Montaż i uruchamianie układów sterowania 724[05].Z2.03

Transkrypt

1 MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Teresa Birecka Montaż i uruchamianie układów sterowania 724[05].Z2.03 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2006

2 Recenzenci: mgr Elżbieta Burlaga mgr Stefan Sotomski Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Barbara Kapruziak Konsultacja: dr inż. Bożena Zając Korekta: Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 724[05].Z2.03 Montaż i uruchamianie układów sterowania zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu elektromechanik 724[05]. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom

3 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania Elementy obwodów sterowania i ich dobór Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Zasady wykonywania montażu układów sterowania Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Układy sterowania Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Lokalizowanie i usuwanie usterek w układach sterowania Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sprawdzian osiągnięć Literatura 39 2

4 1. WPROWADZENIE Poradnik będzie Ci pomocny w kształtowaniu umiejętności z zakresu montażu i uruchamiania układów sterowania. W poradniku zamieszczono: wymagania wstępne: wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już opanowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika; powinieneś przypomnieć sobie wiadomości zawarte w jednostce modułowej 724[05].Z1.04, cele kształcenia: wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem; osiągnięcie celów kształcenia określonych dla tej jednostki modułowej oznacza zdobycie konkretnych, bardzo przydatnych w przyszłej pracy umiejętności zawodowych, materiał nauczania: zawiera niezbędne definicje, przykładowe rysunki i dane katalogowe oraz wskazówki praktyczne niezbędne do osiągnięcia celów kształcenia zawartych w tej jednostce modułowej; materiał nauczania dotyczący tej jednostki modułowej został podzielony na cztery części (rozdziały) obejmujące grupy zagadnień kształtujących umiejętności, które można wyodrębnić; każdy rozdział zawiera: pytania sprawdzające: zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy opanowałeś podane treści i jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń; odpowiadając na postawione pytania sam sprawdzisz swoje przygotowanie, ćwiczenia: pomogą Ci ukształtować umiejętności praktycznego wykonania montażu i uruchomienia najczęściej spotykanych w praktyce układów sterowania pracą maszyn; przy wykonywaniu ćwiczeń wykorzystaj wiadomości i umiejętności ukształtowane w jednostce 724[05].Z1.04, sprawdzian postępów: pozwoli Ci na samodzielną ocenę zdobytych w trakcie wykonania ćwiczeń praktycznych umiejętności, sprawdzian osiągnięć: po zakończeniu realizacji programu tej jednostki modułowej nauczyciel sprawdzi Twoje wiadomości i umiejętności za pomocą testu i sprawdzianu praktycznego, co na pewno będzie dobrym treningiem przed czekającym Cię egzaminem zawodowym; abyś miał możliwość dokonania ewaluacji swoich działań rozwiąż przykładowy test wielokrotnego wyboru, umieszczony na końcu tego poradnika, wykaz literatury: wymieniona tutaj literatura zawiera pełne treści materiału nauczania; korzystając z niej pogłębisz wiedzę z zakresu programu tej jednostki modułowej; na końcu każdego rozdziału w nawiasach kwadratowych podano pozycję z wykazu literatury, którą wykorzystano przy jego opracowywaniu. Szczególną uwagę zwróć na zrozumienie działania i roli, jaką pełnią poszczególne aparaty w układzie. Pozwoli Ci to ocenić właściwe działanie układu i zlokalizować ewentualne usterki. Układy, z którymi zapoznasz się w tej jednostce modułowej, są bardzo często stosowane w przemyśle. Postaraj się w trakcie realizacji tej jednostki modułowej wyćwiczyć umiejętność planowania czynności, które musisz wykonać, organizowania stanowiska pracy, korzystania z norm i katalogów. Poradnik nie zawiera (ze względów redakcyjnych) danych zawartych w normach, ale wskazuje wielkości, które są określone przez normy. Do wykonywania ćwiczeń przystępuj przygotowany i postępuj z rozwagą - zwracaj uwagę na wirujące części maszyn, bezpieczne posługiwanie się narzędziami. Wykonaj wszystkie zaproponowane ćwiczenia z należytą starannością. Przy wykonywaniu ćwiczeń praktycznych stosuj poznane wcześniej zasady bhp, ochrony ppoż. i ochrony środowiska. 3

5 Bezpieczeństwo i higiena pracy W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki. Moduł 724[05].Z2 Instalacja maszyn i urządzeń elektrycznych 724[05].Z2.01 Wykonywanie instalacji elektrycznych 724[05].Z2.03 Montaż i uruchamianie układów sterowania 724[05].Z2.02 Wykonywanie pomiarów sprawdzających w instalacjach elektrycznych 724[05].Z2.04 Montaż tablic rozdzielczych i rozdzielnic 724[05].Z2.05 Instalowanie maszyn i urządzeń wraz z układem zasilania i zabezpieczeniami Schemat układu jednostek modułowych 4

6 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: rozpoznawać rodzaj przewodu po jego wyglądzie i oznaczeniu literowym, dobierać przewód dla określonego obciążenia i warunków pracy, rozpoznawać podzespoły elektryczne (łączniki, przekaźniki) na schematach oraz na podstawie ich wyglądu zewnętrznego i oznaczeń na nich stosowanych, rozróżniać: wyłącznik, rozłącznik i odłącznik, charakteryzować podstawowe parametry łączników i przekaźników, korzystać z danych zawartych na tabliczkach znamionowych łączników i przekaźników, analizować pracę prostych układów sterowania i zabezpieczeń na podstawie ich schematów ideowych, łączyć układy łączników i przekaźników na podstawie schematów ideowych i montażowych, sprawdzać poprawność działania łączników i przekaźników, mierzyć parametry podstawowych podzespołów elektrycznych w oparciu o dokumentację techniczno-ruchową, oceniać stan techniczny podzespołów elektrycznych na podstawie wyników pomiarów, dobierać łączniki i przekaźniki do określonych warunków pracy, korzystać z literatury i katalogów, stosować zasady bhp i ppoż. obowiązujące na stanowisku pracy. 5

7 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: rozpoznać elementy układu sterowania pracą maszyn i urządzeń elektrycznych na podstawie schematu ideowego i montażowego, rozróżnić wyłączniki, styczniki, przyciski i przekaźniki po cechach zewnętrznych i stosowanych oznaczeniach, rozpoznać rodzaj, parametry i liczbę elementów układu sterowania na podstawie jego schematu, sporządzić zestawienie materiałów i podzespołów do wykonania układu sterowania na podstawie dokumentacji technicznej, skorzystać z katalogów przy doborze elementów układu sterowania, sprawdzić stan techniczny aparatury elektrycznej przeznaczonej do montażu, rozmieścić elementy układu sterowania na tablicy montażowej lub w szafie sterowniczej, zorganizować stanowisko pracy do montażu i badań układów sterowania, posłużyć się zestawem narzędzi monterskich i elektronarzędziami przy montażu mechanicznym elementów układu sterowania, dobrać przewody elektryczne (typ, przekrój, liczbę przewodów) do wykonania połączeń, przygotować końce przewodów do różnych sposobów połączenia, wykonać połączenia elektryczne na podstawie schematu montażowego, dokonać nastaw na elementach regulacyjnych układu sterowania, uruchomić układy sterowania i sprawdzić poprawność ich działania, zlokalizować uszkodzony element na podstawie oględzin i pomiarów, usunąć proste usterki w elementach układu sterowania, dokonać analizy pracy prostych obwodów sterowania i zabezpieczeń na podstawie ich schematów ideowych, zastosować zasady bhp i ppoż. obowiązujące na stanowisku pracy. 6

