POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI
Laboratorium Napędu Elektrycznego
Ćwiczenie nr 3 Temat: Projekt i uruchomienie wybranych układów sterowania w napędzie elektrycznym			Specjalność: Energoelektronika Grupa: 405 Zespół IV : 1. Bożęciak Robert 2. Bała Łukasz 3. Klich Krzysztof 4.Kicior Łukasz
Data wykonania ćwiczenia: 05.11.2009	Data oddania sprawozdania: 19.11.2009	Ocena:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się oraz zaprojektowanie określonych układów sterowania stosowanych w napędzie elektrycznym

2. Program ćwiczenia

- Projekt wybranych układów sterowania.

- Realizacja wybranego projektu na elementach dyskretnych.

- Realizacja wybranego projektu na sterownikach PLC.

3. Realizacja ćwiczenia

Schemat zaawansowanego przełącznika gwiazda- trójkąt sterowanego trzema stycznikami:

Dla układu tego zaprojektujemy układ sterowania stycznikami realizujący funkcję załączenia silnika najpierw w układzie gwiazdy, by silnik mógł się rozpędzić nie ulegając przeciążeniu, a następnie ma on przełączyć się w tryb pracy w układzie trójkąta.

Następnym krokiem było zmodyfikowanie tego układu, tak by w razie zwarcia styku K4 zasilającego cewkę przekaźnika K2 cewka ta została jednak rozłączona. Jej nierozłącznie groziło by zwarciem, ponieważ silnik jednocześnie zostałby podłączony zarówno w układ gwiazdy, jak i trójkąta.

4.Analiza działania układów.

W układzie pierwszym styk SW jest zabezpieczeniem całego układu sterującego. Jego naciśnięcie spowoduje odłączenie zasilania dla układu sterującego, dzięki czemu silnik zostanie wyłączony. Naciskając zestyk S1 załączmy zasilanie układu. Cewka stycznika K1 zostaje zasilona, a jej styk K1 zamykając się daje nieprzerwane zasilanie układu. Jest to prosty przykład układu ze sprzężeniem zwrotnym. Cewka załączona ręcznie zwierając K1 zapewnia zasilanie sobie i reszcie układu. W momencie podania zasilania zostają także zasilone cewki styczników K2 oraz pomocniczego K4 załączającego się z opóźnieniem. Zasilenie K2 zwiera końce uzwojenia silnika, w związku z czym startuje on w układzie gwiazdy. Po pewnej chwili zostaje załączona cewka styku pomocniczego K4. Rozwiera on zwarty normalnie styk K4 zasilający cewkę K2. Powoduje to rozłączenie końcówek silnika podłączonego na moment rozruchu w układ gwiazdy. Załączenie cewki K4 powoduje także zwarcie styku K4 zasilającego cewkę stycznika K3, a ta po załączeniu zapewnia podłączenie silnika do pracy w układzie trójkąta.

W układzie drugim zabezpieczenie przed zwarciem styku K4 zasilającego cewkę K2 wymagało wstawienia szeregowo jednego z normalnie zwartego zestyku przekaźnika K3. Dzięki temu uzyskaliśmy efekt taki, iż w razie zwarcia styku K4, załączenie się stycznika K3 załączającego uzwojenia silnika do pracy w trójkącie spowoduje przerwanie obwodu zasilania cewki stycznika K2, a zatem zabezpieczy nam cały układ napędowy przed zwarciem.

4. Wnioski:

Powyższe układy są bardzo proste, a jednocześnie tak proste układy są najskuteczniejsze, łatwe w obsłudze i eksploatacji. Układy sterowania przedstawione w formie schematów można w bardzo prosty sposób zamienić na program, a następnie umieścić go w pamięci sterownika PLC, co dziś jest standardem w każdym zakładzie produkcyjnym. Programy takie można w prosty sposób modyfikować i rozwijać o dodatkowe funkcje pomiarowe i sterujące. Pisząc program nie możemy jednakże zapomnieć o zjawisku hazardu w tego typu układach. Budowa styczników produkowanych masowo jest jednakowa, lecz ich załączanie- wyłączanie nie będzie przebiegało z taką sama prędkością w funkcji czasu.

To niekorzystne zjawisko pojawiło się w układach cyfrowych, którego podłożem jest niezerowy czas propagacji (przenoszenia) sygnałów. Hazardem nazywamy błędne stany na wyjściach układów cyfrowych, powstające w stanach przejściowych (przełączania) w wyniku nieidealnych właściwości używanych elementów. Przyczyną są różnice w czasie dotarcia i wartości sygnału do określonego miejsca układu w zależności od drogi. Skutki zależą od układu. Przykładowo teoretycznie jednoczesna zmiana wejść dla bramki AND z (0,1) na (1,0) może w rzeczywistości skutkować pojawieniem się krótkich impulsów. W rzeczywistości bowiem zmiana dwóch wejść nigdy nie jest jednoczesna i albo dokona się w sekwencji (0,1) - (0,0) - (1,0): brak impulsu, albo (0,1) - (1,1): impuls - (1,0). Hazard może doprowadzić do chwilowego przekłamania pracy automatu lub do trwałego przekłamania.

Rozróżnia się dwa rodzaje hazardu:

• hazard statyczny

• hazard dynamiczny

Hazard statyczny - chwilowa zmiana stanu wyjściowego układu występująca przy zmianie stanu jego wejścia wtedy, gdy wyjście powinno zostać niezmienione. Powstaje na skutek nieidealnych właściwości przełączających. Dzielimy na:

• hazard jedynki - chwilowa zmiana wyjścia 1-0-1 wtedy, gdy wyjście to powinno zostać niezmienione w stanie 1

• hazard zera - chwilowa zmiana wyjścia 0-1-0 wtedy, gdy wyjście to powinno pozostać niezmienione w stanie 0

Hazard dynamiczny - kilkukrotna zmiana stanu wyjścia przy zmianie stanu wejścia wtedy, gdy wyjście to powinno zmieniać swój stan tylko jeden raz i w nim pozostać np. przy zmianie 1-0 następuje zmiana 1-0-1-0, lub przy zmianie 0-1 następuje zmiana 0-1-0-1. Powstaje na skutek nieidealnych właściwości transmisyjnych.

Analogicznie do powyższego działania w układach cyfrowych także w układach stycznikowych nigdy prędkość zmiany sygnału nie będzie jednakowa. Drogi magnetyczne cewek są różne, niejednorodność materiałów z których są zbudowane , jakość i naciąg sprężyn rozwierających styki. Przyczyn niejednorodności jest wiele.

Hazard statyczny można wyeliminować już na etapie projektowanie układu, dzieje się to kosztem skomplikowania układu. Eliminacja hazardu statycznego powoduje równoczesną eliminację hazardu dynamicznego. Jedną z metod eliminacji jest wprowadzenie taktowania do układu. Likwidacja hazardu może polegać również na wprowadzeniu do układu dodatkowej grupy (oczywiście nie będzie to już wówczas postać minimalna takiej funkcji), zawierającej elementy sąsiadujących ze sobą grup.

---