Вежба 1. – Упознавање са елементима ормара и испитивање њихове исправности

Задатак вежбе 1:

a)  Упознати се са сваким елементом ормара и разумети начин његовог функционисања.

б)  Испитати исправност рада контактора и тастера са NO контактима, укључивањем  сета сијалица преко контактора.

в)   Остварити укључивање сијалица преко контактора деловањем на један тастер, а искључивање деловањем на други тастер.

Теоријски део

Вежба 1а.

I Главни прекидач

Главни прекидач служи за успостављање и прекидање главних струјних кругова, што значи да може успоставити, поднети и прекинути номиналне струје оптерећења.

Постоје различите конструкције ових прекидача. Могу бити једнополни (монофазни), вишеполни (најчешће трофазни), са два или више положаја. Постоје различита обележавања ових прекидача  у зависности од стандарда који се користи, као и од самог произвођача. Изглед неких конструкција прекидача приказан је на слици 2.

Слика 2 – Различите конструкције прекидача

Постоје и различити начини шематског обележавања прекидача које се срећу у шемама, као што је приказано на слици 3. Обележавање зависи од произвођача елемента, као и примењеног стандарда.

Слика 3 – Шематско обележавање прекидача

а) обележавање које се користи у овом практикуму, б) каталошко обележавање,
в) обележавање у програму „Constructor“

У ормар је уграђен трополни прекидач произвођача MERLIN GERIN типа  INS 40 приказаном на слици 4.

Слика 4 – Главни прекидач MERLIN GERIN INS40

Наведени су основни подаци о овом прекидачу, а детаљни каталошки подаци дати су на крају Практикума.

- Дозвољена термичка струја                       40 А

- Номинални напон изолације                       690 V

- Номинални ударни напон                           8 kV

При свакој вежби која се буде изводила за време повезивања елемената потребно је да прекидач буде у положају off (искључено), а његово укључење се сме остварити једино уз присуство асистента.

II Заштитни уређај диференцијалне струје

ZUDS (заштитни уређај диференцијалне струје), или познатији под називом фидова склопка је уређај који реагује на појаву диференцијалне струје. Изглед неких конструкција заштитне диференцијалне струјне склопке приказан је на слици 5.

Слика 5 – Изглед неких фидових склопки

Број полова ZUDS-а је два (монофазна струјна кола) или четири (трофазна струјна кола).

Главни делови ZUDS -а су:

- диференцијални трансформатор, и

- преносник на склопни апарат.

Код диференцијалног струјног трансформатора сви фазни проводници и нула пролазе кроз језгро трансформатора. У нормалном погону векторски збир струја кроз примарни део трансформатора једнак је нули. У том случају једнак је нули збир магнетних флуксева, па се због тога у секундарном колу трансформатора неће индуковати никакав напон. Ако дође до квара на уређају или у инсталацији иза ZUDS –а, део струје се затвара кроз заштитни проводник, а део се враћа нултим проводником. Та разлика струја ће изазвати појаву магнетног флукса у језгру диференцијалног трансформатора, па ће се у секундару индуковати струја која ће преко механизма за окидање повући (отворити) контакте склопке.

У инсталацијама заштитне струјне склопке сви проводни делови уређаја који нормално нису под напоном морају бити уземљени тако да се на њима не сме појавити напон већи од 65 V. Неутрални проводник не сме се спојити са уземљеним деловима.

ZUDS који је уграђен у ормар је трополни, произвођача MERLIN GERIN типа ID 40A, диференцијалне струје реаговања 500 mА. Остали каталошки подаци дати су на крају Практикума. Његов изглед, као и принцип рада, приказан је на слици 6.

Слика 6 – Изглед струјне заштитне склопке у ормару и шема принципа рада

На њему се налази тест тастер обележен са Т који, деловањем на њега, симулира квар који доводи до деловања склопке. Поновно укључење склопке се постиже подизањем преклопног прекидача који се налази испод тастера.

III Аутоматски осигурачи

Осигурачи су намерно ослабљена места у електричној инсталацију који прекидају струјно коло у коме се налазе уколико дође до превелике струје која би могла оштетити инсталацију. Постоје различите врсте и типови осигурача. Користе се за различите напонске нивое до 35 kV. За инсталације ниског напона 0,4 kV користе се најчешће топљиви осигурачи које у новије време успешно замењују аутоматски осигурачи.

Аутоматски осигурачи служе за заштиту од преоптерећења електричне мреже, за превенцију могућих штета услед кратког споја и за остваривање заштите средине и од опасног напона додира. Окидање направе се може десити биметалом (термичка заштита у случају преоптерећења), електромагнетним брзим окидачем (заштита у случају кратких спојева) и ручном командом. Окидање полова вишеполног осигурача се врши истовремено. Изглед аутоматских осигурача приказан је на слици 7.

Слика 7 – Конструкције неких аутоматских осигурача.

Заштита осигурачима у ормару је реализована аутоматским осигурачима произвођача MERLIN GERIN типа C60N, који су приказани на слици 8.