8 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Elementy układów sterowania i ich dobór Materiał nauczania Układy sterowania to układy, które umożliwiają bezpieczne załączanie, a także sterowanie pracą maszyn i urządzeń, np. silników. W schematach połączeń układów sterowania pracą maszyn i urządzeń elektrycznych można wydzielić: obwody główne (siłowe), obwody pomocnicze (sterowania i sygnalizacji) W obwodach pomocniczych wykorzystuje się właściwości aparatów elektrycznych, które pobierając stosunkowo niewielką moc w stosunku do urządzenia pozwalają efektywnie i bezpiecznie eksploatować to urządzenie. W obwodzie głównym umieszczone są aparaty zabezpieczające przed skutkami: przeciążenia, zwarcia. W schematach układów sterowania można wyróżnić elementy pełniące rolę blokad elektrycznych, co uniemożliwia samoczynne załączenie się urządzenia po zaniku napięcia lub wykonywanie przez urządzenie jednocześnie dwóch funkcji, wzajemnie się wykluczających (np. silnik nie może jednocześnie wykonywać obrotów w dwóch kierunkach). Blokada elektryczna uniemożliwia taką próbę przypadkowego załączenia i wystąpienie zwarcia. Ponadto w układach umieszcza się elementy pełniące funkcje sygnalizacyjne. Nie mają one wpływu na działanie układu, ale informują o jego poprawnym działaniu lub zwracają uwagę obsługi na niewłaściwe działanie urządzenia, dając sygnał świetlny lub akustyczny. Łączniki występujące w układach sterowania maszyn i urządzeń ze względu na zadania spełniane w układzie, można podzielić na: izolacyjne manewrowe, zabezpieczeniowe, łączniki o zadaniach złożonych. Z uwagi na zdolność łączeniową łączniki dzieli się na: odłączniki, wyłączniki, rozłączniki, przełączniki, łączniki pomocnicze, bezpieczniki. Odłączniki (odcinacze), pełniące rolę łączników izolacyjnych w stanie otwartym zapewniają bezpieczną przerwę izolacyjną; są to aparaty służące do zamykania i otwierania obwodu elektrycznego w stanie bezprądowym. Wyłączniki mają za zadanie wyłączać prąd roboczy i zwarciowy. Mogą również zabezpieczać obwód przed skutkami przeciążeń i zaników napięcia. Wówczas są wyposażone w wyzwalacze (przekaźniki) cieplne (bimetalowy) lub elektromagnesowe. 7

9 Rozłączniki są przeznaczone do długotrwałego przewodzenia i wyłączania określonych prądów roboczych i prądów zakłóceniowych (umownie są to prądy nie przekraczające 10-krotnej wartości prądu znamionowego ciągłego). Styczniki są łącznikami elektromagnetycznymi, należą do grupy rozłączników. Służą do przewodzenia prądów roboczych nie większych niż prąd znamionowy. Przełączniki (zestawy łączeniowe) zawierają różne łączniki, na przykład styczniki, bezpieczniki, łączniki pomocnicze. Ich zastosowanie umożliwia realizację sterowania pracą silnika. Łączniki pomocnicze (przyciski) są wykonywane z mechaniczną zapadką ich zestyki pozostają w położeniu wymuszonym po ustaniu siły powodującej załączenie oraz bez zapadki po zwolnieniu nacisku powracają do położenia pierwotnego. Ze względu na zadania spełniane w układzie, łączniki można podzielić na: izolacyjne, manewrowe, zabezpieczeniowe. Na schematach stosuje się oznaczenia literowe urządzeń. W układach sterowania będą występowały m.in. niżej wymienione oznaczenia: F: urządzenia zabezpieczające nadprądowe, H: urządzenia sygnalizacyjne (np. lampki sygnalizacyjne), K: przekaźniki, styczniki (główne i pomocnicze), M: silniki elektryczne (jedno- i trójfazowe oraz prądu stałego), Q: łączniki silnoprądowe (w głównych obwodach prądowych), S: łączniki sterownicze (przyciski, łączniki wybierakowe), T: transformatory (sieciowe, separacyjne i sterownicze), W: tory przesyłowe (np. przewody), X: zaciski (listwy zaciskowe, wtyki, gniazda). Cyfra przy oznaczeniu literowym oznacza kolejny numer aparatu danego rodzaju w układzie, na przykład zapis S3 oznacza, że jest to trzeci przycisk sterowniczy w tym układzie. Symbole graficzne stosowane w schematach dla wszystkich rodzajów łączników określa norma. Łączniki występujące w układach mają różne rodzaje zestyków (rys. 1). Zestyki mogą być uruchamiane ręcznie lub za pomocą elektromagnesu. Rys. 1. Rodzaje zestyków w łącznikach: a) zwierny, b) rozwierny, c) zwierno-rozwierny (przełączny) Sposób uruchamiania napędów ręcznych zestyków zaznaczony jest na schematach za pomocą symboli przedstawionych na rys. 2. Rys. 2. Napędy ręczne zestyków w łącznikach: a) symbol ogólny, b) uruchamianie przyciskiem, c) uruchamianie przez pociąganie, d) uruchamianie przez obrót 8

10 Zestyki styczników i przekaźników są uruchamiane przez elektromagnes. W układach sterowania powszechnie wykorzystywane są styczniki, których budowa i działanie zostały omówione szczegółowo w jednostce modułowej 724[05].Z1.04. Są one stosowane ze względu na dużą zdolność łączeniową. Przy doborze łączników do konkretnego układu należy uwzględnić kategorię użytkowania i klasy pracy oraz wymagany stopień ochrony. Dla łączników manewrowych niskiego napięcia (styczników) kategorię użytkowania określa norma PN-EN Dla łączników niemanewrowych, rozłączników, odłączników kategorię użytkowania określa norma PN-EN Połączenia układów sterowania mogą być przedstawione w postaci schematów: strukturalnych, które przedstawiają poglądowo układ, lecz nie pokazują wszystkich połączeń między elementami, schematów funkcjonalnych (ideowych) uproszczonych lub rozwiniętych; schemat funkcjonalny uproszczony daje informację o ilości elementów i ich usytuowaniu, ale nie wynika z niego w sposób bezpośredni działanie układu; schemat ideowy rozwinięty umożliwia analizę działania układu, określenie rodzaju i liczby elementów układu, ale nie informuje o ich rozmieszczeniu w skrzynce sterowniczej lub na płycie montażowej, schematów montażowych, na których są zaznaczone wszystkie wewnętrzne połączenia z podaniem informacji w postaci adresów na końcach przewodów i oznaczeń wszystkich zacisków. Czytając schematy należy pamiętać, że układy przedstawione na nich znajdują się w stanie bezprądowym, co oznacza, że zestyk zwierny jest otwarty, zestyk rozwierny jest zamknięty. Do wykonania układu sterowania dobieramy łączniki posiadające odpowiednią liczbę zestyków. Na obudowie aparatu znajduje się (w postaci symboli i cyfr) opis zacisków cewki oraz rodzaj zacisków zestyków. Fragment schematu przedstawionego na rysunku 3 zawiera następujące informacje: w układzie znajdują się dwa styczniki oznaczone jako K1 i K2, szeregowo z zestykiem rozwiernym stycznika K2 połączona jest cewka stycznika K1; oznaczenie zacisków cewki A1A2, w styczniku K2 wykorzystany jest zestyk drugi. Symbolizuje to cyfra 2 umieszczona na pierwszym miejscu w opisie zacisków, które są oznaczone są jako 1 i 2. Rys. 3. Sposób oznaczania elementów układu na schematach montażowych Na tabliczkach znamionowych aparatów podane są ich dane znamionowe. Katalogi wydawane przez producentów zawierają, oprócz danych znamionowych, szczegółowe informacje ułatwiające dobór właściwego aparatu do konkretnego układu, charakterystyki, a także numer normy, na zgodność z którą zostały wyprodukowane. Podane 9

11 są również wymiary zewnętrzne oraz sposób mocowania aparatu, co pozwala zaplanować sposób montażu. Umiejętność korzystania z katalogów jest niezbędna przy doborze właściwej aparatury do zaprojektowania układu lub doboru aparatów i części zamiennych. DOBÓR ZABEZPIECZEŃ DO SILNIKÓW Zabezpieczenia stosuje się dla ochrony silników od skutków: zwarć w uzwojeniach i doprowadzeniach, przeciążeń, powodujących niedopuszczalne nagrzewanie się uzwojeń silnika, znacznego obniżenia lub zaniku napięcia i jego powrotu. Zabezpieczenie silnika przed skutkami zwarcia stanowią bezpieczniki topikowe i wyłączniki instalacyjne. Zabezpieczenia zwarciowe umieszcza się w każdej fazie układu trójfazowego. Wkładki topikowe bezpieczników należy dobrać tak, aby nie topiły się podczas rozruchu, kiedy prąd (przy bezpośrednim rozruchu) może być nawet 8-krotnie większy od prądu znamionowego silnika. Zabezpieczenie silnika przed skutkami przeciążenia można realizować za pomocą wyłącznika silnikowego. Zabezpieczenie nadmiarowe każdej fazy silnika w wyłączniku silnikowym trójbiegunowym pełni wyzwalacz termiczny (bimetalowy). Przy przepływie prądu większego od nastawionego na wyzwalaczu odginają się elementy bimetalowe, co powoduje zadziałanie zamka i przerwę we wszystkich torach prądowych. Do skutecznej ochrony od przeciążenia w wyzwalaczach termicznych współpracujących z wyłącznikami instalacyjnymi lub przekaźnikach termicznych współpracujących ze stycznikami nastawia się prąd zadziałania I Zt na wartość: I Zt = ( 1,0 1,1 ) I N Wyłącznik silnikowy może mieć również wbudowany wyzwalacz elektromagnetyczny do natychmiastowego wyłączania prądu zwarciowego. Wyzwalacze samoczynne nastawia się na taką wartość prądu I wem, aby nie powodowały wyłączenia silnika przy rozruchu. Powinna być spełniona zależność: I wem < 1,2krIN gdzie: k r krotność prądu rozruchowego silnika (podawana w katalogu); I N prąd znamionowy silnika. Typ wyłącznika silnikowego dobiera się w zależności od mocy silnika, prądu znamionowego i od rodzaju rozruchu. Na rys. 4 przedstawione są różne schematy elektryczne wyłączników silnikowych. a) b) Rys. 4. Wyłączniki silnikowe: a) typu M611 z zabezpieczeniem zwarciowym i przeciążeniowym, b) typ M612 z zabezpieczeniem przeciążeniowym [6] 10

12 Dla wyłączników przedstawionych na rysunku 4b należy stosować dobezpieczenie, ponieważ nie posiadają zabezpieczeń zwarciowych. Prąd znamionowy wkładki dobezpieczającej podaje producent w katalogu. W pozycji [1] ze spisu literatury znajduje się tablica pozwalająca dobrać wkładkę bezpiecznikową dla silników klatkowych o mocach od 0,8 kw do 40 kw. DOBÓR PRZEWODÓW Przekrój przewodów dobiera się wstępnie z tablic obciążalności, przyjmując, że w przewodach płynie prąd: - znamionowy silnika, jeżeli rozruchy są rzadkie, a obciążenie silnika praktycznie stałe, - 1,25 I N silnika przy ciągłej pracy silnika, zmiennym obciążeniu i częstych rozruchach. Na tej podstawie dobiera się bezpiecznik (prąd znamionowy wkładki bezpiecznika I Nb ). Następnie należy dobrać przekrój przewodów, które bezpiecznik zabezpieczy przed przegrzaniem. Doboru dokonuje się z tablic zawartych w katalogach. Tablica do doboru minimalnych przekrojów przewodów jest umieszczona w pozycji [1] ze spisu literatury. Z otrzymanych dwóch wartości przekrojów wybiera się przewód o większym przekroju. Przy dużych odległościach między silnikiem, a rozdzielnicą należy dokonać sprawdzenia przekroju ze względu na spadki napięcia przy rozruchu i przy pracy ustalonej. Należy zwiększyć przekrój przewodu, jeżeli wystąpi nadmierny spadek napięcia. Spadki napięć między skrzynką z aparaturą sterowniczą a silnikiem nie powinny być większe niż 5%. Jeżeli silnik jest zabezpieczony wyłącznikiem samoczynnym z wyzwalaczami elektromagnetycznymi i termicznymi, to z tablic obciążalności należy dobrać przekrój przewodu o obciążalności większej niż prąd zadziałania zabezpieczenia termicznego. [1] Zabezpieczenia przeciążeniowe przewodów powinny być instalowane na początku obwodu oraz w miejscach zmniejszania się obciążalności lub miejscach zmiany przekroju przewodów. [1, 4, 5, 6] Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakimi symbolami literowymi oznaczane są poszczególne łączniki? 2. Jakimi symbolami literowymi oznaczane są cewki elektromagnesów? 3. Jak oznacza się styki łączników? 4. Jakie informacje można znaleźć w katalogu producenta? 5. Czym należy się kierować przy doborze aparatów do układu sterowania? 6. Jakie zabezpieczenia stosuje się przed skutkami zwarć? 7. Jakie zabezpieczenia stosuje przed skutkami przeciążeń? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Dokonaj rozdziału aparatów przedstawionych przez nauczyciela ze względu na funkcje, jakie pełnią w układach elektrycznych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) dokonać oględzin otrzymanych aparatów, 11

