Elektromechanik_724[05]_Z1.04

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Janusz Frymus

Dobieranie i sprawdzanie aparatury łączeniowej
i sterowniczej 724[05].Z1.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:

mgr inż. Urszula Kaczorkiewicz

mgr inż. Henryk Krystkowiak

Opracowanie redakcyjne:

mgr inż. Barbara Kapruziak

Konsultacja:

dr inż. Bożena Zając

Korekta:

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 724[05].Z1.04
„Dobieranie i sprawdzanie aparatury łączeniowej i sterowniczej” zawartego w modułowym
programie nauczania dla zawodu

elektromechanik 724[05].

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Łączniki

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Przekaźniki i bezpieczniki

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Warunki pracy, eksploatacja oraz zasady bhp

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o aparaturze łączeniowej

i sterowniczej, rozpoznawaniu i odróżnianiu wyłączników, rozłączników oraz odłączników,
określaniu podstawowych parametrów łączników i przekaźników elektrycznych oraz
umożliwi Ci dobieranie odpowiednich podzespołów elektrycznych do określonych warunków
pracy, a także ocenianie stanu technicznego badanych urządzeń na podstawie pomiarów.

W poradniku zamieszczono:

1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiadomości, które

powinieneś mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji programu jednostki modułowej.

2. Cele kształcenia jednostki modułowej.
3. Materiał nauczania (rozdział 4), który umożliwi samodzielne przygotowanie się do

wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy
wskazaną literaturę oraz inne źródła informacji. Obejmuje on również:

−

ćwiczenia, które zawierają wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do
realizacji ćwiczenia,

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

−

sprawdzian postępów, w którym powinieneś odpowiadać na pytania „tak” lub „nie”.

Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub
instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną
czynność.

4. Przykład zestawu zadań sprawdzających Twoje opanowanie wiedzy i umiejętności

z zakresu całej jednostki. Zaliczenie tego sprawdzianu jest dowodem osiągnięcia
umiejętności określonych w jednostce modułowej. Po zakończeniu tej jednostki
modułowej spróbuj zaliczyć sprawdzian z jej zakresu.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bhp

i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych
prac. Przepisy te poznasz podczas nauki.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

724[05].Z1.03

Dobieranie przewodów, osprzętu i opraw

oświetleniowych w instalacjach elektrycznych

724[05].Z1.05

Uruchamianie silników elektrycznych oraz

pomiary ich parametrów

724[05].Z1.06

Dobieranie środków ochrony

przeciwporażeniowej

724[05].Z1

Budowa i eksploatacja maszyn i urządzeń

elektrycznych

724[05].Z1.01

Eksploatacja źródeł energii elektrycznej oraz

pomiary ich parametrów

724[05].Z1.02

Dobieranie transformatorów oraz sprawdzanie

ich parametrów

724[05].Z1.04

Dobieranie i sprawdzanie aparatury

łączeniowej i sterowniczej

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej „Dobieranie i sprawdzanie

aparatury łączeniowej i sterowniczej”,

powinieneś umieć:

−

stosować podstawowe pojęcia z zakresu elektrotechniki,

−

posługiwać się podstawowymi przyrządami pomiarowymi wielkości elektrycznych,

−

przewidywać zagrożenia występujące w pracy z urządzeniami elektrycznymi,

−

organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami bezpieczeństwa,

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

rozpoznawać podstawowe elementy i podzespoły elektryczne,

−

mierzyć wartości podstawowych wielkości elektrycznych,

−

opracowywać wyniki pomiarów.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

rozpoznać łączniki i przekaźniki na schematach oraz na podstawie ich wyglądu
zewnętrznego i oznaczeń na nich stosowanych

−

odróżnić wyłącznik od rozłącznika i odłącznika,

−

scharakteryzować podstawowe parametry łączników i przekaźników elektrycznych,

−

skorzystać z danych zawartych na tabliczkach znamionowych łączników i przekaźników,

−

dokonać analizy pracy prostych układów sterowania i zabezpieczeń na podstawie ich
schematów ideowych,

−

połączyć układy łączników i przekaźników na podstawie schematów ideowych
i montażowych,

−

sprawdzić poprawność działania łączników i przekaźników,

−

zmierzyć

parametry

podstawowych

podzespołów

elektrycznych

oparciu

o dokumentację techniczno-ruchową,

−

ocenić stan techniczny badanych podzespołów elektrycznych na podstawie uzyskanych
wyników pomiarów,

−

dobrać łączniki i przekaźniki do określonych warunków pracy,

−

skorzystać z literatury i kart katalogowych łączników i przekaźników,

−

zastosować zasady bhp i ochrony ppoż. obowiązujące na stanowisku pracy.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Łączniki

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.1.1. Symbole i sposoby przedstawiania zespołów i urządzeń przełączających

W celu ujednolicenia symboli i sposobów przedstawiania zespołów i urządzeń

przełączających wprowadzono normy; w tabeli 1 przedstawiono symbole.

Tabela 1. Symbole i sposoby przedstawiania zespołów i urządzeń przełączających

uruchamianie

symbol

przykład

ręczne ogólnie

naciskanie

ciągnięcie

obracanie

przechylanie

łącznik przyciskowy

zwierny, ręcznie uruchamiany

uruchamianie nożne

zdejmowany zespół
uruchamiający

rolkowy zespół uruchamiający

rozwierny,
uruchamiany
rolkowo,

otwarty w
położeniach 1 i 2

uruchamianie elektromech.

symbol

ogólnie

ogólnie, ale ze wzbudzeniem

włączanie opóźnione

wyłączanie opóźnione

z wyłącznikiem przeciążenia
prądowego

z wyłącznikiem
podnapięciowym

z termicznym wyłącznikiem
przeciążenia

z wyłącznikiem różnicowym
prądowym

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.1.2. Oznaczenia literowe zespołów i urządzeń przełączających

Na schematach elektrycznych stosuje się oznaczenia, które zostały podane w tabeli 2.

Tabela 2. Oznaczenia literowe zespołów i urządzeń przełączających [7]

oznaczenie
literowe

znaczenie

przykład / objaśnienia

urządzenie zabezpieczające

Wyłącznik prądu przeciążenia,
bezpiecznik

urządzenie sygnalizacyjne

buczek, lampka kontrolna

przekaźnik, stycznik

stycznik pomocniczy

indukcyjność

cewka, dławik

silnik

silnik prądu stałego

przyrząd pomiarowy

miernik napięcia

rezystor

rezystor nastawny

łącznik

łącznik przyciskowy, łącznik ręczny

przewód zewnętrzny 1

przewód zewnętrzny 2

przewód zewnętrzny 3

przewód neutralny

3-fazowy prąd przemienny

AC, od skrótu ang. Alternating Current
(prąd przemienny)

przewód ochronny

4.1.1.3. Klasyfikacja i budowa łączników

Łączniki są podzespołami elektrycznymi umożliwiającymi wykonanie czynności

łączeniowych obwodów elektrycznych. Podstawową częścią łącznika jest zestyk rozłączny
(rys. 1), którego zamykanie i otwieranie umożliwia mechanizm napędowy.

1 – styk nieruchomy,
2 – styk ruchomy (1 + 2 = zestyk),
3 – komora gaszenia,
4 – mechanizm napędowy,
5 – zacisk

Rys. 1. Podstawowe części łącznika mechanicznego [6]

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Parametry znamionowe łączników

Każdy

łącznik charakteryzuje się parametrami znamionowymi, z których

najistotniejszymi są:
–

napięcie znamionowe robocze: wartość skuteczna napięcia, związanego ze zdolnością
łączeniową łącznika,

–

napięcie znamionowe sterownicze: wartość skuteczna napięcia urządzenia sterowniczego
łącznika, np. cewki elektromagnesu,

–

prąd znamionowy: wartość skuteczna prądu, który może być trwale przewodzony przez
główne tory łącznika w normalnych warunkach otoczenia bez wykonywania czynności
łączeniowych,

–

prąd wyłączalny: największa wartość prądu, którą łącznik może trwale wyłączyć bez
uszkodzenia,

–

prąd załączalny: największa wartość prądu, którą łącznik może trwale załączyć bez
uszkodzenia,

–

znamionowa częstość łączeń: największa liczba cykli łączeniowych w ciągu jednostki
czasu,

–

przejściowa częstość łączeń: największa liczba łączeń, które może wykonać łącznik
w określonej jednostce czasu.

Załączanie i wyłączanie prądu przez łączniki

Zjawiska zachodzące podczas załączania i wyłączania prądu przez łączniki mogą mieć

niekorzystny wpływ  na  ich pracę. Podczas załączania prądu na skutek niestabilności zestyku
wytwarzają  się  mikrodrgania  wpływające  na  zwiększenie  rezystancji,  co  może  doprowadzić
do  nadpalenia  zestyku.  W  większym  stopniu  styki  są  narażone  na  uszkodzenia  podczas
wyłączania  prądu.  Pomiędzy  rozdzielającymi  się  stykami  powstaje  łuk  elektryczny,  który
powoduje nadpalanie styków pod wpływem wysokiej temperatury.

Wynika z tego konieczność wykonywania styków z odpowiednich materiałów o dużej

odporności na utlenianie, ścieranie i wysoką temperaturę. Natomiast szybkie gaszenie łuku
umożliwia odpowiednia budowa mechanizmu napędowego.

Podział łączników

Główny podział łączników dotyczy możliwości wyłączania przez nie określonych

prądów. Według tego kryterium łączniki dzieli się na:
–

odłączniki,

–

rozłączniki,

–

wyłączniki.

Najprostsze w budowie są odłączniki, gdyż nie są one przystosowane do wyłączania

prądów  roboczych,  a  zapewniają  jedynie  widoczną  bezpieczną  przerwę  izolacyjną.
Rozłączniki  służą  do  wyłączania  prądów  roboczych,  a  niektóre  z  nich  również  gwarantują
widoczną  przerwę  izolacyjną.  Wyłączniki  z  kolei  umożliwiają  wyłączanie,  oprócz  prądów
roboczych,  również  prądów  zwarciowych.  Są  wyposażone  w  układy  automatycznego
wyłączania  reagujące  na  zakłócenia  w  pracy  systemu  elektroenergetycznego.  Do  grupy
wyłączników można również zaliczyć bezpieczniki, jako wyłączniki jednorazowe.

Ważną częścią łączników jest napęd. Pod tym względem łączniki niskiego napięcia

można podzielić na ręczne i automatyczne.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do łączników ręcznych zalicza się łączniki:

–  instalacyjne,
–  wtyczkowe,
–  warstwowe,
–  drążkowe,
–  przyciski.

Do łączników automatycznych zalicza się:

–  styczniki,
–  łączniki bezstykowe,
–  wyłączniki,
–  bezpieczniki.

4.1.1.4. Łączniki ręczne

Łączniki instalacyjne

Łączniki instalacyjne (rys. 2a) są stosowane w instalacjach mieszkaniowych

i przemysłowych. W zależności od sposobu wykonania instalacji rozróżnia się łączniki
natynkowe, podtynkowe i natynkowo-wtynkowe.

Łączniki wtykowe

Grupę

łączników wtykowych (wtyczkowych) (rys. 2b) stanowią gniazda

i współpracujące  z  nimi  wtyczki.  Łączniki  te  służą  do  załączania  do  sieci  odbiorników
przenośnych. Również gniazda dzieli się na natynkowe, podtynkowe i natynkowo-wtynkowe.
W  pomieszczeniach  o zwiększonym  niebezpieczeństwie  porażenia  stosuje  się  gniazda  ze
stykiem  ochronnym.  Styk  ten  służy  do  uziemiania  lub  zerowania  przyłączonych  do  gniazd
odbiorników.

Łączniki warstwowe

Łączniki warstwowe (rys. 2c) są często stosowaną grupą łączników na niewielkie prądy

znamionowe. Łącznik taki składa się z osi z umieszczonym na niej pokrętłem oraz z kilku
nasuniętych na nią przegród izolacyjnych, wewnątrz których są umieszczone ruchome styki.

Łączniki drążkowe

Są to łączniki (rys. 2d), w których przełączenie następuje za pomocą drążka. Często są

instalowane na specjalnych tablicach, stąd ich zamienna nazwa: łączniki tablicowe.

Przyciski

W obwodach sterowania i sygnalizacji jako łączniki stosuje się często przyciski (rys. 2e).

Są to łączniki o niewielkich prądach znamionowych.

Rys. 2. Łączniki ręczne: a) instalacyjny [17], b) wtyczkowy [17],

c) warstwowy [16], d) drążkowy [12], e) przycisk [12]

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.1.5. Łączniki automatyczne

Nowocześniejszą formą konstrukcyjną łączników są łączniki automatyczne, przerywające

obwód automatycznie w momencie zakłócenia. Zakłóceniem tym może być zwarcie,
przeciążenie lub obniżenie albo zanik napięcia.

Ponieważ trudno jest budować łączniki spełniające wymagania dotyczące wielu funkcji

jednocześnie, w produkcji łączników automatycznych występuje podział na dwa zasadnicze
rodzaje: styczniki i wyłączniki.

Styczniki charakteryzują się przede wszystkim dużą częstością łączeń ze względu na

manewrowy charakter ich pracy. Natomiast wyłączniki zapewniają dużą wytrzymałość
zwarciową przy niezbyt dużej częstości łączeń, co pozwala na ich stosowanie jako sieciowych
łączników zwarciowych.

Rodzajem wyłączników są również bezpieczniki, gdyż automatycznie, choć jed-

norazowo, wyłączają prądy zwarciowe.

Odrębną grupę stanowią łączniki bezstykowe. Rolę tę odgrywają łączniki magnetyczne

(coraz rzadziej stosowane) i półprzewodnikowe ( z zastosowaniem diod lub tyrystorów).

