Zamiana obrotów dla silnika jednofazowego

Opisywałem już na blogu w jaki sposób dokonuje się zamiany obrotów na stycznikach dla silnika trójfazowego, w tym wpisie pokażę w jaki sposób można zamienić obroty dla silnika jednofazowego. Poniższy wpis będzie dot. silnika jednofazowego indukcyjnego - klatkowego.


Silniki klatkowe, jednofazowe wyposażone są w kondensator, który ma za zadanie opóźnić napięcie w  jednym z uzwojeń, które zwie się rozruchowe (zwykle w silnikach do ok. 1.5kW) lub uzwojeniem pomocniczym (dla większych mocy). W przypadku uzwojeń rozruchowych kondensator zostaje odłączony (np. poprzez wyłącznik odśrodkowy) jeśli silnik osiągnie odpowiednio duże obroty. Natomiast kondensator w przypadku uzwojeń pomocniczych jest wpięty cały czas w obwód. W silnikach, w których potrzebny jest większy moment obrotowy stosuje się dwa kondensatory, które są wpięte w uzwojenia obwodu pomocniczego. Jeden jest wpięty trwale w obwód (kondensator pracy), a drugi jest załączony tylko do czasu, kiedy silnik osiągnie odpowiednie obroty. Taki kondensator ma też większą pojemność niż kondensator pracy. Jest to kondensator rozruchowy.
Stosunek uzwojeń roboczych do pomocniczych wynosi 2/3.

Zamianę obrotów w silniku jednofazowym klatkowym dokonuje się za pomocą zamiany kierunku przepływu prądu w jednym z uzwojeń silnika. Zamiana przewodu fazowego z neutralnym nic nie da!

Zamiana obrotów dla silnika jednofazowego

W praktyce wygląda to tak jak na powyższym zdjęciu. W tym przypadku kierunek przepływu prądu zmieniamy w uzwojeniach roboczych silnika - zamiana początku i końca cewki: U1 z U2. Identyczny efekt da zamiana końców uzwojenia pomocniczego Z1 z Z2. Jeśli silnik jest wyposażony w uzwojenie rozruchowe to w obwód kondensatora będzie jeszcze dodatkowo wpięty szeregowo rozłącznik. Zwykle producenci na wieczku puszki silnika (od strony wewnętrznej) umieszczają schemat połączeń dla obrotów lewych i prawych.

To chyba byłoby na tyle jeśli chodzi o takie podstawowe wiadomości dot. silników jednofazowych oraz o zamianę kierunku obrotów wirowania. Teraz pokażę jak można zrobić taką zamianę obrotów z wykorzystaniem przełącznika pakietowego oraz styczników.

Układ z wykorzystaniem przełącznika pakietowego

Do poniższego schematu potrzebujemy tylko wyłącznika silnikowego (dobranego do mocy silnika) oraz wyłącznika pakietowego z 3 torami i 6 stykami (zwanego przełącznikiem krzywkowym L 0 P).

Zamiana obrotów dla silnika jednofazowego z wykorzystaniem przełącznika

Przełącznik pakietowy, który użyłem w tym schemacie ma trzy pozycje i jest to przełącznik bistabilny:

• przełącznik w pozycji środkowej - nie przewodzi żaden styk; silnik wyłączony,
• przełącznik w pozycji lewej - przewodzą styki: 1-2, 7-8, 9-10, 11-12; silnik kreci się w lewo,
• przełącznik w pozycji prawej - przewodzą styki: 3-4, 5-6, 9-10, 11-12; silnik kręci się w prawo,

Dla lepszego zobrazowania powyższych danych, poniżej przedstawiam tabelę prawdy dla poszczególnych styków.

Styki przełącznika	1-2	3-4	5-6	7-8	9-10	11-12
Przełącznik w pozycji LEWEJ	1	0	0	1	1	1
Przełącznik w pozycji ŚRODKOWEJ	0	0	0	0	0	0
Przełącznik w pozycji PRAWEJ	0	1	1	0	1	1
1 = przewodzi	0 = nie przewodzi

Jak można zauważyć, styki 9-10 i 11-12 załączają się jeśli przełącznik ustawimy w pozycji lewej lub prawej. Ma to na celu całkowicie odłączyć napięcie na silniku jeśli przełącznik będzie w pozycji 0. Takie połączenie zaleca się dla urządzeń wyposażonych we wtyczkę - faza w gnieździe może być zamieniona z przewodem neutralnym. W przypadku gdy silnik podłączony jest na stałe do zasilania, można przewód neutralny bezpośrednio podłączyć pod silnik, a przewód fazowy zostawić na stykach np. 9-10  - eliminujemy w ten sposób jeden ze styków przełącznika. W takim wypadku przełącznik nie musi mieć 6 styków, tylko 5. Aby lepiej to zobrazować posłużę się dokumentacją jednego z dedykowanych przełączników do zamiany obrotów:

Źródło: apator.com

Przełączniki dedykowane do zamiany kierunków mają już oryginalnie założone zwory pomiędzy poszczególnymi stykami. Na powyższym obrazku X oznacza przewodzenie styków.
Opiszę jeszcze w jaki sposób podłączamy powyższy wyłącznik z silnikiem i zasilaniem.
Do styku 9 podłączamy fazę z sieci zasilającej. Wyprowadzenie silnika U łączymy ze stykiem 10. Przewód neutralny łączymy bezpośrednio ze stykiem V silnika. Następnie łączymy kondensator pomiędzy stykami 10 i 2. Do styku 6 łączymy przewód neutralny. Styk 5 oraz 8 łączymy ze stykami Z1 i Z2 silnika.

