Реверс и торможение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель — машина реверсивная. Для изменения направления вращения ротора необходимо изменить направление вращения магнитного поля (переключением подводящих проводов на зажимах двух фаз двигателя) — Схемы пуска и торможения двигателя

Механические характеристики для двух направлений вращения представлены на рис. 1.

Рис. 1. Семейство механических характеристик асинхронного двигателя для реверсивной работы в тормозном режиме с отдачей энергии в сеть (I), режиме противовключения (II) и двигательном (III) 1, 2 — естественные; 3 — искусственная.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором может использоваться не только в качестве двигателя, но и в качестве тормоза. В тормозном режиме любой электродвигатель всегда работает как генератор. У асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при этом могут быть три тормозных режима.

В тормозном режиме с отдачей энергии в сеть машина работает с отрицательным скольжением. При этом скорость ротора превышает скорость вращения магнитного поля. Для перехода в этот режим, естественно, должен подводиться со стороны вала внешний активный момент.

Режим с отдачей энергии в сеть широко используется в подъемных установках. При спуске система привода за счет потенциальной энергии груза может приобрести скорость, превышающую скорость вращения магнитного поля, и спуск будет происходить в установившемся режиме, соответствующем некоторой точке g на механической характеристике, когда статический момент, создаваемый спускающимся грузом, уравновешивается тормозным моментом двигателя.

В обычных приводах с реактивным статическим моментом рассматриваемый режим реализуется только посредством специальных схем управления, позволяющих снизить скорость вращения магнитного поля. Механические характеристики асинхронной машины для режима с отдачей энергии в сеть представлены на том же рис. 1.

Как было показано, максимальный момент в генераторном режиме несколько выше, чем в двигательном, а критическое скольжение по абсолютному значению такое же.

Асинхронные генераторы как таковые имеют очень узкую область применения, а именно ветроэлектрические станции. Так как сила ветра непостоянна и соответственно скорость вращения агрегата существенно изменяется, то в этих условиях асинхронный генератор является предпочтительным.

Наибольшее применение имеет тормозной режим — противовключение. Переход в этот режим асинхронных двигателей, так же как двигателей постоянного тока, возможен в двух случаях (рис. 1): при существенном увеличении статического момента (участок характериcтики аb) или при переключении обмотки статора для другого направления вращения (участок cd).

В обоих случаях двигатель работает при скольжении, большем 1, а токи при этом превышают пусковые. Поэтому для короткозамкнутого двигателя этот режим можно использовать только с целью быстрой остановки привода.

При достижении нулевой скорости двигатель должен быть отключен от сети, так как в противном случае он будет стремиться разогнаться в противоположном направлении.

При торможении противовключением двигателей с фазным ротором в цепь ротора следует вводить сопротивление реостата для ограничения тока и повышения тормозного момента.

Возможен также режим динамического торможения. Однако при этом возникают некоторые сложности. При отключении двигателя от сети одновременно исчезает и магнитное поле машины. Возможно возбуждение асинхронной машины от источника постоянного тока, который подключается к статору, отключенному от сети переменного тока. Источник должен обеспечить ток в обмотке статора, близкий к номинальному. Так как этот ток ограничивается только электрическим сопротивлением обмотки, то напряжение источника постоянного тока должно быть невелико (обычно 10 — 12 В).

Рис. 2. Подключение статора асинхронного двигателя к источнику постоянного тока в режиме динамического торможения при соединении треугольником (а) и звездой (б)

Для динамического торможения используется также режим самовозбуждения. К статору, отключенному от сети, подключаются конденсаторы.

Рис. 3. Схема динамического торможения асинхронного двигателя с самовозбуждением

При вращении ротора создается ЭДС в цепи статора за счет остаточного намагничивания и по обмоткам статора, а также через конденсаторы протекает ток. При достижении некоторой скорости в цепи статора возникают условия резонанса: сумма индуктивных сопротивлений будет равна емкостному сопротивлению. Начнется интенсивный процесс самовозбуждения машины, который приведет к росту ЭДС. Режим самовозбуждения за­вершится при равенстве ЭДС машины Е и падения напряжения в конденсаторах.

Максимум тормозного момента при увеличении емкости смещается в сторону более низких скоростей. Недостатки рассматриваемого тормозного режима — возникновение тормозного действия только внутри некоторой зоны скоростей и необходимость использования конденсаторов большой емкости для торможения при малых скоростях.

