background image

 

POLITECHNIKA  BIAŁOSTOCKA 

 

WYDZIAŁ  ELEKTRYCZNY 

 

KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH 

 
 
 
 

 

 

Instrukcja  do  zajęć  laboratoryjnych  dla  studentów 

 

WYDZIAŁU  MECHANICZNEGO 

 

Studiów  stacjonarnych  i  niestacjonarnych 

z  przedmiotów 

 

PODSTAWY  ELEKTROTECHNIKI  I  ELEKTRONIKI 

Kody przedmiotów:   MKBMS02011,    MKBMN01002 

 

ELEKTROTECHNIKA  I  ELEKTRONIKA 

Kody przedmiotów:   MKARS02010;      MKIBS02015;    MKTRS02011;    MKETS02014;  

MKARN02010;     MKIBN02018;     MKTRN03018.   

 
 
 

 
 

ĆWICZENIE 3M 

 

STEROWANIE NAWROTEM SILNIKA TRÓJFAZOWEGO 

 

 

 

 
 
 

Opracował 

dr inż. Adam Kuźma 

 

 

BIAŁYSTOK  2013 

background image

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Instrukcja jest własnością Katedry Energoelektroniki i Napędów Elektrycznych. 

Do użytku wewnętrznego katedry. 

Powielanie i rozpowszechnianie zabronione 

 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 

 
 

background image

 

Ogólne zasady bezpieczeństwa 

 

Przed  przystąpieniem  do  zajęć  należy  zapoznać  się  z  instrukcją  dydaktyczną  stanowiska 
laboratoryjnego. 

 

Dokonać oględzin urządzeń i przyrządów używanych w ćwiczeniu, a o zauważonych 
nieprawidłowościach bezzwłocznie powiadomić prowadzącego. 

 

Zabrania się samodzielnego załączania stanowiska bez zgody prowadzącego. 

 

Zmian  nastaw  parametrów  lub  konfiguracji,  możliwych  przy  użyciu  dostępnych 
manipulatorów (potencjometrów, przełączników), należy dokonywać po przeanalizowaniu 
skutków takich działań. 

 

Zmian konfiguracji obwodów elektrycznych, możliwych jedynie poprzez zmiany połączeń 
przewodów,  należy  dokonywać  za  zgodą  prowadzącego  po  uprzednim  wyłączeniu 
zasilania stanowiska. 

 

Po  załączeniu  stanowiska  wykonywanie  przełączeń  (np.  wymiana  przyrządu) 
w układzie znajdującym się pod napięciem jest niedozwolone. 

 

W  w/w  stanowisku  dostępne  są  części  czynne  obwodu  elektrycznego  o napięciu 
przekraczającym  napięcie  bezpieczne,  dlatego  przed  uruchomieniem  należy  zachować 
odpowiednie  oddalenie  od  tych  części  czynnych  w  celu  uniknięcia  porażenia  prądem 
elektrycznym. 

 

Stosowanie sposobów sterowania, ustawień  lub procedur innych  niż opisane w  instrukcji 
może spowodować nieprzewidziane zachowanie obiektu sterowanego a nawet uszkodzenie 
stanowiska. 

 

Nie  należy  dołączać  urządzeń  nie  przeznaczonych  do  współpracy  z  tym  stanowiskiem 
laboratoryjnym. 

 

Przekroczenie  dopuszczalnych  parametrów  prądów,  napięć  sygnałów  sterujących  może 
doprowadzić do przegrzania się niektórych podzespołów, pożaru lub porażenia prądem. 

 

W  przypadku  pojawienia  się  symptomów  nieprawidłowego  działania  (np.  swąd 
spalenizny) natychmiast należy wyłączyć stanowisko i odłączyć przewód zasilający. 

 

Demontaż  osłon  stanowiska  oraz  wszelkie  naprawy  i  czynności  serwisowe,  oprócz 
opisanych  w  instrukcji,  powinny  być  wykonywane  przez  wykwalifikowany  personel  po 
wyłączeniu stanowiska. 

 

Należy stosować tylko bezpieczniki o parametrach nominalnych podanych w instrukcji lub 
na obudowie urządzenia. 

