Большая доля инструментов располагает в составе коллекторный двигатель. Это один из обычных и позволяемых по цене каждому движков, у которого есть отличные характеристики. Собственно этим, да ещё низкой ценой, определена его значительность.
Электродвигатели стали неотъемлемой частью жизни людей, которые упрощают ее и берут много работы на себя. Они обеспечивают произведение обыденной и строительной техники, представлены одной из вспомогательных частей производственного оборудования.
Что такое коллекторный двигатель и его особенности
Коллектором нарекают элемент двигателя, контактирующую с щетками. Данный отдел гарантирует передачу электроэнергии в рабочее деление агрегата. Коллекторный мотор хронического тока — вертящийся электрический аппарат постоянного тока, перерабатывает энергию непрерывного тока в машинную энергию, где одна обмотка, которая содействует в процессе вырабатывания энергии, сплочена с теплообменником. Функционирует через постоянный и не устойчивый поток энергии, сила 300–800 Вт, количество разворотов якоря 11 500–15 000 об/мин.
Коллекторные электродвигатели бывают: постоянного и переменного тока;
Последние универсальные функционируют, как и от неизменного, так и от сменного потока. Они сохраняют популярность, даже если имеют щётки. Известно, что щетки не очень удобны, так как они стираются и искрят. За этим элементом необходимо непрерывное наблюдение и промышленное обслуживание.
К достоинствам коллекторных движков причисляют вероятность мягкой регулировки быстроты в обширных пределах, низкую стоимость. Как и остальные электромоторы, коллекторный складывается из статора и ротора (часто нарекают «якорь»). Его отличительной особенностью представляется существование на валу коллекторного узла, сквозь какой на автомат передаётся электропитание. Механизм коллекторных двигателей долговременного и переменного тока почти одинаковы, но имеют некоторые отличия.
Коллекторный двигатель долговременного тока
Наиболее малые движки предоставленного типа (единицы Ватт) хранят в корпусе:
· трёхполюсной ротор на подшипниках скольжения;
· коллекторный отдел из 2-х щёток, которые присоединены между собой с 3-мя медными пластинами;
· двухполюсной статор из непрерывных магнитов.
Такие двигатели используются, в основном, в младенческих игрушках, музыкальных плеерах, сушках, электрических бритвах, аккумуляторных отвертках и т. (рабочее усилие 3-9 вольт).
Движки более сильной мощности (десятки Ватт), соответственно складываются из:
· семиполярный ротор на подшипниках; коллекторный узел из четырёх графитовых щёток;
· четырехполюсный статор из постоянных магнитов.
Впрочем, такая консистенция аппарата используется в большинство электродвигателей в новых автомобилях (рабочее усилие 12 либо 24 Вольт): препровождение пропеллеров систем охлаждения и вентиляции, «дворников», насосов омывателей.
Коллекторный мотор переменного потока
Коллекторный двигатель переменного тока является довольно специфическим прибором, которое располагает все совершенства механизма долговременного тока и, вне зависимости, характеризовано совпадающими свойствами. Различие данных агрегатов складывается в том, что обивка статора двигателя неустойчивого тока для снижения издержек на вихревой энергетике, производится из раздельных листов электротехнической стали. Обмотки побуждения аппаратуры вводятся поочередно ради оптимизации произведения в бытовой сети 220в.
Существуют также трехфазные, чьи способности действовать от постоянного и переменного тока именуются ещё и универсальными данными. Выключая статор и ротор, механизм содержит щеточно-коллекторный аппарат и тахогенератор. Циркуляция ротора в коллекторном моторе завязывается впоследствии совместной работоспособности потока якоря и магнитного тока намотки возбуждения.
Посредством использования щетки ток перенаправляется на теплообменник, организованный из пластинок трапецеидального разделения и представляется одним из узлов ротора, поочередно объединенного с намотками статора.
Принцип произведения
Инструмент сочетает в себе неподвижную часть, это статор и сменную часть – ротор. В статоре размещаются возбуждающие обвивки, ротор следит за передачей появляющейся машинной силы. Также часть ротора это вал.
Собственно, принцип поведение не различается от прочих движков, ротор инициирует ворочения в магнитной сфере, вследствие индуцированным на нём токам. Но как собственно и зачем данные тока наводятся? Для понимания нужно вспомнить, как создается электродвижущая мощь в постоянном магнитном поле. Ежели поле непрерывного магнита установить прямоугольную рамку, под действием завязывающегося в ней тока она начинает вращение. Направление вращения определяется по правилу буравчика. Для постоянного поля в нем говорится так, ежели установить правую руку в поле так, чтобы магнитные очертания вмещались в ладонь, вытянутые пальцы покажут направленность движения.
Как поменять движение в коллекторном движке
Первая из токоснимающих щеток соединяется к обмотке статора, а питающее усилие направляется на другую щетку и другой шнур статорной обмотки. Чтобы произошло изменение расположения штепсельной вилки в розетке, случается синхронная смена полюсов магнитов ротора и статора. Следовательно, курс вращения не изменится. К тому же, как это случается в движке долговременного тока с одновременным изменением полярности питающей силы на обмотке возбужденности и якоря. Поменять распорядок следования «фаза – ноль» надобно исключительно производить на один элемент электрического автомата – коллектора, что гарантирует и пространственное, и электрическое разделение проводов – обвивки якоря защищены.
Такое можно совершить парой способов:
· Ручной сменой места конструкции щеток. Это редкость, ибо похоже на внесения изменений в состав устройства. Тем более, итогом будет досрочный выход щеток из строя, ибо фигура выработки на их способном выходе не будет такая, как форма плоскости коллектора.
· Замена расположения переключателя среди щеточного узла и обмоткой в клеммной коробке, а далее точки включения сетевого провода. Дозволено создать с силой одного многопозиционного выключателя либо парой магнитных пускателей.
Как плавно изменить курс вращения коллекторного движка
Если попросту поменять противоположность подводящего усилия на коллекторном двигателе, направленность верчения ротора не изменится. Вдобавок нужно понимать, что в моторах сильной мощности переключат обмотку якоря. При переключении обмоток статора появляется сила самоиндукции, что долетает величин, оно может исключить сердце из строя. Надлежит сменить местами выводы обмотки возбуждения. Когда присутствует третий шнур, то его не используют.
Не на всяком коллекторном двигателе дозволено реализовать реверс, ежели в корпусе направлен указатель вращения, то его невозможно приспособлять в реверсивных устройствах. Все двигатели, обладающие высокими витками, специализированы для вращения в одну сторону. Например, у электродвигателя, констатирующего в болгарках. У двигателя, что обладает незначительными оборотами, циркуляция возможна в разные стороны. Программа включения его обмоток подобна той, что и на двигателях непрерывного тока с последовательным возбуждением.
Реально весь электрический ассортимент моторов для бытового использования, дома или на даче, одновременные — коллекторные. Редко могут быть асинхронные. Коллекторный двигатель употребляется в стиральных аппаратах для прокрутки барабана, электродрелях и так далее. Такие движки имеют крепление к обмотке и не двигаются. Вдобавок в данном моторе на якоре имеется обмотка. На обе эти обмотки направляется сила с коллектора. Чинить такой двигатель дешево, при этом он элементарен для реализации в домашних условиях. Только оно нуждается в понимании устройства и соблюдение техники безопасности. Еще желательно проверять клавиши подключения на работоспособность устройства и питающие шнура. Данные характеристики можно исследовать с помощью индикаторной отвертки или мультиметра.
Схемы включения
Стандартная методика включения предугадывает заключение на контактную планку до 10 контактов. Текущий стороной одной из щеток течение L устраивается на коллектор и якорь, дальше проходит к обмоткам статора сквозь вторую щетку и перемычку, высовываясь в нейтраль N. Реверса двигателя похожий метод подключения не предугадывает, поелику соединение обмоток синхронное приводит к одновременной перемене полюсов в магнитных полях.
Следственно, направленность обстоятельства постоянно такое. Скорректировать направленность верчения возможно, когда можно сменить выходы на контактной планке местами в обмотке. Начистоту двигатель соединяют если провода ротора и статора соединены к щеточно-коллекторный аппарату. Для переключения второй быстроты применяются шнуры только полу обмотки.
Важно помнить, что с фактора подобного включения сердце инструмента действует на наибольшей мощности, следовательно, время его эксплуатации никак не должен превосходить 15 сек. Примитивно данный метод дозволено изобразить подобными пунктами:
· на затвор симистора сервируется команда от электрической схемы;
· заслонка открывается, поток идет по намоткам статора, активизируя циркуляцию якоря двигателя М;
· моментальные величины частоты кручения реорганизуются тахогенератором в электронные сигналы, которые создают с импульсами управления возвратную связь;
· В итоговом моменте обращение ротора при любой прочности, остается равномерным;
· с дополнительным использованием реле R и R1 исполняется реверсирование мотора.
Модифицирование вращения
Перед тем как «менять щётки» или другие провода, приглядитесь, каким способом приспособлены щётки касательно коллектора. Ежели, щетки поставлены вертикально к поверхности цилиндра, какой образует коллектор, дальше позволено любым методом изменять направленность верчения двигателя технологий только два: изменить положение проводов между собой, подходящие к щеткам, или провода , которые установлены к обмотке возбужденности (статору). Но когда щётки введены не вертикально , дальше обменивать направления верчения очень не желательно. Ротор кружиться будет, однако будет увеличенное выделение искр и скорый износ щеток.
Обследовать конструкцию щеток легко: убираем щетку и смотрим разрез выработки, если он симметричный -щётки находятся перпендикулярно, поэтому наоборот. Дозволено еще послушать звук, организовывается щетками при верчении теплообменника вручную — при инвариантной установке он будет один для любого направления вращения.
