Цифровая схема реверса однофазного асинхронного двигателя на микроконтроллере PIC12F629
Это несложное цифровое устройство было разработано для управления однофазным асинхронным электродвигателем типа 6АЕ80 номинальной мощностью 1100 Вт.
Одним из условий было наличие проводного пульта дистанционного управления с кабелем длиной 5 — 6 метров, небольшой вес пульта и низковольтное управление (для электробезопасности оператора).
Устройство можно использовать с любым однофазным асинхронным электродвигателем, но следует учитывать мощность мотора. Для более мощных двигателей, возможно, потребуется применение в схеме электромагнитных реле, способных коммутировать больший ток.
Электродвигатель 6АЕ80
Чаще всего электрики делают подобные устройства на основе электромагнитных пускателей, представляющих собой практически мощные электромагнитные реле с обмотками на 220 вольт. Например, распространенных контакторах типа ПМЛ-1100. Это самое распространенное решение, но с точки зрения наших целей оно имеет ряд недостатков.
Первое — это большие габариты устройства на электромагнитных контакторах, и второе — это необходимость тянуть к пульту управления (кнопочному пульту) силовые провода большого сечения, по которым течет сравнительно большой ток и присутствует опасное высокое сетевое напряжение 220 вольт.
Ниже на картинке — фото одного из таких устройств:
Видим что такое устройство по размерам сопоставимо с размерами самого электродвигателя.
Я решил разработать небольшое по габаритам устройство с цифровым управлением на недорогом 8-пиновом микроконтроллере PIC12F629.
Применение микроконтроллера позволило реализовать управление двигателем всего двумя кнопками (вместо обычных трех кнопок в реверсе на пускателях). При этом оператору не нужно думать об остановке двигателя перед сменой направления вращения — об этом заботится программа, «зашитая» в микроконтроллер.
На фотографии — мой пульт управления двигателем. С блоком контроллера пульт соединяется мягким качественным кабелем длиной 6 метров (При необходимости длину кабеля можно увеличить). Применен микрофонный кабель с двумя жилами и экраном.
Кабель имеет диаметр 6 мм (по изоляции) Такой кабель применяется ы звукотехнике для подключения микрофонов. В принципе можно использовать любой трехжильный провод.
Я применил микрофонный, так как он качественный, стойкий к изгибам и обрывам, так как рассчитан на использование в «экстремальных» условиях живых концертов.
Микрофонный кабель (один из вариантов)
Пульт управления имеет две кнопки. Зеленая кнопка — вращение вперед, красная кнопка — реверс, то есть вращение в обратную сторону (следует учесть, что направления вращения — условные).
Если двигатель остановлен, то нажатие на любую из кнопок запускает двигатель в соответствующем направлении. Если во время вращения мотора нажать на любую из кнопок, то происходит выключение двигателя.
На корпусе пульта управления есть кольцо, предназначенное для того, чтобы пульт можно было повесить на стену или на шею оператора (желание заказчика). Двигатель используется с редуктором, в станке для гибки труб.
Корпуса пульта управления и самого контроллера разработаны в программе 3D моделирование SolidWorks и напечатаны на 3D принтере.
Корпус кнопочного пульта (слева) и контроллера (справа), распечатанные на 3D принтере.
Контроллер управления, закреплённый на пластиковой крышке распределительной коробки двигателя 6АЕ80.
Изменение направления вращения однофазного асинхронного двигателя
Существует несколько разновидностей асинхронных однофазных электродвигателей. В этой статье идет речь о двигателях с конденсаторным пуском. такой электродвигатель имеет две обмотки — рабочую (Р.О.) и пусковую (П.О.).
рабочая обмотка включается в сеть 220 вольт напрямую, а пусковая — через специальн6ый пусковой конденсатор. Конденсатор позволяет создать сдвиг фаз переменного тока в пусковой обмотке относительно тока в рабочей обмотке.
На этой схеме (и в распределительной колодке нашего двигателя 6АЕ80) начало и конец рабочей обмотки обозначены как U1 и U2, а начало и конец пусковой обмотки — Z1 и Z2.
Для того, чтобы изменить направление вращения достаточно поменять местами начало и конец любой из обмоток. Обычно используется реверс по рабочей обмотке, однако совершенно все равно, начало и конец какой обмотки менять между собой.
Мы будем менять между собой выводы рабочей обмотки, то есть U1 и U2. Итак, схема для реверсивного включения будет выглядеть следующим образом:
Следует иметь в виду, что изменение направления вращения такого двигателя возможно только в момент его старта. При этом якорь двигателя должен быть неподвижен. Если переключить обмотку и подать питание на мотор, не дождавшись остановки вращения его якоря, то двигатель запустится в том же направлении, в котором он вращался до этого, не зависимо от включения обмотки.
