Podstawowe elementy układu sterowania stycznikowego

Transkrypt

1 Podstawowe elementy układu sterowania stycznikowego Podstawowe elementy układu sterowania stycznikowego to: styczniki i przekaniki. Styczniki to elementy wykonawcze. Przekaniki steruj prac styczników, powodujc włczenie cewek styczników w zalenoci od zdefiniowanego sposobu sterowania. Przekaniki elektromagnetyczne i styczniki Praca przekanika elektromagnetycznego oraz stycznika polega na przyciganiu zwory przez elektromagnes i przełczeniu styków. Zwora w swoim ruchu napotyka na opór spryn stykowych. Poniej przedstawiona jest charakterystyka stycznika i przekanika, gdzie Fm oznacza sił oddziaływania oporów mechanicznych na zwor, a Fe sił przycigania. Fe, Fm Fe, Fm Fe Fe Fm Fm 0 δ 0 δ δmin δmin δmax δmax Charakterystyka elektryczna i mechaniczna przekanika i stycznika prdu stałego. Charakterystyka elektryczna i mechaniczna przekanika i stycznika prdu przemiennego.

2 2 Styczniki - zasada funkcjonowania i klasyfikacja Stycznikami nazywamy rozłczniki wyposaone w napd pneumatyczny a czciej elektromagnesowy, przeznaczony do łczenia prdów roboczych i przecieniowych. Styczniki charakteryzuj si du znamionowoci łcze. S, wic najczciej wykorzystywane przy sterowaniu prac w złoonych układach napdowych. Stycznik trójfazowy Styczniki elektromagnesowe mona podzieli na: suche, których styki pracuj w powietrzu i olejowe, w których styki oraz elektromagnes napdowy zanurzony jest w oleju ułatwiajcym gaszenie łuku i chłodzenie czci przewodzcych stycznika. Rozrónia si styczniki prdu stałego oraz prdu przemiennego. Podstawowymi zespołami stycznika niezalenie od tego czy aparat jest jedno- czy wielobiegunowy, o układzie poziomym lub pionowym s zawsze: podstawa ( korpus) mechanizm napdowy tor prdowy główny tor prdowy pomocniczy. Czci ruchome styczników s mocowane na stałe do korpusu, a przemieszczajce si do znajdujcej si na zworze poprzeczki. Czci nieruchome to: podstawa, rdze i uzwojenie elektromagnesu, przewód obwodu sterowniczego, wspornik czci ruchomej, styki nieruchome główne i pomocnicze, kocówki i elementy przyłczeniowe oraz zaciski, magnesy i uzwojenia oraz komory wydmuchowe. 2

3 Budowa stycznika trójfazowego powietrznego 3 1-styk nieruchomy(główny), 2-mostek stykowy, 3-łcznik pomocniczy, 4-komora gaszeniowa, 5-płyta nona styków, 6-trawersa, 7-spryna powrotna, 8-cewka, 9-magnes stały, 10- korpus(podstawa) Czciami ruchomymi stycznika s: zwora elektromagnesu wraz z poprzeczk, układ dwigni lub krzywek, styki ruchome główne i pomocnicze. Zwor umieszcza si w prowadnicach usytuowanych pionowo w stosunku do płaszczyzny elektromagnesu i wówczas ruch jest postpowy bd zwora moe by osadzona zawiasowo w stosunku do osi poziomej elektromagnesu i podczas pracy styki wykonuj ruch obrotowy. Korpus jest elementem zespalajcym w konstrukcyjn cało wszystkie zespoły stycznika. Najczciej jest wykonany z materiału izolacyjnego bd metalu pokrytego izolacj. Podstawa stycznika powinna charakteryzowa si odpowiednimi własnociami sztywnoci i wytrzymałoci. Materiał izolacyjny jest dobrany do warunków rodowiskowych oraz natenia cieplnego, którego ródłem s znaczne iloci ciepła wytwarzanego w torach głównych podczas pracy stycznika i w uzwojeniu elektromagnesu napdowego. Konstrukcja stycznika o podstawie metalowej charakteryzuje si dodatkowymi elementami w postaci płyt lub wsporników izolacyjnych, słucych do odizolowania konstrukcji podstawy przede wszystkim od torów prdowych. Elementy te mog by wykonane z materiałów o bardzo dobrych właciwociach izolacyjnych, jak np.: ze steatytu tłoczywa melaminowego, ywic poliestrowych z włóknem szklanym i innych. 3

4 4 Obecnie najczciej stosowane s korpusy wykonane jako gotowe kształtki, wygodne ze wzgldu na właciwoci izolacyjne oraz technologi wytwarzania. Mechanizm napdowy składa si z elektromagnesu oraz układu przenoszenia ruchu zwory elektromagnesu na styki ruchome członów łczeniowych głównego i pomocniczego stycznika. Uzyskanie stycznoci przez styki nastpuje na skutek przecignicia zwory elektromagnesu; a rozwarcie przez zwolnienie elektromagnesu i odepchnicie zwory na skutek działania spryny lub pod wpływem cikoci. Elektromagnes stycznika to dwa zespoły: elektryczny i magnetyczny. Zespół elektryczny jest złoony przewanie z jednej lub dwóch cewek oraz czasami z elementów dodatkowych jak np. rezystor. Ponadto, w elektromagnesach styczników prdu zmiennego zachodzi konieczno stosowania uzwoje zwartych- piercieni tłumicych, słucych do ograniczenia drga zwory powodowanych przez zmienno strumienia magnetycznego. Przekaniki Przekanik jest to przyrzd, w którym okrelona warto wielkoci wejciowej powoduje skokow, ustalon zmian wartoci wielkoci wyjciowej. Przekaniki s to urzdzenia, w których przy zmianie sygnału wejciowego nastpuje zmiana sygnału wyjciowego. Przekanik elektromechaniczny Przekaniki elektromagnetyczne stosuje si je najczciej przy zmianie napi sterowania oraz wystpujcych w układzie sterowania, sygnalizacji zadziałania okrelonego stanu lub awarii. Aparaty te charakteryzuj si szerokim zakresem napi pracy V oraz prdem przenoszonym przez styki do 10 A (najczciej 5 A). 4

5 5 Przekaniki czasowe Przekaniki czasowe słu do czasowego sterowania, załczania i wyłczania. Po podaniu sygnału nastpuje odmierzenie nastawionej wartoci czasowej, po której zostaje przełczony styk wykonawczy urzdzenia. Obecnie przekaniki te wyłcznie s wykonywane jako elektroniczne. Pozwala to na dowolny wybór opónienia załczenia, włczenia w trybie stałym lub cyklicznym oraz płynn regulacj. Czasu pracy i przerwy od 0,1s do 24 h. Napicie zasilania od 12 do 230 V. Szczególnym przykładem jest przekanik gwiazda- trójkt słucy do rozruchu silników indukcyjnych. Schemat wyprowadze przekanika czasowego Przekaniki napiciowe Przekaniki napiciowe słu do kontroli sieci elektrycznej jedno lub trójfazowej i zabezpieczenia odbiorników przed skutkami waha napicia. Poprzez potencjometr ustawia si wartoci dolnego oraz górnego napicia, przez co powstaje tzw. okno napiciowe w granicach którego mog powstawa zmiany napicia zasilania nie powodujce zadziałanie przekanika. Styki przełczne aparatu pozwalaj na podłczenie układu sygnalizacji informujcego zadziałaniu przekanika to jest wyłczenia odbiornika. Przekaniki pomocnicze Ten termin identyfikuje przekaniki przeznaczone do działania pod wpływem wielkoci, której warto jest wiksza od wartoci zadziałania lub mniejsza od wartoci powrotu. Istniej dwa róne rodzaje urzdze: przekaniki elektromechaniczne i półprzewodnikowe (SSR). W przypadku przekanika elektromechanicznego wystpuje wysoki poziom izolacji pomidzy otwartymi stykami przy przełczaniu. W przypadku półprzewodnikowych tak nie jest. Jednake w nich nie wystpuje drganie styków i wystpuj bardzo małe czasy przełczania. Przekaniki (SSR)został stworzone do szczególnych zastosowa, w których wana jest wysoka czstotliwo przełczenia bez uycia styków. 5

