STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH, DUKELSKÁ 13 PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE Provedl: Tomáš PRŮCHA Datum: 17. 4. 2009 Číslo: Kontroloval: Datum: 5 Pořadové číslo žáka: 24 Třída: 3EA ÚLOHA: Přepínač Y/D 0. 1. Zadání Navrhněte přepínač Y/D pro zvětšeni výkonu asynchronního motoru. 1) Vysvětlete činnost asynchronního motoru. 2) Odvoďte zvětšení výkonu při přepnutí z Y do D 3) Schéma silové části přepínače Y/D 4) Schéma řídící části s využitím PLA 5) Program pro PLA a) na výdrž b) stisknutím 1 tlačítka 0. 2. Cíl měření Ověření teoretických poznatků.
Přepínač Y/D V. 24. 1. 1. 1. Teoretický rozbor - AM Asynchronní motor patří mezi nejpoužívanější elektrické točivé stroje, přeměňující elektrickou energii, dodanou ze střídavé sítě, na energii mechanickou. Skládá se z pevné části - statoru a z otočné části - rotoru. Stator i rotor je sestaven z transformátorových plechů, které mají po obvodě drážky, v nichž jsou uloženy statorové, případně rotorové cívky. Rotor tvoří nejčastěji aktivní vodiče spojené nakrátko. Protože se v čelech závitů neindukují proudy, mohou se vynechat a aktivní strany vodičů se spojí čelnými kruhy, takže vytvoří tzv. klecové vinutí, zhotovené z hliníku. Statorové cívky motoru uvažujme tři, natočené vůči sobě po obvodu statoru o úhel 120. Připojímeli každou cívku mezi fázový a nulový vodič třífázové sítě, potečou cívkami proudy il1, il2, il3, vzájemně o 120 posunuté, jak znázorňuje obr. Tyto proudy vytvářejí v každé cívce magnetické pole o magnetické indukci B (t), jejíž časový průběh je obdobný průběhu proudu. Kdybychom v každém okamžiku provedli vektorový součet okamžitých hodnot magnetických indukcí od všech cívek, získali bychom výsledný vektor magnetické indukce. Jeho velikost je stálá a vektor se otáčí rovnoměrně, v rovině kolmé na osu rotoru. Tímto způsobem vzniká točivé magnetické pole, otáčející se synchronními otáčkami ns. Jestliže do točivého pole umístíme rotor, tvořený nakrátko spojenými aktivními vodiči, pak magnetické siločáry točivého pole jej budou protínat a ve vodičích rotoru se bude indukovat elektromotorické napětí, které vodiči protlačí rotorový proud. Na vodiče protékané proudem a umístěné v magnetickém poli pak začne působit silový moment, úměrný součinu magnetického toku a proudu. Pokud by se začal rotor otáčet stejnými otáčkami jako točivé magnetické pole, (tj. synchronními otáčkami), neindukoval by se v jeho vinutí proud a točivý silový moment by byl nulový. Při zatížení motoru však zůstane rotor v otáčení pozadu za točivým magnetickým polem. Ve vinutí rotoru se indukuje napětí o kmitočtu, odpovídajícímu rozdílu rychlosti točivého magnetického pole a rychlosti rotoru (tzv. skluzový kmitočet). Pro funkci tohoto motoru je tedy nezbytné, aby byla velikost otáček rotoru n vždy menší, než velikost otáček točivého pole ns. Odtud plyne také jeho název - asynchronní. Poměr s=100 (ns n)/ns nazýváme skluzem asynchronního motoru. Skluz bývá udáván v %, ns a n v otáčkách za minutu.
Přepínač Y/D V. 24. 2. 2. 1. Teoretický rozbor - Y/D Motory, které mají napětí na (statorových) vinutích rovno síťovému napětí, jsou provozovány běžně v zapojení do trojúhelníku. Při rozběhu v zapojení do hvězdy se napětí na vinutích zmenší 3 krát. Podle pravidel o sdružení fází tak klesne odebíraný proud i výkon na třetinu. Rozběh s přepnutím z trojúhelníku na hvězdu se tedy může realizovat jen při malém zatížení motoru. Pokud by motor nebyl při rozběhu přepnut do trojúhelníku, mohl by být při jmenovitém zatížení přetížen a poškozen. Rozběh hvězda trojúhelník je nejčastěji používaný postup rozběhu realizovaný pomocí činnosti statoru. Přepínání při rozběhu může být realizováno pomocí stykačů nebo ručně. Proudový náraz při spouštění a záběrný moment se tím sníží na 1/3 hodnot při jmenovitém napětí. Při spojení vinutí do hvězdy prochází každou fází proud: IY = U f/z = U s/ 3Z kde Uf je fázové napětí (V), Us sdružené napětí (V), Z impedance vinutí jedné fáze (Ω). Po přepojení do trojúhelníku odebírá motor ze sítě proud: ID = 3*I f = 3Us/Z neboť jednotlivé fáze jsou připojeny na sdružené napětí. Z poměru proudů IY a ID plyne: Jestliže zmenšíme proudový náraz na 1/3, zmenšíme tím zároveň i záběrný moment a příkonový náraz na 1/3. Při spouštění motorů přepínačem hvězda - trojúhelník si musíme uvědomit, že v obvodu vznikají dva proudové nárazy. První při zapnutí statoru na síť a druhý při přepínání vinutí z hvězdy do trojúhelníku.
Přepínač Y/D V. 24. 3. 3. 1. Schéma zapojení
Přepínač Y/D V. 24. 4. 4. 1. Program Na výdrž: Stisknutím jednoho tlačítka:
Přepínač Y/D V. 24. 5. 5. 1. Závěr Zapojení na výdrž znamená, že otáčení, chod motoru zapojeného do hvězdy, započne stiskem příslušného tlačítka a pokračuje pouze při jeho držení. Povolením stisku dojde k přepnutí z hvězdy do trojúhelníka. Při tomto zapojení tedy přímo závisí na obsluze, zda bude rozběh v pořádku, či nikoli. Při brzkém nebo pozdním povolení tlačítka dochází k proudovému nárazu, kterému jsme se snažili vyhnout. Tuto nevýhodu odstraňuje zapojení na stisk jednoho tlačítka, kdy zapojení obsahuje časový spínač. Tím se nastaví doba, po jejímž uplynutí se motor sám přepne z hvězdy do trojúhelníka. Toto ovládání tedy může obsluhovat i osoba nezasvěcená.