Капитальный ремонт токарного станка в процессе. Главный двигатель — двухскоростной
В те времена, когда преобразователи частоты для асинхронных двигателей были роскошью (более 20 лет назад), в промышленном оборудовании в случае необходимости применялись двигатели постоянного тока, в которых имелась возможность регулировать частоту оборотов.
Способ этот был громоздкий, и наряду с ним использовался ещё один, попроще — применялись двускоростные (многоскоростные) двигатели, в которых обмотки подключаются и переключаются определённым образом по схеме Даландера, что позволяет изменять скорость вращения.
Двигатели постоянного тока с изменением скорости и управлением от электронного блока используются в дорогостоящем промышленном оборудовании. А вот двухскоростные двигатели встречаются в станках производства СССР 1980-х годов средней ценовой категории. И по подключению лично у меня возникали проблемы, в связи с путаницей и недостатком информации.
Последние примеры — токарный станок спец. исполнения, лесопилка. Подробности будут ниже.
Исполнение обмоток напоминает соединение «треугольником», в связи с этим переключение может быть ассоциировано со «звездой-треугольником». И это сбивает с толку.
Схема «Звезда — Треугольник» используется для лёгкого пуска двигателей (при этом скорость в обоих режимах одинакова!), а двухскоростные двигатели с переключением обмоток — для переключения рабочих скоростей.
Существуют двигатели не только с двумя, но и с бОльшим количеством скоростей. Но я буду говорить о том, что лично подключал и держал в руках:
Поменьше теории, побольше практики. И как обычно, от простого к сложному.
Двухскоростной асинхронный электродвигатель
Обмотки двухскоростного двигателя выглядят таким образом:
Схема двухскоростного двигателя
При подключении выводов U1, V1, W1 такого двигателя к трехфазному напряжению он будет включен в «треугольник» на пониженную скорость.
А если выводы U1, V1, W1 замкнуть между собой, а питание подать на выводы U2, V2, W2, то получатся две «звезды» (YY), и скорость будет в 2 раза выше.
Что будет, если обмотки вершин треугольника U1, V1, W1 и середин сторон U2, V2, W2 поменять местами? Я думаю, ничего не изменится, тут дело только в названиях. Хотя, я не пробовал. Кто знает — напишите в комментариях к статье.
Схемы включения
Кто немного не в курсе, как подключаются к трехфазной сети асинхронные электродвигатели — настоятельно рекомендую ознакомиться с моей статьёй Подключение двигателя через магнитный контактор. Я предполагаю, что читатель знает, как включается электродвигатель, зачем и какая нужна защита двигателя, поэтому в этой статье я эти вопросы опускаю.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || ).push({});
В теории всё просто, а на практике приходится поломать голову.
Очевидно, что включение обмоток можно реализовать двумя путями — через переключатель и через контакторы.
Переключение скоростей с помощью переключателя
Рассмотрим сначала схему попроще — через переключатель типа ПКП-25-2. Тем более, что только такие принципиальные схемы мне и встречались.
Переключатель должен иметь три положения, одно из которых (среднее) соответствует выключенному двигателю. Про устройство переключателя — чуть позже.
Подключение двухскоростного двигателя. Схема на переключателе ПКП.
Крестиками на пунктирах положения переключателя SA1 отмечены замкнутые состояния контактов. То есть, в положении 1 питание от L1, L2, L3 подается на треугольник (выводы U1, V1, W1). Выводы U2, V2, W2 остаются не подключенными. Двигатель вращается на первой, пониженной скорости.
При переключении SA1 в положение 2 выводы U1, V1, W1 замыкаются друг с другом, а питание подается на U2, V2, W2.
Переключение скоростей с помощью контакторов
При запуске с помощью контакторов схема будет выглядеть аналогично:
Схема включения двигателя на разных скоростях на контакторах
Здесь на первую скорость двигатель включает контактор КМ1, на вторую — КМ2. Очевидно, что физически КМ2 должен состоять из двух контакторов, поскольку необходимо замыкание сразу пяти силовых контактов.
