Реверсивная схема: принцип действия, применение в электродвигателях и техника безопасности

Содержание

принцип действия, применение в электродвигателях и техника безопасности

В промышленности и в быту широко используются электродвигатели. При эксплуатации некоторых механизмов необходимо обеспечить вращение вала двигателя в разный направлениях, то есть нужно осуществлять реверс. Для этого используют определённую схему управления и применяют дополнительный магнитный пускатель (контактор) или реверсивный пускатель.

Теоретические основы
Принцип работы асинхронного двигателя
- Трехфазная сеть
- Однофазный режим
Машины постоянного тока
Плюсы использования магнитных пускателей
Техника безопасности

Теоретические основы

Вид схемы реверсивного пуска двигателя зависит от следующих факторов:

тип электродвигателя;
питающее напряжение;
назначение электрооборудования.

Поэтому схемы реверса могут сильно отличаться, но, поняв принципы их построения, вы сможете собрать или отремонтировать любую подобную схему.

Прежде чем разбирать схемы реверса двигателя, нужно определиться с понятиями, которые будут использоваться при описании работы:

Нормально разомкнутый (открытый) контакт — это контакт, который без внешнего воздействия находится в разомкнутом состоянии. Под внешним воздействием, прежде всего, понимают подачу напряжения на катушку управления реле или магнитного пускателя. В случае с кнопками коммутация контактов производится механически.
Нормально замкнутый (закрытый) контакт — это контакт, который без воздействия внешних сил находится в замкнутом состоянии.
Магнитный пускатель — это электромагнитное устройство, имеющее три силовых нормально разомкнутых контакта и несколько вспомогательных контактов. При подаче питающего напряжения на катушку электромагнита, якорь притягивается и все контакты одновременно переключаются. Силовые контакты используются для подключения электродвигателя к сети, а вспомогательные нужны для построения схемы управления, поэтому они могут быть нормально открытыми или закрытыми.
После снятия управляющего напряжения, под действием пружин устройство возвращается в исходное состояние.
Реверсивный пускатель — это два одинаковых магнитных пускателя, закреплённые на одном основании, с общим корпусом. Предназначен аппарат для реверсирования трёхфазных двигателей, поэтому силовые контакты соединены между собой определённым образом.
Тепловое реле — устройство для защиты двигателя от перегрева, вызванного повышенными токами в обмотках.
Контактор — коммутирующее устройство во многом аналогичное магнитному пускателю. Но в отличие от него может иметь от двух до четырёх нормально открытых силовых контактов с дугогасительными камерами и предназначен для переключения больших токов.
Автоматический выключатель — аппарат для защиты от токов короткого замыкания.

Для того чтобы электродвигатель поменял своё вращение нужно изменить его магнитное поле. Для этого необходимо произвести некоторые переключения, которые зависят от типа электрической машины.

Принцип работы асинхронного двигателя

Работа электродвигателя может осуществляться как в трехфазном, так и однофазном режиме. Принцип действия схем меняется незначительно, однако имеются некоторые дополнения в устройстве питания от однофазной сети.

Трехфазная сеть

Электрическая принципиальная схемя реверсивного пуска трёхфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором выглядит следующим образом (схема представлена на Рис.1)Питание всей схемы осуществляется от трёхфазной сети переменного тока с напряжением 380 В через автомат АВ.

Для того чтобы сделать реверс такой электрической машины (М), нужно изменить чередование двух любых фаз, подключённых к статору. На схеме магнитный пускатель Мп1 отвечает за прямое вращение, а Мп2 — за обратное. На рисунке видно, что при включении Мп1 происходит чередование фаз на статоре А, В, С, а при включении Мп2 — С, В, А, то есть фазы А и С меняются местами, что нам и нужно.

При подаче на схему напряжения, катушки Мп1 и Мп2 обесточены. Их силовые контакты Мп1.3 и Мп2.3 разомкнуты. Электродвигатель не вращается.