Wyłącznik silnikowy (F2) użyty w tym schemacie jest przystosowany dla silnika trójfazowego, ale nic nie stoi na przeszkodzie, aby można było go użyć w przypadku silnika jednofazowego. W przypadku wyłącznika silnikowego przewód fazowy jest połączony szeregowo ze stykami: 1-2 i 3-4, a przewód neutralny umieszczony jest na stykach 5-6. Zamianę kierunku przepływu prądu w tym schemacie dokonuję na uzwojeniach pomocniczych. Jeśli silnik wyposażony jest uzwojenie rozruchowe, wówczas rozłącznik uzwojenia wpinamy np. na przewodzie Z1. 

Warto zauważyć, że w przypadku braku zasilania i załączonym kierunku obrotów silnik sam się załączy jeśli wróci zasilanie. Takie nieoczekiwane załączenie może być niebezpieczne dla naszego życia lub zdrowia.

Układ z wykorzystaniem styczników

Na kolejnym schemacie do zamiany obrotów dla silnika jednofazowego klatkowego wykorzystamy styczniki. Styczniki mają taką zaletę, że jeśli zostanie odłączone zasilanie i po chwili z powrotem wróci to silnik sam się nie załączy - będzie trzeba go załączyć ręcznie. Również w przypadku obniżenia się napięcia sieci, stycznik zadziała jak zabezpieczenie podnapięciowe.

Zamiana obrotów dla silnika jednofazowego z wykorzystaniem styczniów

Przewód neutralny jest podłączony bezpośrednio z wyłącznika silnikowego F3 do silnika. Jest tak zrobione dlatego, że standardowe styczniki posiadają trzy styki prądowe. Należy pamiętać, że w razie zamiany przewodu neutralnego z fazą na stykach silnika V i U może pojawić się napięcie 230V. Cały układ składa się z wyłącznika silnikowego F3 ze stykiem NC, który ma za zadanie wyłączyć stycznik Q1 lub Q2. Styk NC 21-22 wyłącznika silnikowego F3 jest wpięty tuż za wyłącznikiem nadprądowym F2, który należy dobrać w zależności od zapotrzebowania. Następnie w obwodzie sterowania znajduje się wyłącznik "stop awaria" - jest to wyłącznik grzybkowy, ze stykiem NC (11-12). Kolejnym przyciskiem w tej gałęzi jest przycisk "stop", który po prostu służy do wyłączania - on również wyposażony jest w styk NC (11-12). Następnie znajdują się dwa przyciski: lewo (S3) i prawo (S4), które służą do włączania obrotów w zadanym kierunku. Są to przyciski ze stykami NO (13-14). Równolegle do tych wyłączników jest podłączony styk pomocniczy styczników Q1 i Q2. Dla przycisku S3 jest to Q1, a dla przycisku S4 jest to Q2. Bez styków pomocniczych układ nie będzie posiadał podtrzymania stycznika - jeśli teraz naciśniemy przycisk np. "lewo" to silnik będzie się cały czas kręcił w lewą stronę, dopóki nie naciśniemy przycisku "stop" lub "stop awaria" ew. nie zadziała któreś z zabezpieczeń: F2 lub F3. Usuwając styk pomocniczy, silnik będzie się kręcił tylko w przypadku, kiedy przycisk S3 lub S4 będzie wciśnięty. Pomiędzy cewkami styczników Q1, a Q2 oraz przycisków S3 i S4 umieściłem styk pomocniczy NC (11-12), stycznika, który odpowiada za przeciwne obroty. Takie połączenie ma na celu wyeliminowanie możliwości załączenia np. lewych obrotów, jeśli silnik już kręci się w prawo i na odwrót. Załączenie obu styczników spowodowałoby zwarcie. Cewa styczników jest na 230V AC. Stycznik należy dobrać do mocy silnika. W tym przypadku zamiana obrotów również następuje za pomocą zmiany kierunku przepływu prądu w uzwojeniach pomocniczych silnika: Z1, Z2. Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, aby zamienić końce uzwojenia silnika U i V z Z1 i Z2.

UWAGA!

W układzie występuje niebezpieczne napięcie dla życia. Dotknięcie części pod napięciem może skutkować porażeniem prądem elektrycznym. Błędne podłączenie układu może spowodować uszkodzenie podzespołów. Autor wpisu nie odpowiada za wyrządzone szkody. Układ robisz na własną odpowiedzialność.