Принципиальная схема контроллера управления двигателем
Печатная плата разведена в программе DipTrace, поэтому принципиальная схема нарисована также в схемном редакторе DipTrace. Для того, чтобы увеличить схему, кликните на ней мышкой:
В данной схеме всем рулит микроконтроллер PIC12F629. Это небольшая микросхема в 8-выводном корпусе. Микроконтроллер настроен для работы от внутреннего (встроенного) генератора частотой 4 МГц, поэтому дополнительный кварцевый резонатор здесь не нужен. Для управления двигателем используются два порта микроконтроллера.
Порт GP4 (вывод 3) управляет электромагнитным реле (К1) включения и выключения питания двигателя. Направление вращения переключает реле (К2), управляемое портом GP5 (вывод 2) микроконтроллера. Микроконтроллер управляет обмотками реле через ключи на сравнительно мощных транзисторах Q1 и Q2.
Эти транзисторы необходимы, так как выходной порт микроконтроллера не может обеспечить ток, достаточный для включения электромагнитного реле. Катушки электромагнитных реле включены в коллекторные цепи транзисторов Q1 и Q2.
Диоды, вколоченные параллельно катушкам реле катодом к плюсу питания и анодом к коллектору транзистора, защищают переходы транзисторов от индукционных бросков напряжения, возникающего в обмотках в момент срабатывания реле.
Для отслеживания нажатий на кнопки управления задействованы порты микроконтроллера GP0 и GP1 (выводы 7 и 6). Эти выводы настроены как входы и подтянуты к источнику питания +5В через резисторы R5 и R6 сопротивлением 1 кОм.
Сами кнопки на схеме не показаны, так как схема рисовалась для разводки печатной платы, а кнопок на печатной плате нет, они устанавливаются в пульт ДУ.
Кнопки подключаются к контактам платы BTN_FWD (кнопка ВПЕРЕД), BTN_REV (кнопка НАЗАД) и к контакту GND (земля):
Схема пульта дистанционного управления
На корпусе контроллера установлены три светодиода, которых нет на схеме и печатной плате. Дело в том, что установить светодиоды я решил уже когда собрал контроллер.
первый, синий светодиод светится когда включено питание (+5В) контроллера. Второй светодиод, красный, светится когда срабатывает реле, коммутирующее направление вращения (K2).
Третий светодиод, зеленый, светится когда двигатель включен, то есть на него подано питание 220В.
Если вы хотите установить светодиоды, схема их включения показана ниже. Также, при желании вы сможете модифицировать печатную плату контроллера, все файлы вы найдете в конце этой статьи. Мне дорабатывать плату было лень и я просто допаял три резистора навесным монтажом а сами светодиоды закрепил в отверстиях на корпусе контроллера при помощи небольшого количества цианоакрилата (суперклей).
Схема подключения светодиодов
Питание контроллера
В качестве источника питания этого контроллера я использовал обычный импульсный адаптер для смартфона с выходным напряжением 5 В. Для работы контроллера достаточно, чтобы адаптер обеспечивал выходной ток в районе 500 — 600 мА. Мой адаптер оказался рассчитанным на 2 А. Единственная доработка адаптера — это замена micro USB разъема на обычный штекер питания, вот такой (папа):
такой разъем более надежен и практичен чем micro USB. На корпусе контроллера я установил ответную часть — гнездо «мама»
Можно купить готовый адаптер на 5 В с таким штекером. У нас в магазинах радиотоваров такой адаптер на максимальный ток 2 А стоит примерно 200..250 рублей.
Если у вас в хозяйстве есть небольшой сетевой трансформатор с напряжением на вторичной обмотке в районе 9 — 14В, вы можете собрать блок питания по классической схеме:
Но я думаю, что покупной импульсный адаптер — более дешевый и главное «быстрый» вариант. Можно также такой адаптер заказать в Китае, на Алиэкспресс:
Печатная плата
Печатная плата разведена в программе DipTracе. Бесплатную версию программы на 400 пинов вы можете скачать на официальном сайте. Ее функционала вполне достаточно для такой платы.
Ниже во фрейме вы видите трехмерное изображение печатной платы. Нажав на кнопку «плэй» в центре изображения, вы сможете «покрутить» плату в виртуальном 3D пространстве и подробно её рассмотреть:
Контроллер управления асинхронным двигателем by shantidas on Sketchfab
Большие контактные площадки над двумя оранжевыми реле — это высоковольтная часть платы.
В центре этих круглых пинов я просверлил отверстия диаметром 3 мм, и с помощью крепежа на M3 (винт — гайка — шайба — шайба — гайка) закрепил провода от электродвигателя и от сети 220 вольт.
Можно конечно просто эти провода припаять, если вам лень возиться с крепежом. При соединении высоковольтной части платы нужно соблюдать аккуратность и внимательность, чтобы не допустить замыкания по высоковольтным цепям.
Печатная плата — односторонняя. На ней есть три перемычки. Одна перемычка находится на низковольтной части платы (справа от резисторов R4 и R2). Она выполнена отрезком монтажного провода. Две другие перемычки находятся в высоковольтной части платы.
Для их создания необходимо кусками изолированного провода сечением не менее 1 мм соединить точки на плате: A1 с A2 (первая перемычка) и B1 с В2. Будьте внимательны, в этих точках действует напряжение сети и через эти провода течет ток электродвигателя.
Поэтому не используйте здесь тонкий провод
Подключение электродвигателя к плате
Подключение электродвигателя несложно, но повторяю, здесь нужно быть очень внимательным и проверять всё несколько раз, так как ошибка может вызвать замыкание и «бабах!!!», так как вы работаете с напряжением сети 220В.
Для успешного подключения электродвигателя из его корпуса в распределительную коробку должны быть выведены все 4 провода, то есть начало-конец рабочей обмотки и начало-конец стартовой обмотки.
В некоторых двигателях общая точка соединения обмоток двигателей находится внутри корпуса и выведен просто один общий провод. такой двигатель подключить с реверсом не получится.
У нашего двигателя 6АЕ80 все 4 конца выведены из корпуса а монтаж изначально сделан на трех-контактной монтажной колодке внутри распределительного отсека.
Синий и коричневый провода ведут к пусковому конденсатору. Оставим их как есть.
первое что нужно сделать, это отсоединить от схемы провода рабочей обмотки. В данном моторе они промаркированы U1 и U2. Их нужно отсоединить, удлинить дополнительными кусками провода (сечением 1.5 — 2 мм) и вывести наружу через «штуццер», пометив как U1 и U2.
еще два куска такого же провода соединяем к колодке на место, куда были прикручены концы рабочей обмотки ( на фото это — левый и средний винты контактной колодки) и выводим тоже наружу, помечая как KU1 и KU2 (Колодка-U1 и Колодка-U2).
Эти 4 провода соединяем с одноименными контактами на высоковольтной части печатной платы (за реле).
Схема подключения мотора к плате контроллера
Толстыми линиями показаны провода, которые нужно добавить. Тонкие линии — то что внутри мотора.
- Сеть 220 вольт подключаем к контактам 220-1 и 220-2 на плате контроллера.
- Детали контроллера
- U3 — микроконтроллер PIC12F629Q1, Q2 — транзисторы BD139K1, K2 — электромагнитное реле типа RT424005 с обмоткой на 5 вольт и коммутируемым током 8 A.
D1, D2 — диоды 1N4001Все резисторы мощностью 0.125 — 0.25 Вт с номиналами, указанными на схеме.Конденсатор C1 — керамический на 0.1 мкФКонденсатор С2 — электролитический на 47 мкФ 16Вдве нормально разомкнутые кнопки для пульта (я купил подходящие в радиомагазине по 15 рублей)
Внимание! Для управления двигателями большей мощности потребуются реле, способные коммутировать больший ток. Такие реле могут быть больших габаритов и из придется монтировать отдельно.
Программа для микроконтроллера
Прошивка для микроконтроллера PIC12F629 написана на языке Си в среде MikroC Pro For Pic. Для прошивки микроконтроллера вам потребуется любой из программаторов, способных прошивать микроконтроллеры PIC.
Скачать архив с файлами проекта…
в архиве:Программа (прошивка) для микроконтроллера с исходными кодамиСама прошивка — это файл Revers_12F629.hexтакже в архиве найдете проект для симуляции в Proteus. Это файл Reves12F6298.pdsprj
Проект печатной платы в формате DipTrace и 3D модели для печати корпусов контроллера и кнопочного пульта
Реверсивное подключение однофазного асинхронного двигателя своими руками
Перед выбором схемы подключения однофазного асинхронного двигателя важно определить, сделать ли реверс. Если для полноценной работы вам часто нужно будет менять направление вращения ротора, то целесообразно организовать реверсирование с использованием кнопочного поста.
Если одностороннего вращения вам будет достаточно, то подойдет самая простая схема без возможности переключения.
