Бытовая техника, конвейеры, станки, электроинструмент, насосы и другое оборудование зачастую нуждаются в электрическом двигателе. Электродвигатель трансформирует электричество в энергию вращения и крутит пилы, конвейеры, помпы, шнеки и т.д. При этом внутри него нет ни одной механической детали, а для создания вращения используются только магниты. От того, как подключен в цепь мотор, зависит, сможет ли он вращать присоединенные к нему валы в двух направлениях — прямом и реверсивном. В зависимости от типа двигателя схемы будут существенно различаться. Однако сперва важно разобраться в устройстве электромотора и том, за счет чего происходит вращение.

Устройство электродвигателя

В нем два основных элемента: неподвижный статор и вращающийся ротор, который соединяют с техникой вроде пил и насосов:

• Статор — полый цилиндр, внутри которого есть три отдельные пары катушек, которые расположены по всей внутренней поверхности. Когда двигатель включен, электрический ток идет по каждой из катушек, превращая ее в электромагнит. Энергии, которую вырабатывают катушки, достаточно для вращения ротора.
• Ротор — это цельный цилиндр, помещенный внутрь статора. В него впаяны высокопроводящие алюминиевые стержни. Катушки статора должны передавать электричество на эти стержни, чтобы вращать ротор. Для этого магнитам нужно двигаться близко к самим стержням, но катушки же не двигаются, потому что статор неподвижен.

Чтобы привести магниты в движение, их симулируют. Для этого статор попеременно пускает ток через пары катушек. Пары магнитов постоянно сменяются друг за другом, а скорость этого процесса определяется как количество оборотов в минуту или секунду. Так магниты генерируют электричество в стержнях ротора, при этом оставаясь неподвижными.

Ток, проходя через каждую пару катушек, создает магнитное поле. Это значит, что ток в стержнях ротора проходит через это магнитное поле. Но по законам физики ток не может быть в магнитном поле: оно выталкивает электричество по направлению строго от себя. Движется ток, движутся и стержни, а с ними движется и ротор. Так как каждая пара катушек магнитится по очереди, возникает цепная реакция, которая и толкает ротор в нужном направлении и приводит его в движение.

Обычно ротор вращается по часовой стрелке. Когда он начинается крутиться в противоположном направлении, это называют реверсом, т.е. катушки магнитятся в обратном порядке. В результате и агрегат, подключенный к двигателю, движется в другую сторону: конвейер едет обратно, шнековый вал возвращает содержимое и т.д.

Схема подключения трехфазного двигателя с реверсом

Обычно схему реверсивного двигателя совмещают с прямым подключением. Чтобы изменить направление движения ротора, нужно изменить порядок фаз, а значит понадобится больше оборудования в цепи:

• Электрический асинхронный двигатель.
• Два магнитных пускателя или контактора.
• Автоматический выключатель.
• Провода.
• Кнопочный пост. В нем у каждой кнопки есть пара контактов — н.о. и н.з.
• Тепловое реле — необходимо для защиты оборудования от токовых перегрузок.

Важно! Обозначение н.о. — это нормально открытый контакт, а н.з. — нормально-закрытый.

Для однофазного и трехфазного двигателя принцип подключения, как и схемы реверса, будет различаться.

Схема реверса электродвигателя

При составлении реверсивной схемы пуска асинхронного двигателя имеет значение напряжение в сети и номинальное напряжение в катушках магнитных пускателей. Они могут быть одинаковыми (220 В в сети и 220 В в катушках, аналогично 380 В и 380 В) или разным (380 В в сети и 220 В в катушках).

Контакторы или магнитные пускатели обозначены на схеме, как КМ1 и КМ2. Порядок фаз, которые идут от них к двигателю, будет различаться для каждого управляющего блока. Чтобы переключать режимы работы двигателя, используются кнопки «Пуск 1» (или «Вперед»), «Пуск 2» (или «Назад») и «Стоп».

Принцип работы схемы реверса

Схема для трехфазного асинхронного двигателя в прямом направлении работает так:

• Нажатие кнопки «Пуск 1» запускает подачу электричества на катушку пускателя КМ1. Цепь выглядит так: от фазы С к н.з. контакту кнопки «Стоп», далее к н.з. контакту КМ 2.2 на пускателе КМ2, после к н.о. контакту нажатой кнопки «Пуск 1», от нее к катушке контактора КМ1 и в конце к фазе В.
• Силовые контакты КМ 1.1 в пускателе КМ1 замыкаются.
• Ротор в двигателе начинает вращение.