Практическая реализация
На практике мне попадались только схемы на переключателях ПКП-25-2. Это универсальное чудо советской коммутации, у которого может быть миллион возможных сочетаний контактов. Внутри есть кулачок (их тоже несколько вариантов по форме), который можно переставлять.
Это реальная головоломка и ребус, требующий высокой концентрации сознания. Хорошо, что каждый контакт просматривается в небольшую щёлку, и можно посмотреть, когда он замкнут или разомкнут. Кроме того, через эти прорези в корпусе можно чистить контакты.
Количество положений может быть несколько, их количество ограничивается упорами, показанными на фото:
Переключатель пакетный ПКП-25-2
Переключатель ПКП 25. Головоломка на любителя.
Переключатель пакетный ПКП-25-2 — контакты
Практическое применение
Как я уже говорил, такие двигатели мне встречались в советских станках, которые я восстанавливал.
А именно — циркулярный деревообрабатывающий станок ЦА-2А-1, там используется двухскоростной асинхронный двигатель 4АМ100L8/4У3. Его основные параметры — первая скорость (треугольник) 700 об/мин, ток 5,0А, мощность 1,4 кВт, звёзды — 1410 об/мин, ток 5,0 А, мощность 2,4 кВт.
Меня просили сделать несколько скоростей, для разной древесины и для разной остроты циркулярной пилы. Но увы — без преобразователя частоты здесь не обойтись.
Другой старичок — токарный станок спец.исполнения УТ16П, там стоит двигатель 720/1440 об/мин, 8,9/11 А, 3,2/5,3 кВт:
Шильдик двухскоростного электродвигателя 11 кВт токарного станка
Переключение также переключателем, а схема станка выглядит так:
схема электрическая токарного станка
В этой схеме есть ошибка, как раз по теме статьи. Во первых, переключение скоростей осуществляется не реле Р2, а выключателем В2. А второе (и главное) — схема переключения абсолютно не соответствует реальности. И она меня сбила с толку, я пытался подключить по ней. Пока не сотворил вот такую схему:
Реальная схема включения двухскоростного двигателя токарного станка УТ16П
Дополнительно — внешний вид и расположение элементов электросхемы.
схема токарного станка — внешний вид
схема электрическая токарного станка — расположение элементов
На этом всё.
Друзья! Кому попадаются такие станки и двигателя, пишите, делитесь опытом, задавайте вопросы, буду рад!
Направление вращения вала электродвигателя иногда требуется изменить. Для этого необходима реверсивная схема подключения. Ее вид зависит от того, какой у вас мотор: постоянного или переменного тока, 220В или 380В. И совсем по-другому устроен реверс трехфазного двигателя, включенного в однофазную сеть.
Для реверсивного подключения трехфазного асинхронного электродвигателя возьмем за основу схему его включения без реверса:
Эта схема позволяет вращаться валу только в одну сторону – вперед. Чтобы заставить его повернуться в другую, нужно поменять местами любые две фазы. Но в электрике принято менять только А и В, несмотря на то, что к такому же результату привели бы смены А на С и В на С. Схематично это будет выглядеть так:
Для подключения дополнительно понадобятся:
- Магнитный пускатель (или контактор) – КМ2;
- Трехкнопочная станция, состоящая из двух нормально замкнутых и одного нормально разомкнутого контактов (добавлена кнопка Пуск2).
Важно! В электрике нормально замкнутый контакт – это состояние кнопочного контакта, у которого есть только два несимметричных состояния. Первое положение (нормальное) – рабочее (замкнуто), а второе – пассивное (разомкнуто). Точно так же формулируется понятие нормально разомкнутого контакта. В первом положении кнопка пассивна, а во втором – активна. Понятно, что такая кнопка будет называться «СТОП», в то время как две другие: «ВПЕРЕД» и «НАЗАД».
