Пуск и реверс асинхронных двигателей

Пуск и реверс асинхронных двигателей

При включении асинхронного двигателя в сеть трёхфазного переменного тока, пусковой ток IП = (5÷7)Iном. Такое увеличение тока достигается за счет большой частоты вращающегося магнитного поля статора при неподвижном роторе, имеющим скольжение S = 1. Большая частота магнитного поля статора индуктирует большую ЭДС в цепи ротора, которая создает большой пусковой ток ротора. При увеличении частоты вращения ротора уменьшается скольжение, падает ЭДС и ток в цепи ротора.

Прямой пуск асинхронного двигателя допустим, если мощность двигателя меньше мощности источника питания. Если мощности двигателя и питающей сети соизмеримы, то необходимо использовать средства для уменьшения пускового тока.

Двигатель с фазным ротором (рис.6.11) снабжается трёхфазным пусковым реостатом ПР, который, при пуске двигателя, подключается в цепь ротора. При этом сопротивление фаз ротора увеличивается на величину сопротивлений пускового реостата, подключенных к каждой фазе ротора. При достижении двигателем достаточной частоты вращения пусковой реостат выводится, и ротор становится короткозамкнутым.

Рис.7.11. Электрическая схема пуска асинхронного двигателя с помощью пускового реостата

На рис.6.12 изображены механические характеристики пуска асинхронного двигателя с фазным ротором с помощью пускового реостата.

Рис.6.12. Механические характеристики пуска асинхронного двигателя с фазным ротором с помощью пускового реостата

Пуск двигателя начинается с точки 1 с пусковым моментом Мп и происходит по характеристике 1 – 2 при полностью введённом сопротивлении реостата. Как

только двигатель наберёт обороты (точка 2), уменьшают сопротивление реостата и двигатель переходит в режим, соответствующий второй характеристике (точка 3). При этом частота вращения двигателя увеличивается по характеристике 3 – 4. Далее опять уменьшается сопротивление пускового реостата до его закорачивания, частота вращения двигателя переходит на характеристику 5 – 6 и двигатель преобретает номинальную частоту вращения при номинальном моменте вращения.

Пуск в ход асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором осуществляется непосредственным включением в сеть с использованием средств уменьшения пускового тока.

На рис.6.13 изображена схема пуска асинхронного двигателя с помощью реактора. Трёхфазный реактор имеет элементы с реактивными сопротивлениями в каждой фазе. Реактор включается только в момент пуска двигателя, при этом рубильник S2 выключается, а рубильник S1 включает двигатель в сеть.

Пусковой ток при этом плавно возрастает до значения IП = 2Iном, двигатель увеличивает обороты. При достижении номинальных оборотов рубильник S2 включается.

Рис.6.13. Схема пуска асинхронного двигателя с помощью реактора.

На рис.6.14 изображена схема автотрансформаторного пуска асинхронного двигателя.

Рис.6.14. Схема автотрансформаторного пуска асинхронного двигателя.

В момент пуска двигателя включается рубильник S1, и постепенно увеличивают напряжение на двигателе, используя трёхфазный автотрансформатор АТ. После того как ротор двигателя раскрутится, через автотрансформатор АТ подают полное напряжение сети и включают рубильник S2.

На рис.6.15 изображена схема асинхронного двигателя с переключением со звезды на треугольник.

Пуск со звезды на треугольник осуществляется в случае, когда при пуске двигателя его нагрузка не превышает 40% номинальной мощности двигателя, кроме того, подобное переключение требует, чтобы напряжение на фазной обмотке соответствовало линейному напряжению сети.

Рис.6.15. Схема асинхронного двигателя с переключением со звезды на треугольник

Это значит, что если линейное напряжение сети 380В, двигатель подключают в сеть звездой, а, если линейное напряжение сети 220В, то двигатель следует подключать треугольником. В первом и во втором случае на обмотку фаз подается напряжение 220В.

При пуске двигателя рубильником S1 подключют сеть, а переключатель S2 устанавливается в положение “Пуск”. Пусковой ток при этом уменьшается в три раза. Двигатель набирает обороты и при номинальных оборотах переключатель S2 устанавливается в положение “Работа”.

