Если вы уже подключили асинхронный электродвигатель по схеме, предусматривающей одностороннее вращение, но возникла необходимость реверса, перед вами встает вопрос: как поменять полярность на электродвигателе? Существуют несколько способов изменения направления вращения двигателя.

Переподключаем рабочую обмотку

Для этого можно вскрыть корпус, достать и перевернуть намотку, затем вернуть крышки на место. Но есть более эргономичный вариант, при котором вам не придется разбирать агрегат – достаточно переподключить контакты, которые выходят наружу (это работает только в том случае, если выведены 4 контакта). Итак, от вас требуется:

• Отключить двигатель.
• Определить, какая пара выводов соответствует началу и концу рабочей обмотки (вторая пара принадлежит пусковой обмотке и в данный момент вам не нужна).
• Перекинуть фазу с начального конца обмотки на конечный, а ноль – с конечного конца на начальный (либо наоборот).

В результате этих действий ротор станет вращаться в противоположную сторону, что вам и требовалось.

Переподключаем пусковую намотку

Ваши действия аналогичны тем, что описаны в предыдущем варианте, только местами меняются начало и конец пусковой обмотки. Это также можно сделать, не прибегая к вскрытию корпуса. Сначала выясните, какая пара проводов соответствует началу и концу пусковой обмотки. Затем подключите начало рабочей обмотки к началу пусковой обмотки (которая до этого была подключена к пускозарядному конденсатору), а емкость подключите к концу пусковой обмотки.

Таким образом начало и конец пусковой обмотки меняются местами, что изменяет направление вращения двигателя.

Меняем пусковую обмотку на рабочую или рабочую на пусковую

Во многих моделях моторов наружу выходят только 3 вывода. Это сделано для того, чтобы обезопасить агрегат от поломки, вызванной вмешательством в его работу. Но и в этом случае вы можете заставить двигатель вращаться в другую сторону при соблюдении следующих условий:

• Длина и площадь поперечного сечения рабочей и пусковой обмоток должны быть одинаковыми.
• Провода выполнены из одного и того же материала.

Эти данные влияют на сопротивление, которое должно оставаться постоянным. При смене полярности в случае, если длина или площадь сечения проводов не совпадают, сопротивление пусковой намотки станет таким же, как было у рабочей (или наоборот). Это будет препятствовать запуску мотора.

Имейте в виду, КПД электродвигателя снизится, а его эксплуатация в рабочем режиме должна быть непродолжительной, иначе неизбежен перегрев агрегата с последующим выходом из строя.

Чтобы сделать реверс, не разбирая устройство, вам необходимо:

• Снять конденсатор с начального вывода пусковой обмотки.
• Подсоединить его к конечному выводу рабочей обмотки.
• Пустить отводки от обоих этих выводов и фазы.

При такой схеме для вращения двигателя в одну сторону (например, по часовой стрелке) следует подключить фазу к отводку конца рабочей обмотки. Для вращения ротора в противоположную сторону нужно перекинуть фазный провод на отводок начала пусковой обмотки. Соединять и разъединять провода можно вручную, но лучше использовать ключ.

Если предусматривается продолжительный рабочий период мотора, этим способом пользоваться не следует. Вскройте корпус двигателя и осуществите переподключение способом, описанным в первом или втором пунктах. В этом случае КПД агрегата не снизится.

Всех этих манипуляций можно избежать, если изначально при подключении электродвигателя предусмотреть возможность реверсирования и установить кнопочный пост переключения.

8. Принцип действия и реверс (изменение направления вращения) трехфазного асинхронного двигателя.

На рисунке представлена электромагнитная схема АД с короткозамкнутой обмоткой ротора в разрезе, включающая статор (1), в пазах которого расположены три фазные обмотки статора (2), представленные одним витком. Начала фазных обмоток A, B, C, а концы соответственно X, Y, Z. В цилиндрическом роторе (3) двигателя расположены стержни (4) короткозамкнутых обмоток, замкнутых по торцам ротора пластинами.

При подаче на фазные обмотки статора трехфазного напряжения в витках обмотки статора протекают токи статора iA , iB , iC , создающие вращающееся магнитное поле с частотой вращения n1 . Это поле пересекает стержни короткозамкнутой обмотки ротора и в них индуцируются ЭДС, направление которых определяется по правилу правой руки. ЭДС в стержнях ротора создают токи ротора i2 и магнитное поле ротора, которое вращается с частотой магнитного поля статора. Результирующее магнитное поле АД равно сумме магнитных полей статор и ротора. На проводники с током i2 , расположенные в результирующем магнитном поле, действуют электромагнитные силы, направление которых определяется правилом левой руки. Суммарное усиление Fрез , приложенное ко всем проводникам ротора, образует вращающий эле5ктромагнитный момент M асинхронного двигателя.