 

Urządzenie powinno być czyszczone przy użyciu suchej i miękkiej szmatki. Nie należy 
stosować do tych celów rozpuszczalników. 

 

Podczas  korzystania  z  aparatury  laboratoryjnej  (oscyloskopy,  generatory,  zasilacze  itp.) 
należy przestrzegać ogólnych zasad bezpieczeństwa tj.: 
-  Do zasilania przyrządu należy stosować tylko przewody zalecane do danego wyrobu. 
-  Nie  należy  dołączać  lub  odłączać  sond  i  przewodów  pomiarowych,  gdy  są  one 

dołączone do źródła napięcia. 

-  Przyrząd  powinien  być  połączony  z  uziemieniem  przez  przewód  ochronny  w kablu 

zasilającym. Aby uniknąć porażenia przewód ten powinien być dołączony do przewodu 
ochronnego sieci. 

-  Przewód  uziemiający  sondy  należy  dołączać  tylko  do  uziemienia  ochronnego.  Nie 

należy dołączać go do punktów o wyższym potencjale. 

-  Aby  uniknąć  porażenia  prądem  podczas  używania  sondy,  należy  trzymać  palce  nad 

pierścieniem  zabezpieczającym.  Nie  wolno  dotykać  metalowych  części  grotu,  gdy 
sonda jest dołączona do źródła napięcia 

-  Nie dotykać końcówek przewodów łączeniowych w trakcie wykonywania pomiarów. 

background image

 

I.  

WPROWADZENIE 

 

Wiadomości niezbędne do realizacji ćwiczenia: 

1.  Podstawowe wiadomości o trójfazowych silnikach asynchronicznych 

klatkowych, zmiana kierunku obrotów, tabliczka znamionowa. 

2.  Aparatura sterująca: przyciski sterownicze, styczniki, przekaźniki, 

wyłączniki krańcowe. 

3.  Analiza podstawowych schematów układów sterowania stycznikowego. 

 

II. 

CEL  I  ZAKRES  ĆWICZENIA  LABORATORYJNEGO 

 
 

Praktyczne  zapoznanie  studentów  ze  sterowaniem  dwukierunkową  pracą 

trójfazowego  silnika  klatkowego  zastosowanego  do  napędu  modelu  suportu. 

Zakres ćwiczenia obejmuje sterowanie ręczne  i sterowanie automatyczne pracą 

nawrotną w zastosowaniu do suportu. 

 

III.  PODSTAWOWE WIADOMOŚCI TEORETYCZNE: 
 
1. Budowa i zasada działania silnika indukcyjnego klatkowego. 
 

Silnik  asynchroniczny  (indukcyjny)  to  najbardziej  popularny  silnik, 

o szerokim  zastosowaniu,  wykorzystywany  szczególnie  w  przemyśle,  ale 

również  i  w  sprzęcie  domowym.  Charakteryzuje  się  bardzo  prostą,  i  łatwą 

w utrzymaniu 

konstrukcją. 

Moce 

budowanych 

obecnie 

silników 

asynchronicznych  obejmują  zakres  od  ułamków  kilowatów  do  kilku 

megawatów. 

background image

 

 

Rys. 1. Silnik indukcyjny trójfazowy – przekrój. 

 

Silnik  indukcyjny  składa  się  z  dwóch  zasadniczych  części:  nieruchomego 

stojana i ruchomego (wirującego) wirnika. 

 

a)  

b) 

         

 

Rys. 2a) Przekrój poprzeczny silnika b) rzeczywisty widok uzwojeń stojana. 

 

Na  wewnętrznej  stronie  rdzenia  stojana  i  zewnętrznej  stronie  rdzenia 

wirnika wykonane są specjalne rowki, zwane żłobkami, w których umieszczone 

są  uzwojenia.  Części  rdzenia  pomiędzy  sąsiednimi  rowkami,  nazywane  są 

zębami.  Żłobki  i  zęby  mogą  posiadać  różne  kształty,  zwykle  ich  liczba  w 

stojanie  i  wirniku  jest  różna.  Pomiędzy  stojanem  a wirnikiem  znajduje  się 

możliwie mała szczelina powietrzna (rys. 2a). 

