Sterowanie silnikiem asynchronicznym trójfazowym.pdf

ZESPÓŁ SZKÓŁ TECHNICZNYCH w Cieszynie

Specjalizacja: Automatyka przemysłowa

Temat ćwiczenia:

Sterowanie silnikiem asynchronicznym trójfazowym

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest rozwijanie umiejętności tworzenia programowalnych systemów sterowania

sekwencyjnego. Poznanie elementarnych zasad podziału programu na „kroki sterowania” z

uwzględnieniem instrukcji języka STEP-7.

2. Wyposażenie stanowiska

· Komputer PC ;

· Sterownik S7-222;

· Silnik asynchroniczny trójfazowy 1,1kW ;

· Instrukcja do ćwiczenia.

3. Przebieg ćwiczenia

Wykonaj kolejne punkty instrukcji.

Ćwiczenie dokumentuj na dyskietce i w zeszycie do specjalizacji.

4. Podstawy teoretyczne.

Silnik asynchroniczny jako element sterowany

4.1.1. Budowa i zastosowanie silnika asynchronicznego

Oglądając z zewnątrz silnik indukcyjny (rys. 4.1) widzimy obudowę silnika z tabliczką

znamionową i tabliczką zaciskową oraz wał napędowy.

Rys. 4.1. Silnik indukcyjny

l - tabliczka znamionowa, 2 - obudowa tabliczki zaciskowej, 3 - wał napędowy, 4 -

obudowa silnika

Tabliczka znamionowa zawiera podstawowe informacje o silniku, do których należą:

- znamionowe parametry elektryczne silnika (prąd, napięcie, częstotliwość, współczynnik mocy),

- znamionowe parametry mechaniczne (moc, sprawność, prędkość wirowania, masa),

- informacje uzupełniające (typ silnika, nazwa lub symbol producenta, rok produkcji, numer

fabryczny).

Wszystkie te dane są niezbędne do prawidłowego doboru i eksploatacji silnika.

Tabliczka zaciskowa zawiera zaciski przyłączeniowe, za pomocą, których obwody

elektryczne maszyny łączą się z siecią zasilającą. Silniki indukcyjne trójfazowe mają zazwyczaj

sześć zacisków, do których są przyłączone końce uzwojeń stojana. Początki tych uzwojeń oznacza

się literami U1, V1, W1, a odpowiednie końce U2, V2, W2. Dzięki wzajemnemu ułożeniu

poszczególnych zacisków, tak jak to pokazano na rys. 4.2, w prosty sposób można połączyć

uzwojenia stojana w gwiazdę lub w trójkąt. Należy przy tym pamiętać, że układ połączeń uzwojeń

stojana musi być ściśle dopasowany do napięcia znamionowego tych uzwojeń.

Rys. 4.2. Połączenie uzwojeń stojana na tabliczce zaciskowej:

a) w gwiazdę; b) w trójkąt

Rozruch silnika asynchronicznego

Rozruch silników klatkowych i pierścieniowych, trwający od chwili przyłączenia obwodu

stojana do sieci zasilającej do chwili osiągnięcia przez wirnik ustalonej prędkości obrotowej,

przebiega w odmienny sposób.

3/ 15

Rozruch silnika klatkowego charakteryzuje się tym, że po przyłączeniu uzwojeń stojana do

sieci zasilającej, prąd pobierany jest kilkakrotnie większy od prądu znamionowego. Jest to

zjawisko niekorzystne, gdyż w czasie rozruchu spadki napięcia w sieci zasilającej zwiększają się i

pogarszają się warunki zasilania rozpatrywanego silnika; jak również innych odbiorników. Czas

trwania rozruchu jest zależny od momentu obciążającego wał silnika i momentu znamionowego

silnika. Gdy wartość ilorazu M obc /M N jest niewielka, rozruch trwa najwyżej kilka sekund. Gdy

natomiast M obc /M N > l, wówczas, rozruch może trwać kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt sekund.

