Реверс твердотельными реле + схема коммутации электродвигателей

Главная страница » Реверс твердотельными реле + схема коммутации электродвигателей

Некоторые виды моторной нагрузки требуют применения электрических схем, которыми обеспечивается реверс движения ротора электродвигателя. Для такой практики характерным является не просто многократный запуск и останов мотора, но также необходимо менять — реверсировать направление хода вала ротора. То есть актуальным становится управление электромотором в несколько усложнённом варианте. Современными схемами управления электродвигателями применяется реверс твердотельными реле, что видится удобным и практичным. Рассмотрим такие варианты.

Реверс электродвигателя + принцип организации рабочей схемы

На картинке ниже показана классическая электрическая схема коммутации (в том числе реверс) трёхфазного электродвигателя через контактор. Здесь, если катушка любого из контакторов находится под напряжением, три фазы сети переменного тока поступают на обмотки статора двигателя через замкнутые линейные цепи контактора.

Так обеспечивается вращение ротора электромотора в одном направлении. Будучи в таком состоянии, ротор продолжает вращаться с постоянной скоростью и направлением до момента размыкания коммутационных линий контактора (съёма напряжения с катушки).

Традиционная схема коммутации электромотора (включая реверс): К1…К3 – кнопки управления (откл, вкл, реверс); АВ – автоматический выключатель сети; КН1…КН2 – контакторы; ТР – тепловое реле; ТРМ – терминал подключения мотора; Э1 — электромотор

Если перед повторным включением мотора поменять подключения любых двух фаз питающей линии переменного тока на контакторе (например, подключить фазу L1 на клемму № 2, фазу L2 на клемму № 1), ротор электродвигателя получит обратный (реверсный) вращательный момент.

Конечно, физически реверсировать электрические соединения на контакторе каждый раз, когда требуется получить реверс ротора электродвигателя, видится действием непрактичным и неудобным. Следовательно, логично автоматизировать процесс реверса с учётом команд контроллера управления системой, направленных на реверсирование.

Традиционно для этого использовались дискретные компоненты:

• несколько механических реле,
• трёхфазный контактор с реверсивным двигателем.

Однако механические решения имеют те же недостатки, что и любое электромеханическое устройство. Наиболее значительным из этих недостатков является ожидаемый срок службы, особенно для применений, где электродвигатель неоднократно включают — выключают для достижения определённого положения.

Реверс твердотельными реле + схемные решения для электродвигателя

Одно из возможных решений на реверсирование электродвигателя, устраняющее проблемы, связанные с механическими контактами, — это использование нескольких однофазных твердотельных реле. Как демонстрируется картинкой ниже, фазный провод L1 сети переменного тока подключен непосредственно на клемму статора двигателя.

Вариант схемного решения организации управления электродвигателем с возможностью функции реверса посредством группы однофазных твердотельных реле: П1…П5 — предохранители; ОТР1…ОТР4 — однофазные твердотельные реле; Э1 — асинхронный электродвигатель

Исходя из той же приведённой схемы, однофазные твердотельное реле ОТР1 и ОТР3 подключают фазы L2 или L3 на вторую клемму статора электродвигателя. Однофазное твердотельное реле ОТР2 и прибор ОТР4 подключают фазы L2 или L3 на третью клемму статора.

Когда приборы ОТР1 и ОТР2 находятся под напряжением, ротор электродвигателя вращается в одном направлении. Для получения реверса приборы ОТР1 и ОТР2 обесточиваются. Вместе с тем, приборы ОТР3 и ОТР4 активируются, эффективно меняя местами фазы L2 и L3 на контактных выводах обмоток статора.

Реверс однофазными релейными приборами — примечания

Важными являются примечания относительно использования нескольких ОТР в случаях реверсирования электродвигателя:

• Электромоторы для работы реверсом обычно механически более устойчивы из-за требований, предъявляемых к двигателю. Однако электрически неизбежны проблемы, характерные для асинхронных электромоторов простого применения с пуском / остановом.
• Система, управляющая твердотельными реле, требует создания цепи блокировки на предотвращение одновременного включения «прямого» и «реверсного» реле. Несоблюдение этого требования может привести к межфазному короткому замыканию через реле, что крайне опасно для системы.
• Твердотельное реле с внутренней защитой от перенапряжения нельзя использовать в системах с реверсом электродвигателя. Внутренний TVS-диод может включать выход прибора, когда тот подвергается электрическому переходному процессу. Результат — межфазное короткое замыкание. Металлооксидный варистор допустимо размещать на выходе каждого прибора для обеспечения защиты от переходных процессов.
• Пятый прибор может использоваться для переключения третьей фазы электродвигателя, если этого требует применение. Необязательно использовать реле частью цепи блокировки напрямую, но прибор нужно питать одновременно с «прямым» или «реверсным» реле. Так исключается возможность повреждения электродвигателя при подаче напряжения только на две фазы.

Другое (предпочтительное) эффективное решение на реверс асинхронного электродвигателя — трёхфазное твердотельное реле с функцией реверсирования, как часть общей схемы управления.