Styczniki

Stycznik (rys. 3) jest rozłącznikiem manewrowym, przeważnie o napędzie

elektromagnetycznym.  Styki  ruchome  stycznika są utrzymywane  w  położeniu  wymuszonym
pod wpływem siły zewnętrznej, a kiedy ona zniknie, styki wracają do położenia swobodnego
pod  działaniem  siły  zwrotnej  (np.  sprężyny  zwrotnej).  Zestyki  główne  stycznika  są
przeważnie  dwuprzerwowe.  Styczniki  charakteryzują  się  dużą  częstością  łączeń  ze  względu
na manewrowy charakter ich pracy.

Ze względu na położenie styków rozróżnia się styczniki:

–  zwierne,
–  rozwierne,
–  zwierno-rozwierne.

Natomiast ze względu na rodzaj siły zewnętrznej wyróżniamy styczniki:

– elektromagnetyczne,
– pneumatyczne.

Rys. 3. Stycznik: a) zdjęcie [11], b) oznaczenia, c) budowa [6]

1 – styk nieruchomy, 2 – styk ruchomy, 3 – sprężyna stykowa, 4 – elektromagnes napędowy, 5 – zwora
ruchoma, 6 – sprężyna zwrotna, 7 – zacisk toru głównego. zc – zaciski elektromagnesu napędowego,
zg – zaciski torów głównych, zp – zaciski torów pomocniczych

Na rysunku rys. 3b podano międzynarodowe oznaczenia zacisków stycznika:

– cewka elektromagnesu napędowego (jednozwojnicowa): A1 - A2,

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– tory główne: 1-2, 3-4, 5-6 itd.,
– tory pomocnicze: XY-XZ. Każdy zacisk oznacza się dwiema cyframi, przy czym pierwsza

cyfra X, jednakowa dla obu zacisków danego toru jest kolejnym numerem toru
pomocniczego Jako drugie cyfry Y i Z wstawia się:
1, 2 – dla zwykłego zestyku rozwiernego,
3, 4 – dla zwykłego zestyku zwiernego,
5, 6 – dla zestyku rozwiernego o przedłużonej styczności,
7, 8 – dla zestyku zwiernego o przedłużonej styczności.

Zasadę działania stycznika przedstawiono na rys. 4. W położeniu pokazanym na rys. 4a

styki  pozostają  rozwarte  i  są  utrzymywane  w  tym  położeniu  pod  wpływem  sprężyn.  Po
przyciśnięciu  przycisku  załączającego  Z  w  obwodzie  elektromagnesu  popłynie  prąd,  który
spowoduje  zamknięcie  się  zestyków  roboczych  Sr  i  sprzężonego  z  nimi  zestyku
pomocniczego Sp. Wówczas  można  już puścić przycisk Z, gdyż jest on bocznikowany przez
zestyk  Sp.  Stycznik  wyłącza  się  przez  przyciśnięcie  przycisku  W,  który  przerywa  obwód
i powoduje (pod wpływem sprężyn), rozwarcie zestyków roboczych i pomocniczego.

Rys. 4. Sterowanie stycznikiem: a) impulsem krótkotrwałym, b) sygnałem ciągłym [4]

Z – przycisk załączający, W – przycisk wyłączający, Sr – styki robocze, Sp – zestyk pomocniczy, 1 – sprężyna,
2 – elektromagnes, Ł – łącznik sterowniczy, F – bezpieczniki

Sterowanie stycznikiem

Przy sterowaniu sygnałem ciągłym (rys. 4b) stycznik jest zamknięty, jak długo jest

zamknięty łącznik sterowniczy Ł. Aby otworzyć stycznik, trzeba otworzyć łącznik.

Natomiast przy sterowaniu impulsem krótkotrwałym (rys. 4a) wystarczy na chwilę,

krótkotrwale, nacisnąć załącznik Z, a stycznik zamknie się i zarazem zewrze swój zestyk
pomocniczy Sp. Stycznik wyłącza się przez przyciśnięcie przycisku W.

Jeśli w obwodzie sterowania wystąpi zanik napięcia, to po jego powrocie:

– w przypadku sterowania sygnałem ciągłym stycznik zamknie się i silnik zostanie

uruchomiony,

– w przypadku sterowania impulsem krótkotrwałym stycznik nie zamknie się samoczynnie.

Jeżeli niespodziewane załączenie obwodu po zaniku napięcia i nieoczekiwane

uruchomienie, np. silnika może być groźne dla obsługi lub dla napędzanych urządzeń, to
należy stosować układ o sterowaniu impulsem krótkotrwałym, stanowiący zabezpieczenie
podnapięciowe.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Konstruowanie obwodów sterowniczych ze stycznikami

Obwód sterowniczy na ogół zasila się bezpośrednio z obsługiwanego obwodu głównego,

w którym pracują zestyki główne stycznika. W obwodzie trójfazowym o uziemionym punkcie
neutralnym  stycznik  powinien  mieć  cewkę  o  napięciu  znamionowym  równym  napięciu
fazowemu.  Na  przykład  w  instalacji  230/400  V  stycznik  powinien  mieć  cewkę  o  napięciu
znamionowym  230  V.  Jeden  zacisk  cewki  (i  innego  elementu  wykonawczego  albo
sygnalizacyjnego)  przyłącza  się  bezpośrednio  do  uziemionego  bieguna  źródła  prądu,  np.  do
przewodu  neutralnego  N  (rys.  4).  W  przeciwnym  razie  występują  groźne  komplikacje:
zamkniętego  stycznika  nie  można  otworzyć  przyciskiem  albo  jeszcze  gorzej  –  otwarty
stycznik niespodziewanie zamyka się i silnik rusza.

Jeśli stycznik ma działać poprawnie, to napięcie na zaciskach cewki powinno być zawarte

w granicach 0,85

1,1 jej napięcia znamionowego U

(np. w granicach 196

253 V na

zaciskach cewki 230 V). Przy napięciu poniżej 0,85 U

stycznik mógłby nie zamknąć się,

a w zamkniętym  styczniku  –  zwora  mogłaby  być  utrzymywana  zbyt  słabo.  Skoro  zwora  nie
przylega  do  rdzenia,  indukcyjność  elektromagnesu  maleje,  pobierany  prąd  zwiększa  się
i cewce grozi przegrzanie. Jednocześnie styki główne stycznika mogą ulec uszkodzeniu, gdyż:
a)  maleje docisk styków i mogą występować drgania styków,
b)  obniżeniu napięcia może towarzyszyć przepływ dużego prądu przez styki główne.

Jeżeli obwód główny jest zabezpieczony bezpiecznikami (F2 na rys. 4) o prądzie znamionowym

nie przekraczającym 10 A, to bezpieczniki te mogą zarazem pełnić rolę zabezpieczenia obwodu
sterowania. W przeciwnym razie obwód sterowniczy wymaga osobnego bezpiecznika (F5 na rys. 4)
albo wyłącznika nadprądowego o niedużym prądzie znamionowym, np. 6 A.

W celu doboru stycznika do określonych warunków pracy, prócz wartości znamionowych

napięć i prądów, należy wybrać odpowiednią kategorię użytkowania styczników (tabela 3).

Tabela 3. Kategorie użytkowania styczników [7]

Rodzaj
prądu

Kategoria
użytkowania

Typowe zastosowania

AC-1

obciążenia nieindukcyjne lub o małej indukc., piece oporowe

AC-2

silniki pierścieniowe: rozruch, wyłączenie

AC-3

silniki klatkowe: rozruch, wyłączenie podczas biegu

AC-4

silniki klatkowe: rozruch, hamowanie przeciwprądowe, nawrót,
impulsowanie

AC-5A

włączanie lamp wyładowczych

AC-5B

włączanie lamp żarowych

AC-6A

włączanie transformatorów

AC-6B

włączanie baterii kondensatorów

AC-7A

obciążenia o małej indukcyjności w gospodarstwie domowym
i podobnych zastosowaniach, domowe odbiorniki silnikowe

AC-7B

obciążenia silnikowe w urządzeniach domowego użytku

AC-8A

włączanie hermetycznych silników chłodziarek

prąd
przemienny

AC-8B

włączanie hermetycznych silników chłodziarek sprężarkowych
o samoczynnym kasowaniu wyzwalaczy nadprądowych

DC-1

obciążenia nieindukcyjne lub o małej indukc., piece oporowe

DC-3

silniki bocznikowe: rozruch, hamowanie przeciwprądowe,
nawrót, impulsowanie, hamowanie oporowe

DC-5

silniki szeregowe: rozruch, hamowanie przeciwprądowe,
nawrót, impulsowanie, hamowanie oporowe

prąd stały

DC-6

włączanie oświetlenia żarowego

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Układ stycznika z przekaźnikiem termicznym

Tak jak bezpieczniki chronią przed skutkami zwarć, tak przed skutkami przeciążeń

chronią przekaźniki termiczne, których zestyk rozwierny  jest włączony w obwód sterowania
(rys. 5a). Elementy termiczne przekaźnika są nagrzewane albo  bezpośrednio z głównego ob-
wodu  prądowego,  albo  za  pośrednictwem  przekładników  prądowych.  Przekaźnik  termiczny
składa  się  z  dwóch  metalowych  pasków  o  różnej  rozszerzalności  cieplnej  (rys.  5c),
połączonych  na  całej  długości,  oraz  zestyku  rozwiernego.  Pod  wpływem  nagrzania  prądem
pasek  wygina  się  w kierunku  metalu  o  mniejszej  rozszerzalności  cieplnej.  Gdy  prąd
przekroczy nastawioną wartość, wyginający się pasek rozwiera zestyk, powodując przerwę w
obwodzie sterowania i wyłączenie stycznika.

1 – bimetal
(dwumetalowy pasek),
2 – zestyk rozwierny,
3 – zatrzask zestyku

Rys. 5. a) schemat stycznika z przekaźnikiem termicznym, b) budowa przekaźnika, c) bimetal [4]

Sterowanie stycznikiem na odległość

Dużą zaletą styczników jest możliwość ich zdalnego sterowania i to z wielu różnych

miejsc. Łącząc w obwodzie sterowania odpowiednią liczbę przycisków zwiernych
i rozwiernych uzyskuje się możliwość sterowania z tylu miejsc, ile zastosowano przycisków
(rys. 6).

Rys. 6. Schemat sterowania stycznikiem z trzech miejsc [4]

Najważniejsze właściwości styczników:

– mogą być otwierane i zamykane zdalnie,
– są przystosowane do pracy z dużą częstotliwością łączeń,

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– mają dużą trwałość mechaniczną (styki mogą zużywać się wcześniej i wymagać

kilkakrotnej wymiany w czasie „życia” stycznika),

– mogą stanowić zabezpieczenie podnapięciowe, samoczynnie otwierać się w razie zaniku

lub nadmiernego obniżenia napięcia w sterowanym obwodzie.

Badanie stycznika

Na rys. 7 został pokazany układ połączeń do pomiarów napięcia zadziałania oraz

zwalniania stycznika K1. Zgodnie z oznaczeniami cewka stycznika K1 zaznaczona jest jako
prostokąt, a jego styki jako rozwarty przewód (pod buczkiem H1).

Rys. 7. Badanie wartości napięcia i prądu zadziałania oraz zwalniania stycznika

Czułość stycznika należy regulować rezystorem R1, zmieniając w ten sposób prąd

płynący przez stycznik K1. Stopniowo zwiększając natężenie prądu spowodujemy załączenie
zestyków stycznika K1, które załączą prąd w gałęzi z buczkiem H1 i wywołają jego buczenie.
Można w ten sposób wyznaczyć napięcie zadziałania. Należy podać na stycznik odpowiednio
0,9; 1; 1,1  napięcia znamionowego i wyznaczyć natężenie prądu. Kolejno  należy zmniejszać
natężenie  prądu  płynącego  przez  cewkę  stycznika,  co  doprowadzi  do  rozwarcia  zestyków
stycznika,  co  z  kolei  przerwie  obwód z  buczkiem  –  buczenie  ustanie.  W  taki sposób  można
wyznaczyć napięcie zwalniania stycznika K1.

Po wyznaczeniu tych danych należy sprawdzić dane z tabliczki znamionowej oraz dane

katalogowe. Na tej podstawie można ocenić stan techniczny badanego urządzenia.

Dodatkowo po wymontowaniu urządzenia sygnalizującego należy sprawdzić docisk

styków stycznika. Do tego stosuje się dynamometr, który należy podłączyć w miejsce podane
przez producenta. Mały docisk styków powoduje szybkie tworzenie się nalotów
i zmniejszenie niezawodności łącznika.

Łączniki bezstykowe (półprzewodnikowe - tyrystorowe)

Elementy półprzewodnikowe (dioda, tranzystor, tyrystor), dzięki swym właściwościom,

doskonale nadają się do konstruowania łączników niskiego napięcia. Z racji swej budowy
łączniki takie zalicza się do urządzeń energoelektronicznych.

Podstawową

zaletą

łączników

półprzewodnikowych

jest

brak

elementów

mechanizmowych – zestyków. W łącznikach półprzewodnikowych załączanie i wyłączanie
następuje dzięki zmianom w strukturze wewnętrznej półprzewodnika (stan przewodzenia lub
stan zaporowy).

Brak elementów stykowych umożliwia wyeliminowanie z pracy łączników łuku

elektrycznego. Łączniki takie pracują bezgłośnie, są trwałe, a ich częstość pracy jest duża (ok.
120 łączeń na godzinę). Ponadto są odporne na wstrząsy, drgania oraz wpływ czynników

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

atmosferycznych.  Natomiast  wadą  łączników  jest  stosunkowo  duża  strata  mocy  w  czasie
przewodzenia. Spadek napięcia na tyrystorze (stycznik tyrystorowy: rys. 8) wynosi ok. 1–2 V,
co  przy  dużych  prądach  powoduje  wydzielanie  się  znacznych  ilości  ciepła.  Wymaga  to
stosowania  dużych  radiatorów,  a  więc  znacznego  zwiększenia  rozmiarów  i  masy  łączników.
Są  one  też  czułe  na  zakłócenia  (niebezpieczna  możliwość  samozałączenia),  wrażliwe  na
przeciążenia  i  zwarcia  (wymagają  specjalnych  układów  zabezpieczających)  i  nie  separują
galwanicznie obwodów w stanie wyłączenia.
W  praktycznym  zastosowaniu  rozpowszechniły  się  przede  wszystkim  łączniki  tyrystorowe
(rys. 8).