Но что делать, если после подсоединения по ней вы решили, что направление нужно все же поменять? Однофазный двигатель 220В — как поменять направление вращения?
Однофазный двигатель 220В — постановка задачи
Предположим, что у уже подсоединенного с использованием пускозарядной емкости асинхронного однофазного двигателя изначально вращение вала направлено по часовой стрелке, как на картинке ниже (однофазный двигатель 220В)
Схема подключения однофазного двигателя
Уточним важные моменты:
- Точкой А отмечено начало пусковой обмотки, а точкой В – ее окончание. К начальной клемме A подсоединен провод коричневого, а к конечной – зеленого цвета.
- Точкой С помечено начало рабочей обмотки, а точкой D – ее окончание. К начальному контакту подсоединен провод красного, а к конечному – синего цвета.
- Направление вращения ротора обозначено с помощью стрелок.
Ставим перед собой задачу – сделать реверс однофазного двигателя без вскрытия его корпуса так, чтобы ротор начал вращаться в другую сторону (в данном примере против движения стрелки часов). Ее можно решить тремя способами. Рассмотрим их подробнее.
Вариант 1: переподключение рабочей намотки (однофазный двигатель 220В)
Чтобы изменить направление вращения двигателя, можно только поменять местами начало и конец рабочей (постоянной включенной) обмотки, как это показано на рисунке. Можно подумать, что для этого придется вскрывать корпус, доставать намотку и переворачивать ее. Этого делать не нужно, потому что достаточно поработать с контактами снаружи:
- Из корпуса должны выходить четыре провода. 2 из них соответствуют началам рабочей и пусковой намоток, а 2 – их концам. Определите, какая пара принадлежит только рабочей обмотке.
- Вы увидите, что к этой паре подсоединяются две линии: фаза и ноль. При отключенном двигателе произведите реверс путем перекидывания фазы с начального контакта намотки на конечный, а нуля – с конечного на начальный. Или наоборот.
Схема подключения однофазного двигателя
В результате получаем схему, где точки С и D меняются между собой местами. Теперь ротор асинхронного двигателя будет вращаться в другую сторону.
Вариант 2: переподключение пусковой намотки (однофазный двигатель 220В)
Второй способ организовать реверс асинхронного мотора 220 Вольт – поменять местами начало и конец пусковой обмотки. Делается это по аналогии с первым вариантом:
- Из четырех проводов, выходящих из коробки мотора, выясните, какие из них соответствуют отводкам пусковой намотки.
- Изначально конец В пусковой обмотки соединялся с началом С рабочей, а начало А подключалось к пускозарядному конденсатору. Сделать реверс однофазного двигателя можно, подключив емкость к выводу В, а начало С с началом А.
Переподключение пусковой намотки
После описанных выше действий получаем схему, как на рисунке выше: точки А и В поменялись местами, значит ротор стал обращаться в противоположную сторону.
Вариант 3: смена пусковой обмотки на рабочую, и наоборот
Организовать реверс однофазного мотора 220В теми способами, что описаны выше, можно только при условии, что из корпуса выходят отводки от обеих обмоток со всеми началами и концами: А, В, С и D. Но часто встречаются моторы, в которых производитель намеренно оставил снаружи только 3 контакта. Этим он обезопасил устройство от различных «самоделок». Но все же выход есть.
Смена пусковой обмотки на рабочую, и наоборот
На рисунке выше изображена схема такого, «проблемного», мотора. У него выходят из корпуса только три провода. Они помечаются коричневым, синим и фиолетовым цветами.
Зеленая и красная линии, соответствующие концу В пусковой и началу С рабочей намотки, соединены между собой внутри. Доступ к ним без разборки двигателя мы получить не сможем.
Поэтому изменить вращение ротора одним из первых двух вариантов не представляется возможным.
В этом случае поступают так:
- Снимают конденсатор с начального вывода А;
- Подсоединяют его к конечному выводу D;
- От проводов А и D, а также фазы, пускают отводки (можно сделать реверс с использованием ключа).
Схема подключения однофазного двигателя
Посмотрите на рисунок выше. Теперь, если подключить фазу к отводку D, то ротор вращается в одну сторону. Если же фазный провод перекинуть на ветку A, то можно изменить направление вращения в противоположную сторону. Реверс можно осуществлять, вручную разъединяя и соединяя провода. Облегчить работу поможет использование ключа.
Важно понимать
Важно! Последний вариант реверсивной схемы подключения асинхронного однофазного мотора неправильный. Его можно использовать, только если соблюдаются условия:
- Длина пусковой и рабочей намоток одинакова;
- Площадь их поперечного сечения соответствует друг другу;
- Эти провода изготавливаются из одного и того же материала.