Регулятор частоты вращения коллекторного движка
Если движок переменчивого тока включается на абсолютную мощность, случается передача тока с целой мощностью нагрузки, что повторяется 7-8 раз. Данное течение нагибает обмотки мотора и производит тепло, что будет отходить длительное время. Это может существенно уменьшить живучесть двигателя. Короче говоря, преобразователь – это такой ступенчатый инвертор, какой гарантирует парную смену энергии.
Рекомендуемый стабилизатор частоты вращения специализирован для произведения совместно с коллекторными движками и является безоглядно аналоговое устройство. Регулятор обладает возвратной связью по частоте вращения, также ему не нужны приборы никакого тахогенератора дополнительно. Преимущественно известной разновидностью стабилизаторов частоты циркуляции основного мотора кассетных магнитофонов, представляется стабилизатор с положительной возвратной связью потока. Регулирование проистекает параметрические, следовательно, гармоника достаточно крепко модифицируется при изменении перегрузки на валу двигателя.
Чтобы сделать качества работы больше в стабилизаторе, надо установить возвратную связь по частоте вращения. Нормально при таких данных для вала двигателя ставить особенный датчик. В основном только оптический . Подобный преобразователь охватывает в себе оптопару, оптическое течение что останавливается крыльчаткой (или диском с отверстиями), и дальше он насаживается на вал двигателя. Крыльчатка останавливает оптический поток, и на конце оптопары складываются импульсы с частотой верчения двигателя, поднятой на сумму прорезей в крыльчатке.
Временами приспосабливается и другая разновидность датчиков — магнитные. Когда на вал мотора ставится шестерня из ферромагнитного материала, вблизи которой укрепляется головка с магнитом. При воздействии вращения шестерни на выводах головки, является неустойчивое усилие с амплитудой возле милливольта, и частотой, равновеликой частоте верчения двигателя, поднятой на сумму зубьев на шестерне. Это течение включает в себе неустойчивую составляющую, в которую входит гармоника, что обладает частотой, равноправную частоте циркуляции двигателя, поднятую на количество пластинок коллектора. Двигатели, какие чаще приспосабливаются в магнитофонах, располагают три пластины коллектора. Следовательно данная гармоника равновелика утроенной частоте верчения двигателя. Только на данном принципе и построен регулятор.
Как выбрать редуктор
Имеется изрядно пару характеристик, которые помогут подбирать регулятор:
· Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векториальной либо скалярной системой руководства. Главные чаще применяются, однако, другие числятся надежнее;
· Один из желательных факторов при выборе гальванического преобразователя частот. Нужно выбирать частотник с силой, что отвечает максимально дозволенной на оберегаемом инструменте. Но для мало вольтового мотора предпочтительно, подобрать стабилизатор сильнее, нежели допустимое значение Ватт;
Конечно, тут все предусмотрено для каждого по отдельности, но по способности необходимо приобрести редуктор витков ради электродвигателя, у которого базисная схема располагает просторный спектр дозволительных напряжений;
· Охват частоты. преображение частоты – это ключевая тема предоставленного агрегата, следовательно постарайтесь найти тип, что будет предельно отвечать Вашим нуждам. Примерно, ради ручного фрезера довольно хорошими данными будут 1000 Герц;
· По иным критериям. Это срок гарантии, сумма входов, охват (для станков и ручных приборов имеется специфическая приставка). При этом еще необходимо понимать, что имеется так именованный всеобъемлющий стабилизатор циркуляции. Это частотный агрегат для бесколлекторных движителей.
Совершенства и недостатки коллекторов
Достоинства коллекторных электромоторов такие:
· Элементарное устройство.
· Благородная скорость до 10 000 об/мин.
· Доброкачественный вращающий момент и на малых оборотах.
· Низкая стоимость.
· Вероятность координировать поспешность в пространных пределах.
· Невысокие отправные флюиды и нагрузки.
В роторе можно увидеть, что каждая обвивка представляет собой подобную рамку. Лишь складывается она не из одного провода, а из нескольких, но сути это не меняет. При помощи коллекторного узла, в каком-то пункте времени, обвивка подключается к давлению и, по ней проходит течение и вокруг проводника завязывается магнитное поле. Оно содействует с полем статора. Зависит от типа, используются там долговременные магниты или тоже течет безостановочный ток в обмотках, создавая на полюсах свое магнитное поле.
Аппарат ротора и статора рассчитан так, что при содействии они «проталкивали» ротор в нужную сторону. Чем больше силы сервируется на обмотки ротора, тем сильнее мощная сфера производит статор, тем более сильная их реакцию и скорее ворочается ротор, потому что он сталкиваются с огромной силой. Также при способе уменьшения усилия — взаимодействие уменьшается, итоговая быстрота вращения тоже. Поэтому все что надо, координировать напряжение, такое позволяют сделать с помощью даже несложного авто потенциометр (переменное сопротивление).
Удовлетворительные качества, но просматриваются и минусы, причем они вполне серьёзные. Минусы коллекторных электродвигателей такие:
· Большая степень гулов при движении.
· В особенности при воздействии на больших скоростях.
· Щетки стираются о аппарат триммера, вследствие образуя шумы.
· Щеточки искрятся и изнашиваются
· Потребность периодического поддержания коллекторного узла.
· Мало устойчивость характеристик при изменении нагрузки.
· Рослая частотность отказов через присутствие коллектора и щеток, небольшой промежуток работоспособности данного узла.
В целом, коллекторное сердце хороший выбор, по-другому его не ставили бы на хозбытовой технике. При обычном свойстве работы, функционируют подобные моторы годами. Могут и 10-15 лет работать нормально без аварий.
Проверка коллекторного электродвигателя на повреждение
Самая трудная задача, что поднимется с таким аппаратом это разбор. Как ни странно, коллекторный мотор непросто разбирать. Приводить анализ демонтажа мотора для всех вариантов устройств долгое время, предпочтительно определить особое руководство естественно под ваш тип механизма. Важно не пренебрегать техникой безопасности, все приборы при разборе обязаны быть выключены.
Берите инструменты с изоляционным материалом. Если электромотор демонтирован, пробуйте дать на него напряжение. Ежели он работает, однако искры в щеточках увеличились (хвосты искр при кружении неравномерны, облегают временами больше 90°), быстрее всего, наступил период их сменить либо откорректировать прикрепление аппарата.
При нестабильном соединении могут обнаруживаться неполадки. Также это может значить и межвитковое перемыкание внутри. Заменять приборы должны исключительно на такие же как предыдущие. Щетки в принципе укрепляются фиксатором либо болтами. Порой они зафиксированы на особом рычаге. Когда щетки в норме, но плохо прикреплены, требовательно прикрепить пружины.
Когда контакты на аппарате потемнели, нужно совершить чистку. Хорошим способом будет использование наждачной бумаги с небольшой крошкой. Когда таков метод не посодействовал, тогда источником поломки может быть износ подшипников. Также когда заметен слишком большой шум, лишнюю вибрацию, то вполне вероятно и надобно сменить подшипники.
Когда агрегат нельзя никак включить, посмотрите зрительно целость обмоток, лишение почернения. Сгоревшую изоляцию требовательно почистить, в случае присутствия графитовой пыли все тщательно прочистить. Прах вызывает замыкание. Всю проводку надо опробовать мультиметром. Когда обвивка не дает проводимости, возможно в этом случае реставрация агрегата станет дороже нового.
Двигатель постоянного тока
Для начала рассмотрим повнимательней
обычный двигатель
постоянного тока. Любой двигатель
имеет две основные части — ротор и статор.
В коллекторном двигателе статор —
неподвижная часть, состоит из постоянных
магнитов (или в более мощных двигателях
электромагнитов). Ротор (якорь) —
вращается, совмещён с валом двигателя
и состоит из многих катушек (как минимум
трех). Коллектор (щёточно-коллекторный
узел) отвечает за переключение выводов
катушек ротора. Ток в таком двигателе
подводится к катушкам ротора через
скользящие контакты (или щётки). В один
момент времени подключена только одна
катушка, она и создаёт момент вращения
двигателя за счет проходящего тока.
С точки зрения базовых элементов
схемотехники любой двигатель можно
представить в виде следующей эквивалентной
схемы:
Когда мотор подключён источнику
постоянного тока и еще не начал вращаться,
то он представляет из себя обычное
сопротивление. То есть через него течет
ток согласно закону Ома и сопротивлению
его обмотки. Преобладает компонента R.
Индуктивность начинает влиять когда
напряжение не постоянное, например,
если мотор питается от ШИМ (PWM) сигнала.
Сопротивление ротора и индуктивность,
как правило, очень малы. Его можно
померить обычным мультиметром. Небольшие
модельные моторы имеют сопротивление
1-10 Ом. Поэтому, при старте мотора (когда
он ещё не начал вращаться), ток сильно
превышает рабочий ток мотора и если
мотор долго будет неподвижен (его
заклинило), то такой высокий ток может
привести к перегреву мотора и выходу
из строя.
Индуктивность катушек ротора пытается
поддерживать ток протекающий через
обмотки постоянным. Ее влияние заметно
только когда напряжение меняется. Когда
мотор начинает вращаться, то коллектор
начинает переключать катушки ротора,
что вызывает изменение напряжения.
Индуктивность пытается в эти моменты
поддерживать ток протекающий через
мотор на постоянном уровне за счет
напряжения.
Во время вращения катушки ротора
начинают вырабатывать ток (как генератор)
— возникает обратная ЭДС. Чем быстрее
вращается ротор, тем выше обратная ЭДС
возникающая в катушках, а так как она
направлена против напряжения питания,
то ток потребляемый мотором снижается.
В дальнейшем нам понадобятся следующие
выводы:
-
пока мотор не начал вращаться он
является сопротивлением -
если приложить к мотору изменяющееся
напряжение (например PWM), то индуктивность
будет иметь большое влияние, она будет
сопротивляться изменению тока через
мотор -
когда мотор вращается, то он является
генератором, и за счет этого потребляемый
ток снижается (итоговое напряжение
равно V — Vbemf).
Как подключить мотор к МК
В данной статье мы будем разбираться
как управлять с помощью МК скоростью и
направлением вращения обычным двигателем
постоянного тока.
Для того чтобы коллекторный мотор
постоянного тока начал вращаться,
достаточно подать на него определённое
напряжение. Полярность данного напряжения
будет определять направление его
вращения, а величина напряжения —
скорость вращения. Напряжение нельзя
менять безгранично. Каждый мотор
рассчитан на определённый диапазон
напряжений. При повышении напряжения
ток через мотор будет расти, и он начнётся
перегреваться и может сгореть. На
следующем графике некоего мотора хорошо
видна взаимосвязь его основных
показателей.
Максимальной
мощности (Torque — крутящий момент) мотор
достигает при максимальном токе. И
зависимость тока и момента — линейная.
Максимальной скорости двигатель
достигает при отсутствии нагрузки (на
холостых оборотах), при увеличении
нагрузки скорость вращения падает.
Номинальное рабочее напряжение указано
в паспорте на двигатель и именно для
него и приведён и этот график. Если же
снижать напряжение, то скорость вращения,
и все остальные показатели будут тоже
падать. Как правило, ниже 30-50% от
номинального напряжения мотор перестанет
вращаться. Если же мотор не сможет
прокрутить вал (его заклинило), то по
сути станет сопротивлением и потребляемый
ток достигает максимальной величины,
зависящей от внутреннего сопротивления
его обмоток. Обычный мотор не рассчитан
на работу в таком режиме и может сгореть.
Посмотрим как меняется ток от нагрузки
на реальном моторе R380-2580.
Мы
видим, что рабочее напряжение данного
мотора — 12В, потребляемый ток под
нагрузкой — 1.5А. Ток останова мотора
вырастает до 8А, а в холостом же вращении,
потребляемый ток равен всего 0.8А.
Как мы знаем, порт микроконтроллера
не может выдать ток больше 50мА, и
напряжение питания 12В для него слишком
большое. Для управления моторами нам
понадобится электронный ключ —
транзистор, возьмём обычный биполярный
транзистор NPN и подключим его по следующей
неправильной схеме.
Чтобы мотор начал вращаться, на базу
транзистора необходимо подать небольшой
ток, далее транзистор откроется и сможет
пропустить через себя гораздо больший
ток и напряжение — мотор будет вращаться.
Стоит отметить что, если мы соберём
такую схему, то транзистор очень
скоро, если не сразу, выйдет из строя.
Чтобы этого не произошло, его необходимо
защитить.
Как мы уже знаем одна из компонент
мотора — индуктивность — сопротивляется
изменению тока. Поэтому, когда мы закроем
транзистор, чтобы выключить мотор, то
сопротивление транзистора резко
увеличится и он перестанет пропускать
через себя ток. Однако индуктивность
будет сопротивляться этому, и для того,
чтобы удержать ток на прежнем уровне,
по закону Ома, напряжение на коллекторе
транзистора начнёт резко повышаться
(может достигнуть даже 1000В, правда очень
на малое время) и транзистор сгорит.
Чтобы этого не произошло необходимо
параллельно обмоткам мотора поставить
диод, который откроет путь для обратного
напряжения и замкнёт его на обмотке
мотора, тем самым защитит транзистор.
Также, все постоянные моторы имеют
еще одну неприятность — при вращении
механический контакт в коллекторе не
идеален, щётки искрят в процессе работы,
создавая помехи, что может привести к
сбою микроконтроллера. Чтобы снизить
эти помехи, необходимо использовать
конденсаторы небольшой ёмкости,
подключенный параллельно выводам мотора
(как можно ближе к самому мотору). Вот
окончательная правильная схема
(диод может быть не обязательно Шоттки,
но он предпочтителен).
Биполярные транзисторы в открытом
состоянии они ведут себя как диоды (на
них падает около 0.7 В). А это, в свою
очередь, вызывает их большой нагрев на
больших токах и снижает КПД схемы
управления мотором. Поэтому лучше
управлять моторами с помощью полевых
(MOSFET) транзисторов. В настоящее время
они достаточно распространены и имеют
невысокую цену. Их низкое сопротивление
в открытом состоянии позволяет
коммутировать очень высокие токи с
минимальными потерями. Однако и у них
есть свои недостатки. Так как MOSFET
транзисторы управляются напряжением,
а не током (и обычно оно составляет 10В),
то нужно или выбирать специальные
логические MOSFET, которые могут управляться
низким напряжением — 1.8 .. 2.5В или
использовать специальные схемы накачки
напряжения (драйверы полевых транзисторов).
Как выбирать MOSFET под вашу схему мы
рассмотрим в других статьях, на конкретных
приборах.
Теперь, подавая на выход микроконтроллера
логическую единицу, мы заставим мотор
вращаться, а логический ноль — остановится.
Однако вращаться он будет с постоянной
скоростью и только в одну сторону.
Хотелось бы иметь возможность менять
направление вращения мотора, а также
его скорость. Рассмотрим, как этого
можно добиться с помощью микроконтроллера.
H-Мост — меняем направление
вращения мотора
Для управления направлением вращения
мотора существует специальная схема,
которая называется H-мост (схема выглядит
как буква H).
Работает
схема очень просто. Если открыть верхний
правый и левый нижний транзистор, то на
клемах мотора справа будет плюс, а слева
будет минус. Мотор будет крутиться в
одну сторону. Если открыть левый верхний
и правый нижний, то справа будет минус,
а слева плюс — полярность тока сменится,
и мотор будет крутиться в другую сторону.
Паразитные диоды внутри MOSFET транзисторов
будут защищать всю схему (параметры
этих диодов не очень хорошие и в реальных
схемах могут понадобиться более
быстродействующие диоды Шотке параллельно
паразитным диодам, для снижения нагрева
полевого транзистора), так что лишние
компоненты не понадобятся, кроме
искрогасящего конденсатора.
В схеме H-моста в качестве нижних
транзисторов всегда используются
N-канальные, а вот верхние могут быть
как N-канальные, так и P-канальные.
P-канальными транзисторами в верхнем
ключе проще управлять, достаточно
сделать схему смещения уровня напряжения
на затворе. Для этого можно использовать
маломощный N-канальный полевой или
биполярный транзистор. Нижним транзистором
можно управлять напрямую от МК, если
выбрать специальный логический полевой
транзистор.
Если в вашей схеме будет использоваться
высоковольтный мотор постоянного тока
(больше 24В) или мощный мотор с токами
более 10А, то лучше использовать специальные
микросхемы — драйверы MOSFET транзисторов.
Драйверы управляются, как правило,
сигналами микроконтроллера от 2 до 5В,
а на выходе создают напряжение необходимое
для полного открытия MOSFET транзисторов
— обычно это 10-15В. Также драйверы
обеспечивают большой импульсный ток
необходимый для ускорения открытия
полевых транзисторов. С помощью драйверов
легко организовать управление верхним
N-канальным транзистором. Очень хорошим
драйвером является микросхема L6387D от
компании ST. Данная микросхема хороша
тем, что не требует диода для схемы
накачки напряжения. Вот так она
подключается для управления H-мостом
на 2-х N-канальных транзисторах.
N-канальные
полевые транзисторы, стоят дешевле
P-канальных, а также имеют меньшее
сопротивление в открытом состоянии,
что позволяет коммутировать большие
токи. Но ими сложнее управлять в верхнем
положении. Проблема использования
N-канального транзистора в верхнем ключе
состоит в том, что для его открытия нужно
подать напряжение 10В относительно
Истока, а как вы видите на схеме там
может быть все напряжение питания
мотора, а не 0 вольт. Таким образом, на
базу необходимо подать 10В + напряжение
питания мотора. Нужна специальная
bootstrap схема для повышения напряжения.
Обычно, для этих целей используется
схема накачки напряжения на конденсаторе
и диоде. Однако такая схема работает
только, если вы постоянно подзаряжаете
конденсатор — открывая, закрывая нижний
транзистор (в ШИМ управлении). Для
возможности поддерживания верхнего
транзистора постоянно открытым нужно
еще усложнять схему — добавлять схему
внешней подпитки конденсатора. Вот
пример схемы управления N-канальными
транзисторами без использования
микросхем драйверов.
Перейдём к управлению скоростью
вращения мотора.
ШИМ сигнал — управляем
скоростью вращения мотора
Моторы постоянного тока имеют линейную
зависимость скорости вращения от
приложенного напряжения. Таким образом,
чтобы снизить скорость вращения, надо
подать меньше напряжения. Но надо
помнить, что с падением напряжения, у
мотора падает мощность. Поэтому, на
практике, можно управлять скоростью
мотора только в пределах 30%-50% от полной
скорости вращения мотора. Для управления
скоростью мотора без потери мощности,
необходима обратная связь от мотора по
оборотам вращения, например как в
электрическом шуруповерте. Такой режим
управления, требует более сложной схемы.
Мы же будет рассматривать простой
вариант — управление скоростью мотора
без обратной связи.
Итак, нам необходимо менять напряжение
подаваемое на мотор. В нашем распоряжении
есть MOSFET транзистор. Мы помним, что наш
мотор имеет индуктивность. Индуктивность
сопротивляется изменению тока. И если
быстро включать и выключать напряжение
на моторе, то в момент выключения ток
будет продолжать течь благодаря
индуктивности. А мотор будет продолжать
вращаться по инерции, а не остановится.
Но естественно, вращаться он будет
медленнее, среднее напряжение на его
обмотках будет меньшее.
Микроконтроллер, как раз, отлично
умеет генерировать импульсный ШИМ (PWM)
сигнал. А мотор умеет интегрировать
данный сигнал (усреднять) за счёт
индуктивности обмоток и инерции ротора.
От коэффициента заполнения (скважности)
ШИМ сигнала как раз и будет зависеть
полученное мотором среднее напряжение,
а значит и скорость.
Какая же частота ШИМ нужна для лучшего
управления мотором? Ответ очень простой,
чем больше, тем лучше. Минимальная
частота зависит от индуктивности мотора,
а также массы ротора и нагрузки на вал
мотора. Если смоделировать в электрическом
симуляторе (например, PROTEUS) ШИМ управление
мотором, то будет видно, что чем больше
частота ШИМ, тем более ровный ток
протекает через мотор (ripple current —
снижается при увеличении частоты).
Низкая частота:
высокая
частота:
Если же частота упадёт ниже определённого
уровня, ток станет разрывным (будет
падать до нуля) и в итоге мотор не сможет
крутиться.
Отлично, все просто! Делаем частоту
ШИМ побольше, например 1 МГц, и любому
мотору хватит. В жизни же, все не так
просто. Для понимания всех возможных
проблем можно упрощенно принять затвор
MOSFET транзистора за идеальный конденсатор.
Для того чтобы транзистор полностью
открылся, конденсатор необходимо
зарядить до 10В (на самом деле меньше).
Чем больше ток, который мы можем вкачать
в конденсатор, тем быстрее он зарядится,
а значит быстрее откроется транзистор.
В процессе открытия транзистора, ток и
напряжение на нем будут максимальными,
и чем больше это время, тем сильнее
нагреется транзистор. В datasheet обычно
есть такой параметр как Qgate — полный
заряд, который надо передать транзистору,
чтобы он открылся полностью.
Чем меньше эта величина, тем меньшей
ток нужен для управления данным
транзистором. Естественно, такой ток
нужен только на очень короткое время —
какое, опять же написано в datasheet — tr,
обычно оно измеряется в наносекундах.
Чтобы выдать такой ток, нужны специальные
драйверы, если же мы управляем логическим
MOSFET напрямую от микроконтроллера, то
мы не сможем обеспечить такой ток.
Поэтому для защиты микроконтроллера
необходимо перед базой MOSFET ставить
резистор, а это сильно замедляет время
открытия. В итоге, микроконтроллер в
прямом управлении не может обеспечить
более 1-2 мкc на открытие и закрытие
транзистора. Время открытия и закрытия
должно занимать не более 10% длительности
ШИМ сигнала. Таким образом, мы сразу
получаем ограничение в частоте — 50 000
Гц. Дополнительно, сам микроконтроллер
должен иметь возможность генерировать
ШИМ сигнал с возможностью хотя бы 8
битного управления шириной ШИМ (для
этого требуется большая рабочая частота
МК). В итоге, обеспечить большую частоту
ШИМ не так просто. Так же, на высоких
частотах, начитает мешать паразитные
ёмкости и индуктивности. На плате,
которую можно сделать дома, получить
частоту ШИМ больше 300 кГц, очень сложно.
Трассировка платы должна быть сделана
идеально. Для снижения требований к
плате, в настоящее время выпускаются
специальные MOSFET, объединённые с драйверами
управления, они позволяют на заводских,
многослойных платах получить частоту
управления MOSFET в 2МГц.
Индуктивность моторов не такая уж
маленькая, и такие большие частоты не
нужны. Для управления моторами постоянного
тока вполне достаточно 8 кГц, лучше около
20кГц (за звуковым диапазоном).
Дополнительно стоит отметить, что для
снижения стартового тока необходимо
плавно поднимать на старте частоту ШИМ.
А еще — лучше контролировать стартовый
ток мотора с помощью датчиков тока.
ШИМ управление мотором предполагает
очень быстрое изменение напряжение от
0 для максимального, что порождает
большие проблемы при трассировке платы.
Перечислим коротко правила, которые
необходимо соблюдать при трассировке
платы.
-
Земли управления моторами и
микроконтроллера обязательно должны
быть разделены, соединение в одной
точке тонким проводником, например
0.3мм, как можно ближе к проводам питания
всей схемы -
Драйвера управления MOSFET должны
быть как можно ближе к самим MOSFET
транзисторам -
Исполнение управляющей области
обязательно двухсторонее, желательно
с земляным слоем с одной стороны. При
импульсном управлении возникают
электромагнитные помехи, чтобы снизить
их, земляной слой должен быть рядом. -
Обязательно наличие конденсатора
как можно ближе к зоне прохождения
больших импульсных токов. Если такого
конденсатора не будет, то напряжение
на линии питания будет сильно проседать
и микроконтроллер будет постоянно
сбрасываться. Также без такого
конденсатора, за счёт индуктивности
проводов питания, напряжения на линии
питания может увеличиться в несколько
раз и компоненты выйдут из строя!
Более подробно мы рассмотрим как
работают эти правила на конкретных
приборах.
ШИМ сигнал в H-мосте
Чтобы можно было менять направление
вращения и скорость — нужна схема
H-моста, а для регулирование скорости
нужно управлять транзисторами ШИМ
сигналом. В схеме H-моста четыре
транзистора. Как лучше ими управлять?
На какой транзистор подавать ШИМ сигнал?
Разберёмся в этом вопросе (рекомендуем
прочитать очень подробную статью
на эту тему).
Рассмотрим нашу схему с точки зрения
нагрева транзисторов. Это один из
основных критериев, по которому наш
прибор может выйти из строя. Полевой
транзистор состоит из двух элементов
— собственно транзистор и паразитный
диод. В схеме управления мотором оба
элемента работают. Нагрев полевого
транзистора происходит в следующие
моменты времени:
-
когда транзистор открыт, нагрев
идёт из-за сопротивления в открытом
состоянии Rdson, пропорционально времени
открытия транзистора выделяется
мощность P = I * I * Rdson -
когда транзистор закрыт, то ток ЭДС
мотора идёт через диод, то есть нагрев
идет из-за диода P = I * U diode forward (как
правило 1В) -
когда транзистор переключается из
открытого состояния в закрытое, то
нагрев пропорционален времени открытия
и закрытия транзистора
Посмотрим, как влияет схема управления
на нагрев нашим электронных ключей.
Допустим, что мы управляем мотором ШИМ
сигналом со скважностью 50% и мотор
крутится в одну сторону.
Самый простой вариант — применить
ШИМ сигнал к одному из двух транзисторов,
а второй оставить все время открытым.
Обычно, ШИМ в этом случае подаётся на
нижний транзистор (N типа), который обычно
быстрее. В этом случае нагрев нижнего
будет больше верхнего на величину тепла
выделяемого при переключениях транзистора.
Чтобы сравнять счёт, можно попеременно
подавать ШИМ сигнал то на верхний (если
они одинаковые), то на нижний транзистор.
Также можно подавать ШИМ на оба транзистора
одновременно, но из-за разницы в
транзисторах это будет не эффективно,
а также будет увеличивать нагрев за
счёт переключения транзисторов. При
такой схеме управления, два других
транзистора работают как диоды. К
счастью, наибольший ток через диод будет
при наибольшей скважности ШИМ, при этом
диод будет задействован очень малое
время.
Для исключения тока через диоды,
которые дают существенный нагрев, можно
мотор никогда не отключать от напряжения,
а вместо этого, крутить его в обратную
сторону. Таким образом, мы должны,
например 70% ШИМ сигнала крутить вправо,
а 30% влево. Это даст в итоге 70%-30%=40% скорости
вправо. Но при этом не будут задействованы
диоды. Такой метод управления называется
комплиментарным. Такая схема требует
большого конденсатора на линии питания,
а также источника питания, который может
потреблять ток (например аккумулятора).
Вместо вращения мотора в разные
стороны, можно помогать диодам — а
именно тормозить мотор, открывать два
верхних транзистора в момент низкого
уровня ШИМ сигнала. На практике, все эти
методы не дают существенного изменения
скорости вращения двигателя, но позволяют
эффективно управлять нагревом полевых
транзисторов. Более подробно про
особенности различных схем управления
можно в этой статье.
На этом мы закончим нашу статью про
моторы. Теперь можно перейти к практике
— будем делать плату
управления 4-мя
моторами
для робота.
Реверс двигателя — это изменение вращения ротора на противоположное. Изменить направление вращения можно у электродвигателя постоянного тока, асинхронного и коллекторного двигателя переменного тока. Сложно представить себе устройство, в котором не применяется реверсивное вращение электродвигателя. Без изменения вращения невозможно представить работу тельфера, кран-балки, лебедок, грузоподъемных механизмов, лифтов, задвижек и т.п. Исключение составляют такие устройства, как заточные станки, вытяжки и т.д. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, как осуществить реверс электродвигателей разных типов.
Устройство и схема подключения коллекторного двигателя переменного тока
Коллекторные двигатели переменного тока достаточно широко применяются как силовые агрегаты бытовой техники, ручного электроинструмента, электрооборудования автомобилей, систем автоматики. Схема подключения двигателя, а также его устройство напоминают схему и устройство электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.
Область применения таких моторов обусловлена их компактностью, малым весом, легкостью управления, сравнительно невысокой стоимостью. Наиболее востребованы в этом производственном сегменте электродвигатели малой мощности с высокой частотой вращения.
Страницы
Реверс коллекторного двигателя
При использовании такого переключателя как на фото
есть более наглядная схема подключения реверса, может кому-нибудь поможет.
Особенности конструкции и принцип действия
По сути, коллекторный двигатель представляет собой достаточно специфичное устройство, обладающее всеми достоинствами машины постоянного тока и, в силу этого, обладающее схожими характеристиками. Отличие этих двигателей состоит в том, что корпус статора мотора переменного тока для снижения потерь на вихревые токи выполняется из отдельных листов электротехнической стали. Обмотки возбуждения машины подключаются последовательно для оптимизации работы в бытовой сети 220в.