Слика 8 – Изглед једнополног и трополног аутоматског осигурача

У ормару се располаже са једним трополним осигурачем од 20 А (C20) намењеним да се преко њега напаја трофазни потрошач (мотор). Ако дође до квара у једној фази овај осигурач искључује све три како не би дошло до појаве недозвољеног напона на мотору услед прекида једне фазе. Поред трополног уграђена су и четири једнополна аутоматска осигурача од 6 А (C6) који су намењени за заштиту управљачких кола која се изводе при реализацији вежби. На крају се налазе још три једнополна осигурача од 4 А (C4) преко којих се напаја мерни инструмент мултиметар PM710 и који обезбеђују његову заштиту. Распоред осигурача приказан је на слици 9. Остали каталошки подаци су дати на крају Практикума.

Дакле, испод осигурача као што је приказано на слици 9. налазе се напонске тачке са којих се води напајање мотору (тачке испод трополног осигурача од 20 А) и по избору са једне од 4 тачке испод осигурача од 6 А води се напајање управљачког кола. О управљачком и спојном колу нешто више касније.

Слика 9 – Распоред аутоматских осигурача у ормару

За аутоматске осигураче на шемама вежби у Практикуму се користи ознака F (fuze – осигурач енг.) и обележаваће се као на слици 10.

Слика 10 – Обележавање трополног аутоматског осигурача

На CD-у који је саставни део Практикума, у фолдеру PROGRAMI, налази се и програм „Curve Direct“ који  омогућава избор типа осигурача и на основу тога црта криве реаговања за изабране податке осигурача. Као пример на слици 11. су приказане а) криве карактеристика искључења основних типова осигурача и б) реаговање осигурача типа C60N-C-6A. Поље које ограничавају ове криве дефинише реаговање осигурача. Тако на пример, види се да, кад би кроз осигурач протицала струја од 30 А осигурач би реаговао у временском периоду од 3 до 10 секунди од момента настанка те струје. Да се ради о струји од 10 А осигурач би реаговао у времену од 70 до 700 секунди.

Слика 11 –Криве реаговања осигурача типа C60N-C-6A

IV Сигналне лампице

Сигналне лампице служе за светлосну сигнализацију одређених стања у различитим погонима. Постоје различите врсте сигналних лампица различитих облика, боја и попречног пресека, као и напона за које су намењене. Изглед неких сигналних лампица приказан је на слици 12.

Слика 12 – Сигналне лампице

У командном делу ормара приказаним на слици 13. уграђено је шест сигналних лампица: две зелене, две црвене и две жуте. Жуте лампице се у вежбама користе за сигнализацију стања приправности или поласка мотора у спрези звезда пре пребацивања у троугао, зелена лампица за сигнализацију нормалног рада мотора а црвена за сигнализацију стања квара.

Слика 13 – Распоред лампица (горњи) и тастера (доњи ред) на контролном панелу ормара.

Сигналне лампице у шемама се обележавају словом „H“ и представљају симболом као на слици 14.

Слика 14 – Обележавање лампица у шемама

За сваку од лампица изведене су по две приступне тачке што олакшава њихово повезивање са осталим елементима ормара.

V Тастери

Тастери су моностабилни двоположајни прекидачи са непосредним дејством и приказују се у свом стабилном стању. Постоје различите врсте тастера са различитом конфигурацијом контаката. Уколико су контакти нормално затворени (појмови нормално затворен и нормално отворен објашњени су на следећој страни), њихови крајеви се означавају цифрама 1 и 2, при чему се цифром 2 означава онај крај који при отвореном тастеру није под напоном. Крајеви нормално отворених тастера означавају се цифрама 3 и 4, при чему се цифром 4 означава онај крај који при отвореном тастеру није под напоном. Обично су тастери зелене боје са нормално отвореним контактима а тастери црвене боје са нормално затвореним контактима. На слици 15. су приказани неки типови тастера.

Слика 15 – Неке конструкције тастера

У шемама се користе различите ознаке за обележавање тастера. Неке од њих су приказане на слици 16.

a)                                                              б)

Слика 16 – Различита обележавања тастера: а) каталошко обележавање тастера,
б) обележавање тастера у програму “Constructor”

Изглед тастера уграђених у управљачком панелу ормара приказан је на слици 17, као и њихове шематске ознаке које се користе у вежбама.

а)                   б)                                     в)

Слика 17 – Изглед црвеног NC тастера и шематско обележавање тастера

 а) NO тастер (зелени), б) NC тастер (црвени, приказан на слици), в) 2NO тастер (зелени)

Поред два црвена тастера са нормално затвореним (NC) контактима на контролном панелу ормара налазе се и два зелена тастера са нормално отвореним (NO) контактима, још један зелени тастер са два засебна нормално отворена контакта и два црна тастера са нормално отвореном контактима. Њихов распоред испод лампица на контолном панелу приказан је на слици 13.

Појмове нормално отворен (normaly open – NO) и нормално затворен (normaly closed – NC) контакт веома је важно разумети јер се често срећу у индустријској пракси. Оба појма се примењују на изразе као што су контакти, тастер, улаз, излаз итд. Суштина је у следећем: нормално отворен прекидач неће провести струју док није притиснут а нормално затворен прекидач ће проводити све док није притиснут.

Добри примери за оба случаја су звоно на улазним вратима и аларм за кућу. Ако се изабере нормално затворен прекидач, звоно би стално звонило све док неко не би притиснуо прекидач. Притиском на прекидач, отварају се контакти и зауставља се проток струје до звона. Наравно, тако конципиран систем не би никако одговарао власнику куће. Бољи избор би свакако био нормално отворен прекидач, његовим коришћењем звоно неће радити све док неко не притисне дугме на прекидачу и тиме означи своје присуство пред вратима.