На рис.6.16 изображена блок-схема устройства симисторного пуска асинхронного двигателя.

Рис.6.16. Блок-схема устройства симисторного пуска асинхронного двигателя

Симисторы включаются в каждую фазу сетевого напряжения и используют положительный и отрицательный полупериоды переменного тока. Открытие симисторов осуществляется с блока управления БУ путем подачи электрических

ипульсов тока на управляющие электроды. При снятии напряжения с управляющих электродов, двигатель отключается от сети. Смещая по фазе угол импульса тока управления можно изменять сопротивление симисторов или напряжение на двигателе, а, следовательно, и вращающий момент, чем осуществлять плавный пуск двигателя.

На рис.6.17 изображена схема пуска однофазного асинхронного двигателя, имеющего две статорные обмотки, магнитные оси которых располагаются под углом в 90°.

Рис.6.17. Пуск однофазного асинхронного двигателя

Такие машины имеют небольшую мощность до (1÷2) киловатт, их особенность отсутствие пускового момента Мп. Для запуска двигателя необходимы пусковые устройства, к которым можно отнести элементы, имеющие реактивные сопротивления, например конденсатор или катушку индуктивности. На схеме таким пусковым устройством является конденсатор С, который, при пуске двигателя, включается ключом S2 в положение “Пуск”. При достижении двигателем номинальных оборотов конденсатор выключается (положение “Работа”).

На рис.6.18 изображена схема пуска трёхфазного асинхронного двигателя от однофазной сети. При пуске двигателя ключ S2 замыкается на конденсатор С. При достижении двигателем номинальных оборотов, ключ S2 размыкается.

Реверсом называют изменение направления вращения электрической машины.

Направление вращения асинхронного двигателя зависит от порядка следования фаз питающего напряжения.

Рис.6.18. Схема пуска трёхфазного асинхронного двигателя от однофазной сети

На рис.6.19 изображены векторные диаграммы прямого и обратного следования фаз статорных обмоток, соединенных звездой, а также указаны направления вращения электрической машины.

Рис.6.19. Векторные диаграммы прямого и обратного следования фаз

питающего напряжения, поясняющие реверс асинхронного двигателя

Существует несколько способов управления пуском, реверсом и остановкой асинхронных двигателей.

На рис.6.20 изображены схемы управления асинхронным двигателем с помощью переключателя S и магнитного пускателя МП. Реверс и остановка двигателя при управлении магнитным пускателем осуществляется кнопками “Вперед”, ”Назад” и ”Стоп”, управляющими контакторами В и Н, которые имеют силовые контакты и контакты цепи управления, осуществляющих блокировку одновременного включения контакторов.

Рис.6.20. Схемы управления асинхронным двигателем с помощью переключателя и магнитного пускателя

Асинхронные двигатели большой мощности останавливают электроторможением методами противовоключения и рекуперации. При торможении противовключением производится переключение двух фаз статора, изменяется направление вращения магнитного поля статора, скольжение становится больше единицы, и ротор двигателя останавливается. Рекуперативное торможение производится при переводе двигателя в генераторный режим. При этом частота вращения ротора становится больше частоты вращающегося поля статора, скольжение становится меньше нуля, происходит торможение и остановка машины.

6.5. Регулирование частоты вращения трёхфазного асинхронного двигателя

Частота вращения ротора асинхронного двигателя определяется из выражения:

(6.16)

где — частота вращения магнитного поля статора в минуту,

— скольжение ротора,

— частота мгновенных токов в обмотках статора в секунду,

— количество пар полюсов статора.

Исходя из выражения (6.16), регулирование частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором возможно путём изменения частоты тока , скольжения , и количества пар полюсов статора .

Регулирование частоты тока в обмотках статора двигателя может осуществляться тиристорным регулятором частоты, конструкция которого достаточно сложна. При этом происходит плавное регулирование частоты вращения магнитного поля статора.