При нажатии на кнопку Пуск1, подаётся питание на катушку Мп1, пускатель срабатывает и происходит следующее:

Замыкаются силовые контакты Мп1.3, питающее напряжение подаётся на обмотки статора, двигатель начинает вращаться.
Замыкается нормально разомкнутый вспомогательный контакт Мп1.1. Этот контакт обеспечивает самоблокировку пускателя Мп1. То есть, когда кнопка Пуск1 будет отпущена, катушка Мп1 останется под напряжением благодаря контакту Мп1.1 и пускатель не отключится.
Размыкается нормально закрытый вспомогательный контакт Мп1.2. Этот контакт разрывает цепь управления катушкой Мп2, таким образом, обеспечивается защита от одновременного включения обоих контакторов.

Если возникла необходимость остановить двигатель или произвести реверс, нужно нажать

кнопку Стоп. При этом размыкается цепь питания Мп1, контактор отключается, его контакты возвращаются в первоначальное состояние, показанное на рисунке, электродвигатель останавливается.

Для того чтобы двигатель начал вращаться в обратную сторону, нужно нажать кнопку Пуск2. По аналогии с Мп1, сработают контакты Мп2.3, Мп2.1, Мп2.2, произойдёт переключение фаз на обмотке статора и двигатель начнёт вращаться в противоположном направлении.

Питание схемы управления осуществляется от двух фазовых проводов. При таком включении должны быть использованы контакторы с катушками на 380 В. Предохранители Пр1 и Пр2 обеспечивают защиту от токов короткого замыкания. Кроме того, извлечение этих предохранителей позволяет полностью обесточить все элементы управления и избежать риска получения электротравм при обслуживании и ремонте.

Защиту электрической машины от перегрузок обеспечивает тепловое реле РТ. При протекании повышенного тока в любой из трёх обмоток статора происходит нагрев биметаллической пластины РТ, в результате чего она изгибается. При определённом токе пластина нагревается настолько, что её изгиб вызывает срабатывание теплового реле, из-за чего оно размыкает свой нормально закрытый контакт РТ в схеме управления катушками Мп1 и Мп2 и двигатель отключается от сети.

Время срабатывания зависит от величины тока: чем выше ток, тем меньше время срабатывания. Благодаря тому, что РТ действует с некоторой задержкой, пусковые токи, которые могут в 7-10 раз превышать номинальные, не успевают спровоцировать срабатывание защиты.

В зависимости от типа устройства и настроек после срабатывания теплового реле возможны два варианта возвращения схемы в рабочее состояние:

Автоматический — после остывания чувствительного элемента реле возвращается в нормальное состояние и двигатель можно запустить кнопкой Пуск.
Ручной — нужно нажать специальный флажок на корпусе РТ, после этого контакт замкнётся и схема будет готова к запуску.

Рассмотренная схема реверса трехфазного двигателя может видоизменяться в зависимости от условий и потребностей. Например, питание схемы управления можно осуществлять от сети 12 В, в этом случае все элементы управления будут находиться под безопасным напряжением и такую установку можно без риска использовать при высокой влажности.

Реверс двигателя можно осуществлять только в том случае, когда двигатель полностью неподвижен, иначе пусковые токи возрастут в несколько раз, что приведёт к срабатыванию защиты. Для того чтобы контролировать выполнение этого условия, в схему управления могут быть добавлены реле времени, контакты которых подключаются последовательно к МП2.2 и Мп1.2. Благодаря этому, после нажатия кнопки Стоп двигатель можно будет запустить в противоположном направлении только по истечении несколько секунд, которые необходимы для полной остановки механизма.

Однофазный режим

Для того чтобы трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором работал от однофазной сети 220 В, используется схема подключения с пусковым и рабочим конденсаторами.

От обмотки статора электродвигателя отходит три провода. Два провода подключаются напрямую к фазному и нулевому проводам, а третий соединяется с одной из питающих жил через конденсатор. В этом случае направление вращения зависит от того, к какому из питающих проводников подключён конденсатор.

Если требуется превратить такую схему подключения в реверсивную, её нужно дополнить тумблером, который будет переключать ёмкость с одного провода питания на другой.