Кућни систем безбедности (кућни алармни систем) је пример употребе нормално затвореног прекидача. Ако се претпостави да је алармни систем намењен надгледању улазних врата у кућу. Један од начина да се ожичи кућа би био да се спроведе један нормално отворен прекидач од сваких врата до аларма (управо као и прекидач за звоно). Тада, ако би се врата отворила, то би затворило прекидач и аларм би се активирао. Овако изведен систем би радио али би било проблема. Нека се претпостави да прекидач не ради, да је жица случајно у прекиду или се прекидач поломи, итд (има много начина на које би систем могао да постане нефункционалан). Проблем је што домаћин никад не би знао да систем не ради. Провалник би могао да отвори врата, прекидач не би радио и аларм се не би активирао. Очигледно ово није добар начин како направити систем. Систем треба да се постави тако да се аларм активира од стране провалника али и сам од себе ако нека од компоненти не функционише (домаћин свакако жели да зна ако систем не ради). Обзиром на ове нове околности боље је користити прекидач са нормално затвореним контактима који ће детектовати неовлашћен улаз (отварање врата прекида ток струје и тај сигнал се користи за активирање звучног сигнала) или квар на систему као што је прекид жице. Разматрања као што су ова су још значајнија у индустријском окружењу где би квар могао да проузрокује повреду неког радника. Један од таквих примера где се користе излази са нормално затвореним контактима је сигурносна ограда код машина за сечење. Уколико се врата ограде отворе прекидач делује на излаз са нормално затвореним контактима и прекида коло за напајање чиме машина стаје и тиме спречава повређивање радника.

VI Контактори

Контактори су механички склопови који служе за затварање и отварање струјних кругова. При томе неки контактори могу уклапати и прекидати у напонском стању само мале струје, други могу уклапати и прекидати струје нормалног погонског стања, а неки трећи могу уклапати и прекидати струје кратког споја. На слици 18. су приказане неке конструкције контактора.

Слика 18 – Неке конструкције контактора

Контактор (у литератури се користи и назив – прекидач) је даљински управљан склопни апарат који се приликом исклапања (деактивирања) сам враћа у првобитно (стабилно или нормално) стање. За уклапање (активирање) и држање у уклопљеном положају служи посебан погонски уређај, најчешће електромагнетски, ретко пнеуматски. За електромагнетски погон контактора са даљинском побудом електромагнета може се применити наизменична или једносмерна струја. Језгро електромагнета је облика слова „Ш“ са једним намотајем на средњем стубу. Када се на крајеве електромагнета доведе напон он привлачи котву за коју су причвршћени контакти и на тај начин отвара или затвара контакте. Електромагнети напајани наизменичном једнофазном струјом брује услед пулсирања привлачне силе док су побуђени. Електромагнети са једносмерном струјом привлаче „меканије“ од наизменичних, па се одликују тишим радом. Велики контактори често имају пнеуматски погон, јер су за њих потребни гломазни и тешки електромагнети. Механички пренос од погонског механизма на контакте се може извести на разне начине (разне конструкције контактора). Заједничко им је то да је на котву електромагнета причвршћен носач помичних контаката. Контактни систем се састоји од помичних и непомичних контаката и по потреби од лучних комора. Упрошћен попречни пресек и принцип рада приказан је на слици 19.

Слика 19 – Принцип рада контактора

Код контактора се разликују главни, помоћни струјни контакти и контакти електромагнета контактора. Контактори за главне струјне кругове (моторни контактори) имају три или четири  главна контакта и обележавају се помоћу суседних природних бројева, на пример: 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, с тим што се непарним бројем обележава онај крај контакта који је у стабилном стању под напоном, а парним бројем онај који у стабилном стању није под напоном. Под стабилним стањем контактора подразумева се стање при ком електромагнет контактора није под напоном.

Поред главних постоје и помоћни контакти који се обележавају са две цифре. Прва цифра је иста за оба краја једног помоћног контакта и означава редни број помоћног контакта у контактору. Ако контактор, на пример, има четири помоћна контакта, њихови редни бројеви су 1, 2, 3 и 4. У случају нормално отвореног помоћног контакта (често се узима и на самим елементима сусреће ознака NО – normaly open), друге цифре у ознакама његових крајева су 3 и 4 (као и у случају нормално отвореног тастера). Ако се ради о нормално затвореном помоћном контакту (ознака NC – normaly closed), друге цифре у ознакама његових крајева су 1 и 2.

NO помоћни контакти се често називају “радни” а NC помоћни контакти “мирни”. Крајеви електромагнета контактора се најчешће обележавају са А1 и А2.

Дакле, напред описано означавање контаката које се користити у шемама вежби, може се проверити на следећем примеру на слици 20.

Слика  20 – Обележавање контактора и његових контакта  у шемама

Поред овог могу се срести и следећа обележавања контактора, као на пример у програму “Constructor”, дата на слици 21.

Слика 21 – Обележавање контактора у програму “Constructor”

Најважнија употреба контактора је у електричним колима мотора. Користи се за:

1. регулацију брзине обртања ротора мотора, укључење и искључење мотора;

2. мењање смера обртања ротора мотора;

3. укључење комбинације звезда-троугао;

4. разна друга управљања са великим бројем промена стања мотора и пратећих система.

Изглед контактора који су уграђени у ормар дат је на слици 22. То су електромагнетни контакти произвођача TELEMECANIQUE типа LC1D09 са три пара главних контаката (трополни контактори) и по једним паром помоћних NO и NC контаката.

Слика 22 – Изглед контактора TELEMECANIQUE 9A 3p 230V LC1D09P7
и распоред његових контаката.

Дакле, главни контакти су обележени бројевима 1-2, 3-4 и 5-6 или L1-T1, L2-T2, L3-T3. Крајеви електромагнета контактора обележени су са А1 и А2, с тим што су крајеви А2 свих контактора већ повезани са нултом тачком напајања ормара, тако да је за активирање контактора довољно довести фазу на крај електромагнета А1 и он ће реаговати затварањем својих главних и помоћних NO контаката и отварањем помоћних NC контаката. По одвајању електромагнета од напајања контактор се враћа у своје стабилно стање. Крајеви помоћних контаката на контактору су обележени са 13-14 за NO контакт и са 21-22 за NC контакт сагласно горе наведеном правилу.

VII Помоћни контакти контактора

Због потребе за већим бројем помоћних контаката на контакторе се надограђују помоћни контакти који су механички повезани са електромагнетом контактора. Када дође до деловања контактора он преко механичког система преко кога је везан са помоћним контактима делује на њих отварањем NO и затварањем NC контаката. На тај начин се решава потреба за већим бројем помоћних контаката. Коришћени помоћни контакти у ормару су типа LAD-Н22 са конфигурацијом контаката 2NO+2NC и приказани су на слици 23.

Слика 23 – Помоћни контакти за надоградњу на контактор

Редни број помоћних контакта почиње од броја 5 и има их укупно 4 од којих су два NO а два NC контакта. Дакле, обележени су на следећи начин: 53-54 NO, 61-62 NC, 71-72 NC i 83-84 NO а њихови шематски симболи као на слици 24.

Слика 24 – Распоред помоћних контаката на LADN22

Да би се боље разумео принцип функционисања контактора и њихово управљање, као и да би се испитала исправност функционисања контактора и осталих елемената осмишљени су задаци 1б и 1в.

VIII Моторни заштитни прекидач

Још један елемент чија је функција заштита је моторни заштитни прекидач. Моторни заштитни прекидач или термомагнетни моторни прекидач за разлику од биметалне заштите, има у себи и магнетну заштиту која штити мотор од кратких спојева. Изглед неких конструкција моторних заштитних прекидача приказан је на слици 25.

Слика 25 – Изглед неких моторних заштитних прекидача

Моторни заштитни прекидач који је уграђен у ормар је типа GV2ME произвођача TELEMECANIQUE и приказан је на слици 26. На слици је дато и његово шематско обележавање. На предњој страни се налази потенциометар где се подешава струја реаговања од 2,5 до 4 А. Поседује јасно означене прекидаче за стављање у укључено (start) стање и искључено (stop) стање. Поред главних контаката обележених са суседним бројевима 1-2, 3-4, 5-6 или L1-T1, L2-T2,
L3-T3, постоји и  помоћни контакт. Део где се налазе помоћни контакти могуће је одвојити од моторног заштитног прекидача и подесити да контакт буде само или NO или NC.

Слика 26 – Изглед моторног заштитног прекидача и његово шематско обележавање.

По реаговању услед деловања температурне заштите моторни заштитни прекидач се не може ручно ставити у укључено стање док се биметал не охлади и спреми за следеће реаговање.

У вежбама које ће се изводити, користиће се заштита мотора моторним заштитним прекидачем када се не користи први контактор, односно кад се не користи термички релеј.

IX Биметална заштита (термички релеј)

Биметална заштита или диференцијални термички релеј је таква заштита која штити мотор од прекострујног оптерећења. Изглед неких термичких релеја и симбола који се најчешће сусрећу у шемама приказан је на слици 27.

Слика 27 – Термички релеји и њихови симболи

У овом случај у ормар је уграђен термички релеј произвођача TELEMECANIQUE типа LRD-08 са термичком заштитом 2,5-4A. На њему се поред потенциометра за подешавање струје од 2,5 до 4 А налазе и тастери stop који симулира квар и искључује релеј, и тастер reset који ручно враћа релеј у радно стање. Симулација квара може се извршити и повлачењем закачке Т (тест). Овај термички релеј (слика 28.) налази се уз први контактор у ормару

Слика 28 – Диференцијални термички релеј типа LRD 08

Поред главних енергетских контаката на њему се налазе и два помоћна контакта, један NO и један NC контакт. Помоћни контакти релеја обележени су са 95-96 NC контакт и 97-98 NO контакт. Обележавање термичког релеја и његових помоћних контакта које ће се користити у шемама приказани су на слици 29. Термички релеј ће бити означаван словним симболом FT.

Слика 29 – Шематско обележавање термичког релеја и његових контаката.

Када се у шемама вежби које ће се изводити буде користио први контактор у ормару, користиће се биметална заштита овим термичким релејом, јер су први контактор и термички релеј већ повезани и тако уграђени у ормар са приступним улазним крајевима контактора и излазним крајевима термичког релеја као на слици 30.

Слика 30 – Први контактор и термички релеј у ормару

X Аутоматски систем за пребацивање
звезда-троугао

Аутоматски склоп за пребацивање звезда-троугао типа LAD912GV се реализује као обједињени систем, већ спреман за уградњу. Систем се састоји од три контактора и временског члана који остварује пуштање у рад мотора пребацивањем статорских намотаја из спреге звезда у спрегу троугао. Овакав склоп који је уграђен у ормар приказан је на слици 31.

