Wykład 3. Przekaźniki spełniają dwie podstawowe funkcje:

Transkrypt

1 Serwonapędy w automatyce i robotyce Wykład 3 Piotr Sauer Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów Przekaźnik Przekaźniki spełniają dwie podstawowe funkcje: Zapewniają galwaniczne oddzielenie pomiędzy sekcją sterowania i sekcją przełączania. UmoŜliwiają przełączanie obciąŝeń duŝej mocy z wysokim napięciem i/lub prądem o wysokim natęŝeniu przy małym zuŝyciu energii nawet przy małych sygnałach elektrycznych W przekaźniku elektromechanicznym moŝna wyróŝnić dwie sekcje: Sekcje sterowania - przełącznik elektromagnetyczny, Sekcje przełączania część przełączająca podłączona bezpośrednio do obciąŝenia elektrycznego. Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 2

2 Przekaźnik Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 3 Przekaźnik Układ elektromagnesy zbudowany jest z następujących części: Cewki, Rdzenia ferromagnetycznego, Jarzma ferromagnetycznego, Ruchomej zwory ferromagnetycznej, Elementy dodatkowe. Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 4

3 Przekaźnik Konfiguracje styków: Zestyki zwierne normalnie otwarte (NO), Zestyki rozwierne normalnie zamknięte (NC), Zestyki przełączne. Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 5 Przekaźnik nadzorczy nadzór nad przebiegiem prądu w jednej fazie trzy zakresy pomiarowe możliwość wyboru położenia styków przekaźnika możliwość ustawienia opóźnienia czasu zadziałania nastawa czasu nieczułości Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 6

4 Stycznik Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 7 Stycznik Stycznik mocy DILM7 serii xstart (Moeller) 1. Stycznik mocy 2. Układy ochronne 3. Silnikowy przekaźnik przeciążeniowy 4. Moduł styków pomocniczych 5. Moduł styków pomocniczych 6. Moduł styków pomocniczych Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 8

5 Stycznik Styczniki magnetowydmuchowe 1 korpus stycznika, 2 styk nieruchomy, 3 styk ruchomy, 4 płytki dejonizacyjne Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 9 Stycznik Prądowo-napięciowa charakterystyka statyczna elektromagnesu napędowego prądu przemiennego Prąd załączenia: I Z =(7-14)I t Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 10

6 Stycznik Styczniki elektromagnesowe Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 11 Stycznik Styczniki elektromagnesowe Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 12

7 Stycznik Zalety rozwiązania dwuprzerwowego: pozwala zwiększyć łączną długość łuku bądź podzielić go na więcej części, co ułatwia zarówno naturalne jak i wymuszone gaszenie łuku poprzez odpowiednie ukształtowanie toru prądowego ułatwia uzyskanie duŝych sił elektrodynamicznych pętlowych wspomagających wydmuch łuku pozwala wyeliminować połączenia podatne ograniczające trwałość mechaniczną stycznika. Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 13 Stycznik WydłuŜenie czasu otwierania: MoŜe być niedopuszczalne w układach sterowania o precyzyjnie skoordynowanych czasach działania poszczególnych łączników i przekaźników, MoŜe być korzystne, bo uodparnia przekaźniki i styczniki na krótkotrwałe zaniki i głębokie zapady napięcie duŝe znaczenie w obiektach przemysłowych o wysokich wymaganiach co do ciągłości procesu Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 14

8 Stycznik Kategorie uŝytkowania styczników Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 15 Stycznik Przykład: Stycznik ma w kategorii uŝytkowania AC-3 znamionową moc łączeniową P en =30kW przy napięciu 400V Stycznik moŝna zainstalować w obwodzie silnika indukcyjnego klatkowego o rozruchu bezpośrednim, o mocy znamionowej 30kW i napięciu znamionowym 400V czyli o prądzie znamionowym ok. 53A przy czym stycznik wykazuje: Zwykłą zdolność łączenia w normalnych warunkach potrafi załączać prąd rozruchowy silnika ok. 6*53 ~ 320A i wyłączać prąd znamionowy 53A obracającego się silnika w pełni obciąŝonego zachowując znamionową trwałość łączeniową T en Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 16

9 Stycznik Dorywczą zdolność łączeniową potrafi załączyć prąd przypadkowo zdarzającego się samorozruchu 10*53=530A i wyłączyć prąd znamionowy silnika 6*53 ~ 320A Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 17 Obwody sterowania styczników Poprawny obwód sterowania stycznika impulsem krótkotrwałym Błędne zachowanie przyłączonego obwodu sterowania Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 18