Все эти величины влияют на сопротивление. Оно у обмоток должно быть постоянным. Если вдруг длина или толщина проводов отличаются друг от друга, то после того, как вы организуете реверс, окажется, что сопротивление рабочей намотки станет таким же, как было раньше у пусковой, и наоборот. Это может стать и причиной того, что мотор не сможет запуститься.
Внимание! Даже если длина, толщина и материал обмоток совпадают, работа при измененном направлении вращения ротора не должна быть продолжительной. Это чревато перегревом и выходом из строя двигателя. КПД при этом тоже оставляет желать лучшего.
Осуществить реверс асинхронного мотора 220В просто, если концы обмоток отводятся из корпуса наружу. Сложнее его организовать, когда выводов всего три.
Рассмотренный нами третий способ реверсирования подходит только для кратковременного включения двигателя в сеть.
Если работа с обратным вращением обещает быть продолжительной, то мы рекомендуем вскрыть коробку для переключения методами, описанными в 1 и 2 варианте: так безопасно для агрегата, и сохраняется КПД.
- Ещё по теме:
- — Схемы подключения асинхронного и синхронного однофазных двигателей
- — Схемы подключения электродвигателя через конденсаторы
- — Реверсивная схема подключения электродвигателя
- — Плавный пуск электродвигателя своими руками
- —В чем разница асинхронного и синхронного двигателей
- — Переделка электрического двигателя с 380 на 220 Вольт
- — Как проверить электродвигатель
- — Ремонт электродвигателей
Однофазные электродвигатели 220в: реверс двигателя переменного тока, подбор конденсатора, технические характеристики
Однофазные электродвигатели 220В широко используются в разнообразных бытовых и промышленных устройствах: холодильниках, стиральных машинах, насосах, дрелях, заточных и подобных им обрабатывающих станках. Их технические характеристики несколько уступают свойствам трехфазных двигателей. Существует два наиболее распространенных типа однофазных электродвигателей для сети переменного тока промышленной частоты:
- асинхронные;
- коллекторные.
- Первые более просты по своему устройству, но обладают рядом недостатков, главные из которых — трудности с изменением направления и частоты вращения ротора.
- Далее рассмотрены однофазные асинхронные электродвигатели и коллекторные двигатели переменного тока.
Однофазные асинхронные электродвигатели
Устройство и принцип действия
Мощность такого однофазного двигателя 220В может в зависимости от конструкции находиться в пределах от 5 Вт до 10 кВт. Его ротор — это обычно короткозамкнутая обмотка («беличья клетка») — медные или алюминиевые стержни, замкнутые с торцов.
Такой однофазный двигатель, как правило, имеет две смещенные на 90° друг относительно друга обмотки. Рабочая (главная) при этом занимает большую часть пазов статора, а пусковая (вспомогательная) — оставшуюся. И однофазным его называют потому, что у него лишь одна рабочая обмотка.
Переменный ток, протекающий по главной обмотке, создает периодически меняющееся магнитное поле. Его можно считать состоящим из двух круговых с одинаковой амплитудой, вращающихся навстречу друг другу.
По закону электромагнитной индукции в замкнутых витках ротора меняющийся магнитный поток создает индукционный ток, взаимодействующий с порождающим его полем. Если ротор неподвижен, моменты действующих на него сил одинаковы, вследствие чего ротор остается неподвижным.
Если же ротор начать вращать, то равенство моментов этих сил нарушится, поскольку скольжение его витков относительно вращающихся магнитных полей станет разным. Как следствие — сила Ампера, действующая на витки ротора со стороны прямого магнитного поля, будет значительно больше, чем со стороны обратного.
Индукционный ток в витках ротора может возникать лишь при пересечении ими силовых линий магнитного поля. А для этого они должны вращаться со скоростью, чуть меньшей, чем частота вращения поля (при одной паре полюсов — 3000 об/мин). Отсюда и название, которое получили такие электродвигатели, асинхронные.
При увеличении механической нагрузки скорость вращения уменьшается, возрастает величина индукционного тока в витках ротора. Как следствие — возрастают и механическая мощность двигателя, и мощность потребляемого им переменного тока.
Схема запуска и подключения
Понятно, что раскручивать вручную ротор при каждом запуске электродвигателя неудобно. Для создания первоначального пускового момента и используется пусковая обмотка. Поскольку она составляет с рабочей обмоткой прямой угол, для создания вращающегося магнитного поля ток в ней должен быть сдвинут по фазе относительно тока в рабочей обмотке тоже на 90°.
