Moduł 4

Układy sterowania przekaźnikowo-stycznikowego

1. Struktura układu sterowania przekaźnikowo-stycznikowego 2. Budowa i działanie podstawowych elementów układów przekaźnikowo-

stycznikowych 3. Przykłady przekaźnikowo-stycznikowych układów sterowania 4. Zasady bezpieczeństwa podczas użytkowania układów przekaźnikowo-

stycznikowych 5. Bibliografia

2

1. Struktura układu sterowania przekaźnikowo-stycznikowego

Układy przekaźnikowo-stycznikowe wykorzystywane są do: automatyzacji procesów technologicznych, sterowania pracą grupy urządzeń elektrycznych, zabezpieczania urządzeń przed uszkodzeniem, sygnalizacji stanów pracy urządzeń układów, podtrzymania pracy urządzeń, blokady – niedopuszczenia do wykonywania błędnych czynności sterowniczych.

Układy automatyki można podzielić na dwa rodzaje: układy automatycznego sterowania układy regulacji automatycznej

Różnicę między automatycznym sterowaniem a automatyczną regulacją wyjaśniają schematy blokowe.

Rys. 4.1. Schematy blokowe układów: a) automatycznego sterowania, b) automatycznej regulacji [opracowanie własne]

Sterowanie polega na bezpośrednim lub pośrednim oddziaływaniu na urządzenia

kierujące pracą silnika w zależności od zmian określonych wielkości fizycznych (np. na-pięcia, natężenia prądu, temperatury, ciśnienia, prędkości, przebytej drogi, itp.).

W układzie automatycznej regulacji z rysunku 1b pracą obiektu regulacji kieruje układ regulujący (regulator). Automatyczny układ regulacji działa zawsze w tym kierun-ku, aby wartość mierzona y równała się wartości zadanej x.

Elektryczne układy sterowania automatycznego można podzielić na dwie grupy: układy sterowania stycznikowo-przekaźnikowe, układy sterowania sekwencyjnego (kolejnościowego).

W skład układów przekaźnikowo – stycznikowych wchodzą dwa podstawowe elementy: przekaźniki i styczniki.

Dodatkowo stosowane są również urządzenia pomocnicze, jak: przyciski (zwierne, rozwierne), lampki sygnalizacyjne, dzwonki, buczki.

W każdym układzie sterowania wyróżnia się dwa obwody: obwód roboczy (zwany również głównym lub siłowym) – obwód elektryczny za-

pewniający bezpośrednią drogę przepływu prądu od źródła energii do urządze-nia, które podlega sterowaniu,

3

obwód sterowniczy – obwód elektryczny powodujący załączanie lub wyłączanie urządzenia sterowanego.

2. Budowa i działanie podstawowych elementów układów przekaźni-kowo-stycznikowych

Styczniki są elementami wykonawczymi, które włączają w odpowiedniej chwili

obwody robocze urządzenia sterowanego. Przekaźniki sterują pracą styczników, powodując wzbudzenie cewek styczników

w zależności od określonych czynników – czasu, przebytej drogi, prędkości obrotowej, temperatury, ciśnienia i innych wielkości fizycznych występujących w procesach techno-logicznych. W zależności od tych czynników rozróżnia się sterowanie w funkcji: czasu, drogi, prędkości itp.

Sterowanie sekwencyjne stosuje się w urządzeniach, w których zachodzi koniecz-ność wykonywania odpowiednich czynności przez podzespoły w ściśle określonej kolej-ności.

Rys. 4.2. Szkice budowy styczników: a) o prostoliniowym ruchu styków ruchomych: b) o ruchu ko-łowym 1 – podstawa izolacyjna, 2 – elektromagnes, 3 – zwora elektromagnesu, 4 – styki.

[http://www.zue.pwr.wroc.pl/download/lab_urzadzen/13.pdf]

Styczniki charakteryzuje bardzo prosta konstrukcja łączników i ich napędów, co

powoduje, że odznaczają się one bardzo dużą trwałością mechaniczną i dużą częstością łączeń. Styczniki wykonuje się przeważnie z napędem w postaci elektromagnesu z ru-chomą zworą, do której są przymocowane styki ruchome. Doprowadzenie napięcia do elektromagnesu powoduje zwarcie styków. Zwarcie trwa tak długo, jak długo podłączo-ne jest napięcie.

Rys. 4.3. Przykład schematu połączeń w styczniku: a) symbol graficzny, b schematyczne przedstawienie budowy stycznika o trzech zestykach zwiernych Z1, Z2, Z3 w obwodzie głównym i po jednym zestyku zwiernym z1 i rozwier-

nym Z2 w obwodzie pomocniczym [matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]

4

W styczniku występują zestyki obwodu głównego (załączające obwody zasilające silniki prądem elektrycznym o dużej mocy) oraz zestyki obwodu pomocniczego (załą-czające obwody sygnalizacji lub blokady o mniejszej mocy). Styczniki budowane są na prądy do 400A. Dla większych prądów wykonywane są łączniki zapadkowe.

Styczniki budowane są jako styczniki prądu zmiennego, stałego oraz uniwersalne. Duża trwałość mechaniczna i łączeniowa sprawiają, że styczniki są stosowane praktycz-nie we wszystkich układach napędowych oraz w układach automatyki, blokad i uzależnień.

Teraz przejdź do wykonania zadania 1 umieszczonego na platformie.

Przekaźnikami są przyrządy, które pod wpływem zmiany określonej wielkości fi-

zycznej sterują obwodami elektrycznymi. Przekaźniki elektryczne mogą działać pod wpływem zmian natężenia prądu, napięcia, kierunku przepływu prądu, częstotliwości, przesunięcia fazowego, temperatury, ciśnienia, itp.

Rys. 4.4. Zasada działania przekaźnika [http://www.castrolprofessionalacademy.pl/upload/files/strefa_wiedzy/samochod/instalacja_elektryczna/2011/prz

ekazniki-elektryczne-budowa-zasada-dzialania-sterowanie.pdf]

Przepływ prądu elektrycznego przez uzwojenie elektromagnesu przekaźnika wywo-łuje powstanie silnego pola magnetycznego w rdzeniu elektromagnesu. Zwora zostaje przyciągnięta do rdzenia i łączy styki przekaźnika. Ten stan określamy jako włączenie przekaźnika. Po przerwaniu przepływu prądu przez cewkę zanika pole magnetyczne i sprężyna powrotna odciąga zworę od rdzenia. Styki przekaźnika ulegają ponownemu rozwarciu. Przekaźnik jest w stanie wyłączonym.

Budowa i sposób działania styczników oraz przekaźników są podobne. Różnią się one sposobem wykorzystania: styczniki służą do łączenia obwodów głównych o więk-szym obciążeniu prądowym (np. silników), natomiast przekaźniki mają za zadanie łą-czenie obwodów pomocniczych (np. sterowniczych, sygnalizacyjnych).

Styczniki mogą być wyposażone w przekaźniki cieplne bimetalowe przeznaczone do ochrony silników przed przeciążeniem. Sterowanie styczników odbywa się za pośred-nictwem łączników pomocniczych (np. przekaźników) lub przycisków sterowniczych. Stycznik wykorzystywany jest do częstego rozwierania i zwierania obwodu przy nor-malnych czynnościach eksploatacyjnych silnika, takich jak rozruch, hamowanie, regula-cja prędkości obrotowej itp.

Układy przekaźnikowo – stycznikowe często są bardzo rozbudowane. Pokazanie spo-sobu połączeń zacisków poszczególnych styczników i przekaźników na schematach montażowych powoduje konieczność stosowania uproszczeń – stosowanie schematów ideowych.

Na schematach ideowych elektrycznych obwód główny rysuje się linią grubą zaś obwód sterujący linią cienką. Poszczególne elementy układu sterującego przedstawia się

5

na tych schematach przy pomocy symboli graficznych. Symbole te rozmieszczone są na schemacie tak, aby połączenia były jak najkrótsze, bez zbędnych krzyżowań i załamań przewodów.

Tabela 4.1. Symbole graficzne, najczęściej stosowane w schematach elektrycznych, urządzeń sterowniczych i

sygnalizacyjnych

6

[matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]

Schematy rysuje się zawsze w stanie bezprądowym i beznapięciowym. Wyłączniki są

w stanie otwartym, a przyciski – nienaciśnięte. Taki stan nazywa się stanem normalnym. W stycznikach i przekaźnikach oraz innych łącznikach elektrycznych (np. przyciski,

przełączniki) stosowane są następujące rodzaje zestyków: zestyki normalnie otwarte (rozwarte, zwierne) – styki, które są otwarte w stanie

beznapięciowym, a zwierają się dopiero po włączeniu prądu do odpowiedniego. zestyki normalnie zamknięte (zwarte, rozwierne) – styki, które w stanie beznapię-

ciowym są zamknięte, a rozwierają się z chwilą włączenia prądu do obwodu sterują-cego.

zestyki przełączające – para styków, styki normalnie otwarte oraz styki normalnie zamknięte.

Rys. 4.5. Schemat budowy przekaźnika elektrycznego o stykach: 1. normalnie rozwartych, 2. normalnie zwartych, 3. przełączających

[http://www.castrolprofessionalacademy.pl/upload/files/strefa_wiedzy/samochod/instalacja_elektryczna/2011/przekazniki-elektryczne-budowa-zasada-dzialania-sterowanie.pdf]

Rys. 4.6. Schematyczne przedstawienie przekaźników o stykach: 1. normalnie rozwartych, 2. normalnie zwartych, 3. przełączających

[http://home.agh.edu.pl/~fkaszuba/pliki/uk_przek.pdf]

W zależności od wykonywanych funkcji dzielimy przekaźniki na pomiarowe i po-

mocnicze. Przekaźnik pomiarowy reaguje na wartość wielkości oddziaływującej i ma podziałkę nastawień tej wielkości. Przekaźnik pomocniczy reaguje na pojawienie się lub zanik wielkości oddziaływającej i nie ma podziałki nastawień. Przekaźniki pomocnicze dzielą się na pośredniczące, sygnałowe, czasowe i zwłoczne.

Przekaźniki pośredniczące dokonują przełączeń obwodów wyjściowych bezpośred-nio pod wpływem zmian sygnału wejściowego przekaźnika.

7

Przekaźniki zwłoczne umożliwiają uzyskanie zwłoki w zadziałaniu przekaźnika po-trzebnej do odpowiedniego uruchomienia urządzenia sterowanego. Czas zwłoki jest sta-ły dla określonego przekaźnika.

Przekaźniki sygnałowe dodatkowo wyposażone są we wskaźnik optyczny umożli-wiający obserwację stanu pracy przekaźnika.

Przekaźniki czasowe stosuje się w celu uzyskania opóźnienia czasowego w zadzia-łaniu elementu (urządzenia) sterowanego tym przekaźnikiem. Wartość opóźnienia cza-sowego może być nastawiana w zakresie właściwym dla danego przekaźnika. Przekaź-niki czasowe mogą realizować różne funkcje przełączania (tab. 4.2).

Tabela 4.2. Typowe funkcje przekaźników czasowych

Nazwa funk-cji

Opis funkcji Wykres czasowy

Załączenie z opóźnieniem

a) sygnał wyjściowy WY pojawia się po upływie czasu t od mo-mentu pojawienia się impulsu sygnału wejściowego WE,

b) sygnał wyjściowy WY pojawia

się po upływie czasu t od mo-mentu pojawienia się sygnału wejściowego WE, a za-nika w momencie zaniku sygna-łu WE.

a)

b)

Taktowanie z opóźnieniem

Po załączeniu sygnału WE następu-je pojawianie się z zanikanie sygna-łu WY, czas trwania i pojawiania się sygnału WY wynosi t. Pierwszy im-puls WY pojawia się z opóźnieniem t.

Taktowanie bez opóźnienia

Po załączeniu sygnału WE następu-je pojawianie się z zanikanie sygna-łu WY, czas trwania i pojawiania się sygnału WY wynosi t. Pierwszy im-puls WY pojawia się razem z sygna-łem WE.

Wyłączenie z opóźnieniem

Sygnał wyjściowy WY pojawia się w tym samym momencie, co sygnał wejściowy WE, a zanika po upływie czasu t od momentu zaniku sygnału WE.

