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.

Для того чтобы предотвратить перенапряжение, через тормозной ключ присоединяют тормозное сопротивление к конденсаторному блоку. Тормозной момент ограничивается емкостью в звене постоянного тока преобразователя, значение скорости падает и происходит смена вращения. Разные модификации резисторов на разные номиналы обеспечивают соответствие мощности двигателя и рассеиваемой энергии. В подавляющем большинстве случаев тормозной ключ в моделях расположен в самом регуляторе.

Наличие тормозного резистора свойственно для регуляторов, предназначенных для обеспечения управляемого торможения, этот метод относится к самым экономически выгодным. С его помощью двигатель может замедлять вращение до самой остановки движения, не меняя  направление рабочего вращения.

• Вариант №3: длительный период работы в режиме торможения.

Этот вариант характерен для испытательных стендов. Выделяющаяся энергия обладает слишком большой величиной, резисторы не могут справиться с ее рассеиванием, потому что произойдет повышение температуры. Для этого предусмотрены системы, которые дают возможность вернуть энергию обратно в электрическую сеть. В этом случае диодный мост не используется, вместо него применяют полупроводниковый мост, изготовленный из IGBT-транзисторов. Выполнение рабочих функций определено с помощью многоуровневого управления, оно дает возможность получить токовую характеристику, приближенную к форме чистого синуса.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

Реверсирование двигателя постоянного тока — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Часто для выполнения определенной задачи требуется осуществить реверсирование двигателя постоянного тока. Термин «реверсирование» обозначает изменение направления вращения мотора агрегата. Добиться этого можно, изменив направление действия вращающего момента. Направление магнитного потока электродвигателя постоянного тока изменяется двумя способами:

• переключением обмотки возбуждения;
• переключением якоря.

В обоих случаях направление тока в якоре станет противоположным. Если переключить и якорь, и цепь направления, направление вращения магнитного поля не изменится. Поскольку постоянная времени обмотки якоря достаточно мала, переключение якоря значительно ускоряет процесс реверсирования. Когда нет необходимости быстродействия, обычно прибегают к переключению цепи возбуждения. В моделях двигателей параллельного возбуждения в обмотке имеется большой запас энергии, поэтому в машинах с большими мощностями постоянная времени обмотки равна буквально нескольким секундам. В моделях последовательного возбуждения реверс производится аналогично. В обмотках якоря и возбуждения имеется небольшой запас энергии, вследствие чего постоянные времени обоих узлов относительно малы.

Процесс реверсирования двигателя постоянного тока

Реверс двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением выглядит следующим образом:

• Якорь отключается от источника питания.
• Двигатель переключается для торможения или тормозится механически.
• Якорь переключается либо в процессе торможения, либо после полного окончания торможения.
• Осуществляется пуск механизма, и двигатель начинает вращаться в противоположном направлении.

Реверсирование модели с последовательным возбуждением выполняется в той же последовательности. У моделей со смешанным возбуждением переключается или якорь, или параллельная и последовательная обмотки вместе.

Пуск и торможение двигателя постоянного тока

Способ пуска двигателя постоянного тока зависит от его мощности. Прямое включение допускается только для агрегатов малой мощности. Во всех остальных случаях используется пусковой реостат, ограничивающий ток до допустимых значений. Пусковой реостат представляет собой разделенную на секции ленту (или провод) с высоким удельным сопротивлением. В местах перехода установлены медные плоские или кнопочные контакты, к которым присоединяются провода. При пуске двигателя сопротивление реостата должно последовательно уменьшаться – для этого рычаг переводится с одного неподвижного контакта на другой и секции выключаются. Существует два способа торможения двигателей постоянного тока:

• Механическое торможение, применяемое при отсутствии ограничений времени и тормозного пути. При его выполнении тормозные колодки накладываются на тормозной шкив.
• Электрическое торможение, обеспечивающее точный тормозящий момент. Поскольку фиксация механизма в нужном месте невозможна, часто оно дополняется механическим.

В свою очередь, электрическое торможение может осуществляться тремя путями:

• С возвратом энергии в сеть. Кинетическая энергия при этом преобразовывается в электрическую, часть которой возвращается в сеть.
• При противовключении. Вращающийся двигатель переключается на противоположное направление вращения.
• Динамическое. При этом происходит рассеивание электрической энергии в цепи якоря.

Пуск, торможение и реверс двигателя постоянного тока должны выполняться с соблюдением технологических требований и правил техники безопасности.

Схема реверса электродвигателя и принцип работы

Схема реверса электродвигателя очень часто применяется для того, чтобы изменить направление движения его вала. Причем, это направление должно изменяться быстро и оперативно. Такая схема получила широкое применение при использовании трехфазных двигателей для открывания гаражных ворот, в кран-балках, погрузчиках, насосах и многих других устройствах.

Принцип работы реверса

Основной принцип реверсирования трехфазного электродвигателя заключается в изменении расположения фаз, питающего его напряжения. Например, если условное подключение фаз для вращения вала по часовой стрелке обозначить, как L1,L2 иL3, то при вращении в противоположную сторону, фазы будут располагаться в последовательности L3,L2 иL1.

В качестве основной особенности реверсивного подключения, следует отметить, что в состав схемы включены два магнитных пускателя. Основные силовые контакты пускателей соединяются между собой. Установленные в них катушки оказывают прямое влияние на расположение фаз напряжения, поступающего на двигатель. Когда срабатывает катушка одного пускателя, то и фазы располагаются в определенном направлении. При срабатывании катушки другого пускателя, расположение фаз изменяется на противоположное.

Это стандартная схема реверса электродвигателя, в том числе и подключения магнитных пускателей. В цепи каждой катушки выполнено последовательное включение нормально закрытых блок-контактов. Таким образом, предотвращается возможное замыкание в том случае, когда по ошибке были одновременно нажаты обе кнопки пуска.

Остановка электродвигателя

Для того, чтобы остановить электродвигатель необходимо воспользоваться кнопкой «Стоп». Рабочие контакты этой кнопки прерывают поступление питания на катушку первого пускателя. При отсутствии питания в катушке, происходит отключение электродвигателя от сети.

В общей схеме реверса трехфазного электродвигателя, силовой участок цепи нуждается в защите. Такая защита осуществляется с помощью коммутационного защитного автоматического вводного выключателя марки АП-50, номинальный ток которого составляет 4 ампера. В нормальном варианте подключения, выполняется защита системы управления. Для этого на фазы L2 иL3 устанавливаются автоматические выключатели или предохранители.

Для различных схем реверса электродвигателей выпускаются сборные магнитные пускатели, имеющие механическую блокировку против одновременного включения.

Схема реверса на двух пускателях

Реверс асинхронного двигателя, способы его осуществления

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.