Реверсивное подключение однофазного асинхронного двигателя своими руками

Перед выбором схемы подключения однофазного асинхронного двигателя важно определить, сделать ли реверс. Если для полноценной работы вам часто нужно будет менять направление вращения ротора, то целесообразно организовать реверсирование с использованием кнопочного поста. Если одностороннего вращения вам будет достаточно, то подойдет самая простая схема без возможности переключения. Но что делать, если после подсоединения по ней вы решили, что направление нужно все же поменять? Однофазный двигатель 220В — как поменять направление вращения?

Однофазный двигатель 220В — постановка задачи

Предположим, что у уже подсоединенного с использованием пускозарядной емкости асинхронного однофазного двигателя изначально вращение вала направлено по часовой стрелке, как на картинке ниже (однофазный двигатель 220В)

Уточним важные моменты:

• Точкой А отмечено начало пусковой обмотки, а точкой В – ее окончание. К начальной клемме A подсоединен провод коричневого, а к конечной – зеленого цвета.
• Точкой С помечено начало рабочей обмотки, а точкой D – ее окончание. К начальному контакту подсоединен провод красного, а к конечному – синего цвета.
• Направление вращения ротора обозначено с помощью стрелок.

Ставим перед собой задачу – сделать реверс однофазного двигателя без вскрытия его корпуса так, чтобы ротор начал вращаться в другую сторону (в данном примере против движения стрелки часов). Ее можно решить тремя способами. Рассмотрим их подробнее.

Переменная сеть: 380В к 220В

Для подключения трехфазного асинхронного двигателя к электросети 220В необходимо использовать один или два конденсатора для компенсации отсутствующей фазы: рабочий и пусковой. Направление вращательного движения зависит от того, с чем соединяется третья обмотка.

Чтобы заставить вал вращаться в другую сторону, обмотку №3 необходимо подключить с помощью конденсатора к тумблеру с двумя позициями. Он должен иметь два контакта, соединенных с обмотками №1 и №2. Ниже показана подробная схема.

Такой мотор будет играть роль однофазного, поскольку подключение происходило с помощью одного фазного провода. Чтобы запустить его, необходимо перевести реверсирующий тумблер в нужное положение («вперед» или «назад), затем перевести тумблер «пуск» в положение «включено». На момент запуска необходимо нажать одноименную кнопку – «пуск». Держать ее нужно не более трех секунд. Этого будет достаточно для разгона.

Вариант 1: переподключение рабочей намотки (однофазный двигатель 220В)

Чтобы изменить направление вращения двигателя, можно только поменять местами начало и конец рабочей (постоянной включенной) обмотки, как это показано на рисунке. Можно подумать, что для этого придется вскрывать корпус, доставать намотку и переворачивать ее. Этого делать не нужно, потому что достаточно поработать с контактами снаружи:

1. Из корпуса должны выходить четыре провода. 2 из них соответствуют началам рабочей и пусковой намоток, а 2 – их концам. Определите, какая пара принадлежит только рабочей обмотке.
2. Вы увидите, что к этой паре подсоединяются две линии: фаза и ноль. При отключенном двигателе произведите реверс путем перекидывания фазы с начального контакта намотки на конечный, а нуля – с конечного на начальный. Или наоборот.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В – обязательно подключайте к нему – это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Полезное: Схема подключения датчика движения для освещения

Вариант 2: переподключение пусковой намотки (однофазный двигатель 220В)

Второй способ организовать реверс асинхронного мотора 220 Вольт – поменять местами начало и конец пусковой обмотки. Делается это по аналогии с первым вариантом:

1. Из четырех проводов, выходящих из коробки мотора, выясните, какие из них соответствуют отводкам пусковой намотки.
2. Изначально конец В пусковой обмотки соединялся с началом С рабочей, а начало А подключалось к пускозарядному конденсатору. Сделать реверс однофазного двигателя можно, подключив емкость к выводу В, а начало С с началом А.

После описанных выше действий получаем схему, как на рисунке выше: точки А и В поменялись местами, значит ротор стал обращаться в противоположную сторону.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов – мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 0,1 кВт мощности двигателя; Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Вариант 3: смена пусковой обмотки на рабочую, и наоборот

Организовать реверс однофазного мотора 220В теми способами, что описаны выше, можно только при условии, что из корпуса выходят отводки от обеих обмоток со всеми началами и концами: А, В, С и D. Но часто встречаются моторы, в которых производитель намеренно оставил снаружи только 3 контакта. Этим он обезопасил устройство от различных «самоделок». Но все же выход есть.

