Меню

Реверс электродвигателя с постоянным током



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.

Мостовая схема включения транзисторов или реле

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.

Схема реверсивного включения 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».

Схема реверсивного пускателя

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.

Схема реверса асинхронного двигателя на тиристорах без пускателей

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.

Схема подключения трёхфазного двигателя к однофазной сети

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.

Схема подключения обмоток коллекторного двигателя

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.

Читайте также:  Ток базы транзистора в открытом состоянии

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.

Схема двигателя от стиральной машины

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.

Схема реверсивного управления электродвигателем на ардуино

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!

Источник

Реверс электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения по цепи 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.

Читайте также:  Ница измерения работы электрического тока

Процессы, происходящие в электродвигателе постоянного тока показаны ниже:

Диаграмма реверса ДПТ НВ 11

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 70 0 . В таком случае UB = UBmaxcos70 0 = 0.34Umax. Umax – максимальное напряжение преобразователя при угле управления равном нулю.

В момент t2 начнется реверс. С начала напряжение силового канала снижается до нуля Uя = 0. При U 0 до 170 0 . Он перейдет в режим инвертора с напряжением случае UB = UBmaxcos170 0 = — 0.98Umax. Данное напряжение практически в 3 раза превысит номинальное, чем обеспечится форсирование скорости нарастания тока. Ея снижается вместе с током возбуждения.

В момент t3 IВ и ЭДС якоря Ея 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 10 0 , что соответствует UB = -UBmaxcos10 0 = -0.98Umax. С момента t4 начинается торможения машины постоянного тока с отдачей энергии в сеть при заданном токе якоре.

В t5 Iв достигает своего максимального отрицательного значения и угол управления преобразователя 2 снижается до 70 0 , 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.

Источник

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. Это 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 — 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 на биполярных транзисторах 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).

Читайте также:  Векторная сумма токов фаз

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 напряжение 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 полевых транзисторах, показана на рис.5 .

Источник

Реверсивный электродвигатель: что это такое?

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

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:

  • автоматический выключатель вводный (только с необходимыми параметрами);
  • контакторы (два);
  • три кнопки управления (в составе кнопочного поста);
  • тепловое реле.

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.

Источник