Top Banner

of 136

Actionari Electromecanice Curs

Feb 14, 2018

Download

Documents

Ovy Dinulescu
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    1/136

    UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA

    Facultatea de Inginerie n Electromecanic,Mediu i InformaticIndustrial

    Gheorghe Manolea

    SISTEME AUTOMATE

    DE ACIONARE

    ELECTROMECANICSuport de curs

    2009

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    2/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    3

    1. PRINCIPII PRIVIND COMANDA AUTOMATSECVENIAL A ACIONRILORELECTROMECANICE

    Documentaia tehnic desenat specific pentru instalaiile elctrotehnice(scheme, diagrame, tabele) este elaborat conform unor normative specifice iservete la proiectarea, executarea, montarea i ntreinerea instalaiilor respective.

    1.1. Clasificarea schemelor electrice

    Dup scopul urmrit, schemele electrice se pot grupa n trei categorii:- scheme explicative: funcionale, de circuite, echivalente;

    - scheme de conexiuni: exterioare, interioare, la borne;- scheme de amplasare.

    Schemele explicative permit nelegerea funcionrii sau efectuareacalculelor de proiectare a unei instalaii sau pri de instalaie.

    Se disting:a) scheme funcionale (fig.1.1) care printr-o reprezentare grafic simpl

    permit nelegerea principiului de funcionare a instalaiei electrice.

    b) scheme de circuite (fig.1.2.) reprezint prin semne convenionale toatecircuitele unei instalaii sau a unei

    pri din instalaie, cu conexiunileelectrice i legturile care intervinn funcionarea sa permindnelegerea n detaliu afuncionrii.

    c) scheme echivalente destinateanalizei sau calcululuicaracteristicilor unui circuit sau

    element de circuit.d) scheme de conexiuni, destinate execuiei i verificrii conexiunilor uneiinstalaii sau echipament; aceste scheme pot fi:

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    3/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    4

    - scheme de conexiuni exterioare (fig.1.3.a) prin care se indiclegturile electrice ntre diferite pri ale unei instalaiei: panouri decomand, tablouri de alimentare, motoare electrice, aparataj electricamplasat pe utilaj;

    - scheme de conexiuni interioare (fig.1.3.b) prin care se indic

    legturile electrice dintre aparatele aflate n interiorul echipamentului(panou, tablou, etc);

    - scheme de conexiuni la borne (fig.1.3.c) prin care se prezint borneleunui aparat i conductoarele conectate la acestea.

    Dup metoda de prezentare, clasificarea schemelor se face innd seama de:a) numrul de conductoare i aparate similare reprezentate printr-un semnconvenional unic:

    - reprezentare monofilar;- reprezentare multifilar;

    b) corespondena ntre poziiile semnelor convenionale pe schem i dispunereafizic a aparatelor n instalaie;

    c) dispunerea relativ a semnelor convenionale corespunztoare elementelorunui aparat (fig.1.4):

    - reprezentarea asamblat const n desenarea grupat a prilorcomponente ale unui aparat;- reprezentarea semiasamblat const n desenarea prilor componente

    ale unor aparate dispersate n schem cu specificarea legturilormecanice dintre acestea;

    - reprezentarea desfurat permite reprezentarea elementelor aceluiaiaparat n diferite zone ale desenului, ntr-un mod ce permiteurmrirea logic a circuitelor i nelegerea uoar a funcionriiinstalaiei; toate prile componente ale unui aparat sunt notate n

    schem cu acelai simbol literar-numeric.

    a) b) c)Fig.1.3. Scheme de conexiuni: a) schem de conexiuni exterioare;

    b) schem de conexiuni interioare; c) schem de conexiuni la borne;

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    4/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    5

    1.2. Semne convenionale

    Pentru ntocmirea schemelor electrice, elementele componente suntreprezentate prin semne convenionale standardizate (tab.1.1).

    n scopul descifrrii schemelor electrice la montarea, exploatarea intreinerea utilajelor, s-a adoptat simbolizarea literal-numeric unitar prin care sestabilete un sistem coerent i flexibil de identificare a elementelor schemelor.

    Reperul de identificare este format dintr-o combinaie distinct, necesarregsirii unui element ntr-o schem, diagram sau echipament.

    Reperul de identificare este format dintr-o combinaie de litere i cifrearabe grupate n patru blocuri (tab.1.2). El ofer informaii complete privindunitatea constructiv sau blocul n care este integrat (blocul 1), poziia fizicocupat n cadrul unui ansamblu sau subansamblu (blocul 2), categoria din careface parte, numrul de ordine din cadrul categoriei, funcia pe care o ndeplineten schem (blocul 3) i codul de marcare a bornei (blocul 4).