Регулирование скольжения производится путём изменения подводимого напряжения в цепи статора с помощью трёхфазного автотрансформатора, либо симисторного регулятора, схемы которых приведены выше.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путём изменения количества пар полюсов статора , является ступенчатым. Так, если , то количество обмоток статора равно шести. На каждую фазу приходится по две обмотки. При последовательном соединении звездой двух обмоток, соединённых согласно (рис.6.21), получим четырёхполюсное магнитное поле с количеством пар полюсов , которое будут вращаться с чатотой в минуту , или в два раза меньше, чем у двухполюсного магнитного поля с количеством пар полюсов , у которого частота вращения магнитного поля статора в минуту .

Рис.6.21. Схема последовательного соединения обмоток статора асинхронного двигателя, соединённых звездой, и образующих четырёхполюсное магнитное поле

На рис.6.22 изображена схема параллельного соединения статорных обмоток, подключенных встречно двойной звездой. Переключение секций фазных обмоток со звезды на двойную звезду происходит при постоянных значениях вращающегося максимального момента и пускового момента.

Рис.6.22. Схема параллельного соединения обмоток статора асинхронного двигателя, соединённых двойной звездой, и образующих двухполюсное магнитное поле

Механические характеристики преключения фазных обмоток приведены на рис.6.23.

Рис.6.23. Механические характеристики асинхронного двигателя со ступенчатым регулированием частоты вращения

Для регулирования частоты вращения асинхронных двигателей с фазным ротором применяется способ реостатного регулирования скольжения ротора путём изменения активного сопротивления его фазных обмоток.

Беспроводной реверс трехфазного двигателя в однофазной сети

Один из читателей нашей рассылки обратился к нам с вопросом: можно ли с помощью двухканального модуля MP325M управлять трех фазным двигателем в однофазной сети?

Собственно ничего сложного в этом нет. Для реверса двигателя постоянного тока необходимо перекидывать положительную линию питания. Для реверса трехфазного двигателя переменного тока необходимо переключать питание конденсатора с одного полюса питающего напряжения на другой.

Что представляет собой MP325M? Это двухканальный беспроводной приемник диапазона 433 МГц, с передатчиком в виде брелка. Как видно из фотографии приемник поставляется без корпуса. На плате приемника имеется кнопка для добавления/удаления брелков и три светодиода. Зеленый светодиод информирует о нажатие кнопок на пульте. Два красных светодиода информируют о состояние реле ВКЛ/ОТКЛ. Два силовых реле имеют возможность управления нагрузками с рабочим напряжением 250В и мощностью до 2200Вт. Питается приемник напряжением 12В.

Реле имеют два режима работы кнопка и триггер. Нам нужен будет режим кнопка.

На корпусе передатчика имеется индикация нажатия кнопок, по которой можно определить о необходимости замены элемента питания. Работает передатчик от широко распространенного 12В элемента питания типа 27А и сохраняет работоспособность до напряжения 6В.

Дальность комплекта в прямой видимости составляет 100 метров, чего с лихвой хватает для такого управления. Передатчик с приемником общается с помощью цифрового сигнала имеющего 1048576 комбинационный код, что гарантированно исключает ложное срабатывание от помех и других передающих устройств на данной частоте.

Схему подключения двигателя лебедки можно увидеть на рисунке ниже:

1. блок пускателя;
2. катушка управления пускателем;
3. контакт теплового реле;
4. тепловое реле;
5. силовые контакты пускателя;
6. беспроводной модуль управления MP325M
7. источник питания 12В PW1245

Алгоритм работы управления получился простым. Нажав и удерживая первую кнопку, лебедка начинает разматывать трос. Отпускаем первую кнопку и ждем полной остановки двигателя. Нажимаем вторую кнопку, трос начинает сматываться. Если необходимо поменять местами кнопки управления, просто поменяйте местами подключение сиреневого и зеленого провода.

Хочу обратить ваше внимание. Данная схема не имеет электронного тормоза, поэтому, во избежание больших пусковых токов при эксплуатации лебедки, необходимо дождаться полной остановки вращения вала двигателя и только тогда осуществлять реверс.

Данное управление можно с успехом применить в управлении лебедкой и других решениях, где применяется электродвигатель переменного тока.

Возможно, кто-то захочет повторить или улучшить данное решение. А может быть, предложит свое.