Слика 31 – Уграђени аутоматски склоп звезда-троугао

Склоп се састоји од три међусобно електрично спрегнута контактора K, K_t и K_z, и временског члана LADS2 обележеног са T_k на слици 32, који је механички спрегнут са контактором K.

Слика 32 – Скица електрично повезаних контактора склопа LAD912GV

Контактор K има улогу главног контактора (прекидача) који омогућава довођење напона мотору, а контактори K_t i K_z омогућавају пребацивање намотаја статора мотора у спрегу троугао и спрегу звезда.

Временски релеј T_k је релеј са кашњењем реаговања. Време подешавања му је у опсегу од 1 s до 30 s. Он се надограђује на контактор K и механички је повезан са механизмом контактора. Активира се активирањем контактора, а реагује са неким закашњењем променом стања својих NO и NC контаката. Релеј поседује један NO контакт обележен са 67-68 и један NC контакт обележен са 55-56. У вежби пребацивање звезда – троугао помоћу овог склопа, ови контактори биће искоришћени за довођење електромагнета контактора у активно стање, тј. омогућиће активирање контактора K_z или K_t одговарајућим редоследом (довођењем напона на њихове електромагнете). Напон на мотор се доводи преко главних контаката контактора K а намотаји статора се везују на излазне крајеве контактора K_t односно K_z.

XI Временски релеји

Временски релеји користе се у аутоматизацији производних процеса где постоји потреба за временским затезањем, импулсним, временски дефинисаним одвијањем процеса или периодичним укључењем или искључењем потрошача. Изглед неких конструкција временских релеја приказан је на слици 33.

Слика 33 – Неке конструкције временских релеја

Временски релеји као и контактори имају „напојне“ крајеве (крајеве електромагнета), и помоћне NO и NC контакте који се најчешће обележавају исто као контакти контактора. На предњој страни временског релеја обично су смештени потенциометар за подешавање затезног времена и контролна лампица.

Међу најпознатије врсте временских релеја спадају временски релеји са кашњењем реаговања и временски релеј са кашњењем деактивирања. Дакле, када се на напојне контакте временског релеја доведе напон релеј ће, ако се ради о релеју са кашњењем реаговања, реаговати са неким временом закашњења. Ако се пак ради о релеју са кашњењем деактивирања, он ће реаговати одмах по довођењу напона а деактивираће се после подешеног времена. Под реаговањем релеја подразумева се промена његовог стабилног стања, тј. отварање његових нормално затворених и затварање његових нормално отворених контаката. На тај начин омогућено је одложено деловање неких процеса у управљачким задацима. Данас се поред ове две најпознатије функције временских релеја израђују и друге, а најчешће у склопу мултифункционалних временских релеја са низом различитих функција. Мултифункционални релеји су данас знатно мањи и ефикаснији са низом најразличитијих функција којима се могу реализовати и најкомпликованији управљачки проблеми у погледу временски дефинисаног деловања.

Постоје различити начини обележавања временских релеја - слика 34.

а) б)

Слика 34 – Ознаке временских релеја:

а) са кашњењем реаговања, б) са кашњењем деактивирања

Временски релеји са којима се располаже у ормару су мултифункционални временски релеји произвођача TELEMECANIQUE типа RE11RMMU приказани на слици 35.

Слика 35 – Временски релеј RE11RMMU

Напајање ових релеја може бити једносмерно или наизменично и то 24V DC или са 24 – 230V AC. Поседује преклопни излазни контакт NO/NC обележен као на слици. Подешавање затезног времена се врши на предњој страни релеја у седам временских подручја и то: 1 s – 10 s – 1 min – 10 min – 1 h – 10 h – 100 h. Поред линеарног потенциометра за подешавање затезног времена на предњој страни релеја постоји и вишеположајни прекидач преко кога се врши избор једне од десет понуђених функција временског релеја. Избор функција овог мултифункционалног временског релеја приказан је на слици 36.

Слика 36 – Избор функција мултифункционалног временског релеја RE11RMMU

Напомена: Уместо ознаке сигнала C на графицима функција, на релеју типа RE11RMMU користи се ознака Y1.

Обележавање мултифункционалних временских релеја RE11RMMU који ће се користити у шемама вежби приказано је на слици 37.

а)                                                             б)

Слика 37 – Обележавање мултифункционалних временских релеја:
а) функција А, б) функција Di

XII Софтстартер

Софтстартер је уређај који омогућава контролисано такозвано „меко“ стартовање мотора и његово „меко“ заустављање. То омогућава контролисањем напона фаза, тј. при укључењу, постепеним порастом напона од неке подесиве вредности до номиналне вредности напона, а при заустављању снижавањем напона од номиналне вредности до почетне (иницијалне) подешене.

Постоје различити софтстартери са обзиром на номиналну снагу мотора кога покрећу и реализације самог произвођача. У ормар је уграђен софтстартер од 1,1 kW типа Altistart 01 ознаке ATS01N2(06QN). Уређај ATS01N2 контролише две фазе мотора што омогућује лимитирање полазне струје и контролисано заустављање. ATS01N2 има интегрисан контактор за премошћавање по завршетку залета. Изглед софтстартера ATS01N2 приказан је на слици 38.

Слика 38 – Софтстартер Altistart 01 типа  ATS 01N206QN

На уређају се налазе три потенциометра и лампице:

- потенциометар за подешавање трајања времена залета (старт време);

- потенциометар за подешавање времена заустављања (стоп време);

- потенциометар за подешавање прага напона на почетку залета (иницијални напон);

- зелена LED индикација присуства управљачког напона;

- жута LED индикација присуства пуног напона на мотору (завршетак залета).

Поред главних енергетских контакта (три улазна на врху и три излазна на дну) обележених са 1-2, 3-4, 5-6, или L1-T1, L2-T2, L3-T3, овај софтстартер има и логичке управљачке улазе и излазе који се налазе на његовој предњој страни испод потенциометара и чији је распоред приказан на слици 39.

Слика 39 – Распоред управљачких логичких контаката на софтстартеру ATS 01N206QN

Функције управљачких контаката и излазних релеја:

- LI1 улаз - налог стоп;

- LI2 улаз - налог старт;

- LI+ и COM - интерни извор +24 V DC;

- LO1 релејни излаз - сигнализација завршетка залета;

- R1A-R1C релејни излаз се затвара давањем налога за старт на LI2 и отвара се кад је брзина мотора 0 на крају заустављања или при појави грешке (користи се за управљање контактором за напајање);

- постављањем BOOST логичког улаза на + 24V, напон на мотору ће износити 100% U_n мотора при покретању мотора у трајању од 200 ms.

На слици 34. је приказан напон на излазу контролисаних фаза софтстартера у случају постављања BOOST  функције.

Слика 40 – Покретање са BOOST фунцијом

Старт и стоп време могу да се подешавају на предњој страни софтстартера у распону од 1 до 10 s, а подешавање иницијалног (почетног) напона се креће од 30% до 80% U_n. Подешено старт време дефинише брзину пораста напона при укључењу, тј. означава време за које ће софтстартер по задатој старт команди линеарно повећати напон од задатог иницијалног напона  до U_n. Аналогно важи и за стоп време. Зелена лампица на софтстартеру сигнализира присуство напона на главним контактима софтстартера а жута лампица сигнализира завршетак стартовања, тј. постизања пуног номиналног напона и активирање контактора за премошћавање унутар софтстартера.

Старт и стоп команда софтстартеру преко управљачких контаката може се остварити на два начина позната под називом двожично и трожично управљање. Начини реализације двожичног и трожичног управљања приказани су на слици 41.

Слика 41 – Двожично и трожично управљање

У случају двожичне контроле довођењем логичког улаза LI+ (+24V) на LI2 софтстартер добија команду за старт. У зависности од подешених параметара (старт време, иницијални напон и стоп време) остварује меко покретање мотора, а по истеку старт времена. Његов рад је са номиналним напоном, све док је на LI2 доведен LI+. По одвајању LI2 od LI+ софтстартер добија стоп команду и снижава напон брзином пропорционалном задатом стоп времену а потом се искључује.

У случају трожичне контроле, да би се остварила старт команда на улаз LI,1 мора константно да буде доведен LI+ (то је могуће остварити преко NC тастера као на слици). Тада тренутним довођењем LI+ на LI2 тј. деловањем на тастер старт (NO тастер) софтстартер добија старт команду. По достизању номиналног напона и раду мотора у нормалном режиму деловањем на стоп тастер, тј. тренутним одвајањем улаза LI1 од LI+, софтстартер добија стоп команду. Деловањем на стоп тастер софтстартер добија стоп команду и у случају да није завршио стартовање. Описана двожична и трожична контрола биће јаснија приказом стања управљачких улаза на слици 42.

Слика 42 – Дијаграм стања контролних прикључака при дожичном и трожичном управљању

У вежби са софтстартером користиће се трожична контрола за управљање софтстартером, као и релејни излази за укључивање софтстартера преко контактора.

XIII Мултиметар PM710

Мултиметар PM710 је мерни уређај који се користи за мерење и надзор у нисконапонској и високонапонској електричној мрежи. У ормар је на контролном панелу лево од лампица и тастера уграђен мултиметар типа PM710 класе тачности 1 произвођача MERLIN GERIN. Уређај PM710 поседује велики и прегледан LCD екран на коме је могуће приказати величине за све три фазе. Позадинско зелено осветљење омогућава врло добру видљивост и прегледност, под готово свим угловима гледања. Изглед овог мултиметра приказан је на слици 43.

Слика 43 – Мултиметар PM710

PM710 је већ повезан на напајање ормара после аутоматских осигурача од 4А који га штите. Његово укључење остварује се укључивањем тих осигурача. Напонски крајеви повезани су на све три фазе, док су на струјне крајеве инструмента доведене струје са струјних трансформатора преносног односа 50/5А. Мултиметар PM710 поседује порт стандарда RS485 за конекцију са рачунаром. На његовој предњој страни налазе се четири тастера за кретање кроз мени инструмента. На слици 44. објашњене су ознаке на екрану инструмента у случају мерења струје у све три фазе.

Слика 44 – Приказ екрана PM710 при мерењу струје

а) тип мерења, б) наслов екранског приказа, в) иконица одржавања, г) бар приказ (%),
д) јединица, ђ) приказ још опција, е) опције менија, ж) индикатор селектоване опције,
з) тастер (дугме) , и) повратак у претходни мени, ј) вредности, к) фазе.  