    Elementele din schemele electrice pot fi grupate n 23 de categorii(tab.1.3) notate prin litere majuscule ale alfabetului latin constituind codulcategoriei (partea 3A din codul de identificare). Diferenierea dintre mai multeelemente din cadrul aceleiai categorii se realizeaz printr-un numr de ordine,constituind partea 3B din reperul de identificare.

    Funcia ndeplinit de un element n schem poate fi indicat arbitrar, dartrebuie s nceap cu o liter explicat n legenda schemei i reprezint partea 3C areperului de identificare. De cele mai multe ori se prefer indicarea funcieigenerale (tab.1.4).

    Exemplu de reper de identificare indicat n tabelul 2 este

    =S01 + 3A1 K1M:2

    i se interpreteaz astfel: borna 2 a contactorului principal 1 din subansamblul A1al ansamblului 3, care face parte din instalaia S01

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    5/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    6

    Tabelul 1.1.

    Simboluri grafice folosite n schemele de comand secvenial

    Denumirea elementului Simbolconven. Denumirea elementului Simbolconven.

    Rezistor Micarea ntrziat. ntrzierea areloc n sensul deplasrii sectoruluictre centrul suPoteniometru

    Bobin. nfurare. Inductivitate ContactenormaldeschiseND cu

    temporizare

    a. la acionare

    Bobin cu miez de fier b. la revenire

    Condensator

    ContactenormalnchiseNI cutemporizare

    a. la acionare

    Condensator variabil b. la revenire

    Legare

    a. la mas c. prin tragere

    b. la pmnt d. prin rotire

    c. la pmnt deprotecie

    Contactreleu termic

    a. contact normalnchis fr zvorre

    Contact

    a. normal deschis NDb. contact normalnchis cu zvorre

    b. normal nchis NI Contact de for normal nchis

    Limitatorde curs

    a. cu contact normaldeschis

    Contact comutator

    b. cu contact normalnchis

    Contact cu dou poziii, cu poziie demijloc

    Priz i fiContact pasager care se nchide laacionare

    Cablu Contact pasager care se nchide larevenire

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    6/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    7

    Tabelul 1.1. (continuare)

    Contact principal al contactorului Frn

    Buton cu contactnormal deschisND, acionat prinmpingere

    a. cu revenire Exemplefrn

    Motor cu frn strns M

    b. cu reinereMotor cu frnnefrnat M

    Buton cu contactnormal nchis NI,acionat prinmpingere

    a. cu revenire Bobin de releu sau contactor

    b. cu reinereBobin de

    releu cutemporizare

    a. la acionare

    ntreruptor- separator

    a.monopolar

    a.1.monofilar

    b. la revenire

    b. bipolar

    b.1.monofilar

    Bobinreleu

    cu atragere ieliberare rapid

    b.2.multifilar

    insensibil la curentalternativ

    c. tripolar

    c.1.monofilar

    de curent alternativ ~

    c.2.multifilar

    polarizat P

    Separator cu remanen

    Comand mecanic manualcurestricie de acces

    termic

    Comand prin buton de avarie cuciuperc

    detensiune

    nul U=0

    Comand prin pedal minim U

    Comand electromecanicdecurent

    minim I

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    7/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    8

    Tabelul 1.1. (continuare)

    Bobin releu de curent maximtemporizat I>

    TranzistorE - emitorB -baz

    C - colector

    uni-

    jonciune

    cu bazde tip P B2

    B1E

    Siguran fuzibil - simbol generalcu bazde tip N B2

    B1E

    Siguranfuzibil

    a. intreruptor

    Cu efect de cmpP -poartD - drenS - surs

    b. separator Fotodiod

    Lamp de semnalizare Diod luminiscent

    Aparat indicator (asteriscul senlocuiete cu un simbolcorespunztor) *

    Fototiristor

    Avertizor acustic (hup) Fototranzistor

    DiodA - anodK - catod

    semiconductoare A K

    Generator Hall

    UF

    ZenerA K

    Curent alternativ la 50Hz ~50

    TiristorG - grilsau poart

    simbol generalA K

    G

    Curent alternativ trifazat cu neutru la50Hz, 400V, 230V ntre faz ineutru

    3N~50Hz400/230

    blocabil prin poartA K

    G

    Perie pe colector cu lamele

    Triac Perie pe inel colector

    TranzistorE - emitorB -bazC - colector

    NPN B

    E

    C

    Motor de curentcontinuu

    Cu excitaieserie M

    PNP B

    E

    C

    Cu excitaiederivaie

    M

    NPN cu colectorullegat la capsul

    Cu magnetpermanent

    M

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    8/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    9

