Ключевое отличие данных схем – способы подключения обмоток к сетям питания. Для того, чтобы непосредственно на двигателе определить уже имеющуюся схему, нужно ознакомиться с данными на технической табличке, которую устанавливает производитель на корпусе мотора. Очень редко необходимо самостоятельно проводить какие-либо измерения.
При использовании метода «звезда», оператор имеет возможность обеспечения плавного старта мотора, хотя при этом уровень мощности будет на порядок ниже номинальных значений (приблизительно на 30%). Эти недостатки исправлены в схеме «треугольник», которая является предпочтительнее.
В конструкции каждого силового агрегата лежит такой прибор, как пускатель, который в свою очередь бывает двух видов.
Реверсивный и прямой пускатель
Ключевое отличие между этими устройствами – схема присоединения. Также может отличаться комплектация каждого из устройств, что определяет в дальнейшем особенности применения. Контактор прямого действия имеет одиночную конструкцию, а реверсивный наоборот – блочную, которая включает два прямых переключателя, расположенных в цельном корпусе. Ниже приведены примеры таких моделей: ПМЛ 1100 и 1500. Как можно видеть, даже визуально по корпусу легко определяется тип конструкции контактора.
При реализации реверсивного подключения стоит учитывать одно условие, согласно которому должно полностью исключаться одновременное срабатывание пускателей. Это важно для избегания КЗ при работе электродвигателя.
Всего реализовано две ключевые схемы соединения реверсивного стартера магнитного типа на моторы: от сети электропитания на 220 и 380 вольт.
Схема реверса на 220В
Данная монтажная схема включает такие ключевые составные части:
Вот визуальное исполнение данной схемы, где конструктивные элементы обозначены соответствующими цифрами.
Как можно видеть, на рисунке представлены еще и такие компоненты:
Как же работает эта схема? Все достаточно просто – для начала необходимо провести подсоединение фаз с разными наименованиями от питания на 380 вольт к силовым контактам стартера. Как правило, такие фазы обозначаются А, В, С, или же L1, L2, L3.
В процессе проводится блочная связка, посредством непосредственной перемычки релейных средних фаз. Имеют место также и диагональные перемычки, реализованные для боковых фаз. Например, первая фаза МП-1 может быть подключена к третьей фазе МП-2.
После, провода ведутся на мотор (М). На этом участке осуществляется подключение теплового контроллера в цепной разрыв. Прибор проводит мониторинг двух фаз из трех имеющихся, что позволяет ему проводить быстрое выключение подачи питания к мотору, в ситуациях перегрузок.
Блок регулирования всеми стартовыми токами присоединяется к одной из основных фаз в разрыв температурного контактора и заземления, напрямую от обмоток ПМЛ. Реализация перекрестного подключения контактов клавиш старта и реверса с контактами блокировки, позволяет обеспечивать высокий уровень безопасности от одновременного запуска.
Процесс включения с регулирующего блока прямого движения, обусловливает замыкание контактов на одном пускателе, что и запускает работу двигателя. Параллельно с этим контакты второго стартера отсоединяются, а катушка при этом получает требуемый уровень напряжения.
Процесс реверса можно сделать после полного торможения двигателя, с помощью клавиши «Стоп». Далее следует запустить кнопку обратного хода. Это действие способствует изменению местами боковых фаз, что в свою очередь приводит к оборотам двигателя в обратном направлении. Стоит отметить, что блокировка первого стартера осуществляется аналогично.
Схема на 380В
Конструкция таких моторов имеет те же конструктивные элементы, что и ПМЛ, рассчитанные на работу с сетями 220 вольт. Но, все-таки существует несколько отличий, среди которых первое – номинальная мощность катушек больше, чем у вышеуказанных модификаций. Также здесь реализуется подключение управленческого блока сразу через две фазы (а не через одну, как у предыдущей версии), при этом, не применяя общий ноль.
Нередко также используют подключения от автомата. Защитный автомат может выключать напряжение электрического питания, если будет иметь место превышенная нагрузка по току или КЗ. Сам выключатель представляет собой обыкновенный переключатель с тремя полюсами, поддерживающий тепловую характеристику нагрузки.
Часто, метод с использованием магнитного пускателя называют реверсом мотора с выдержкой времени, что обусловливается особенностями срабатывания.
Кнопочный пост регулировки
Представим еще одно виденье осуществления реверса – для кнопочного поста. Данный элемент отвечает за обеспечение реверса в трехфазных электрических двигателях и обладает всеми особенностями, характерными для управляемого компонента. Каждая такая система имеет кнопочные контакты специфической компоновки, которые, собственно и соединяются в единый кнопочный пост.
Принцип работы этой своеобразной системы имеет много общих характеристик с процессом работы других элементов схемы управления (в том числе и обратного). Запуск контактора магнитного стартера реализуется при помощи импульса управления, который поступает сразу после нажатия на клавишу «Старт». Эта кнопка отвечает за быструю подачу напряжения на медную катушку регулирования.