На рисунке выше изображена схема такого, «проблемного», мотора. У него выходят из корпуса только три провода. Они помечаются коричневым, синим и фиолетовым цветами. Зеленая и красная линии, соответствующие концу В пусковой и началу С рабочей намотки, соединены между собой внутри. Доступ к ним без разборки двигателя мы получить не сможем. Поэтому изменить вращение ротора одним из первых двух вариантов не представляется возможным.

В этом случае поступают так:

1. Снимают конденсатор с начального вывода А;
2. Подсоединяют его к конечному выводу D;
3. От проводов А и D, а также фазы, пускают отводки (можно сделать реверс с использованием ключа).

Посмотрите на рисунок выше. Теперь, если подключить фазу к отводку D, то ротор вращается в одну сторону. Если же фазный провод перекинуть на ветку A, то можно изменить направление вращения в противоположную сторону. Реверс можно осуществлять, вручную разъединяя и соединяя провода. Облегчить работу поможет использование ключа.

Реверс однофазного конденсаторного двигателя с пультом ДУ

Цифровая схема реверса однофазного асинхронного двигателя на микроконтроллере PIC12F629

Это несложное цифровое устройство было разработано для управления однофазным асинхронным электродвигателем типа 6АЕ80 номинальной мощностью 1100 Вт. Одним из условий было наличие проводного пульта дистанционного управления с кабелем длиной 5 — 6 метров, небольшой вес пульта и низковольтное управление (для электробезопасности оператора). Устройство можно использовать с любым однофазным асинхронным электродвигателем, но следует учитывать мощность мотора. Для более мощных двигателей, возможно, потребуется применение в схеме электромагнитных реле, способных коммутировать больший ток.

Электродвигатель 6АЕ80

Чаще всего электрики делают подобные устройства на основе электромагнитных пускателей, представляющих собой практически мощные электромагнитные реле с обмотками на 220 вольт. Например, распространенных контакторах типа ПМЛ-1100. Это самое распространенное решение, но с точки зрения наших целей оно имеет ряд недостатков. Первое — это большие габариты устройства на электромагнитных контакторах, и второе — это необходимость тянуть к пульту управления (кнопочному пульту) силовые провода большого сечения, по которым течет сравнительно большой ток и присутствует опасное высокое сетевое напряжение 220 вольт. Ниже на картинке — фото одного из таких устройств:

Видим что такое устройство по размерам сопоставимо с размерами самого электродвигателя.

Я решил разработать небольшое по габаритам устройство с цифровым управлением на недорогом 8-пиновом микроконтроллере PIC12F629.

Применение микроконтроллера позволило реализовать управление двигателем всего двумя кнопками (вместо обычных трех кнопок в реверсе на пускателях). При этом оператору не нужно думать об остановке двигателя перед сменой направления вращения — об этом заботится программа, «зашитая» в микроконтроллер.

На фотографии — мой пульт управления двигателем. С блоком контроллера пульт соединяется мягким качественным кабелем длиной 6 метров (При необходимости длину кабеля можно увеличить). Применен микрофонный кабель с двумя жилами и экраном. Кабель имеет диаметр 6 мм (по изоляции) Такой кабель применяется ы звукотехнике для подключения микрофонов. В принципе можно использовать любой трехжильный провод. Я применил микрофонный, так как он качественный, стойкий к изгибам и обрывам, так как рассчитан на использование в «экстремальных» условиях живых концертов.

Микрофонный кабель (один из вариантов)

Пульт управления имеет две кнопки. Зеленая кнопка — вращение вперед, красная кнопка — реверс, то есть вращение в обратную сторону (следует учесть, что направления вращения — условные).

Если двигатель остановлен, то нажатие на любую из кнопок запускает двигатель в соответствующем направлении. Если во время вращения мотора нажать на любую из кнопок, то происходит выключение двигателя.

На корпусе пульта управления есть кольцо, предназначенное для того, чтобы пульт можно было повесить на стену или на шею оператора (желание заказчика). Двигатель используется с редуктором, в станке для гибки труб.

Корпуса пульта управления и самого контроллера разработаны в программе 3D моделирование SolidWorks и напечатаны на 3D принтере.

Корпус кнопочного пульта (слева) и контроллера (справа), распечатанные на 3D принтере.

Контроллер управления, закреплённый на пластиковой крышке распределительной коробки двигателя 6АЕ80.

Изменение направления вращения однофазного асинхронного двигателя

Существует несколько разновидностей асинхронных однофазных электродвигателей. В этой статье идет речь о двигателях с конденсаторным пуском. такой электродвигатель имеет две обмотки — рабочую (Р.О.) и пусковую (П.О.). рабочая обмотка включается в сеть 220 вольт напрямую, а пусковая — через специальн6ый пусковой конденсатор. Конденсатор позволяет создать сдвиг фаз переменного тока в пусковой обмотке относительно тока в рабочей обмотке.