Положительная сторона — не требуется дополнительный источник электрической энергии. Этот режим всегда имеет место в таких установках, где для улучшения коэффициента мощности питающей сети к двигателю подключается батарея конденсаторов.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

О реверсе асинхронного двигателя

При эксплуатации асинхронных двигателей, реверс двигателя является неотделимой составляющей, которая встречается в 80% от всех встречающихся схем.
Для того чтобы полностью понимать суть вопроса, необходимо уяснить, что же такое реверс, и как он связан с двигателем. По сути реверс — это какое-либо изменение некоторого процесса, действия на обратное — противоположное.

В случаи асинхронного двигателя, реверс — это изменение направления вращения ротора двигателя. Например, если вал двигателя вращался по часовой стрелке, то после реверса, он будит вращаться против часовой стрелки.

Для чего нужен реверс двигателя

В большинстве механических устройств, которые приводятся в движение благодаря асинхронным двигателям, возникает потребности в изменении направления движения или вращения в зависимости от самого устройства.
В некоторых случаях реверс является необходимой и обязательной для его работы, а в некоторых лишь как временная функция.
К первому типу устройств можно отнести все краны, лебедки, лифты и другие грузоподъемные механизмы, привода задвижек, запирающих устройств. А вот ко второму типов механизмов, используемых реверс только в редких случаях, относят конвейерные ленты, эскалаторы, насосы. В этих механизмах, реверс двигателя может применятся лишь в особых случаях, чаще всего аварийных. Так же реверс двигателя могут использовать в целях торможения, так при отключении двигателя от сети, ротор обладая инерцией продолжает свое вращение. При кратковременном включении реверса в этот момент вызовет затормаживание. Такой способ торможения реверсом называют противо включением.

Как производится реверс асинхронного двигателя

Для смены направления вращения ротора двигателя, необходимо поменять местами две из трех фаз статорной обмотки. После этого вращающееся магнитное поле статора изменит свое направление вращения, но ротор вращаясь в прежнем направлении и обладая инерцией под действием магнитного поля статора начнет затормаживаться до полной остановки, а затем начнет вращаться в новом направлении.

revers dvigatela

Схемы реверса двигателя выполняются и собираются в основном на магнитных пускателях, как в прямом пуске асинхронного двигателя, но при реверсе присутствует два магнитных пускателя или контактора, а еще две пусковые кнопки вместо одной.

Источник

Реверсирование двигателей

Для электродвигателя режим работы с периодическим изменением направления вращения (реверсирование) является наиболее благоприятным. По той причине, что ликвидируется паразитное намагничивание, вызывающее перегрев и потерю мощности электрической машиной. Кроме того, схемы реверсивного пуска намного проще, чем механические трансмиссии, состоящие из системы зубчатых шестерней. Наибольшее число вопросов вызывает способ изменения направления вращения двигателей переменного тока, ведь изменить полярность питающего напряжения невозможно. В этой статье мы представим вам основные схемные решения для запуска асинхронных и коллекторных электродвигателей, в которых предусмотрена возможность их реверсирования.

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.

Реверс электродвигателя

Приветствую Вас, уважаемые гости сайта «Заметки электрика».

Сегодня я Вам расскажу про реверс электродвигателя.

В данной статье Вы познакомитесь со схемой реверса электродвигателя, а также узнаете как она работает. А в конце я снял для Вас специальный видео-ролик, где покажу Вам принцип работы схемы реверса электродвигателя на специальном стенде.

В процессе эксплуатации трехфазного асинхронного электродвигателя возникают моменты, когда необходимо изменить вращение вала электродвигателя. Чтобы осуществить задуманное, мы подключаем электродвигатель по схеме реверса.

Что нам для это потребуется?

• Вводной питающий автомат — в данном примере я использовал автоматический выключатель марки АП-50 с номинальным током 4А
• Контакторы или магнитные пускатели в количестве 2 штуки
• Кнопочный пост с 3 кнопками (красная — «стоп», черные — «вперед», «назад»)
• Тепловое реле
• Асинхронный электродвигатель

В моем примере (видео) отсутствует тепловое реле и сам электродвигатель, т.к. данный стенд предназначался для тренировки для студентов колледжей по сборке схемы реверса электродвигателя без силовой части.