Схема реверсивного подключения мало отличается от простой. Главное ее отличие состоит в электроблокировке. Она необходима для исключения пуска мотора сразу в двух направлениях, что привело бы к поломке. Конструктивно блокировка – это блок с клеммами магнитных пускателей, которые соединены в управляющей цепи.
Для запуска двигателя:
- Включите автоматы АВ1 и АВ2;
- Нажмите кнопку Пуск1 (SB1) для вращения вала по часовой стрелке или Пуск2 (SB2) для вращения в обратную сторону;
- Двигатель работает.
Если нужно сменить направление, то сначала нужно нажать кнопку «СТОП». Затем включить другую пусковую кнопку. Электрическая блокировка не позволяет активировать ее, если мотор не выключен.
Переменная сеть: электродвигатель 220 к сети 220
Реверс электродвигателя 220В возможен только в том случае, если выводы обмоток лежат вне корпуса. На рисунке ниже – схема однофазного включения, когда пусковая и рабочая намотки расположены внутри и выводов наружу не имеют. Если это ваш вариант, вы не сможете изменить направление вращения вала.
В любом другом случае для реверсирования однофазного конденсаторного АД необходимо поменять направление рабочей обмотки. Для этого вам понадобятся:
- Автомат;
- Кнопочный пост;
- Контакторы.
Схема однофазного агрегата почти ничем не отличается от той, что представлена для трехфазного асинхронного двигателя. Ранее мы перекидывали фазы: А и В. Сейчас при смене направления вместо фазного провода с одной стороны рабочей обмотки будет подключаться нулевой, а с другой – вместо нулевого фазный. И наоборот.
Ротор турбинного компрессора
Как известно, трехфазные асинхронные электрические (эл.) двигатели, имеющие короткозамкнутый ротор, подключаются по схеме звезда или треугольник в зависимости от линейного напряжения, на которое рассчитана каждая обмотка.
При пуске особенно мощных эл. двигателей, подключённых по схеме треугольника, наблюдаются повышенные пусковые токи, которые в перегруженных сетях создают временное падение напряжения ниже допустимого предела.
Данное явление обусловлено конструктивными особенностями асинхронных эл. двигателей, у которых массивный ротор имеет достаточно большую инерционность, и при его раскрутке мотор работает в режиме перегрузки. Пуск электродвигателя усложняется, если на валу находится нагрузка с большой массой – роторы турбинных компрессоров, центробежных насосов или механизмы различных станков.
Способ уменьшения пусковых токов электродвигателя
Чтобы уменьшить токовые перегрузки и падение напряжения в сети, применяют особый способ подключения трехфазного эл. двигателя, при котором происходит переключение со звезды на треугольник по мере набора оборотов.
Подключение обмоток двигателя: звездой (слева) и треугольником (справа)
При подключении соединенных звездой обмоток двигателя, рассчитанного на подключение треугольником в трехфазную сеть, напряжение, приведённое к каждой обмотке на 70% меньше от номинала. Соответственно, ток при пуске эл. двигателя будет меньшим, но следует помнить, что стартовый момент вращения также будет меньшим.
Поэтому переключение режимов звезда-треугольник нельзя применять для электродвигателей, изначально имеющих на валу неинерционную нагрузку, такую как вес груза лебедки или сопротивление поршневого компрессора.
Недопустимо переключение режимов у электродвигателя, стоящего на поршневом компрессоре
Для работы в составе таких агрегатов, имеющих большую нагрузку в момент пуска, применяют особые трехфазные эл. двигатели с фазным ротором, в которых пусковые токи регулируются с помощью реостатов.
Переключение звезда треугольник можно применять только для электродвигателей, имеющих на валу свободно вращающуюся нагрузку – вентиляторы, центробежные насосы, валы станков, центрифуг и другого подобного оборудования.