Rys. 8. Typowe układy łączników tyrystorowych: a) Thyro-S [18], b) tyrystow, c) układ odwrotnie równoległy

tyrystorów, d) tyrystor symetryczny (triak), e) układ mostkowy, f) układ odwrotnie równoległy tyrystorowo-

diodowy [10]

Wyłączniki

Wyłączniki (rys. 9), umożliwiające wyłączanie prądów zwarciowych, są bardziej

skomplikowanymi aparatami niż styczniki. Wyłączniki niskonapięciowe są produkowane
wyłącznie jako suche.

Rys. 9. Wyłącznik nadmiarowo-prądowy [22]

Podstawowe elementy budowy wyłącznika to:

–  układ zestyków głównych i pomocniczych,
–  komory gaszące,
–  zamek,
–  urządzenia wyzwalające,
–  napęd.

Stosuje się różnego typu napędy, najczęściej jednak są to napędy: ręczny,

elektromagnetyczny  i  silnikowy.  Siła  napędzająca  przekładnię  przenosi  się  na  wał  główny
wyłącznika,  na  którym  są  umocowane  styki  ruchome.  W  wyłącznikach  na  mniejsze  prądy
stosuje  się  przeważnie  przekładnię  dźwigniową  (rys.  10a).  Dla  większych  wartości  prądu
trzeba  zapewnić  silniejszy  docisk  między  stykami,  co  umożliwia  przekładnia  przegubowa
(rys. 10c).

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 10. Przekładnie wyłączników: a) dźwigniowa, b), c) przegubowe [4]

Wyłącznik dłuższy czas pracy jest zamknięty, utrzymywany w tym położeniu przez tzw.

zamek. Zwolnienie zapadki zamka zamkniętego wyłącznika powoduje jego otwarcie.

Najistotniejszym elementem konstrukcyjnym różniącym wyłącznik od stycznika jest

zamek. Powoduje on, że po zamknięciu się styków wyłącznika układ napędowy zostaje
zaryglowany i siła nacisku na niego (np. przerwanie prądu w obwodzie cewki elektromagnesu
napędowego) nie powoduje rozwarcia się styków. Do otworzenia wyłącznika jest konieczne
zadziałanie odrębnego urządzenia wyzwalającego, działającego na zamek.

Urządzenie powodujące obrót zapadki nazywa się urządzeniem wyzwalającym.

Rozróżnia się wyzwalacze i przekaźniki. Różnica między nimi polega na tym, że wyzwalacze
działają bezpośrednio na odryglowanie zamka, natomiast przekaźniki sterują wyzwalaczami
przez zamknięcie lub otwarcie obwodu elektrycznego.

W wyłącznikach najczęściej stosowane są wyzwalacze termiczne i elektromagnetyczne.

Wyzwalacze termiczne

Wyzwalacze termiczne (rys. 11a) działają na takiej samej zasadzie jak omówione już

przekaźniki  termiczne,  z  tą  tylko  różnicą,  że  działają  bezpośrednio  na  zamek  wyłącznika,
a nie  na  obwód  sterowania.  W  nowszych  konstrukcjach  wyłączników  stosuje  się  zamiast
wyzwalaczy  przekaźniki  termiczne,  które  zamykają  obwód  wyzwalaczy  napięciowych
obracających  zapadkę.  Wyzwalacze  lub  przekaźniki  termiczne  działają  ze  zwłoką  konieczną
do nagrzania bimetalu, toteż są stosowane jako zabezpieczenia przeciążeniowe. Nie nadają się
one do zabezpieczeń zwarciowych, gdzie jest konieczne działanie natychmiastowe.

Wyzwalacze elektromagnetyczne

Wyzwalacze elektromagnetyczne (rys. 11b) działają przy zwiększeniu prądu ponad

wartość  nastawioną.  Zwiększenie  prądu  na  skutek  zwarcia  lub  przeciążenia  powoduje
przyciągnięcie ruchomej zwory i obrót zapadki zamka. Cewka elektromagnesu jest włączona
do  obwodu  głównego  wyłącznika  bezpośrednio  lub  przez  przekaźnik.  Prąd  zadziałania  jest
nastawiony  przez  regulację  naciągu  sprężyny  lub  szerokości  szczeliny  między
elektromagnesem  a  zworą.  Czas  zadziałania  wyzwalacza  jest  bardzo  krótki  –  ok.  0,02  s.
Wyzwalacze  elektromagnetyczne  są  stosowane  jako  zabezpieczenia  zwarciowe  lub
przeciążeniowe bezzwłoczne.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

a) termiczny
1 – bimetal,
2 – zapadka,
3 – fragment
sprzęgła

b)
elektromagnetyczny
1 – zwora
elektromagnesu,
2 – zapadka zamka,
3 – cewka włączona
szeregowo w obwód
prądowy,
4 – pokrętło
regulujące naciąg
sprężyny

Rys. 11. Wyzwalacz: a) termiczny, b) elektromagnetyczny [4]

Podział wyłączników

Wyłączniki można podzielić w zależności od zwarciowej zdolności łączeniowej na:

–  instalacyjne,
–  przemysłowe.
W  zależności  od  znamionowego  prądu  ciągłego,  prądu  wyłączalnego  oraz  wyposażenia
można wyróżnić:
–  wyłączniki instalacyjne,
–  wyłączniki sieciowe,
–  wyłączniki stacyjne.

Przykładem wyłącznika instalacyjnego jest obecnie powszechnie stosowany wyłącznik

instalacyjny płaski serii S160 (rys. 12), stosowany w instalacjach mieszkaniowych
i oświetleniowych

zamiast

bezpieczników.

Działa

zarówno

przy

zwarciach

(bezzwłocznie), jak i przeciążeniach (zwłocznie), można go też wyłączyć za pomocą
przełącznika.

Rys. 12. Wyłącznik S160 [15]

Z wyłączników przemysłowych (rys. 13) do najczęściej stosowanych należą wyłączniki

WIS, APU, AP oraz DS.

Rys. 13. Wyłącznik przemysłowy: a) DS, b) M 611 [24]

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyłączniki instalacyjne występują w dwóch odmianach: do instalacji domowych

i obwodów silnikowych. Budowane są na prąd znamionowy ciągły 6

63 A i prąd wyłączalny

10 kA.

Wyłączniki sieciowe o prądzie znamionowym ciągłym 63

630 A są przystosowane do

instalacji w niedużych rozdzielniach. Mogą wyłączać prądy zwarciowe 6

35 kA, a nawet

większe.

Wyłączniki stacyjne są przeznaczone do instalowania w stacjach transformatorowo-

rozdzielczych i rozdzielnicach dużej mocy, czyli w miejscach, gdzie występują największe
prądy robocze i zwarciowe. Mają prąd ciągły 400

4000 A i prąd wyłączalny 20

80 kA.

Badanie wyłącznika

Prezentowane doświadczenie ma na celu przedstawienie badania działania wyłącznika

instalacyjnego dla różnych wartości natężenia prądu. Schemat układu przedstawiono na
rys. 14.

Rys. 14. Schemat połączeń do badania wyłącznika instalacyjnego

W układzie przedstawionym na schemacie (rys. 14) znajdują się: wyłącznik główny Q,

wyłącznik  instalacyjny  (jego  łącznik  F1  oraz  wyzwalacz  termiczny  F1)  i  przełącznik  S1,  za
pomocą  którego  odłącza  się  badany  wyłącznik  w  celu  nastawienia  odpowiedniego  prądu
rezystorem  R1.  Równoległe  z  rezystorem  znajduje  się  żarówka  H1,  której  świecenie
sygnalizuje załączenie wyłącznika (gdy łącznik S1 jest w pozycji 2).

Sprawdzanie polega na pomiarze opóźnień czasowych wyłącznika dla różnych wartości

prądu w obwodzie przy danej wartości prądu nastawnego. Należy nastawić na skali
nastawczej prąd I

nast

, na skali czasowej czas t

nast

, załączyć wyłącznik Q i nastawić daną

wartość  prądu  w  obwodzie  rezystorem  nastawczym  R1.  Następnie  zamknąć  obwód
z wyłącznikiem  od  strony  rezystora  przełączając  łącznik  S1  w  pozycję  2.  Załączyć  łącznik
wyłącznika F1 włączając  jednocześnie stoper, obserwować świecenie  żarówki.  W  momencie
wyłączenia  wyłącznika  (łącznika  F1)  spowodowanym wyzwalaczem  termicznym  F1,  obwód
zostanie  przerwany  i  żarówka  zgaśnie.  W  tym  momencie  należy  wyłączyć  stoper.  W  ten
sposób  wyznaczony  został  pierwszy  punkt  charakterystyki  czasowo-prądowej.  Odczekać,  aż
wyłącznik  ostygnie  i powtórzyć  pomiary  dla  wszystkich  wartości  prądu  I

nast

, które znajdują

się na podziałce wyłącznika. Dla każdego z prądów nastawnych wyznaczyć czas zadziałania
wyłącznika dla kilku różnych wartości prądów w obwodzie. Rozpocząć od prądu półtora razy
większego od prądu nastawnego, kolejnie 3, 4, 5 i 6 razy większego. Otrzymane wyniki
uśrednić, sporządzić charakterystykę czasowo-prądową i porównać wyniki z danymi
katalogowymi.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.1.6. Odłączniki, rozłączniki, wyłączniki. Aparatura wysokich i średnich napięć

Odłączniki

Odłączniki są urządzeniami najprostszymi w budowie, gdyż nie są przystosowane do

wyłączania prądów roboczych. Zapewniają jedynie widoczną przerwę izolacyjną, są tanie
w porównaniu do wyłączników, których ceny znacznie zwiększają się wraz ze wzrostem
napięcia.

Odłączniki, chociaż pozbawione urządzeń do gaszenia łuku, mogą załączać i wyłączać

niewielkie prądy płynące w obwodzie.

Ze względu na miejsce zainstalowania odłączniki dzieli się na wnętrzowe i napowietrzne.

Pozostałe kryteria podziału dotyczą ich budowy. Rozróżnia się odłączniki: jednobiegunowe
i trójbiegunowe (rys. 15) oraz równoległe i szeregowe.

Rys. 15. Odłącznik średnich napięć, wnętrzowy: a) OW, b) OJON [13]

Najistotniejszy i najczęściej stosowany jest podział ze względu na sposób zwierania

i rozwierania styków. Spotyka się następujące rodzaje odłączników:
–  nożowe (sieczne),
–  poziomo-obrotowe jednoprzerwowe lub dwuprzerwowe,
–  pionowe: wielokolumnowe, pantografowe.

Odłączniki nożowe są stosowane przy średnich napięciach jako wnętrzowe lub

napowietrzne. Przy wyższych  napięciach 110 kV i 220 kV  najczęściej stosuje się odłączniki
poziomo-obrotowe  jedno-  lub  dwuprzerwowe  w  wykonaniu  napowietrznym.  Odłączniki
pionowe  spotyka  się  w rozdzielniach  napowietrznych  najwyższych  napięć  (400  kV
i wyższych).

W oznaczeniach odłączników stosuje się następujące symbole: O – odłącznik,

U – uziemnik, W – wnętrzowy, N – napowietrzny, I, II, III – jedno-, dwu- lub trójbiegunowy,
P – z napędem pneumatycznym, W – o izolacji przeciwzabrudzeniowej, UG – noże
uziemiające górne, UD – noże uziemiające dolne. Po zasadniczym symbolu odłącznika podaje
się jego napięcie w kV łamane przez prąd znamionowy w setkach amperów. Tak na przykład
OWIII10/4UD oznacza odłącznik wnętrzowy, trójbiegunowy na napięcie 10 kV i prąd 400 A,
z dolnymi nożami uziemiającymi

Parametry i dobór odłączników

Do podstawowych parametrów odłączników należą:

–

napięcie znamionowe izolacji U

: określa maksymalne napięcie znamionowe sieci,

w której odłącznik może pracować,

–

znamionowy prąd ciągły I

określa maksymalną wartość prądu, jaki może przepływać

przez odłącznik w sposób ciągły,

–

znamionowy prąd szczytowy I

Nsz

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

znamionowy prąd trzysekundowy I

(lub jednosekundowy I

Parametry I

Nsz

i I

dotyczą wytrzymałości zwarciowej odłączników. Wytrzymałość

zwarciowa cieplna odłącznika jest reprezentowana przez znamionowy prąd n-sekundowy I

W praktyce prąd ten jest określany jako trzysekundowy I

lub jednosekundowy I

Rozłączniki

Rozłącznik (rys. 16) jest to łącznik służący do przerywania prądów roboczych

i przeciążeniowych  o  wartości  nieprzekraczającej  10-krotnej  wartości  znamionowego  prądu
ciągłego.  Rezystory  są  stosowane  w  takich  miejscach  sieci,  gdzie  jest  wymagana  niewielka
zdolność  łączeniowa  i możliwości  łączeniowe  wyłączników  byłyby  w  niewielkim  stopniu
wykorzystane. Rozłączniki są produkowane na napięcia do 30 kV.

Ze względu na miejsce instalowania rozróżnia się rozłączniki wnętrzowe i napowietrzne.

Prawie wszystkie rozłączniki pełnią jednocześnie funkcje łączników izolacyjnych, stwarzając
widoczną przerwę izolacyjną.

Ze względu na rodzaj pracy rozłączniki dzieli się na:

–  ogólnego zastosowania,
–  transformatorowe,
–  kondensatorowe,
–  silnikowe (styczniki).

