Avviatore invertitore: principio di funzionamento, applicazioni del motore e sicurezza

I motori elettrici sono ampiamente utilizzati nell'industria e nella vita di tutti i giorni. Quando si azionano alcuni meccanismi, è necessario garantire la rotazione dell'albero motore in direzioni diverse, ovvero è necessario invertire. Per questo, viene utilizzato un determinato schema di controllo e viene utilizzato un avviatore magnetico aggiuntivo (contattore) o un avviatore invertitore.

Base teorica

Il tipo di circuito di avviamento del motore inverso dipende dai seguenti fattori:

• tipo di motore elettrico;
• tensione di alimentazione;
• lo scopo delle apparecchiature elettriche.

Pertanto, i circuiti inversi possono essere molto diversi, ma una volta compresi i principi della loro costruzione, è possibile assemblare o riparare qualsiasi circuito di questo tipo.

Prima di smontare i circuiti di inversione del motore, è necessario definire i concetti che verrà utilizzato nella descrizione dell'opera:

• Un contatto normalmente aperto (aperto) è un contatto che si trova in uno stato aperto senza influenza esterna. Un'influenza esterna, prima di tutto, è intesa come l'alimentazione di tensione alla bobina di controllo di un relè o di un avviatore magnetico. Nel caso dei pulsanti, i contatti vengono commutati meccanicamente.
• Un contatto normalmente chiuso (chiuso) è un contatto che si trova in uno stato chiuso senza forze esterne.
• Un avviatore magnetico è un dispositivo elettromagnetico che ha tre contatti di potenza normalmente aperti e diversi contatti ausiliari. Quando viene applicata la tensione di alimentazione alla bobina del solenoide, l'indotto viene attratto e tutti i contatti vengono commutati contemporaneamente. I contatti di potenza sono utilizzati per collegare il motore elettrico alla rete, mentre i contatti ausiliari sono necessari per costruire un circuito di controllo, quindi possono essere normalmente aperti o chiusi. Dopo aver rimosso la tensione di controllo, il dispositivo ritorna al suo stato originale sotto l'azione delle molle.
• Un avviatore invertitore è costituito da due avviatori magnetici identici montati su una base, con un alloggiamento comune. Il dispositivo è destinato all'inversione di motori trifase, quindi i contatti di potenza sono collegati tra loro in un certo modo.
• Un relè termico è un dispositivo per proteggere il motore dal surriscaldamento causato dall'aumento delle correnti negli avvolgimenti.
• Un contattore è un dispositivo di commutazione per molti versi simile a un avviatore magnetico. Ma a differenza di esso, può avere da due a quattro contatti di potenza normalmente aperti con scivoli d'arco ed è progettato per commutare grandi correnti.
• Un interruttore è un dispositivo di protezione contro le correnti di cortocircuito.

Affinché il motore elettrico cambi la sua rotazione, è necessario cambiare il suo campo magnetico. Per fare ciò, è necessario effettuare alcuni passaggi, che dipendono dal tipo di macchina elettrica.

Il principio di funzionamento di un motore asincrono

Il funzionamento del motore elettrico può essere effettuato sia in modalità trifase che monofase. Il principio di funzionamento dei circuiti cambia leggermente, tuttavia, ci sono alcune aggiunte all'alimentazione da una rete monofase.

Rete trifase

Lo schema elettrico dell'avviamento reversibile di un motore elettrico trifase con rotore a gabbia di scoiattolo è il seguente modo (lo schema è mostrato in Fig. 1) L'alimentazione dell'intero circuito viene effettuata da una rete CA trifase con una tensione di 380 V attraverso macchina automatica AB.

Per invertire una tale macchina elettrica (M), è necessario modificare l'alternanza di due fasi qualsiasi collegate allo statore. Nel diagramma, l'avviatore magnetico Mn1 è responsabile della rotazione in avanti e Mn2 è responsabile dell'opposto. La figura mostra che quando si accende Mn1, le fasi si alternano sullo statore A, B, C e quando si accende Mn2 - C, B, A, cioè le fasi A e C cambiano di posto, che è ciò di cui abbiamo bisogno .

Quando viene applicata tensione al circuito, le bobine Mn1 e Mn2 vengono diseccitate. I loro contatti di potenza Mp1.3 e Mp2.3 sono aperti. Il motore elettrico non gira.

