Вежба 5. – Пуштање у рад асинхроног мотора преко пребацивача звезда-троугао изведеног преко три контактора

Задатак вежбе 5:

a. Повезати асинхрони мотор на мрежу и извршити стартовање асинхроног мотора преко пребацивача звезда-троугао изведеног преко три контактора. Предвидети и тастер за искључење.

b. Повезати асинхрони мотор на мрежу и извршити стартовање асинхроног мотора преко пребацивача звезда-троугао изведеног преко три контактора са временским пребацивањем. Предвидети и тастер за искључење.

Теоријски део

Асинхрони мотор при пуштању у рад из мреже узима струју знатно већу од номиналне (и до 5 I_n). То неповољно утиче на остале потрошаче на мрежи. Дистрибутивна мрежа тачно прописује вредности снага мотора који се могу директно прикључити на мрежу. Код мотора великих снага морају се ограничити полазне струје стартовања мотора. Један од начина смањења полазне струје код мотора са краткоспојеним ротором је пуштање у рад помоћу пребацивача звезда – троугао. На овај начин мотор се прикључи да ради у споју статорских намотаја у звезду, после одређеног времена веза намотаја се пребаци у троугао.

Пребацивачем звезда – троугао могу се пуштати у рад само мотори чији су статорски намотаји предвиђени за сталан рад у вези троугао. Ако је при вези у троугао намотај статора на напону 3X380 V, при вези звезда сваки намотај ће бити изложен напону V. Ако је импеданса мотора Z_k, линијска струја при вези у звезду једнака је струји кроз намотај једне фазе и износи:

Када мотор постигне довољну брзину, онда се веза намотаја из звезде пребаци у троугао. Тада је струја по фази мања од линијске  пута, а линијски и фазни напони су једнаки. За исту импедансу мотора по фази Z_k, струја по фази је:

а линијска струја је:

Као што се види однос линијских полазних струја при вези намотаја у звезду и троугао је:

Према томе, полазна линијска струја при вези у звезду је 3 пута мања од полазне линијске струје при вези намотаја у троугао.

Мана овог начина је што се са смањењем струје смањује и момент, па се на овај начин не могу пуштати у рад мотори који стартују под оптерећењем: дизалице, кранови итд.

Вежба 5а.

Опис вежбе и управљачка шема

Потребно је прикључити асинхрони мотор на извор напајања у ормару преко одговарајућих елемената, тако да се у првом случају мотор стартује преко пребацивача звезда-троугао деловањем на тастере за звезду и троугао, а у другом случају то пребацивање треба да буде аутоматско. Временским релејом се може остварити аутоматизација тог процеса.

У првом случају, мотор треба прикључити на извор напајања преко одговарајућих елемената тако да се при стартовању оствари пребацивање статорских намотаја из звезде у троугао после произвољног времена деловањем на тастер. Дакле, биће потребан један контактор K за стартовање мотора и још два, од којих ће један бити задужен за спрезање статорских намотаја у звезду К_z а други за спрезање статорских намотаја у троугао К_t. Пребацивање из звезде у троугао треба извршити деловањем на одговарајући тастер који ће активирати контактор који спреже намотаје статора у троугао и деактивирати контактор који спреже намотаје статора у звезду. Потребно је да се у сваком тренутку може искључити мотор деловањем на тастер за искључење. Поред овога увешће се и контролне лампице које ће сигнализирати тренутну спрегу статорских намотаја. Треба користити биметалну заштиту мотора, и омогућити светлосну сигнализацију квара.

На основу дефинисаног задатка управљачка шема треба да задовољи следеће захтеве:

· укључивањем главног прекидача на панелу, мотор треба да је без напајања, тј. главни контакти главног контактора К треба да су отворени;

· ако је мотор искључен, његово укључење се остварује деловањем на тастер Т_z; тиме треба да се активирају главни контактор К и звезда контактор К_z; држање се остварује помоћним NО контактом контактора К који је везан паралелно тастеру Т_z;

· тастер T_t треба да деактивира контактор K_z;

· деактивирањем контактора K_z треба да се активира контактор K_t; то се постиже везивањем помоћног NC контакта контактора K_z у коло електромагнета контактора К_т;

· на лампице треба довести напон када је активан контактор кога оне представљају; то се постиже везањем лампица преко помоћних NO контаката одговарајућих контактора;

· потребно је да се мотор може у сваком тренутку искључити деловањем на тастер T_i;

· у случају деловања биметалне заштите треба да дође до одвајања мотора од напајања прекидањем напајања управљачког дела кола и сигнализирања квара црвеном лампицом;

Управљачка шема која задовољава сваки од ових захтева има изглед као на слици 59:

Слика 59 – Управљачка шема вежбе 5а.