Вращающий электромагнитный момент М, преодолевая момент сопротивления Мс на валу, принуждает вращаться ротор с частотой n2 . Ротор вращается с ускорением, если момент М больше момента сопротивления Мс , или с постоянной частотой, если моменты равны.

Частота вращения ротора n2 всегда меньше частоты вращения магнитного поля машины n1 , т. к. только в этом случае возникает вращающий электромагнитный момент. Если частота вращения ротора будет равна частоте вращения МП статора, то ЭМ момент равен нулю (стержни ротора не пересекают МП двигателя, и ток равен нулю). Разница частот вращения МП статора и ротора в относительных единицах называется скольжением двигателя:

s = n 1− n 2. n 1

Скольжение измеряется в относительных единицах или процентах по отношению к n1 . В рабочем режиме близком к номинальному скольжение двигателя составляет 0.01-0.06. Частота вращения ротораn 2 = n 1 (1− s ) .

Таким образом, характерной особенностью асинхронной машины является наличие скольжения - неравенства частот вращения магнитного поля двигателя и ротора. Поэтому машину называют асинхронной.

При работе асинхронной машины в двигательном режиме частота вращения ротора меньше частоты вращения МП и 0 < s < 1. в этом режиме обмотка статора питается от сети, а вал ротора передает механический момент на исполнительный орган механизма. Электрическая энергия преобразуется в механическую.

Если ротор АД заторможен (s = 1) – это режим короткого замыкания. В случае, если частота вращения ротора совпадает с частотой вращения МП, то вращающий момент двигателя не возникает. Это режим идеального холостого хода.

Чтобы изменить направление вращения ротора (реверсировать двигатель), нужно изменить направление вращения МП. Для реверса двигателя нужно изменить порядок чередования фаз подведенного напряжения, т. е. Переключить две фазы.

9. Схема замещения и механическая характеристика трехфазного асинхронного двигателя.

В схеме асинхронная машина с электромагнитной связью статорной и роторной цепей заменена эквивалентной приведенной схемой замещения. При этом параметры обмотки ротора R2 и x2 приводятся к обмотке статора при условии равенства E1 = E2 " . E2 " , R2 " , x2 " – приведенные параметры ротора.

включенное в обмотку неподвижного ротора, т. е. машина имеет активную нагрузку.

Величина этого сопротивления определяется скольжением, а, следовательно, механической нагрузкой на валу двигателя. Если момент сопротивления на валу двигателя Мс = 0, то скольжение s = 0; при этом величинаR н =∞ и I2 " = 0, что соответствует работе

двигателя в режиме холостого хода.

В режиме холостого хода ток статора равен току намагничивания I 1 =I 0 . Магнитная цепь машины представляется намагничивающим контуром с параметрами x0 , R0 – индуктивное и активное сопротивления намагничивания обмотки статора. Если момент сопротивления на валу двигателя превышает его вращающий момент, то ротор останавливается. При этом величина Rн = 0, что соответствует режиму короткого замыкания.

Первая схема называется Т-образной схемой замещения АД. Она может быть преобразована в более простой вид. С этой целью намагничивающий контурZ 0 = R 0 + jx 0

выносят на общие зажимы. Чтобы при этом намагничивающий ток I 0 не изменял своей величины, в этот контур последовательно включают сопротивления R1 и x1 . В полученной Г- образной схеме замещения сопротивления контуров статора и ротора соединены последовательно. Они образуют рабочий контур, параллельно которому включен намагничивающий контур.

Величина тока в рабочем контуре схемы замещения:

напряжение сети.

Электромагнитный момент АД создается взаимодействием тока в обмотке ротора с вращающимся МП машины. Электромагнитный момент М определяется через электромагнитную мощность:

Приняв в уравнении число фаз двигателя m1 = 3; x1 + x2 " = xк , исследуем его на экстремум. Для этого приравниваем производную dM / ds к нулю и получаем две экстремальные точки. В этих точках момент Мк и скольжение sк называются критическими и соответственно равны:

Зависимость ЭМ момента от скольжения M(s) или от частоты вращения ротора M(n2 ) называется механической характеристикой АД.

