Nazwisko i imię

10

. Sterownicze układy stycznikowo-

przekaźnikowe

1.
2.
3.
4.

Data wykonania

Data oddania

Sprawdził

Zagadnienia do samodzielnego opracowania

Budowa i zasada działania styczników elektromagnetycznych oraz przekaźników
czasowych i nadprądowych. Sposoby rozruchu i zmiany kierunku wirowania wirników
silników prądu stałego oraz asynchronicznych prądu przemiennego. Przekaźniki i
wyłączniki krańcowe.

Instrukcja szczegółowa

Badanie stycznika

Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy zapoznać się z podstawowymi
parametrami znamionowymi styczników i przekaźników, a szczególnie należy ustalić
wartości napięć znamionowych cewek.
Zanotować dane znamionowe stycznika oraz liczbę i rodzaj jego styków. Zwiększając
napięcie zasilające ustalić wartość napięcia i natężenia prądu, przy którym następuje
przyciągnięcie zwory. Następnie, zmniejszając napięcie, ustalić wartość napięcia i
natężenia prądu, przy którym następuje odpad zwory. Pomiary przeprowadzić 3-krotnie, a
wyniki zanotować w tabeli 10.1. Obliczyć wartości średnie z pomierzonych wielkości i
wyrazić w procentach napięcia i prądu znamionowego.
Zmierzyć prąd pobierany przez cewkę elektromagnesu przy rozwartej i zamkniętej zworze
dla trzech napięć: 0,9 U

n

, U

n

, 1,1 U

n

. Wyniki zestawić w tabeli 10.2. Przeanalizować

uzyskane wyniki.

Rys.10.1

Układ pomiarowy do badania stycznika

Tabela10.1

Lp.

U

n

=.....................V

I

n

=.......................A

rozruch

odpad

U

r

I

r

U

od

I

od

V

%

A

%

V

%

A

%

1

2

3

Średnie

Tabela 10.2

I (A)

0,9U

n

=............V

U

n

=............V

1,1U

n

=.............V

I

0

I

2

Układ do załączania i wyłączania silnika

Zapoznać się z układem przedstawionym na rys.10.2 i go zmontować. Aby uruchomić
silnik, należy nacisnąć przycisk załączający PZ. Wówczas zamknie się droga przepływu
prądu przez obwód sterowniczy. Prąd przepłynie od fazy L3 przez bezpiecznik 2F,
przycisk rozw

ierny PR, zamknięte pod wpływem siły nacisku styki przycisku PZ, styki

pomocnicze 1-

2 przekaźnika termicznego Kt, cewkę a-b stycznika, do przewodu zerowego

(jeśli napięcie cewki wynosi 220 V). Z chwilą przepływu prądu przez cewkę stycznika
nastąpi przyciągnięcie zwory i zmieni się położenie styków stycznika. Zamkną się więc
styki główne U1-U2, V1-V2, W1-W2, które zapewniają dopływ prądu do silnika (więc
zacznie on działać) oraz styki 3-4 w obwodzie sterowniczym. Dzięki temu, że styki 3-4 są
połączone równolegle z przyciskiem PZ, po ich zamknięciu naciskanie przycisku PZ jest
zbędne. Połączenie takie nosi często nazwę „samopodtrzymania". Jeżeli chcemy
zatrzymać silnik, to naciskamy przycisk rozwierny PR. Następuje przerwa w przepływie
prądu przez cewkę stycznika, a zatem nie ma siły przyciągającej zworę. Położenia
wszystkich styków wracają do stanu wyjściowego. Rozwierają się więc styki w obwodzie
roboczym (silnik zatrzyma się) oraz styki pomocnicze 3-4, co uniemożliwia ponowne
załączenie silnika bez naciśnięcia przycisku PZ.
Stycznik zabezpiecza silnik przed niekontrolowanym rozruchem przy zaniku napięcia i
jego ponownym pojawieniu.

Rys. 10.2

Układ do sterowania silnika

Układ do sterowania silnikiem z dwóch miejsc i sygnalizacją informującą o

stanie pracy silnika

Układ przedstawiony na rys.10.3 różni się tym od przedstawionego na rysunku
poprzednim, że dodatkowo jest wyposażony w dwa przyciski: zwierny i rozwierny.
Przyciski rozwierne PZ1 i PZ2 są względem siebie połączone szeregowo, a zwierne PZ1 i
PZ2 równolegle. Naciśnięcie dowolnego przycisku zwiernego powoduje załączenie
silnika, rozwiernego -

wyłączenie.

W tym przypadku sterowanie pracą silnika (załączanie go lub wyłączanie) może się
odbywać niezależnie z dwóch miejsc: A i B. Lampka sygnalizacyjna czerwona LC
s

ygnalizuje, że silnik pracuje, gdyż zamknięcie styków 7-8 może nastąpić wtedy, gdy

zamkną się styki robocze stycznika. Lampka zielona LZ sygnalizuje przerwę w pracy
silnika.

Rys.10.