Для остановки мотора нужно нажать на кнопку «Стоп», которая разорвет питание пускателя КМ1, тем самым отключив все устройства в цепи, идущие после нее.

Реверсивная схема работает так:

• Нажатием кнопки «Пуск 2» на пускатель КМ2 поступает питание. Цепь выглядит так: от фазы С на н.з. контакт кнопки «Стоп», затем к н.з. контакту КМ 1.2 в пускателе КМ1, потом на н.о. контакт нажатой кнопки «Пуск 2», от него на катушку пускателя КМ2 и в конце к фазе В.
• Пускатель КМ2 замыкает контакты КМ 2.1.
• Ротор в двигателе вращается в противоположную сторону.

Удерживать кнопки «Пуск 1» и «Пуск 2» не требуется, поскольку в пускателях КМ1 и КМ2 за счет контактов КМ 1.3 и КМ 2.3 соответственно в катушках действует «самоподхват».

Важно! Эта схема предусматривает защиту от одновременного нажатия кнопок «Пуск 1» и «Пуск 2». Если ее не сделать, то ошибка может привести к короткому замыканию, которое выведет из строя двигатель. Блокировка реализована в виде последовательного включения н.з. контакта на пускателе.

Для предотвращение токовых перегрузок в схему добавлено тепловое реле. К его входным контактам подключаются фазы А и С от пускателя, а с выходных контактов провода ведут к фазам А и С на двигателе. Фаза В от пускателя подключается напрямую к этой же фазе в моторе. При перегрузке через реле начнут идти высокие токи, и тогда в нем сработают термоэлементы. Это разомкнет контакты на реле и обесточит катушку работающего пускателя. Запустить систему повторно можно будет после остывания термоэлементов, нажав кнопку «Пуск».

Также в цепь нужно встраивать автоматический выключатель, а для цепи управления рекомендуется предусмотреть предохранители для фаз В и С.

Схема управления реверсивным двигателем в однофазной сети

Схема, используемая для трехфазного двигателя, однофазному не подходит. Для создания реверсивного подключения такого мотора понадобится:

• Автоматический выключатель, лучше двухполюсный.
• Кнопочный пост.
• Магнитные пускатели или контакторы — 2 шт.

Однофазный двигатель подключается к сети 220 В, соответственно, номинальное напряжение на катушках пускателя тоже должно быть 220 В.

Схема реверса однофазного двигателя

В этой цепи лучше использовать однофазный конденсаторный двигатель, однако можно и обычный с включением в схему конденсатора для защиты оборудования от перегрузок.

Принцип работы схемы реверса однофазного двигателя

При запитанном автоматическом выключателе и подаче электричества на фазу для прямого вращения схема работает так:

• Нажатие на кнопку «Пуск 1» запитывает пускатель К1. Цепь выглядит так: от фазы на н.з. контакт кнопки «Стоп», далее на н.з. контакт кнопки «Пуск 2», потом на н.о. контакт нажатой кнопки «Пуск 1», затем на катушку пускателя К1 и на нейтраль.
• Пускатель замыкает все н.о. контакты — 1L1-2T1, 3L2-4T2, 5L3-6T3, 13НО-14НО.

Кнопки «Пуск 1» и «Пуск 2» удерживать не требуется, поскольку катушки пускателей К1 и К2 «самоподхватываются» за счет своих н.о. контактов 1L1-2T1. Нажатие кнопки «Стоп» останавливает работу двигателя.

Схема пуска двигателя с реверсом работает по такому принципу:

• Нажатие кнопки «Пуск 2» подает питание на пускатель К2. Цепь выглядит так: от фазы на н.з. контакт кнопки «Стоп», потом на н.з. контакт кнопки «Пуск 1», после на н.о. контакт нажатой кнопки «Пуск 2», от нее на катушку пускателя К2 и затем к нейтрали.
• Пускатель замыкает контакты 1L1-2T1, 3L2-4T2, 5L3-6T3, 13НО-14НО.

В этой схеме тоже реализована блокировка от ошибочного одновременного нажатия кнопок «Пуск 1» и «Пуск 2». Если при работающем электродвигателе вы нажмете на незадействованную кнопку пуска, отключится запитанный пускатель и включиться второй. То есть произойдет переключение между режимами. Для сравнения: с трехфазным двигателем при попытке зажать и вторую кнопку не произойдет ничего. Это самая простая и удобная блокировка.

Все необходимое для сбора любой схемы реверсивного пуска двигателя вы найдете в нашем каталоге. При необходимости бесплатно проконсультируем по товару и поможем в подборе.