п.с. В публикации описывалось подключение асинхронного двигателя включенного в схеме треугольник. В таком включении мощность может достигать до 70% от номинальной. При этом два вывода подключаются непосредственно к однофазной сети 220В, а третий через конденсатор в зависимости от направления вращения.

Схема реверса с описанием подключения

Практически любой электродвигатель можно заставить вращаться как в одну, так и в другую сторону. Это часто необходимо, особенно при конструировании различных механизмов, например, систем закрывания и открывания ворот. Обычно на корпусе двигателя указывается заводское направление движения вала, которое считается прямым. Кручение в другую сторону в этом случае будет реверсивным.

Что такое реверс

Проще говоря, реверс – это изменение направления движения какого-либо механизма в противоположную сторону от выбранного основного. Схему реверса можно получить несколькими способами:

• Механическим
• Электрическим.

В первом случае при помощи переключения шестеренчатых связей, соединяющих ведущий вал с ведомым, добиваются вращения последнего в обратную сторону. По такому принципу работают все коробки передач.

Электрический способ подразумевает непосредственное воздействие на сам двигатель, где в изменении движения ротора принимают участие электромагнитные силы. Этот метод выигрывает тем, что не требует применения сложных механических преобразований.

Для того, чтобы получить реверс электродвигателя, необходимо собрать специальную электрическую схему, которая так и называется – схема реверса двигателя. Она будет отличаться для разных типов электрических машин и питающего напряжения.

Где применяется реверс

Легче перечислить случаи, когда реверс не используется. Практически вся механика построена на передаче крутящего момента по часовой стрелке и наоборот. Сюда можно отнести:

• Бытовую технику: стиральные машины, аудиопроигрыватели.
• Электроинструмент: реверсивные дрели, шуруповерты, гайковерты.
• Станки: расточные, токарные, фрезерные.
• Транспортные средства.
• Спецтехнику: крановое оборудование, лебедки.
• Элементы автоматики.
• Робототехнику.

Ситуация, с которой чаще всего сталкивается обычный человек на практике, это необходимость собрать схему подключения реверса электродвигателя асинхронного переменного тока либо коллекторного мотора постоянного тока.

Подключение асинхронного мотора 380 В к трехфазной сети в реверс

Схема подключения асинхронника в прямом направлении имеет определенную последовательность подачи фаз A, B, C на контакты двигателя. Ее возможно доработать, например, добавив переключатель, который бы менял местами любые две фазы. Таким способом можно получить схему реверса электродвигателя. В практических схемах такими фазами принято считать B и A.

• Пускатели магнитного типа (КМ1 и КМ2).
• Станция на три кнопки, где два контакта имеют нормально разомкнутое положение (в исходном состоянии контакт не проводит ток, при нажатии на кнопку происходит замыкание цепи), один нормально замкнутый.

Схема работает следующим образом:

• Включением автоматических предохранителей АВ1 (силовая линия), АВ2 (цепь управления) ток поступает на трехкнопочный переключатель и клеммы магнитных контакторов, которые в исходном состоянии разомкнуты.
• Нажатием кнопки «Вперед» ток проходит на катушку электромагнита контактора 1, который притягивает якорь с силовыми контактами. Одновременно при этом происходит обрыв цепи управления контактора 2, его теперь невозможно включить кнопкой «Реверс».
• Вал двигателя начинает вращаться в основном направлении.
• Нажатием кнопки «Стоп» ток в цепи обмотки управления прерывается, электромагнит отпускает якорь, силовые контакты размыкаются, замыкается блокировочный контакт кнопки «Реверс», и ее теперь можно нажать.
• При нажатии кнопки «Реверс» происходят аналогичные процессы только в цепи контактора 2. Вал двигателя будет вращаться в обратную сторону от основного направления.

Подключение мотора 220В к однофазной сети в реверс

Добиться реверса движения вала двигателя в этом случае возможно, если есть доступ к выводам его пусковой и рабочей обмоток. Эти моторы имеют 4 вывода: два на пусковую обмотку, подключенную с конденсатором, два на рабочую.

Если нет информации о назначении обмоток, ее можно получить методом прозвонки. Сопротивление пусковой обмотки всегда будет больше, чем рабочей за счет меньшего сечения провода, которым она намотана.