Uzwojenie  stojana  wykonane  jest  z  izolowanego  miedzianego  drutu 

nawojowego  (rys. 2b).  Uzwojenie  jest  zaimpregnowane  i  mocno  usztywnione 

tak,  aby  zmniejszyć  prawdopodobieństwo  uszkodzenia  na  skutek  drgań 

mechanicznych. 

background image

 

W  silniku  trójfazowym  uzwojenie  stojana  składa  się  z  trzech  uzwojeń 

fazowych  rozmieszczonych  równomiernie  w  żłobkach  stojana.  Stosowane  są 

połączenia uzwojeń stojana w gwiazdę albo w trójkąt (rys. 3.). 

 

 

Rys. 3. Schematy połączeń uzwojeń stojana: a) w gwiazdę, b) w trójkąt. 

Oznaczenia na rys. 3: 

U

1

, V

1

, W

1

 – początki uzwojeń fazowych stojana, 

U

2

, V

2

, W

2

 –końce uzwojeń fazowych stojana, 

U,  V,  W  –  zaciski  łączeniowe  (zewnętrzne)  umieszczone  na  tabliczce 

zaciskowej silnika. 

Rozróżnia  się  dwa  rodzaje  silników  indukcyjnych:  klatkowe 

i pierścieniowe - ze względu na sposób wykonania wirnika. 

W  silniku  indukcyjnym  klatkowym  obwód  elektryczny  wirnika  jest 

wykonany  z  nieizolowanych  prętów,  połączonych  po  obu  stronach  wirnika 

pierścieniami  zwierającymi.  Konstrukcja  ta  wyglądem  przypomina  klatkę 

(rys. 4) o kształcie walca - stąd wzięła się nazwa tego silnika – silnik klatkowy.  

 

a) 

 

b) 

   

 

Rys. 4. Budowa wirnika klatkowego: a) konstrukcja klatki, b) widok wirnika silnika. 

background image

 

Obwód  magnetyczny  wirnika  wykonany  jest  w  postaci  pakietu  blach 

stalowych z dodatkiem krzemu, wzajemne odizolowanych. 

Obwód  elektryczny  wirnika  jest  zawsze  zwarty,  stąd  inna  nazwa  tego 

silnika  to  silnik  indukcyjny  zwarty.  Nie  ma  więc  możliwości  przyłączania 

dodatkowych  elementów  do  obwodu  elektrycznego  wirnika  (taka  możliwość 

istnieje  w  wirniku  silnika  pierścieniowego).  Klatka  stanowi  wielofazowe 

uzwojenie  wirnika,  a  za  liczbę  faz  przyjmuje  się  liczbę  prętów,  z  których  jest 

wykonana. 

 

Zasada działania silnika asynchronicznego klatkowego trójfazowego. 

Zasilanie  silnika  polega  na  dołączeniu trójfazowego  napięcia  przemiennego 

do  uzwojenia  stojana,  przez  połączenie  zacisków  stojana  U,  V,  W  kolejno 

z zaciskami  fazowymi źródła  napięcia  trójfazowego (np. z zaciskami  L

1

,  L

2

,  L

3

 

trójfazowej  sieci  zasilającej).  W  efekcie  przepływu  prądu  trójfazowego 

w uzwojeniach  fazowych  stojana,  w  przestrzeni  wewnątrz  stojana  wzniecane 

(wzbudzane)  jest  pole  magnetyczne  wirujące.  Główną  cechą  takiego  pola 

magnetycznego  jest  stała  wartość  strumienia  magnetycznego  i  zmieniający  się 

ze  stałą  prędkością  kątową  (obrotową)  kierunek  wektora  strumienia 

magnetycznego.  Prędkość  kątowa  (obrotowa)  wirowania  pola  magnetycznego 

nazywa się prędkością synchroniczną.  

Uzwojenia  wirnika  znajdują  się  w  zmiennym  (wirującym)  polu 

magnetycznym.  W  uzwojeniach  wirnika  (pomiędzy  końcami)  indukuje  się 

zmienna 

siła 

elektromotoryczna, 

wyniku 

zjawiska 

indukcji 

elektromagnetycznej. W zamkniętych obwodach wirnika płynie prąd indukcyjny 

(pod  wpływem  indukowanej  siły  elektromotorycznej)  –  stąd  nazwa  -  silnik 

indukcyjny. 