На этой схеме (и в распределительной колодке нашего двигателя 6АЕ80) начало и конец рабочей обмотки обозначены как U1 и U2, а начало и конец пусковой обмотки — Z1 и Z2. Для того, чтобы изменить направление вращения достаточно поменять местами начало и конец любой из обмоток. Обычно используется реверс по рабочей обмотке, однако совершенно все равно, начало и конец какой обмотки менять между собой. Мы будем менять между собой выводы рабочей обмотки, то есть U1 и U2. Итак, схема для реверсивного включения будет выглядеть следующим образом:

Следует иметь в виду, что изменение направления вращения такого двигателя возможно только в момент его старта. При этом якорь двигателя должен быть неподвижен. Если переключить обмотку и подать питание на мотор, не дождавшись остановки вращения его якоря, то двигатель запустится в том же направлении, в котором он вращался до этого, не зависимо от включения обмотки.

Принципиальная схема контроллера управления двигателем

Печатная плата разведена в программе DipTrace, поэтому принципиальная схема нарисована также в схемном редакторе DipTrace. Для того, чтобы увеличить схему, кликните на ней мышкой:

В данной схеме всем рулит микроконтроллер PIC12F629. Это небольшая микросхема в 8-выводном корпусе. Микроконтроллер настроен для работы от внутреннего (встроенного) генератора частотой 4 МГц, поэтому дополнительный кварцевый резонатор здесь не нужен. Для управления двигателем используются два порта микроконтроллера. Порт GP4 (вывод 3) управляет электромагнитным реле (К1) включения и выключения питания двигателя. Направление вращения переключает реле (К2), управляемое портом GP5 (вывод 2) микроконтроллера. Микроконтроллер управляет обмотками реле через ключи на сравнительно мощных транзисторах Q1 и Q2. Эти транзисторы необходимы, так как выходной порт микроконтроллера не может обеспечить ток, достаточный для включения электромагнитного реле. Катушки электромагнитных реле включены в коллекторные цепи транзисторов Q1 и Q2. Диоды, вколоченные параллельно катушкам реле катодом к плюсу питания и анодом к коллектору транзистора, защищают переходы транзисторов от индукционных бросков напряжения, возникающего в обмотках в момент срабатывания реле.

Для отслеживания нажатий на кнопки управления задействованы порты микроконтроллера GP0 и GP1 (выводы 7 и 6). Эти выводы настроены как входы и подтянуты к источнику питания +5В через резисторы R5 и R6 сопротивлением 1 кОм. Сами кнопки на схеме не показаны, так как схема рисовалась для разводки печатной платы, а кнопок на печатной плате нет, они устанавливаются в пульт ДУ. Кнопки подключаются к контактам платы BTN_FWD (кнопка ВПЕРЕД), BTN_REV (кнопка НАЗАД) и к контакту GND (земля):

Схема пульта дистанционного управления

На корпусе контроллера установлены три светодиода, которых нет на схеме и печатной плате. Дело в том, что установить светодиоды я решил уже когда собрал контроллер. первый, синий светодиод светится когда включено питание (+5В) контроллера. Второй светодиод, красный, светится когда срабатывает реле, коммутирующее направление вращения (K2). Третий светодиод, зеленый, светится когда двигатель включен, то есть на него подано питание 220В.

Если вы хотите установить светодиоды, схема их включения показана ниже. Также, при желании вы сможете модифицировать печатную плату контроллера, все файлы вы найдете в конце этой статьи. Мне дорабатывать плату было лень и я просто допаял три резистора навесным монтажом а сами светодиоды закрепил в отверстиях на корпусе контроллера при помощи небольшого количества цианоакрилата (суперклей).

Схема подключения светодиодов

Питание контроллера

В качестве источника питания этого контроллера я использовал обычный импульсный адаптер для смартфона с выходным напряжением 5 В. Для работы контроллера достаточно, чтобы адаптер обеспечивал выходной ток в районе 500 — 600 мА. Мой адаптер оказался рассчитанным на 2 А. Единственная доработка адаптера — это замена micro USB разъема на обычный штекер питания, вот такой (папа):

такой разъем более надежен и практичен чем micro USB. На корпусе контроллера я установил ответную часть — гнездо «мама»

Можно купить готовый адаптер на 5 В с таким штекером. У нас в магазинах радиотоваров такой адаптер на максимальный ток 2 А стоит примерно 200..250 рублей.

Если у вас в хозяйстве есть небольшой сетевой трансформатор с напряжением на вторичной обмотке в районе 9 — 14В, вы можете собрать блок питания по классической схеме:

Но я думаю, что покупной импульсный адаптер — более дешевый и главное «быстрый» вариант. Можно также такой адаптер заказать в Китае, на Алиэкспресс:

Печатная плата

Печатная плата разведена в программе DipTracе. Бесплатную версию программы на 400 пинов вы можете . Ее функционала вполне достаточно для такой платы.

