Изменение направления вращения двигателей постоянного тока

­Рассмотрим направления сил, действующих на проводники якоря двигателя при различных направлениях магнитного поля и тока в якоре. Из сравнения этих рисунков можно сделать вывод: чтобы изменить направление вращения двигателя, нужно изменить или направление магнитного поля, или направление тока в якоре. Если одновременно изменить и направление магнитного поля и направление тока в якоре, направление вращения двигателя не изменится. Если изменить полярность питающего напряжения в двигателях с последовательным и параллельным возбуждением, изменятся направления токов в якорях и направления магнитных полей, а направления вращения не изменятся. Чтобы изменить направление вращения двигателя, нужно переключить его обмотку возбуждения. В двигателе с независимым возбуждением обмотка возбуждения питается от отдельного источника. Поэтому, если изменить полярность напряжения, подводимого к якорю, изменится только направление тока в якоре, а направление магнитного поля останется прежним; двигатель будет вращаться в другую сторону. Никаких переключений в двигателе для изменения направления вращения делать не нужно.

Коллекторные двигатели переменного тока. Из сказанного следует, что двигатели с последовательным или параллельным возбуждением можно питать переменным током: при изменении знака питающего напряжения направление вращения двигателя не изменяется. Однако практически по причинам, на которых мы не останавливаемся, можно питать переменным током только двигатели с последовательным возбуждением. Двигатели с последовательным возбуждением, предназначенные для питания переменным током, по конструкции несколько отличаются от двигателей постоянного тока. Они называются коллекторными двигателями переменного тока.

Интересный факт: в промышленности и строительстве для просушки или быстрого нагрева помещения часто используются электрические тепловые вентиляторы, которые обеспечивают температуру постоянного уровня и считаются наиболее популярными среди других воздушно-отопительных приборов. ­

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Направление — вращение — двигатель — постоянный ток

Направления вращения двигателей постоянного тока регулируются изменением направления тока либо только в якоре, либо только в обмотке возбуждения. Одновременное изменение направления тока в якоре и обмотке возбуждения не приводит к реверсированию двигателя. [1]

Чтобы изменить направление вращения двигателя постоянного тока , следует изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке индуктора. [2]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока необходимо изменить направление тока либо только в якоре, либо только в обмотке возбуждения. [3]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока необходимо изменить направление тока либо только в якоре, либо только в. [4]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока необходимо изменить направление силы, действующей на проводники якоря в магнитном поле. [5]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока необходимо изменить направление тока либо только в якоре, либо только в обмотке возбуждения. [6]

Для остановки двигателя снимают нагрузку, затем в цепи параллельной обмотки возбуждения выводят реостат, что приводит к увеличению тока возбуждения, возрастанию магнитного потока и снижению скорости вращения; затем вводят пусковой реостат и, наконец, при помощи разъединителя или автомата отключают двигатель от сети. Чтобы изменить направление вращения двигателя постоянного тока , нужно изменить направление тока либо только в обмотке якоря, либо только в обмотке возбуждения. [7]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока , имеющего смешанное возбуждение, необходимо изменить направление тока в обмотках якоря и дополнительных полюсов или изменить направление тока как в параллельной, так и в последовательной обмотках возбуждения. [9]

Серводвигатели могут иметь разное исполнение, но, как правило, все они обладают реверсивными свойствами. Известно, что изменение направления вращения двигателя постоянного тока осуществляется либо за счет изменения направления тока, проходящего через якорь, либо за счет изменения направления потока возбуждения. В серводвигателях сериесного типа ( рис. 6.12) для осуществления реверсирования предусматривают две обмотки возбуждения ОВ1 и 052 и в зависимости от того, какая из них задействована, двигатель вращается в ту или другую сторону. Обычно такой двигатель управляется релейным элементом в виде, например, перекидного контакта / С. [11]

Известно, что для изменения направления вращения двигателя постоянного тока надо изменить направление тока в якоре или в обмотке возбуждения. В данном случае принято изменять направление тока в якоре, что значительно легче ввиду меньшей индуктивности этой обмотки, и поэтому при переключении этой цепи не возникает больших перенапряжений. [12]

Реверсивными называют преобразователи, позволяющие изменять полярность постоянного напряжения на нагрузке. Реверсивные преобразователи используются главным образом в электроприводе для изменения направления вращения двигателей постоянного тока . [14]

Реверсивными называются преобразователи, позволяющие изменять полярность постоянного напряжения и тока в нагрузке. Реверсивные преобразователи используются, главным образом, в электроприводе для изменения направления вращения двигателей постоянного тока . [15]

Как осуществить реверс электродвигателя постоянного и переменного тока

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:

1. Не на каждом коллекторном моторе можно осуществить реверс. Если на корпусе указана стрелка вращения, то его нельзя применять в реверсивных устройствах.
2. Все двигатели, имеющие высокие обороты предназначены для вращения в одну сторону. Например, у электродвигателя, устанавливаемого в болгарках.
3. 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!