Aby zabezpieczyć urządzenia przed przeciążeniami lub zwarciami, niektóre rozłączniki

mają wbudowane bezpieczniki oraz układ wyzwalający rozłącznik w chwili zadziałania co
najmniej jednej wkładki bezpiecznikowej.

Z powyższego wynika kolejny podział rozłączników na:

– rozłączniki wyłączane ręcznie (nie wyposażone w bezpieczniki),
– rozłączniki wyłączane samoczynnie (z bezpiecznikami i wyzwalaczami).

Istotnymi parametrami rozłączników są:

– napięcie znamionowe izolacji U

– znamionowy prąd ciągły I

– znamionowy prąd wyłączalny I

Nws

: dla warunków roboczych - maksymalny prąd, jaki

może być wyłączany, dla warunków zwarciowych – prąd równy prądowi wyłączalnemu
wkładki topikowej,

– znamionowy prąd załączalny I

Nzał

: maksymalny prąd, jaki może być załączony przez

aparat,

– znamionowy prąd szczytowy I

Nsz

: określa mechaniczną wytrzymałość rozłącznika

w stanie zamkniętym na działanie prądu zwarciowego,

– znamionowy prąd l- lub 3-sekundowy: określa cieplną wytrzymałość rozłącznika w stanie

zamkniętym na działanie prądu zwarciowego.

Rys. 16. Rozłączniki: a) ręczny [20], b) pokrywkowy [18], c) izolacyjny [18],

d) napowietrzny [13], e) do wkładki cylindrycznej [18]

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyłączniki

Wyłączniki (rys. 17) z kolei umożliwiają wyłączanie, oprócz prądów roboczych, również

prądów zwarciowych.

Zasada działania wyłączników wysokiego napięcia i ich rola w systemie

elektroenergetycznym jest taka sama jak wyłączników niskiego napięcia. Ze względu na
wyższe napięcia i większe moce zwarciowe różnią się one jedynie rozwiązaniami
konstrukcyjnymi, szczególnie komór łukowych.

Wyłączniki wysokiego napięcia, ze względu na sposób gaszenia łuku dzieli się na:

–  pełnoolejowe,
–  małoolejowe,
–  pneumatyczne,
–  wodne (ekspansyjne),
–  samogazujące,
–  magnetowydmuchowe,
–  próżniowe.

Podstawowe parametry wyłączników są takie same jak rozłączników. Oprócz tych

parametrów wszystkie wyłączniki charakteryzuje dodatkowo moc znamionowa wyłączalna
S

w MV

⋅

A. Moc wyłączalna wyłącznika musi być większa od wartości mocy zwarciowej

obliczonej dla danego miejsca sieci.

Rys. 17. Wyłączniki wysokiego napięcia: a) typu LTB 145 D1/B, b) LTB E, c) generatorowy HGI 2 [13]

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń..

1.  Jakie są oznaczenia łączników stosowane do przedstawiania ich na schematach ideowych?
2.  Jakie są podstawowe części łącznika?
3.  Jakie są podstawowe parametry znamionowe łączników?
4.  Jakie są charakterystyczne cechy wyglądu zewnętrznego łączników?
5.  Jakie są różnice w budowie, sposobie działania i przeznaczeniu wyłączników,

rozłączników i odłączników?

6.  Jakie są różnice pomiędzy łącznikami ręcznymi i automatycznymi?
7.  Jaka jest budowa i zasada działania stycznika?
8.  Jakie są szczegółowe oznaczenia styczników i ich styków?

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9. Jaka jest różnica w sterowaniu stycznikiem sygnałem ciągłym, a impulsem

krótkotrwałym?

10. Jakie są podstawowe zasady konstruowania obwodów sterowania stycznikiem?
11. O czym mówi kategoria użytkowania stycznika?
12. Jakie są najważniejsze właściwości styczników?
13. Z jakich elementów konstruowane są łączniki półprzewodnikowe?
14. Jakie są zalety łączników półprzewodnikowych?
15. Do czego służą urządzenia wyzwalające w wyłącznikach?
16. Jaka jest zasada działania wyzwalacza termicznego?
17. Jaka jest zasada działania wyzwalacza elektromagnetycznego?
18. Jak dzielą się wyłączniki ze względu na prąd znamionowy?
19. Co to są wyłączniki i jaką rolę pełnią w instalacjach elektrycznych?
20. Co to są rozłączniki i jaką rolę pełnią w instalacjach elektrycznych?
21. Co to są odłączniki i jaką rolę pełnią w instalacjach elektrycznych?
22. Jakie widzisz różnice pomiędzy urządzeniami niskiego i wysokiego napięcia?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Rozpoznaj przedstawione łączniki na podstawie wyglądu zewnętrznego i oznaczeń na

nich stosowanych:
a)  łącznik instalacyjny,
b)  łącznik wtykowy,
c)  łącznik drążkowy,
d)  stycznik,
e)  łącznik półprzewodnikowy,
f)  wyłącznik,
g)  bezpiecznik.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z podziałem łączników i ich cechami charakterystycznymi,
2)  dokonać podziału na grupy zgodnie z poleceniem,
3)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  urządzenia łączeniowe i sterownicze,
–  zdjęcia urządzeń łączeniowych i sterowniczych,
–  katalog elementów łączeniowych i sterowniczych,
–  zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis.

Ćwiczenie 2

Rozpoznaj urządzenia łączeniowe i sterownicze wg poniższego wykazu na

prezentowanych schematach:
a)  przycisk,
b)  łącznik krańcowy,
c)  stycznik,
d)  bezpiecznik.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z podziałem łączników i ich cechami charakterystycznymi,
2)  zidentyfikować elementy układu,
3)  wyjaśnić, jaką funkcję pełni zidentyfikowany element w układzie,
4)  zdefiniować parametry znamionowe łączników,
5)  znaleźć  zdjęcia  i  parametry  zidentyfikowanych  urządzeń  w  Internecie  oraz  informację

o ich producentach,

6) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

proste schematy układów sterowniczych,

–

katalog elementów łączeniowych i sterowniczych,

–

komputer z dostępem do Internetu,

–

zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis.

Ćwiczenie 3

Na podstawie schematów przeanalizuj i opisz działanie wyzwalaczy:

a)  wyzwalacz elektromagnetyczny nadprądowy,
b)  wyzwalacz termiczny,
c)  wyzwalacz podnapięciowy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z budową i zasadą działania wyłączników oraz wyzwalaczy,
2)  wyjaśnić budowę wyłączników,
3)  wyjaśnić, jakie funkcje pełnią wyzwalacze i na jaką część wyłącznika oddziałują,
4)  zidentyfikować rodzaj wyzwalacza na każdym schemacie,
5)  objaśnić działania danego wyzwalacza,
6)  opisać wady i zalety danych wyzwalaczy,
7)  zaproponować inne urządzenie, które może być stosowane zamiennie z wyzwalaczem,
8)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

schematy wyłączników,

–

wyłączniki,

–

zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis.

Ćwiczenie 4

Na podstawie danego schematu przeanalizuj i opisz działanie łączników.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z budową, zasadą działania i oznaczeniami łączników stosowanych na

schematach,

2)  zidentyfikować rodzaje łączników na schemacie,
3)  wyjaśnić różnice pomiędzy łącznikami,
4)  zidentyfikować inne urządzenia na schemacie,

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5) objaśnić, jakie funkcje pełni i jakimi urządzeniami steruje każdy z łączników,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

schemat układu sterowania,

–

zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis.

Ćwiczenie 5

Sprawdź działanie stycznika dla różnych wartości napięcia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z zasadą działania, parametrami znamionowymi oraz kategoriami

użytkowania styczników,

2)  określić rodzaj i podstawowe parametry znamionowe stycznika,
3)  dokonać oględzin stycznika,
4)  sprawdzić stan połączeń i mocowań,
5)  podłączyć napięcie do układu,
6)  regulując przepływ prądu w obwodzie doprowadzić do załączenia stycznika,
7)  zanotować wartość napięcia zadziałania stycznika,
8)  regulując przepływ prądu w obwodzie doprowadzić do wyłączenia stycznika,
9)  zanotować napięcie wyłączenia stycznika,

10) odłączyć napięcie zasilające,
11) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

schemat układu do badania stycznika (np. rys. 7),

–

mierniki prądu i napięcia,

–

odpowiednio przygotowane stanowisko pracy,

–

zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis, liniał.

Ćwiczenie 6

Sprawdź działanie wyłącznika instalacyjnego dla kilku wartości prądu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z zasadą działania i parametrami wyłączników instalacyjnych,
2)  określić rodzaj i podstawowe parametry znamionowe wyłącznika,
3)  dokonać oględzin wyłącznika,
4)  sprawdzić stan połączeń i mocowań,
5)  podłączyć napięcie do układu,
6)  postępując  zgodnie  z  instrukcją  zmierzyć  opóźnienia  czasowe  wyłącznika  dla  różnych

wartości prądu w obwodzie przy danej wartości prądu nastawnego,

7)  zanotować otrzymane wyniki,
8)  odłączyć napięcie zasilające,
9)  sporządzić charakterystykę czasowo-prądową,

10) porównać otrzymane parametry i wykres z danymi katalogowymi,
11) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

schemat układu do badania wyłącznika instalacyjnego (np. rys. 14),

–

mierniki prądu i napięcia,

–

odpowiednio przygotowane stanowisko pracy,

–

katalog łączników,

–

zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis, liniał.

Ćwiczenie 7

Rozpoznaj podane niżej łączniki na podstawie wyglądu zewnętrznego:

a)  wyłącznik,
b)  rozłącznik,
c)  odłącznik.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z podziałem łączników i ich cechami charakterystycznymi,
2)  dokonać podziału na grupy zgodnie z poleceniem,
3)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

urządzenia łączeniowe,

–

zdjęcia urządzeń łączeniowych,

–

katalog elementów łączeniowych,

–

zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) rozpoznać łączniki na schematach?



2) rozpoznać łączniki na podstawie wyglądu zewnętrznego?



3) scharakteryzować podstawowe parametry łączników?



4) rozpoznać łączniki oraz zabezpieczenia na schematach ideowych?



5) wyjaśnić działanie prostych układów sterowania?



6) połączyć układy łączników na podstawie schematów?



7) sprawdzić poprawność działania łączników?



8) zmierzyć parametry łączników w oparciu o dokumentację?



9) ocenić stan techniczny łączników na podstawie pomiarów?



10) odczytać parametry łączników z literatury i kart katalogowych?



11) scharakteryzować odłączniki, wyłączniki i rozłączniki?



12) rozróżnić odłącznik, wyłącznik i rozłącznik?



13) porównać urządzenia wysokiego i niskiego napięcia?



„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Przekaźniki i bezpieczniki

4.2.1. Materiał nauczania

Wiadomości wstępne

Przekaźnik elektromagnetyczny jest to urządzenie działające przy zmianie warunków

pracy w obwodzie elektrycznym i powodujące przez to zadziałanie innych urządzeń w tym
samym lub innym obwodzie elektrycznym. Jest to najogólniejsze określenie przekaźnika
w znaczeniu ograniczonym tylko do przekaźnika elektrycznego.

Przekaźnik jest to urządzenie – zwykle elektromagnetyczne – działające wskutek zmian

prądowych w pewnym obwodzie elektrycznym, które na skutek zamykania lub otwierania
swoich zestyków wywołuje odpowiednie zmiany prądowe w innych obwodach.

Jeszcze inaczej można określić przekaźnik jako urządzenie, które pobudzone przez

zmianę pewniej wielkości w obwodzie elektrycznym przekazuje za pośrednictwem zestyku
(lub zestyków) impulsy prądowe do innych obwodów.

Działanie różnych przekaźników uzależnione jest od wielkości elektrycznych, takich jak

prąd, napięcie, rezystancja, moc, częstotliwość itp. lub od wielkości nieelektrycznych, takich
jak temperatura, ciśnienie gazu, prędkość przepływu oleju itp.

Podstawową różnicą pomiędzy przekaźnikiem a innymi łącznikami jest brak w jego

budowie komory gaszenia. Łuk elektryczny w przypadku przekaźników gaszony jest
w powietrzu.

Właściwości przekaźników i pojęcia dotyczące ich działania

Stan beznapięciowy przekaźnika jest stanem, w którym przez uzwojenie przekaźnika nie

płynie prąd.

Stan spoczynkowy przekaźnika jest stanem, w którym uzwojenie przekaźnika jest

zasilane prądem, ale jego układ ruchowy jest nieczynny.

Stan roboczy przekaźnika jest stanem, w którym przekaźnik działa (np. w przypadku

zwarcia w obiekcie zabezpieczanym).

Przekaźnik zaczyna działać, gdy pobudzająca go wielkość:

a)  wzrastając osiągnie lub przekroczy pewną wartość,
b)  malejąc osiągnie określoną wartość albo opadnie poniżej tej wartości.
W  pierwszym  przypadku  mamy  do  czynienia  z  przekaźnikami  nadmiarowymi,  a  w  drugim
przypadku z przekaźnikami niedomiarowymi.

Określenia stosowane w opisie przekaźników:

– wartość powrotna: jest to wartość wielkości pobudzającej wystarczająca, by przekaźnik

przestał działać,

– wartość rozruchowa: jest graniczną wartością wielkości pobudzającej, przy której zestyk

przekaźnika zamyka się albo otwiera się (w zależności od typu przekaźnika),

– wartość nastawiona: jest to wartość znamionowa, na którą nastawiono przekaźnik.

Wyróżniamy tutaj przekaźniki nastawne lub nienastawne. Przekaźniki nastawne mają
regulację wielkości nastawnej,

– współczynnik powrotu: jest to stosunek wartości powrotnej do wartości rozruchowej przy

tym samym nastawieniu, zwykle wyrażany w procentach. Dla przekaźników
nadmiarowych stosunek ten jest mniejszy od 100%.