13 2) na podstawie budowy i oznaczeń na tabliczce znamionowej określić rodzaj łącznika i przypisać mu nazwę oraz narysować symbol, 3) po dokonaniu podziału odnaleźć w katalogu te aparaty i uzupełnić informacje zawarte na tabliczce znamionowej, 4) ustalić, jaka norma dotyczy tych aparatów, zapisać nr normy, 5) określić rolę aparatu w układach. Wyposażenie stanowiska pracy: wyłączniki, rozłączniki, styczniki, przekaźniki, przyciski, katalogi, normy. Ćwiczenie 2 Dobierz z katalogu wyłącznik silnikowy do silnika trójfazowego klatkowego o mocy P N = 5,5 kw, znamionowym prądzie I N =11,5 A, U N = 400 V, k r = 4, rozruch lekki; częstość załączania 20 razy w ciągu godziny. Silnik pracuje w temperaturze 30 o C. Sposób wykonania ćwiczenia 12 Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) wybrać z katalogu wyłącznik, 2) określić zdolność zwarciową, 3) ustalić, czy potrzebne jest dobezpieczenie, 4) na podstawie katalogu (jeżeli jest taka potrzeba) dobrać wkładkę bezpiecznikową do dobezpieczenia, 5) opisać dane wyłącznika, 6) ocenić jakość wykonania ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: katalogi, normy. Ćwiczenie 3 Dobierz zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe do silnika trójfazowego klatkowego o mocy P N = 3 kw, znamionowym prądzie I N = 6,6 A, cos ϕ = 0,7, U N = 400 V, k r = 4, rozruch lekki; częstość załączania 10 razy w ciągu godziny. Silnik pracuje w odległości kilku metrów od rozdzielnicy, w temperaturze otoczenia 20 o C. Załączanie silnika bezpośrednie, przez stycznik. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) dobrać zabezpieczenie zwarciowe na podstawie tabel określić prąd znamionowy I bn i typ wkładki bezpiecznika topikowego, 2) dobrać zabezpieczenie przeciążeniowe ustalić wartość nastawy przekaźnika termicznego I term, 3) wybrać z katalogu odpowiedni przekaźnik termiczny, 4) opisać parametry przekaźnika, 5) ocenić jakość wykonania ćwiczenia.

14 Wyposażenie stanowiska pracy: tabele doboru zabezpieczeń [literatura pozycja 1 i 6] katalogi, normy Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) rozróżnić łączniki na podstawie ich cech zewnętrznych i danych znamionowych oraz symboli? 2) rozpoznać na schemacie aparaty sterownicze i elementy aparatów? 3) rozróżnić rodzaje zabezpieczeń? 4) dobrać zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe? 5) dobrać przewody do zasilania układów sterowniczych? 13

15 4.2. Zasady wykonywania montażu układów sterowania Materiał nauczania Montaż układów sterowania obejmuje wykonywanie prac mechanicznych i elektrycznych. Wiąże się to z koniecznością posługiwania się wieloma narzędziami, w tym także o napędzie elektrycznym. Uruchomienie zmontowanego układu będzie polegało na załączeniu napięcia przy wybranym sposobie załączania i właściwym sterowaniu pracą urządzenia. Wiąże się to z wieloma zagrożeniami. Na zwiększenie bezpieczeństwa i uniknięcie zagrożeń ma wpływ: znajomość i stosowanie przepisów bhp i ppoż., ustalenie zakresu prac, właściwe zaplanowanie kolejnych czynności, zgromadzenie na stanowisku pracy niezbędnych materiałów, urządzeń, narzędzi i mierników, właściwe posługiwanie się narzędziami przy montażu mechanicznym, właściwe posługiwanie się narzędziami i miernikami przy montażu elektrycznym, utrzymywanie ładu i porządku na stanowisku pracy. PRZEPISY BHP PRZY MONTAŻU I URUCHAMIANIU UKŁADÓW STEROWANIA Podczas wykonywania montażu urządzeń elektrycznych, należy bezwzględnie stosować przepisy i zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, a w szczególności należy: przestrzegać ogólnych przepisów oraz zasad bhp, identyfikować zagrożenia wywołane prądem elektrycznym, stosować zasady postępowania przy udzielaniu pierwszej pomocy przedmedycznej w wypadkach porażenia prądem, rozróżniać rodzaje ochron przeciwporażeniowych i stosować różne środki ochrony w zależności od warunków środowiskowych, uwzględniać wpływ mikroklimatu na zdrowie, samopoczucie i wydajność pracy, rozróżniać oznaczenia i barwy przewodów roboczych, ochronnych i neutralnych, wykonywać prace zgodnie z odpowiednimi instrukcjami, dbać o należyty ład i porządek na stanowisku pracy, stosować środki ochrony indywidualnej i zbiorowej oraz odzież i obuwie robocze, niezwłocznie zawiadamiać prowadzącego zajęcia o zauważonym zagrożeniu lub wypadku (udzielenie pierwszej pomocy poszkodowanym w wypadkach jest prawnym obowiązkiem każdego art.162 Kodeksu Karnego). Połączenia (mocowania) mechaniczne i elektryczne powinny być wykonane w poprawny i pewny sposób, co zwiększa bezpieczeństwo przy eksploatacji urządzenia. Przed przystąpieniem do przyłączenia układu sterującego do maszyny należy odłączyć maszynę lub urządzenie elektryczne od sieci zasilającej, zabezpieczyć przed powtórnym załączeniem, a dodatkowo sprawdzić brak napięcia, przez pomiar na stanowisku pracy. Uwaga: W czasie ruchu urządzeń elektrycznych nie wolno zdejmować osłon ich części ruchomych! Bez wyłączania napięcia mogą być wykonywane tylko następujące prace: a) polegające na wymianie wkładek bezpiecznikowych niskiego napięcia i żarówek lub świetlówek o nie uszkodzonej obudowie i oprawie, 14

16 b) przy wykonywaniu prób i pomiarów w sposób określony w instrukcjach eksploatacyjnych, c) w innych przypadkach nie określonych w a) i b) wyłącznie przy zastosowaniu specjalnych narzędzi izolowanych, posiadających certyfikat znak B oraz technologii postępowania ustalonych w instrukcjach do prac pod napięciem. Miejsce pracy powinno być odpowiednio przygotowane właściwie oznakowane, oświetlone, a wszystkie narzędzia pełnosprawne i sprawdzone. Uwaga: - Nie wolno używać narzędzi uszkodzonych, które nie odpowiadają normom i warunkom technicznym narzędzia takie powinny być niezwłocznie wycofane z użytku. - Trzymanie narzędzi, zwłaszcza ostrych i spiczastych w kieszeni jest zabronione. Nie wolno podawać narzędzi przez ich rzucanie. - Po zakończonej pracy narzędzia należy oczyścić, zakonserwować i odłożyć na właściwe, przeznaczone do ich przechowywania, miejsce. ZESTAWIENIE NARZĘDZI POTRZEBNYCH DO MONTAŻU Do najczęściej używanych narzędzi należą: szczypce uniwersalne płaskie, szczypce boczne do cięcia przewodów, szczypce lub przyrząd do ściągania izolacji, przyrząd do zaciskania końcówek kablowych lub tulejek kablowych, szczypce okrągłe, komplet wkrętaków, wiertarka z kompletem wierteł, komplet kluczy płaskich i nasadowych, kombinerki, punktak, młotek, miernik uniwersalny, miernik do pomiaru izolacji, przymiar (metrówka). Przed użyciem narzędzi należy sprawdzić ich stan: czy nie są uszkodzone mechanicznie i elektrycznie (czy działa wiertarka, miernik). MONTAŻ MECHANICZNY ELEMENTÓW UKŁADÓW STEROWANIA Omówione w rozdziale łączniki, występujące w układach sterowania są obecnie produkowane w wykonaniu modułowym i przystosowane do mocowania na szynach montażowych o profilu TH lub do przykręcania na płycie. Każdy moduł ma te same gabaryty. Na rysunku 5 pokazano wymiary jednego i trzech modułów stycznika typu SM. Przed przystąpieniem do wykonywania połączeń elektrycznych układu należy dokonać montażu mechanicznego. Jeżeli aparaty mamy już wybrane, należy: sprawdzić ich stan techniczny: brak uszkodzeń mechanicznych, ruchomość styków, zaplanować ich rozmieszczenie w skrzynce sterowniczej lub na płycie montażowej, wyznaczyć miejsca otworów i wywiercić otwory, wyznaczyć położenie profili szynowych do mocowania (jeżeli skrzynka nie jest w nie wyposażona), uciąć szyny na odpowiednią długość i przytwierdzić je poziomo, zamocować listwy zaciskowe, 15

