Politechnika Białostocka
Wydział Elektryczny
Katedra Elektroenergetyki
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
Temat ćwiczenia:
STEROWANIE SILNIKÓW INDUKCYJNYCH
STYCZNIKAMI
Ćwiczenie nr: 6
Laboratorium z przedmiotu:
Podstawy Elektroenergetyki
Kod:
Opracował:
mgr inż. Zbigniew Skibko
2006
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i działaniem styczników oraz z prostymi
układami sterowania silników indukcyjnych stycznikami.
2. Wiadomości podstawowe
2.1. Budowa i zasada działania łączników stycznikowych
W każdym styczniku można wyróżnić następujące elementy:
" styki nieruchome oraz styki ruchome,
" elektromagnes składający się z nieruchomego rdzenia wraz z uzwojeniem oraz
ruchomej zwory połączonej ze stykami ruchomymi,
" zestyki pomocnicze zwierne i rozwierne,
" komory gaszeniowe,
" podstawa.
Doprowadzenie do cewki elektromagnesu napięcia o odpowiedniej wartości, wywołuje ruch
zwory elektromagnesu powodujący zamknięcie styków głównych stycznika. Stycznik pozostaje w
stanie zamkniętym dopóty, dopóki uzwojenie elektromagnesu jest zasilane odpowiednim
napięciem. Przerwa w zasilaniu obwodu elektromagnesu powoduje samoczynne otwarcie stycznika
pod wpływem sprężyn zwrotnych napiętych w czasie załączenia.
A
ączniki stycznikowe przeznaczone są do załączania i przerywania jedynie prądów roboczych.
W związku z tym, stycznik powinien być chroniony przed uszkodzeniem wynikłym z przepływu
przez niego prądu zwarciowego dobrze dobranymi zabezpieczeniami przetężeniowymi.
Budowa komór gaszeniowych stosowanych w stycznikach prądu przemiennego zależna jest od
parametrów łączeniowych. W stycznikach o małych prądach obciążenia (kilkanaście amperów)
zadanie komory sprowadza się do funkcji osłony izolacyjnej, zabezpieczającej przed powstaniem
zwarć międzyfazowych i doziemnych. Gaszenie łuku w tym zakresie prądów przemiennych nie
wymaga stosowania żadnych specjalnych środków. Przy większych parametrach łączeniowych,
komory gaszeniowe styczników, pracujące w powietrzu atmosferycznym, wyposażone są w
poprzeczne przegrody metalowe (miedziane lub stalowe) umieszczone w komorze prostopadle do
osi łuku, tak że wprowadzony pomiędzy płytki łuk dzieli się na szereg łuków krótkich. Skuteczność
działania komory płytkowej zależy między innymi od liczby płytek, ich kształtu, materiału i
odstępu pomiędzy nimi.
3
W elektromagnesach prądu przemiennego zachodzi konieczność przeciwdziałania drganiom zwory
w stanie zamkniętym, spowodowanym okresową zmianą strumienia magnetycznego i wywołanej
nim siły elektromotorycznej. Zjawisku drgań przeciwdziała się stosując uzwojenie tłumiące,
zwykle w postaci pierścienia metalowego obejmującego część rdzenia elektromagnesu.
2.2. Zastosowanie łączników stycznikowych
A
ączniki stycznikowe przeznaczone są do sterowania silnikami elektrycznymi, jak również
innymi odbiornikami energii elektrycznej, gdy wymagana jest duża częstotliwość łączeń.
Możliwość realizacji sterowania zdalnego, w tym również sterowania samoczynnego, poprzez
zastosowanie odpowiednich czujników reagujących na różne wielkości fizyczne (np.: temperatura)
oraz duża trwałość mechaniczna i łączeniowa sprawiają, że styczniki są stosowane praktycznie we
wszystkich układach napędowych.
Sterowaniem nazywa się działanie wywołujące określone zmiany w pracy odbiornika, takie
jak: załączanie, wyłączanie, regulację prędkości obrotowej itd. Rozróżnia się dwa rodzaje
sterowania: ręczne i samoczynne. Sterowanie ręczne polega na bezpośrednim lub pośrednim
(zdalnym) oddziaływaniu obsługi na urządzenia kierujące pracą odbiornika. Sterowanie samoczynne
polega na uzależnieniu działania urządzeń sterujących od zmian wartości określonych wielkości
fizycznych: czasu, temperatury, napięcia itd.
Układy połączeń obwodów głównych i pomocniczych urządzeń elektrycznych przedstawiają
schematy ideowe szczegółowe, które mogą być wykonywane w postaci skupionej lub rozwiniętej.
Schematy w postaci skupionej stosuje się przede wszystkim do przedstawienia obwodów głównych
oraz obwodów pomocniczych. Schematy ideowe rozwinięte, są powszechnie stosowane w bardziej
złożonych układach przekaz
nikowo-sterowniczych. W schematach tych obwody główne są
rysowane w postaci skupionej, natomiast w postaci rozwiniętej rysuje się obwody sterownicze,
zabezpieczeniowe i sygnalizacyjne. W schematach rozwiniętych poszczególne aparaty oraz
przyrządy rysowane są za pomocą symboli ich części składowych (np.: cewek, styków, uzwojeń
itd.). Symbole te układa się w linii prostej według kolejności występowania w danym obwodzie i
łączy się je między sobą. Zastosowanie schematów ideowych rozwiniętych w znacznym stopniu
ułatwia projektowanie skomplikowanych układów sterowniczych jak również ich montaż oraz
sprawdzenie.