Центробежный насос с асинхронным электродвигателем
Реализация смены режимов подключения обмоток двигателя
Очевидно, что для осуществления пуска трехфазного электромотора в режиме звезды с последующим переключением на соединение обмоток треугольником, необходимо применение нескольких трехфазных контакторов в пускателе.
Набор контакторов в пускателе для переключения звезда-треугольник
При этом нужно обеспечивать блокировку одномоментного срабатывания данных контакторов, а также должна быть обеспечена кратковременная задержка переключения, чтобы соединение звездой гарантированно отключилось прежде, чем включится треугольник, иначе произойдет трехфазное короткое замыкание.
Поэтому реле времени (РВ), которое используется в схеме для установки интервала переключения, также должно обеспечивать задержку 50-100 мс, чтобы не происходило короткого замыкания.
Способы осуществления задержки переключения
Диаграмма времени переключения режимов
Существует несколько принципов осуществления задержки при помощи:
Ручной переключатель режимов
Классическая схема
Данная система достаточно проста, неприхотлива и надежна, но имеет существенный недостаток, который будет описан ниже и требует применения громоздкого и морально устаревшего реле времени.
Данное РВ обеспечивает задержку отключения из-за намагниченного сердечника, на размагничивание которого требуется некоторое время.
Электромагнитное реле времени задержки
Необходимо мысленно пройтись по цепях прохождения тока, чтобы понять работу данной схемы.
Классическая схема переключения режимов с реле тока и времени
После включения трехфазного автоматического выключателя АВ пускатель готов к работе. Через нормально замкнутые контакты кнопки «Стоп», и замыкаемый оператором контакт кнопки «Пуск» ток протекает через катушку контактора КМ. Силовые контакты КМ удерживаются во включенном состоянии «самоподхватом», благодаря контакту БКМ.
На фрагменте приведенной выше схемы красной стрелкой указан шунтирующий контакт
Реле КМ необходимо для обеспечения возможности отключения двигателя кнопкой «Стоп». Импульс от кнопки «Пуск» также проходит через нормально замкнутые БКМ1 и РВ, запуская контактор КМ2, основные контакты которого обеспечивают подачу напряжения на соединение обмоток по типу звезда – осуществляется раскрутка ротора.
Поскольку в момент пуска КМ2 контакт БКМ2 размыкается, то КМ1, обеспечивающий включения соединения обмоток треугольником, никак не может сработать.
Контакторы, обеспечивающие подключение звездой (КМ2) и треугольником (КМ1)
Пусковые токовые перегрузки эл. двигателя заставляют практически мгновенно сработать РТ, включенное в цепи трансформаторов тока ТТ1, ТТ2. При этом цепь управления катушкой КМ2 шунтируется контактом РТ, блокируя работу РВ.
Одновременно с запуском КМ2 при помощи его дополнительного нормально разомкнутого контакта БКМ2 запускается реле времени, контакты которого переключаются, но срабатывания КМ1 не происходит, так как БКМ2 в цепи катушки КМ1 разомкнут.
Включение реле времени — зеленая стрелка, переключающие контакты — красные стрелки
По мере набора оборотов пусковые токи уменьшаются и контакт РТ в цепи управления КМ2 размыкается. Одновременно с отключением силовых контактов, обеспечивающих питанием соединение обмоток звездой, происходит замыкание БКМ2 в цепи управления КМ1 и размыкание БКМ2 в цепи питания РВ.
Но, поскольку РВ отключается с запаздыванием, этого времени достаточно, чтобы его нормально разомкнутый контакт в цепи КМ1 оставался замкнутым, благодаря чему происходит самоподхват КМ1,подключающий соединение обмоток треугольником.
Нормально разомкнутый контакт самоподхвата КМ1
Недостаток классической схемы
Если по причине неправильного расчета нагрузки на валу он не сможет набрать обороты, то и реле тока в этом случае не позволит схеме переключиться в режим треугольника. Длительная эксплуатация эл. асинхронного двигателя в таком режиме стартовой перегрузки крайне нежелательна, обмотки будут перегреваться.
Перегретые обмотки двигателя
Поэтому, для предотвращения последствий непредвиденного увеличения нагрузки при пуске трехфазного эл. двигателя (изношенный подшипник или попадание посторонних предметов в вентилятор, загрязнение крыльчатки насоса), следует также подключить тепловое реле в цепь питания эл. двигателя после контактора КМ (на схеме не указано) и установить датчик температуры на кожух.
Внешний вид и основные узлы теплового реле
Если используется таймер (современное РВ) для переключения режимов, которое происходит в установленном интервале времени, то при включении обмоток двигателя треугольником, происходит набор номинальных оборотов, при условии, что нагрузка на валу соответствует техническим условиям работы электромотора.
Переключение режимов при помощи современного реле времени CRM-2T
Работа самого таймера достаточно проста – вначале осуществляется включение контактора звезды, а по истечении регулируемого времени, происходит отключение данного контактора, и с некоторой также регулируемой задержкой осуществляется включения контактора треугольника.
Правильные технические условия для использования переключения соединений обмоток.
При пуске любого трехфазного эл. двигателя должно соблюдаться важнейшее условие – момент сопротивления нагрузки всегда должен быть меньше чем стартовый момент вращения, иначе электромотор попросту не запустится, а его обмотки перегреются и перегорят, даже если используется стартовый режим звезды, при котором напряжение ниже номинального.
Даже если на валу свободно вращающаяся нагрузка, стартового момента при подключении звездой может не хватить и эл. двигатель не наберет обороты, при которых должно осуществляться переключение в режим треугольника, так как сопротивление среды, в котором вращаются механизмы агрегатов, (лопасти вентилятора или крыльчатка наноса) будет увеличиваться по мере набора скорости вращения.
В таком случае, если из схемы исключено токовое реле, и переключение режимов осуществляется по уставке таймера, то в момент перехода на треугольник будут наблюдаться всё те же броски тока почти такой же продолжительности, как и при пуске с неподвижного состояния ротора.
Сравнительные характеристики прямого и переходного запусков двигателя с нагрузкой на валу
Очевидно, что такое подключение звезда-треугольник не даст никаких положительных результатов при неправильно рассчитанном стартовом моменте. Но в момент отключения контактора, обеспечивающего подключение звездой, при недостаточных оборотах двигателя, вследствие самоиндукции будет наблюдаться бросок повышенного напряжения в сеть, которое может повредить другое оборудование.
Поэтому, используя переключение звезда-треугольник, необходимо убедиться в целесообразности такого подключения трехфазного асинхронного эл. двигателя и перепроверить расчеты по нагрузке.
Здравствуйте. Своим обзором я продолжу серию обзоров компонентов для «умного дома». И сегодня расскажу о переключателе направления вращения электродвигателя от компании ITEAD. Переключатель подключается к домашней сети Wi-Fi, и вы можете управлять им через интернет из любой точки мира. В обзоре я протестирую его работу, и выскажу свои соображения по улучшению и расширению возможностей переключателя. Если вам это интересно – добро пожаловать под кат.
Поставляется переключатель в антистатическом пакете:
Его краткие характеристики со страницы сайта производителя ITEAD, он же является и продавцом:
OverviewThis WiFi switch supports to control 7-32V DC or 125-250V AC motor’s clockwise/anticlockwise running. The switch adopts PSA 1-channel wifi module to realize motor clockwise/anticlockwise running control. Reversible status will be synchronously feedback to your phone! Input voltage: usb 5V or DC 7-32V.
В переключателе по питанию применён импульсный DC-ВС преобразователь :
Поэтому для питания переключателя возможно подавать на вход постоянное напряжение от 7 до 32 Вольт:
Или переключатель можно запитать 5 вольтами от micro USB:
Перевернём плату и посмотрим на неё снизу:
Не могу не заметить, что плохо смыт флюс у реле и силовых контактов.