17 zamocować listwy lub kanały grzebieniowe do układania przewodów (jeżeli są przewidziane), odtłuścić zestyki aparatów, jeżeli były zakonserwowane do czasu eksploatacji; zamocować aparaty na szynach (lub wkrętami do płyty, w zależności od sposobu ich mocowania), sprawdzić pewność mocowania. Jeżeli nie posiadamy aparatów, to na podstawie dokumentacji (schematu) należy, posługując się katalogiem zamówić je w ilości i typie odpowiednio do dokumentacji technicznej, podając ich numer referencyjny, co pozwala na uniknięcie pomyłek przy realizacji zamówienia. Na podstawie danych podanych w katalogu należy ocenić gabaryty wyposażenia układu i dobrać z katalogu odpowiednią skrzynkę. W praktyce dobiera się tak skrzynkę, żeby około 30% przestrzeni pozostawało wolne ze względu na chłodzenie. Z tego powodu przy układach większej mocy między aparatami montuje się tak zwane spacje (moduł nie przewodzący prądu). Wszystkie aparaty powinny być montowane w położeniu przewidzianym przez producenta (informacja w katalogu). Rys. 5. Stycznik o budowie modułowej: wymiary jednego modułu i trzech modułów [6] 16

18 WYKONYWANIE POŁĄCZEŃ ELEKTRYCZNYCH W UKŁADACH STEROWANIA Przekroje przewodów w układach sterowania dobieramy według zasad omówionych w rozdziale Na ogół w dokumentacji projektowej są podane symbole przewodów do wykonania połączeń. Z symbolu wynika rodzaj i przekrój przewodu. Bezwzględnie należy przestrzegać zasady dobierania właściwych kolorów izolacji przewodów określonej przez normę. Należy pamiętać, że kolor przewodu stanowi informację dla obsługi i zamiana koloru przewodu może stanowić zagrożenie bezpieczeństwa. Należy stosować: kolor czarny (lub brązowy) do obwodów głównych prądu przemiennego i stałego, kolor czerwony do obwodów sterowania w układach prądu przemiennego, kolor ciemnoniebieski w układach sterowania prądu stałego, kolor jasnoniebieski dla przewodu neutralnego, kolor żółto-zielony dla przewodu ochronnego. Przed wykonaniem połączeń należy przygotować przewody, tzn.: sprawdzić ciągłość żył przewodów omomierzem, uciąć przewody na odpowiednią długość, w zależności od sposobu prowadzenia połączeń, usunąć izolację na odpowiedniej długości, nie kalecząc żyły przewodu, zamocować w pewny sposób końcówkę kablową, tulejkę lub zrobić oczko. Instalowanie aparatów o standardowych modułach skraca czas odmierzania przewodów, bowiem połączenia między aparatami mają tę samą długość i można uciąć, a następnie obrabiać kilka przewodów o tych samych długościach. Po przygotowaniu przewodów należy: upewnić się o braku napięcia na listwie, wykonać połączenia według schematu, sprawdzić właściwe zamocowanie przewodów, sprawdzić poprawność połączeń, podłączyć napięcie zasilania, uruchomić obwód sterowania i sprawdzić jego działanie, poprawność działania blokad, załączyć urządzenie sterowane, ocenić poprawność działania, usunąć ewentualne usterki. Na rysunku 6 przedstawiono przykłady poprawnego i niepoprawnego mocowania przewodów. Rys. 6. Mocowanie przewodu: a) i c) właściwe, b) i d) niewłaściwe [1] Wszystkie połączenia powinny być wykonane starannie. Niewłaściwie obrobione lub zamocowane przewody powodują przegrzewanie się i zwiększają zagrożenie dla pracy ludzi i urządzeń. 17

19 4.2.2 Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jaki jest symbol graficzny urządzenia spełniającego europejskie wymagania o bezpieczeństwie? 2. Jakie prace można wykonywać bez wyłączania napięcia zasilającego? 3. Jakie czynności należy wykonać przed przystąpieniem do montażu układów sterowania? 4. W jaki sposób można sprawdzić stan techniczny elementów, podzespołów, narzędzi? 5. Jaka jest kolejność czynności wykonywanych podczas montażu mechanicznego układów sterowania? 6. Na co należy zwracać uwagę przy montażu mechanicznym aparatów? 7. Jak dobieramy przekroje przewodów do wykonania układów sterowania? 8. Jakie kolory przewodów są przewidziane dla poszczególnych obwodów? 9. Na co należy zwracać uwagę przy wykonywaniu połączeń elektrycznych? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Przygotuj niezbędne elementy do montażu układu wskazanego przez nauczyciela i zaplanuj wykonanie prac związanych z wykonaniem układu. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się ze schematem układu, 2) rozpoznać elementy i odszukać je w katalogu, 3) ustalić ich gabaryty, 4) rozplanować rozmieszczenie elementów i wykonać szkic, 5) dobrać z katalogu szafę sterowniczą, 6) zaproponować sposób mocowania elementów, 7) określić ilość listew montażowych, zacisków, 8) ustalić ilość przewodów i ich barwę, 9) określić rodzaj materiałów pomocniczych (wkrętów, końcówek kablowych) i ich ilość, 10) obliczyć koszt wykonania układu na podstawie cennika producenta, 11) sporządzić propozycję zamówienia. Wyposażenie stanowiska pracy: schemat prostego układu, katalogi, normy, wzór zamówienia. Ćwiczenie 2 Wykonaj montaż mechaniczny elementów według szkicu wykonanego w ćwiczeniu 1 (po zaakceptowaniu go przez nauczyciela). Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z instrukcją stanowiskową, 18

20 2) wykonać spis niezbędnych narzędzi i pobrać je z magazynu, 3) sprawdzić ich stan, 4) pobrać materiały pomocnicze w niezbędnej ilości, 5) pobrać aparaty i sprawdzić ich jakość, 6) wykonać montaż mechaniczny, 7) sprawdzić stabilność konstrukcji, dokonać ewentualnych korekt, 8) ocenić jakość wykonanej pracy, 9) dokonać demontażu, 10) uprzątnąć stanowisko. Wyposażenie stanowiska pracy: szkic rozmieszczenia aparatów, narzędzia wskazane przez ucznia, listwy montażowe, wkręty, łączniki według schematu przygotowanego przez nauczyciela Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zaplanować czynności związane z montażem układu elektrycznego? 2) zorganizować stanowisko pracy zgodnie z przepisami bhp, ochrony ppoż., ochrony środowiska i wymogami ergonomii? 3) dobrać narzędzia potrzebne do demontażu i montażu elementów mechanicznych? 4) dobrać przewody do wykonania połączeń elektrycznych? 5) sporządzić kosztorys wykonawczy dla prostego układu? 6) sporządzić zamówienie posługując się katalogiem? 7) dobrać elementy układu, ich rodzaj i ilość na podstawie schematu? 8) wykonać montaż i demontaż różnych typów aparatów, zgodnie z przepisami bhp? 19