– uchyb względny: algebraiczna różnica pomiędzy wartością rozruchową a wartością

nastawną wielkości pobudzającej, wyrażona w procentach,

– granica uchybu: jest największym dopuszczalnym uchybem dodatnim lub ujemnym,

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– pobór mocy: jest to moc pobierana przez przekaźnik, zwykle wartość znamionowa lub

najmniejsza nastawiona wartość rozruchowa mocy,

– czułość: jest miarą zdolności działania przekaźnika,
– dopuszczalna wartość trwała: jest największą wartością skuteczną prądu lub napięcia,

którą przekaźnik znosi trwale bez jakiegokolwiek uszkodzenia lub niedopuszczalnego
nagrzania.

Dla przekaźników stosowane są pojęcia związane z czasami:
– czas rozruchu: jest to czas upływający od chwili, gdy wielkość pobudzeniowa przekroczy

wielkość rozruchową, do chwili, gdy przekaźnik znajdzie się w położeniu końcowym,

– czas nastawiony: jest to wartość opóźnienia, czyli zwłoki nastawiona na podziałce

czasowej przekaźnika.

Zestyki przekaźnika

Zestyk przekaźnika jest układem dwóch lub więcej styków, których zwieranie się lub

rozwieranie jest bezpośrednim zadaniem przekaźnika. Wyróżniamy kilka rodzajów zestyków.
Przytoczymy tutaj kilka najczęściej stosownych:
– zestyk zwierny (roboczy): jest to zestyk otwarty, gdy przekaźnik jest w stanie spoczynku,

zamknięty w stanie roboczym,

– zestyk rozwierny (spoczynkowy): jest to zestyk zamknięty, gdy przekaźnik jest w stanie

spoczynku, otwarty w stanie roboczym,

– zestyk przełączny: jest to zestyk złożony z dwóch styków nieruchomych i jednego

ruchomego, który styka się z jednym bądź drugim stykiem nieruchomym,

– zestyk pojedynczy: jest to zestyk o jednym tylko punkcie styczności pomiędzy dwoma

stykami.

Ze względu na szybkość działania zestyki dzielimy na:

– zwłoczne,
– bezzwłoczne.

W zależności od sposobu przełączania zestyki dzielimy na:

– przełączalne samoczynnie,
– przełączalne ręcznie.

W zależności od sposobu powrotu do położenia wejściowego zestyki dzielimy na:

– zestyki z samoczynnym powrotem,
– zestyki z samoczynnym zatrzymaniem.

Do głównych parametrów charakteryzujących zestyki przekaźników należą:

– dopuszczalny trwały prąd zestyku: jest to najmniejsza wartość skuteczna prądu, który

zestyk może przewodzić stale bez nadmiernego nagrzania się lub uszkodzenia,

– dopuszczalna liczba łączeń: jest to liczba łączeń, które przekaźnik znosi nie ulegając

uszkodzeniu ani niedopuszczalnemu zużyciu.

Podział przekaźników

Ze względu na budowę przekaźniki można podzielić na:

–  elektromagnetyczne,
–  magnetoelektryczne,
–  indukcyjne,
–  elektrodynamiczne,

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–  cieplne,
–  elektroniczne,
–  transduktorowe,
–  ciśnieniowe.

W zależności od rodzaju i zmiany wielkości kontrolowanej możemy wyróżnić przekaźniki:
–  prądowe,
–  napięciowe,
–  kierunkowe,
–  odległościowe,
–  częstotliwościowe,
–  różnicowe,
–  gazowo-przepływowe (Buchholza).

Przekaźniki prądowe

Zadaniem przekaźników prądowych (rys. 18a) jest wykrycie przekroczenia nastawionej

wartości prądu rozruchowego. Najprostszym przekaźnikiem tej grupy jest przekaźnik
nadmiarowo-prądowy. Zasada jego działania jest prosta. Pod wpływem pola magnetycznego
wywołanego przez prąd płynący w uzwojeniu przekaźnika jego zwora obraca się, powodując
otwarcie lub zamknięcie zestyku.

Przekaźnik z elementami nadprądowymi i dodatkowym członem zwłocznym w jednej

obudowie  stanowią  przekaźniki  nadprądowe  zwłoczne  niezależne.  Dają  one  możliwość
ustawienia  prądu  rozruchowego  i  doboru zwłoki  czasowej  w  bardzo  szerokim  zakresie  –  od
milisekund  do  kilkudziesięciu  sekund.  Stosuje  się  je  głównie  do  zabezpieczenia  maszyn
elektrycznych i linii zasilających przed skutkami przeciążeń.

Do ochrony silników elektrycznych są również przeznaczone przekaźniki nadprądowe

o charakterystyce ograniczenie zależnej. Przekaźniki tego typu reagują z dużą zwłoką
czasową przy niewielkich przeciążeniach, natomiast przy dużych przeciążeniach działają
szybko. Oddzielną grupę stanowią przekaźniki nadprądowe bezzwłoczne.

Przekaźniki napięciowe

Przekaźniki napięciowe (rys. 18c) są zbudowane podobnie jak przekaźniki prądowe.

Różnica polega na wykonaniu uzwojeń. W przypadku przekaźników napięciowych stosuje się
cewki o wielu zwojach z cienkiego drutu, w przeciwieństwie do prądowych, gdzie cewki są
zbudowane z niewielu zwojów z grubego drutu.

Rys. 18. Przekaźniki: a) zbyt wysokiego prądu, b) półprzewodnikowy (prądowy), c) niedomiaru napięcia,

d) półprzewodnikowy dla napięcia stałego, e) f) inne napięciowe [16]

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przekaźniki innych typów

Przekaźniki kierunkowe – najczęściej spotykanym przekaźnikiem tego typu jest

przekaźnik prądowy reagujący na kąt przesunięcia fazowego między prądem a napięciem.

Przekaźnik odległościowy – kontroluje i mierzy odległość miejsca zwarcia od punktu,

w którym został zainstalowany. Wyłączenie zwarcia powoduje ten przekaźnik, który jest
najbliżej.

Przekaźnik częstotliwościowy – jest głownie używany do samoczynnego odciążenia

układów elektroenergetycznych w przypadku nagłego i znacznego zmniejszenia się
częstotliwości.

Przekaźnik różnicowy – w swojej budowie zawiera dwie cewki, przez które w trakcie

normalnej pracy płynie ten sam prąd. Przekaźnik przełącza zestyki w momencie wystąpienia
określonej różnicy w prądach płynących przez te cewki.

Przekaźnik gazowo-przepływowy – jego głównym zadaniem jest reagowanie na

zakłócenia występujące wewnątrz aparatów napełnionych olejem i sygnalizowanie zakłócenia
lub samoczynne wyłączenie urządzeń spod napięcia, z ewentualnym uruchomieniem urządzeń
przeciwpożarowych.

Badanie przekaźników

Na rys. 19 został pokazany układ połączeń do pomiarów napięcia zadziałania oraz

napięcia zwalniania przekaźnika K1. Jest on analogiczny do układu, w którym badany był
stycznik. Zgodnie z oznaczeniami cewka przekaźnika K1 zaznaczona jest jako prostokąt
a jego styki jako rozwarty przewód (pod buczkiem H1).

Rys. 19. Badanie wartości napięcia i prądu zadziałania oraz zwalniania przekaźnika [opracowanie własne]

Czułość przekaźnika należy regulować rezystorem R1, zmieniając w ten sposób prąd

płynący przez przekaźnik  K1. Stopniowe zwiększanie natężenia prądu  spowoduje załączenie
przekaźnika  K1,  którego  styki  K1  zwierając  się  zamkną  obwód  z  buczkiem  H1,
a przepływający  przez  niego  prąd  wywoła  jego  buczenie.  Można  w  ten  sposób  wyznaczyć
napięcie  zadziałania  przekaźnika.  Należy  podać  na  przekaźnik  odpowiednio  0,9;  1;  1,1
napięcia znamionowego i wyznaczyć natężenie prądu. Następnie należy zmniejszać natężenie
prądu  płynącego  przez  przekaźnik,  co  doprowadzi  do  przełączenia  przekaźnika  i  rozwarcia
jego styków K1, które podtrzymywały prąd w układzie z buczkiem – buczenie ustanie. W taki
sposób można wyznaczyć napięcie zwalniania przekaźnika K1.

Po wyznaczeniu tych danych należy porównać wartości wskazane z pomiarów z danymi

z tabliczki znamionowej oraz danymi katalogowymi. Na tej podstawie ocenia się stan
techniczny badanego przekaźnika.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kolejne doświadczenie ma na celu przedstawić badanie działania przekaźnika

termicznego  dla  różnych  wartości  natężenia  prądu  oraz  wyznaczenie  charakterystyki
czasowo-prądowej  określającej  szybkość  zadziałania  przekaźnika  w  funkcji  natężenia  prądu
występującego w badanym obwodzie. Schemat układu przedstawiono na rys. 20.

Rys. 20. Schemat połączeń do badania przekaźnika termicznego [1]

W układzie przedstawionym na schemacie (rys. 20) znajdują się: wyłącznik główny Q,

badany przekaźnik K1, żarówka H1, której świecenie sygnalizuje zwarcie zestyków
pomocniczych przekaźnika, rezystor nastawny R1, za pomocą którego ustawia się natężenie
prądu w obwodzie i łącznik S1, który służy do nastawienia odpowiedniego prądu rezystorem
R1.

Sprawdzanie polega na pomiarze opóźnień czasowych przekaźnika dla różnych wartości

prądu w obwodzie przy danej wartości prądu nastawnego. Należy nastawić na skali
nastawczej prąd I

nast

, załączyć wyłącznik Q i nastawić daną wartość prądu w obwodzie

rezystorem nastawczym R1. Następnie zamknąć obwód z przekaźnikiem, przełączając łącznik
S1  w  pozycję  2  i  włączając  jednocześnie  stoper,  obserwować  żarówkę.  W  momencie
przełączenia  zestyków  pomocniczych  przekaźnika  K1  gałąź  z  żarówką  zostanie  zwarta,  co
spowoduje  jej  świecenie.  W  tym  momencie  należy  wyłączyć  stoper.  W  ten  sposób
wyznaczony  został  pierwszy  punkt  charakterystyki  czasowo-prądowej.  Należy  odczekać,  aż
przekaźnik  ostygnie  i  powtórzyć  pomiary dla  wszystkich wartości  prądu  I

nast

, które znajdują

się na podziałce przekaźnika. Dla każdego z prądów nastawnych należy ustawić kilka różnych
wartości prądów w obwodzie. Rozpocząć od prądu półtora razy większego od prądu
nastawnego, kolejnie 3; 4,5 i 6 razy większego. Otrzymane wyniki uśrednić, sporządzić
charakterystykę czasowo-prądową i sprawdzić wyniki z danymi katalogowymi.

Celem kolejnego doświadczenia jest wyznaczenie czasu własnego przekaźnika. Na

rys. 21 został pokazany układ połączeń, który należy zmontować w celu przeprowadzenia
tego badania.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 21. Badanie czasu własnego przekaźnika [1]

Milisekundomierz zmierzy czas od momentu wyłączenia wyłącznika W1 do momentu

zamknięcia styków przekaźnika, czyli czas jego zwłoki.

W celu wykonania doświadczenia należy załączyć wyłączniki W i W1, ustawić napięcie

znamionowe i załączyć wyłącznik Ws. Następnie wyłączyć wyłącznik W1, co uruchomi
milisekundomierz. Po pewnym czasie, który badamy, przekaźnik przełączy swoje styki
wyłączając pomiar czasu.

Układ „lewo-prawo” sterowania silnikiem

Rys. 22. Schemat sterowania silnikiem [1]

Układ przedstawiony na rys. 22 służy do sterowania silnikiem pewnego urządzenia,

którego zakres pracy jest ograniczony z dwóch stron. Może to być np. taśma produkcyjna,
która ma pracować w dwóch kierunkach – do przodu i do tyłu. Dodatkowym założeniem jest,
by pracowała ona przemiennie – raz do przodu, raz do tyłu. Niedopuszczalne jest przesunięcie
się taśmy poza jej zakres graniczny.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tor główny układu podłączony jest do napięcia trójfazowego (L1, L2, L3). W celu

zabezpieczenia silnika (M) umieszczono trzy bezpieczniki (F1, F2, F3). Poniżej nich znajduje
się łącznik Q, który odłącza silnik od zasilania. Dalej znajduje się przekaźnik termiczny (F5),
który w przypadku zbyt dużej temperatury powoduje przerwę w obwodzie sterowania (zestyk
F5) i odłącza w ten sposób silnik. Niżej znajdują się dwa styczniki (K1 i K2), które służą do
sterowania pracą silnika w prawo i w lewo.

Układ sterowania podłączony jest do fazy L1 poprzez bezpiecznik F4 i łącznik S6

służący do odłączania układu sterowania od napięcia. Dalej znajdują się dwa tory sterowania.
Każdy z nich zawiera przycisk do włączania stycznika (jest on dodatkowo bocznikowany
poprzez zestyk), dalej znajduje się łącznik krańcowy, który służy do sygnalizacji osiągnięcia
pozycji krańcowej. Następnie znajdują się: zestyk rozwierny stycznika oraz cewka.