Przewody  wirnika,  w  których  płynie  prąd,  znajdują  się  w  polu 

magnetycznym. 

takich 

warunkach 

na 

przewody 

działa 

siła 

elektrodynamiczna.  Kierunek  siły  jest  styczny  do  obwodu  wirnika.  Taka  siła 

background image

 

tworzy  moment  siły  nazywany  momentem  elektromagnetycznym  silnika. 

Moment ten powoduje ruch obrotowy wirnika wokół własnej osi w przypadku, 

gdy moment oporowy (obciążenia) na wale silnika – przeciwdziałający ruchowi 

– jest mniejszy od momentu elektromagnetycznego silnika. Gdy w czasie ruchu 

wirnika  zrównają  się  wartości  momentu  elektromagnetycznego  i  momentu 

oporowego, wirnik będzie wirował ze stałą prędkością kątową.  

W  idealnych  warunkach,  gdyby  nie  było  żadnego  momentu  oporowego, 

wirnik  osiągnąłby  prędkość  równą  wartości  prędkości  wirowania  pola,  a  więc 

prędkości  synchronicznej.  W  takim  przypadku  uzwojenie  wirnika  byłoby 

nieruchome  względem  wirującego  pola  elektromagnetycznego  wywołanego 

przez  prądy  uzwojenie  stojana,  a  więc  nie  występowałoby  przecinanie  prętów 

klatki  przez  linie  pola  stojana,  nie  płynęłyby  w  nich  prądy  i  nie  powstałby 

moment  elektromagnetyczny.  Sytuacja  taka  nie  jest  jednak  możliwa 

w rzeczywistym  silniku  indukcyjnym,  ponieważ  zawsze  występuje  jakiś 

moment obciążenia (moment tarcia w łożyskach czy oporów powietrza). Zatem 

wirnik osiąga prędkość mniejszą od prędkości synchronicznej - zwykle niewiele 

-  odpowiadającą  jednakowym  wartościom  momentu  elektromagnetycznego 

silnika i momentu obciążenia. Wirnik samodzielnie nigdy nie osiągnie prędkości 

synchronicznej,  to  znaczy  zawsze  wiruje  z prędkością  asynchroniczną,  której 

silnik indukcyjny zawdzięcza swoją drugą nazwę silnika asynchronicznego. 

Zwrot  prędkości  kątowej  (obrotowej)  wirnika  silnika  indukcyjnego  jest 

zgodny ze zwrotem prędkości kątowej (potocznie z kierunkiem wirowania) pola 

elektromagnetycznego  (magnetycznego)  wzniecanego  przez  prądy  uzwojenia 

stojana. Zwrot prędkości kątowej wirowania pola  magnetycznego stojana, przy 

określonym rozmieszczeniu uzwojeń fazowych (U, V, W) na obwodzie stojana, 

zależy tylko od kolejności faz napięcia zasilającego (U

L1

, U

L2

, U

L3

) dołączonych 

do zacisków łączeniowych uzwojeń stojana silnika (U, V, W). 

 

background image

 

Zmiana  kierunku  wirowania  (zwrotu  prędkości  kątowej)  wirnika  silnika 

sprowadza się więc do zmiany kierunku wirowania (zwrotu prędkości kątowej) 

pola  elektromagnetycznego  wzniecanego  przez  prądy  uzwojeń  stojana 

w szczelinie pomiędzy stojanem i wirnikiem. Praktycznie, zmianę taką uzyskuje 

się przez zamianę (pomiędzy sobą) dołączenia dwóch faz napięcia zasilającego 

do  dwóch  zacisków  uzwojeń  stojana.  Na  rys.  5  przedstawiony  jest  schemat 

zasilania  dwóch  silników  M

1

  i  M

2

  z  jednego  źródła  trójfazowego  (z  sieci),  np. 

gdy silnik M

1

 wiruje

 

w prawo, to silnik M

2

 wiruje w lewo. 

 

 

Rys. 5. Schemat zasilania dwóch silników trójfazowych zapewniającego 

 wirowanie silników w przeciwnych kierunkach. 

 
 
2. Budowa i zasada działania stycznika elektromagnetycznego. 

Stycznik  jest to  łącznik  mechanizmowy  przestawiany  w  sposób  inny  niż 

ręczny,  służący  do  zdalnego  załączania,  przewodzenia  i  wyłączania  prądów 

w normalnych  warunkach  pracy  obwodu  jak  i  przy  przeciążeniach  mogących 

występować  w  roboczych  warunkach  pracy.  Styczniki  elektromagnetyczne 

produkowane  są  na  prąd  stały  i  prąd  przemienny.  Są  to  urządzenia  o  dużej 

częstotliwości  łączeń.  Styki  ruchome  stycznika  mają  tylko  jedno  położenie 

spoczynkowe zwane stanem normalnym. Stan ten występuje w momencie kiedy 

cewka  stycznika  nie  jest  zasilana  i  dla  takiego  stanu  rysowane  są  wszystkie 

schematy zestyków. Po zasileniu cewki stycznika zestyki znajdują się w stanie 

wymuszonym i są utrzymywane przez elektromagnes. Zatem zestyki normalnie 

otwarte,  czyli  zwierne  nazywane  także  czynnymi  lub załączającymi są  otwarte 

background image

10 

 

w stanie beznapięciowym cewki. Zestyki normalnie zamknięte, czyli rozwierne 

nazywane  również  biernymi  lub  rozłącznymi  na  schematach  rysowane  są 

zawsze jako zwarte. 

W  budowie  stycznika  można  wyodrębnić  następujące  części  główne 

(rys. 6):  podstawa  lub  obudowa  stycznika,  zestyki  główne,  zestyki  pomocnicze 

(obwodu  sterującego),  układ  elektromagnesu  z  cewką  indukcyjną  i  sprężyną, 

komory gaszące łuk elektryczny. 

Zestyki  (styki)  główne  –  przeznaczone  są  do  łączenia  obwodów  o  dużych 

natężeniach  prądów.  Zestyki  (styki)  pomocnicze  (sterujące)  –  przeznaczone  są 

do łączenia obwodów o niewielkich natężeniach prądów. 

 

 

Rys. 6. Uproszczona budowa i zasada działania stycznika elektromagnetycznego: 1-ruchoma 
część  rdzenia  elektromagnesu;  2-sprężyna;  3-cewka  stycznika:  4-nieruchoma  część  rdzenia 
elektromagnesu; 5-styk ruchomy; 6-styk stały.

 

 

 

3. Przekaźnik elektromagnetyczny. 

Przekaźniki  elektromagnetyczne  działają  na  zasadzie  elektromagnesu: 

prąd  płynący  w  cewce  przekaźnika  wywołuje  pole  magnetyczne  przyciągające 

żelazną  kotwiczkę,  która  zamyka  (lub  otwiera)  odpowiedni  styk  lub  grupę 

styków ruchomych. W przekaźniku wszystkie styki (zestyki) przeznaczone są do 

łączenia  obwodów  o  niewielkich  natężeniach  prądów.  Nie  ma  wyróżnionych 

styków głównych. 

 
 

background image

11 

 

IV.  OPIS  STANOWISKA  LABORATORYJNEGO 

 

Stanowisko laboratoryjne składa się z: 

1.  Modelu  suportu  z  zamontowanymi  na  nim  czterema  wyłącznikami 

krańcowymi. 

2.  Trójfazowego  silnika  klatkowego  o  następujących  danych  znamionowych: 

1,1kW,    /Y  230/400V,    50Hz,    5,50/3,20A,    900obr/min,  napędzającego 

śrubę suportu. 