Елементи управљачке шеме:

F1    –  аутоматски осигурач

FT    –  биметална заштита

Т_z     –  тастер за укључивање мотора са спрегом ЗВЕЗДА

Т_t     –  тастер за укључивање мотора са спрегом ТРОУГАО

Т_i     –  тастер за искључивање

К      –  главни контактор (доводи улазне намотаје статора по напон)

К_z     –  контактор за повезивање излазних крајева навоја статора у кратку везу (за спрегу ЗВЕЗДА)

К_t     –  контактор за превезивање излазних крајева навоја статора у спрегу ТРОУГАО

H_žut.   –  сигнализација спреге ЗВЕЗДА

H_zel.     –  сигнализација спреге ТРОУГАО

H_crv.  –  сигнализација реаговања биметалне заштите

Почетно стање пре деловања на NО тастер Т_z (3-4):

· главни контакти свих контактора К, К_z, и К_t су отворени, док су главни контакти биметалне заштите FT затворени;

· сви помоћни контакти су у својим нормалним (стабилним) стањима који се и виде на управљачкој шеми;

· стање после деловања на тастер Т_z;

· електромагнет контактора Кz долази под напон;

· његов помоћни NО контакт (К_z 53-54) се затвара и електромагнет главног контактора К долази под напон те он затвара своје главне контакте;

· тада се затвара и његов помоћни NО контакт (К 53-54), чиме је обезбеђено напајање електромагнета главног контакта К и  контактора К_z по престанку деловања на тастер Т_z;

· пошто је контактор Кz активан његов помоћни NО контакт (К_z 83-84) је затворен и омогућава сигнализацију стања ЗВЕЗДА светлењем жуте лампице;

· његов други NC помоћни контакт (К_z 61-62) је сада отворен и онемогућује активирање контактора К_t (закључавање).

По истеку предвиђеног рада мотора са спрегом статорских намотаја ЗВЕЗДА, треба деловати на NC тастер Т_t (1-2). Тада долази до следећих промена:

· долази до деактивирања контактора К_z, јер његов електромагнет остаје без напона. То проузрокује затварање помоћног NC контакта (К_z 61-62) који активира контактор К_t, чиме се намотаји статора пребацују у спрегу ТРОУГАО. Тада се затвара и његов помоћни NО контакт (К_t 54-54) и омогућава сигнализацију тог стања светлење зелене лампице;

· да не би по престанку деловања на тастер Т_t главни контакт К_z поново дошао под напон, на ред са њим је постављен помоћни NC контакт
(К_t 61-62) контактора К_t (закључавање).

Мотор се у било ком тренутку рада може искључити деловањем на тастер Т_i који оставља без напајања цело управљачко коло, враћајући све његове елементе у нормално (стабилно) стање. У случају реаговања биметала FT долази до искључивања мотора и сигнализације квара укључењем црвене лампице, који омогућава његов помоћни NО контакт (FT 97-98).

Вежба 5б.

Задатак ове вежбе је аутоматизација процеса пребацивања из звезде у троугао. То се изводи малом модификацијом претходне управљачке шеме увођењем временског члана. Може се користити временски релеј са функцијом кашњења реаговања (функција А). Потребно је да временски члан Т1 само замени функцију тастера Т_t из претходне шеме и аутоматизација овог процеса је могућа. Он би требало да реаговањем после подешеног времена т деактивира контактор К_z. Треба користити биметалну заштиту и омогућити светлосну сигнализацију квара. Овде би се, за разлику од претходних случајева, могла пробати функција D_i мултифункционалног временског релеја Т2. Тако би у случају реаговања заштите добили треперећу светлосну сигнализацију.