Если разделить M на Mк , получим удобную форму записи уравнения механической характеристики АД:

Реверсивное подключение однофазового асинхронного мотора своими руками

Перед выбором схемы подключения однофазового асинхронного мотора принципиально найти, сделать ли реверс. Если для настоящей работы для вас нередко необходимо будет поменять направление вращения ротора, то целенаправлено организовать реверсирование с внедрением кнопочного поста. Если однобокого вращения для вас будет довольно, то подойдет самая обычная схема без способности переключения. Но что делать, если после подсоединения по ней вы решили, что направление необходимо все таки поменять?

Постановка задачи

Представим, что у уже подсоединенного с внедрением пускозарядной емкости асинхронного однофазового мотора вначале вращение вала ориентировано по часовой стрелке, как на картинке ниже.

Уточним принципиальные моменты:

• Точкой А отмечено начало пусковой обмотки, а точкой В – ее окончание. К исходной клемме A подсоединен провод кофейного, а к конечной – зеленоватого цвета.
• Точкой С помечено начало рабочей обмотки, а точкой D – ее окончание. К исходному контакту подсоединен провод красноватого, а к конечному – голубого цвета.
• Направление вращения ротора обозначено при помощи стрелок.

Ставим впереди себя задачку – сделать реверс однофазового мотора без вскрытия его корпуса так, чтоб ротор начал крутиться в другую сторону (в данном примере против движения стрелки часов). Ее можно решить 3-мя методами. Разглядим их подробнее.

Вариант 1: переподключение рабочей намотки

Чтоб изменить направление вращения мотора, можно только поменять местами начало и конец рабочей (неизменной включенной) обмотки, как это показано на рисунке. Можно поразмыслить, что для этого придется вскрывать корпус, доставать намотку и крутить ее. Этого делать не надо, так как довольно поработать с контактами снаружи:

1. Из корпуса должны выходить четыре провода. 2 из их соответствуют началам рабочей и пусковой намоток, а 2 – их концам. Обусловьте, какая пара принадлежит только рабочей обмотке.
2. Вы увидите, что к этой паре подсоединены две полосы: фаза и ноль. При отключенном движке произведите реверс методом перекидывания фазы с исходного контакта намотки на конечный, а нуля – с конечного на исходный. Либо напротив.

В итоге получаем схему, где точки С и D изменяются меж собой местами. Сейчас ротор асинхронного мотора будет крутиться в другую сторону.

КАК ИЗМЕНИТЬ НАПРАВЛЕНИЕ ВРАЩЕНИЕ ВАЛА В ОДНОФАЗНОМ ДВИГАТЕЛЕ

Моторчик взят от бытовой мясорубки. Направление движения нас не устраивало, пришлось его поменять Всю инфо.

Как изменить направление вращения трехфазного асинхронного двигателя?

Разберемся, как просто поменять направление вращения трехфазного двигателя на противоположное.

Вариант 2: переподключение пусковой намотки

Второй способ организовать реверс асинхронного мотора 220 Вольт – поменять местами начало и конец пусковой обмотки. Делается это по аналогии с первым вариантом:

1. Из четырех проводов, выходящих из коробки мотора, выясните, какие из них соответствуют отводкам пусковой намотки.
2. Изначально конец В пусковой обмотки соединялся с началом С рабочей, а начало А подключалось к пускозарядному конденсатору. Сделать реверс однофазного двигателя можно, подключив емкость к выводу В, а начало С с началом А.

После описанных выше действий получаем схему, как на рисунке выше: точки А и В поменялись местами, значит ротор стал обращаться в противоположную сторону.

Вариант 3: смена пусковой обмотки на рабочую, и наоборот

Организовать реверс однофазного мотора 220В теми способами, что описаны выше, можно только при условии, что из корпуса выходят отводки от обеих обмоток со всеми началами и концами: А, В, С и D. Но часто встречаются моторы, в которых производитель намеренно оставил снаружи только 3 контакта. Этим он обезопасил устройство от различных «самоделок». Но все же выход есть.

На рисунке выше изображена схема такого, «проблемного», мотора. У него выходят из корпуса только три провода. Они помечены коричневым, синим и фиолетовым цветами. Зеленая и красная линии, соответствующие концу В пусковой и началу С рабочей намотки, соединены между собой внутри. Доступ к ним без разборки двигателя мы получить не сможем. Поэтому изменить вращение ротора одним из первых двух вариантов не представляется возможным.

В этом случае поступают так:

1. Снимают конденсатор с начального вывода А;
2. Подсоединяют его к конечному выводу D;
3. От проводов А и D, а также фазы, пускают отводки (можно сделать реверс с использованием ключа).

Посмотрите на рисунок выше. Теперь, если подключить фазу к отводку D, то ротор вращается в одну сторону. Если же фазный провод перекинуть на ветку A, то можно изменить направление вращения в противоположную сторону. Реверс можно осуществлять, вручную разъединяя и соединяя провода. Облегчить работу поможет использование ключа.

Важно! Последний вариант реверсивной схемы подключения асинхронного однофазного мотора неправильный. Его можно использовать, только если соблюдаются условия:

• Длина пусковой и рабочей намоток одинакова;
• Площадь их поперечного сечения соответствует друг другу;
• Эти провода изготовлены из одного и того же материала.

Все эти величины влияют на сопротивление. Оно у обмоток должно быть постоянным. Если вдруг длина или толщина проводов отличаются друг от друга, то после того, как вы организуете реверс, окажется, что сопротивление рабочей намотки станет таким же, как было раньше у пусковой, и наоборот. Это может стать и причиной того, что мотор не сможет запуститься.

Внимание! Даже если длина, толщина и материал обмоток совпадают, работа при измененном направлении вращения ротора не должна быть продолжительной. Это чревато перегревом и выходом из строя двигателя. КПД при этом тоже оставляет желать лучшего.

Осуществить реверс асинхронного мотора 220В просто, если концы обмоток отводятся из корпуса наружу. Сложнее его организовать, когда выводов всего три. Рассмотренный нами третий способ реверсирования подходит только для кратковременного включения двигателя в сеть. Если работа с обратным вращением обещает быть продолжительной, то мы рекомендуем вскрыть коробку для переключения методами, описанными в 1 и 2 варианте: так безопасно для агрегата, и сохраняется КПД.

sis26.ru

Как изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя

Рис. 1 Схема подключения двигателя однофазного асинхронного двигателя с пусковым конденсатором.

Возьмем за основу уже подключенный однофазный асинхронный двигатель, с направлением вращения по часовой стрелке (рис.1).

На рисунке 1

• точками A, B условно обозначены начало и конец пусковой обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода коричневого и зеленого цвета соответственно.
• точками С, В условно обозначены начало и конец рабочей обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода красного и синего цвета соответственно.
• стрелками указано направление вращения ротора асинхронного двигателя

Изменить направление вращения однофазный асинхронный двигатель в другую сторону – против часовой стрелки. Для этого достаточно переподключить одну из обмоток однофазного асинхронного двигателя – либо рабочую либо пусковую.

Вариант №1

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения рабочей обмотки.

Рис.2 При таком подключении рабочей обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Вариант №2

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения пусковой обмотки.

Рис.3 При таком подключении пусковой обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Важное замечание.

Такой способ изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя возможен только в том случае, если на двигателе имеется отдельные отводы пусковой и рабочей обмотки.

Рис.4 При таком подключении обмоток двигателя, реверс невозможен.

На рис. 4 изображен довольно распространенный вариант однофазного асинхронного двигателя, у которого концы обмоток В и С, зеленый и красный провод соответственно, соединены внутри корпуса. У такого двигателя три вывода, вместо четырех как на рис. 4 коричневый, фиолетовый, синий провод.

UPD 03/09/2014 Наконец то удалось проверить на практике, не очень правильный, но все же используемый метод смены направления вращения асинхронного двигателя. Для однофазного асинхронного двигателя, который имеет только три вывода, возможно заставить ротор вращаться в обратном направлении, достаточно поменять местами рабочую и пусковую обмотку. Принцип такого включения изображен на рис.5

Рис. Нестандартный реверс асинхронного двигателя

zival.ru

Как уменьшить обороты электродвигателя схемы и описание | ProElectrika.com

егулировка оборотов электродвигателя часто бывает необходима как в производственных, так и каких то бытовых целях. В первом случае для уменьшения или увеличения частоты вращения применяются промышленные регуляторы напряжения – инверторные частотные преобразователи. А с вопросом, как регулировать обороты электродвигателя в домашних условиях, попробуем разобраться подробнее.

Необходимо сразу сказать, что для разных типов однофазных и трехфазных электрических машин должны применяться разные регуляторы мощности. Т.е. для асинхронных машин применение тиристорных регуляторов, являющихся основными для изменения вращения коллекторных двигателей, недопустимо.

Лучший способ уменьшить обороты вашего устройства – не в регулировке частоты вращения самого движка, а посредством редуктора или ременной передачи. При этом сохранится самое главное – мощность устройства.