    Tabelul 1.1. (continuare)

    Generator de curent continuu cuexcitaie derivaie

    G

    Motor asincron trifazat cu rotorul nscurtcircuit

    M3~

    Motor cu colector, monofazat, cuexcitaie serie M

    ~

    Motor asincron trifazat cu rotorulbobinat

    Motor sincron trifazat MS

    Motor asincron trifazat cu rotorul nscurtcircuit cu ase borne de ieire pestator

    M3~

    Motor asincron monofazat cu rotorcu faz auxiliar cu borne de ieire i

    rotor n s.c.

    M

    1~

    Motor pas cu pasM

    Tabelul 1.2Structura pe blocuri a unui reper de identificare

    1 2 3 4Blocul Nivelul

    superiorAmplasare Identificare Born

    ACategorii

    BNumr

    CFuncie

    Semndistinctiv

    = + -

    CodificareA-literN-cifr

    NANA... NANA... A N A(N)STAS

    1063/76

    Informaiifurnizate

    Unitateasuperioar

    (constructivsau

    funcional)dincare

    faceparteelem

    entul

    Poziiafizica

    elementuluin

    cadrul

    ansambluluisau

    subansamblulu

    i

    Codulcategorieide

    careaparine

    elementul

    Numruldeordineal

    elementuluincadrul

    categoriei

    Codulfunciei

    ndeplinitedee

    lement

    ncircuit

    Coduldemarcarea

    bornei

    Exemple

    K 1K 1 MK 1 M :2

    + 3A -K 1 M :2

    = ISO + 3A -K 1 M :2

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    9/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    10

    Tabelul 1.3Litere reper pentru identificarea categoriei elementului (blocul 3A)

    Nr.crt.

    Grupa de aparate saumaini

    Simbol Exemple

    1 Ansamble, subansamblefuncionale A

    Amplificatoare cu tuburi, cu

    tranzistoare, magnetice, cu circuiteintegrate, laser

    2Traductoare de mrimineelectrice n mrimielectrice i invers

    BElement thermoelectric, tahogenerator,rezolver, celul fotoelectric, doztensometric

    3 Condensatoare C

    4 Dispozitive diverse DElemente logice, elemente bistabile,register de memorie, etc

    5 Dispozitive diverse EDispozitive de iluminat, dispozitive denclzit, alte dispozitive fr simbolliteral propriu

    6 Dispozitive de protecie F

    Sigurane, relee de protecie,declanatoare mecanice, releecentrifugale, relee de vnt, dispozitivede descrcare la supratensiune

    7Generatoare (dispozitivede alimentare)

    GGenerator, alternator, baterie, dispozitivde alimentare, convertizor static,convertizor rotativ, oscilator cu cuar

    8Dispozitive desemnalizare

    HAvertizoare optice i acustice, lmpi desemnalizare

    9Relee i contactoare(altele dect cele deprotecie)

    K

    10 Inductane L Bobine de inducie, bobine de blocare

    11 Motoare M

    12Dispozitiv de calcul,regulatoare

    NRegulatoare electronice ielectromecanice, calculatoare analogicei numerice

    13 Instrumente de msur,dispozitive de ncercare P

    Aparate indicatoare i nregistratoare,

    contoare electrice, display, oscilograf,osciloscop, ceas

    14Aparate de comutaiepentru circuite electricede for

    Q Intreruptor, separator

    15 Rezistoare RRezistor cu rezista variabil,poteniometru, reostat, unt, termistor

    16Aparate de comutaiemecanic pentru circuiteelectrice

    SComutator, buton de acionare, limitatorde curs, termistor

    17 Transformatoare T Transformator de tensiune, curent, dereea, de separare

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    10/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    11

    18Modulatoare,convertoare

    UDiscriminator, demodulator, convertorde frecven, optocuplor, convertoranalog numeric i numeric analogic

    19Tuburi electronice,semiconductoare

    VTub electronic, tub cu descrcare ngaze, diod, tranzistor, tiristor

    20 Ci de transmisie, antene W Cablu, bar, ghid de und, antenparabolic

    21 Borne, fie, socluri XFie i prize de conectare, fie detestare, reglet cu cleme terminalepentru lipit

    22 Dispozitive mecanice YFrne, ambreiaje, robinei,electromagnei, maini electrice descris, teleimprimatoare

    23Sarcini corective, filtre,egalizatoare, limitatoare

    ZCompresor de dinamic, filtru,impedane

    Tabelul 1.4

    Litere reper pentru identificarea funciilor generale ale unui element (blocul 3C)