Добиться этого можно включением в цепь ее питания фазосмещающего элемента. Резистор или дроссель обеспечить фазовый сдвиг в 90° не могут, поэтому в большинстве ситуаций логично использование конденсатора в качестве фазосмещающего элемента. В этом случае однофазный электродвигатель обладает наилучшими пусковыми свойствами.
Когда фазовращающий элемент является конденсатором, однофазные электродвигатели конструктивно могут быть такими:
- с пусковым конденсатором (рис. а);
- с пусковым и рабочим (рис. б);
- только с рабочим конденсатором (рис. в).
Первый (наиболее распространенный) вариант предусматривает подключение пусковой обмотки с конденсатором ненадолго на время пуска, после чего они отключаются.
Реализовать его можно с помощью реле времени, а то и просто за счет замыкания цепи во время нажатия пусковой кнопки. Эта схема запуска характеризуется сравнительно небольшим пусковым током, но в номинальном режиме характеристики невысоки.
Причина в том, что поле статора является эллиптическим (в направлении полюсов оно сильнее, чем в перпендикулярном).
Схема с рабочим, постоянно включенным конденсатором лучше работает в номинальном режиме, но имеет посредственные пусковые характеристики. Вариант с пусковым и рабочим конденсатором является промежуточным между двумя описанными выше. Расчет значений их емкостей сравнительно прост: у рабочего 0,75 мкФ на 1 кВт мощности, у пускового — в 2,5 раза больше.
Коллекторный двигатель переменного тока
Рассмотрим коллекторный двигатель переменного тока. Универсальные коллекторные электродвигатели могут питаться от источников как переменного, так и постоянного тока. Они часто используются в электроинструментах, швейных и стиральных машинах, мясорубках — там, где нужен реверс, регулировка частоты вращения ротора или его вращение с частотой более 3000 об/мин.
Обмотки статора и ротора коллекторного электродвигателя соединяются последовательно. К обмоткам ротора ток подводится через щетки, соприкасающиеся с пластинами коллектора, к которым подсоединяются концы обмоток ротора.
Реверс однофазного двигателя с коллектором осуществляется за счет изменения полярности включения в сеть обмоток статора или ротора, а скорость вращения можно регулировать, изменяя величину тока в обмотках.
Основные недостатки такого двигателя:
- высокая стоимость;
- сложность устройства, практическая невозможность самостоятельно осуществить его ремонт;
- значительный уровень шума, трудное управление, создание радиопомех.
Остается добавить, что при использовании устройств, содержащих однофазный электродвигатель, следует самое пристальное внимание уделить выбору его типа, схеме подключения, тому, как правильно осуществить расчет элементов.
Как подключить однофазный двигатель
Чаще всего к нашим домам, участкам, гаражам подведена однофазная сеть 220 В. Поэтому оборудование и все самоделки делают так, чтобы они работали от этого источника питания. В этой статье рассмотрим, как правильно сделать подключение однофазного двигателя.
Асинхронный или коллекторный: как отличить
Вообще, отличить тип двигателя можно по табличке — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.
Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигатель
Как устроены коллекторные движки
Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.
Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона.
Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки.
Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.
Строение коллекторного двигателя
Недостатки коллекторных двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д.. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.
Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.
Асинхронные
Асинхронный двигатель имеет статор и ротор, может быть одно и трёхфазным. В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.
Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.
Строение асинхронного двигателя
Есть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные.
Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора.
После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.
В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная — смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.
Более точно определить бифилярный или конденсаторный двигатель перед вами, можно при помощи измерений сопротивления обмоток.
Если сопротивление вспомогательной обмотки больше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифилярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле.
В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.
Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей
С пусковой обмоткой
Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.
Реверсивная схема подключения электродвигателя
В домашнем хозяйстве приходится использовать различные приборы, которые помогают облегчить выполнение какой-то задачи.
В некоторых случаях под потребности приходится собирать какой-то конкретный инструмент, который стоит довольно дорого или под него просто есть все необходимые компоненты. Часто для этого важно знать, как сделать схему подключения электродвигателя.
Заставить его вращаться не так сложно, а изменить направление движения уже сложнее. В статье будет рассказано о том, как выполнить схему реверсивного подключения двигателя.
Принцип работы
Электрический двигатель представляет собой механизм, в котором вращение осуществляется под воздействием электромагнитных волн. В основу положено всего два компонента:
Вращается только первый элемента, а импульс на него подается со второго элемента. Чем выше мощность двигателя, тем больше его габариты. Из всего разнообразия различают:
- коллекторные;
- асинхронные.
В двигателях коллекторного типа питание на ротор подается через угольные щетки, которые касаются ламелей коллектора. Такие двигатели еще называют короткозамкнутыми. В асинхронных двигателях схема действия несколько отличается. В этом случае вращение происходит под воздействием двух сил:
- магнитного поля;
- индукции.
Напряжение от источника питания подается на фиксированные обмотки статора. При этом в нем возникают электромагнитные волны. Если напряжение переменное, тогда магнитное поле нестабильно и имеет определенные колебания. Благодаря этим колебаниям и происходит смещение ротора.
Между ротором и статором есть небольшой воздушный зазор, благодаря которому и возможно беспрепятственное смещение. Магнитные волны из обмоток статора воздействуют на обмотки ротора, создавая напряжение. Благодаря такому воздействию возникает электродвижущая сила или ЭДС.
Она заставляет магнитные волны взаимодействовать в обратном направлении тем, что есть в статоре, поэтому двигатель и называется асинхронным.
Обратите внимание! Чаще всего асинхронные двигатели имеют трехфазное подключение. Благодаря использованию дополнительных компонентов его можно переделать на работу от сети 220 вольт.
Требуемые компоненты
Самостоятельное подключение двигателя для реверсивного вращения не вызовет особых сложностей, если руководствоваться приведенной схемой. Одним из важных компонентов, который облегчит такую задачу является магнитный пускатель или контактор. На самом деле магнитный пускатель и контактор не являются тождественными понятиями. Если говорить просто, то контактор входит в состав магнитного пускателя, но для упрощения в статье оба понятия используются как равнозначные. Магнитные пускатели как раз и применяются для запуска, реверсивного движения и остановки асинхронных двигателей.
Возможно, возникает вопрос о том, почему нельзя использовать обычный рубильник или силовой автомат. В принципе, это допустимо, но не всегда пусковые токи, которые необходимы двигателю для нормального начала функционирования являются безопасными для человека.
При включении может возникнуть пробой, который выведет из строя как выключатель, так и навредит оператору. Чтобы свести риски к минимуму, потребуется пускатель. В нем контактная часть отделена от той, с которой взаимодействует оператор.
В нем есть отдельный модуль с катушкой, которая создает электромагнитное поле. Для работы катушки может потребоваться напряжение в 12 или больше вольт. При подаче этого напряжения происходит взаимодействие с металлическим сердечником, который втягивается внутрь катушки.
К сердечнику закреплена пластина, которая уходит к контактной группе. Они замыкаются и происходит запуск двигателя. Остановка происходит в обратном порядке.
Кроме контактора, потребуется трехкнопочная станция. Одна клавиша выполняет функцию остановки, а две других функции запуска с разницей в направлении вращения. В трехкнопочной станции должно быть два нормально разомкнутых контакта и один нормально замкнутый.
Если говорить просто, то нормальным положением контактора называется его нерабочее положение. То есть при воздействии на контакт он либо замыкается, либо размыкается. Если в рабочем состоянии он замкнут, то обозначается как НО, а если разомкнут, то обозначается как НЗ.
Контакт НЗ применяется для кнопки остановки.
Принципиальная схема
На иллюстрации выше можно видеть принципиальную схему реверсивного подключения двигателя. Она отличается от обычной только наличием дополнительного модуля. Если говорить точнее, то в схеме задействуется два модуля управления. Один из них заставляет вращаться двигатель вправо, а другой влево. Взаимодействие оператора с модулями происходит посредством кнопок SB2 и SB3. Латинскими буквами A, B, C на схеме обозначены подводящие линии трехфазной сети. Они подходят к общему выключателю, который обозначен QF1. Далее идут два контактора КМ и цифровым обозначением. От контакторов цепь уходит к обмоткам двигателя. Каждый из этих контакторов вынесен отдельно и находится справа, где дополнительно можно рассмотреть их составные компоненты.
Процесс включения
Процесс включения двигателя довольно просто описать, используя все ту же схему. Первым делом происходит задействование общего рубильника QF1. Как только он включается, происходит подача напряжения по трем фазам. Но это напряжение не подается непосредственно на сам двигатель, т. к. еще нет четких указаний, в каком направлении он должен вращаться. Далее проводники проходят через автомат SF1 он выполняет защитную функцию, обесточивая всю систему в случае короткого замыкания. Далее следует кнопка выключения, которая также способна быстро разомкнуть цепь питания. Только после этого напряжение следует к клавишам SB2 и SB3, после воздействия на который, питание проходит к двигателю.