Реверс электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения по цепи возбуждения

Для изменения направления вращения машин постоянного тока (реверс) необходимо изменить полярность питающего напряжения. Это можно сделать двумя способами – изменить полярность напряжения на якоре или обмотке возбуждения. В данной статье мы рассмотрим изменение направления вращения с помощью цепи возбуждения.

Главным преимуществом реверса по цепи возбуждения – это ее малая мощность даже для машин большой мощности. Мощность данной цепи не превышает нескольких десятков киловатт даже для машин большой мощности. Например, для ДПТ с номинальным током якоря 6000 А и напряжением 1000 В параметры обмотки возбуждения составляют U = 300 B, I = 250 A. Соответственно гораздо выгодней реверсировать такую машину по цепи возбуждения, чем по якорной цепи.

Однако при реверсе магнитного потока ухудшатся условия коммутации коллектора. Более того обмотка возбуждения имеет очень большую инерционность, по сравнению с якорной обмоткой. Для электроприводов большой мощности постоянная времени возбуждения может составлять порядка 1 – 3 секунд, а полный реверс при нормальных условиях может быть осуществлен за 10 и более секунд, что существенно влияет на быстродействие всей системы электропривода. Для ускорения процесса реверса осуществляют так называемую форсировку возбуждения. Для этого на обмотку возбуждения подают повышенное напряжение, превышающее номинальное в 2 – 5 раз. Ток при этом нарастает быстрее, чем при номинальном напряжении, и когда он достигает заданного значения, напряжения снижается до уровня номинального. При постоянной времени обмотки возбуждения в 2 секунды и при использовании форсировки можно осуществить реверс за 0,5 секунды.

Проведение реверса ДПТ НВ в цепи возбуждения может быть проведен с помощью реверсивного двухкомплектного тиристорного преобразователя (схема 4) или же с помощью контактного реверсора (схема 5). Также для ускорения реверсирования при уменьшения тока до нуля используют инверторный режим работы тиристорного преобразователя. При этом обмотка возбуждения выступает в качестве генератора, отдавая энергию в сеть через инвертор. После снижения тока до нуля его знак изменяется на противоположный. При этом тиристорный преобразователь якорной цепи переходит в рекуперативный режим работы (отдача энергии в сеть), поддерживая при этом заданный тормозной момент. После остановки электродвигатель начинает вращаться в обратную сторону.

Процессы, происходящие в электродвигателе постоянного тока показаны ниже:

В прямом направлении двигатель будет вращаться без нагрузки в момент времени t₁. При этом напряжение будет равно номинальному и подано оно из преобразователя 1, который будет находится в проводящем состоянии. Угол управления при этом будет равен 70 0 . В таком случае U_B = U_Bmaxcos70 0 = 0.34U_max. U_max – максимальное напряжение преобразователя при угле управления равном нулю.

В момент t₂ начнется реверс. С начала напряжение силового канала снижается до нуля U_я = 0. При U 0 до 170 0 . Он перейдет в режим инвертора с напряжением случае U_B = U_Bmaxcos170 0 = — 0.98U_max. Данное напряжение практически в 3 раза превысит номинальное, чем обеспечится форсирование скорости нарастания тока. Е_я снижается вместе с током возбуждения.

В момент t₃ I_В и ЭДС якоря Е_я будут равны нулю. В этот же момент времени блокируется подача импульсов управления на первый преобразователь (1) и до момента t₄ обеспечивается пауза длительностью 10 – 20 мс, характерная для электроприводов с раздельным управлением.

В момент времени t₄ начинается подача импульсов управления на преобразователь 2, который обеспечивает форсировку тока возбуждения. Его угол управления равен примерно 10 0 , что соответствует U_B = -U_Bmaxcos10 0 = -0.98U_max. С момента t₄ начинается торможения машины постоянного тока с отдачей энергии в сеть при заданном токе якоре.

В t₅ I_в достигает своего максимального отрицательного значения и угол управления преобразователя 2 снижается до 70 0 , обеспечивая при этом номинальное напряжение и ток обмотки возбуждения.

В момент времени t₆ скорость электродвигателя равна нулю. С этого момента он начинает свой разгон в обратном направлении вращения. В момент t₇ скорость вращения вала достигает номинальной, а в момент t₈ происходит наброс нагрузки.

Система управления электроприводом собранная по схеме 5, точно также как и собранная по схеме 4 , несмотря на используемую форсировку напряжения, имеют быстродействие значительно ниже, чем при использовании схемы реверса по якорной цепи. Хотя стоит отметить, что общее время реверса электропривода во многом зависит от механической инерционности всей системы в целом.