Могут быть как одно-, так и трехфазными, благодаря способности работать от постоянного и переменного тока называются ещё универсальными. Кроме статора и ротора конструкция включает щеточно-коллекторный механизм и тахогенератор. Вращение ротора в коллекторном электродвигателе возникает в результате взаимодействия тока якоря и магнитного потока обмотки возбуждения. Через щетки ток подается на коллектор, собранный из пластин трапецеидального сечения и является одним из узлов ротора, последовательно соединенного с обмотками статора.
В целом принцип работы коллекторного мотора можно наглядно продемонстрировать с помощью известного со школы опыта с вращением рамки, помещенной между полюсами магнитного поля. Если через рамку протекает ток, она начинает вращаться под действием динамических сил. Направление движения рамки не меняется при изменении направления движения тока в ней.
Последовательное подсоединение обмоток возбуждения дает большой максимальный момент, но появляются большие обороты холостого хода, способные привести к преждевременному выходу механизма из строя.
Принцип реверсивного движения
Чтобы изменить направление вращения электродвигателя переменного тока, нужно изменить магнитные поля, вызывающие движение в противоположном направлении. Поскольку в магнитных полях каждый провод подключен к положительному и отрицательному току, замена основного и пускового проводов заставит двигатель вращаться в обратном направлении. Это простой метод переключения проводов действует, поскольку полярность магнитного поля меняется на противоположную.
Упрощенная схема подключения
Типовая схема подключения может предусматривать до десяти выведенных контактов на контактной планке. Ток от фазы L протекает до одной из щеток, затем передается на коллектор и обмотку якоря, после чего проходит вторую щетку и перемычку на обмотки статора и выходит на нейтраль N. Такой способ подключения не предусматривает реверс двигателя вследствие того, что последовательное подсоединение обмоток ведет к одновременной замене полюсов магнитных полей и в результате момент всегда имеет одно направление.
Направление вращения в этом случае можно изменить, только поменяв местами выхода обмоток на контактной планке. Включение двигателя «напрямую» выполняется только с подсоединенными выводами статора и ротора (через щеточно-коллекторный механизм). Вывод половины обмотки используется для включения второй скорости. Следует помнить, что при таком подключении мотор работает на полную мощность с момента включения, поэтому эксплуатировать его можно не более 15 секунд.
Наши читатели рекомендуют! Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют ‘Экономитель энергии Electricity Saving Box’. Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.
Реверсивное включение двигателей постоянного тока
Наиболее просто осуществить реверс двигателя постоянного тока, у которого статор с постоянными магнитами. Достаточно изменить полярность питания, чтобы ротор начал вращаться в обратную сторону.
Сложнее осуществить реверсирование мотора с электромагнитным возбуждением (последовательным, параллельным). Если просто поменять полярность питающего напряжения, то направление вращения ротора не изменится. Чтобы изменить направление вращения, достаточно поменять полярность только в обмотке возбуждения или только на щетках ротора.
Для осуществления реверса двигателей большой мощности полярность следует менять на якоре. Разрыв обмотки возбуждения на работающем моторе может привести к неисправности, т.к. возникающая ЭДС имеет повышенное напряжение, которое способно повредить изоляцию обмоток. Что приведет к выходу электродвигателя из строя.
Для осуществления обратного направления вращения ротора применяют мостовые схемы на реле, контакторах или транзисторах. В последнем случае можно и регулировать скорость вращения.
На рисунке представлена схема на транзисторах. В качестве иллюстрации работы транзисторы заменены контактами переключателя. Аналогично выполняются мостовые схемы не на биполярных, а на полевых транзисторах.
КПД такой схемы значительно выше, чем на транзисторах. Управление осуществляется микроконтроллером или простыми логическими схемами, предотвращающими одновременную подачу сигналов.
Управление работой двигателя
На практике используются двигатели с различными способами регулирования работы. Управление коллекторным мотором может осуществляться с помощью электронной схемы, в которой роль регулирующего элемента выполняет симистор, «пропускающий» заданное напряжение на мотор. Симистор работает, как быстросрабатывающий ключ, на затвор которого приходят управляющие импульсы и открывают его в заданный момент.
В схемах с использованием симистора реализован принцип действия, основанный на двухполупериодном фазовом регулировании, при котором величина подаваемого на мотор напряжения привязана к импульсам, поступающим на управляющий электрод. Частота вращения якоря при этом прямо пропорциональна приложенному к обмоткам напряжению. Принцип работы схемы управления коллекторным двигателем упрощенно описывается следующими пунктами:
- электронная схема подает сигнал на затвор симистора,
- затвор открывается, по обмоткам статора течет ток, придавая вращение якорю М двигателя,
- тахогенератор преобразует в электрические сигналы мгновенные величины частоты вращения, в результате формируется обратная связь с импульсами управления,
- в результате ротор вращается равномерно при любых нагрузках,
- реверс электродвигателя осуществляется с помощью реле R1 и R
Помимо симисторной существует фазоимпульсная тиристорная схема управления.
Преимущества и недостатки
К неоспоримым достоинствам таких машин следует отнести:
- компактные габариты,
- увеличенный пусковой момент, «универсальность» работа на переменном и постоянном напряжении,
- быстрота и независимость от частоты сети,
- мягкая регулировка оборотов в большом диапазоне с помощью варьирования напряжения питания.
Недостатком этих двигателей принято считать использование щеточно-коллекторного перехода, который обуславливает:
- снижение долговечности механизма,
- искрение между и коллектором и щетками,
- повышенный уровень шумов,
- большое количество элементов коллектора.
Схема простого регулятора скорости мотора
Конечно скорость лучше всего контролируется инвертором, но для несложных любительских устройств должно быть достаточно простых самодельных регуляторов.
Полезное: Схема простой паяльной станции
Минимальные обороты получились с этой схемой 200 об / мин. С2 это плавный старт. Плавный пуск работает отлично на холостом ходу, хотя с нагрузкой на вал, при необходимости, подберите R5 = 0 — 3 кОм в зависимости от нагрузки; R6 = 18 — 51 Ом в зависимости от симистора; R4 = 3 — 10 кОм — это защита Т3; RR1 = 2 -10 кОм — регулятор скорости связан с сетью гальванически, требуется защита от сетевого напряжения. Есть потенциометры с пластиковой осью, желательно использовать именно их.
Типичные неисправности
Наибольшего внимания к себе требует щеточно-коллекторный механизм, в котором наблюдается искрение даже при работе нового двигателя. Сработанные щетки следует заменить для предотвращения более серьезных неисправностей: перегрева ламелей коллектора, их деформации и отслаивания. Кроме того, может произойти межвитковое замыкание обмоток якоря или статора, в результате которого происходит значительное падение магнитного поля или сильное искрение коллекторно-щеточного перехода.
Избежать преждевременного выхода из строя универсального коллекторного двигателя может грамотная эксплуатация устройства и профессионализм изготовителя в процессе сборки изделия.
Проверка коллекторного электродвигателя на неисправность
Самая сложна задача, которая встанет перед вами это разбор. Оказывается коллекторный электродвигатель сложно разбирать. Приводить разбор демонтажа двигателя для всех видов устройств в рамках одной статьи будет излишним, так что лучше найти специальную инструкцию непосредственно под ваше устройство. Более того, это исключит вероятность дополнительных поломок при работе со специфическими конструкциями разных производителей. Не забудьте о технике безопасности, любое устройство при разборе должно быть отключено от источников питания. Используйте инструменты с изоляционным материалом. В рамках статьи будет рассмотрены случае, когда прибор неисправен полностью, работает с перебоями или некорректно.
Присоединяйтесь к обсуждению
Вы оставляете комментарий в качестве гостя. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени. Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.
Похожие публикации
Добрый день всем читателям форума! Столкнулся с небольшой проблемой, надеюсь вы подскажите как поступить. Купил б/у промышленное оборудование розлива воды в 19 литров, и после того как начал его дефектовать, обнаружил что в нём отсутствует понижающий трансформатор тока 380/220/24 на 150 ватт. Новый с Китая оригинальный заказывать стоило около 15к и я подумал, что это больно жирно и можно найти что-то здесь и на порядок дешевле. Нашел, приобрел. Но загвоздка в том, что китайский каноничный трансформатор имеет среднюю точку, тобишь у него три выхода со вторичной обмотки (N,220,24), а мой с двумя разными обмотками и выходы соответственно (N,220. N,24) Вопрос, как подключить трансформатор чтобы не накрылось всё медным тазом Прикрепленные файлы: 1) место его установки (красные провода- две фазы 380 первичка и три провода вторички) 2) схема подключения 3) оригинальный трансформатор (обратите внимание на пин 20 он общий для всех вторичных обмоток) 4) моя замена ( нужно снять 220 и 24. тобишь пины 14-15 и 16-17)
Переменная сеть: мотор 380 к сети 380
Для реверсивного подключения трехфазного асинхронного электродвигателя возьмем за основу схему его включения без реверса:
Эта схема позволяет вращаться валу только в одну сторону – вперед. Чтобы заставить его повернуться в другую, нужно поменять местами любые две фазы. Но в электрике принято менять только А и В, несмотря на то, что к такому же результату привели бы смены А на С и В на С. Схематично это будет выглядеть так:
Для подключения дополнительно понадобятся:
- Магнитный пускатель (или контактор) – КМ2;
- Трехкнопочная станция, состоящая из двух нормально замкнутых и одного нормально разомкнутого контактов (добавлена кнопка Пуск2).
Важно! В электрике нормально замкнутый контакт – это состояние кнопочного контакта, у которого есть только два несимметричных состояния. Первое положение (нормальное) – рабочее (замкнуто), а второе – пассивное (разомкнуто). Точно так же формулируется понятие нормально разомкнутого контакта. В первом положении кнопка пассивна, а во втором – активна. Понятно, что такая кнопка будет называться «СТОП», в то время как две другие: «ВПЕРЕД» и «НАЗАД».