Ниже во фрейме вы видите трехмерное изображение печатной платы. Нажав на кнопку «плэй» в центре изображения, вы сможете «покрутить» плату в виртуальном 3D пространстве и подробно её рассмотреть:

Контроллер управления асинхронным двигателем by shantidas on Sketchfab

Большие контактные площадки над двумя оранжевыми реле — это высоковольтная часть платы. В центре этих круглых пинов я просверлил отверстия диаметром 3 мм, и с помощью крепежа на M3 (винт — гайка — шайба — шайба — гайка) закрепил провода от электродвигателя и от сети 220 вольт. Можно конечно просто эти провода припаять, если вам лень возиться с крепежом. При соединении высоковольтной части платы нужно соблюдать аккуратность и внимательность, чтобы не допустить замыкания по высоковольтным цепям.

Печатная плата — односторонняя. На ней есть три перемычки. Одна перемычка находится на низковольтной части платы (справа от резисторов R4 и R2). Она выполнена отрезком монтажного провода. Две другие перемычки находятся в высоковольтной части платы. Для их создания необходимо кусками изолированного провода сечением не менее 1 мм соединить точки на плате: A1 с A2 (первая перемычка) и B1 с В2. Будьте внимательны, в этих точках действует напряжение сети и через эти провода течет ток электродвигателя. Поэтому не используйте здесь тонкий провод

Подключение электродвигателя к плате

Подключение электродвигателя несложно, но повторяю, здесь нужно быть очень внимательным и проверять всё несколько раз, так как ошибка может вызвать замыкание и «бабах!!!», так как вы работаете с напряжением сети 220В.

Для успешного подключения электродвигателя из его корпуса в распределительную коробку должны быть выведены все 4 провода, то есть начало-конец рабочей обмотки и начало-конец стартовой обмотки. В некоторых двигателях общая точка соединения обмоток двигателей находится внутри корпуса и выведен просто один общий провод. такой двигатель подключить с реверсом не получится. У нашего двигателя 6АЕ80 все 4 конца выведены из корпуса а монтаж изначально сделан на трех-контактной монтажной колодке внутри распределительного отсека.

Синий и коричневый провода ведут к пусковому конденсатору. Оставим их как есть.

первое что нужно сделать, это отсоединить от схемы провода рабочей обмотки. В данном моторе они промаркированы U1 и U2. Их нужно отсоединить, удлинить дополнительными кусками провода (сечением 1.5 — 2 мм) и вывести наружу через «штуццер», пометив как U1 и U2. еще два куска такого же провода соединяем к колодке на место, куда были прикручены концы рабочей обмотки ( на фото это — левый и средний винты контактной колодки) и выводим тоже наружу, помечая как KU1 и KU2 (Колодка-U1 и Колодка-U2). Эти 4 провода соединяем с одноименными контактами на высоковольтной части печатной платы (за реле).

Схема подключения мотора к плате контроллера

Толстыми линиями показаны провода, которые нужно добавить. Тонкие линии — то что внутри мотора.

Сеть 220 вольт подключаем к контактам 220-1 и 220-2 на плате контроллера.

Детали контроллера

U3 — микроконтроллер PIC12F629 Q1, Q2 — транзисторы BD139 K1, K2 — электромагнитное реле типа RT424005 с обмоткой на 5 вольт и коммутируемым током 8 A.

D1, D2 — диоды 1N4001 Все резисторы мощностью 0.125 — 0.25 Вт с номиналами, указанными на схеме. Конденсатор C1 — керамический на 0.1 мкФ Конденсатор С2 — электролитический на 47 мкФ 16В две нормально разомкнутые кнопки для пульта (я купил подходящие в радиомагазине по 15 рублей)

Внимание! Для управления двигателями большей мощности потребуются реле, способные коммутировать больший ток. Такие реле могут быть больших габаритов и из придется монтировать отдельно.

Программа для микроконтроллера

Прошивка для микроконтроллера PIC12F629 написана на языке Си в среде MikroC Pro For Pic. Для прошивки микроконтроллера вам потребуется любой из программаторов, способных прошивать микроконтроллеры PIC.

в архиве: Программа (прошивка) для микроконтроллера с исходными кодами Сама прошивка — это файл Revers_12F629.hex также в архиве найдете проект для симуляции в Proteus. Это файл Reves12F6298.pdsprj Проект печатной платы в формате DipTrace и 3D модели для печати корпусов контроллера и кнопочного пульта

Серия видео об изготовлении этого устройства:

Visits: 1936 Total: 314475