Rozrusznik nawrotny: zasada działania, zastosowania silnikowe i bezpieczeństwo

Silniki elektryczne znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle i życiu codziennym. Podczas obsługi niektórych mechanizmów konieczne jest zapewnienie obrotu wału silnika w różnych kierunkach, to znaczy konieczne jest odwrócenie. W tym celu stosuje się pewien schemat sterowania i stosuje się dodatkowy rozrusznik magnetyczny (stycznik) lub rozrusznik nawrotny.

Podstawy teoretyczne

Rodzaj obwodu rozruchu silnika wstecznego zależy od następujących czynników:

• rodzaj silnika elektrycznego;
• napięcie zasilania;
• cel sprzętu elektrycznego.

Dlatego obwody wsteczne mogą być bardzo różne, ale kiedy zrozumiesz zasady ich budowy, możesz zmontować lub naprawić każdy taki obwód.

Przed demontażem obwodów wstecznych silnika musisz zdecydować o koncepcjach, które zostaną użyte przy opisie pracy:

• Styk normalnie otwarty (otwarty) to styk, który znajduje się w stanie otwartym bez wpływu zewnętrznego. Przez wpływ zewnętrzny rozumie się przede wszystkim doprowadzenie napięcia do cewki sterującej przekaźnika lub rozrusznika magnetycznego. W przypadku przycisków styki przełączane są mechanicznie.
  instagram viewer
• Styk normalnie zamknięty (zamknięty) to styk, który znajduje się w stanie zamkniętym bez sił zewnętrznych.
• Rozrusznik magnetyczny to urządzenie elektromagnetyczne, które ma trzy normalnie otwarte styki zasilania i kilka styków pomocniczych. Po przyłożeniu napięcia zasilającego do cewki elektromagnesu zwora jest przyciągana i wszystkie styki są przełączane jednocześnie. Styki zasilania służą do podłączenia silnika elektrycznego do sieci, a styki pomocnicze są potrzebne do budowy obwodu sterującego, dzięki czemu mogą być normalnie otwarte lub zamknięte. Po usunięciu napięcia sterującego urządzenie powraca do stanu pierwotnego pod działaniem sprężyn.
• Rozrusznik nawrotny to dwa identyczne rozruszniki magnetyczne zamontowane na jednej podstawie, ze wspólną obudową. Urządzenie przeznaczone jest do odwracania silników trójfazowych, dlatego styki mocy są ze sobą połączone w określony sposób.
• Przekaźnik termiczny to urządzenie chroniące silnik przed przegrzaniem spowodowanym zwiększonymi prądami w uzwojeniach.
• Stycznik jest urządzeniem przełączającym pod wieloma względami podobnym do rozrusznika magnetycznego. Ale w przeciwieństwie do niego może mieć od dwóch do czterech normalnie otwartych styków zasilania z komorami łukowymi i jest przeznaczony do przełączania dużych prądów.
• Wyłącznik to urządzenie do ochrony przed prądami zwarciowymi.

Aby silnik elektryczny mógł zmienić swój obrót, konieczna jest zmiana jego pola magnetycznego. Aby to zrobić, musisz dokonać kilku przełączników, które zależą od typu maszyny elektrycznej,.

Zasada działania silnika asynchronicznego

Praca silnika elektrycznego może odbywać się zarówno w trybie trójfazowym, jak i jednofazowym. Zasada działania obwodów nieznacznie się zmienia, jednak istnieją pewne dodatki do zasilania z sieci jednofazowej.

Sieć trójfazowa

Schemat elektryczny odwracalnego rozruchu trójfazowego silnika elektrycznego z wirnikiem klatkowym jest następujący sposób (schemat pokazano na ryc. 1) Zasilanie całego obwodu odbywa się z trójfazowej sieci prądu przemiennego o napięciu 380 V przez automat AB.

Aby odwrócić taką maszynę elektryczną (M), należy zmienić naprzemiennie dowolne dwie fazy podłączone do stojana. Na schemacie rozrusznik magnetyczny Mn1 odpowiada za obrót do przodu, a Mn2 za przeciwny. Rysunek pokazuje, że gdy Mn1 jest włączony, fazy naprzemiennie na stojanie A, B, C, a gdy Mn2 jest włączony - C, B, A, czyli fazy A i C zamieniają się miejscami, czego potrzebujemy .

Po przyłożeniu napięcia do obwodu cewki Mn1 i Mn2 są pozbawione napięcia. Ich styki zasilania Mp1.3 i Mp2.3 są otwarte. Silnik elektryczny nie obraca się.