На основу дефинисаног задатка управљачка шема треба да задовољи следеће захтеве:

· укључивањем главног прекидача у ормару, мотор треба да је без напајања, тј. главни контакти главног контактора К треба да су отворени;

· ако је мотор искључен, његово укључење треба да се оствари деловањем на тастер Т_z; тиме треба да се активирају главни контактор К, звезда контактор К_z и временски релеј Т1; држање се остварује помоћним радним (NО) контактом контактора К који је везан паралелно тастеру Т_z;

· када протекне подешено време t реаговања временског релеја Т1 треба да се деактивира контактор К_z; то се постиже увођењем NC контаката временског релеја у коло електромагнета контактора К_z;

· деактивирањем контактора К_z треба да се активира контактор К_t; то се постиже везивањем помоћног NC контакта контактора К_z у коло електромагнета контактора К_т;

· на лампице треба довести напон када је активан контактор кога оне представљају; то се постиже везањем лампица преко помоћних NO контаката одговарајућих контактора;

· потребно је да се у сваком тренутку мотор може искључити деловањем на тастер Т_i;

· у случају деловања биметалне заштите треба да дође до одвајања мотора од напајања прекидањем напајања управљачког дела кола и треперућег сигнализирања квара црвеном лампицом.

Елементи управљачке шеме:

F1    –  аутоматски осигурач

FT    –  биметална заштита

Т_z     –  тастер за укључивање мотора са спрегом ЗВЕЗДА

Т_i     –  тастер за искључивање

К      –  главни контактор (доводи улазне намотаје статора под напон)

К_z     –  контактор за повезивање излазних крајева навоја статора у кратку везу (за спрегу ЗВЕЗДА)

К_t     –  контактор за превезивање излазних крајева навоја статора у спрегу ТРОУГАО

Т1    –  временски релеј за дефинисање трајања спреге ЗВЕЗДА

Т2    –  временски релеј за активирање трепереће црвене светлосне сигнализације

H_žut.   –  сигнализација спреге ЗВЕЗДА

H_zel.     –  сигнализација спреге ТРОУГАО

H_crv.  –  сигнализација реаговања биметалне заштите

Управљачка шема која задовољава сваки од ових захтева дата је на слици 60:

Слика 60 – Управљачка шема вежбе 5б.

Деловањем на тастер Т_z активирају се звезда К_z контактор, временски релеј Т1 и главни контактор К. Мотор креће спрегнутих намотаја у звезду. Држање контактора К омогућава помоћни NО контакт (К 53-54) контактора К, а за држање контактора К_z заслужан је и NC контакт (Т 15-16) временског релеја Т.

Када истекне подешено време временског релеја Т1 он реагује отварајући своје NC контакте (Т1 15-16) и деактивира контактор К_z. Деактивирање контактора К_z активира контактор К_t који спреже намотаје мотора у троугао и наставља да ради у том режиму. Лампице као и у претходном случају омогућавају сигнализацију стања ЗВЕЗДА и стања ТРОУГАО.

Мотор у било ком тренутку рада се може искључити деловањем на тастер Т_i.

У случају реаговања биметала FT долази до искључења мотора искључењем управљачког дела кола. Тада NО контакти биметалне заштите
(FT 97-98) омогућавају побуду временског члана Т2 подешеног на D_i функцију која омогућава наизменично отварање и затварање његових NО и NC контаката (Т2 15-18). На тај начин подешавањем времена t на релеју добија се треперећа црвена светлосна сигнализација у случају квара.

Припрема студента за извођење вежбе

Пре уласка у лабораторију студент треба да уради следеће:

· Разјаснити задатак и управљачку шему за дату вежбу и отклонити све сумње што се тиче разумевања њеног функционисања.

· Као додатну припрему искористи материјал из фолдера VEZBA5 са приложеног CD-а за разумевање реализације сличних задатака. На CD-у се налазе:

§ управљачка и спојна шема за штампање нацртане у програму AutoCAD 2008;

§ ова вежба симулирана у програму „Constructor“ (фајл „vezba5.Lad“);

§ анимације и симулације сличних управљачких задатака као и остали материјал везан за вежбу 5 (фолдер DODATNI MATERIJAL);

§ каталози са детаљним подацима и карактеристикама употребљених елемената (фолдер KATALOSKI PODACI).

· Имајући у виду расположиву опрему и елементе студент треба сам да покуша да осмисли другачију или допуни постојећу шему реализације, испроба њено функционисање у програму „Constructor“ и предложи је асистенту.

Провера припремљености студента

Одговорити на следећа питања:

· Како се спрежу намотају мотора у звезду, а како у троугао? Зашто се то ради?

· Када је момент мотора мањи при спрези његових намотаја у звезду или у троугао?

· Како се у првом задатку остварује пребацивање из звезде у троугао деловањем на један тастер?

· Да ли је омогућено блокирање? Како је реализовано?

· Како је процес пребацивања аутоматизован у другом задатку?

· Како би се реализовала треперећа светлосна сигнализација стања звезда?