21 4.3. Układy sterowania Materiał nauczania Układy sterowania maszyn (głównie silników) i urządzeń realizuje się w oparciu o właściwości aparatów, które były wcześniej omawiane. Odpowiednie wykorzystanie styczników i przycisków pozwala na konstruowanie między innymi układów do: bezpośredniego załączania silnika z jednego i wielu miejsc, zmiany kierunku wirowania silnika, zmniejszenia prądu pobieranego przez silnik klatkowy i pierścieniowy przy rozruchu, zmiany prędkości wirowania silnika indukcyjnego pierścieniowego i klatkowego, sterowania parametrami innych urządzeń. Do montażu układów sterowania należy dobierać właściwe aparaty zabezpieczające przed skutkami zwarć i przeciążeń. Przed uruchomieniem układu należy sprawdzić nastawy na przekaźnikach. Zawsze w obwodzie głównym muszą być zabezpieczenia. Obwód sterowania należy podłączać tak, aby od strony przewodu fazowego były umieszczone przyciski odłączające, a cewka od strony przewodu neutralnego. Zwiększa to bezpieczeństwo w przypadku zwarcia do ziemi w układzie sterowania. ROZRUCH BEZPOŚREDNI SILNIKA Bezpośredni rozruch oznacza załączenie silnika do sieci bez obniżania prądu rozruchu. Bezpośredni rozruch może być stosowany tylko dla silników o mocy do 5 kw. Na rysunku 7 przedstawiony jest obwód główny i obwód sterowania do załączania silnika poprzez styki główne stycznika. Wciśnięcie przycisku sterowniczego S2 zamyka obwód cewki stycznika K1, co powoduje zamknięcie jego styków głównych i podanie napięcia na silnik. Podtrzymanie następuje poprzez zestyk pomocniczy zwierny K1. Zatrzymanie silnika wykonuje się przez otwarcie styku S1. Rys. 7.. Obwód główny i pomocniczy załączania silnika z wykorzystaniem stycznika 20

22 Włączenie szeregowo z przyciskiem sterowniczym S1 drugiego przycisku z zestykiem rozwiernym oraz równolegle z S2 drugiego przycisku z zestykiem zwiernym daje możliwość uruchamiania silnika z dwóch miejsc. Funkcje przycisków S1 i S2 można zwielokrotnić. Rozruchu bezpośredniego można dokonać także za pomocą wyłącznika silnikowego. Schemat elektryczny wyłącznika silnikowego przedstawiono na rysunku 4. UKŁAD DO ZMIANY KIERUNKU WIROWANIA SILNIKA Jest to bardzo często wykorzystywany układ, zwany układem nawrotnym. Rys. 8.. Obwód główny i pomocniczy układu nawrotnego z wykorzystaniem dwóch styczników Układ jest uruchamiany przyciskiem S2, przez styki pomocnicze K1 następuje samopodtrzymanie po puszczeniu przycisku S2. Zamykają się styki główne stycznika K1 i silnik jest załączony do prawego kierunku wirowania. W tym układzie zastosowana jest blokada uniemożliwiająca załączenie jednoczesne obu styczników, co spowodowałoby zwarcie. Blokadę tę stanowią dla obu kierunków wirowania odpowiednio zestyki rozwierne: K2 szeregowo z cewką K1 i zestyk rozwierny K1 szeregowo z cewką K2. Zmianę kierunku wirowania można przeprowadzić po odłączeniu silnika, a następnie załączeniu w kierunku lewym (przyciskiem S3). Zmianę kierunku wirowania silnika można uzyskać również stosując przełącznik warstwowy zamieszczony na rysunku 10b. UKŁADY STEROWANIA REALIZUJĄCE ZMNIEJSZENIE PRĄDU PRZY ROZRUCHU SILNIKA Rozruch silnika indukcyjnego klatkowego Zmniejszenie prądu rozruchu silnika klatkowego można uzyskać łącząc uzwojenia stojana na czas rozruchu w gwiazdę, a następnie przełączyć je w trójkąt do pracy w warunkach znamionowych. Można to realizować za pomocą układu sterowania zbudowanego na trzech stycznikach. Przełączanie może być ręczne lub sterowane przez przekaźnik czasowy. Na rysunku 9 przedstawiony jest układ z zastosowaniem przekaźnika czasowego. 21

23 Rys. 9.. Obwód główny i pomocniczy układu zero-gwiazda-trójkąt z przekaźnikiem czasowym [5] Załączenie silnika i połączenie jego uzwojeń w gwiazdę następuje po wciśnięciu przycisku S2 - cewka stycznika głównego K2 i stycznika K1 oraz cewka przekaźnika czasowego K4Tsą wzbudzone. Po czasie nastawionym na przekaźniku czasowym zostaje otwarty zestyk rozwierny K4T, co przerywa obwód cewki stycznika K1, zamykając jednocześnie obwód cewki K3 poprzez zestyk rozwierny K1. Uzwojenie silnika zostaje skojarzone w trójkąt. Przy montażu tego układu należy zwracać baczną uwagę na właściwe przyłączenie zestyków głównych styczników do zacisków wyprowadzeń silnika. Pomyłka może skutkować zwarciem w obwodzie. Tę samą funkcję realizuje poprzez odpowiednie kojarzenie uzwojeń warstwowy (pakietowy) przełącznik zero-gwiazda-trójkąt, który jest przedstawiony na rysunku 10a. 22

24 a) b) c) d) Rys. 10. Przykłady układów z zastosowaniem łączników warstwowych: a) przełącznik zero-gwiazda-trójkąt, b) przełącznik zmiany kierunku wirowania silnika, c) przełącznik grzejnikowy jednofazowy, d) przełącznik grzejnikowy trójfazowy [1] Rozruch silnika indukcyjnego pierścieniowego W silniku pierścieniowym można ograniczyć prąd rozruchu, włączając w obwód wirnika rozrusznik rezystancyjny. W momencie załączenia silnika włączana jest największa rezystancja, którą zmniejsza się skokowo przez odpowiednie sterowanie stycznikami. Po zakończonym rozruchu rezystory są zwarte poprzez styki stycznika. Obwód główny jest przedstawiony na rysunku 11. Załączenie silnika z największą rezystancją następuje, kiedy są zamknięte tylko styki K1. Zamknięcie styków K2 powoduje zmniejszenie rezystancji. Zamknięcie styków K3 powoduje dalsze zmniejszenie rezystancji w obwód są włączone tylko rezystory R1. Po zamknięciu styków K3 rozrusznik jest zwarty w obwodzie wirnika nie ma żadnej rezystancji dodatkowej. Należy pamiętać, że po zakończonym rozruchu, co trwa kilka sekund, w obwodzie wirnika nie może być żadnej rezystancji. Na rysunku 12 przedstawiony jest schemat układu sterowania, który gwarantuje właściwy rozruch. Zastosowanie tego układu umożliwia stopniowe zmniejszanie rezystancji i uniemożliwia bezpośrednie załączenie silnika do sieci. Taki układ nazywany jest układem kolejnościowym z blokadą. 23