Схема реверсивного подключения мало отличается от простой. Главное ее отличие состоит в электроблокировке. Она необходима для исключения пуска мотора сразу в двух направлениях, что привело бы к поломке. Конструктивно блокировка – это блок с клеммами магнитных пускателей, которые соединены в управляющей цепи.
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).
- 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
Реверс трехфазных асинхронных машин
Направление движения вращающегося магнитного поля асинхронных электродвигателей зависит от порядка подачи фаз, независимо от того как соединены его статорные обмотки – звездой или треугольником. Например, если фазы A, B, C подать на входные клеммы 1, 2 и 3 соответственно, то вращение пойдет (предположим) по часовой стрелке, а если на клеммы 2, 1, и 3, то против нее. Схема подключения через магнитный пускатель избавит вас от необходимости откручивать гайки в клеммной коробке и производить физическую перестановку проводов.
Трехфазные асинхронные машины на 380 вольт принято подключать магнитным пускателем, в котором три контакта находятся на одной раме и замыкаются одновременно, подчиняясь действию так называемой втягивающей катушки – магнитного соленоида, работающего как от 380, так и от 220 вольт. Это избавляет оператора от близкого контакта с токоведущими частями, что при токах свыше 20 ампер может быть небезопасно.
Для реверсивного пуска используется пара пускателей. Клеммы питающего напряжения на входе соединяются по прямой схеме: 1–1, 2–2, 3–3. А на выходе встречно: 4–5, 5–4, 6–6. Чтобы избежать короткого замыкания при случайном одновременном нажатии двух кнопок «Пуск» на пульте управления, напряжение на втягивающие катушки подается через дополнительные контакты противоположных пускателей. Так, чтобы при замкнутой основной группе контактов линия, которая идет на соленоид соседнего прибора, была разомкнута.
На пульте управления устанавливается трехкнопочный пост с однопозиционными – одно действие за одно нажатие – кнопками: одна «Стоп» и две «Пуск». Разводка проводов в нем следующая:
- один фазный провод подается на кнопку «Стоп» (она всегда нормально замкнута) и перемычками с нее на кнопки «Пуск», которые всегда нормально разомкнуты.
- С кнопки «Стоп» два провода на дополнительные контакты пускателей, которые при их срабатывании замыкаются. Так обеспечивается блокировка.
- С кнопок «Пуск» перекрестно по одному проводу на дополнительные контакты пускателей, которые при их срабатывании размыкаются.
Подробнее о схемах подключения магнитных пускателей для трехфазных электродвигателей читайте здесь.
Для чего нужен реверс двигателя?
Многие механические действия в бытовых и промышленных устройствах, осуществляются с помощью асинхронного движка. В связи, с чем часто возникает необходимость изменения направления движения, исходя из выполняемых задач. Иногда функция реверса для механизма является постоянной, а иногда — временной.
- К первой разновидности относятся все грузоподъемные механизмы краны, электроприводы запорно-регулирующих устройств и исполнительных механизмов, работающих в режиме «открыть/закрыть».
- К другой разновидности реверса, относят механизмы, в которых данная функция используется очень редко, обычно в аварийных случаях: конвейеры, эскалаторы, насосные агрегаты.
Функцию реверса в электродвигателе иногда используют для торможения, поскольку при отсоединении его от электросети, ротор, располагая значительной инерционностью, продолжает свою работу. Такой кратковременный пуск реверса вызывает процесс торможения движка. Данный способ еще называют противовключением.
Переменная сеть: 380В к 220В
Для подключения трехфазного асинхронного двигателя к электросети 220В необходимо использовать один или два конденсатора для компенсации отсутствующей фазы: рабочий и пусковой. Направление вращательного движения зависит от того, с чем соединяется третья обмотка.
Чтобы заставить вал вращаться в другую сторону, обмотку №3 необходимо подключить с помощью конденсатора к тумблеру с двумя позициями. Он должен иметь два контакта, соединенных с обмотками №1 и №2. Ниже показана подробная схема.
Такой мотор будет играть роль однофазного, поскольку подключение происходило с помощью одного фазного провода. Чтобы запустить его, необходимо перевести реверсирующий тумблер в нужное положение («вперед» или «назад), затем перевести тумблер «пуск» в положение «включено». На момент запуска необходимо нажать одноименную кнопку – «пуск». Держать ее нужно не более трех секунд. Этого будет достаточно для разгона.
Реверс двигателя — это изменение вращения ротора на противоположное. Изменить направление вращения можно у электродвигателя постоянного тока, асинхронного и коллекторного двигателя переменного тока. Сложно представить себе устройство, в котором не применяется реверсивное вращение электродвигателя. Без изменения вращения невозможно представить работу тельфера, кран-балки, лебедок, грузоподъемных механизмов, лифтов, задвижек и т.п. Исключение составляют такие устройства, как заточные станки, вытяжки и т.д. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, как осуществить реверс электродвигателей разных типов.
Реверсивное включение двигателей постоянного тока
Наиболее просто осуществить реверс двигателя постоянного тока, у которого статор с постоянными магнитами. Достаточно изменить полярность питания, чтобы ротор начал вращаться в обратную сторону.
Сложнее осуществить реверсирование мотора с электромагнитным возбуждением (последовательным, параллельным). Если просто поменять полярность питающего напряжения, то направление вращения ротора не изменится. Чтобы изменить направление вращения, достаточно поменять полярность только в обмотке возбуждения или только на щетках ротора.
Для осуществления реверса двигателей большой мощности полярность следует менять на якоре. Разрыв обмотки возбуждения на работающем моторе может привести к неисправности, т.к. возникающая ЭДС имеет повышенное напряжение, которое способно повредить изоляцию обмоток. Что приведет к выходу электродвигателя из строя.
Для осуществления обратного направления вращения ротора применяют мостовые схемы на реле, контакторах или транзисторах. В последнем случае можно и регулировать скорость вращения.
На рисунке представлена схема на транзисторах. В качестве иллюстрации работы транзисторы заменены контактами переключателя. Аналогично выполняются мостовые схемы не на биполярных, а на полевых транзисторах.
КПД такой схемы значительно выше, чем на транзисторах. Управление осуществляется микроконтроллером или простыми логическими схемами, предотвращающими одновременную подачу сигналов.
Реверс двигателей с током постоянной величины
Очень просто выполняется реверс силовых установок, имеющих постоянный ток. Для этого достаточно поменять полярность, и ротор будет крутиться в противоположную сторону.
Более сложной задачей является реверсирование двигателя с электрическим последовательным либо параллельным возбуждением.
Простой сменой полярности питания здесь не обойтись. Потребуется изменить поляризацию в возбуждающей обмотке или на роторных щётках.
Для моторов, обладающих высокой мощностью применима смена якорной полярности.
Разрыв возбуждающей обмотки на функционирующем двигателе не допускается, потому что образовавшаяся электрическая движущаяся сила обладает большим напряжением, что приведёт к пробою изоляции и, в итоге, двигатель потеряет работоспособность.
Для выполнения реверсирования используют релейные, транзисторные мосты, либо контакторы. С транзисторной мостовой схемой можно контролировать и менять вращающую скорость.
На картинке показана транзисторная схема. Для иллюстрации функционала вместо транзисторов показаны переключающие контакты. Идентично выполняются мосты для полевых транзисторов.
Коэффициент полезного действия данной схемы на порядок больше транзисторной. Управление выполняется контроллером либо логическими схемами, исключающими одновременное поступление сигнала.
Изменение направления вращения ротора асинхронного двигателя
Наибольшее распространение в промышленности получили асинхронные двигатели, запитанные от трехфазного напряжения 380 вольт. Для того чтобы осуществить реверс, достаточно поменять две любые фазы.
Получила распространение схема подключения, выполненная на двух магнитных пускателях. Собственно для двигателей постоянного тока она аналогична, но используются двухполюсные контакторы или пускатели. Эту схему так и называют «схема реверсивного пускателя» или «реверсивная схема пуска асинхронного трёхфазного электродвигателя».
При включении пускателя КМ1 кнопкой «Пуск 1», происходит прямая подача напряжения на обмотки и блокируется кнопка «Пуск 2» от случайного включения, посредством размыкания нормально-замкнутых контактов КМ-1. Двигатель вращается в одну сторону.
После отключения пускателя КМ1 кнопкой «Стоп» или полным снятием напряжения, можно включить КМ2 кнопкой «Пуск 2». В результате через контакты линия L2 подается напрямую, а L1 и L3 меняются местами. Кнопка «Пуск 1» заблокирована, так как нормально-замкнутые контакты пускателя КМ2 приводятся в движение и размыкаются. Двигатель начинает вращаться в другую сторону.
Схема применяется повсеместно и по сей день для подключения трехфазного двигателя в трехфазной сети. Простота схемного решения и доступность комплектующих — её весомые преимущества.
Наибольшее распространение находят электронные системы управления. Коммутационные схемы, которых собранные на тиристорах без пускателей. Хотя пускатели могут быть и установлены для дистанционного включения или выключения в этой цепи.
Они сложнее, но и надежнее устройств на контакторах. Для управления используется системы импульсно-фазного управления (СИФУ), системы частотного управления. Это многофункциональные устройства, с их помощью можно не только осуществлять реверс асинхронного электродвигателя, но и регулировать частоту вращения.
В домашних условиях возникает необходимость подключения двигателя 380В на 220 с реверсом. Для этого необходимо произвести переключение обмоток звезда треугольник. Подробнее мы рассматривали различия этих схем в статье размещенной на сайте ранее: .
Однако, если предполагается подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети, то для этого применяется конденсатор, который подключается по нижеприведенной схеме.
При этом чтобы осуществить реверс, достаточно переключить провод сети с В на клемму А, а конденсатор отсоединить от А и подсоединить к клемме В. Удобно это сделать с помощью 6-контактного тумблера. Это типовое включение асинхронного электродвигателя к сети 220В с конденсатором.
Как реализовать схему реверса?
