Как известно, чтобы изменить направление вращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя, необходимо поменять местами любые две фазы сети. Тем самым меняется чередование фаз, изменяется направление вращения магнитного поля статора, а следовательно и ротора двигателя. Осуществить это можно с помощью магнитных пускателей, силовая схема реверса будет выглядеть так:
Автоматический выключатель Q1 с электромагнитным расцепителем предназначен для защиты от токов короткого замыкания. Тепловое реле F1 осуществляет защиту от перегрузки.
При включении пускателя КМ1 вал двигателя вращается против часовой стрелки, а при включении КМ2 по стрелке. На схеме чередование фаз меняется с А (желтая, L1) – В (зеленая, L2) – С (красная, L3) на В (зеленая, L2) - А (желтая, L1) – С (красная, L3).
Если произойдёт одновременное включение пускателей (КМ1 и КМ2), то возникнет короткое замыкание в силовой цепи и чтобы этого не допустить, в схеме управления катушками магнитных пускателей используют их нормально замкнутые контакты, включаемые последовательно с разноимёнными катушками как указано на схеме рис. 4.
При нажатии на одну из кнопок Пуск (пусть S1) срабатывает соответствующий пускатель (КМ1), шунтирует своими замыкающими контактами пусковую кнопку (S1), а его размыкающие контакты разрывают цепь питания катушки другого пускателя (КМ2), не допуская тем самым возможности его включения. Двигатель останавливают нажатием кнопки Стоп (S3) и только после этого другой пускатель (КМ2) может быть включен кнопкой Пуск (S2). Так осуществляется электрическая блокировка.
А что произойдет если нажать сразу на две кнопки Пуск (S1 и S2), когда оба пускателя отключены (электродвигатель не работает). На катушки пускателей будет подано напряжение через замкнутые контакты КМ1 и КМ2, это может привести к их одновременному включению и короткому замыканию в силовой цепи. Чтобы этого не допустить, применяют схему реверсирования электродвигателя с электрической блокировкой, осуществляемой нормально закрытыми контактами кнопок Пуск.
Типовая схема, часто используемая на практике, выглядит так:
Контактная система устроена так, что при нажатии на кнопку, сначала размыкаются нормально закрытые контакты, а затем срабатывают контакты на замыкание. Теперь, если одновременно нажать кнопки S1 и S2, то сначала разомкнуться их контакты в цепи катушек пускателей КМ1, КМ2 и лишь затем будут замкнуты контакты на пуск двигателя. В этом случае ни один из пускателей не сработает. При запуске электродвигателя в рабочем режиме, размыкающие контакты кнопки Пуск, например S1, будут разрывать цепь питания пускателя КМ2, обеспечивая тем самым невозможность его включения. После того как сработает пускатель КМ1 и своими блок контактами разорвет цепь катушки КМ2, размыкающие контакты кнопки S1 снова замкнуться после её отпускания. Так обеспечивается постоянный разрыв цепи питания катушки одного из пускателей на время пуска и работы электродвигателя.
Если, при включенном любом одном из пускателей, например КМ1, нажать кнопку Пуск второго пускателя, то электродвигатель будет резко тормозиться, а затем начнёт вращаться в обратную сторону. Происходит это потому что разрывается цепь катушки пускателя КМ1 размыкающим контактом пусковой кнопки S2, а замыкающийся контакт S2 и возвратившийся в нормальное замкнутое состояние контакт КМ1 образуют цепь питания катушки МП2.
Для электродвигателей с легкими условиями пуска это может быть не критично и даже в некоторых случаях удобно. При реверсировании же электродвигателя с большими маховыми моментами, необходимо сначала остановить двигатель и лишь затем включить другой пускатель для изменения направления вращения ротора. В этом случае можно воспользоваться следующей схемой реверсирования электродвигателя:
Электрическая блокировка размыкающими контактами кнопок Пуск
будет обеспечивать невозможность включения сразу двух пускателей при одновременном нажатии пусковых кнопок и при запуске в рабочем режиме. После запуска электродвигателя размыкающие и замыкающие контакты кнопок Пуск будут зашунтированы замыкающими контактами пускателя. Изменить вращение ротора двигателя на обратное возможно только после того, как электродвигатель будет остановлен нажатием на кнопку Стоп S3.
При использовании выносной кнопки (рис. 5) для управления реверсивными пускателями по схеме рис. 4 и рис. 7 к ней потребуется подвести четыре провода, а по схеме рис. 6 - пять проводов.
Реверсивные магнитные пускатели могут оснащаться механической блокировкой. Механические блокировки широко применяются в электротехнике. Например, в рубильниках типа ЯБПВУ открыть крышку - дверцу и получить доступ к предохранителям возможно только при опущенной ручке (выключенное состояние), включить рубильник (поднять ручку вверх) можно исключительно при закрытой крышке.
Механическая блокировка в реверсивных пускателях может применяться как самостоятельная мера, так и совместно с электрической блокировкой, суть её в том, что механическое устройство препятствует одновременному включению катушек пускателей.
Блокировка электромеханическая VЕ5-1 (рис.8). Предназначена для контакторов ABB серии AX09-AX40. Монтируется между двумя контакторами (рис.9). Имеет принцип коромысла, механически не допуская включения одновременно двух контакторов, также внутри встроены контакты для организации электрической блокировки. Применяется в схемах автоматического включения резервного питания (АВР) и реверсивных пускателях.
P.S. Решил проверить, а что все же произойдёт если нажать в схеме рис. 4 сразу на две кнопки Пуск (S1 и S2), когда оба пускателя отключены.
Начертил схему (рис. 11). Для уверенности в том, что напряжение будет подаваться на катушки пускателей одновременно, использовал одну кнопку Пуск (S1). Отыскал в своём хозяйстве кнопку, замыкающий контакт у неё включается нажатием на красную часть, и два однотипных импортных пускателя с In = 40A и напряжением катушек U = 380 В. Собрал схему (рис.12).
Лампы накаливания Н1 и Н2 по 60 Вт на 220 В.
Проверил исправны ли все элементы цепи, для чего сначала разорвал цепь катушки КМ1 (отсоединил провод от катушки) и нажал на кнопку S1, сработал пускатель КМ2 и своими силовыми контактами включил лампу Н2 (рис.13). Затем то же самое проделал с катушкой пускателя КМ2, при нажатии S1 сработал пускатель КМ1 и загорелась лампа Н1 (рис.14).
Восстановил схему (рис.12) и нажал на кнопку S1 (рис.15). В первый момент времени дёрнулись два пускателя, но затем пускатель КМ2 отпал, а КМ1 включился и загорелась лампа Н1.
Теоретически, при абсолютно одинаковых технических характеристиках, оба пускателя должны были включаться и отключаться с высокой частотой, но из-за разных параметров однотипных магнитных пускателей, первым сработал размыкающий контакт пускателя КМ1 и обесточил катушку пускателя КМ2. При этом на размыкающем блокировочном контакте КМ1 проскочила довольно заметная искра - следствие разрыва пускового тока катушки. Лампа Н2 не загоралась, то есть сердечник полностью не успел втянуться катушкой и силовые контакты КМ2 не замкнулись, Короткого замыкания в силовой цепи реверса электродвигателя возможно бы не случилось, но всё, как говорится, на тоненького. Бережёного бог бережёт, обязательно применяйте электрические и механические блокировки при реверсировании электродвигателей.