Prąd rozruchowy silnika klatkowego można zmniejszyć, obniżając w czasie rozruchu napięcie

zasilające uzwojenia stojana. Stosuje się kilka sposobów zmniejszania tego napięcia, z których

najczęściej spotyka się załączanie silnika za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt. Rozruch z

przełącznikiem gwiazda-trójkąt polega na tym, że uzwojenia stojana, przeznaczone normalnie do

pracy w połączeniu w trójkąt, na czas rozruchu łączy się w gwiazdę. Dopiero po osiągnięciu przez

silnik odpowiednich obrotów uzwojenia te przełącza się w trójkąt. Uzyskuje się to w wyniku

zmniejszenia napięcia fazowego √3 razy w stosunku do napięcia znamionowego. Prąd rozruchowy

zmniejsza się wtedy 3-krotnie w stosunku do prądu rozruchowego występującego przy rozruchu

bezpośrednim. Jednocześnie jednak występuje zjawisko, które może okazać się niekorzystne, a

mianowicie moment rozruchowy silnika zmniejsza się 3-krotnie. Przebieg zależności momentu

obrotowego i prądu pobieranego przez silnik podczas rozruchu przełącznikiem gwiazda-trójkat

pokazano na rys. 4.10.

Rys. 4.10. Przebieg momentu obrotowego i prądu podczas rozruchu silnika klatkowego za

pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt, w zależności od prędkości obrotowej

Innymi sposobami zmniejszania prądu rozruchowego silników klatkowych jest obniżanie na

czas rozruchu napięcia zasilającego, poprzez włączenie szeregowo autotransformatorów

rozruchowych lub dodatkowych rezystorów, a ostatnio coraz częściej tyrystorowych regulatorów

napięcia (przekształtników tyrystorowych) w obwody zasilające stojany silników. W odróżnieniu

od rozruchu za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt, sposoby te umożliwiają wielostopniową

4/ 15

regulację napięcia. Otrzymuje się wtedy rodziny charakterystyk mechanicznych zapewniających

większą płynność rozruchu. Ze względu na znaczny koszt takich urządzeń rozruchowych mają one

ograniczony zakres zastosowania.

4.3.4. Zmiana kierunku wirowani

Przebieg momentu obrotowego i prądu rozruchowego - w zależności od prędkości

obrotowej silnika przy skokowym, czterostopniowym zmniejszaniu rezystancji rozrusznika

połączonego z uzwojeniami wirnika (rys.4.10) - można regulować dobierając odpowiednią wartość

maksymalną rezystancji i liczbę stopni rozruchowych (aż do regulacji płynnej). Silniki

pierścieniowe umożliwiają wprawdzie skuteczne zmniejszenie prądu rozruchowego, lecz ich

zastosowanie jest ograniczone. Wynika to stąd, że silniki te - w porównaniu z silnikami klatkowymi

- mają bardzo złożoną budowę, są kosztowniejsze, a ich rozruch jest bardziej skomplikowany.

W silnikach indukcyjnych kierunek wirowania zależy od kolejności przyłączenia faz

uzwojenia stojana do odpowiednich faz sieci zasilającej. Zmianę kierunku wirowania uzyskuje się

zamieniając między sobą dwa dowolne przewody zasilające, przyłączane do tabliczki zaciskowej

silnika (rys. 4.12)

Rys.4.12. Połączenie uzwojeń stojana: a) w gwiazdę; b) w trójkąt

4.3.5. Regulacja prędkości obrotowej

Regulacja prędkości obrotowej przez zmianę liczby par biegunów jest możliwa tylko przy

zastosowaniu silników indukcyjnych o specjalnej budowie, zwanych silnikami wielobiegunowymi.

Silniki te umożliwiają skokową regulację prędkości, tzn. uzyskanie dwu, trzech, a nawet czterech

prędkości znamionowych. W najczęściej spotykanych silnikach dwubiegowych uzwojenie stojana

jest takie samo jak uzwojenie silnika jednobiegowego, z tym, że na tabliczkę zaciskową silnika są

wyprowadzone: początek, koniec i środek uzwojeń każdej fazy. Uzwojenie trójfazowe ma, więc

dziewięć zacisków przyłączowych. Przy zasilaniu jedynie początku i końca uzwojenia każdej fazy,

silnik wytwarza pole magnetyczne dwubiegunowe ( p = 1). Przy wzajemnym połączeniu obu

końców uzwojeń i zasileniu jednego z tych końców oraz środka uzwojenia, silnik będzie

5/ 15

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: