POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I NAPĘDÓW

ELEKTRYCZNYCH

Instrukcje do zajęć laboratoryjnych dla studentów

WYDZIAŁU MECHANICZNEGO

studiów dziennych i zaocznych

z przedmiotów:

ELEKTROTECHNIKA

ELEKTRONIKA

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

ĆWICZENIE 6M

STEROWANIE PRACĄ NAWROTNĄ

SILNIKA TRÓJFAZOWEGO ZWARTEGO

Opracował

mgr inż. Włodzimierz Ochrymiuk

BIAŁYSTOK 2000

2

Instrukcja jest własnością Katedry Energoelektroniki i Napędów Elektrycznych.

Do użytku wewnętrznego katedry.

Powielanie i rozpowszechnianie zabronione

Redakcja: dr inż. Zofia Daszuta
Opracowanie graficzne: inż. Aleksandra Matulewicz

3

I. WPROWADZENIE

Wiadomości niezbędne do realizacji ćwiczenia:

1. Podstawowe wiadomości o silnikach asynchronicznych klatkowych, zmiana

kierunku obrotów, tabliczka znamionowa.

2. Aparatura

sterująca: przyciski sterownicze, styczniki, przekaźniki,

wyłączniki krańcowe.

3. Analiza podstawowych schematów układów sterowania stycznikowego.

II. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO

Praktyczne zapoznanie studentów ze sterowaniem dwukierunkowym

pracą silnika zwartego klatkowego zastosowanego do napędu modelu suportu.

Zakres ćwiczenia obejmuje sterowanie ręczne i sterowanie automatyczne pracy

nawrotnej w zastosowaniu do suportu.

III. OPIS STANOWISKA LABORATORYJNEGO

Ćwiczenie składa się z:

1. Modelu suportu z zamontowanymi na nim czterema wyłącznikami

krańcowymi.

2. Silnika klatkowego 1kW, 200/380 V napędzającego śrubę suportu.

3. Skrzynki sterowniczej, w której zamontowano:

- dwa styczniki z wyprowadzonymi zaciskami laboratoryjnymi styków

głównych, zaciski styków sterujących (2 czynne, 2 bierne) oraz zaciski

cewek 220V, 50Hz z lampkami sygnalizacyjnymi;

4

- przekaźnika pomocniczego z wyprowadzonymi zaciskami styków

sterujących (3 czynne, 3 bierne) oraz zaciski cewki 220V, 50Hz z lampką

sygnalizacyjną,

-

- przyciski sterujące ręczne, wyłączający (czerwony), załączające

i przełączające (zielone) z wyprowadzonymi zaciskami styków

sterujących (czynne, bierne),

-

- zaciski styków biernych wyłączników krańcowych,

-

- zaciski faz i przewodu neutralnego sieci zasilającej oraz bezpieczników

topikowych.

IV. PROGRAM ĆWICZENIA

1. Zapoznać się ze stanowiskiem przez sprawdzenie i ustalenie :

-

napięć znamionowych cewek styczników i przekaźnika pomocniczego,

-

ilości i rodzaju zestyków styczników przekaźnika, wyłączników

krańcowych i przycisków sterujących,

-

napięcia znamionowego silnika i sposobu połączenia jego uzwojeń na

czas pracy.

2. Połączyć układ sterowania według rys.3, rys. 2., lub rys.3. z wykorzystaniem

elementów wymienionych w opisie stanowiska laboratoryjnego.

3. Po sprawdzeniu poprawności połączenia układu przez prowadzącego

ćwiczenia uruchomić silnik i sprawdzić prawidłowość jego działania.

5

Ręczne sterowanie pracą nawrotną silnika

Rys.1. Schemat układu sterowania ręcznego pracą nawrotną silnika: a) obwód
prądowy, b) obwód sterowania. Oznaczenia:

B1 – bezpieczniki topikowe; 1S i 2S – styki główne styczników

trójbiegunowych; M3 – silnik trójfazowy klatkowy.

W – przycisk ręczny wyłączający, o sile zwrotnej; 1Z i 2Z – przyciski ręczne

załączające, o sile zwrotnej;

1S i 2S – cewki styczników odpowiednio 1S i 2S;

1S

1

i 2S

1

– zestyki zwierne (czynne) styczników odpowiednio 1S i 2S;

1S

2

i 2S

2

– zestyki rozwierne (bierne) styczników odpowiednio 1S i 2S.

6

Działanie układu

Po naciśnięciu na przycisk 1Z zostaje włączony stycznik 1S i silnik

zaczyna obracać się, np. w prawo. Jednocześnie zamyka się zestyk 1S

1

, który

utrzymuje stycznik 1S w stanie załączonym po zwolnieniu przycisku 1Z oraz

otwiera się zestyk 1S

2

uniemożliwiając zadziałanie stycznika 2S i włączenie

silnika w lewo.

Silnik zatrzymuje się po naciśnięciu przycisku W. Jeżeli po zatrzymaniu

silnika naciśniemy na 2Z, to spowodujemy włączenie stycznika 2S i wirowanie

silnika w lewo. Podtrzymanie pracy stycznika 2S odbywa się teraz przez zestyk

2S

1

, a przed możliwością włączenia silnika w prawo zabezpiecza zestyk 2S

2

.

Uwaga! Zmianę kierunku wirowania uzyskano przez „skrzyżowanie” faz S i T

(patrz obwód prądowy) w doprowadzeniu napięć do silnika

W obrabiarkach wprowadza się jeszcze zazwyczaj wyłączniki krańcowe,

które zabezpieczają przed zbytnim przesunięciem, np. suportu w lewo i prawo.

Przykład takiego układu podano na rys.2 (obwód prądowy silnika jak na rys.1).

Układ działa tak jak poprzedni z tym, że z chwilą gdy suport znajdzie się np.

w prawym skrajnym położeniu, to zderzak naciśnie na wyłącznik krańcowy

1WK, obwód cewki 1S zostanie przerwany i silnik zatrzyma się.

Rys.2. Schemat ideowy układu sterowania ręcznego pracą nawrotną silnika

z zastosowaniem wyłączników krańcowych; 1WK i 2WK – wyłączniki

krańcowe rozwierne, o sile zwrotnej; pozostałe oznaczenia jak na rys.1b.

7

Automatyczne sterowanie pracą nawrotną silnika

Układ automatycznego sterowania pracą nawrotną został zrealizowany

w zastosowaniu do suportu obrabiarki. Schemat ideowy sterowania takim

układem został pokazany na rys.3.

Rys.3. Schemat ideowy układu sterowania automatycznego pracą nawrotną
silnika trójfazowego: a) obwód prądowy, b) obwód sterowania.

8

Oznaczenia na rys.3:

PP – cewka przekaźnika pomocniczego, PP

1

, PP

2

, PP

3

– zestyki zwierne

przekaźnika PP, 1P, 2P – przełączniki ręczne o sile zwrotnej, 1WK, 4WK –

wyłączniki krańcowe rozwierne, o sile zwrotnej. Pozostałe oznaczenia jak na

rys.1.

Działanie układu

Przez naciśnięcie przycisku 1Z zamyka się obwód stycznika 1S, co

powoduje ruch ustawiania suportu np. w prawo, naciśnięcie przycisku 2Z

powoduje ruch ustawiania w lewo. Praca silnika ustaje z chwilą zwolnienia

przycisku 1Z lub 2Z. 1WK i 4WK zabezpieczają przed przesunięciem suportu

poza położenia ustalone. Rola wyłączników 2WK i 3WK zostanie omówiona

dalej.