Немного теории об устройстве и области применения коллекторных электродвигателей

Электродвигатели этого типа могут быть постоянного или переменного тока, с последовательным, параллельным или смешанным возбуждением (для переменного тока применяется только первые два вида возбуждения).

Коллекторный электродвигатель состоит из ротора, статора, коллектора и щеток. Ток в цепи, проходящий через соединенные определенным образом обмотки статора и ротора, создает магнитное поле, заставляющее последний вращаться. Напряжение на ротор передается при помощи щеток из мягкого электропроводного материала, чаще всего это графит или медно-графитовая смесь. Если изменить направление тока в роторе или статоре, вал начнет вращаться в другую сторону, причем это всегда делается с выводами ротора, что бы не происходило перемагничивание сердечников.

При одновременном изменении подключения и ротора и статора реверсирования не произойдет. Существуют также трехфазные коллекторные электродвигатели, но это уже совсем другая история.

Электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением

Обмотка возбуждения (статорная) в двигателе с параллельным возбуждением состоит из большого количества витков тонкого провода и включена параллельно ротору, сопротивление обмотки которого намного меньше. Поэтому для уменьшения тока во время запуска электродвигателей мощностью более 1 Квт в цепь ротора включают пусковой реостат. Управление оборотами электродвигателя при такой схеме включения производится путем изменения тока только в цепи статора, т.к. способ понижения напряжения на клеммах очень не экономичен и требует применение регулятора большой мощности.

Если нагрузка мала, то при случайном обрыве обмотки статора при использовании такой схемы частота вращения превысит максимально допустимую и электродвигатель может пойти “вразнос”

Электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением

Обмотка возбуждения такого электродвигателя имеет небольшое число витков толстого провода, и при ее последовательном включении в цепь якоря ток во всей цепи будет одинаков. Электродвигатели этого типа более выносливы при перегрузках и поэтому наиболее часто встречаются в бытовых устройствах.

Регулировка оборотов электродвигателя постоянного тока с последовательно включенной обмоткой статора может производиться двумя способами:

1. Подключением параллельно статору регулировочного устройства, изменяющего магнитный поток. Однако этот способ довольно сложен в реализации и не применяется в бытовых устройствах.
2. Регулирование (снижение) оборотов с помощью уменьшения напряжения. Этот способ применяется практически во всех электрических устройствах – бытовых приборах, инструменте и т.д.

Электродвигатели коллекторные переменного тока

Эти однофазные моторы имеют меньший КПД, чем двигатели постоянного тока, но из за простоты изготовления и схем управления нашли наиболее широкое применение в бытовой технике и электроинструменте. Их можно назвать “универсальными”, т.к. они способны работать как при переменном, так и при постоянном токе. Это обусловлено тем, что при включении в сеть переменного напряжение направление магнитного поля и тока будет изменяться в статоре и роторе одновременно, не вызывая изменения направления вращения. Реверс таких устройств осуществляется переполюсовкой концов ротора.

Для улучшения характеристик в мощных (промышленных) коллекторных электродвигателях переменного тока применяются дополнительные полюса и компенсационные обмотки. В двигателях бытовых устройств таких приспособлений нет.

Регуляторы оборотов электродвигателя

Схемы изменения частоты вращения электродвигателей в большинстве случаев построены на тиристорных регуляторах, ввиду своей простоты и надежности.

Принцип работы представленной схемы следующий: конденсатор С1 заряжается до напряжения пробоя динистора D1 через переменный резистор R2, динистор пробивается и открывает симистор D2, управляющий нагрузкой. Напряжение на нагрузке зависит от частоты открывания D2, зависящее в свою очередь от положения движка переменного сопротивления. Данная схема не снабжена обратной связью, т.е. при изменении нагрузки обороты также будут меняться и их придется подстраивать. По такой же схеме происходит управление оборотами импортных бытовых пылесосов.

Вот так работает хороший регулятор оборотов двигателя:

Изменение скорости вращения вала двигателя в стиральной машине, например, происходит с задействованием обратной связи от таходатчика, поэтому ее обороты при любой нагрузке постоянны.

proelectrika.com

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения 220 В.

Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две (или более) обмотки - рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для:

• изменения расхода воздуха в системе вентиляции
• регулирования производительности насосов
• изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах

В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

Способы регулирования

Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем. Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток.