Контактор во включенном состоянии способен работать на протяжении длительного промежутка времени. Эта особенность стала возможной, благодаря применению принципа самоподхвата. Его суть состоит в параллельном соединении дополнительного контакта к кнопке запуска, для того, чтобы осуществлять надежную подачу напряжения на обмотку. Эта функция позволяет просто нажать клавишу «Старт» и не удерживать ее после.
В результате магнитный пускатель отключается только после разрывания катушечной цепи управления. Данная особенность вызывает другую необходимость – наличие кнопки с размыкающим контактом. Исходя из этого, все клавиши управления, входящие в состав кнопочного поста комплектуются двумя парами контактов:
Кнопки изготавливаются в универсальных вариантах, с целью обеспечения моментального реверса мотора, в любой момент, когда возникнет в этом необходимость.
Клавиша, работающая на отключение, маркируется «Стоп» и окрашивается в красный цвет. Чтобы включить реверс, необходимо нажать на пульте «Назад» (если нужно просто запуск – просто «Пуск» или «Вперед»).
Также, стоит отметить, что кнопочный пост активно применяется при реализации нереверсивной схемы функционирования двигателя, то есть, когда вал оборачивается лишь в одну сторону.
Основные способы реверсирования двигателя
Как мы уже писали ранее, существует несколько вариантов осуществления реверса. Выше мы как раз подробно описали самый распространенный – с помощью реверсивного пускателя. Давайте же опишем и другие немаловажные методики, применяемые электриками. Они имеют как общие, так и отличительные черты, благодаря чему они разные, хотя и выполняют одну и ту же задачу.
Противовключение
Данный способ используется при наличии стремительных изменений очередности переключения ключей транзистора. Когда чередование фаз на работающем моторе меняется, вращения поля соответственно, меняются. Из-за этого имеет место скольжение, генерируемое быстро возрастающим током частотного преобразователя. Показатель доходит до своего максимального значения, ограниченного внутренним уровнем частотника. Когда скольжение сильное – задание скорости уменьшается при помощи внутреннего регулятора ПЧ и малый тормозной момент.
Когда же электродвигатель достигает нулевой скорости, тогда и происходит реверс, который полностью соответствует линиям разгона. Та энергия, которая не тратится на нагрузку и трение, поступает в ротор, где рассеивается.
Изменение направления
Здесь осуществляется изменение направленности вращений эл. поля при управлении периодом скорости замедления. Крутящий момент механизма, как известно, прямо противоположный моменту мотора и прерывает его по модулю. Если говорить простым языком, то естественное торможение происходит в несколько раз быстрее, чем указывает на то кривая замедления, установленная регулятором. Уровень скорости плавно снижается, в результате чего направленность оборотов меняется.
В ситуациях, когда крутящий момент демонстрирует естественную остановку меньше уровня, определенного регулятором, мотор работает в режиме «рекуперативного» торможения, когда энергия следует обратно на преобразователь.
Диодные мосты блокируют попадание энергии в сеть, а фильтровые конденсаторы заряжаются. Уровень напряжения постепенно растет, в результате чего запускается защитный прибор, который предотвращает выделение энергии.
Режим торможения
Также, моторы с тремя фазами легко достигают реверса, если мотор длительное время работает на торможение. В большинстве ситуаций этот метод применяется на испытательных стендах.
Итак, при работе двигателя выделяется энергия, которая имеет высокие уровни, из-за чего резисторы просто не могут с справиться с ее рассеиванием. Чтобы предотвратить повышение температуры, существуют специальные системы, работающие на возврат энергии в сеть. Благодаря многоуровневому управлению четко и слаженно выполняются все функции, нацеленные на генерирование тока, максимально приближенного к частоте синуса.
Модели пускателей
Сейчас давайте же рассмотрим некоторые модели контакторов, которые применяются для быстрой регулировки работу двигателей, в том числе и для реверса.
ПМЛ 2100
Контактор общепромышленного назначения, осуществляет коммутацию электрических токов. Разработан для эффективного управления трехфазными электрическими двигателями с ротором короткозамкнутого типа. функционал включает:
Магнитный пускатель ПМЛ 2100 на 380 вольт обладает такими параметрами:
ПМЛ 1100
Рабочее напряжение устройства – 220В АС, реализовано 2 вариации: реверсивного и нереверсивного действия. Одна из простейших модификаций разработана на 10 ампер, мощность также варьируется в зависимости от варианта исполнения. Можно установить катушки на 380В, дополнительные контакты размыкающие.
ПМЛ 1500
Контактор реверсивный, имеет 3 полюса. Уровень номинального тока (на категорию АС3) – 10 ампер. Катушка управления электромагнитная, степень защиты IP00. Рабочий ресурс – 1,5 млн. циклов.
Выводы
Реверс ротора двигателя применяется во многих компонентах оборудования. Функция важная и реализуется с помощью разных методов. Каждый из имеет свои особенности реализации, которые стоит учитывать при осуществлении. Грамотное управление обеспечит машине долговечность и продуктивность.