Przed włączeniem silnika taśma nie znajduje się w pozycji krańcowej (żaden z zestyków

krańcowych  nie  sygnalizuje  wyjścia  poza  zakres).  Po  naciśnięciu  przycisku  S1  przez  dolną
gałąź  układu  sterowania  płynie  prąd,  ponieważ  zestyk  krańcowy  jest  zwarty.  Prąd
przepływając przez cewkę stycznika K1 powoduje zwarcie zestyków głównych stycznika K1,
które  załączają  silnik  do  napięcia.  Dodatkowo  rozwiera  się  zestyk  rozwierny  stycznika  K1,
który  uniemożliwia  włączenie  prądu  poprzez  naciśnięcie  przycisku  S2,  co  spowodowałoby
załączenie  stycznika  K2  i  zwarcie  faz.  Po  puszczeniu  przycisku  S1  prąd  płynie  dalej,
ponieważ  jest  podtrzymywany  przez  zestyk  zwierny  K1.  Kiedy  taśma  osiągnie  położenie
krańcowe,  zestyk  S3  rozwiera  się  rozwierając  układ  sterowania.  Przez  cewkę  stycznika  K1
przestaje  płynąć  prąd.  Styki  główne  stycznika  K1  rozwierają  się,  co  wyłącza  silnik.
Dodatkowo  rozwiera  się  zestyk  zwierny  K1  podtrzymujący  przepływ  prądu  po  zwolnieniu
przycisku  S1.  Zwiera  się  także  zestyk  rozwierny  stycznika  K1  umożliwiający  załączenie
prądu  w  górnej  gałęzi  układu  sterowania.  Ponowne  naciśnięcie  przycisku  S1  nie  spowoduje
przepływu  prądu  przez  cewkę  stycznika  K1,  ponieważ  łącznik  krańcowy  S3  nadal  jest
rozwarty.

Po naciśnięciu przycisku górnej gałęzi sterowania S4 przez zwarte zestyki S4, K1

i cewkę  stycznika  K2  zaczyna  płynąć  prąd.  Powoduje  to  zwarcie  zestyków  głównych
stycznika  K2  –  silnik  zaczyna  pracować  w drugim  kierunku.  Rozwiera  się zestyk rozwierny
K2 uniemożliwiając w ten sposób załączenie stycznika K1 poprzez naciśnięcie przycisku S1,
co  doprowadziłoby  do  zwarcia.  Zwiera  się  także  zestyk  zwierny  K2,  który  podtrzymuje
przepływ  prądu.  Puszczenie  przycisku  S2  nie  spowoduje  wyłączenia  prądu  w obwodzie
sterowania.  Naciśnięcie  przycisku  S1  nie  spowoduje  przepływu  prądu  przez  dolną  gałąź
sterowania, ponieważ rozwarte są styki pomocnicze (rozwierne) stycznika K2.

Po osiągnięciu położenia krańcowego zestyk krańcowy S4 się rozwiera, rozłączając

stycznik K2 oraz odłączając silnik i odpowiednie zestyki pomocnicze. Cały cykl sterowania
można powtórzyć.

Powyżej przedstawiono normalny cykl pracy sterowania silnikiem. Jak podano, nie jest

możliwe  załączenie  silnika  do  pracy  w  przeciwną  stronę  przed  osiągnięciem  któregoś
z położeń  krańcowych.  Rozwiązaniem  tego  problemu  jest  umieszczenie  w  układzie
sterowania łącznika S6, który odłącza prąd od układu sterowania. Przerywa układ powodując
zanik prądu w cewkach  styczników. Po wciśnięciu tego przycisku silnik zatrzymuje  się, oba
styczniki  się  rozwierają.  Możliwe  jest  uruchomienie  silnika  w  dowolnym  kierunku,
oczywiście tylko wtedy, gdy żaden z łączników krańcowych nie jest rozwarty.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Bezpieczniki

Podczas zwarć i przeciążeń w instalacjach elektrycznych nadmierny prąd może uszkodzić

zainstalowane  urządzenia  lub  przepalić  przewody  instalacji.  Wyłączniki  jako  urządzenia
kosztowne  nie  mogą  służyć  do  powszechnego  zabezpieczenia  przed  skutkami  zwarć
i przeciążeń.  Najprostszym  i  jednocześnie  najtańszym  sposobem  zabezpieczenia  się  przed
tymi  skutkami  jest  stosowanie  bezpieczników.  Bezpieczniki  są  najsłabszym  elementem
w instalacjach  i  aparatach  elektrycznych  i  podczas  przepływu  nadmiernego  prądu  ulegają
„uszkodzeniu"  wyłączając  obwód  i  chroniąc  tym  samym  pozostałe  urządzenia.
„Uszkodzenie"  bezpiecznika  jest  właśnie  celem  jego  stosowania  i  polega  na  stopieniu  się
topiku w wymienialnym elemencie bezpiecznika - wkładce topikowej (rys. 23).

Rys. 23. Wkładka topikowa: a) dla poszczególnych prądów znamionowych, b) przepalona [4]

Standardowe

kolory

wskaźników

zadziałania

dla

poszczególnych

prądów

znamionowych: 2 A – różowa, 4 A – brązowa, 6 A – zielona, 10 A – czerwona, 16 A – szara,
20 A – niebieska, 25 A – żółta, 35 A – czarna, 50 A – biała i 63 A – miedziana.

Przy wkładkach topikowych przemysłowych mocy WT-NH (rys. 24) wskaźnik

zadziałania jest czasem zabarwiony na czerwono i jest wykonany w postaci paska ze
sprężynującej stali.

Rys. 24. Wkładka topikowa przemysłowa mocy WT-NH [4]

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Budowa bezpiecznika

Niezależnie od rodzaju bezpiecznika zawiera on dwie zasadnicze części: podstawę

i wymienialną wkładkę topikową. Najistotniejsza część bezpiecznika – wkładka topikowa –
składa się z ceramicznej rury stanowiącej obudowę oraz umieszczonego wewnątrz topiku.
Obudowa z obu stron jest zakończona stykami, a wewnątrz wypełniona gasiwem.

Topiki są najczęściej wykonywane w postaci drutów lub cienkich taśm z posrebrzanej

miedzi lub stopu srebra. Celem srebrzenia jest uzyskanie odporności na utlenianie i tym
samym niezmiennej w czasie charakterystyki działania.

Stopienie się topiku powoduje powstanie łuku elektrycznego. Istotną rolę w jego

zgaszeniu odgrywa gasiwo, którym jest najczęściej drobny piasek kwarcowy. Piasek odgrywa
następującą rolę:
– umożliwia stosowanie topików o mniejszym przekroju dzięki dużej pojemności cieplnej,
– ułatwia gaszenie łuku w wyniku jego wydłużenia i rozdzielenia w wąskich szczelinach

piasku,

– zmniejsza ciśnienie gazów na ścianki obudowy przy paleniu się łuku.

Części składowe przemysłowej wkładki topikowej pokazane są na rys. 25.

Rys. 25. Części składowe przemysłowej wkładki topikowej [4]

W zależności od wykonania topiku rozróżnia się wkładki bezpiecznikowe o działaniu

szybkim lub zwłocznym.

Podstawowe wielkości charakteryzujące wkładki topikowe

Prąd znamionowy I

wkładki topikowej jest to taka wartość prądu płynącego

długotrwale przez wkładkę topikową, która nie wywołuje przekroczenia dopuszczalnej
temperatury poszczególnych części bezpiecznika lub innych niepożądanych następstw.

Działanie bezpieczników przy zwarciach jest charakteryzowane przez prąd wyłączalny

oraz prąd ograniczony.

Znamionowy prąd wyłączalny bezpiecznika I

Nws

jest to największa wartość początkowa

prądu zwarciowego, jaką może wyłączyć bezpiecznik bez uszkodzenia jego konstrukcji.

Bezpieczniki mają tę zaletę, że oprócz wyłączania prądów zwarciowych ograniczają

również ich wartość. Dzieje się tak dzięki ich szybkiemu działaniu – zanim prąd zwarciowy

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

osiągnie wartość maksymalną I

, nastąpi przepalenie topiku i wyłączenie prądu. Maksymalną

chwilową wartość, jaką zdoła osiągnąć prąd zwarciowy, nazywa się prądem ograniczonym
bezpiecznika I

Ograniczenie prądu I

ma wpływ na dobór urządzeń elektrycznych zainstalowanych za

bezpiecznikiem, ze względu na działanie cieplne i elektrodynamiczne prądu zwarciowego.

W zależności od przeznaczenia bezpieczniki dzieli się na:

–  instalacyjne,
–  stacyjne,
–  aparatowe,
–  specjalne.

Bezpieczniki instalacyjne

Bezpieczniki instalacyjne (wkładka topikowa – rys. 23) są najczęściej stosowanymi

bezpiecznikami

zarówno

budownictwie

mieszkaniowym

komunalnym,

jak

i przemysłowym. Składają się one z podstawy, wstawki redukcyjnej zwanej kalibrową,
wkładki topikowej i główki. Całość jest wykonana z porcelany.

Bezpieczniki instalacyjne mają ogólny symbol Bi, po którym jest podawane

dokładniejsze  określenie  jego  elementu:  gniazdo  ścienne  –  Gs,  gniazdo  ścienne  otwarte  –
Gso,  gniazdo  tablicowe  –  Gt,  gniazdo  szynowe  Gsz,  wkładka  topikowa  szybka  –  Wts,
wkładka  topikowa  zwłoczna  –  Wtz,  wkładka  topikowa  zwłoczna  małogabarytowa  –  Wtzm,
wstawka  redukcyjna  –  Wd,  główka  –  G. Po symbolu  podaje  się  oznaczenie  prądu  i  napięcia
znamionowego.

Przykład:
Bi-Wts 10/500 – wkładka topikowa o działaniu szybkim bezpiecznika instalacyjnego

o prądzie znamionowym 10 A, na napięcie 500 V.

Bezpieczniki stacyjne

Bezpieczniki stacyjne (wkładka topikowa – rys. 24) są stosowane najczęściej

w rozdzielniach i stacjach, gdzie są wymagane zarówno większe wartości prądów
znamionowych, jak i prądów wyłączalnych.

W Polsce spotyka się powszechnie dwa typy bezpieczników: starsze – Bm i nowsze –

WT.

Bezpieczniki aparatowe

Bezpieczniki aparatowe (rys. 26a) są stosowane do zabezpieczania poszczególnych

aparatów o niewielkim poborze prądu (radia, telewizory itp.). Wkładka topikowa jest
wciskana do odpowiednich szczęk znajdujących się wewnątrz aparatu. Bezpieczniki takie są
na prądy znamionowe do 6,3 A i mają niewielką zdolność wyłączania.

Bezpieczniki specjalne

Bezpieczniki specjalne (rys. 26b) są stosowane w różnego typu mechanizmach

i aparatach, a ich budowa zależy od konkretnych potrzeb. Są to np. bezpieczniki
samochodowe, trakcyjne itp.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 26. Bezpieczniki: a) aparatowy [14], b) specjalny (samochodowy) [21]

Międzynarodowe oznaczenia przeznaczenia wkładki bezpiecznika

Międzynarodowe oznaczenia przeznaczenia wkładki bezpiecznika zawiera dwa człony,

pierwszy oznacza zakres wyłączania:
g – wkładka o pełnozakresowym wyłączaniu, tzn. wkładka poprawnie wyłączająca każdy

prąd nieprzekraczający jej znamionowej zdolności wyłączania,

a – wkładka o niepełnozakresowym wyłączaniu, która nie potrafi wyłączyć małych prądów

przeciążeniowych

(powinien

jej

towarzyszyć

rozłącznik

zabezpieczeniem

przeciążeniowym).

Drugi człon oznacza kategorię użytkowania:
G – wkładka ogólnego przeznaczenia, do zabezpieczania przewodów,
F

– wkładka o charakterystyce szybkiej,

M  – wkładka do zabezpieczania silników i urządzeń rozdzielczych,
R  – wkładka do zabezpieczania urządzeń półprzewodnikowych,
Tr  – wkładka do zabezpieczania transformatorów.

Bezpieczniki wyższych napięć

Przeznaczenie bezpieczników wysokich i średnich napięć (rys. 27) jest takie same jak

bezpieczników niskich napięć. Różnica polega w ich konstrukcji. Wyróżnia się bezpieczniki
ograniczające i gazowydmuchowe.

Rys. 27. Bezpieczniki średniego napięcia: a) WBP, b) WBWMNIW, c) WBWMNI, d) CEF [13]

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co to jest przekaźnik i jaką rolę pełni w instalacjach elektrycznych?
2. Jakie są oznaczenia przekaźników i bezpieczników stosowane do przedstawiania ich na

schematach ideowych?

3.  Jakie są podstawowe części przekaźnika i bezpiecznika?
4.  Jakie są podstawowe parametry znamionowe przekaźników i bezpieczników?
5.  Jakie są różnice pomiędzy wartością powrotną, a rozruchową przekaźnika?
6.  Jakie są cechy charakterystyczne wyglądu zewnętrznego przekaźnika i bezpiecznika?

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7.  Jak na podstawie wyglądu zewnętrznego odróżnisz przekaźniki od łączników?
8.  Jak na podstawie prostego schematu sterowania odróżnisz przekaźniki od łączników?
9.  Czy  wiesz,  jak  łączyć  układ  przekaźników  i  łączników  na  podstawie  schematów

ideowych?

10.  W jaki sposób można sprawdzić poprawność działania przekaźników?
11.  W jaki sposób można zmierzyć podstawowe parametry przekaźników?
12.  Jak  wyszukiwać  informacje  o  przekaźnikach  w  literaturze,  kartach  katalogowych

i Internecie?

13.  Jaka jest różnica pomiędzy przekaźnikiem prądowym a napięciowym?
14.  Do czego służą bezpieczniki?
15.  Jaka jest różnica pomiędzy wyłącznikami i bezpiecznikami?
16.  Po  czym  można  poznać  wartość  prądu  znamionowego  wkładki  topikowej

bezpieczników?

17.  Jak rozpoznać uszkodzony bezpiecznik?
18.  Jakie są rodzaje bezpieczników?
19.  Jakie

są

międzynarodowe

oznaczenia

przeznaczenia

wkładek

topikowych

bezpieczników?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Rozpoznaj przekaźniki na podstawie wyglądu zewnętrznego i oznaczeń na nich

stosowanych oraz odróżnij je od łączników.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z rodzajami przekaźników oraz łączników,
2)  dokonać oględzin eksponatów oraz zdjęć urządzeń,
3)  dokonać selekcji urządzeń na przekaźniki i łączniki,
4)  scharakteryzować konkretne łączniki i przydzielić je do odpowiedniej kategorii,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

urządzenia łączeniowe i przekaźniki,

–

zdjęcia urządzeń łączeniowych i przekaźników,

–

katalog elementów łączeniowych i przekaźników zamieszczony w Internecie,

–

zeszyt do ćwiczeń,

–

ołówek, długopis.