Здесь установлена матрица из семи транзисторов Дарлингтона , линейный регулятор с малым падением напряжения и микросхема без наименования:
Давайте для пробы подключим к переключателю двигатель постоянного тока:
Можно подключать двигатели с питанием от 7 до 32 вольт. Питание подключается согласно схеме подключения:
Главное соблюсти цвет проводов, а то работать не будет)))
Подаём питание, в нашем случае 7,5В и теперь пришло время подключить переключатель к приложению для смартфонов :
Как устанавливать и настраивать приложение я подробно описал вот в своём обзоре. С момента выхода того обзора – приложение только похорошело и обзавелось русскоязычным интерфейсом.
Открываем приложение и выбираем добавить устройство. Добавление устройств стало ещё проще и теперь производится за четыре простых шага.
Шаг первый. Нажимаем кнопку на переключателе и удерживаем её нажатой пять секунд:
Шаг второй. Выбираем Wi-Fi сеть и вводим пароль от неё. Если вы уже пользовались данным приложением, то вводить уже ничего не придется:
Третьим шагом приложение ищет и подключает переключатель:
Четвёртый, и последний шаг – задание имени для переключателя:
Переключатель подключен:
Заходим в управление переключателем и нас просят обновить на нём прошивку:
Нажимаем настройку и обновляем прошивку:
Обратите внимание, как изменилось меню настроек переключателя после обновления прошивки:
Теперь здесь появилось возможность выбора действий после отключения питания на переключатель. Возможны три варианта. После возобновления питания двигатель продолжает вращаться в ту же сторону, двигатель останавливается или двигатель начнёт вращаться в другую сторону.
Также возможна установка таймеров обратного отсчёта:
Однократных или повторяющихся таймеров:
Циклических таймеров:
Ручное управление изменением направления вращения происходит при нажатии этой кнопки на экране:
Клавиша включена – двигатель вращается в одну сторону, выключена – вращается в другую сторону.
Так же возможно управление направлением вращения кратковременным нажатием на кнопку на самом переключателе. Светодиоды у реле сигнализируют их работу:
Светодиод у кнопки – сигнализирует подключение к сети. Когда Wi-Fi подключена – он горит. Подключение происходит достаточно быстро. 2-3 секунды. Пока светодиод не загорится – удалённое управление невозможно.
Я проиллюстрировал работу переключателя коротким видео:
Также к переключателю можно подключать электродвигатели переменного тока 125-250 Вольт. Только питание самого переключателя необходимо выполнить отдельно. Как я и писал возможны два варианта подключения питания:
А теперь о том, как компании ITEAD можно было бы улучшить свой продукт, что несомненно расширило бы его области применения.
Первое, и самое существенное. У переключателя отсутствует кнопка «СТОП». Для остановки процесса требуется использование концевых выключателей, кратковременно размыкающих питание переключателя. Но иногда процесс не требуется доводить до конца… И тут уже возникает проблема. Хотя при прерывании питания на переключатель есть возможность отключения сразу двух реле для остановки двигателя. Вы видели это в настройках переключателя. А также хотелось бы иметь возможность автоматического отключения двигателя при повышении нагрузки на нём в отличии от нормальной. Но это уже потребует усложнения схемы. Но я уверен, что такая функция была бы востребована.
Второе. В настройках таймеров очень не хватает секунд. Иногда минута – это слишком много.
И третье. Ручное управление в приложении – очень неинформативно. При смене направления вращения кнопка выключателя показывает включенное или выключенное состояние. Хотелось бы видеть кнопки управления вращением в виде стрелок, для большей наглядности.
Ну а в целом – переключатель весьма полезная вещь в автоматизации процессов. А при вышеуказанных доработках – ему вообще бы цены не было. А пока возможность и область его применения несколько ограничена.
Спасибо за внимание.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +33 Добавить в избранное Обзор понравился +30 +56