25 Rys. 11. Obwód główny układu rozruchu silnika pierścieniowego [5] Rys. 12. Układ sterowania kolejnościowy z blokadą [5] Układy kolejnościowe z blokadą służą do sterowania pracą urządzeń, gdzie dołączanie kolejnych urządzeń odbywa się bez możliwości odłączania już pracujących, na przykład taśmociągów. 24

26 UKŁADY STEROWANIA DO ZMIANY PRĘDKOŚCI WIROWANIA SILNIKA INDUKCYJNEGO Prędkość obrotowa pola w stojanie silnika, a więc i prędkość wirowania wirnika zależy od liczby par biegunów. Prędkość obrotowa jest wprost proporcjonalna do częstotliwości napięcia zasilającego i odwrotnie proporcjonalna do liczby par biegunów: 60 f obr. n = p min Przełączając uzwojenie silnika tak, żeby uzyskać zmianę liczby par biegunów, możemy zmieniać skokowo prędkość. Ma to zastosowanie w silnikach, które w swej konstrukcji są przewidziane jako wielobiegowe, bowiem muszą mieć odpowiednią konstrukcję uzwojeń. W silnikach przewidzianych do zmiany prędkości w stosunku 1:2 (układ Dahlandera) jest jedno uzwojenie z wyprowadzeniami w połowie zwojów cewki (połowie zezwoju). Dokonanie odpowiedniego łączenia tych wyprowadzeń pozwala zmieniać prędkość skokowo. Na rysunku 13 przedstawiony jest układ Dahlandera. Rys. 13. Układ sterowania silnika dwubiegowego: obwód główny i obwód sterowania [4 i 5] K1 jest stycznikiem sieciowym do wysokich obrotów, K2 jest stycznikiem załączającym podzielone uzwojenia w podwójną gwiazdę dla wysokich obrotów, K3 jest stycznikiem sieciowym dla niskich obrotów. Przy każdej zmianie prędkości silnik musi być odłączony od napięcia. Należy zwrócić uwagę, że zaciski silnika są inaczej oznaczone. 2U, 2V, 2W są wyprowadzeniami z połowy długości cewek. Montując ten układ należy brać pod uwagę, że przy różnych skojarzeniach uzwojeń silnik pobiera inny prąd. Należy to uwzględniać przy doborze zabezpieczeń. W układzie są zastosowane dwa przekaźniki nadprądowe i na każdym z nich należy ustawić właściwy prąd zadziałania. REGULATORY TEMPERATURY I CIŚNIENIA W wielu urządzeniach powszechnego użytku i przemysłowych wykorzystuje się układy do pomiaru i regulacji wielkości nieelektrycznych (temperatury, ciśnienia, poziomu cieczy) złożone z różnych czujników reagujących na zmianę tych parametrów i współpracujących z urządzeniami elektrycznymi. Jednym z przykładów jest regulator temperatury (termostat). Przedstawiony w literaturze [1] regulator RW 250 zamykając swoje styki może zamykać obwód i załączać urządzenia 25

27 o mocy do 250 W, współczynniku mocy 0,35 przy napięciu 220 V lub dowolnej mocy poprzez styki stycznika. Wykorzystuje się go w suszarkach, podgrzewaczach wody i powietrza zamknięcie styków powoduje załączenie urządzenia grzejnego. Termostat jest stosowany w urządzeniach AGD, np. w chłodziarkach sprężarkowych steruje pracą silnika napędzającego sprężarkę. Innym przykładem jest regulator ciśnienia W regulatorze ciśnienia uruchomienie dźwigni zestyku powodowane jest rozprężeniem się mieszku, membrany. W pralkach automatycznych poziom wody kontrolują czujniki ciśnienia. Ich działanie oparte jest na zmianie ciśnienia w czujniku przy napływie wody i unoszeniu się membrany (oddzielającej komorę styków od zbiornika), która załącza zestyk urządzenia grzejnego. Rolą czujnika jest uniemożliwienie załączenie się grzałki bez uprzedniego napełnienia zbiornika wodą Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jaką rolę pełni stycznik przy załączaniu bezpośrednim silnika do sieci? 2. Jaki układ sterowania należy wybrać dla zmniejszenia prądu rozruchowego silnika klatkowego? 3. Jak można zmniejszyć prąd rozruchu w silniku pierścieniowym? 4. Jak można zmienić kierunek wirowania wirnika? 5. Jak i dlaczego wykonujemy blokady w układach sterujących? 6. Co umożliwia układ Dahlandera? 7. Czy możliwa jest zmiana prędkości z małej na dużą? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Wykonaj i uruchom układ sterowania silnika stycznikiem z dwóch miejsc. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zapoznać się z treścią tekstu przewodniego otrzymanego od nauczyciela, 2) wykonać polecenia zawarte w tekście przewodnim. Wyposażenie stanowiska pracy: sieć zasilająca 3-fazowa, pięcioprzewodowa z zabezpieczeniem różnicowo-prądowym, tekst przewodni do ćwiczenia, silnik trójfazowy klatkowy, podzespoły wskazane przez ucznia, materiały do montażu mechanicznego i elektrycznego, narzędzia i mierniki wskazane przez ucznia, normy, katalogi. 26

28 Ćwiczenie 2 Wykonaj i uruchom stycznikowy układ nawrotny silnika indukcyjnego klatkowego, zgodnie z dokumentacją i zaleceniami dotyczącymi montażu. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z dokumentacją układu otrzymaną od nauczyciela, 2) zapoznać się z danymi znamionowymi sieci zasilającej i sterowanego silnika, 3) zaplanować tok postępowania i zapisać go, 4) ustalić ilość i rodzaj aparatów (podzespołów) potrzebnych do wykonania układu i sporządzić ich wykaz, 5) określić rodzaj i ilość potrzebnych przewodów, 6) sporządzić wykaz potrzebnych narzędzi i mierników, 7) przedstawić nauczycielowi zestawienia potrzebnych materiałów, urządzeń i narzędzi, 8) pobrać wszystkie potrzebne materiały i podzespoły, 9) przygotować stanowisko do montażu, 10) wykonać starannie montaż mechaniczny elementów, 11) wykonać połączenia elektryczne według otrzymanego schematu, 12) sprawdzić mocowania przewodów, stabilność elementów, połączenia i dokonać ewentualnych poprawek, 13) dokonać właściwych nastaw zabezpieczeń, 14) zgłosić wykonanie układu nauczycielowi, 15) podłączyć zasilanie zachowując środki bezpieczeństwa, 16) uruchomić układ i sprawdzić poprawność jego działania, 17) w przypadku nie działania układu zlokalizować usterkę i usunąć ją (w miarę możliwości), 18) zaprezentować pracę układu nauczycielowi, uzasadnić sposób wykonania układu, 19) uprzątnąć stanowisko, 20) ocenić jakość wykonanej pracy. Wyposażenie stanowiska pracy: sieć zasilająca 3-fazowa, pięcioprzewodowa z zabezpieczeniem różnicowoprądowym, schemat układu nawrotnego, silnik trójfazowy klatkowy, podzespoły wskazane przez ucznia, materiały do montażu mechanicznego i elektrycznego, narzędzia i mierniki wskazane przez ucznia, przewody o różnym przekroju i kolorze, katalogi łączników. Ćwiczenie 3 Wykonaj i uruchom układ sterowania rozruchem silnika indukcyjnego klatkowego za pomocą warstwowego przełącznika gwiazda-trójkąt zgodnie z dokumentacją i zaleceniami dotyczącymi montażu. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z dokumentacją układu otrzymaną od nauczyciela, 2) zapoznać się z danymi znamionowymi sieci zasilającej i sterowanego silnika, 27