Реверс твердотельными реле + схема на трёхфазный электродвигатель

Трёхфазное коммутирующее устройство с реверсом двигателя отличается двумя существенными преимуществами по сравнению с методикой применения отдельных однофазных твердотельных реле:

1. Все четыре однофазных устройства, по сути, содержатся в одном стандартном корпусе ТТР, что минимизирует количество схемных соединений.
2. Схема защитной блокировки встроена внутрисхемно на трёхфазном твердотельном реле с реверсом.

Как видно на картинке ниже, две из трёх фаз подключены через прибор типа D53RV с функцией реверса двигателя, тогда как третья фаза подключена непосредственно к статору мотора. Когда логический сигнал подается на управляющую клемму «вправо», ТТР переключает фазы L1 и L2 непосредственно на обмотку статора.

Пример организации схемы — реверс твердотельными реле (типа D53RV) асинхронного электродвигателя: П1…П3 – линейные предохранители; МОВ1…4 – металлооксидные защитные варисторы; ТТР1 – твердотельное реле на три фазы типа D53RV (Crydom); Э1 – электромотор асинхронный

Когда же управляющий сигнал снимается с клеммы «вправо» и подаётся на клемму «влево», схемой ТТР переключается соединение фаз L1 и L2, что приводит к реверсу вала ротора электродвигателя. Если логический управляющий сигнал одновременно подаётся на клеммы «вправо» и «влево», ТТР отключится или останется выключенным.

Схема допускает добавление внешних металлооксидных варисторов для обеспечения дополнительной защиты в условиях перенапряжения, если таковые не включены внутрисхемно на реверсивном приборе ТТР.

Однако установка металлооксидных варисторов зависит и от особенностей схемы. Как демонстрируется на картинке выше, твердотельное реле с реверсом имеет четыре отдельные выходные цепи для обеспечения функции реверса хода ротора.

Соответственно, такое схемное построение требует включения четырёх металлооксидных варисторов (независимо, встроены варисторы внутрисхемно в реле с реверсом или нет). Кроме того, по аналогии с другими электрическими цепями, здесь требуются надлежащие предохранители, и соответствующее автоматическое отключение от сети переменного тока на случай аварии.

Схема реверса трехфазного двигателя

Трехфазные электродвигатели широко используются на многих объектах. В силу специфических условий эксплуатации, довольно часто возникает необходимость изменения направления вращения вала того или иного агрегата. Для этих целей лучше всего подходит стандартная схема реверса трехфазного двигателя, применяемая для открытия и закрытия гаражных ворот, обеспечения работы лифтов, погрузчиков, кран-балок и другого оборудования.

Общая схема реверса электродвигателей

В промышленности и сельском хозяйстве нашли широкое применение различные типы трехфазных асинхронных электродвигателей. Они устанавливаются в электроприводах оборудования, служат составной частью автоматических устройств. Трехфазные агрегаты завоевали популярность, благодаря высокой надежности, простому обслуживанию и ремонту, возможности работы напрямую от сети переменного тока.

Специфика работы устройств, работающих с электродвигателями, предполагает необходимость изменения направления вращения вала, называемого реверсом. Для таких ситуаций разработаны специальные схемы, в состав которых включены дополнительные электрические приборы. Прежде всего, это вводный автомат, имеющий соответствующие параметры, контакторы (2 шт.), тепловое реле и элементы управления в виде трех кнопок, объединенных в общий кнопочный пост.

Для того чтобы вал начал вращаться в противоположную сторону, необходимо изменить расположение фаз подаваемого напряжения. Необходим постоянный контроль над значением напряжения, поступающего на электродвигатель и катушки контакторов. Непосредственное выполнение реверса в трехфазном двигателе осуществляется контакторами (КМ) № 1 и № 2. При срабатывании контактора № 1, фазы поступающего напряжения будут располагаться иначе, нежели при срабатывании контактора № 2.

Для управления катушками обоих контакторов предусмотрены три кнопки – ВПЕРЕД, НАЗАД и СТОП. Они обеспечивают питание катушек в зависимости от расположения фаз. Порядок включения контакторов влияет на замыкание электрической цепи таким образом, что вращение вала двигателя в каждом случае происходит строго в определенную сторону. Кнопку НАЗАД необходимо только нажать, но не удерживать, так как она сама оказывается в нужном положении под действием самоподхвата.

На всех трех кнопках установлена блокировка, предотвращающая их одновременное включение. Несоблюдение этого условия может привести к возникновению в электрической цепи короткого замыкания и выходу из строя оборудования. Для блокировки кнопок используется специальный блок-контакт, расположенный в соответствующем контакторе.

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.

Во всех случаях перед подключением кнопочного поста составляется схема его монтажа. В первую очередь выполняется подключение контактора, при отсутствии напряжения на входном кабеле. Для непосредственного управления напряжение может сниматься с любой фазы, какая будет наиболее удобна для использования. Проводник, соединяемый с кнопкой СТОП, подключается совместно с проводом фазы к соответствующей клемме контактора. Во избежание путаницы, нормально разомкнутые контакты маркируются цифрами 1 и 2, а нормально замкнутые – цифрами 3 и 4.

По завершении монтажа в кнопочном посте устанавливается перемычка, затем подключается провод, соединяющий клемму 1 кнопки ПУСК и вывод катушки управления контактора.

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.

Реверс электродвигателя – схема

Схема реверса электродвигателя с магнитным пускателем

Схема реверсивного пуска двигателя

Подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Как подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт