Politechnika Białostocka

Transkrypt

1 Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Elektroenergetyki Instrukcja do zajęć laboratoryjnych Temat ćwiczenia: STEROWANIE SILNIKÓW INDUKCYJNYCH STYCZNIKAMI Ćwiczenie nr: 6 Laboratorium z przedmiotu: Podstawy Elektroenergetyki Kod: Opracował: mgr inż. Zbigniew Skibko 2006

2 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i działaniem styczników oraz z prostymi układami sterowania silników indukcyjnych stycznikami. 2. Wiadomości podstawowe 2.1. Budowa i zasada działania łączników stycznikowych W każdym styczniku można wyróżnić następujące elementy: styki nieruchome oraz styki ruchome, elektromagnes składający się z nieruchomego rdzenia wraz z uzwojeniem oraz ruchomej zwory połączonej ze stykami ruchomymi, zestyki pomocnicze zwierne i rozwierne, komory gaszeniowe, podstawa. Doprowadzenie do cewki elektromagnesu napięcia o odpowiedniej wartości, wywołuje ruch zwory elektromagnesu powodujący zamknięcie styków głównych stycznika. Stycznik pozostaje w stanie zamkniętym dopóty, dopóki uzwojenie elektromagnesu jest zasilane odpowiednim napięciem. Przerwa w zasilaniu obwodu elektromagnesu powoduje samoczynne otwarcie stycznika pod wpływem sprężyn zwrotnych napiętych w czasie załączenia. Łączniki stycznikowe przeznaczone są do załączania i przerywania jedynie prądów roboczych. W związku z tym, stycznik powinien być chroniony przed uszkodzeniem wynikłym z przepływu przez niego prądu zwarciowego dobrze dobranymi zabezpieczeniami przetężeniowymi. Budowa komór gaszeniowych stosowanych w stycznikach prądu przemiennego zależna jest od parametrów łączeniowych. W stycznikach o małych prądach obciążenia (kilkanaście amperów) zadanie komory sprowadza się do funkcji osłony izolacyjnej, zabezpieczającej przed powstaniem zwarć międzyfazowych i doziemnych. Gaszenie łuku w tym zakresie prądów przemiennych nie wymaga stosowania żadnych specjalnych środków. Przy większych parametrach łączeniowych, komory gaszeniowe styczników, pracujące w powietrzu atmosferycznym, wyposażone są w poprzeczne przegrody metalowe (miedziane lub stalowe) umieszczone w komorze prostopadle do osi łuku, tak że wprowadzony pomiędzy płytki łuk dzieli się na szereg łuków krótkich. Skuteczność działania komory płytkowej zależy między innymi od liczby płytek, ich kształtu, materiału i odstępu pomiędzy nimi. 3

3 W elektromagnesach prądu przemiennego zachodzi konieczność przeciwdziałania drganiom zwory w stanie zamkniętym, spowodowanym okresową zmianą strumienia magnetycznego i wywołanej nim siły elektromotorycznej. Zjawisku drgań przeciwdziała się stosując uzwojenie tłumiące, zwykle w postaci pierścienia metalowego obejmującego część rdzenia elektromagnesu Zastosowanie łączników stycznikowych Łączniki stycznikowe przeznaczone są do sterowania silnikami elektrycznymi, jak również innymi odbiornikami energii elektrycznej, gdy wymagana jest duża częstotliwość łączeń. Możliwość realizacji sterowania zdalnego, w tym również sterowania samoczynnego, poprzez zastosowanie odpowiednich czujników reagujących na różne wielkości fizyczne (np.: temperatura) oraz duża trwałość mechaniczna i łączeniowa sprawiają, że styczniki są stosowane praktycznie we wszystkich układach napędowych. Sterowaniem nazywa się działanie wywołujące określone zmiany w pracy odbiornika, takie jak: załączanie, wyłączanie, regulację prędkości obrotowej itd. Rozróżnia się dwa rodzaje sterowania: ręczne i samoczynne. Sterowanie ręczne polega na bezpośrednim lub pośrednim (zdalnym) oddziaływaniu obsługi na urządzenia kierujące pracą odbiornika. Sterowanie samoczynne polega na uzależnieniu działania urządzeń sterujących od zmian wartości określonych wielkości fizycznych: czasu, temperatury, napięcia itd. Układy połączeń obwodów głównych i pomocniczych urządzeń elektrycznych przedstawiają schematy ideowe szczegółowe, które mogą być wykonywane w postaci skupionej lub rozwiniętej. Schematy w postaci skupionej stosuje się przede wszystkim do przedstawienia obwodów głównych oraz obwodów pomocniczych. Schematy ideowe rozwinięte, są powszechnie stosowane w bardziej złożonych układach przekaźnikowo-sterowniczych. W schematach tych obwody główne są rysowane w postaci skupionej, natomiast w postaci rozwiniętej rysuje się obwody sterownicze, zabezpieczeniowe i sygnalizacyjne. W schematach rozwiniętych poszczególne aparaty oraz przyrządy rysowane są za pomocą symboli ich części składowych (np.: cewek, styków, uzwojeń itd.). Symbole te układa się w linii prostej według kolejności występowania w danym obwodzie i łączy się je między sobą. Zastosowanie schematów ideowych rozwiniętych w znacznym stopniu ułatwia projektowanie skomplikowanych układów sterowniczych jak również ich montaż oraz sprawdzenie. 4