10 Obwody sterowania styczników Sterowanie stycznika napięciem międzyprzewodowym Zasilania obwodu sterowania napięciem międzyfazowym należy unikać ponieważ jest to napięcie większe od fazowego i trudniej zapewnić należytą ochronę przeciwporażeniową dodatkową, a układ staje się bardziej podatny na zakłócenia. Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 19 Zabezpieczenie silnika Obwody silnikowe: Zabezpieczenie zwarciowe, Zabezpieczenie przeciąŝeniowe, Zabezpieczenie zanikowe. Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 20

11 Zabezpieczenie silnika Zabezpieczenie zwarciowe wymagane w kaŝdym obwodzie: Zabezpieczenie nadprądowe zainstalowane na początku obwodu oddzielnie lub jako część składowa rozrusznika, Bezpiecznik klasy gg lub am (gm, gb), Wyłącznik nadprądowy (wył. silnikowy) wyzwalacz lub przekaźnik zwarciowy + przekaźnik przeciąŝeniowy, nie stosuje się wyłączniki instalacyjne Niedopuszczalne jest zabezpieczenie nadprądowe w obwodzie wzbudzenia silników prądu stałego. Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 21 Zabezpieczenie silnika Zabezpieczenie zwarciowe powinno mieć prąd znamionowy I n bądź prąd nastawczy I i albo prąd zadziałania 1,2*I i jak najmniejszy- odpowiednia czułość. Wyłącznik czy bezpiecznik? Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 22

12 Zabezpieczenie silnika Dobór bezpiecznika I n I LR α Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 23 Zabezpieczenie silnika PrzeciąŜenie silnika przepływ w określonym czasie prądu większego niŝ prąd znamionowy lub zredukowany prąd znamionowy silnika Przyczyny przeciąŝenia: Natury mechanicznej, Natury cieplnej, Natury elektrycznej Silniki elektryczne o mocy większej niŝ 0,5kW powinny mieć zabezpieczenie przeciąŝeniowe (oddzielne dla kaŝdego silnika) Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 24

13 Zabezpieczenie silnika Zabezpieczenie przeciąŝeniowe: Zabezpieczenie nadprądowe: Przekaźnik termobimetalowy, Przekaźnik hydrauliczno-magnetyczny Przekaźnik mikroprocesorowy. Zabezpieczenie temperaturowe Silniki indukcyjne: Silniki o termicznie krytycznym stojanie, Silniki o termicznie krytycznym wirniku. Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 25 Przekaźnik nadprądowy termobimetalowy Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 26

14 Zabezpieczenie silnika przed niesymetrią U i I Niesymetria napięcia układów wielofazowych wartość skuteczna poszczególnych napięć fazowych i/lub ich przesunięcia fazowe nie są jednakowe, np. niesymetria obciąŝenia sieci Praktyczna definicja niesymetrii wskaźnik niesymetrii: δu max = 5 do 15% U zwłoka 0,1 do 0,5s sr Progi zadziałania przekaźników kontrolujących niesymetrię faz Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 27 Zabezpieczenie przed niewłaściwą kolejnością faz Zabezpieczenie zapobiega uruchomienu silnika przy przeciwnym do zamierzonego kierunku obrotów Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 28

15 Zabezpieczenie przed niewłaściwą kolejnością faz Bezpiecznik zaniku fazy Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 29 Przekaźnik kontroli napięcia Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 30

16 Przekaźnik kontroli napięcia Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 31 Elektroniczne zabezpieczenie silników Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 32

17 Elektroniczne zabezpieczenie silników Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 33 Zagadnienia Funkcje przekaźnika, Budowa przekaźnika i stycznika, Rodzaje styków, RóŜnice między stycznikiem, a przekaźnikiem. Co oznacza kategoria AC3 i AC1. Narysować układ sterowania silnikiem 3-faz. indukcyjnym rozruch bezpośredni, obroty w jedną stronę. Narysować układ sterowania silnikiem 3-faz. Indukcyjnym rozruch bezpośredni, moŝliwość zmiany kierunku wirowania wirnika. Rodzaje zabezpieczeń silnika Piotr Sauer Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 34

18 Zagadnienia Co to jest przeciąŝenie silnika i jego przyczyny? Wymień zabezpieczenia przeciąŝeniowe. Układ sterowania silnika 3-faz. indukcyjnego rozruch bezpośredni, zabezpieczenie przeciąŝeniowe (przekaźnik temobimetalowy, przekaźnik zaniku fazy). Piotr Sauer Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów 35