Для перемены направленности вращения ротора, нужно поменять местами 2 из 3 фазы его обмотки. Тогда электромагнитное поле статора меняет свою направленность движения, при этом ротор в первоначальный период времени, двигаясь по инерции, станет притормаживаться, пока окончательно не остановится. И только потом он будет крутиться в другом направлении.
Замену полярности электро-пусковой обмотки возможно сделать с управляющим тумблером по схеме. Его можно подобрать с 2 или 3 зафиксированными положениями и 6 выходами. Выбирать такое устройство нужно по токовой нагрузке и разрешенному напряжению.
Пропускать ток на тумблер предпочтительнее от вспомогательной обмотки, которая работает непродолжительно. Перечисленное, даст возможность значительно увеличить рабочий ресурс контактной группы.
Реверс асинхронного двигателя с конденсаторным запуском лучше выполнять по следующей схеме:
- При тяжелом пуске параллельно к главному конденсатору, используя средний контакт с самовозвратом ПНВ, подсоединяют добавочный конденсатор.
- В таком примере переключают тумблер реверса только при заторможенном роторе, и никак не при его вращении.
- Случайная перемена направленности работы мотора под напряжением, сопряжена с огромными скачками тока, что истощает его мото-ресурс. По этой причине посадочное место тумблера реверса на оборудовании нужно подбирать таким образом, чтобы сделать невозможным случайное включение его во время работы. Лучше установить его в каком-то углубленном месте конструкции.
Если электродвигатель не работает должным образом после сборки схемы, потребуется дважды перепроверить, что провода идут к правильным клеммам переключателя. И также удостоверится, что проводка не ослаблена или не повреждена.
Рекомендуется использовать увеличительное стекло, чтобы убедиться, что соединения выполнены правильно и даже самая тонкая нить провода случайно не касается другого проводка или клеммы.
Схема подключения коллекторного двигателя с реверсом
Чтобы осуществить реверс коллекторного двигателя, необходимо знать:
- Не на каждом коллекторном моторе можно осуществить реверс. Если на корпусе указана стрелка вращения, то его нельзя применять в реверсивных устройствах.
- Все двигатели, имеющие высокие обороты предназначены для вращения в одну сторону. Например, у электродвигателя, устанавливаемого в болгарках.
- У двигателя, который имеет небольшие обороты, вращение может осуществляться в разные стороны. Такие моторы смонтированы в электроинструментах, например, электродрелях, шуруповертах, стиральных машинах и т.п.
На рисунке представлена схема универсального коллекторного двигателя, который может работать как от постоянного, так и переменного тока.
Чтобы изменилось вращение ротора, достаточно поменять полярность напряжения на обмотке ротора или статора, как и в двигателях постоянного тока, от которых универсальные машины практически не отличаются.
Если просто изменить полярность подводящего напряжения на коллекторном двигателе, направление вращения ротора не изменится. Это необходимо учитывать при подключении электродвигателя к сети.
Также следует знать, что в моторах большой мощности коммутируют обмотку якоря. При переключении обмоток статора возникает напряжение самоиндукции, которое достигает величин, способных вывести двигатель из строя.
Конструктора-любители в своих поделках применяют различные типы двигателей. Зачастую они используют щеточный электродвигатель от стиральной машинки автомат. Это удобные моторчики, которые можно подключать непосредственно к сети 220 вольт. Они не требуют дополнительных конденсаторов, а регулировку оборотов можно легко производить с помощью стандартного диммера. На клеммную колодку выводятся шесть или семь выводов.
Зависит от типа двигателя:
- Два идут на щетки коллектора.
- От таходатчика на колодку приходит пара проводов.
- Обмотки возбуждения могут иметь два или три провода. Третий служит для изменения скорости вращения.
Чтобы выполнить реверс двигателя от стиральной машины, следует поменять местами выводы обмотки возбуждения. Если имеется третий вывод, то его не используют.
Как сделать реверс на двигателе 12 вольт
Всем привет, наверно многие радиолюбители, также как и я, имеют не одно хобби, а несколько. Помимо конструирования электронных устройств занимаюсь фотографией, съемкой видео на DSLR камеру, и видео монтажом. Мне, как видеографу, был необходим слайдер для видео съемки, и для начала вкратце объясню, что это такое. Ниже на фото показан фабричный слайдер.
Слайдер предназначен для видеосъемки на фотоаппараты и видеокамеры. Он являются аналогом рельсовой системы, которая используется в широкоформатном кино. С его помощью создается плавное перемещение камеры вокруг снимаемого объекта. Другим очень сильным эффектом, который можно использовать при работе со слайдером, – это возможность приблизиться или удалиться от объекта съемки. На следующем фото изображен двигатель, который выбрал для изготовления слайдера.
В качестве привода слайдера используется двигатель постоянного тока с питанием 12 вольт. В интернете была найдена схема регулятора для двигателя, который перемещает каретку слайдера. На следующем фото индикатор включения на светодиоде, тумблер, управляющий реверсом и выключатель питания.
При работе такого устройства важно, чтоб была плавная регулировка скорости, плюс легкое включение реверса двигателя. Скорость вращения вала двигателя, в случае применения нашего регулятора, плавно регулируется вращением ручки переменного резистора на 5 кОм. Возможно, не только я один из пользователей этого сайта увлекаюсь фотографией, и кто-то ещё захочет повторить это устройство, желающие могут скачать в конце статьи архив со схемой и печатной платой регулятора. На следующем рисунке приведена принципиальная схема регулятора для двигателя:
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:
Схема реверса трехфазного двигателя в однофазной сети
Довольно часто трехфазные электродвигатели используются в бытовых условиях и включаются в однофазную сеть. Для таких случаев предусмотрена реверсивная схема подключения электродвигателя в однофазной сети. Принцип действия такой схемы очень простой: для выполнения реверса используются конденсаторы, питание которых переключается между полюсами питающего напряжения. Управление схемой осуществляется кнопкой.
Поскольку питающее напряжение составляет 220 В, соединение обмоток двигателя будет выполнено звездой, а на клеммник подведено три вывода. На кнопке управления между клеммами устанавливается перемычка, после чего к одной из них подключается вывод конденсатора. Второй вывод конденсатора подключается к обмотке электродвигателя, не соединенной с сетью.
Затем переключатель соединяется с двигателем, затем подводится питающее напряжение. Готовую систему нужно включить и проверить работу реверса.
Схема реверса трехфазного двигателя, подключенного в однофазную сеть
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Несколько дней назад от одного из читателей сайта я получил письмо с просьбой подробно рассказать о том, как осуществить реверс трехфазного асинхронного двигателя 380/220 (В), подключенного в однофазную сеть 220 (В).
Действительно, я как то упустил этот момент из виду и про реверс совсем забыл. Дело в том, что у меня уже имеется статья, где я рассказывал про выбор емкости рабочих и пусковых конденсаторов, собирал схему подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть 220 (В) и даже снял видео на конкретном примере.
А сейчас вернемся к реверсу. Мудрить сложную схему я не буду, а покажу самый простой и самый распространенный вариант с помощью кнопки управления КУ-110111. Эту кнопку еще называют кнопочным выключателем или переключателем.
Вот так она выглядит.
Суть в том, что нам нужно две пары контактов: нормально-разомкнутый и нормально-замкнутый. И самое главное, чтобы управление этими контактами было фиксированным.
Вот как раз таки в этой кнопке имеется две пары контактов:
В нашем случае управление контактами осуществляется с помощью рукоятки-переключателя, которая имеет два положения.
Когда переключатель установлен (зафиксирован) в вертикальном положении, то его контакт (1-2) разомкнут, а (3-4) замкнут. И наоборот, когда переключатель находится в горизонтальном положении (поворот рукоятки на 90° по часовой стрелке), то его контакт (1-2) замкнут, а (3-4) — разомкнут.
Номинальный ток контактных пар составляет 10 (А). На это стоит обращать внимание, т.к. при выборе кнопки с заниженным номинальным током контакты могут выгореть.
Вместо кнопки управления КУ-110111 можно использовать тумблеры, ключи управления, кнопки с фиксацией положения и т.п.
Например, для реверса двигателей мощностью до 0,4 (кВт) можно применять тумблер ТВ1-2. У него имеется 4 контактные группы: 2 нормально-разомкнутые и 2 нормально-замкнутые. Номинальный ток контактов составляет 5 (А).
Реверс асинхронного трехфазного двигателя, подключенного в однофазную сеть
Все просто. Реверс осуществляется путем переключения питания конденсаторов с одного полюса питающего напряжения на другой. Это как раз и осуществляется с помощью кнопки управления. На схеме она показана в красном прямоугольнике.
В качестве примера рассмотрим уже известный нам трехфазный двигатель АОЛ 22-4 мощностью 0,4 (кВт) напряжением 220/127 (В). Для его запуска необходим рабочий конденсатор емкостью не ниже 25 (мкФ). Я использовал конденсатор чуть меньшей емкости – МБГО-1, 20 (мкФ), напряжение 500 (В).
В моем примере взят двигатель напряжением – 220/127 (В). Т.к. питающая сеть у нас 220 (В), то его обмотки должны быть соединены в звезду. Звезда уже собрана внутри этого двигателя и на клеммник выведено всего 3 вывода.
Сначала я устанавливаю на кнопке управления перемычку между клеммами (2) и (3). Затем к клемме (2) подключаю один вывод конденсатора.
Схема реверса трехфазного двигателя и кнопочного поста
В каждой системе, обеспечивающей реверс трехфазного электродвигателя, имеются специфические кнопочные контакты, объединенные в общий кнопочный пост. Работа этой системы тесно связана с функционированием остальных элементов схемы.
Всем известно, что включение контактора магнитного пускателя осуществляется с помощью управляющего импульса, поступающего после нажатия на пусковую кнопку. Данная кнопка в первую очередь обеспечивает подачу напряжения на катушку управления.