Ćwiczenie 2

Rozpoznaj przekaźniki oraz łączniki na prezentowanych schematach, podaj cechy

odróżniające je od siebie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z podziałem łączników i przekaźników,
2) zidentyfikować elementy układu,

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3)  wyjaśnić, jaką funkcję pełni zidentyfikowany element w układzie,
4)  zdefiniować parametry znamionowe łączników i przekaźników,
5)  znaleźć  zdjęcia  i  parametry  zidentyfikowanych  urządzeń  w  Internecie  oraz  informację

o ich producentach,

6) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

proste schematy układów sterowniczych,

–

katalog elementów łączeniowych i przekaźników,

–

komputer z dostępem do Internetu,

–

zeszyt do ćwiczeń,

–

ołówek, długopis.

Ćwiczenie 3

Sprawdź działanie przekaźnika termicznego dla kilku wartości prądu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z zasadą działania i parametrami przekaźnika,
2)  określić rodzaj i podstawowe parametry znamionowe przekaźnika,
3)  dokonać oględzin przekaźnika,
4)  sprawdzić stan połączeń i mocowań,
5)  podłączyć napięcie do układu,
6)  postępując  zgodnie  z  instrukcją  zmierzyć  opóźnienia  czasowe  przekaźnika  dla  różnych

wartości prądu w obwodzie przy danej wartości prądu nastawnego.

7)  zanotować otrzymane wyniki,
8)  odłączyć napięcie zasilające,
9)  sporządzić charakterystykę czasowo-prądową,

10) porównać otrzymane parametry i wykresy z danymi katalogowymi,
11) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

schemat układu do badania przekaźnika (np. rys. 20),

–

mierniki prądu i napięcia,

–

odpowiednio przygotowane stanowisko pracy,

–

katalog przekaźników,

–

zeszyt do ćwiczeń,

–

ołówek, długopis, liniał.

Ćwiczenie 4

Sprawdź działanie przekaźnika czasowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5) podłączyć napięcie do układu,
6) postępując zgodnie z instrukcją zmierzyć opóźnienia czasowe przekaźnika dla zadanego

prądu,

7)  zanotować otrzymane wyniki,
8)  odłączyć napięcie zasilające,
9)  sporządzić charakterystykę czasowo-prądową,

10) porównać otrzymane parametry i wykresy z danymi katalogowymi,
11) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

schemat układu do badania przekaźnika (np. rys. 21),

–

mierniki prądu i napięcia,

–

odpowiednio przygotowane stanowisko pracy,

–

katalog przekaźników,

–

zeszyt do ćwiczeń,

–

ołówek, długopis, linijka.

Ćwiczenie 5

Zmontuj zgodnie z przedstawionym schematem układ sterowania silnikiem prądu

przemiennego i sprawdź działanie układu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z zasadą działania oraz parametrami łączników i przekaźników,
2)  rozpoznać na schemacie urządzenia łączeniowe oraz przekaźnik termiczny i bezpieczniki,
3)  przeanalizować funkcje urządzeń na schemacie,
4)  przeanalizować sposób sterowania silnikiem,
5)  określić rodzaj i podstawowe parametry znamionowe urządzeń,
6)  dokonać oględzin przekaźnika termicznego i styczników,
7)  sprawdzić stan dostępnych przewodów łączeniowych,
8)  połączyć układ zgodnie ze schematem,
9)  przeanalizować poprawność połączeń,

10)  podłączyć napięcie do układu sterowania przy odłączonym silniku,
11)  sprawdzić działanie układu sterowania przy odłączonym silniku,
12)  włączyć zasilanie silnika,
13)  przetestować układ sterowania silnikiem,
14)  zanotować otrzymane wyniki,
15)  odłączyć napięcie zasilające,
16)  przygotować się do zaprezentowania ćwiczenia,
17)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

schemat układu sterowania silnikiem (np. rys. 22.),

–

mierniki prądu i napięcia,

–

odpowiednio przygotowane stanowisko pracy,

–

katalog łączników i przekaźników,

–

zeszyt do ćwiczeń,

–

ołówek, długopis, liniał.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 6

Rozpoznaj bezpieczniki i ich prądy znamionowe na podstawie wyglądu zewnętrznego

i określ, czy dany bezpiecznik jest sprawny.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z rodzajami bezpieczników,
2)  dokonać oględzin eksponatów oraz zdjęć badanych urządzeń,
3)  dokonać selekcji urządzeń na sprawne i niesprawne,
4)  określić prąd znamionowy bezpieczników,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  urządzenia zabezpieczające,
–  zdjęcia urządzeń zabezpieczających,
–  zeszyt do ćwiczeń,
–  ołówek, długopis.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) rozpoznać przekaźnik na schematach?



2) rozpoznać przekaźnik na podstawie wyglądu zewnętrznego?



3) odróżnić przekaźniki od łączników?



4) scharakteryzować podstawowe parametry przekaźników?



5) wyjaśnić działanie prostych układów sterowania?



6) połączyć łączniki i przekaźniki na podstawie schematów?



7) sprawdzić poprawność działania przekaźnika?



8) zmierzyć parametry przekaźnika w oparciu o dokumentację?



9) ocenić stan techniczny przekaźnika na podstawie pomiarów?



10) odczytać parametry przekaźników z literatury i kart

katalogowych?



11) porównać urządzenia wysokiego i niskiego napięcia?



12) rozpoznać urządzenia zabezpieczające na schematach?



13) rozpoznać wkładki topikowe bezpiecznika na podstawie

wyglądu?porównać urządzenia wysokiego i niskiego napięcia?



14) rozpoznać uszkodzony bezpiecznik?



„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Warunki pracy, eksploatacja oraz zasady bhp

4.3.1. Materiał nauczania

Tabliczki znamionowe

Na obudowach urządzeń w celu opisania ich najważniejszych parametrów umieszczane

są tabliczki znamionowe. Tabliczka wyłącznika M 611 (rys. 12b) została pokazana na rys. 28.

M 611

L I Z E N Z

BBC

BROWN BOVERI

Uni (Ui) 660V ~ (C)

Int (Ith) 6,3 A

Max. znamionowy prąd bezpieczników topikowych

Max. Ratings of back up fuses

Styki główne

Moto swich

Styki pomocnicze

Control swich

Ue 660V ~ Ue 500V ~ Ue 380V ~

500/380/220V

zwłoczny

Zakres nastawczy

Settings range

A slow

2,5 … 4,0

Zdolność łączeniowa styków pomocniczych dla AC 11:
Current rating of control switch to AC 11:

220V~ 3,5A
380V~ 2,5A

Rys. 28. Tabliczka znamionowa wyłącznika M 611 [1]

Z tabliczki znamionowej można odczytać: nazwę firmy producenta (FAEL), nazwę

urządzenia  (M  611),  znamionowe  napięcie  i  prąd  (Uni,  Int),  stopień  ochrony  (IP  00),
maksymalne  znamionowe  prądy  bezpieczników  topikowych,  którymi  może  być
zabezpieczony  wyłącznik,  zakres  nastawczy  zabezpieczenia  nadprądowego,  kategorie
użytkowania (AC 11) oraz zdolność łączeniową.

Warunki pracy

W pomieszczeniach o warunkach otoczenia odbiegających od normalnych (przeciętnych)

należy  stosować  odpowiednie  urządzenia  sterownicze  i  łączeniowe.  Obudowy  urządzeń
narażone  na  działanie  wody,  pyłu  powinny  być odpowiednio  uszczelnione. Stopień  ochrony
wszelkich  obudów  urządzeń  elektrycznych  oznacza  się  za  pomocą  liter  IP  oraz  dwóch  cyfr,
z których:
–  pierwsza  określa  stopień  ochrony  przed  dotknięciem  części  pod  napięciem  oraz

przedostaniem się do wewnątrz obcych ciał, w tym pyłu,

– druga określa stopień ochrony przed przedostaniem się wody do wewnątrz.

Oba stopnie ochrony oczywiście są ze sobą powiązane, bo przecież nie sposób sobie

wyobrazić obudowy IP15 (strugoszczelnej, do której można wsunąć palec). Jeżeli stawiane są
wymagania tylko co do jednej wielkości, drugą zapisuje się jako X, np.: IP5X lub IP X3.

Wyróżniamy 7 stopni ochrony przed dotknięciem i przed przedostaniem się ciał obcych

(pierwsza cyfra oznaczenia IP). Przedstawiono je w tabeli 4.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 4. Ochrona przed dotknięciem i przed przedostaniem się ciał obcych [6]

IP..0

IP..1

IP..2

IP..3

IP..4

IP..5

IP..6

stopień

ochrony

przed

dotknięciem

brak
ochrony

ręką

palcem

narzędziem drutem

przed

przedosta-

niem się

kuli albo

drutu o

średnicy

brak
ochrony

50 mm

12,5 mm

2,5 mm

1 mm

osłona
pyłoodporna

osłona
pyłoszczelna

Natomiast ochrona przed dostaniem się wody do urządzeń dzieli się na 9 stopni.

Przedstawiono je w tabeli 5.

Tabela 5. Ochrona przed dotknięciem i przed przedostaniem się ciał obcych [6]

IP 0..

IP 1..

IP 2..

IP 3..

IP 4..

IP 5..

IP 6..

IP 7..

IP 8..

stopień

ochrony

zanurzenie

osłona
odporna
na

brak

ochrony

spadające krople

deszcz

rozbryzgi

strumienie

fale

do 1 m > 1 m

Na dobór łączników i przekaźników ma także wpływ sposób użytkowania, a mianowicie:

– czy zainstalowane urządzenie będzie poddawane wstrząsom,
– w jakiej pozycji będzie użytkowane urządzenie (czy pozycja będzie zmieniana, np.

przekaźniki olejowe nie mogą pracować do góry dnem).

Urządzenia powinno się dobierać zgodnie z wartościami znamionowymi. Urządzenia na

prąd stały nie powinno się podłączać do napięcia prądu przemiennego. Aparatura
niskonapięciowa ulegnie zniszczeniu po podłączeniu do wysokich napięć, zaś, aparatura
wysokich napięć będzie nieskuteczna dla napięć niskich.

Eksploatacja

Eksploatacja obejmuje czynności związane z użytkowaniem i konserwacją urządzeń.

Konserwacja  ma  na  celu  niedopuszczenie  do  szybkiego  pogorszenia  się  stanu  technicznego
urządzeń w miarę upływu czasu. Zadaniem zabiegów konserwacji jest:
–  zapewnienie właściwych warunków pracy urządzenia,
–  wykonywanie  prawidłowych  czynności  związanych  z  działaniem  urządzeń  i  ich

eksploatacją,

– dokonywanie okresowej kontroli działania, badań i pomiarów urządzeń.

Podczas eksploatacji ważne jest stosowanie się do odpowiednich warunków pracy.

Szczególną uwagę należy zwrócić oraz wzmożoną kontrolę należy przeprowadzać
w pomieszczeniach odbiegających od normalnych warunków pracy.

Znaczna wilgotność powoduje obniżenie rezystancji oraz gwałtowne przyspieszenie

procesów korozyjnych elementów metalowych. Jeżeli to możliwe, należy w takich warunkach
umieścić w szafach grzejniki elektryczne będące stale pod napięciem.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W pomieszczeniach zapylonych obsługa powinna stale obserwować stan techniczny

urządzeń odpylających oraz skuteczność tych urządzeń.

W pomieszczeniach o podwyższonej temperaturze należy przede wszystkim obserwować

stan izolacji przewodów oraz zwrócić uwagę na działanie elementów, które pod wpływem
wysokiej temperatury mogą zmienić swoje właściwości.

W przypadku umieszczenia urządzeń w pomieszczeniach o atmosferze agresywnej

chemicznie należy kontrolować stan powłok ochronnych, a w przypadku ich uszkodzenia
bezzwłocznie dokonać naprawy.

Zasady bhp

Pracownicy zatrudnieni przy eksploatacji i naprawie urządzeń łączeniowych

i sterowniczych powinni być odpowiednio przeszkoleni i posiadać zaświadczenie
kwalifikacyjne upoważniające do wykonywania czynności eksploatacyjnych przy
urządzeniach elektroenergetycznych o napięciu do l kV.

Czynności związane z eksploatacją urządzeń sterowniczych i sygnalizacyjnych powinny

ponadto być wykonywane zgodnie z instrukcjami obsługi i konserwacji poszczególnych
urządzeń.

Przy rozpatrywaniu zagadnień bezpieczeństwa i higieny pracy personelu zatrudnionego

przy  montażu  i  konserwacji  urządzeń  sterowniczych  i  sygnalizacyjnych  rozróżnia  się  dwa
podstawowe rodzaje ochrony:
–  ochrona przed porażeniem elektrycznym,
–  wszystkie inne środki ochrony.

Jako napięcie bezpieczne uważa się w Polsce takie napięcia względem ziemi, których

wartość nie przekracza w urządzeniach prądu przemiennego 25 V i prądu stałego 60 V.

W pewnych niekorzystnych warunkach jako napięcie warunkowo niebezpieczne uważa

się w urządzeniach prądu przemiennego napięcie względem ziemi w granicach od 25 do 50 V,
a w urządzeniach prądu stałego w granicach od 60 do 120 V.

Powyżej tych granic napięcie nazywamy niebezpiecznym.
Szczegółowe wytyczne dotyczące warunków technicznych, którym powinna odpowiadać

ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach elektroenergetycznych o napięciu do l kV
przedstawiono w tabeli 6.