3.  Skrzynki sterowniczej, w której zamontowano: 

-  stycznik  główny  z  wyprowadzonymi  zaciskami  laboratoryjnymi  L1,  L2, 

L3, 

-  transformator  toroidalny  230/24 [V]  z  wyprowadzonymi  zaciskami 

laboratoryjnymi  uzwojenia  wtórnego  oznaczonymi  0V  i  24V~  (będący 

źródłem  zasilania  budowanych  w  ramach  ćwiczenia  układów 

sterowania), 

-  wyprowadzone zaciski laboratoryjne uzwojeń stojana silnika U, V, W, 

-  dwa  styczniki  1S,  2S  z  wyprowadzonymi:  zaciskami  laboratoryjnymi 

zestyków  głównych,  zaciskami  zestyków  sterowniczych  (2  zwierne, 

2 rozwierne),  zaciskami  cewek  ~24V  50Hz  połączonych  z  lampkami 

sygnalizującymi działanie styczników, 

-  przekaźnik  pomocniczy  PP  z  wyprowadzonymi:  zaciskami  zestyków 

(3 zestyki przełączalne zwierno-rozwierne), zaciskami cewki ~24V 50Hz 

połączonej z lampką sygnalizującą działanie przekaźnika, 

-  przyciski sterujące ręczne o sile zwrotnej wyposażone w zespoły styków 

sprzężonych  mechanicznie  załączająco-wyłączających  (styki  zwierne 

i rozwierne)  oznaczone  na  pulpicie:  1Z,  2Z,  1P,  2P  i  W  (oznaczenia 

przycisków wynikają z funkcji pełnionych w układzie sterowania), 

-  zaciski  zestyków  rozwiernych  czterech  wyłączników  krańcowych 

1WK÷4WK. 

background image

12 

 

L1

STEROWANIE NAWROTEM SILNIKA TRÓJFAZOWEGO

1Z

L2

L3

M

3

~

2Z

1P

2P

W

24V~

0V

1S

2S

PP

U

V

W

24V

~

24V

~

24V

~

1WK

3WK

4WK

2WK

 

Rys. 7. Widok płyty czołowej skrzynki sterowniczej. 

 

 

V. PROGRAM  ĆWICZENIA 
 
1. Zapoznać się ze stanowiskiem przez sprawdzenie i ustalenie : 

napięć znamionowych cewek styczników i przekaźnika pomocniczego, 

liczby  i  rodzaju  zestyków  styczników,  przekaźnika,  wyłączników 

krańcowych i przycisków sterujących, 

napięcia  znamionowego  silnika  i  sposobu  połączenia  jego  uzwojeń  na 

czas pracy. 

2. Połączyć układ sterowania według rys. 8, rys. 9, lub rys. 10 z wykorzystaniem 

elementów wymienionych w opisie stanowiska laboratoryjnego. 

3. Po  sprawdzeniu  poprawności  połączenia  układu  przez  prowadzącego 

ćwiczenia uruchomić układ i sprawdzić prawidłowość jego działania. 

 

background image

13 

 

Ręczne sterowanie pracą nawrotną silnika 

 

a) 

 

b) 

0V

24V~

W

1Z

1S1

1S2

2S2

2S1

2Z

1S

2S

 

Rys. 8. Schemat  układu  sterowania  ręcznego  pracą  nawrotną  silnika:  a)  obwód  prądowy, 

b) obwód sterowania.    

 

Oznaczenia na rys. 8a:  

1S i 2S – zestyki główne styczników trójbiegunowych; 

M3~ – trójfazowy silnik klatkowy; 

Oznaczenia na rys. 8b:  

W – przycisk ręczny wyłączający, o sile zwrotnej; 

1Z i 2Z – przyciski ręczne załączające, o sile zwrotnej; 

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

1S

1

 i 2S

1

 – zestyki sterownicze zwierne styczników odpowiednio 1S i 2S; 

1S

2

 i 2S

2

 – zestyki sterownicze rozwierne styczników odpowiednio 1S i 2S. 

background image

14 

 

Działanie układu 

 
 

Po naciśnięciu na przycisk 1Z zostaje włączony stycznik 1S, zamykają się 

zestyki  główne  1S  i  silnik  zaczyna  obracać  się,  np.  w  prawo.  Jednocześnie 

zamyka  się  zestyk  sterowniczy  zwierny  1S

1

,  który  utrzymuje  stycznik  1S 

w stanie  załączonym  po  zwolnieniu  przycisku  1Z  oraz  otwiera  się  zestyk 

sterowniczy  1S

2

  uniemożliwiając  zadziałanie  stycznika  2S  i  włączenie  silnika 

w lewo.  