Включенное состояние контактора удерживается и сохраняется, благодаря принципу самоподхвата. Он заключается в параллельном подключении (шунтировании) к пусковой кнопке вспомогательного контакта, обеспечивающего подачу напряжения на катушку. В связи с этим уже нет необходимости удерживать кнопку ПУСК в нажатом состоянии. Таким образом, магнитный пускатель может отключиться только после разрыва цепи катушки управления, поэтому в схеме необходима кнопка с размыкающим контактом. В связи этим, кнопки управления, объединенные в кнопочный пост, оборудуются двумя парами контактов – нормально открытыми (NO) и нормально закрытыми (NC).
Все кнопки выполнены в универсальном варианте для того, чтобы обеспечить моментальный реверс двигателя, если в этом возникнет срочная необходимость. Отключающая кнопка, в соответствии с общепринятыми нормами, имеет название СТОП и маркируется красным цветом. Кнопка включения известна как стартовая или пусковая, поэтому она именуется по-разному с помощью слов ПУСК, ВПЕРЕД или НАЗАД.
В некоторых случаях кнопочный пост может использоваться в нереверсивной схеме работы электродвигателя, когда его вал вращается лишь в одном направлении. Запуск производится кнопкой пуск, а остановка произойдет через определенный промежуток времени после нажатия кнопки СТОП, когда вал преодолеет инерцию. Подключение такой схемы может быть выполнено в двух вариантах, с помощью катушек управления на 220 и 380 вольт.
Эксперт раздела «Вопрос электрику», автор статей.
Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования, опыт работы более 5 лет.
Реверс двигателя — это изменение вращения ротора на противоположное. Изменить направление вращения можно у электродвигателя постоянного тока, асинхронного и коллекторного двигателя переменного тока. Сложно представить себе устройство, в котором не применяется реверсивное вращение электродвигателя. Без изменения вращения невозможно представить работу тельфера, кран-балки, лебедок, грузоподъемных механизмов, лифтов, задвижек и т.п. Исключение составляют такие устройства, как заточные станки, вытяжки и т.д. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, как осуществить реверс электродвигателей разных типов.
- Реверсивное включение двигателей постоянного тока
- Изменение направления вращения ротора асинхронного двигателя
- Схема подключения коллекторного двигателя с реверсом
- Схема реверса электродвигателя на ардуино
Реверсивное включение двигателей постоянного тока
Наиболее просто осуществить реверс двигателя постоянного тока, у которого статор с постоянными магнитами. Достаточно изменить полярность питания, чтобы ротор начал вращаться в обратную сторону.
Сложнее осуществить реверсирование мотора с электромагнитным возбуждением (последовательным, параллельным). Если просто поменять полярность питающего напряжения, то направление вращения ротора не изменится. Чтобы изменить направление вращения, достаточно поменять полярность только в обмотке возбуждения или только на щетках ротора.
Для осуществления реверса двигателей большой мощности полярность следует менять на якоре. Разрыв обмотки возбуждения на работающем моторе может привести к неисправности, т.к. возникающая ЭДС имеет повышенное напряжение, которое способно повредить изоляцию обмоток. Что приведет к выходу электродвигателя из строя.
Для осуществления обратного направления вращения ротора применяют мостовые схемы на реле, контакторах или транзисторах. В последнем случае можно и регулировать скорость вращения.
На рисунке представлена схема на транзисторах. В качестве иллюстрации работы транзисторы заменены контактами переключателя. Аналогично выполняются мостовые схемы не на биполярных, а на полевых транзисторах.
КПД такой схемы значительно выше, чем на транзисторах. Управление осуществляется микроконтроллером или простыми логическими схемами, предотвращающими одновременную подачу сигналов.
Изменение направления вращения ротора асинхронного двигателя
Наибольшее распространение в промышленности получили асинхронные двигатели, запитанные от трехфазного напряжения 380 вольт. Для того чтобы осуществить реверс, достаточно поменять две любые фазы.
Получила распространение схема подключения, выполненная на двух магнитных пускателях. Собственно для двигателей постоянного тока она аналогична, но используются двухполюсные контакторы или пускатели. Эту схему так и называют «схема реверсивного пускателя» или «реверсивная схема пуска асинхронного трёхфазного электродвигателя».
При включении пускателя КМ1 кнопкой «Пуск 1», происходит прямая подача напряжения на обмотки и блокируется кнопка «Пуск 2» от случайного включения, посредством размыкания нормально-замкнутых контактов КМ-1. Двигатель вращается в одну сторону.
После отключения пускателя КМ1 кнопкой «Стоп» или полным снятием напряжения, можно включить КМ2 кнопкой «Пуск 2». В результате через контакты линия L2 подается напрямую, а L1 и L3 меняются местами. Кнопка «Пуск 1» заблокирована, так как нормально-замкнутые контакты пускателя КМ2 приводятся в движение и размыкаются. Двигатель начинает вращаться в другую сторону.
Схема применяется повсеместно и по сей день для подключения трехфазного двигателя в трехфазной сети. Простота схемного решения и доступность комплектующих — её весомые преимущества.
Наибольшее распространение находят электронные системы управления. Коммутационные схемы, которых собранные на тиристорах без пускателей. Хотя пускатели могут быть и установлены для дистанционного включения или выключения в этой цепи.
Они сложнее, но и надежнее устройств на контакторах. Для управления используется системы импульсно-фазного управления (СИФУ), системы частотного управления. Это многофункциональные устройства, с их помощью можно не только осуществлять реверс асинхронного электродвигателя, но и регулировать частоту вращения.
В домашних условиях возникает необходимость подключения двигателя 380В на 220 с реверсом. Для этого необходимо произвести переключение обмоток звезда треугольник. Подробнее мы рассматривали различия этих схем в статье размещенной на сайте ранее: https://samelectrik.ru/chto-takoe-zvezda-i-treugolnik-v-elektrodvigatele.html.
Однако, если предполагается подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети, то для этого применяется конденсатор, который подключается по нижеприведенной схеме.
При этом чтобы осуществить реверс, достаточно переключить провод сети с В на клемму А, а конденсатор отсоединить от А и подсоединить к клемме В. Удобно это сделать с помощью 6-контактного тумблера. Это типовое включение асинхронного электродвигателя к сети 220В с конденсатором.
Схема подключения коллекторного двигателя с реверсом
Чтобы осуществить реверс коллекторного двигателя, необходимо знать:
- Не на каждом коллекторном моторе можно осуществить реверс. Если на корпусе указана стрелка вращения, то его нельзя применять в реверсивных устройствах.
- Все двигатели, имеющие высокие обороты предназначены для вращения в одну сторону. Например, у электродвигателя, устанавливаемого в болгарках.
- У двигателя, который имеет небольшие обороты, вращение может осуществляться в разные стороны. Такие моторы смонтированы в электроинструментах, например, электродрелях, шуруповертах, стиральных машинах и т.п.
На рисунке представлена схема универсального коллекторного двигателя, который может работать как от постоянного, так и переменного тока.
Чтобы изменилось вращение ротора, достаточно поменять полярность напряжения на обмотке ротора или статора, как и в двигателях постоянного тока, от которых универсальные машины практически не отличаются.
Если просто изменить полярность подводящего напряжения на коллекторном двигателе, направление вращения ротора не изменится. Это необходимо учитывать при подключении электродвигателя к сети.
Также следует знать, что в моторах большой мощности коммутируют обмотку якоря. При переключении обмоток статора возникает напряжение самоиндукции, которое достигает величин, способных вывести двигатель из строя.
Конструктора-любители в своих поделках применяют различные типы двигателей. Зачастую они используют щеточный электродвигатель от стиральной машинки автомат. Это удобные моторчики, которые можно подключать непосредственно к сети 220 вольт. Они не требуют дополнительных конденсаторов, а регулировку оборотов можно легко производить с помощью стандартного диммера. На клеммную колодку выводятся шесть или семь выводов.
Зависит от типа двигателя:
- Два идут на щетки коллектора.
- От таходатчика на колодку приходит пара проводов.
- Обмотки возбуждения могут иметь два или три провода. Третий служит для изменения скорости вращения.
Чтобы выполнить реверс двигателя от стиральной машины, следует поменять местами выводы обмотки возбуждения. Если имеется третий вывод, то его не используют.
Схема реверса электродвигателя на ардуино
В конструировании моделей или робототехнике часто применяются небольшие щеточные электродвигатели постоянного тока, для управления которыми используется программируемый микроконтроллер ардуино.
Если вращение двигателя предполагается только в одну сторону, и мощность электродвигателя небольшая, а напряжение питания от 3,3 до 5 вольт, то схему можно упростить и запитать непосредственно от ардуино, но так делают редко.
В моделях с дистанционным управлением, где необходимо использовать реверс моторов с напряжением более 5В, применяют ключи, собранные по мостовой схеме. В этом случае схема подключения двигателя с реверсом на ардуино будет выглядеть подобно тому что изображено ниже. Такое включение применяется чаще всего.
В мостовой схеме могут применяться полевые транзисторы или специальное согласующее устройство — драйвер, с помощью которого подключаются мощные моторчики.
В заключение отметим, что собирать схему реверса электродвигателя должен подготовленный специалист. Однако, при самостоятельном подключении необходимо соблюдать условия техники безопасности, выбрать подходящую схему соединения и подобрать необходимые комплектующие, строго следуя инструкции по монтажу. В этом случае у конструктора не возникнет трудностей в подключении и эксплуатации электродвигателя.
Теперь вы знаете, что такое реверс электродвигателя и какие схемы подключения для этого используют. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!
Материалы по теме:
- Как сделать простейший электродвигатель своими руками
- Чем отличается переменный ток от постоянного
- Что такое фаза, ноль и заземление
Опубликовано 07.08.2019 Обновлено 17.06.2021 Пользователем Александр (администратор)