29 3) zaplanować tok postępowania i zapisać go, 4) ustalić ilość i rodzaj aparatów (podzespołów) potrzebnych do wykonania układu i sporządzić ich wykaz, 5) określić rodzaj i ilość potrzebnych przewodów, 6) sporządzić wykaz potrzebnych narzędzi i mierników, 7) przedstawić nauczycielowi zestawienia potrzebnych materiałów, urządzeń i narzędzi, 8) pobrać wszystkie potrzebne materiały i podzespoły, 9) przygotować stanowisko do montażu, 10) wykonać starannie montaż mechaniczny elementów, 11) wykonać połączenia elektryczne według otrzymanego schematu, 12) sprawdzić mocowania przewodów, stabilność elementów, połączenia i dokonać ewentualnych poprawek, 13) dokonać właściwych nastaw zabezpieczeń, 14) zgłosić wykonanie układu nauczycielowi, 15) podłączyć zasilanie zachowując środki bezpieczeństwa, 16) uruchomić układ i sprawdzić poprawność jego działania, 17) w przypadku nie działania układu zlokalizować usterkę i usunąć ją (w miarę możliwości), 18) zaprezentować pracę układu nauczycielowi, uzasadnić sposób wykonania układu, 19) uzasadnić cel takiego sposobu rozruchu silnika, 20) uprzątnąć stanowisko, 21) ocenić jakość wykonanej pracy. Wyposażenie stanowiska pracy: sieć zasilająca 3-fazowa, pięcioprzewodowa z zabezpieczeniem różnicowoprądowym, schemat układu sterowania gwiazda-trójkąt, schemat wewnętrznych połączeń przełącznika warstwowego, silnik trójfazowy klatkowy, podzespoły wskazane przez ucznia, materiały do montażu mechanicznego i elektrycznego, narzędzia i mierniki wskazane przez ucznia, przewody o różnym przekroju i kolorze, instrukcja producenta przełączników, katalogi łączników. Ćwiczenie 4 Wykonaj i uruchom układ sterowania silnikiem pierścieniowym przy rozruchu pośrednim za pomocą styczników. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z treścią tekstu przewodniego otrzymanego od nauczyciela, 2) wykonać polecenia zawarte w tekście przewodnim. Wyposażenie stanowiska pracy: sieć zasilająca 3-fazowa, pięcioprzewodowa z zabezpieczeniem różnicowoprądowym, tekst przewodni do ćwiczenia, schemat układu sterowania, silnik trójfazowy klatkowy, 28

30 podzespoły wskazane przez ucznia Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) odczytać schematy funkcjonalne i montażowe? 2) dobrać podzespoły do wykonania układu sterowania na podstawie dokumentacji? 3) zorganizować stanowisko umożliwiające bezpieczne wykonywanie montażu? 4) zaplanować czynności niezbędne do wykonania układu? 5) sprawdzić stan elementów i przewodów? 6) wykonać poprawnie montaż mechaniczny elementów i podzespołów układu sterowania? 7) wykonać połączenia elektryczne układu sterowania? 8) dobrać nastawy zabezpieczeń? 9) sprawdzić i ocenić jakość wykonanych prac? 10) zlokalizować i usunąć proste usterki w układzie sterowania? 11) uzasadnić sposób wykonania układu? 29

31 4.4. Lokalizowanie i usuwanie usterek w układach sterowania Materiał nauczania W układach sterowania pracą maszyn i urządzeń mogą wystąpić zarówno usterki mechaniczne jak i elektryczne. Z powodu mechanicznego uszkodzenia łącznika mogą nie zamykać się poprawnie jego styki, co spowoduje przerwę w obwodzie, bądź łącznik nie będzie przerywał obwodu, zgodnie z oczekiwaniami. Najsłabszymi elementami łączników są styki. Mogą one ulec zniszczeniu przy odkształceniu sprężyn i złym docisku. Uszkodzenie styków przez łuk elektryczny zachodzi szczególnie często w obwodach prądu stałego, gdzie łuk nie jest przerywany na skutek zmiany kierunku napięcia. Często pomimo podania napięcia układ nie działa lub działa z przerwami. Wówczas przyczyny należy upatrywać w niewłaściwym mocowaniu przewodów lub przerwanej żyle przewodu. Jeżeli nie jest wykonywana jedna z funkcji sterowania, to typujemy na podstawie analizy schematu i skutków wadliwego działania fragment obwodu, w którym mogła wystąpić przerwa. Przerwy w obwodzie można szukać omomierzem. Wykonuje się to w stanie beznapięciowym układu. Należy sprawdzać rezystancję kolejnych odcinków obwodu. Jeżeli omomierz pokazuje wartość równą nieskończoności dla przewodu lub zestyku rozwiernego, oznacza to uszkodzenie lub źle dokręcony przewód. Aby poszukiwania nie były chaotyczne, należy przygotować tabelę do zapisywania wyników pomiarów. W tabeli należy podać fragment połączenia oznaczony numerami zacisków, pomiędzy którymi się znajduje oraz wartość zmierzonej rezystancji dla tego odcinka. Takie uporządkowanie pomiarów pozwala uniknąć kilkakrotnego sprawdzania tego samego odcinka, bądź pominięcia fragmentu połączenia. Aby pomiar był miarodajny należy rozłączyć fragmenty równoległe obwodu. Znacznie szybsza jest metoda wyszukiwania przerwy pod napięciem. Po podaniu napięcia roboczego sprawdza się, czy między jednym biegunem źródła a kolejnymi punktami obwodu występuje napięci. Pomiary te mogą wykonywać tylko osoby upoważnione. Wyszukiwanie zwarcia w obwodzie przeprowadza się w stanie beznapięciowym. Dla bezpieczeństwa należy wyjąć wkładki bezpiecznikowe. Omomierzem lub testerem przejścia sprawdza się wszystkie zestyki, cewki silnika. Tam, gdzie rezystancja jest równa lub bliska zeru pomiędzy stykami rozwiernymi, oznacza to zwarcie tego zestyku (lub zestyku równolegle dołączonego do tych samych zacisków). Zwarcie do obudowy wyszukujemy omomierzem, przyłączając go pomiędzy przewody fazowe a obudowę. Musi się to odbywać przy otwartym wyłączniku instalacyjnym, z wyraźną przerwą izolacyjną! Zwarcia mogą wystąpić na skutek uszkodzenia izolacji. Z kolei zwarcie z innej przyczyny może spowodować uszkodzenie izolacji. Zawsze po wymianie uszkodzonego fragmentu obwodu należy dokonać pomiarów rezystancji izolacji i rezystancji przewodu ochronnego. Pomiar rezystancji izolacji można wykonać miernikiem induktorowym (megaomomierzem). Po ustaleniu, że przyczyną wadliwej pracy układu jest uszkodzony element łącznika najczęściej trzeba wymienić cały łącznik na nowy o tych samych parametrach lub odpowiedni moduł. Obecnie produkowane aparaty modułowe są nierozbieralne. 30