6 6 Rys. Budowa przekanika: 1-obudowa, 2-styki, 3-wtyki cewki, 4-wtyki styków, 5-jamo, 6-zwora, 7-cewka, 8-rdze magnetyczna Przekaniki programowalne Przekaniki programowalne wykorzystywane s do budowy prostej automatyki sygnalizacji. Podstawow ich zalet jest mało gabarytowa budowa oraz wyjtkowo szybka realizacja zamierze i moliwo wprowadzania póniejszych zmian. Osignito to poprzez standaryzacje niektórych cech przekaników takich jak sposób montau, zasilania, sterowania, ale przede wszystkim przez wprowadzenie symbolicznej metody ich programowania. Programowalne sterowniki dodatkowo zapewniaj swoist uniwersalno ich wykorzystania, poniewa prostymi metodami moemy zmieni sposób działania czy wrcz póniejsze ich przeznaczenie. Równie łatwo moemy utrzyma zdolno natychmiastowej wymiany serwisowej. Przekaniki wyposaone s w izolowane optycznie wejcia dwustawne i wyjcia binarne. 1-zasilanie, 2-wejcia cyfrowe/analogowe, 3-sie NET, 4-wyjcie analogowe, 5-gniazdo rozszerzenia, 6-wskanik stanu pracy, 7-złcze do programowania, 8-wyjcia cyfrowe, 9-podwietlany wywietlacz 6

7 7 Okrelony przez uytkowników sposób uytkowania ( program) zapamitywany jest w nielotnej pamici sterownika. Program ten mona stworzy i wprowadzi do urzdzenia, stosujc zewntrzny komputer lub klawiatur aparatu. Wykorzystujc komputer dodatkowo mona sprawdzi poprawno programu (przez symulacj jego działania) przed przesłaniem go do przekanika. Opisywane sterowniki wyposaone s w pami pozwalajc na kontynuacja wykonywanego programu od miejsca jego zatrzymania w skutek zaniku zasilania. Stany pracy wej i wyj mog by wywietlane na przekaniku w kształcie ikon a stany awaryjne procesów przez komunikaty tekstowe. Blok podstawowy główny mona rozszerza o dodatkowe bloki wej i wyj pozwalajce na zwikszenie moliwoci urzdzenia. Przekaniki programowalne stanowi swojego rodzaju przejcie od tradycyjnych okablowanych układów do swobodnie programowalnych sterowników PLC. Włczniki Łcznikami elektroenergetycznymi nazywamy aparaty przeznaczone i zdolne do wykonywania okrelonych czynnoci łczeniowych, jak np. otwieranie, zamykanie i przełczenie obwodów oraz do przewodzenia okrelonych prdów. Łczniki, dziki swej budowie segmentowej umoliwiaj tworzenie rónych programów łczenia w funkcji połoenia pokrtła napdu Przełcznik pomiaru napicia 7

8 Symbole graficzne stosowane na schematach układów sterowania 8 Symbole zestyków na schematach sterowania rysuje si takim stanie, w jakim s one, gdy we wszystkich obwodach przedstawionego urzdzenia nie płynie prd, a na styki ruchome nie działaj adne siły zewntrzne. - cewka stycznika lub przekanika pomocniczego - cewka przekanika zwłocznego - bimetal przekanika termicznego - zestyk przekanika termicznego lub rozwierny przekanika pomocniczego - zestyki zwierne główne lub pomocnicze stycznika - zestyk rozwierny pomocniczy stycznika - przycisk sterowniczy załczajcy - przycisk sterowniczy wyłczajcy - zestyk zwierny przekanika pomocniczego - zestyk zwierny ze zwłok przy zamykaniu - zestyk zwierny ze zwłok przy otwieraniu - zestyk rozwierny ze zwłok przy zamykaniu - zestyk rozwierny ze zwłok przy otwieraniu - lampka sygnalizacyjna 8

