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:
Двухскоростной асинхронный электродвигатель Даландера
Поменьше теории, побольше практики. И как обычно, от простого к сложному.
Обмотки двухскоростного двигателя выглядят таким образом:
Схема двухскоростного двигателя Даландера
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 подключения
Кто немного не в курсе, как подключаются к трехфазной сети асинхронные электродвигатели – настоятельно рекомендую ознакомиться с моей статьёй . Я предполагаю, что читатель знает, как включается электродвигатель, зачем и какая нужна защита двигателя, поэтому в этой статье я эти вопросы опускаю.
В теории всё просто, а на практике приходится поломать голову.
Очевидно, что включение обмоток двигателя Даландера 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.
А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру ?
Подписывайся, и читай статью дальше:
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 схемы подключения двухскоростного электродвигателя
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 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:
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:
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!
Обновление Март 2017
Выкладываю фото и схемы практического включения двухскоростного электродвигателя.
Двигатель работает на гидростанции. На пониженной скорости он дает малое давление, позволяющее управлять механизмами с гидравлическим приводом более точно. На повышенной скорости – давление возрастает примерно в 2 раза, и скорость перемещения соответственно.
Борно двухскоростного двигателя – на клеммы приходят 6 проводов
Контакторы двухскоростного двигателя. Левый включает в треугольник (низкая скорость), правые – двойная звезда
Мотор-автоматы. Видно, что ток треугольника – до 8А, ток звезд – до 13А
Видео работы двигателя по схеме Даландера
К сожалению, видео на русском по этой теме нет.
Схема управления для стенда, показанного выше:
Ещё схема, переключение скоростей – через Стоп:
Заточной станок на двигателе Даландера
Недавно попался станок с двухскоростным двигателем, выкладываю его схему.
Схема заточного станка на двухскоростном двигателе Даландера
Меня часто спрашивают, какую защиту сделать этому двигателю? Вот, на схеме – простое тепловое реле (РТ1), настроенное на бОльший ток (около 11 А).
Вот шильдик двигателя:
Параметры двухскоростного двигателя заточного станка
А вот – его обозначения выводов:
Как думаете, почему вместо схемы подключения показан прямоугольничек ПС (переключатель скоростей)? Правильно, схема тогда была бы в 2 раза больше и сложнее.
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 +56С вопросом регулировки оборотов приходится сталкиваться при работе с электроинструментом, приводом швейных машин и прочих приборов в быту и на производстве Регулировать обороты, просто понижая питающее напряжение, не имеет смысла - электродвигатель резко уменьшает обороты, теряет мощность и останавливается Оптимальным вариантом регулировки оборотов является регулирование напряжения с обратной связью по току нагрузки двигателя
В большинстве случаев в электроинструменте и других приборах применены универсальные коллекторные электродвигатели с последовательным возбуждением. Они хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе. Особенностью работы коллекторного электродвигателя является то, что при коммутации обмоток якоря на ламелях коллектора во время размыкания возникают импульсы противо-ЭДС самоиндукции Они равны питающим по амплитуде, но противоположны им по фазе. Угол смещения противо-ЭДС определяется внешними характеристиками электродвигателя, его нагрузкой и другими факторами. Вредное влияние противо-ЭДС выражается в искрении на коллекторе, потере мощности двигателя, дополнительном нагреве обмоток. Некоторая часть противо-ЭДС гасится конденсаторами, шунтирующими щеточный узел.
Рассмотрим процессы, протекающие в режиме регулирования с ОС, на примере универсальной схемы (рис 1). Резистивно-емкостная цепь R2-R3-C2 обеспечивает формирование опорного напряжения, определяющего скорость вращения электродвигателя.
При увеличении нагрузки скорость вращения электродвигателя падает, снижается и его крутящий момент. Противо-ЭДС, возникающая на электродвигателе и приложенная между катодом тиристора VS1 и его управляющим электродом, уменьшается. Вследствие этого напряжение на управляющем электроде тиристора возрастает пропорционально уменьшению противо-ЭДС. Дополнительное напряжение на управляющем электроде тиристора заставляет его включаться при меньшем фазовом угле (угле отсечки) и пропускать на электродвигатель больший ток, компенсируя тем самым снижение скорости вращения под нагрузкой. Существует как бы баланс импульсного напряжения на управляющем электроде тиристора, составленного из напряжения питания и напряжения самоиндукции двигателя. Переключатель SA1 позволяет при необходимости перейти на питание полным напряжением, без регулировки Особое внимание следует уделить подбору тиристора по минимальному току включения, что обеспечит лучшую стабилизацию скорости вращения электродвигателя
Вторая схема (рис 2) рассчитана на более мощные электродвигатели, применяемые в деревообрабатывающих станках, шлифмашинах, дрелях. В ней принцип регулировки остается прежним. Тиристор в данной схеме следует установить на радиатор площадью не менее 25 см2.
Для маломощных электродвигателей и при необходимости получить очень малые скорости вращения, можно с успехом применить схему на ИМС (рис 3). Она рассчитана на питание 12 В постоянного тока. В случае более высокого напряжения следует запитать микросхему через параметрический стабилизатор с напряжением стабилизации не выше 15В.
Регулировка скорости осуществляется путем изменения среднего значения напряжения импульсов, подаваемых на электродвигатель. Такие импульсы эффективно регулируют очень малые скорости вращения, как бы непрерывно "подталкивая" ротор электродвигателя. При высоких скоростях вращения электродвигатель работает обычным образом.
Весьма несложная схема (рис 4) позволит избежать аварийных ситуаций на линии железной дороги (игрушечной) и откроет новые возможности управления составами. Лампа накаливания во внешней цепи предохраняет и сигнализирует о коротком замыкании на линии, ограничивая при этом выходной ток.
Когда требуется регулировать обороты электродвигателей с большим крутящим моментом на валу, например в электролебедке, может пригодиться двухполупериодная мостовая схема (рис 5), обеспечивающая полную мощность на электродвигателе, что существенно отличает ее от предыдущих, где работала только одна полуволна питающего напряжения.
Диоды VD2 и VD6 и гасящий резистор R2 используются для питания схемы запуска. Задержка открывания тиристоров по фазе обеспечивается зарядом конденсатора С1 через резисторы R3 и R4 от источника напряжения, уровень которого определяется стабилитроном VD8 Когда конденсатор С1 зарядится до порога срабатывания однопереход-ного транзистора VT1, он открывается и запускает тот тиристор, на аноде которого присутствует положительное напряжение. Когда конденсатор разряжается, однопереходный транзистор выключается. Номинал резистора R5 зависит от типа электродвигателя и желаемой глубины обратной связи. Его величина подсчитывается по формуле
где Iм - эффективное значение максимального тока нагрузки для данного электродвигателя Предлагаемые схемы хорошо повторяемы, но требуют подбора некоторых элементов в зависимости от характеристик применяемого двигателя (практически невозможно найти подобные по всем параметрам электродвигатели даже в пределах одной серии).
Литература
1. Electronics Todays. Int N6
2. RCA Corp Manual
3. IOI Electronic Projects. 1977 p 93
5. G. E. Semiconductor Data Hand book 3. Ed
6 .Граф P. Электронные схемы. -М Мир, 1989
7. Семенов И. П. Регулятор мощности с обратной связью. - Радиолюбитель, 1997, N12, С 21.
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.