Załączenie cza-sowe

Sygnał wyjściowy WY pojawia się w tym samym momencie, co impuls sygnału wejściowego WE, i czas jego trwania wynosi t.

WE WY

t

WE WY

t

WE WY

t t t t

WE WY

t t t t

WE WY

t

WE WY

t

8

Przesunięcie cza-sowe sygnału

Opóźnienie załączenia i wyłączenia sygnału WY w stosunku do sygnału WE wynosi t.

[opracowanie własne]

Rys. 4.7. Widok przekaźnika czasowego

[http://www.schrack.pl/sklep/przekaznik-czasowy-wielofunk-7-funkcji-2p-8a-250v-12-240v-ac-zr5b0025.html]

Przekaźniki jako zabezpieczenia

Tak jak bezpieczniki chronią przed skutkami zwarć, tak przekaźniki termobimeta-lowe chronią przed skutkami przeciążeń. Przekaźniki termobimetalowe są najczęściej włączane w obwód sterowania.

Elementy termiczne przekaźnika są nagrzewane albo bezpośrednio z głównego ob-wodu prądowego, albo za pośrednictwem przekładników prądowych. Przekaźnik ter-mobimetalowy składa się z dwóch metalowych pasków o różnej rozszerzalności ciepl-nej, połączonych na całej długości oraz zestyku rozwiernego. Pod wpływem nagrzewa-nia prądem pasek wygina się w kierunku metali o mniejszej rozszerzalności cieplnej. Gdy prąd przekroczy nastawioną wartość, wyginający się pasek rozwiera zestyk, powo-dując przerwę w obwodzie sterowania i tym samym wyłączenie obwodu.

Rys. 4.8. Zasada działania przekaźnika termobimetalowego: 1 – bimetal, 2 – zestyk rozwierny, 3 – zatrzask zestyku

[Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne. WSiP, Warszawa 1995]

Teraz przejdź do wykonania zadania 2 umieszczonego na platformie.

W układach sterowania przekaźnikowo-stycznikowego coraz częściej są stosowane

przekaźniki programowalne umożliwiające znaczne uproszczenie struktury układów sterowania.

t t t

WE WY

t

9

Przekaźniki programowalne są to urządzenia łączeniowo-sterujące przeznaczone do sterowania nieskomplikowanych układów automatyki. Algorytm (program sterowni-czy) wprowadzony do pamięci przekaźnika może być wielokrotnie zmieniany i modyfi-kowany.

W budowie przekaźników programowalnych wyróżnia się trzy podstawowe człony: moduły wejściowe, jednostka centralna, moduły wyjściowe.

W skład modułów wejściowych wchodzą cyfrowe oraz analogowe wejścia, do któ-

rych podłącza się sygnały z czujników, styków, zadajników oraz innych urządzeń. Ich zadaniem jest wprowadzenie do przekaźnika tych sygnałów, aby na ich postawie reali-zować zadany program sterowania.

Jednostka centralna (procesor) zajmuje się wykonaniem zapisanego w pamięci algo-rytmu sterowania, w oparciu o dane wczytane przez moduły wejściowe.

Wyniki obliczeń w postaci sygnałów sterujących są następnie przekazywane do mo-dułów wyjściowych.

Do programowania przekaźników programowalnych wykorzystuje się komputery lub panele programowania wbudowane w przekaźnik. Program sterowniczy może być wprowadzany za pomocą karty pamięci zewnętrznej.

Rys. 4.9. Schematyczne przedstawienie możliwości zastosowania przekaźnika programowalnego

[http://www.anim.com.pl/comat.htm]

Sygnałami wejściowymi przekaźnika mogą być np.: temperatura, ciśnienie, poziom

substancji w zbiorniku, wielkości elektryczne i inne. Sygnały generowane przez przekaźnik programowalny najczęściej są wykorzysty-

wane do sterowania urządzeń w instalacjach ogrzewania, przepływu medium w ruro-ciągach, oświetlenia, wentylacji, napędów. Nowoczesne przekaźniki programowalne mogą drogą bezprzewodową przekazywać informacje o stanie układu sterowanego do centrów rejestracji lub zarządzania przebiegiem procesu realizowanego przez układ.

10

W

Z

Teraz przejdź do wykonania zadania 3 umieszczonego na platformie.

Rys. 4.10. Przyciski sterownicze [http://www.sn-promet.com.pl/index.php?strona=katalogi_do_pobrania]

Przycisk sterowniczy umożliwia załączenie i wyłączenie obwodu. Po naciśnięciu Z

zamykamy obwód, urządzenie zostaje uruchomione. Po naciśnięciu W przerywamy ob-wód – urządzenie zostaje zatrzymane.

W tym przypadku wszystkie przyciski załączające łączy się równolegle, wyłączające – szeregowo.

Rys. 4.11. Schemat budowy i zasada działania przycisków sterowniczych. Z – przycisk załączający W – przycisk wyłączający [http://www.sn-promet.com.pl/index.php?strona=katalogi_do_pobrania]

Przyciski sterownicze z grzybkiem o kolorze czerwonym stosowane są do awaryjne-

go wyłączania urządzeń elektrycznych. Mają one eliminować ryzyko zagrożenia dla per-sonelu, uszkodzenia urządzenia lub łagodzenie istniejących zagrożeń ma to być osią-gnięte przez jednorazowe użycie przycisku bezpieczeństwa.

Łączniki drogowe (krańcowe) spełniają zasadniczo tę samą rolę, co przyciski ste-rownicze. Różnica polega jedynie na tym, że przyciski sterownicze naciska obsługujący, zaś wyłączniki drogowe uruchamiane są przy pomocy mechanicznie poruszanych zde-rzaków. Dlatego wyłączniki drogowe muszą być mocniejsze od przycisków sterowni-czych i powinny mieć specjalną konstrukcję w zależności od zastosowania.

Rys. 4.12. Łącznik krańcowy [http://www.tme.eu/pl/katalog/?art=LK-20]

11

Lampek sygnalizacyjnych używa się w obwodach kontrolnych do bezpośredniego i zdalnego nadzorowania procesów łączeniowych, do wizualizowania i sygnalizowania stanu pracy zespołów oraz poszczególnych urządzeń wchodzących w skład układu ste-rowania.

Rys. 4.13. Przykłady lampek sygnalizacyjnych [http://www.sn-promet.com.pl/index.php?strona=katalogi_do_pobrania]

3. Przykłady przekaźnikowo-stycznikowych układów sterowania Układ sterowania oświetleniem

Rys. 4.14. Układ sterowania oświetleniem [opracowanie własne]

W wyniku naciśnięcia załącznika ZAL następuje załączenie obwodu zasilania cewki

stycznika ST i zwarcie zestyku ST w obwodzie wyjściowym stycznika i zapalenie lampy. Po puszczeniu przycisku załącznika ZAL zostaje przerwany przepływ prądu przez cewką stycznika ST i wygaszenie lampy. Naciskając wyłącznik bezpieczeństwa WYL w każdej chwili można przerwać działanie lampy.

12

Układy samopodtrzymujące

Rys. 4.15. Układy samopodtrzymujące: a) z dominującym wyłączeniem, b) z dominującym załączeniem [opracowanie własne]

Często stosowane są układy samopodtrzymujące (zwane układami pamięciowymi),

umożliwiające zapamiętanie faktu wystąpienia w układzie określonego zdarzenia. Wy-różnia się dwa rodzaje układów samopodtrzymujących:

układ samopodtrzymujący z dominującym załączeniem (z priorytetem załączenia), układ samopodtrzymujący z dominującym wyłączeniem (z priorytetem wyłączenia). W układach przedstawionych na rys. 4.14 zapamiętywane są sygnały załącz ZA oraz

wyłącz WY. Elementem umożliwiającym zapamiętanie jest przekaźnik pomocniczy K (lub K1). Po zadziałaniu przycisku załącz ZA przekaźnik K (lub K1) zostanie wzbudzony i zestyki K (lub K1) zostaną zamknięte dzięki czemu zagwarantowane jest zasilanie przekaźnika nawet w przypadku zaprzestania działania przycisku ZA – żarówka Z świe-ci. Po zadziałaniu przycisku wyłącz WY zasilanie przekaźnika K (lub K1) zanika i zestyki K (lub K1) zostają otwarte – żarówka Z przestaje świecić.