Рад у лабораторији

Вежба 5а.

Потребни елементи и подаци:

Назив елемента	Ком.	Конфигурација контаката	Напомена
Контактор К	1	-  3 NО главни -  1 NО помоћни	Као главни користити први контактор који је обједињен са биметалном заштитом
Контактор Кz	1	-  3 NО главни -  2 NО помоћни -  1 NC помоћни	Ово је звезда контактор. Изабрати један од два слободна. За спајање његових крајева се може користити за то направљен краткоспојник
Контактор Кd	1	-  3 NО главни -  2 NО помоћни -  1 NC помоћни	Ово је троугао контактор
Тастери Тz, Тt и Тi	3	-  1 NО -  1 NC -  1 NC	Користе се 2 зелена и 1 црвени тастер Зелени тастер је са NО контактима Црвени тастер је са NC контактима
Лампице Hžut.,Hzel. и Hcrv.	3		Користе се  жута, зелена, и црвена лампица
Биметална заштита FT	1	-  3 NО главни -  1 NC помоћни -  1 NО помоћни	Биметална заштита је у склопу првог контактора

Поступак рада:

· Проверити да ли је главни прекидач у ормару искључен;

· Идентификовати потребне елементе за реализацију и њихове контакте;

· Повезати елементе према приложеној спојној шеми;

· Прво повезати главне струјне кругове (црним везама) а на крају управљачки део (црвеним везама);

· Преконтролисати везе;

· Позвати асистента да преконтролише да ли је све добро повезано;

· У присуству асистента укључити главни прекидач у ормару;

· Извршити управљачки задатак;

· Извршити потребна мерења и попунити извештај о обављеној вежби;

· По обављеном задатку искључити мотор деловањем на тастер за искључење;

· Искључити главни прекидач у ормару;

· Развезати постојеће везе и вратити све у почетно стање.

Спојна шема:

Слика 61 – Спојна шема вежбе 5а

Вежба 5б.

Потребни елементи и подаци:

Назив елемента	Ком.	Конфигурација контаката	Напомена
Контактор К	1	-  3 NО главни -  1 NО помоћни	Као главни користити први контактор који је обједињен са биметалном заштитом
Контактор Кd	1	-  3 NО главни -  2 NО помоћни -  1 NC помоћни	Ово је звезда контактор. Изабрати један од два слободна. За спајање његових крајева се може користити за то направљен краткоспојник
Контактор Кd	1	-  3 NО главни -  2 NО помоћни -  1 NC помоћни	Ово је троугао контактор
Временски релеји Т1 и Т2	2	-  1 NC -  1 NО	Користе се NC контакти релеја Т1 подешеног на функцију А, а релеј са NО контактима је релеј Т2 подешен на функцију Di
Тастери Тz и Тi	2	-  1 NО -  1 NC	Користе се 1 зелени и 1 црвени тастер Зелени тастер је са NО контактима Црвени тастер је са NC контактима
Лампице Hžut., Hzel. и Hrv.	3		Користе се  зелена, црвена и жута лампица
Биметална заштита FT	1	-  3 NО главни -  1 NC помоћни -  1 NО помоћни	Биметална заштита је у склопу првог контактора

Подесити временски члан Т1 на затезно време t=10 s,

Подесити временски члан Т2 на затезно време t=0.5 s

Поступак рада:

• Проверити да ли је главни прекидач у ормару искључен;
• Идентификовати потребне елементе за реализацију и њихове контакте;
• Прво повезати главне струјне кругове (црним везама) а на крају управљачки део (црвеним везама);
• Прво повезати главне струјне кругове а на крају управљачки део;
• Преконтролисати везе;
• Подесити потребне параметре (функцију временског релеја, затезно време);
• Позвати асистента да преконтролише да ли је све добро повезано;
• У присуству асистента укључити главни прекидач у ормару;
• Извршити управљачки задатак;
• Извршити потребна мерења и попунити извештај о обављеној вежби;
• По обављеном задатку искључити мотор деловањем на тастер за искључење;
• Искључити главни прекидач у ормару;
• Развезати постојеће везе и вратити све у почетно стање.

Спојна шема:

Слика 62 – Спојна шема вежбе 5б.

Извештај о обављеној вежби:

Попунити таблицу измереним вредностима:

Стање	Струја	Напон на намотају мотора	Фактор снаге	Активна снага	Реактивна снага	Привидна снага
ЗВЕЗДА
ТРОУГАО