Машины постоянного тока

Реверсивный пуск двигателя постоянного тока можно осуществить изменением полярности подключения обмотки якоря или обмотки возбуждения. В зависимости от того, как эти две обмотки соединены между собой, двигатели постоянного тока имеют следующие типы возбуждения:

независимое — обмотки возбуждения и якоря запитывают от различных источников;

последовательное;
параллельное;
смешанное.

Двигатели постоянного тока могут уйти вразнос — режим работы машины, при котором обороты увеличиваются настолько, что это приводит к механическому повреждению.

В случае применения коллекторного двигателя с параллельным или независимым возбуждением такой режим может возникнуть при обрыве обмотки возбуждения. Поэтому схема подключения реверсивного двигателя в этом случае строится таким образом, чтобы осуществлялось переключение обмотки якоря, а обмотка возбуждения должна быть напрямую подключена к источнику питания. То есть недопустимо цепь возбуждения подключать через какие-либо контакты или предохранители.

В остальном схема управления отличается от реверсивного подключения трехфазного двигателя только тем, что происходит переключение двух питающих проводов постоянного тока, вместо трёх фаз переменного.

Плюсы использования магнитных пускателей

Основным элементом в реверсивных схемах подключения электродвигателя является магнитный пускатель. Применение этих аппаратов позволяет решить ряд задач:

Одновременное подключение трёх фаз.
Осуществление коммутации больших токов малыми сигналами. Некоторые аппараты могут коммутировать токи порядка сотен ампер, а ток необходимый для питания катушки редко превышает один ампер.
Дистанционный запуск. Благодаря конструкции пускателя и малым токам срабатывания, кнопки управления могут находиться на расстоянии нескольких сотен метров от электродвигателя, что, в свою очередь, обеспечивает не только удобство эксплуатации, но и безопасность оператора.

Нулевая защита. Если в процессе работы отключится напряжение, например, из-за срабатывания токовой защиты, то после возобновления электроснабжения, механизм начнёт работать самопроизвольно, что может привести не только к порче оборудования, но и к человеческим жертвам. Применение контактора исключает такую вероятность, так как после обесточивания он отключится и будет сохранять своё состояние до тех пор, пока оператор не нажмёт кнопку запуска.
Универсальность. Катушки для определённого типа пускателей имеют одинаковые характеристики и конструкцию, но напряжение срабатывания может быть разным. Благодаря этому, установив соответствующую катушку, контактор можно использовать в различных сетях. Об этой особенности следует помнить при замене одного пускателя на другой, так как внешне совершенно одинаковые устройства, могут иметь разное рабочее напряжение.

Техника безопасности

При монтаже, наладке и ремонте необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

В случае работы со схемой управления электродвигателями для полного отключения нужно обесточить силовую часть и цепи управления. Некоторые электродвигатели могут получать питание от двух независимых источников питания, поэтому необходимо обязательно изучить схему подключения. Произведите необходимые отключения и проверьте индикатором отсутствие напряжения не только на силовых, но и на вспомогательных контактах.

Если в схеме установлены конденсаторы, после отключения питания следует дать им время для разрядки, прежде чем касаться токопроводящих частей.

Схема подключения реверсивного магнитного пускателя

Магнитный пускатель является специальной коммутационной аппаратурой, предназначенной для многократного автоматического включения и выключения различных потребителей электрической энергии. С помощью него осуществляется дистанционное управление, а также есть возможность включения и выключения потребителей, расположенных на каком-либо расстоянии от пульта управления. Схема подключения реверсивного магнитного пускателя нашла свое применение при эксплуатации совместно с асинхронными электродвигателями. Именно с его помощью электродвигатель меняет направление вращения вала, а также запускается и останавливается.

Содержание

Управление магнитным пускателем

Магнитный пускатель способен разгрузить маломощные контакты. Например, обычный выключатель, рассчитан на включение и отключение нагрузки не выше 10-ти ампер. В таких случаях используется магнитный пускатель, позволяющий производить включение и отключение тока с гораздо более высоким значением.

Для управления используется электромагнитная катушка, потребляющая при срабатывании мощность всего 200 Вт. После срабатывания потребляемая мощность становится еще меньше и составляет 25 Вт. При этом, сила тока получается всего 0,52 ампер. Именно такое значение тока позволяет пускателю сработать и выполнить включение основной силовой цепи. Таким образом, можно установить компактный выключатель небольшого размера для управления магнитным пускателем, который, в свою очередь, с помощью своих силовых контактов будет выполнять включение и выключение больших мощностей.

Различные модели оборудуются катушками управления, рассчитанными на разное напряжение – 380, 220 или 36 вольт. Например, на токарные станки устанавливаются имеющие катушки на 36 вольт. Таким образом, создается безопасное напряжение, исключающее поражение электрическим током при пробое изоляции.

Использование теплового реле

В отдельных случаях магнитный пускатель используется совместно с тепловым реле. С помощью теплового реле осуществляется дополнительная защита электродвигателя от перегрузкии от функционирования в режиме неполных фаз. Такой режим возникает, когда во время работы электродвигателя исчезает какая-либо из трех фаз. Причиной может быть перегорание плавкой вставки на одной из фаз, подгорание контактов на клемме, выпадение фазного провода из-за слабых контактов.

При наступлении неполнофазного режима, возникает перегрузка электродвигателя, происходит увеличение тока, проходящего через тепловое реле. Здесь происходит нагревание токопроводящих биметаллических пластин. Воздействие тепла приводит к их выгибанию и последующему отключению контактов в тепловом реле. Эти контакты, в свою очередь, отключают магнитный пускатель и, соответственно, сам электродвигатель.

Классическая схема подключения реверсивного магнитного пускателя с управляющей катушкой на 220 вольт приведена ниже:

Схема подключения двигателя по реверсивной схеме

Трехфазный двигатель, звезда/треугольник, назад и вперед, без таймера

3-фазное подключение двигателя звезда/треугольник (Y-Δ) назад-вперед и вверх-вниз без таймера Схемы питания, управления и подключения

OFF-Push) используются для изменения направления вращения трехфазного двигателя, например, реверс, вперед, вверх или вниз. Так как в схеме управления не используется таймер, управление может быть полуавтоматическим или ручным.

Цепь питания и принципиальная схема подключения показывают, что L1 и L3 были изменены для работы трехфазного двигателя в прямом и обратном направлениях (поскольку изменение двух линий из трех приведет к изменению направления вращения двигателя в противоположном направлении). Такие методы пуска двигателей с помощью пускателей двигателей необходимы и используются в токарных станках, кранах и т. д. для изменения вращения двигателей.

Трехфазный двигатель звезда/треугольник назад и вперед с таймером
Подключение трехфазного двигателя назад и вперед – схемы питания и управления

Работа цепи:

Если мы нажмем кнопку для работы в прямом направлении, двигатель запустится в положении вперед или вверх через контактор K1. Точно так же кнопка реверса используется для вращения двигателя в реверсивном или нижнем положении с помощью K2. Контактор (где две строки — это изменения по отношению к первому контактору, т.е. K1).
Имейте в виду, что одновременно возможна только одна операция (вперед или назад) из-за электрической блокировки, т. е. если кнопка для направления вперед включена, нам придется остановить стартер перед изменением направления вращения двигателя. Проще говоря, контакторы K1 (для прямого хода) и K2 (для обратного хода) не могут быть включены одновременно.
Контактор K4 соединен звездой, а контактор K3 соединен треугольником. Они используются в качестве пускателя «звезда-треугольник», когда двигатель сначала подключается к сети питания по схеме «звезда» (чтобы уменьшить высокий ток включения), а затем по схеме «треугольник» при полной нагрузке и напряжении.

Похожие сообщения:

Звезда-треугольник (Y-Δ) 3-фазный метод запуска двигателя с помощью автоматического пускателя звезда-треугольник с таймером.
Подключение трехфазного двигателя по схеме ЗВЕЗДА/ТРЕУГОЛЬНИК без таймера – схемы питания и управления

Сокращения:

O/L = Реле перегрузки (тепловое)
НО = нормально разомкнутые контакты
НЗ = нормально замкнутые контакты
FOR = передняя позиция
REV = обратное направление
T = Таймер
L1, L2, L3 = три линии или фазы
K1, K2, K3, K4 = Контакторы
Y = Y или соединение звездой
Δ = соединение треугольником

Схема питания

Мощность Схема подключения трехфазного двигателя для пускателя по схеме звезда/треугольник без таймера для работы двигателя в обратном/прямом направлениях.