В упрощенном варианте схемы подключения мотора 220 В подают на рабочую обмотку, один конец пусковой обмотки на фазу или ноль сети (без разницы). Двигатель начнет вращаться в определенную сторону. Чтобы получить схему реверса, нужно отсоединить конец пусковой обмотки от контакта и туда подключить другой конец той же обмотки.

Чтобы получить полную рабочую схему включения, необходимо оборудование:

• Защитный автомат.
• Пост кнопочный.
• Электромагнитные контакторы.

Схема реверса и прямого хода в этом случае очень похожа на схему подключения трехфазного мотора, но коммутация здесь происходит не фаз, а пусковой обмотки в одном либо другом направлении.

Схема реверса трехфазного двигателя в однофазной сети

Так как трехфазному асинхронному двигателю будет недоставать двух фаз, их нужно компенсировать конденсаторами – пусковым и рабочим, на которые коммутируют обе обмотки. От того, куда присоединить третью, зависит кручение вала в ту или иную сторону.

На схеме ниже видно, что обмотка под номером 3 через рабочий конденсатор подсоединяется к трехпозиционному тумблеру, который и отвечает за режимы работы двигателя вперед/назад. Два других его контакта объединены с обмотками 2 и 1.

При включении двигателя нужно придерживаться следующего алгоритма действий:

• Подать питание на схему через вилку либо рубильник.
• Тумблер для переключения режимов работы перевести в положение вперед или назад (реверс).
• Тумблер питания поставить в положение ON (вкл).
• Нажать кнопку «Пуск» на время, не превышающее трех секунд, чтобы произвести запуск двигателя.

Схема подключения двигателя с реверсом от постоянного тока

Моторы, работающие от постоянного тока, несколько сложнее подключить, нежели электрические машины переменной сети. Затруднение состоит в том, что конструкции таких устройств могут быть разными, а точнее разным является способ возбуждения обмотки. По этому признаку различают двигатели:

• Независимого способа возбуждения.
• Возбуждения самостоятельного (бывают последовательного, параллельного и смешанного подключения).

Касаемо первого типа устройств, то здесь якорь не связан с обмоткой статора, они питаются каждый от своего источника. Этим добиваются огромных мощностей двигателей, используемых на производстве.

В станочном оборудовании и вентиляторах применяют моторы параллельного возбуждения, где энергия источника одна для всех обмоток. Электрические транспортные средства построены на основе последовательного возбуждения обмоток. Реже встречается смешанное возбуждение.

Во всех описанных типах конструкций двигателей возможно запустить ротор в противоположном направлении от основного хода, то есть реверсом:

• При последовательной схеме возбуждения роли не играет, где менять направление тока в якоре или статоре – в обоих случаях двигатель будет стабильно работать.
• В других вариантах возбуждения машин рекомендовано задействовать только обмотку якоря в целях реверсирования. Это связано с опасностью обрыва в статоре, скачка электродвижущей силы (ЭДС) и, как следствие, повреждения изоляции.

Запуск мотора схемой звезда-треугольник

При прямом запуске мощных трехфазных электродвигателей, применяя схему управления реверсом, происходят просадки напряжения в сети. Это связано с большими пусковыми токами, протекающими в этот момент. Чтобы снизить значение тока, применяют постепенный запуск мотора по схеме звезда-треугольник.

Суть заключается в том, что начало и конец каждой обмотки статора выводят в коробку с клеммами. Управляется схема тремя контакторами. Они поэтапно включают обмотки в звезду, а далее при разгоне двигателя выводят систему на рабочее состояние при подключении треугольником.

Как отличить реверсивный пускатель от прямого

Реверсивный пускатель — более сложное устройство. На самом деле, он состоит из двух обычных прямых пускателей, последние объединены в одном корпусе. Внутренняя схемотехника реверсивного устройства характерна тем, что невозможно запустить одновременно два режима – прямой и реверс. За этот процесс отвечает схема блокировки, которая может быть электрической или механической.

В заключение

Необходимо помнить, что подключать двигатели трехфазного напряжения к сети на 380В дозволено только квалифицированным специалистам, имеющим допуск к работе с высоковольтным оборудованием. Кустарные электрические схемы могут быть причиной возникновения электрических травм!