W przypadku układu z dominującym wyłączeniem (rys. 4.14a) jednoczesne naci-śniecie przycisków ZA i WY skutkuje brakiem wzbudzenia cewki K i nieświeceniem ża-rówki Z – układ wykonuje polecenie wyłącz WY.

W przypadku układu z dominującym załączeniem (rys.4.14b) jednoczesne naciśnie-cie przycisków ZA i WY skutkuje wzbudzeniem cewki K1 i świeceniem żarówki Z – układ wykonuje polecenie załącz (ZA).

Teraz przejdź do wykonania zadania 4 umieszczonego na platformie.

Na rys. 4.15. pokazano schemat ideowy rozwinięty układu sterowania rozruchu bez-

pośredniego silnika asynchronicznego zwartego. Po naciśnięciu przycisku załączającego PZ1 następuje przepływ prądu od przewodu L, przez zwarty zestyk przycisku PW, zwar-ty zestyk przycisku PZ1, uzwojenie cewki ST1 i zadziałanie stycznika, w wyniku czego następuje zwarcie zestyków głównych oraz zestyku pomocniczego ST1. Zwarcie zestyku pomocniczego ST1 zapewnia podtrzymanie przepływu prądu przez cewkę ST1 w mo-mencie rozwarcia zestyku przycisku PZ1. Wyłączenie silnika nastąpi w momencie naci-śnięcia przycisku PW. Wówczas przerwany zostaje obwód zasilający cewkę stycznika i otwierają się styki obwodu głównego.

13

Rys. 4.16. Schemat ideowy układu sterowania rozruchu bezpośredniego silnika asynchronicznego zwartego. ST1 – cewka stycznika; ST1 – zestyk zwierny pomocniczy, PZ1 – przycisk załączający, PW – przycisk wyłączający ST1

[matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]

Układ sterowania nawrotnego silnika asynchronicznego zwartego

Rys. 4.17. Schemat ideowy układu sterowania układu nawrotnego silnika asynchronicznego zwartego [matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]

Układ sterowania nawrotnego silnika, czyli układ do zmiany kierunku wirowania sil-

nika wykorzystuje dwa styczniki ST1 i ST2 (rys. 4.15). Po naciśnięciu przycisku załącza-jącego np. dla kierunku wirowania w „prawo” (PZ1) zostaje włączony stycznik ST1 i sil-nik zaczyna się obracać w „prawo”. Zaczyna działać samopodtrzymanie pracy stycznika ST1 w chwili rozwarcia się zestyku PZ1. Jednocześnie rozwierają się styki pomocnicze rozwierne ST1, co uniemożliwia włączenie silnika dla biegu w „lewo”. Jest to blokada elektryczna niedopuszczająca do jednoczesnego włączania obu styczników i zabezpie-czająca przed powstaniem zwarcia w układzie. Wyłączenie silnika następuje albo przez naciśnięcie przycisku wyłączającego PW, albo (w przypadku przeciążenia silnika) na skutek zadziałania przekaźnika termicznego PT i rozwarcia zestyku t. Po zatrzymaniu silnika naciskamy przycisk PZ2 i uruchamiamy silnik w „lewo”. Zostają wówczas zwarte styki pomocnicze ST2 stycznika ST2 zapewniając pracę silnika po rozwarciu zestyku PZ2. Jednocześnie zostają rozwarte styki pomocnicze rozwierne ST1 uniemożliwiające

14

włączenie stycznika ST1. Ł – trójbiegunowy łącznik o napędzie ręcznym załączający za-silanie.

Teraz przejdź do wykonania zadania 5 umieszczonego na platformie. Sterowanie rozruchowe przełączające uzwojenie stojana silnika asynchronicznego

zwartego z układu gwiazdy w układ trójkąta stosowane jest głównie do napędu silników mniejszej i średniej mocy przy rozruchu lekkim lub przy rozruchu bez obciążenia. Zale-cane jest stosowanie określonego kryterium czasowego między załączeniem w gwiazdę a załączeniem w trójkąt. Czas odmierza najczęściej przekaźnik czasowy.

Na rysunku 4.16 przedstawiono schemat układu sterowania rozruchowego gwiazda-trójkąt w funkcji czasu. Po załączeniu przycisku PZ1 zostaje włączony stycznik ST3, jed-nocześnie zwiera się zestyk pomocniczy ST3 i rozwiera zestyk ST3. Powoduje to zadziałanie przekaźnika czasowego PC3, który zaczyna odmierzać nastawiony czas opóźnienia. Równocześnie włączony zostaje stycznik ST1, który załącza zestyki w obwodzie głównym. Ponieważ wcześniej zostały zwarte zestyki stycznika ST3, uzwo-jenie stojana silnika było połączone w gwiazdę i następuje rozruch silnika. Rozwarty zestyk ST3 uniemożliwia włączenie w tym czasie stycznika ST2, co doprowadziłoby do zwarcia sieci zasilającej. Po upływie czasu nastawionego w przekaźniku czasowym roz-wiera się zestyk pc3 i zostaje wyłączony stycznik ST3. Następuje zwarcie zestyku ST3 (który do tej pory był rozwarty), a ponieważ zwarty jest także zestyk ST1, zostaje włą-czony stycznik ST2. Uzwojenie stojana silnika połączone zostaje w trójkąt, równocześnie zakończył się proces rozruchu silnika. Należy zauważyć, że styczniki ST3 połączenia w gwiazdę i ST2 połączenia w trójkąt pracują w układzie blokady wykluczającej. Wyłącze-nie silnika nastąpi po naciśnięciu przycisku PW. Ponowne naciśnięcie przycisku PZ1 spowoduje automatyczny rozruch silnika wg opisanego powyżej programu.

Rys. 4.18. Schemat ideowy układu sterowania układu sterowania silnika asynchronicznego zwartego z rozruchem w układzie trójkąt-gwiazda w funkcji czasu: a) schemat układu obwodów głównych b) schemat układu obwodów

sterujących [matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]

15

Teraz przejdź do wykonania zadania 6 umieszczonego na platformie.

4. Zasady bezpieczeństwa podczas użytkowania układów przekaźni-kowo-stycznikowych.

Te informacje znajdziesz również w materiale video umieszczonym na platformie.

Użytkowanie urządzeń elektrycznych związane jest z występowaniem zagrożeń dla zdrowia i życia człowieka. Najważniejszym zagrożeniem jest porażenie prądem elek-trycznym, czyli efekt powstający w wyniku przepływu prądu elektrycznego o odpo-wiednio wysokim natężeniu przez organizm ludzki. Prąd elektryczny przepływając przez organizm ludzki, powoduje:

porażenie ośrodków nerwowych (zaburzenia w pracy serca, wstrzymanie oddechu); poparzenia zewnętrzne i wewnętrzne; zatrucie organizmu. Szczególnie niebezpieczny jest przypadek, gdy prąd o natężeniu około 0,1 A prze-

pływa przez klatkę piersiową. Zaburzenia w działaniu serca powodują wówczas z reguły śmierć. Przyjmuje się, że prąd elektryczny o napięciu do 42 V ( w pomieszczeniu su-chym) jest prądem bezpiecznym dla człowieka, natomiast w pomieszczeniu mokrym bezpieczna wartość napięcia wynosi do 24 V.

Zabezpieczenia przed porażeniami polegają na zastosowaniu: osłonięcia części będących pod napięciem, w celu uniemożliwienia ich dotknięcia; napisów i tablic ostrzegawczych (tablice ostrzegawcze); obniżonego napięcia, bezpiecznego dla życia ludzkiego w pomieszczeniach zagro-

żonych; izolacji ochronnej (izolacji rękojeści szczypiec, obudowa izolacyjna lamp); uziemienia części metalowych niebędących pod napięciem, ze względu na możli-

wość przerzutu napięcia w razie uszkodzenia izolacji; specjalnych wyłączników ochronnych, działających w wypadku przerzutu napię-

cia na części, niebędące pod napięciem podczas normalnej pracy. Obudowy i osłony urządzeń elektrycznych powinny być wykonane tak, aby w wa-

runkach eksploatacji zapewniały bezpieczeństwo ludzi oraz chroniły urządzenia przed zniszczeniem i niewłaściwym działaniem na skutek przedostania się do ich wnętrza ciał stałych, pyłu, wody oraz przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Urządzenia i obwody elektryczne powinny posiadać zabezpieczenia elektryczne za-bezpieczające je oraz osoby obsługujące przed skutkami nieprawidłowego działania sie-ci, np. przed zwarciami.