Po naciśnięciu przycisku Start1, zasilanie jest dostarczane do cewki Mp1, uruchamiany jest rozrusznik i dzieje się co następuje:

1. Styki mocy Mp1.3 są zamknięte, napięcie zasilania jest podawane na uzwojenia stojana, silnik zaczyna się obracać.
2. Styk pomocniczy normalnie otwarty Mp1.1 zamyka się. Styk ten zapewnia samoczynną blokadę rozrusznika MP1. Oznacza to, że po zwolnieniu przycisku Start1, cewka Mn1 pozostanie pod napięciem ze względu na styk Mn1.1 i rozrusznik się nie wyłączy.
3. Styk pomocniczy normalnie zamknięty Mp1.2 otwiera się. Styk ten przerywa obwód sterowania cewki Mn2, zapewniając w ten sposób ochronę przed równoczesnym załączeniem obu styczników.

Jeśli konieczne będzie zatrzymanie silnika lub cofnięcie, musisz nacisnąć

Przycisk stopu. Jednocześnie obwód zasilania Mp1 zostaje otwarty, stycznik zostaje odłączony, jego styki powracają do pierwotnego stanu pokazanego na rysunku, silnik elektryczny zatrzymuje się.

Aby silnik zaczął się obracać w przeciwnym kierunku, musisz nacisnąć przycisk Start 2. Analogicznie do Mp1 zadziałają styki Mp2.3, Mp2.1, Mp2.2, fazy załączą uzwojenie stojana i silnik zacznie się obracać w przeciwnym kierunku.

Obwód sterowania zasilany jest z przewodów dwufazowych. Przy takim połączeniu należy zastosować styczniki z cewkami 380 V. Bezpieczniki Pr1 i Pr2 zapewniają ochronę przed prądami zwarciowymi. Ponadto wyjęcie tych bezpieczników całkowicie wyłącza zasilanie wszystkich elementów sterujących i pozwala uniknąć ryzyka porażenia prądem podczas konserwacji i napraw.

Ochronę maszyny elektrycznej przed przeciążeniami zapewnia przekaźnik termiczny RT. Gdy w którymkolwiek z trzech uzwojeń stojana przepływa zwiększony prąd, bimetaliczna płyta RT nagrzewa się, w wyniku czego się wygina. Przy określonym prądzie płyta nagrzewa się tak bardzo, że jej zgięcie powoduje zadziałanie przekaźnika termicznego, dzięki czemu otwiera zestyk rozwierny PT w obwodzie sterowania cewek Mp1 i Mp2 i silnik jest odłączony od sieci.

Czas odpowiedzi zależy od wielkości prądu: im wyższy prąd, tym krótszy czas odpowiedzi. Ze względu na to, że RT działa z pewnym opóźnieniem, prądy rozruchowe, które mogą być 7-10 razy wyższe niż znamionowe, nie mają czasu na sprowokowanie działania ochronnego.

W zależności od typu urządzenia i ustawień, po wyzwoleniu przekaźnika termicznego istnieją dwie możliwości przywrócenia obwodu do stanu roboczego:

• Automatyczny - po ostygnięciu elementu pomiarowego przekaźnik wraca do stanu normalnego i można uruchomić silnik przyciskiem Start.
• Ręczny - musisz nacisnąć specjalną flagę na korpusie RT, po czym styk się zamknie i obwód będzie gotowy do uruchomienia.

Rozważany obwód wsteczny silnika trójfazowego można modyfikować w zależności od warunków i potrzeb. Na przykład obwód sterujący może być zasilany z sieci 12 V, w tym przypadku wszystkie elementy sterujące będzie pod bezpiecznym napięciem i taka instalacja może być bezpiecznie używana przy wysokich wilgotność.

Silnik można odwrócić tylko wtedy, gdy silnik jest całkowicie nieruchomy, w przeciwnym razie prądy rozruchowe wzrosną kilkakrotnie, co uruchomi zabezpieczenie. W celu kontroli spełnienia tego warunku do obwodu sterującego można dodać przekaźnik czasowy, którego styki są połączone szeregowo z MP2.2 i MP1.2. Dzięki temu po wciśnięciu przycisku Stop silnik można uruchomić dopiero po kilku sekundach w przeciwnym kierunku, które są niezbędne do całkowitego zatrzymania mechanizmu.

Tryb jednofazowy

Aby trójfazowy silnik asynchroniczny z wirnikiem klatkowym działał z jednofazowej sieci 220 V, stosuje się schemat połączeń z kondensatorami rozruchowymi i roboczymi.