Похожие сообщения:

Что такое устройство плавного пуска? Его работа, схема и приложения
Пускатель прямого действия — схема подключения пускателя DOL для двигателей

Схема управления

Схема управления трехфазного подключения двигателя (пускатель звезда/треугольник без таймера) для операций назад/вперед или вверх-вниз.

Принципиальная схема подключения

Принципиальная схема подключения 3-фазного двигателя для работы в обратном и прямом направлении с использованием пускателя по схеме звезда/треугольник без таймера.

Соответствующие схемы питания, управления и подключения двигателей

Управление трехфазным двигателем более чем двумя кнопками – схемы питания и управления
ON / OFF Подключение трехфазного двигателя Схема питания и управления и электрические схемы
Пуск и остановка трехфазного двигателя из нескольких мест – схемы питания и управления
Трехфазный пускатель ротора с фазным ротором – схемы управления и питания
Двухскоростные однонаправленные трехфазные схемы подключения электродвигателя и схемы управления
Две скорости, два направления Многоскоростной трехфазный двигатель — схемы питания и управления
Многоскоростной трехфазный двигатель, 3 скорости, 1 направление – схемы питания и управления

URL-адрес скопирован

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Отклонение иска об обратной расовой дискриминации, Седьмой судебный округ напоминает работодателям о передовом опыте64, 42 США § 2000e

et seq. , Апелляционный суд США по седьмому округу предоставил руководство о мерах, которые работодатели могут предпринять, чтобы избежать ответственности за иски о обратной дискриминации. Groves против South Bend Community School Corp. , № 21-3336 (19 октября 2022 г.).

Седьмой округ обладает юрисдикцией над Иллинойсом, Индианой и Висконсином.

Фон

Уильям Гроувс, белый, работал спортивным директором в South Bend Community School Corporation. В 2017 году Гроувс подал заявку на должность директора по легкой атлетике недавно созданной корпорации. Суперинтендант, чернокожий, провел собеседование с четырьмя претендентами на роль в округе и в конечном итоге предложил на эту должность Сибе Гэвина, чернокожего. Суперинтендант пришел к выводу, что Гэвин хорошо провел собеседование и «внушил уверенность в своей способности восстановить натянутые отношения школьного округа со Спортивной ассоциацией средних школ Индианы»; в то время как Гровс плохо проводил собеседования, сказал он, и, по-видимому, хвастался «увольнением 24 тренеров во время его пребывания в средней школе Адамса», что суперинтендант счел неприятным. Более того, по словам суперинтенданта, предыдущие случаи несоблюдения Гроувсом спортивных правил под его наблюдением заставили суперинтенданта усомниться в способности Гроувза выполнять эту роль. Узнав, что он не получил повышения, Гроувс подал в суд на Школьную корпорацию в соответствии с разделом VII, заявив об обратной расовой дискриминации на основании его заявления о том, что он более подходит для этой роли, чем Гэвин.

В марте 2019 года Школьная корпорация упразднила должность директора по легкой атлетике корпорации и создала должность декана по делам студентов/легкой атлетике в каждой из четырех средних школ округа. Гровс и несколько других кандидатов, в том числе Гэвин, подали заявки на новые должности. После интервью Гровс не получил предложения. Вместо этого директор средней школы Райли предложил Гэвину другую должность, сказал он, отчасти из-за качества ответов Гэвина на интервью. Впоследствии Гроувс внес поправки в свою первоначальную жалобу, добавив заявление о расовой дискриминации на основании того, что он не получил должность декана по делам студентов / легкой атлетике, и возмездие за отмену должности спортивного директора. Гровс отказался от своего требования о возмездии в порядке упрощенного судопроизводства.