Quando si preme il pulsante Start1, viene fornita alimentazione alla bobina Mp1, viene attivato l'avviatore e accade quanto segue:

1. I contatti di potenza Mp1.3 sono chiusi, la tensione di alimentazione viene applicata agli avvolgimenti dello statore, il motore inizia a ruotare.
2. Il contatto ausiliario normalmente aperto Mp1.1 si chiude. Questo contatto fornisce l'autobloccaggio dell'avviatore Mp1. Cioè, al rilascio del pulsante Start1, la bobina Mn1 rimarrà eccitata grazie al contatto Mn1.1 e l'avviatore non si spegnerà.
3. Il contatto ausiliario normalmente chiuso Mp1.2 si apre. Questo contatto interrompe il circuito di comando della bobina Mn2, fornendo così protezione contro l'attivazione contemporanea di entrambi i contattori.

Se diventa necessario spegnere il motore o fare retromarcia, devi premere

Pulsante di arresto. Contemporaneamente viene aperto il circuito di alimentazione Mp1, il contattore viene disconnesso, i suoi contatti ritornano allo stato originale mostrato in figura, il motore elettrico si ferma.

Affinché il motore inizi a ruotare nella direzione opposta, è necessario premere il pulsante Start 2. Per analogia con Mp1, i contatti Mp2.3, Mp2.1, Mp2.2 funzioneranno, le fasi attiveranno l'avvolgimento dello statore e il motore inizierà a ruotare nella direzione opposta.

Il circuito di controllo è alimentato da due fili di fase. Con questo collegamento devono essere utilizzati contattori con bobine da 380 V. I fusibili Pr1 e Pr2 forniscono protezione contro le correnti di cortocircuito. Inoltre, la rimozione di questi fusibili diseccita completamente tutti i controlli ed evita il rischio di lesioni elettriche durante la manutenzione e la riparazione.

La protezione della macchina elettrica contro i sovraccarichi è assicurata dal relè termico RT. Quando una corrente maggiore scorre in uno qualsiasi dei tre avvolgimenti dello statore, la piastra bimetallica RT viene riscaldata, a seguito della quale si piega. Ad una certa corrente, la piastra si riscalda così tanto che la sua flessione fa funzionare il relè termico, a causa del quale apre il suo contatto normalmente chiuso PT nel circuito di comando delle bobine Mp1 e Mp2 e il motore viene disconnesso da reti.

Il tempo di risposta dipende dall'entità della corrente: maggiore è la corrente, minore è il tempo di risposta. A causa del fatto che il TA agisce con un certo ritardo, le correnti di spunto, che possono essere 7-10 volte superiori a quelle nominali, non hanno il tempo di provocare l'intervento della protezione.

A seconda del tipo di dispositivo e delle impostazioni, dopo l'attivazione del relè termico, sono disponibili due opzioni per riportare il circuito in uno stato operativo:

• Automatico: dopo che l'elemento sensibile si è raffreddato, il relè torna al suo stato normale e il motore può essere avviato con il pulsante Start.
• Manuale: è necessario premere una bandiera speciale sul corpo RT, dopodiché il contatto si chiuderà e il circuito sarà pronto per iniziare.

Il circuito inverso considerato di un motore trifase può essere modificato a seconda delle condizioni e delle esigenze. Ad esempio, il circuito di controllo può essere alimentato da una rete a 12 V, in questo caso tutti gli elementi di controllo sarà sotto tensione sicura e tale installazione può essere tranquillamente utilizzata ad alta umidità.

Il motore può essere invertito solo quando il motore è completamente fermo, altrimenti le correnti di spunto aumenteranno più volte, il che farà scattare la protezione. Per controllare il rispetto di questa condizione, al circuito di controllo può essere aggiunto un relè a tempo, i cui contatti sono collegati in serie a MP2.2 e Mp1.2. Grazie a ciò, dopo aver premuto il pulsante Stop, il motore può essere avviato nella direzione opposta solo dopo pochi secondi, che sono necessari per fermare completamente il meccanismo.

Modalità monofase

Affinché un motore asincrono trifase con un rotore a gabbia di scoiattolo funzioni da una rete monofase a 220 V, viene utilizzato uno schema di collegamento con condensatori di avviamento e di lavoro.