За кретање кроз мени користе се 4 тастера (дугмета) који се налазе испод екрана а овде је дато значење њихових симбола:

Навигација
	Преглед још опција у тренутном менију
	Повратак у претходни мени
	Обележава селектовану опцију и означава да нема више подопција у тренутној
Промена вредности
	Промена вредности или преглед расположивих опција. Када се дође до краја опсега поновно селектовање враћа на почетну вредност или опцију
	Селектовање следећег броја у серији
	Селектовање следећег поља за подешавање или излазак, ако је задње поље за подешавање попуњено

Организација менија и расположивих опција приказана је на слици 45. у виду стабла.

Слика 45 – Стабло организације менија мултиметра PM710

Са слике се види да су опције подељене у два нивоа. Опције нивоа 1 имају следећа значења:

· I           – мени са опцијама приказивања струја све три фазе;

· U-V       – мени са опцијама приказивања напона: сва три фазна V, сва три линијска U;

· PQS     – мени са опцијама приказивања снага: активне P, реактивне Q, и привидне S;

· E          – приказ укупне потрошене енергије и по снагама P, Q и S;

· PF        – приказ тренутног фактора снаге оптерећења;

· F          – приказ фреквенције мреже, линијског напона, струје и фактора снаге;

· TXD      – (Total Harmonics Distortion), приказ степена изобличења вел. (U, V и I) у %;

· MINMH – приказ минималних и максималних вредности свих измерених величина;

· TIMER – укупно време рада инструмента;

· RESET – враћање свих подешавања на фабричке вредности;

· SETUP – подешавање рада инструмента;

· DIAGN – приказ података о инструменту.

Из приказаног прегледа менија се види да инструмент, поред класичних величина, напона (линијски (U), фазни (V)), струја и снага и свим фазама, мери и фреквенцију (F), фактор снаге (PF), активну, реактивну и привидну снагу за сваку фазу понаособ (Ph, Qh i Sh), потрошњу енергије итд. Промена подешених вредности није могућа без уноса шифре. Фабричка шифра која се може мењати је: 00000.

XII Струјни мерни трансформатор

Улога струјних трансформатора је трансформација струја на вредности потребне за директно мерење помоћу инструмента. Изабрани су струјни трансформатори преносног односа 50/5А типа MERLIN GERIN 16451. Струјни трансформатори су већ повезани у ормару и није предвиђено да студенти сами врше њихово повезивање, имајући у виду да се они не смеју оставити у погону отворених секундарних крајева.

Напомена:

Пошто је мултиметар PM710 намењен за мерење индустријских и великих оптерећења и потрошње, његова класа тачности (класе тачности 1) је мања од лабораторијских инструмената. Резолуција мерења струје је 1А а опсег од 0 до 32767А. Пошто је то мала резолуција а велики опсег за потребе предвиђених мерења, могуће је подесити у опцији „setup“ преносни однос струјног трансформатора у самом софтверу инструмента. Тако уместо реалног 50/5А подешен је преносни однос на 10000/1А. Тада преносни однос уместо 10 износи 10000. Зато се на дисплеју уместо у амперима резултат приказује у милиамперима, а снага уместо у киловатима приказује се у ватима (јер промена преносног односа струјних трансформатора не утиче на мерење напона). Тако се добијају прецизнија очитавања величина.

XV Асинхрони мотор

Асинхрони мотор који ће се користити у вежбама је трофазни асинхрони мотор са кавезним ротором снаге 2,2 kW и изгледа као на слици 46.

Подаци са његове натписне плочице су следећи:

- произвођач AEG, тип мотора 2.2/4;

- U_n=380V; I_n=9A;             cos φ=0,84;          n_o=1405 o/min.

Слика 46 – Асинхрони мотор коришћен у лабораторији

На прикључној плочи мотора изведени су крајеви намотаја статора приказани на слици 47.

Слика 47 – Обележавање крајева намотаја мотора

Распоред његових прикључака тј. крајева статорских намотаја на овом мотору и спрезање намотаја у звезду и у троугао приказан је на слици 48.

Слика 48 – Спрезање статорских намотаја мотора

Управљачке и спојне шеме

Функције управљања електромоторним погонима реализују се помоћу типизираних електричних шема. За вежбе које ће се изводити даваће се управљачка шема и спојна шема, за сваку вежбу појединачно.

Управљачка шема или шема деловања односи се на управљачки део кола (мреже). Њу чине одговарајући елементи и њихови делови који су одговорни за остваривање управљачког задатка, који се лако може проверити прегледом управљачке шеме. Формира се тако што се између фазног и нултог проводника (у општем случају између два проводника под напоном) на једнаком међусобном растојању ређа низ уздужних позиција. Треба тежити да управљачка шема буде без или са што је могуће мање укрштања уздужних и попречних линија.

Треба напоменути да сви помоћни контакти једне компоненте имају исту ознаку као и сама компонента. Осигурач у фазном проводнику (L) управљачке шеме има улогу заштите свих елемената шеме у случају настанка кратког споја.

Спојна електрична шема или шема везивања има за циљ да јасно прикаже трополну шему везивања свих елемената у шеми и тако олакшава реализацију повезивања. Она обухвата енергетску шему кола обједињену са управљачком шемом. На њој се налазе сви елементи потребни за реализовање једног управљачког задатка. За разлику од управљачке шеме која се прва црта, која представља идеју реализације задатка и омогућује само лакше разумевање принципа управљања, спојна шема је комплетна шема једног управљачког задатка са приказом начина повезивања сваког елемента потребног за остваривање задатка.