3 Układ do sterowania silnika z miejsc A i B

Układ do zmiany kierunku wirowania silnika

Kierunek wirowania silnika można zmienić przez zmianę kierunku pola wirującego, co
uzyskuje się przez skrzyżowanie dwóch dowolnych faz. Układ taki przedstawiono na
rys.10.4. Stycznik S

p

podaje na silnik napięcie o kolejności faz LI, L2, L3, a stycznik S

l

w

kolejności L2, LI, L3, dzięki czemu w pierwszym przypadku uzyskuje się np. obroty w
prawo, w drugim w lewo.

Należy zwrócić uwagę, że nie mogą być załączone jednocześnie obydwa styczniki, gdyż
wystąpiłoby zwarcie faz L1 i L2. Dlatego w obwodzie sterowniczym zastosowano blokadę
zabezpieczającą przed skutkami jednoczesnego naciśnięcia przycisków PZp PZl. Blokada
ta polega na tym, że szeregowo z cewką każdego stycznika są włączone styki rozwierne
drugiego stycznika.
Jeśli więc pracuje stycznik Sp, to są rozwarte jego styki 1-2, które tworzą przerwę w
zasilaniu cewki drugiego stycznika. Jeśli chcemy np. zmienić kierunek wirowania z lewego
na prawy, to naciskamy najpierw przycisk PR, a po zatrzymaniu silnika przycisk Pzp.

Rys.10.

4 Układ do zmiany kierunku wirowania silnika

Automatyczny przełącznik gwiazda – trójkąt

Przełącznik gwiazda - trójkąt jest stosowany do uruchamiania silników klatkowych w celu
zmniejszenia prądu rozruchu. Początkowo uruchamianie odbywa się przy połączeniu w
gwiazdę. W miarę wzrostu prędkości obrotowej silnika maleje prąd rozruchu. Gdy osiągnie
on odpowiednio małą wartość, wówczas silnik przełączamy w trójkąt. W układzie
automatycznym przełączenie następuje samoczynnie. Istnieją różne możliwości
realizowania takiego układu sterowniczego: można zbudować układ, który będzie

reagował na czas (sterowanie w funkcji czasu), na prąd rozruchu (sterowanie w funkcji

prądu) lub na prędkość obrotową (sterowanie w funkcji obrotów).
Układ na rys.10.5 przedstawia automatyczny przełącznik gwiazda - trójkąt sterowany w
funkcji czasu. Załączenie silnika odbywa się przez naciśnięcie przycisku PZ, a wyłączanie
-

przez naciśnięcie przycisku PR. Po naciśnięciu przycisku PZ następuje najpierw

zadziałanie stycznika S. Zamykają się jego styki główne i pomocnicze 3-4 oraz 7-8. Po
zamknięciu styków 7-8 otrzymuje napięcie cewka stycznika S oraz cewka przekaźnika
czasowego K

c

. W tym układzie zastosowano przekaźnik czasowy ze zwłoką czasową przy

otwieraniu i zamykaniu jego styków. Silnik rozpoczyna pracę przy połączeniu w gwiazdę.
Po upływie czasu nastawionego na przekaźniku czasowym następuje przestawienie jego
styków: zamknięte się otwierają, a otwarte zamykają. Nastąpi wtedy przerwa w obwodzie
cewki S

, a zamknie się droga przepływu prądu przez cewkę S . Wyłączy się więc stycznik

łączący uzwojenia silnika w gwiazdę, a załączy stycznik łączący uzwojenie w trójkąt.
Przekaźnik czasowy spełnił swoje zadanie i zostaje wyłączony przez szeregowo
połączone z jego cewką styki rozwierne 5-6 stycznika S .

Rys. 10.5

Układ automatycznego przełącznika gwiazda - trójkąt

S - stycznik liniowy, SD; S i S -

styczniki łączące silnik w trójkąt lub w gwiazdę, Kc

-

przekaźnik czasowy zwłoczny, Kt - przekaźnik termiczny

Opracowanie sprawozdania

Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:
-

wyniki pomiarów z badania stycznika wraz z dyskusją, dlaczego napięcie rozruchu jest

większe od napięcia powrotu oraz dlaczego prąd przy przyciągniętej zworze stycznika jest
mniejszy n

iż przy otwartej przy tym samym napięciu;

-

analizę wpływu zmian napięcia zasilającego na pracę stycznika;

-

schemat i opis zaprojektowanego przez siebie dowolnego układu sterowniczego.

Literatura:

Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A. 1991. Metrologia elektryczna, WNT Warszawa
Sawicki F. 1999.

Zbiór zadań z elektrotechniki. Wyd. ART., Olsztyn

Pilawski M. 1982. Fizyczne podstawy elektrotechniki. WSiP, Warszawa
Koziej E., Sochoń B. 1982. Elektrotechnika i elektronika. PWN, Warszawa
Markiewicz H. 1996. Instalacje elektryczne. WNT, Warszawa

Ćwiczenie opracowane na podstawie:
Feliks Sawicki, Janusz Piechocki, Józef Orliński - Laboratorium z elektrotechniki dla mechaników
wyd.III

poprawione i uzupełnione, UWM Olsztyn 2001

Opracował Bernard Szmal