Перед тем, как перейти к реверсу электродвигателя рекомендую прочитать и досконально изучить следующие статьи:

А теперь перейдем к реверсу. Чтобы изменить вращение вала (направление) электродвигателя, необходимо изменить чередование (следование) фаз питающего напряжения.

Как это сделать?

Схема реверса электродвигателя

Схема реверса электродвигателя при напряжении сети 220(В) и при напряжении цепей управления 220(В)

Хочу сразу заметить, что следует обращать внимание на уровень напряжение питания электродвигателя (380В или 220В) и напряжение катушек контакторов (380В и 220В).

Ниже смотрите еще 2 схемы реверса электродвигателя с разными номинальными напряжениями.

Схема реверса электродвигателя при напряжении сети 380(В) и при напряжении цепей управления 380(В)

Схема реверса электродвигателя при напряжении сети 380(В) и при напряжении цепей управления 220(В)

В моем примере уровень напряжения силовой цепи составляет 220(В), поэтому контакторы я использую с катушками, соответственно, на 220 (В).

Контакторы КМ1 и КМ2 используем для организации реверса электродвигателя. При срабатывании контактора КМ1 фазировка питающего напряжения будет различаться от фазировки при срабатывании контактора КМ2.

Управление катушками контакторов КМ1 и КМ2 осуществляется кнопками «стоп», «вперед» и «назад».

Давайте рассмотрим принцип работы схемы реверса электродвигателя.

Принцип работы схемы реверса

При нажатии кнопки «вперед» получает питание катушка контактора КМ1 по цепи: фаза С — н.з. контакт кнопки «стоп» — н.з. контакт КМ2.2 контактора КМ2 — н.о. контакт нажатой кнопки «вперед» — катушка контактора КМ1 — фаза В.

Реверс однофазных синхронных машин

Для запуска этим моторам необходима вторая обмотка на статоре, в цепь которой включен фазосдвигающий элемент, обычно бумажный конденсатор. Реверсировать можно только те, у которых обе статорных обмотки равнозначны – по диаметру провода, числу витков, а также при условии, что одна из них не отключается после набора оборотов.

Суть схемы реверсирования в том, что фазосдвигающий конденсатор будет подключаться то к одной из обмоток, то к другой. Для примера рассмотрим асинхронный однофазный двигатель АИРЕ 80С2 мощностью 2,2 кВт.

В его клеммной коробке шесть резьбовых выводов, обозначенных литерами с цифрами W2 и W1, U1 и U2, V1 и V2. Чтобы двигатель вращался по часовой стрелке, коммутация производится следующим образом:

• Сетевое напряжение подается на клеммы W2 и V1.
• Концы одной обмотки соединяются с клеммами U1 и U2. Чтобы ее запитать, они соединяются перемычками по схеме U1–W2 и U2–V1.
• Концы второй обмотки подключают к клеммам W2 и V2.
• Фазосдвигающий конденсатор подключают к клеммам V1 и V2.
• Клемма W1 остается свободной.

Чтобы вращение происходило против часовой стрелки, изменяют положение перемычек, они ставятся по схеме W2–U2 и U1– W1. Схема автоматического реверса строится так же на двух магнитных пускателях и трех кнопках – двух нормально разомкнутых «Пуск» и одной нормально замкнутой «Стоп».

Реверс коллекторных двигателей

Схема включения его обмоток аналогична той, что используется в двигателях постоянного тока с последовательным возбуждением. Одна токоснимающая щетка коллектора подключается к обмотке статора, а питающее напряжение подается на другую щетку и второй вывод статорной обмотки.

При изменении положения штепсельной вилки в розетке происходит одновременная переполюсовка магнитов ротора и статора. Поэтому направление вращения не изменяется. Так же, как это происходит в двигателе постоянного тока при одновременном изменении полярности питающего напряжения на обмотке возбуждения и якоря. Изменить порядок следования фаза – ноль надо только в одном элементе электрической машины – коллекторе, который обеспечивает не только пространственное, но электрическое разделение проводников – обмотки якоря изолированы друг от друга. На практике это выполняется двумя способами:

1. Физической переменой места установки щеток. Это нерационально, поскольку связано с необходимостью внесения изменений в конструкцию устройства. Кроме того, приводит к преждевременному выходу щеток из строя, поскольку форма выработки на их рабочем конце не совпадает с формой поверхности коллектора.
2. Изменением положения перемычки между щеточным узлом и обмоткой возбуждения в клеммной коробке, а также точки подключения сетевого провода. Можно реализовать с помощью одного многопозиционного выключателя или двух магнитных пускателей.