4 3. Wybrane układy sterowania silników elektrycznych stycznikami Sterowanie pojedynczym silnikiem indukcyjnym Uruchomienie lub zatrzymanie silnika, w układzie przedstawionym na rysunku 1 realizuje się poprzez przyciśnięcie przycisku Z (załączenie) lub W (wyłączenie), przy czym po zwolnieniu nacisku na te przyciski, wracają one do położeń wyjściowych. Rys. 1. Schemat sterowania silnika indukcyjnego łącznikiem stycznikowym, przedstawiony w postaci skupionej (a) oraz rozwiniętej (b). S stycznik, PT przekaźnik termiczny Sterowanie silnika indukcyjnego stycznikowym przełącznikiem gwiazda trójkąt Po naciśnięciu przycisku Z następuje zamknięcie styczników S oraz S (rys. 2). Jednocześnie następuje uruchomienie przekaźnika czasowego PC. Silnik zaczyna pracować w połączeniu w gwiazdę. Po upływie określonego czasu (nastawionego na przekaźniku czasowym) następuje przerwanie obwodu cewki stycznika S oraz jednoczesne załączenie stycznika S Δ. Silnik pracuje z uzwojeniami połączonymi w trójkąt. Wyłączenie silnika może nastąpić po naciśnięciu przycisku W lub w wyniku zadziałania przekaźnika termobimetalowego PT. 5

5 Rys. 2. Schemat sterowania silnika stycznikowym przełącznikiem gwiazda trójkąt Sterowanie silnika indukcyjnego stycznikowym przełącznikiem kierunku wirowania Po naciśnięciu przycisku załączającego ZL zostaje załączony stycznik SL, co powoduje, że wirnik silnika indukcyjnego wiruje w lewą stronę (rys. 3). Uruchomienie silnika w przeciwnym kierunku wirowania jest możliwe jedynie po wcześniejszym wyłączeniu stycznika SL, poprzez naciśnięcie przycisku W i załączeniu przycisku ZP. Wówczas wirnik silnika powinien obracać się w stronę przeciwną niż poprzednio. Rys. 3. Schemat sterowania silnika stycznikowym przełącznikiem kierunku wirowania 6

6 Sterowanie silnika indukcyjnego w układzie kaskadowym Załączenie pierwszego silnika następuje po naciśnięciu przycisku załączającego I, który załącza stycznik S1. Następnie można załączać (przy zachowaniu kolejności) kolejne silniki, przy użyciu przycisków II i III (rys. 4). Rys. 4. Schemat sterowania silnika w układzie kaskadowym 4. Przebieg ćwiczenia Podczas ćwiczenia należy połączyć i uruchomić wybrane przez prowadzącego układy sterownicze. 5. Opracowanie wyników badań Sprawozdanie studenckie powinno zawierać: - Cel ćwiczenia - Schematy badanych układów sterowniczych - Analizę zasady działania poszczególnych układów - Spostrzeżenia i wnioski 7

7 6. Literatura 1. Lejdy B.: Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych, WNT, Warszawa 2005, 2. Lejdy B.: Laboratorium urządzeń elektroenergetycznych, WPB, Białystok 1999, 3. Markiewicz H.: Instalacje elektryczne, WNT, Warszawa 1996, 4. Poradnik Inżyniera Elektryka, praca zbiorowa, WNT, Warszawa 1997, 7. Wymagania BHP Podczas wykonywania ćwiczeń w laboratorium należy przestrzegać następujących zasad: 1. Przed przystąpieniem do badań należy dokonać oględzin przydzielonej aparatury i urządzeń. Stwierdzone uszkodzenia powinny być zgłaszane prowadzącemu ćwiczenia. 2. Ze stanowiska pomiarowego należy usunąć wszelkie zbędne przedmioty a zwłaszcza niepotrzebne przewody montażowe. 3. Włączenie badanego układu do napięcia może odbywać się jedynie w obecności i za zgodą prowadzącego ćwiczenia, po sprawdzeniu przez niego układu. Przed załączeniem układu trzeba upewnić się, czy nikt nie manipuluje przy układzie pomiarowym. Za uszkodzenie przyrządów i inne straty wynikłe z winy ćwiczących odpowiadają oni materialnie. 4. Po załączeniu napięcia nie wolno wykonywać żadnych przełączeń w układzie. Rozmontowanie i ewentualne przełączenia mogą być robione po wyłączeniu napięcia i za zgodą prowadzącego ćwiczenia. 5. Podczas wykonywania ćwiczenia należy unikać stykania się z wszelkiego rodzaju dobrze uziemionymi przewodzącymi przedmiotami, takimi jak i kaloryfery, instalacje wodociągowe itp. 6. Wykonywanie ćwiczeń może odbywać się tylko na stanowisku wskazanym przez prowadzącego. Nie wolno używać innego sprzętu i aparatów niż te, które przydzielił prowadzący ćwiczenia. 7. Niedozwolona jest samowolna obsługa rozdzielnic głównych w laboratorium, a zwłaszcza załączanie napięcia na stanowiska pomiarowe. 8