4
3. Wybrane układy sterowania silników elektrycznych stycznikami
Sterowanie pojedynczym silnikiem indukcyjnym
Uruchomienie lub zatrzymanie silnika, w układzie przedstawionym na rysunku 1 realizuje
się poprzez przyciśnięcie przycisku Z (załączenie) lub W (wyłączenie), przy czym po zwolnieniu
nacisku na te przyciski, wracają one do położeń wyjściowych.
Rys. 1. Schemat sterowania silnika indukcyjnego łącznikiem stycznikowym, przedstawiony w
postaci skupionej (a) oraz rozwiniętej (b). S  stycznik, PT  przekaz
nik termiczny
Sterowanie silnika indukcyjnego stycznikowym przełącznikiem gwiazda  trójkąt
Po naciśnięciu przycisku Z następuje zamknięcie styczników S oraz S (rys. 2).
Jednocześnie następuje uruchomienie przekaz
nika czasowego PC. Silnik zaczyna pracować w
połączeniu w gwiazdę. Po upływie określonego czasu (nastawionego na przekaz
niku czasowym)
następuje przerwanie obwodu cewki stycznika S oraz jednoczesne załączenie stycznika S". Silnik
pracuje z uzwojeniami połączonymi w trójkąt. Wyłączenie silnika może nastąpić po naciśnięciu
przycisku W lub w wyniku zadziałania przekaz
nika termobimetalowego PT.
5
Rys. 2. Schemat sterowania silnika stycznikowym przełącznikiem gwiazda  trójkąt
Sterowanie silnika indukcyjnego stycznikowym przełącznikiem kierunku wirowania
Po naciśnięciu przycisku załączającego ZL zostaje załączony stycznik SL, co powoduje, że
wirnik silnika indukcyjnego wiruje w lewą stronę (rys. 3). Uruchomienie silnika w przeciwnym
kierunku wirowania jest możliwe jedynie po wcześniejszym wyłączeniu stycznika SL, poprzez
naciśnięcie przycisku W i załączeniu przycisku ZP. Wówczas wirnik silnika powinien obracać się
w stronę przeciwną niż poprzednio.
Rys. 3. Schemat sterowania silnika stycznikowym przełącznikiem kierunku wirowania
6
Sterowanie silnika indukcyjnego w układzie kaskadowym
Załączenie pierwszego silnika następuje po naciśnięciu przycisku załączającego I, który załącza
stycznik S1. Następnie można załączać (przy zachowaniu kolejności) kolejne silniki, przy użyciu
przycisków II i III (rys. 4).
Rys. 4. Schemat sterowania silnika w układzie kaskadowym
4. Przebieg ćwiczenia
Podczas ćwiczenia należy połączyć i uruchomić wybrane przez prowadzącego układy sterownicze.
5. Opracowanie wyników badań
Sprawozdanie studenckie powinno zawierać:
- Cel ćwiczenia
- Schematy badanych układów sterowniczych
- Analizę zasady działania poszczególnych układów
- Spostrzeżenia i wnioski
7
6. Literatura
1. Lejdy B.: Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych, WNT, Warszawa 2005,
2. Lejdy B.: Laboratorium urządzeń elektroenergetycznych, WPB, Białystok 1999,
3. Markiewicz H.: Instalacje elektryczne, WNT , Warszawa 1996,
4. Poradnik Inżyniera Elektryka, praca zbiorowa, WNT , Warszawa 1997,
7. Wymagania BHP
Podczas wykonywania ćwiczeń w laboratorium należy przestrzegać następujących zasad:
1. Przed przystąpieniem do badań należy dokonać oględzin przydzielonej aparatury i urządzeń.
Stwierdzone uszkodzenia powinny być zgłaszane prowadzącemu ćwiczenia.
2. Ze stanowiska pomiarowego należy usunąć wszelkie zbędne przedmioty a zwłaszcza
niepotrzebne przewody montażowe.
3. Włączenie badanego układu do napięcia może odbywać się jedynie w obecności i za zgodą
prowadzącego ćwiczenia, po sprawdzeniu przez niego układu. Przed załączeniem układu trzeba
upewnić się, czy nikt nie manipuluje przy układzie pomiarowym. Za uszkodzenie przyrządów i
inne straty wynikłe z winy ćwiczących odpowiadają oni materialnie.
4. Po załączeniu napięcia nie wolno wykonywać żadnych przełączeń w układzie. Rozmontowanie
i ewentualne przełączenia mogą być robione po wyłączeniu napięcia i za zgodą prowadzącego
ćwiczenia.
5. Podczas wykonywania ćwiczenia należy unikać stykania się z wszelkiego rodzaju dobrze
uziemionymi przewodzącymi przedmiotami, takimi jak i kaloryfery, instalacje wodociągowe
itp.
6. Wykonywanie ćwiczeń może odbywać się tylko na stanowisku wskazanym przez
prowadzącego. Nie wolno używać innego sprzętu i aparatów niż te, które przydzielił
prowadzący ćwiczenia.
7. Niedozwolona jest samowolna obsługa rozdzielnic głównych w laboratorium, a zwłaszcza
załączanie napięcia na stanowiska pomiarowe.
8