Przewidziano

zastosowanie

właściwego

środka ochrony przeciwporażeniowej

podstawowej  oraz  dodatkowej  w  zależności  od  okoliczności  wpływających  na  zmniejszenie
odporności  organizmu  na  działanie  napięcia  (klasyfikacja  A)  oraz  od  okoliczności
wpływających  na  zwiększenie  możliwości  porażenia  (klasyfikacja  B).  Cyfra  ,,0”  (Tabela  6)
oznacza  nieistnienie  niebezpieczeństwa  porażeniowego,  cyfra  „l”  oznacza  istnienie
warunkowego  braku  niebezpieczeństwa porażeniowego  i  konieczność zastosowania  ochrony
podstawowej,  cyfra  „2”  oznacza  istnienie  niebezpieczeństwa  porażeniowego  i  konieczność
zastosowania  podstawowej  i  dodatkowej ochrony  przeciwporażeniowej, a  cyfra  „3”  oznacza
istnienie  szczególnego  niebezpieczeństwa  porażeniowego.  W  tabeli  6  podano  określenie
wymaganej ochrony przeciwporażeniowej przy odbiornikach ręcznych, stałych i ruchomych.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 6. Określenie wymaganej ochrony przeciwporażeniowej w przypadku zastosowania odbiorników

ręcznych, stałych i ruchomych [2]

dla odbiorników ręcznych

dla odbiorników stałych

i ruchomych (oprócz

ręcznych)

Największa wartość skuteczna napięcia roboczego

względem ziemi

A i B

III

brak A

i brak B

tylko A lub

tylko B

A oraz B

  Oznaczenie największej wartości
  skutecznej napięcia roboczego względem
  ziemi:

I. napięcia prądu przemiennego do

30 V i stałego do 60 V,

II. napięcia prądu przemiennego

powyżej 30 V do 50 V i stałego
powyżej 60 V i do 100 V,

III. napięcia powyżej 50 V i do 250 V,

IV. napięcia powyżej 250 V do 1000 V

Ochrona podstawowa polega na:

1)  zachowaniu dostatecznych odstępów izolacyjnych,
2)  zastosowaniu materiałów izolacyjnych tam, gdzie nie jest dopuszczalne stosowanie metalu,
3)  zabezpieczeniu  mechanicznym  przewodów  ruchomych  tam,  gdzie  są  one  narażone  na

uszkodzenia, skręcanie, pociąganie itp.,

4) zastosowanie komór łukowych, osłon i odstępów izolacyjnych w miejscach powstania

łuku elektrycznego,

5) zastosowanie przegród, poręczy itp. utrudniających dotknięcie części będących pod

napięciem.

Ochrona dodatkowa zapobiega powstawaniu niebezpiecznego napięcia dotykowego

i polega na zastosowaniu:

1)  zerowania,
2)  uziemienia ochronnego,
3)  sieci ochronnej,
4)  wyłącznika przeciwporażeniowego,
5)  izolacji ochronnej,
6)  ochronnego obniżenia napięcia roboczego,
7)  separacji,
8)  izolowania stanowisk roboczych.

Ochrona dodatkowa obostrzona obejmuje poz. 4, 5, 6 i 7 powyższego zestawienia.
Zerowanie i uziemienie ochronne spełniają swe zadanie przez odłączenie zagrożonego

obwodu, względnie odbiornika poprzez szybkie stopienie wkładki bezpiecznikowej.
Wyłącznik przeciwporażeniowy spełnia to samo zadanie metodą elektromagnetyczną.

Podstawową zasadą obowiązującą obsługę jest wyłączenie napięcia przed przystąpieniem

do remontu lub naprawy urządzeń sterowniczych i sygnalizacyjnych zasilanych z sieci
elektroenergetycznej. Niektóre czynności mogą być jednak wykonywane pod napięciem,
a mianowicie:

1) wymiana wkładek bezpiecznikowych oraz żarówek przy nieuszkodzonych gniazdach

bezpiecznikowych i oprawkach,

2) próby i pomiary zgodne z odpowiednią instrukcją,
3) inne czynności, lecz tylko przy wykorzystaniu specjalnych, przewidzianych

w instrukcjach eksploatacji danego urządzenia środków, zapewniających bezpieczne
wykonywanie prac, jak np. narzędzia o izolowanych rękojeściach, rękawice gumowe,
chodniki izolacyjne itp.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przy pracach remontowych i konserwacyjnych należy korzystać z następującego sprzętu

przeciwporażeniowego:  izolacyjne  drążki  odłączeniowe,  cęgi  do  bezpieczników,  narzędzia
izolowane,  półbuty,  kalosze,  rękawice  izolacyjne,  dywaniki  i  chodniki  izolacyjne,  pomosty
izolacyjne,  okulary  ochronne,  tablice  ostrzegawcze,  wskaźniki  napięcia,  ogrodzenia,  osłony,
zakładki izolacyjne itp.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Do czego służą tabliczki znamionowe?
2.  Jakie dane znajdują się na tabliczkach znamionowych?
3.  Jak interpretować parametry umieszczone na tabliczkach znamionowych?
4.  W jaki sposób określane są warunki pracy?
5.  O czym mówi wielkość IP 00 umieszczona na tabliczce znamionowej wyłącznika?
6.  Czy możliwe jest skonstruowanie urządzenia o parametrze IP 08?
7.  Czym zajmuje się eksploatacja urządzeń?
8.  Czy znasz zasady bhp obowiązujące przy eksploatacji urządzeń sterowniczych?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Odczytaj i zinterpretuj parametry znamionowe umieszczone na tabliczkach

znamionowych podanych urządzeń.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z instrukcją,
2)  odczytać parametry z tabliczki znamionowej,
3)  omówić warunki pracy urządzenia,
4)  znaleźć ten sam układ w katalogu,
5)  porównać odczytane parametry z danymi podanymi przez producenta w katalogu,
6)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

urządzenia łączeniowe i przekaźniki,

–

katalog urządzeń łączeniowych i przekaźników,

–

zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) odczytać tabliczkę znamionową?



2) zinterpretować dane umieszczone na tabliczkach znamionowych?



3) opisać warunki pracy?



4) wyjaśnić, czym zajmuje się eksploatacja urządzeń?



5) zastosować zasady bhp przy aparatach łączeniowych?



„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test zawiera 22 zadania o różnym stopniu trudności. Są to zadania wielokrotnego wyboru

z jedną prawidłową odpowiedzią.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej

rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część – poziom

podstawowy, II część – poziom ponadpodstawowy.

7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Kiedy rozwiązanie zadania będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż je na później

i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą przysporzyć Ci zadania:
17–22, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.

9. Na rozwiązanie testu masz 45 min.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

I część

1. Które z wymienionych urządzeń stosowane są do wyłączania tylko prądów roboczych?

a)  wyłączniki,
b)  odłączniki,
c)  rozłączniki,
d)  bezpieczniki.

2. Który z parametrów znamionowych łącznika określa wartość skuteczną prądu, która

może  być  trwale  przewodzona  przez  główne  tory  łącznika  bez  wykonywania  czynności
łączeniowych?
a)  prąd znamionowy,
b)  prąd załączalny,
c)  prąd wyłączalny,
d)  prąd nastawczy.

3. Które z podanych zdań opisuje styczniki?

a)  służą do jednorazowego wyłączania prądów zwarciowych,
b)  zapewniają dużą wytrzymałość zwarciową przy niezbyt dużej częstotliwości łączeń,
c)  służą do odłączania wyłączników poprzez swoje styki,
d)  charakteryzują się dużą częstotliwością łączeń ze  względu  na  manewrowy charakter

ich pracy.

4. Co określa kategoria użytkowania styczników?

a)  stopień ochrony obudowy przed dostaniem się do środka ciał obcych,
b)  stopień ochrony przed zamoczeniem,
c)  przeznaczenie stycznika do współpracy z innymi urządzeniami,
d)  rodzaj zamontowanych styków głównych.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. Jakie urządzenie termiczne przedstawione jest na schemacie w kreskowanym

prostokącie?

a) stycznik,
b) bezpiecznik,
c) przekaźnik,
d) wyzwalacz.

6. Jaki jest stosunek wartości powrotnej do wartości rozruchowej przekaźników

nadmiarowych?
a) jest większy od jedności,
b) jest mniejszy od jedności,
c) jest równy jedności,
d) w zależności od przekaźnika może być każdą z powyższych.

7. Jakie zadanie spełnia przekaźnik kierunkowy?

a) kontroluje i mierzy odległość miejsca zwarcia od punktu, w którym został

zainstalowany,

b) jest głownie używany do samoczynnego odciążenia układów elektroenergetycznych

w przypadku nagłego i znacznego zmniejszenia się częstotliwości,

c) przełącza zestyki w momencie wystąpienia określonej różnicy w prądach płynących

przez jego cewki,

d) reaguje na kąt przesunięcia fazowego między prądem a napięciem.

8. Jak zachowa się wyłącznik, jeżeli przez jego styki popłynie prąd o natężeniu większym

niż wartość prądu nastawczego wyzwalacza termicznego?
a) wyłącznik zadziała szybciej, niż w przypadku przepływu prądu nastawczego,
b) wyłącznik zadziała tak samo szybko, jak w przypadku przepływu prądu o natężeniu

równym wartości nastawionej, lecz będzie się mocniej nagrzewał,

c) wyłącznik nie zadziała dla prądu innego niż jego prąd nastawczy,
d) wyłącznik zadziała bezzwłocznie, gdy natężenie przepływającego prądu osiągnie

wartość nastawczą.

9. Które

zdanie

trafnie

określa

różnicę

pomiędzy

przekaźnikami

prądowymi

a napięciowymi?
a) przekaźniki napięciowe mają mniejszą ilość zwojów z grubego drutu niż przekaźniki

prądowe,

b) przekaźniki napięciowe mają większą ilość zwojów z cienkiego drutu niż przekaźniki

prądowe,

c) przekaźniki napięciowe działają na wzrost napięcia, prądowe na zmniejszenie

natężenia prądu,

d) przekaźnikom napięciowym nastawia się napięcie nastawne, przekaźnikom prądowym

natężenie prądu powrotnego.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10. Symbolem S na schematach zgodnie z normą oznacza się:

a) silniki,
b) styczniki
c) przekaźniki,
d) łączniki.

11. Jakim kolorem oznaczony jest wskaźnik zadziałania wkładki topikowej bezpiecznika

o prądzie znamionowym 6 A?
a) zielonym,
b) brązowym,
c) różowym,
d) czerwonym.

12. Symbol jakiego zespołu przedstawiony jest na poniższym rysunku?

a) przekaźnika nadprądowego,
b) wyłącznika różnicowoprądowego,
c) przekaźnika termicznego,
d) przekaźnika podnapięciowego.

13. Który symbol z poniższego rysunku przedstawia sposób uruchamiania łącznika przez

ciągnięcie?

14. Symbol IP XX jest oznaczeniem:

a) kategorii użytkowania,
b) klasy izolacji,
c) stopnia ochrony obudowy,
d) wytrzymałości napięciowej.

15. Bezpiecznik można nazwać jednorazowym:

a) wyłącznikiem,
b) odłącznikiem,
c) rozłącznikiem,
d) przekaźnikiem.

16. Którego z wymienionych urządzeń nie można wyłączyć ręcznie?

a) wyłącznika,
b) odłącznika,
c) rozłącznika,
d) przekaźnika.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

II część
17. Który zestyk jest zestykiem samopodtrzymującym?

a) Z,
b) Sp,
c) W,
d) Sr.

18. Badając wyłącznik z wyzwalaczem termicznym po każdym zadziałaniu należy odczekać,

by ostygł, ponieważ:
a) po kolejnym załączeniu urządzenia nagrzewa się on mocniej, co może doprowadzić do

jego uszkodzenia,

b) nagrzanie wyłącznika zmienia jego rezystancję, co prowadzi do zmiany natężenia

prądu, który może go wyłączyć,

c) po kolejnym załączeniu zadziała szybciej niż wyłącznik zimny,
d) załączanie wyłącznika zimnego zwiększa jego żywotność.

19. Które zestyki zabezpieczają układ przed jednoczesnym załączeniem obu styczników?

a) F5,
b) S2 i S3,
c) zwierne K1 i K2,
d) rozwierne K1 i K2.

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Dobieranie i sprawdzanie aparatury łączeniowej i sterowniczej

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„

Projekt wspó

łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Bigalke J., Czajkowski J.: Poradnik montażu urządzeń elektrycznych. WNT, Warszawa

1996.

2.  Chmielarz J.: Urządzenia sterownicze i sygnalizacyjne. WNT, Warszawa 1996.
3.  Heling T.: Urządzenia i maszyny elektryczne. PWSZ, Wrocław 1994.
4.  Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne. WSiP, Warszawa 1995.
5.  Lidwin  A.,  Trojak  J.:  Zabezpieczenia  i  ochrony  przekaźnikowe  w  układach

elektroenergetycznych. PWT, Warszawa 1999.

6.  Musiał E.: Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne. WSiP, Warszawa 1998.
7.  Schmid D.: Mechatronika. REA, Warszawa 2002.
8.  Straszewski A.: Projektowanie instalacji energetycznych.WNT, Warszawa 1998.
9.  Winkler  W.,  Wiszniewski  A.:  Automatyka  zabezpieczeniowa  w  systemach

elektroenergetycznych. WNT, Warszawa 2004.

10.  http://elektryk.ie.pwr.wroc.pl
11.  http://pl.wikipedia.org
12.  http://sim.lodz.pl
13.  http://www.abb.com
14.  http://www.atel.com.pl
15.  http://www.cnmcb.com
16.  http://www.elfa.se
17.  http://www.eph.pl
18.  http://www.jeanmueller.pl
19.  http://www.jotez.biz.pl
20.  http://www.katko-poland.com.pl
21.  http://www.multisort.pl
22.  http://www.siemens.pl
23.  http://www.sn-promet.com.pl
24.  http://zavir.20un.com