9 Analiza stosowanych rozwiza 9 Układ załczenia stycznika bez podtrzymania Gdy wciniemy przycisk załcz nastpuje załczenie obwodu zasilania cewki stycznika, prd zaczyna płyn w obwodzie. Powoduje to zamknicie styku ST1 i zapala si lampka sygnalizacyjna, która mówi nam o stanie aktywnym układu. Po puszczeni przycisku "załcz", obwód zostaje przerwany gdy nie posiada zestyku pomocniczego, który podtrzymywał by sygnał "załcz". Układ załczania stycznika z podtrzymaniem Wcinicie przycisku "załcz" powoduje włczenie cewki stycznika, co sprawia, e prd zaczyna płyn w obwodzie. Zamykaj si zestyki ST1 i ST2. ST1 powoduje tzw. Podtrzymanie przycisku "załcz", gdy wciniemy "załcz" prd dalej płynie w obwodzie. ST3 powoduje, e wieci si lampka kontrolna, która sygnalizuje aktywny obwód. Wyłczenie nastpuje po naciniciu przycisku "wyłcz". 9

10 10 Układ załczania stycznika z podtrzymaniem i dołczonym do układu silnikiem asynchronicznym. Do układu załczenia stycznika z podtrzymaniem podłczamy silnik klatkowy połczony w gwiazd. Układ załczania i wyłczania silnika sterowany z dwóch miejsc Układ załczania i wyłczania silnika przy pomocy dwóch przycisków "załcz" i dwóch przycisków "wyłcz" Widoczne jest tu charakterystyczne połczenie przycisków w układzie szeregowym i równoległym. 10

11 11 Układ sterowania zmian kierunku obrotów silnika z blokad elektryczn i mechaniczn. a) R S T b) R W ZP SL3 SP PT1 0 SP1 SL1 SP2 ZL SP3 SL SL2 PT SP4 LSP M 3~ SL4 LSL Schemat sterowania prac nawrotn silnika: a) obwody główne, b) obwody sterujce. Stycznik SP jest włczony przy pracy silnika w prawo, stycznik SL w lewo. Zmian kierunków wirowania uzyskuje si przez skrzyowanie przewodów w fazach S i T. Włczenie zestyków rozwiernych stycznika SL (SL3) w szereg z cewk stycznika SP i na odwrót zestyków rozwiernych stycznika SP (SP3) w szereg z cewk stycznika SL stanowi blokad przed zwarciem midzyfazowym w przypadku omyłkowej próby załczenia jednego stycznika przy załczonym drugim styczniku. Blokada ta jest niewystarczajca w przypadku omyłkowego jednoczesnego nacinicia obydwóch przycisków załcz. W tym celu układ jest zaopatrzony w dodatkow blokad wykorzystujc rozwierne zestyki przycisków załczajcych. Blokada ta daje jednoczenie moliwo bezporedniego przełczania kierunków wirowania silnika bez uprzedniego wyłczenia przyciskiem wyłcz. 11

12 12 Układ gwiazda-trójkt Sterowanie to jest stosowane przy rozruchu i pracy silników od 5,5 kw. Przycisk I pobudza przekanik czasowy KT1. Jego styk zwierny o działaniu natychmiastowym /17-18 podaje napicie na cewk stycznika gwiazdy (St2).Stycznik St2 przyciga i podaje napicie na stycznik sieciowy (St1) poprzez zestyk zwierny St2/ Styczniki St1 i St2 uzyskuj samopodtrzymanie poprzez styki St1/43-44 i / Stycznik St1 łczy silnik w układzie gwiazda do napicia sieci. Odpowiednio do nastawionego czasu przełczenia zestyk KT1/17-18 rozwiera obwód St2. Po 50 ms po przez KT1/17-28 zostaje zamknity obwód prdowy St3.Stycznik gwiazdy puszcza, stycznik trójkta przyciga podaje pełne napicie sieci na silnik. Jednoczenie zestyk rozwierny St3/21-22 przerywa obwód prdowy ST i w ten sposób blokuje przed ponownym włczeniem podczas stanu pracy. Nowy rozruch jest moliwy tylko wtedy, gdy wczeniej nastpiło wyłczenie przyciskiem O lub przy przecieniu zestykiem /95-96 na przekaniku F2. 12