Silnik zatrzymuje się po  naciśnięciu  przycisku W. Jeżeli  po zatrzymaniu 

silnika  naciśniemy  na  przycisk  2Z,  to  spowodujemy  włączenie  stycznika  2S, 

zamknięcie  się  zestyków  głównych  2S  i  wirowanie  silnika  w  lewo. 

Podtrzymanie  pracy  stycznika  2S  odbywa  się  teraz  przez  zestyk  2S

1

,  a  przed 

możliwością włączenia silnika w prawo zabezpiecza zestyk 2S

2

.  

 

Uwaga!  Zmianę  kierunku  wirowania  uzyskano  przez  „skrzyżowanie”  faz  L2 

i L3 (patrz obwód prądowy) w doprowadzeniu napięć do stojana silnika. 

 

W obrabiarkach wprowadza się wyłączniki krańcowe, które zabezpieczają 

przed  zbytnim  przesunięciem,  np.  suportu  w  lewo  i  prawo.  Przykład  takiego 

układu podano na rys. 9 (obwód prądowy silnika jak na rys. 8a). 

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

w prawym  skrajnym  położeniu,  to  zderzak  naciśnie  na  wyłącznik  krańcowy 

1WK,  co  spowoduje  otwarcie  jego  styku,  obwód  cewki  1S  zostanie  przerwany 

i silnik zatrzyma się. 

 

background image

15 

 

0V

24V~

W

1WK

2WK

1Z

1S1

1S2

2S2

2S1

2Z

1S

2S

 

 

Rys. 9. Schemat ideowy układu sterowania ręcznego pracą nawrotną silnika z zastosowaniem 

wyłączników  krańcowych;  1WK  i  2WK  –  wyłączniki  krańcowe  rozwierne  o  sile 
zwrotnej, pozostałe oznaczenia jak na rys. 8b. 

 
 

Automatyczne sterowanie pracą nawrotną silnika 

 

Układ  automatycznego  sterowania  pracą  nawrotną  został  zrealizowany 

w zastosowaniu  do  suportu  obrabiarki.  Schemat  ideowy  sterowania  takim 

układem przedstawiony został na rys. 10. 

 

a) 

 

 

background image

16 

 

b) 

0V

24V~

W

1WK

2WK

3WK

1P

1Z

2S1

4WK

2P

2Z

1S1

1S

2S

PP

PP1

PP2

PP3

 

Rys. 10. Schemat  ideowy  układu  sterowania  automatycznego  pracą  nawrotną  silnika 

trójfazowego: a) obwód prądowy, b) obwód sterowania. 

 

Oznaczenia na rys. 10:  

PP – cewka przekaźnika pomocniczego,  

PP

1

, PP

2

, PP

3

 – zestyki przekaźnika PP,  

1P, 2P – przyciski ręczne o sile zwrotnej, 

3WK, 4WK – wyłączniki krańcowe o sile zwrotnej. 

Pozostałe oznaczenia jak na rys. 8b. 

 
Działanie układu 

 

Naciśnięcie  przycisku  1Z  zamyka  obwód  cewki  stycznika  1S,  zatem 

załącza silnik co powoduje ruch suportu np. w prawo, naciśnięcie przycisku 2Z 

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

przycisku  1Z  lub  2Z.  Wyłączniki  krańcowe  1WK  i  2WK  zabezpieczają  przed 

przesunięciem suportu poza położenia ustalone. Rola wyłączników 3WK i 4WK 

zostanie omówiona dalej. 

 

Naciśnięcie  przycisku  1P  lub  2P  zapoczątkowuje  pracę  suportu 

z automatycznym nawrotem. Działanie na przycisk 1P spowoduje, że jego część 

zwierna załączy cewkę przekaźnika PP, którego zestyk zwierny PP

2

 zbocznikuje 

przycisk  1P  i  utrzyma  przekaźnik  pod  napięciem  aż  do  naciśnięcia  przycisku 

W lub dojścia zderzaka do jednego z wyłączników krańcowych 3WK lub 4WK. 

background image

17 

 