Обратите внимание! На схеме хорошо видно, что два контактора не могут быть задействованы одновременно, поэтому сбоя произойти не может.
Чтобы двигатель получил достаточное усилие для обратного вращения, необходимо переключить силовые фазы, для чего и предназначен пускатель КМ2.
Если еще раз обратить внимание на схему, то можно заметить, что пускатель КМ1 имеет прямое подключение фаз к двигателю, а КМ2 обеспечивает некоторое смещение.
Все происходит за чет первой фазы, она в этой схеме является ждущей. Как только она размыкается, прекращается подача напряжения на двигатель.
Обратите внимание! В реверсивной схеме подключения двигателя должен присутствовать дополнительный защитный модуль, который будет следить за тем, чтобы двигатель был остановлен перед началом нового цикла.
После полной остановки может быть задействована кнопка SB3. Она активирует второй пускатель. Последний меняет положение фаз, как показано на схеме. При этом дежурная фаза остается неизменной, питание от нее все так же подается на первый контакт двигателя. Изменения происходят во второй и третьей фазе. Благодаря этому обеспечивается реверсивное движение.
Этапы подключения
Подключение двигателя для реверсивного движения отличается в зависимости от того, какая сеть будет выступать питающей 220 или 380. Поэтому есть смысл рассмотреть их отдельно.
К трехфазной сети
Руководствуясь представленной схемой легко составить последовательность, в которой должно производиться подключение электродвигателя. Первым делом устанавливается основной силовой автомат. Его номинальное напряжение и сила тока должны быть рассчитаны на те, которые будет потреблять двигатель. Только в этом случае можно быть уверенным в бесперебойной работе. Перед монтажом автомата для двигателя потребуется обесточить сеть. Следующим устанавливается предохранительный выключатель. После него фазный кабель уходит на разрыв, на кнопку стоп, а уже от нее делается подключение к контакторам. На каждом элементе контактора и кнопочного поста обычно делаются соответствующие обозначения, которые упрощают процесс подключения. Видео о сборке тестовой схемы можно посмотреть ниже.
К однофазной сети
В домашних условиях часто приходится задействовать асинхронный двигатель, но не в каждом хозяйстве есть трехфазная сеть, поэтому важно знать, как подключить двигатель к однофазной сети.
Для запуска от одной фазы требуется дополнительный импульс, чтобы его обеспечить подбирается конденсатор требуемой емкости. Если говорить проще, то конденсаторов должно быть два. Один из них является пусковым и подключается параллельно первому. Соединение обмоток двигателя выполняется по схеме «звезда».
Если обмотки соединены другим способом и нет возможности его изменить, тогда не получиться выполнить требуемую схему.
Чтобы реверсивная схема функционировала потребуется переключение питания, которое поступает от конденсаторов между полюсами. Понадобится два выключателя и одна не фиксируемая кнопка.
Одни из выключателей будет отвечать за подачу напряжения в цепь питания двигателя. Второй выключатель должен иметь три положения. В одном из них он будет выключенным, а в двух других изменять подачу питания от конденсаторов на обмотки.
Не фиксируемая кнопка будет дополнительно подключать второй конденсатор на момент запуска двигателя.
Два вывода конденсатора подключаются между собой. К двум другим происходит подключение пусковой кнопки.
Средний вывод трехпозиционного переключателя подключается к конденсаторам в том месте, где они объединены между собой. Два других вывода подключаются к клеммам двигателя, на которые приходит питание.
Конденсаторы подключаются к выходу обмотки, которая применяется для запуска. Кнопка включения ставится в разрыв фазного провода.
Чтобы привести весь механизм в действие, необходимо подать питание на цепь двигателя основным выключателем. После этого задается направление вращения двигателя трехпозиционным выключателем.
Далее нажимается кнопка пуска до момента выхода двигателя на рабочие обороты.
Если возникает необходимость изменить направление вращения, тогда потребуется обесточить двигатель и дождаться его полной остановки, переключить трехпозиционный тумблер в противоположное крайнее положение и повторить процесс.
Резюме
Как видно реверсивное подключение требует определенных навыков, но может быть осуществлено без особых сложностей при соблюдении всех рекомендаций.
Теперь не будет препятствий в использовании трехфазных агрегатов от однофазной сети, при этом следует понимать, что максимальная мощность будет ограничена, т. к. невозможен выход на полное потребление. На компонентах для подключения лучше не экономить, т. к.
это скажется на сроке службы всей схемы. Во время сборки и запуска необходимо придерживаться всех правил безопасности работы с электрическим током.
Загрузка...