Naciśnięcie przycisku 1P lub 2P zapoczątkowuje pracę suportu

z automatycznym nawrotem. Jeżeli naciśniemy na przycisk 1P, to włączymy

przekaźnik PP, którego styki PP

2

zbocznikują przycisk i utrzymają przekaźnik

pod napięciem aż do naciśnięcia na przycisk W lub dojścia zderzaka do jednego

z wyłączników krańcowych 2WK lub 3WK. Jednocześnie zamkną się styki PP

1

i PP

3

. Styki PP

3

włączają stycznik 2S, natomiast styki PP

1

nie włączą stycznika

1S, ponieważ obwód jego cewki jest w tym czasie przerwany przez naciśnięty

przycisk 1P. Gdy tylko stycznik 2S zadziała, otworzą się jego styki 2S

1

zabezpieczając przed włączeniem stycznika 1S (inaczej obwód cewki stycznika

zamknąłby się z chwilą ustania nacisku na 1P). Suport rusza np. w lewo. Gdy

w ruchu tym zderzak naciśnie na wyłącznik krańcowy 4WK otwierając jego

styki, obwód cewki stycznika 2S zostanie przerwany, jego zwora opadnie,

a styki 2S

1

zamkną się włączając stycznik 1S. Suport rusza w prawo, wkrótce

potem zamykają się styki 4WK, ale nie włącza się przez to stycznik 2S

ponieważ styki 1S

1

są otwarte. Po dojściu suportu do wyłącznika 1WK zostaje

9

odłączony stycznik 1S, a włączony stycznik 2S. Cykl będzie powtarzał się do

chwili naciśnięcia na przycisk W.

Jeśli naciśniemy na przycisk 2P, otrzymamy również ruch

z automatycznym nawrotem, z tą różnicą, że rozpocznie się on od ruchu suportu

w kierunku przeciwnym niż przy naciskaniu na przycisk 1P. Rola wyłączników

krańcowych 2WK i 3WK polega na dodatkowym zabezpieczaniu przed

niewłaściwym połączeniem układu. Gdyby np. zamieniono przez pomyłkę rolę

wyłączników 1WK i 4WK przy przyporządkowanym już odpowiednim

kierunku wirowania silnika, to przy naciskaniu przycisków 1P i 2P mimo, że

styki wyłącznika krańcowego zostaną rozwarte, suport posuwałby się dalej w

poprzednim kierunku. Doprowadziłoby to zapewne do zniszczenia suportu lub

silnika. W układach praktycznych, połączonych na stałe, wyłączniki 2WK

i 3WK są zbędne.

V. WYMAGANIA BHP

Porządek na stanowisku laboratoryjnym oraz przygotowanie studentów do

zajęć jest podstawą bezpiecznej pracy. Łączenia obwodów elektrycznych należy

dokonywać w stanie beznapięciowym Po zakończeniu łączenia niewykorzystane

przewody należy powiesić na wieszaku na przewody.

Przy

stanowisku

badawczym

środkiem

dodatkowej

ochrony

przeciwporażeniowej jest izolowanie stanowiska ze względu na dostępne części

czynne obwodu elektrycznego o napięciu przekraczającym napięcie bezpieczne.

Dlatego łączenia, przełączania i zmian w układzie sterowania można dokonywać

tylko przy wyłączonej sieci zasilającej na danym stanowisku.

W celu uniknięcia porażenia prądem elektrycznym osoby wykonujące

ćwiczenia powinny w czasie uruchamiania układu sterowania zachować

odpowiednie oddalenie od części czynnych (będących pod napięciem).

10

VI. LITERATURA

1. Misiurewicz E., Mystkowski A.: Napęd i sterowanie elektryczne obrabiarek.

PWT, W-wa, 1995.

2. Praca zbiorowa pod red. F. Przezdzieckiego: Laboratorium elektrotechniki

i elektroniki. PWN, W-wa, 1982.

3. Praca zbiorowa pod red. W. Pietrzyka: Laboratorium z elektrotechniki

i elektroniki. Wyd. Uczelniane Polit. Lubelskiej, 1994.