Реверсивная и нереверсивная схема подключения пускателя

Магнитный пускатель – это коммутационный прибор, с помощью которого на расстоянии многократно можно включать и отключать потребителя (электродвигатели, электрические ТЭНы, электрокотлы и так далее). Перед тем как разбираться в теме статьи – схема подключения пускателя, необходимо понять принцип его работы.

В основном магнитные пускатели используются сегодня для управления двигателей асинхронного типа. С его помощью производится «пуск», «стоп» и реверс мотора. Но есть еще один момент, который не надо упускать из вида. Это возможность разгружать маломощные электрические сети, где установлены обычные автоматические выключатели (автоматы). Для того чтобы это понять, необходимо привести пример.

Если в распределительном щите установлен автомат номиналом 10 ампер, то его пропускная мощность рассчитывается по закону Ома: P=UI=220х10=2200 Вт или 2,2 кВт. По сути, такой автомат может выдержать освещение, в котором присутствует двадцать две лампочки по 100 ватт каждая. Чтобы увеличить мощность потребления электрической цепочки, к примеру, в два раза, не стоит разделять ее на участки, куда придется устанавливать несколько автоматических выключателей и делать монтаж отдельной электропроводки. Достаточно установить магнитный пускатель, к примеру, третьей величины.

У такого прибора контакты рассчитаны на 40 ампер. Отсюда и возможность выдерживать потребляемую мощность: 40х220=8800 Вт или 8,8 кВт. То есть, соединив последовательно 88 лампочек мощностью по 100 Вт, можно одним щелчком включать и отключать их одновременно.

В основе конструкции магнитного пускателя лежит электромагнитная катушка. Так вот в момент пуска (включения) прибор потребляет 200 ватт. В рабочем состоянии мощность не превышает 25 Вт. Даже если рассчитать силу тока в момент пуска, то на будет незначительных параметров: 200 Вт/220 В = 0,9 ампер. То есть, этой величины достаточно, чтобы прибор включил основную электрическую цепь. Получается так, что даже самый небольшой магнитный пускатель может легко управлять автоматом. При этом на контактах последнего всегда будет сниженный ток, что не приведет к их подгоранию. А, значит, автоматический выключатель будет отключать своими контактами достаточно большие мощности.

Внимание! Существует несколько видов магнитных пускателей, у которых катушка рассчитана на разное напряжение. Это 220 вольт, 380 и 36.

Тепловое реле в пускателе

Это обязательная составляющая часть пускателя, которая будет отключать сеть от перегрузов и от неполнофазного режима (когда отсутствует одна из трех фаз). Причины последнего – большое разнообразие.

• От вибрации открутился соединительный винтик.
• Подгорел контакт.
• Перегорела вставка (плавкая) на фазе.
• Некачественный неплотный контакт.

Обе причины создают увеличение силы тока, который проходит через тепловое реле. При этом в самом приборе начинают нагреваться биметаллические пластины, которые под действием тепла начинают выгибаться, размыкая контакт в самом реле. Последний отключает пускатель, а тот в свою очередь, к примеру, электродвигатель.

Схемы подключения

Итак, теперь переходим к основной теме статьи – схемы подключения пускателя. Их две:

1. Реверсивная.
2. Нереверсивная.

Как подключить нереверсивную схему. Она является стандартной, когда подключаемый к сети электродвигатель будет вращаться в одну сторону.

На схеме четко видно, что запуск мотора производится кнопкой «Пуск», расположенной на магнитном пускателе КМ 1. Чтобы не удерживать данную кнопку, ее шунтируют с контактами аппарата. То есть, при нажатии кнопки «Пуск» она замыкает контакты пускателя, через которые ток будет подаваться на электромагнитную катушку прибора.

Отключение производится кнопкой «Стоп». На схеме пускателя она обозначена буквой «С». Эта кнопка просто размыкает контакты. При этом сердечник под действием пружин возвращается в нормальное состояние, электродвигатель отключается.

В принципе, точно также работает и тепловое реле, обозначенное на схеме подключения пускателя буквой «Р».