Рассмотрим способы с изменением электрических параметров:

• изменение напряжения питания двигателя
• изменение частоты питающего напряжения

Регулирование напряжением

Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя - разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

n1 - скорость вращения магнитного поля

n2 - скорость вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия скольжения - из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз - то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор - это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

Преимущества данной схемы:

• неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
• хорошая перегрузочная способность трансформатора

Недостатки:

• большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
• все недостатки присущие регулировке напряжением

Тиристорный регулятор оборотов двигателя

В данной схеме используются ключи - два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно "отрезается" кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки - ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

Ещё один способ регулирования - пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно - шумы и рывки при работе.

Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

• устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
• добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
• ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения - для гарантированного старта двигателя
• используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

Достоинства тиристорных регуляторов:

• низкая стоимость
• малая масса и размеры

Недостатки:

• можно использовать для двигателей небольшой мощности
• при работе возможен шум, треск, рывки двигателя
• при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
• все недостатки регулирования напряжением

Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом.

Транзисторный регулятор напряжения

Как называет его сам производитель - электронный автотрансформатор или ШИМ-регулятор.

Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы - полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT).

Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность.

Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы - диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора:

• Небольшие габариты и масса прибора
• Невысокая стоимость
• Чистая, неискажённая форма выходного тока
• Отсутствует гул на низких оборотах
• Управление сигналом 0-10 Вольт

Слабые стороны:

• Расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора)
• Все недостатки регулировки напряжением

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина - не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие - массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование - основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

• специализированными однофазными ПЧ
• трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей - INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

f - частота тока

С - ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя - в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

• интеллектуальное управление двигателем
• стабильно устойчивая работа двигателя
• огромные возможности современных ПЧ:
• возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
• многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
• входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
• различные выходы
• коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
• предустановленные скорости
• ПИД-регулятор

Минусы использования однофазного ПЧ:

• ограниченное управление частотой
• высокая стоимость

Использование ЧП для трёхфазных двигателей

Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого - магнитное поле будет не круговое, а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

При работе без конденсатора это приведёт к:

• более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
• разному току в обмотках

Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

Преимущества:

• более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
• огромный выбор по мощности и производителям
• более широкий диапазон регулирования частоты
• все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

Недостатки метода:

• необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
• пульсирующий и пониженный момент
• повышенный нагрев
• отсутствие гарантии при выходе из строя, т.к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

masterxoloda.ru

Cпособы регулирования скорости асинхронного двигателя

Асинхронные двигатели переменного тока являются самыми применяемыми электродвигателями абсолютно во всех хозяйственных сферах. В их преимуществах отмечается конструктивная простота и небольшая цена. При этом немаловажное значение имеет регулирование скорости асинхронного двигателя. Существующие способы показаны ниже.

Согласно структурной схеме скоростью электродвигателя можно управлять в двух направлениях, то есть изменением величин:

1. скорость электромагнитного поля статора;
2. скольжение двигателя.

Первый вариант коррекции, используемый для моделей с короткозамкнутым ротором, осуществляется за счет изменения:

• частоты,
• количества полюсных пар,
• напряжения.

В основе второго варианта, применяемого для модификации с фазным ротором, лежат:

• изменение напряжения питания;
• присоединение элемента сопротивления в цепь ротора;
• использование вентильного каскада;
• применение двойного питания.

Вследствие развития силовой преобразовательной техники на текущий момент в широком масштабе изготовляются всевозможные виды частотников, что определило активное применение частотно-регулируемого привода. Рассмотрим наиболее распространённые методы.

Частотное регулирование

Всего десять лет назад в торговой сети регуляторов частоты вращения скорости ЭД было небольшое количество. Причиной тому служило то, что тогда ещё не производились дешёвые силовые высоковольтные транзисторы и модули.

На сегодня частотное преобразование – самый распространённый способ регулирования скорости двигателей. Трёхфазные преобразователи частоты создаются для управления 3-фазными электродвигателями.

Однофазные же двигатели управляются:

• специальными однофазными преобразователями частоты;
• 3-фазными преобразователями частоты с устранением конденсатора.

Схемы регуляторов оборотов асинхронного двигателя

Для двигателей повседневного предназначения легко можно выполнить необходимые расчеты, и своими руками произвести сборку устройства на полупроводниковой микросхеме. Пример схемы регулятора электродвигателя приведён ниже. Такая схема позволяет добиться контроля параметров приводной системы, затрат на техническое обслуживание, снижения потребления электричества наполовину.

Принципиальная схема регулятора оборотов вращения ЭД для повседневных нужд значительно упрощается, если применить так называемый симистор.

Обороты вращения ЭД регулируются с помощью потенциометра, определяющего фазу входного импульсного сигнала, открывающего симистор. На изображении видно, что в качестве ключей применяются два тиристора, подключённых встречно-параллельно. Тиристорный регулятор оборотов ЭД 220 В достаточно часто применяется для регулирования такой нагрузки, как диммеры, вентиляторы и нагревательная техника. От оборотов вращения асинхронного ЭД зависят технические показатели и эффективность работы двигательного оборудования.

Заключение

На технорынке сегодня предлагаются в большом ассортименте регуляторы и частотные преобразователи для асинхронных электродвигателей переменного тока.

Управление способом варьирования частоты на данный момент – самый оптимальный способ, т. к. он позволяет плавно регулировать скорость асинхронного ЭД в широчайшем диапазоне, без значительных потерь и снижения перегрузочных способностей.

Тем не менее, на основе расчёта, можно самостоятельно собрать простое и эффективное устройство с регулированием оборотов вращения однофазных электродвигателей с помощью тиристоров.

electricdoma.ru

Здравствуйте, уважаемые читатели и посетители сайта «Заметки электрика».

В прошлой статье мы говорили про , знакомились со схемой его подключения к электрической сети напряжением 220 (В), обозначением и маркировкой выводов.

В той же статье я обещал Вам в ближайшее время рассказать о том, как можно организовать его реверс, т.е. управлять направлением вращения двигателя дистанционно, а не с помощью перемычек в клеммной коробке.

Итак, приступим.

В принципе ничего сложного нет. Принцип схемы управления аналогичен , за исключением некоторых деталей. Вообще то раньше мне не приходилось сталкиваться со схемой реверса однофазных двигателей, и данная схема была воплощена мною на практике впервые.

Суть схемы сводится к изменению направления вращения вала однофазного конденсаторного двигателя дистанционно с помощью кнопок (кнопочного поста). Помните, в предыдущей статье мы вручную меняли на клеммнике двигателя положение двух перемычек, чтобы изменить направление рабочей обмотки (U1-U2). Теперь Вам нужно убрать эти перемычки, т.к. их роль в данной схеме будут осуществлять нормально-открытые (н.о.) контакты контакторов.

Подготовка оборудования для реверса однофазного двигателя

Для начала перечислим все электрооборудование, которое нам необходимо приобрести для организации реверса конденсаторного двигателя АИРЕ 80С2:

1. Автоматический выключатель

Применяем двухполюсный 16 (А), с характеристикой «С» от фирмы IEK.

В этом кнопочном посту есть 3 кнопки:

• кнопка «вперед» (черного цвета)
• кнопка «назад» (черного цвета)
• кнопка «стоп» (красного цвета)

Разберем кнопочный пост.

Мы видим, что каждая кнопка имеет 2 контакта:

• нормально-открытый контакт (1-2), который замыкается в том случае, когда нажмете на кнопку
• нормально-закрытый контакт (3-4), который замкнут до тех пор, пока не нажать кнопку

Прошу заметить, что на фотографии самая крайняя кнопка слева перевернута. Если будете подключать схему реверса однофазного двигателя самостоятельно, то будьте внимательны, кнопки в кнопочном посту могут быть перевернуты. Ориентируйтесь на маркировку контактов (1-2) и (3-4).

3. Контакторы

Также необходимо приобрести два контактора. В своем примере я использую малогабаритные контакторы КМИ-11210 от фирмы IEK, которые устанавливаются на DIN-рейку. Эти контакторы имеют 4 нормально-открытых (н.о.) контакта и способны коммутировать нагрузку до 3 (кВт) при переменном напряжении 230 (В). Вот они как раз нам и подходят, т.к. наш испытуемый однофазный двигатель АИРЕ 80С2 имеет мощность 2,2 (кВт).

Вместо контакторов можно приобрести , на примере которых я рассказывал их устройство и принцип действия.

Катушки этого контактора рассчитаны на переменное напряжение 220 (В), что нужно будет учесть при сборке схемы управления реверсом однофазного двигателя.

Вот, собственно говоря, мое произведение.

Я уже говорил в прошлой статье, что один из читателей сайта «Заметки электрика» по имени Владимир, попросил меня помочь ему мощностью 2,2 (кВт) и составить (придумать) для него схему реверса. По моим эскизам (в том числе монтажным) Владимир собрал вышеприведенную схему в . Чуть позже отписался мне в почту, что схему испытал, все работает, претензий нет.

Если у Вас по материалам сайта имеются какие то вопросы, то задавайте мне их в комментариях или на . В течение 12-24 часов, а может и быстрее, все зависит от моей занятости, я отвечу Вам.

А сейчас я расскажу, как эта схема работает.