Tre fili lasciano l'avvolgimento dello statore del motore elettrico. Due fili sono collegati direttamente ai fili di fase e neutro e il terzo è collegato a uno dei fili di alimentazione tramite un condensatore. In questo caso, il senso di rotazione dipende da quale dei conduttori di alimentazione è collegato al condensatore.

Se è necessario trasformare un tale schema di connessione in uno reversibile, deve essere integrato con un interruttore a levetta che commuterà la capacità da un cavo di alimentazione all'altro.

macchine DC

L'avviamento inverso di un motore CC può essere effettuato modificando la polarità del collegamento dell'avvolgimento dell'indotto o dell'avvolgimento di campo. A seconda di come questi due avvolgimenti sono collegati tra loro, i motori CC hanno i seguenti tipi di eccitazione:

• indipendente: gli avvolgimenti di eccitazione e le armature sono alimentati da varie fonti;
• coerente;
• parallelo;
• misto.

I motori a corrente continua possono rimanere senza marcia, una modalità di funzionamento della macchina in cui la velocità aumenta così tanto da provocare danni meccanici.

Nel caso di un motore del collettore con eccitazione parallela o indipendente, tale modalità può verificarsi quando l'avvolgimento di eccitazione è rotto. Pertanto, lo schema di collegamento del motore reversibile in questo caso è costruito in modo tale che l'avvolgimento dell'indotto è stato commutato e l'avvolgimento di eccitazione deve essere collegato direttamente a Alimentazione elettrica. Cioè, è inaccettabile collegare il circuito di eccitazione tramite contatti o fusibili.

Altrimenti, il circuito di controllo differisce dal collegamento reversibile di un motore trifase solo in quanto vengono commutati due fili di alimentazione CC, anziché tre fasi CA.

Vantaggi dell'utilizzo di avviatori magnetici

L'elemento principale negli schemi di collegamento del motore elettrico reversibile è un avviatore magnetico. L'uso di questi dispositivi consente di risolvere una serie di problemi:

• Collegamento simultaneo di tre fasi.
• Implementazione della commutazione di grandi correnti con piccoli segnali. Alcuni dispositivi possono commutare correnti dell'ordine di centinaia di ampere e la corrente richiesta per alimentare la bobina raramente supera un ampere.
• Avvio remoto. A causa del design dell'avviatore e delle basse correnti di esercizio, i pulsanti di controllo possono essere posizionati a una distanza di diversi centinaia di metri dal motore elettrico, che a sua volta offre non solo facilità d'uso, ma anche sicurezza operatore.
• Protezione zero. Se la tensione viene interrotta durante il funzionamento, ad esempio a causa del funzionamento della protezione corrente, dopo la ripresa alimentazione, il meccanismo inizierà a funzionare spontaneamente, il che può portare non solo a danni alle apparecchiature, ma anche a sacrificio umano. L'uso di un contattore elimina questa possibilità, poiché dopo la diseccitazione si spegnerà e rimarrà nel suo stato fino a quando l'operatore non preme il pulsante di avviamento.
• Versatilità. Le bobine per un certo tipo di avviatore hanno le stesse caratteristiche e design, ma la tensione di risposta potrebbe essere diversa. Grazie a ciò, installando una bobina adatta, il contattore può essere utilizzato in varie reti. Questa caratteristica dovrebbe essere ricordata quando si sostituisce un avviatore con un altro, poiché dispositivi esternamente completamente identici possono avere tensioni operative diverse.

Ingegneria della sicurezza

Durante l'installazione, la messa in servizio e la riparazione, è necessario osservare rigorosamente le regole di sicurezza.

Nel caso di funzionamento con circuito di comando del motore elettrico, per uno spegnimento completo, è necessario togliere tensione alla sezione di potenza e ai circuiti di comando. Alcuni motori elettrici possono essere alimentati da due fonti di alimentazione indipendenti, quindi assicurati di studiare lo schema di collegamento. Effettuare le disconnessioni necessarie e verificare con l'indicatore che non vi sia tensione non solo sui contatti di potenza, ma anche sui contatti ausiliari.

Se i condensatori sono installati nel circuito, dopo aver spento l'alimentazione, dare loro il tempo di scaricarsi, prima di toccare le parti in tensione.