Вынося решение в порядке упрощенного судопроизводства для School Corporation, окружной суд отклонил утверждение Гроувза о том, что он гораздо более квалифицирован для любой должности, чем Гэвин, и что он не был выбран из-за своей расы.

Решение седьмого округа

Многие суды США изменили стандартный подход к доказыванию исков о дискриминации, когда иск представляет собой «обратную дискриминацию» (дискриминацию в пользу традиционного защищаемого класса). В Седьмом судебном округе белые истцы, подающие иски о расовой дискриминации в соответствии с Разделом VII, должны представить доказательства того, что:

«существуют фоновые обстоятельства, свидетельствующие о том, что работодатель имеет основания или склонность к оскорбительной дискриминации в отношении белых, или доказательства того, что в имеющихся фактах есть что-то подозрительное»;
Они соответствовали законным ожиданиям работодателя;
Они пострадали от неблагоприятного судебного иска; и
К ним относились менее благосклонно, чем к лицам, находящимся в аналогичном положении, но не принадлежащим к их защищенному классу.

При рассмотрении апелляции стороны согласились, что дело зависит от того, имелись ли достаточные доказательства того, что решения Школьной корпорации носили предлоговый характер, то есть не являлись истинными причинами таких решений. Гровсу пришлось показать не только то, что школьный округ солгал о причине, по которой он не был принят на работу, но и то, что истинная причина была основана на расовой дискриминации. Седьмой округ постановил: «Он не преодолел это препятствие». Суд постановил, что окружной суд правильно пришел к выводу, что Гровс не может доказать, что School Corporation солгала о причине, по которой он не был принят на работу.

Во-первых, Седьмой округ отклонил утверждение Гроувза о том, что школьная корпорация якобы проигнорировала свою политику проверки биографических данных при приеме на работу Гэвина, внутреннего кандидата. Выяснилось, что Гроувс полагался только на предположения, и не было выявлено случаев, когда School Corporation проводила проверку биографических данных существующих сотрудников. Затем Седьмой округ обнаружил, что Гровс не может доказать, что он более квалифицирован, чем Гэвин, для этих должностей. В нем отмечалось, что на бумаге Гроувс может выглядеть более квалифицированным, но Школьная корпорация надлежащим образом придавала большое значение собеседованиям, и «Гэвин значительно превзошел Гроувза». Суд постановил, что субъективная оценка Школьной корпорацией интервью была надлежащей, особенно с учетом отсутствия доказательств в протоколе, предполагающих, что раса учитывалась.

Поскольку Гровс не подкрепил свои утверждения об обратной расовой дискриминации достаточными доказательствами, чтобы позволить присяжным вынести решение в его пользу, Седьмой окружной округ подтвердил решение в порядке упрощенного судопроизводства для Школьной корпорации.

Key Takeaways

Раздел VII не выбирает фаворитов — защита «расы» распространяется в равной степени на все расы, включая белых. Как и в случае с традиционными заявлениями о дискриминации, работодатели могут свести к минимуму риск заявлений о обратной дискриминации, приняв активные меры для своей защиты. Ниже приведены некоторые стратегии, которые следует учитывать:

Четко определите законные критерии работы в объявлениях о вакансиях, чтобы соискатели могли ознакомиться с ними.
Создайте четкую и эффективную документацию, касающуюся принятия решений о приеме на работу. Заявления на интервью сыграли ключевую роль в поддержке решения о продвижении по службе Groves . Кроме того, хорошо задокументированный отчет о неправомерном поведении сотрудника может помочь в защите работодателя.
Установите и задокументируйте процесс внутренней проверки решений о продвижении по службе, чтобы гарантировать беспристрастность решений.
Не допускайте расы и других незаконных факторов в процессе принятия решений. В Groves в записи не было никаких доказательств того, что раса учитывалась.
Сформулируйте и задокументируйте все законные и недискриминационные причины выбора кандидатов и избегайте любых противоречивых причин.
Во время обучения подчеркните антидискриминационную политику организации и то, как сообщать о потенциальных нарушениях этой политики.