Jednocześnie zamkną się zestyki zwierne PP

1

  i  PP

3

.  Zestyk czynny PP

3

 włączy 

stycznik  2S,  natomiast  zestyk  PP

1

  nie  włączy  stycznika  1S,  ponieważ  obwód 

jego cewki jest w tym czasie przerwany przez naciśnięty przycisk 1P. Gdy tylko 

stycznik  2S  zadziała,  otworzy  się  jego  zestyk  pomocniczy  rozwierny  2S

1

 

uniemożliwiający  załączenie  stycznika  1S  (inaczej  obwód  cewki  stycznika 

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

w ruchu  tym  zderzak  naciśnie  na  wyłącznik  krańcowy  2WK  otwierając  jego 

zestyk, obwód cewki stycznika 2S zostanie przerwany i styk ruchomy stycznika 

powróci  do  stanu  spoczynku,  zestyk  pomocniczy  rozwierny  2S

1

  zamknie  się 

włączając stycznik 1S. Suport rusza w prawo, wkrótce potem zamknie się zestyk 

2WK, ale nie włącza się przez to stycznik 2S ponieważ zestyk pomocniczy 1S

1

 

jest otwarty. Po dojściu suportu do wyłącznika 1WK zostaje odłączony stycznik 

1S, a włączony stycznik 2S. Cykl będzie powtarzał się do chwili naciśnięcia na 

przycisk W. 

 

Jeśli  na  początku  naciśniemy  na  przycisk  2P,  otrzymamy  również  ruch 

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

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

krańcowych  3WK  i  4WK  polega  na  dodatkowym  zabezpieczaniu  przed 

niewłaściwym połączeniem  układu. Gdyby  np. zamieniono przez pomyłkę rolę 

wyłączników  krańcowych  1WK  i  2WK  przy  przyporządkowanym  już 

odpowiednim  kierunku  wirowania  silnika,  to  przy  naciskaniu  przycisków  1P 

i 2P mimo, że styki wyłącznika krańcowego zostaną rozwarte, suport posuwałby 

się  dalej  w  poprzednim  kierunku.  Doprowadziłoby  to  zapewne  do  zniszczenia 

suportu lub silnika. W układach praktycznych, połączonych na stałe, wyłączniki 

3WK i 4WK są zbędne. 

 

VI. WYMAGANIA  BHP 

Porządek na stanowisku laboratoryjnym oraz przygotowanie studentów do 

zajęć jest podstawą bezpiecznej pracy. Łączenia obwodów elektrycznych należy 

background image

18 

 

dokonywać w stanie beznapięciowym Po zakończeniu łączenia niewykorzystane 

przewody należy powiesić na wieszaku na przewody.  

 

Przy 

stanowisku 

badawczym 

środkiem 

dodatkowej 

ochrony 

przeciwporażeniowej jest izolowanie stanowiska ze względu na dostępne części 

czynne obwodu elektrycznego o napięciu przekraczającym napięcie bezpieczne. 

Dlatego łączenia, przełączania i zmian w układzie sterowania można dokonywać 

tylko przy wyłączonej sieci zasilającej na danym stanowisku. 

 

W  celu  uniknięcia  porażenia  prądem  elektrycznym  osoby  wykonujące 

ćwiczenia  powinny  w  czasie  uruchamiania  układu  sterowania  zachować 

odpowiednie oddalenie od części czynnych (będących pod napięciem). 

 

VII. PRZYKLADOWE PYTANIA SPRAWDZAJĄCE 

1. Opisz budowę i zasadę działania silnika asynchronicznego klatkowego. 

2. Opisz  sposób  zmiany  kierunku  wirowania  wirnika  silnika  indukcyjnego 

klatkowego.  

3. Opisz budowę i zasadę działania stycznika o napędzie elektromagnetycznym. 

4. Na  podstawie  wybranego  przez  prowadzącego  schematu  opisz  zasadę 

działania sterowania stycznikowego. 

 

VIII. LITERATURA 

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

PWT, W-wa, 1995. 

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

i elektroniki. PWN, W-wa, 1982. 

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

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

4.  Drozdowski  P.  :  Wprowadzenie  do  napędów  elektrycznych.  Skrypt  dla 

studentów wyższych szkół technicznych. WPK, Kraków 1998. 

5.  Norma PN-EN 60947-1 lipiec 2006 

6.  http://silnikielektryczne.prv.pl/html/asynchroniczne.html