Не забудьте, что все работы по перестановке перемычек в клеммной коробке или подключению схемы реверсирования должны проводиться при полностью снятом напряжении.

Реверс электродвигателя — полное описание функций реверсирования

Реверс – это изменение направления вращения электродвигателя. Выполнить реверс можно изменив полярность приходящего на пускатель, питающего напряжения. Это могут быть регуляторы, используемые для двигателей постоянного тока.

Реверс можно выполнить, используя перемену чередования фаз в сети переменного тока. Это действие выполняется в автоматическом режиме при замене полярности сигнала задания, или после поступления определенной команды на нужный логический вход.

Реверс можно осуществить при помощи информации, которая передается по полевой шине, эта возможность входит в определенный набор стандартных функциональных способностей и свойственна большинству современных регуляторов, используемых в цепях переменного тока.

Рис№1. Тезус U(магнитный пускатель) с реверсивным блоком

Функция реверсирования

Для изменения направления двигателя изменяется полярность напряжения приходящего на якорь двигателя.

Основные методы реверсирования

В настоящее время, уже достаточно редко, используется контакторный способ.

Существует статический способ, он заключается в изменении полярности на выходе преобразователя в обмотке якоря или при изменении направления прохождения тока возбуждения. Для этого способа свойственно наличие большой постоянной времени обмотки возбуждения, что не всегда удобно.

Рис. №2. Реверсирование двигателя с помощью магнитного пускателя.

При управляемом торможении механизмов, обладающих высоким моментом инерции нагрузки, необходимо вырабатываемую электрической машиной энергию, возвращать обратно в основную электрическую сеть.

Используя процесс торможения регулятор выступает в качестве инвертора, производимая энергия обладает отрицательным зарядом.. таким образом регулятор может осуществить две операции одна – реверс, другая – рекуперативное торможение. Регулятор оснащается двумя мостами, которые подключены встречно-параллельно.

Используемые мосты инвертируют напряжение и ток.

Рис.№3. Реверс асинхронного электродвигателя с прямым частотным преобразователем; а) скорость и составляющие вектора статорных токов АД, б) фазные напряжения электрической сети и ток нагрузки.

Реверс может осуществляться преобразователем частоты, используемым для асинхронных электрических двигателей.

Управление реверсированием выполняется с помощью векторного управления в замкнутой системе с использованием датчика обратной связи. С его помощью производится независимое управление составляющими тока Id и Iq, они служат для определения потока и вращающегося момента двигателя. Управление асинхронным двигателем аналогично проведению операций по управлению и регулированию двигателем постоянного тока.

Рис.№4. Функциональная схема регулятора скорости с векторным управлением и датчиком обратной связи.

Для осуществления функции реверса, на логическом входе регулятора предназначенного для выполнения этой команды появляется внешний сигнал. Он изменяет порядок коммутации силовых ключей инвертора и реверса двигателя. Реверс можно выполнять в нескольких вариантах.

• Вариант №1: осуществление действия с помощью противовключения, при стремительном изменении очередности переключения транзисторных ключей.

При изменении чередования фаз на двигателе, находящемся в работе, происходит изменение вращения поля. В результате этого появляется большое скольжение, что создает резко-нарастающее тока ПЧ (преобразователя частоты) до самого большого значения (внутреннее ограничение тока ПЧ). При большом скольжении малый тормозной момент и внутренний регулятор ПЧ уменьшат задание скорости. При достижении электродвигателем нулевой скорости, происходит осуществление реверса, который соответствует кривой разгона. Лишняя энергия, не затраченная на трение и на нагрузку, рассеивается в роторе.

• Вариант №2: изменение направления вращения электрического поля с управлением периода скорости замедления и без него.

Вращающий момент механизма прямо противоположен моменту двигателя и превышает его по модулю, то есть естественное замедление происходит быстрее во много раз, чем кривая замедления, которую установил регулятор. Значение скорости постепенно снижается и происходит смена направления вращения.

При вращающем моменте, когда естественное торможение меньше установленного регулятором, двигатель начинает работать в состоянии рекуперативного торможения и возвращает энергию преобразователю. Диодные мосты не дают энергии пройти в сеть, конденсаторы фильтра заряжаются, величина напряжения увеличивается и включается устройство безопасности, предохраняющее от выделения энергии.

Источник