Реверсивная схема

По сути, данная схема в независимости от величины пускателя работает аналогично предыдущей. Конечно, она более сложная, потому что в нее добавляется еще одна кнопка – реверс, и еще один магнитный пускатель.

Сам по себе реверс – это переподключение двух фаз местами. Но тут необходимо соблюсти один момент – нужно, чтобы второй пускатель в это время не включался. То есть, необходима его блокировка. По схеме понятно, что если включатся два пускателя одновременно, то произойдет короткое замыкание.

Вот динамика работы схемы:

• включается автомат QF;
• нажимается кнопка «Пуск 1»;
• напряжение подается на электродвигатель, который начинает работать.

При реверсе происходит следующее:

• нажимается кнопка «Стоп 1», с помощью которой производится отключение электродвигателя от питания;
• затем необходимо нажать на кнопку «Пуск 2», которая подает напряжение на КМ 2;
• начинает работать двигатель только его вращение меняется на противоположное.

Обе рассмотренные схемы подключения относятся к трехфазным потребителям. Двухфазные системы по принципу работы ничем от них не отличаются. Правда, схема подключения здесь проще. Вот эта нереверсивная схема:

Технические характеристики

Не будем здесь рассматривать все параметры прибора, потому что выбор всегда делается по величине пускателя, которая характеризуется номинальным током нагрузки, действующей на контакты прибора. Существует семь величин пускателя, каждой из которых соответствует допустимая токовая нагрузка. На фотографии ниже обозначены эти самые величины, и в каких областях такие магнитные пускатели применяются.

Необходимо отметить, что небольшие погрешности в параметрах допустимы. Но в некоторых случаях надо учитывать, в каком диапазоне срабатывает тепловое реле. Если величины пускателей имеют завышенную нагрузку, а реле заниженный минимальный показатель теплового отключения, то может быть несоответствие заданной мощности электрической цепочки или потребителя.

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей

2 commentsПринцип работы 11 сентября, 2018

До появления частотных преобразователей на рынке современной энергетики, электромонтёрам приходилось применять для подключения асинхронного двигателя стартовый или фазосдвигающий конденсатор большой ёмкости.

Двигатель при этом работал, но существенно терял мощность. Также, применение конденсаторов сильно разогревало обмотки двигателя, что сильно снижало его ресурс работы, и двигатели часто приходилось «перематывать». Учитывая, что обмотки асинхронного двигателя делаются из медной проволоки, то такие ремонты приносили большой ущерб.

Так как асинхронный двигатель является составной частью почти каждого современного привода, то вопрос создания частотного регулирования вставал на особый уровень. И вот, частотники уже повсеместно применяются для подключения электрического двигателя к сети и его управление.

По сути, частотный инвертор, это прибор, изменяющий частоту поданного на обмотки напряжения с ШИМ-регулированием. Благодаря частотнику, получилось подключить асинхронный двигатель к сети без ущерба его ресурсу, без перегрева, и ещё дать массу возможностей по управлению скоростью вращения вала.

Также, применяя различные интерфейсы передачи данных и команд, применение частотников позволило объединить все приводы большого предприятия в одно диспетчерскую систему управления и контроля параметров.

В мир современной автоматизации технологических процессов, это весомый аргумент.

Устройство частотных преобразователей

Современный частотный инвертер состоит из двух принципиальных блоков. Первый блок полностью сглаживает напряжение и на выходе выдаёт постоянное. Постоянное напряжение подаётся на силовой блок генерации частоты. После преобразования, на выходе из второго блока частота напряжения уже будет такая, какая задана настройкой.

За возможность изменять частоту напряжения отвечает микропроцессор, который встроен в частотник. Используя заданную программу, процессор следит за выходной частотой напряжения, а также за параметрами работы электрического двигателя.

По сути, частотные преобразователи для асинхронных двигателей принцип работы которых заключён в простом вырабатывании нужной частоты переменного тока, это модуляторы нужной природы напряжения, которая необходима для того или иного оборудования. Именно это и снизило негативное влияние на работу электрического двигателя, которое имело место быть при использовании конденсатов.

Электрический двигатель получает именно такое напряжение, которое положено ему для нормальной и полноценной работы.