Поред наведених правила о раду у лабораторији при извођењу наредних вежби треба се придржавати још неких правила и упутстава која ће омогућити лакшу реализацију и разумевање задатака. Та правила су:

• ради лакше прегледности повезане шеме, енергетски део кола повезиваће се црним везама а управљачки део кола црвеним везама;
• у свакој вежби треба користити неку од заштита мотора. Да ли ће се користити биметална заштита или заштита моторним заштитним прекидачем зависи да ли се употребљава први контактор по реду, који се налази одмах до софтстартера. Ако се у реализацији задатка користи први контактор, користиће се заштита мотора биметалом (јер је биметална заштита обједињена са првим контактором), а ако се не користи први контактор користиће се заштита моторним заштитним прекидачем;
• по обављеном задатку студент треба да попуни извештај у остављено поље за коментар, које треба да садржи и могуће неправилности рада елемената и потенцијалне проблеме који су се јавили при реализовању задатка. Пример попуњеног извештаја биће дат у Вежби 2;
• стартовање асинхроног мотора у свакој вежби, сем у случају стартовања упуштачем звезда-троугао изводиће се са спрегнутим статорским намотајима у звезду помоћу краткоспојника, јер су у спрези „звезда“ мање полазне струје;
• пошто се управљачке везе са помоћним крајевима елемената причвршћују одвијачем потребно је бити пажљив и не причвршћивати везе прејако да не би дошло до оштећења помоћних контаката елемената и њихових приступних крајева.

Рад у лабораторији

Вежба 1б.

Испитати исправност рада контактора и тастера са NО контактима, укључивањем сета сијалица преко контактора.

Потребно је сет са сијалицама прикључити на напајање ормара изведеног преко главног прекидача, фидове склопке и аутоматских осигурача на приступне тачке испод осигурача. Са тих тачки преко контактора довести фазни проводник (фазу) сијалицама а са тачке где се стичу све нуле ормара (нулте тачке) сету сијалица довести нулти проводник (нулу). Пошто је потребна једна фаза користи се само један (од три) главни контакт контактора К. За управљање контактором довести фазу електромагнету контактора на крај А1 (други крај електромагнета контактора А2 је већ спојен са нултом тачком ормара) преко тастера са NО контактима (зелени или црни тастер). Спојна шема приказана је на слици 49.

Енергетски део кола се изводи црним везама а управљачки део (део са тастером T_zel. и електромагнетом контактора K) црвеним везама. Деловањем на тастер T_zel. затвара се струјно коло електромагнета и контактор уклапа (активира се). Активирање контактора затвара његове главне контакте и доводи напон на сијалице.

Сијалице светле док се држи тастер. Чим се тастер опусти, он прекида струјно коло електромагнета контактора који се враћа у своје  стабилно стање, те су и сијалице без напајања. На овај начин испитан је рад контактора и тастера са NO контактима.

Међутим, како остварити да се сијалице укључе и остану укључене по опуштању тастера, а да се искључе деловањем на други тастер? Тај проблем се решава у вежби 1в.

Слика 49 – Спојна шема задатка 1б.

Вежба 1в:

Остварити укључивање сијалица преко контактора деловањем на један тастер а искључивање на деловањем на други тастер.

На сијалице ће се на исти начин као и претходном случају довести напон и ту се енергетске везе завршавају. Управљачки део кола је сада нешто сложенији. У овом случају је потребно да се деловањем на тастер са NO контактима доведе електромагнет контактора под напон и да по опуштању тастера он остане у активном стању. То се може постићи ако се паралелно тастеру веже помоћни NO контакт контактора. Он ће се, пошто тастер активира контактор (доведе његов електромагнет под напон), затворити и на тај начин преспојити тастер, тако да по опуштању тастера електромагнет контактора и даље буде под напоном. Тако остварена функција да контактор сам себе држи у уклопном (активном) стању зове се самодржање или држање. Ако се још оваквој управљачкој шеми дода и тастер са NC контактима на почетку, омогућава се да преко њега прекине напајање контактора и цео систем врати у стабилно стање. Спојна шема приказана је на слици 50.

Слика 50 – Спојна шема задатка 1в.

Као што се види са шеме, сијалицама се на исти начин као и у првом задатку доводи напон преко контактора чије се управљање овога пута омогућује са два тастера: старт (зелени) и стоп (црвени). Деловањем на зелени тастер T_zel. (3-4) доводи се електромагнет контактора под напон и он се активира. Држање омогућава помоћни NО контакт (K 53-54) контактора К и сијалице светле. Такво стање траје све док се не делује на црвени тастер T_crv. са NC контактима (1-2) који прекида струјно коло електромагнета и враћа у стабилно стање све његове главне и помоћне контакте. Сијалице се тада искључују.

Ова проба рада елемената је битна како би се студент непосредно упознао са деловањем контактора и на неки начин разјаснио проблематику и начине укључења потрошача на мрежу преко контактора. У овој краткој вежби може се испробати и рад и симулирати деловање аутоматских осигурача, фидове склопке, моторног заштитног прекидача и биметалне заштите. Може се укључити и мерни инструмент и упознати се са његовим основним функцијама и могућностима. 

Извештај о обављеној вежби