Urządzenia i obwody elektryczne powinny być wyposażone w następujące rodzaje zabezpieczeń: zwarciowe – przerywające obwód elektryczny po przekroczeniu w przewodzie

określonej wartości natężenia prądu (bezpieczniki, wyłączniki instalacyjne); przeciwprzepięciowe – chroniące urządzenia przed przepięciami występującymi

w sieci, przeciw asymetrii – chroniące urządzenia wielofazowe przed zanikiem jednej z faz

prądu trójfazowego;

16

wyłączniki różnicowo-prądowe – urządzenie powodujące szybkie wyłączenie zasi-lania już w momencie niewielkiego pogorszenia stanu izolacji podstawowej, w wy-niku czego płynie tzw. prąd upływu;

przeciążeniowe – mają za zadanie przerywać przepływ prądu przeciążeniowego o danej wartości, zanim wystąpi niebezpieczeństwo uszkodzenia izolacji, połączeń zacisków oraz otoczenia na skutek nadmiernego wzrostu temperatury.

Bardzo istotne podczas użytkowania urządzeń elektrycznych jest postępowanie

osób zaangażowanych w proces użytkowania, ponieważ od niego zależy tzw. bezpie-czeństwo czynne. Podczas obsługi urządzeń elektrycznych należy:

zachowywać się spokojnie i uważnie; stosować się do przepisów obsługiwania i wskazań personelu wykwalifikowanego; często kontrolować stan izolacji urządzeń; często kontrolować stan urządzeń ochronnych; zachować środki ostrożności przy wysokim napięciu oraz w pomieszczeniach

wilgotnych.

Nie wolno w czasie użytkowania i obsługiwania urządzeń elektrycznych: dokonywać zmian i napraw w urządzeniach elektrycznych, nie mając odpowied-

nich uprawnień i kwalifikacji; używać uszkodzonych aparatów i przyrządów elektrycznych; używać części urządzeń elektrycznych do innych celów niż ich przeznaczenie; umieszczać w pobliżu nieokapturzonych maszyn i przewodów materiałów ła-

twopalnych. Bibliografia:

1. Jabłoński W., Płoszajski G.: Elektrotechnika z automatyką. WSiP, Warszawa 2003 2. Schmid D., Baumann A., Kaufmann H., Paetzold H.,Zippel B.: Mechatronika. REA, Warsza-

wa, 2002 3. Siemieniako F., Gawrysiak M.: Automatyka i robotyka. WSiP, Warszawa, 1996

Netografia:

1. http://www.anim.com.pl/comat.htm - ANIM Sebastian Kufel, COMAT - Przekaź-niki,Przekaźniki specjalne

2. ftp://ftp.pw.plock.pl/pub/people/mszreder/Elektrotechnika/Styczniki%20sterowanie.pdf - dr in. Mariusz Szreder: Podstawowe elementy układu sterowania za pomoc styczników.

3. http://matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc - Za-kład Przekładników i Kompatybilności Elektromagnetycznej, UKŁADY STERO-WANIA PRZEKAŹNIKOWO-STYCZNIKOWEGO.

17

4. http://www.rcezbilgoraj.lbl.pl/podstrony/ee/download/5/23.pdf - Regionalnej Centrum Edukacji Zawodowej w Biłgoraju, Badanie układów stycznikowo-przekaźnikowych.

5. http://sn-promet.pl/pl/content/38-katalog-produktow - PROMET, Katalog pro-duktów do pobrania.

6. http://zeisp.up.lublin.pl/downloads/instrukcja_ukl_styczn.pdf - Zakład Elektro-techniki i Systemów Pomiarowych, BADANIE STYCZNIKOWO- PRZEKAŹNIKO-WYCH UKŁADÓW STEROWANIA.

7. http://www.zue.pwr.wroc.pl/download/lab_urzadzen/23.pdf - Politechnika Wrocławska Zakład Urządzeń Elektroenergetycznych, Przekaźniki programo-walne easy.