Z uzwojenia stojana silnika elektrycznego wychodzą trzy przewody. Dwa przewody są połączone bezpośrednio z przewodem fazowym i neutralnym, a trzeci jest podłączony do jednego z przewodów zasilających przez kondensator. W takim przypadku kierunek obrotu zależy od tego, do którego z przewodów zasilających podłączony jest kondensator.

Jeśli wymagane jest przekształcenie takiego schematu połączeń w odwracalny, należy go uzupełnić przełącznikiem dwustabilnym, który przełącza pojemność z jednego przewodu zasilającego na drugi.

Maszyny prądu stałego

Odwrotny rozruch silnika prądu stałego można wykonać poprzez zmianę biegunowości połączenia uzwojenia twornika lub uzwojenia wzbudzenia. W zależności od tego, jak te dwa uzwojenia są ze sobą połączone, silniki prądu stałego mają następujące typy wzbudzenia:

• niezależne - uzwojenia i zwory wzbudzenia zasilane są z różnych źródeł;
• spójny;
• równoległy;
• mieszany.

Silniki prądu stałego mogą wybiegać z biegu - tryb pracy maszyny, w którym prędkość wzrasta tak bardzo, że prowadzi to do uszkodzeń mechanicznych.

W przypadku silnika kolektorowego o wzbudzeniu równoległym lub niezależnym taki tryb może wystąpić w przypadku przerwania uzwojenia wzbudzenia. Dlatego schemat połączeń silnika nawrotnego w tym przypadku jest zbudowany w taki sposób, że uzwojenie twornika zostało przełączone, a uzwojenie wzbudzenia musi być bezpośrednio podłączone do zasilacz. Oznacza to, że niedopuszczalne jest podłączanie obwodu wzbudzenia przez jakiekolwiek styki lub bezpieczniki.

W przeciwnym razie obwód sterowania różni się od odwracalnego połączenia silnika trójfazowego tylko tym, że przełączane są dwa przewody zasilania DC zamiast trzech faz AC.

Zalety stosowania starterów magnetycznych

Głównym elementem w schematach połączeń odwracalnych silników elektrycznych jest rozrusznik magnetyczny. Korzystanie z tych urządzeń pozwala rozwiązać szereg problemów:

• Jednoczesne połączenie trzech faz.
• Realizacja komutacji dużych prądów małymi sygnałami. Niektóre urządzenia mogą przełączać prądy rzędu setek amperów, a prąd wymagany do zasilania cewki rzadko przekracza jeden amper.
• Zdalne uruchamianie. Ze względu na konstrukcję rozrusznika i niskie prądy robocze przyciski sterujące mogą znajdować się w odległości kilku setki metrów od silnika elektrycznego, co z kolei zapewnia nie tylko łatwość obsługi, ale także bezpieczeństwo operator.
• Zero ochrony. Jeżeli napięcie zostanie odcięte podczas pracy, na przykład z powodu zadziałania zabezpieczenia prądowego, to po wznowieniu zasilanie, mechanizm zacznie działać samoistnie, co może doprowadzić nie tylko do uszkodzenia sprzętu, ale również do ofiara z człowieka. Zastosowanie stycznika eliminuje taką możliwość, gdyż po odłączeniu zasilania wyłączy się i pozostanie w swoim stanie do momentu naciśnięcia przez operatora przycisku start.
• Wszechstronność. Cewki dla określonego typu rozrusznika mają tę samą charakterystykę i konstrukcję, ale napięcie odpowiedzi może być inne. Dzięki temu po zamontowaniu odpowiedniej cewki stycznik może być stosowany w różnych sieciach. O tej funkcji należy pamiętać przy wymianie jednego rozrusznika na inny, ponieważ na zewnątrz całkowicie identyczne urządzenia mogą mieć różne napięcia robocze.

Inżynieria bezpieczeństwa

Podczas instalacji, uruchomienia i naprawy należy bezwzględnie przestrzegać zasad bezpieczeństwa.

W przypadku pracy z obwodem sterowania silnikiem elektrycznym, dla całkowitego wyłączenia konieczne jest odłączenie zasilania sekcji mocy i obwodów sterowania. Niektóre silniki elektryczne mogą być zasilane z dwóch niezależnych źródeł zasilania, dlatego należy zapoznać się ze schematem połączeń. Dokonaj niezbędnych odłączeń i sprawdź za pomocą wskaźnika, czy nie ma napięcia nie tylko na stykach mocy, ale także na stykach pomocniczych.

Jeśli w obwodzie zainstalowane są kondensatory, po wyłączeniu zasilania daj im czas na rozładowanie, przed dotknięciem części pod napięciem.