Считаем нужным отметить, что и при наличии линии трёхфазного напряжения, не всегда рационально подключать электрический двигатель к сети просто через выключатель. В таком случае, двигатель будет работать, но регулировать его работу не получится. Не получится и следить за состоянием обмоток.

В промышленном исполнении можно встретить два основных типа частотных преобразователей:

• Специальные.
• Универсальные.

Специальный частотный преобразователь для асинхронного двигателя, схема которого несколько отличается от универсального, изготавливается под конкретное оборудование по конкретным потребностям. Как правило, это очень урезанные версии, не способные на работу с любым оборудованием.

Универсальные частотные инвертера могут работать, как и в специальном оборудовании, так и во всех остальных вариантах применения. На то они и универсальные, что их можно настраивать и программировать под любые нужды.

Поэтому, выбор частотного преобразователя для асинхронного двигателя должен быть не столько продиктован конкретными необходимостями производства, но и возможностью модернизации оборудования.

Практически во всех частотниках сегодня реализована возможность установки и контроля режима работы электрического двигателя с пульта управления. Первый интерфейс управления встроен в сам корпус частотника. Там же есть и ручка регулирования скорости вращения двигателя.

Но можно и применять выносные пульты управления. Которые можно располагать как в диспетчерской, так и непосредственно на станке, который приводится в движение электрическим двигателем.
Такое чаще встречается в ситуациях, когда станок с двигателем находится в помещении, где не рекомендуется установка частотного инвертора. И его устанавливают вдали от оборудования.

Большая часть инвертеров частоты позволяют программировать работу оборудования. Но, задать программу просто с пульта управления не получится. Для этого используется интерфейс передачи данных и настройки, который, при помощи компьютера позволяет задать нужную программу работы.

Разница типов сигналов управления

При проектировании цеха очень важно учитывать, что общение частотных преобразователей с диспетчерским пультом будет происходить при помощи электрических импульсов по проводам связи. Пи этом, не стоит забывать, что разные стандарты связи по-разному влияют друг на друга. Посему, переда данных одним способом, может существенно снижать качество передачи данных другим способом.
Поэтому, расчет частотного преобразователя для асинхронного двигателя должен производиться не только по его электротехническим показателям, но и по показателям совместимости с сетью.

Выбор мощности частотного преобразователя

Вопрос мощности частотника, скорее всего, стоит на первом плане, при расчете привода для любого станка или агрегата. Дело в том, что большинство частотных инвертеров способны выдерживать большие перегрузки до 200 – 300 %. Но, это совсем не означает, что для питания электрического двигателя можно смело покупать частотник сегментом ниже, чем требуется по планированию.

Выбор мощности частотного преобразователя осуществляется с обязательным запасом в 20 – 30%. Игнорирование этого правила может повлечь за собой выход из строя частотного преобразователя и простой оборудования.

Также важно учитывать пиковые нагрузки, которые может выдерживать частотник. Дело в том, что при старте электрического двигателя его пусковые токи могут сильно превышать номинальные. В некоторых случаях, пусковой ток превышает номинальный в шесть раз! Частотик должен быть рассчитан на такие изменения.

Каждый электрический двигатель оборудован вентилятором охлаждения. Это лопасти, которые установлены в задней части двигателя и по мере вращения вала прогоняют через корпус мотора воздух.

Если электрический двигатель работает на пониженных оборотах, то мощности потока воздуха может не хватить для охлаждения.

В этом случае, нужно выбирать частотник с датчиками температуры двигателя. Или организовать дополнительное охлаждение.

Электромагнитная совместимость преобразователей частоты

При расчёте и подключении частотника к сети и электрическому двигателю, следует помнить, что он очень подвержен помехам. Также, преобразователь частоты может и сам стать источником помех для другого оборудования. Именно поэтому, все подключения к частотнику и от него выполняются экранированными кабелями и выдерживанием дистанции в 10 см друг от друга.

По своей сути, применение частного преобразователя для питания асинхронного электрического двигателя позволило существенно продлить жизнь электрического двигателя, дало возможность регулировать работу двигателя и хорошо экономить на расходе электрической энергии.