Принцип работы схемы реверса однофазного двигателя

Первым делом включаем питающий автомат.

1. Вращение в прямом направлении

При нажатии на кнопку «вперед» катушка контактора К1 получает питание по следующей цепи: фаза - н.з. контакт (3-4) кнопки «стоп» - н.з. контакт (3-4) кнопки «назад» - н.о. контакт (1-2) нажатой кнопки «вперед» - катушка контактора К1 (А1-А2) - ноль.

Контактор К1 подтягивается и замыкает все свои нормально-открытые (н.о.) контакты:

• 1L1-2T1 (самоподхват катушки К1)
• 5L3-6T3 (имитирует перемычку U1-W2)
• 13НО-14НО (имитирует перемычку V1-U2)

Кнопку «вперед» удерживать не нужно, т.к. катушка контактора К1 встает на «самоподхват» через свой же н.о. контакт (1L1-2T1).

Однофазный двигатель начинает вращаться в прямом направлении.

2. Вращение в обратном направлении

При нажатии на кнопку «назад» катушка контактора К2 получает питание по следующей цепи: фаза - н.з. контакт (3-4) кнопки «стоп» - н.з. контакт (3-4) кнопки «вперед» - н.о. контакт (1-2) нажатой кнопки «назад» - катушка контактора К2 (А1-А2) - ноль.

Контактор К2 срабатывает и замыкает следующие свои нормально-открытые (н.о.) контакты:

• 1L1-2T1 (самоподхват катушки К2)
• 3L2-4T2 (фаза на двигатель в силовой цепи)
• 5L3-6T3 (имитирует перемычку W2-U2)
• 13НО-14НО (имитирует перемычку U1-V1)

Кнопку «назад» удерживать пальцем не требуется, т.к. катушка контактора К2 встает на «самоподхват» через свой же н.о. контакт (1L1-2T1).

Однофазный двигатель начинает вращаться в обратном направлении.

Чтобы остановить двигатель, нужно нажать на кнопку «стоп».

3. Блокировка

Представленная схема реверса конденсаторного однофазного двигателя имеет блокировку кнопок, т.е. если при включенном двигателе в прямом направлении Вы ошибочно нажмете на кнопку «назад», то вначале отключится контактор К1, а потом уже сработает контактор К2. И наоборот. Таким образом мы имеем блокировку от одновременно двух включенных контакторов К1 и К2.

Можно применить и другие виды блокировок, но я ограничился только этой.

P.S. На этом я завершаю свою статью. Если Вам понравилась моя статья, то буду очень благодарен, если Вы поделитесь ей в социальных сетях. А также не забывайте подписываться на мои новые статьи — дальше будет интереснее.

Рис. 1 Схема подключения двигателя однофазного асинхронного двигателя с пусковым конденсатором.

Возьмем за основу уже подключенный однофазный асинхронный двигатель, с направлением вращения по часовой стрелке (рис.1).

На рисунке 1

• точками A, B условно обозначены начало и конец пусковой обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода коричневого и зеленого цвета соответственно.
• точками С, В условно обозначены начало и конец рабочей обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода красного и синего цвета соответственно.
• стрелками указано направление вращения ротора асинхронного двигателя

Задача.

Изменить направление вращения однофазный асинхронный двигатель в другую сторону – против часовой стрелки. Для этого достаточно переподключить одну из обмоток однофазного асинхронного двигателя – либо рабочую либо пусковую.

Вариант №1

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения рабочей обмотки.

Рис.2 При таком подключении рабочей обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Вариант №2

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения пусковой обмотки.

Рис.3 При таком подключении пусковой обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Важное замечание.

Такой способ изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя возможен только в том случае, если на двигателе имеется отдельные отводы пусковой и рабочей обмотки.

Рис.4 При таком подключении обмоток двигателя, реверс невозможен.

На рис. 4 изображен довольно распространенный вариант однофазного асинхронного двигателя, у которого концы обмоток В и С, зеленый и красный провод соответственно, соединены внутри корпуса. У такого двигателя три вывода, вместо четырех как на рис. 4 коричневый, фиолетовый, синий провод.

UPD 03/09/2014 Наконец то удалось проверить на практике, не очень правильный, но все же используемый метод смены направления вращения асинхронного двигателя. Для однофазного асинхронного двигателя, который имеет только три вывода, возможно заставить ротор вращаться в обратном направлении, достаточно поменять местами рабочую и пусковую обмотку. Принцип такого включения изображен на рис.5

Рис. Нестандартный реверс асинхронного двигателя