    Litera Funcia general Litera Funcia general

    A Auxiliar N Msurare

    BDirecie de micare (nainte,napoi, ridicare, coborre,sensorar)

    P Proporional

    QStare (pornit, oprit, sfrit decurs)

    C Numrare R Rearmare, tergere

    D Diferenial SIntroducere n memorie,nregistrare

    F Protecie T Temporizare

    G ncercare V Vitez (accelerare, frnare)

    H Semnalizare W SumareI Integrare X Multiplicare

    K Apropiere (poziionare la nivel) Y Analogic

    M Principal Z Numeric

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    11/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    12

    1.3. Comanda automat a pornirii prin cuplarea direct

    la reea

    Pornirea prin cuplare direct la reea este frecvent ntlnit n aplicaiilepractice, limitarea fiind impus numai de puterea instalat a reelei. Exist aplicaiisimple, cu un numr foarte redus de echipamente de comand (fig.1.5) la care nusepun probleme deosebite de protecie a motorului electric de acionare, de regulmotor de curent alternativ.

    Aplicaiile care vor fi analizate n continuare presupun utilizarea unuireleu sau contactor cu rol de multiplicator de ci de curent i amplificatorelectromecanic. Dei, n principiu, schemele de comand pot fi specifice tipului demotor, de curent continuu sau asincron trifazat, soluiile analizate susin ideea

    modularizrii, acelai echipament poate fi folosit att pentru acionri de curentcontinuu ct i pentru acionri de curent alternativ.

    1.3.1. Schema de for

    Schema de for (fig.1.6) conine pe lng elemente de protecie,contactele unui singur contactor de for prin intermediul crora indusul motorului

    de curent continuu, respectiv inductorul motorului asincron este cuplat la reeauade alimentare.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    12/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    13

    1.3.2.Schema de comand

    Schema de comand poate avea diferite configuraii, n funcie deaplicaii. Pentru aplicaii simple, la care maina de lucru este permanentsupravegheat de operator, schema de comand conine (fig.1.7) numai bobinacontactorului i butonul cu contact normal deschis i revenire automat. Ct timpbutonul S1

    este acionat, bobina K este alimentat i contactele corespunztoare dinschema de for (fig.1.7.a) sunt nchise. La eliberarea acestuia, bobina K nu maieste alimentat i se ntrerupe alimentarea motorului electric. Un exemplu tipic deaplicaie l constituie acionarea ghilotinei de tiat hrtie din industria poligrafic,la care se introduce nc un buton (fig.1.7.b) pentru protecia operatorului care esteastfel obligat s foloseasc ambele mini.

    n cazul acionrii ventilatoarelor, pompelor, compresoarelor etc., mainide lucru cu funcionare de lung durat, funcia butonului de comand estepreluat, dup eliberare, de un contact normal deschis al contactorului K, numitcontact de automeninere (fig.1.8). Pentru oprirea acionrii se utilizeaz butonulS1

    cu contact normal nchis i revenire automat.

    Dac n schema de for este introdus i un releu termic, contactul normal

    nchis al acesteia este nseriat cu bobina K astfel nct la deschiderea lui acionareas fie oprit.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    13/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    14

    1.4. Comanda automat a pornirii directe reversibile

    1.4.1. Schema de for

    Pornirea acionrii const n nchiderea ntreruptorului cu prghie Q(fig.1.9). Pentru pornirea ntr-un sens trebuie nchise contactele K1, iar pentrupornire n sens invers trebuie nchise contactele K2, cu condiia ca, n mod cert,contactele K1 La acionarea cu motor de curent continuu serie schimbarea sensului derotaie din repaos se face utiliznd dou contacte de comutaie n circuitul de for(fig.1.9.c).

    s nu fie nchise.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    14/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    15

    1.4.2. Schema de comand

    1.4.2.1. Schema de comand clasic (fig.1.10)

    Se observ c, n acest caz, se regsesc elementele schemei de comandpentru pornirea ntr-un singur sens. Elementele specifice sunt:- pentru oprire se folosete acelai buton

    S- pentru a nu face posibil comanda

    simultan a bobinelor K

    1

    1 i K2(interblocare), ceea ce ar duce la

    scurtcircuitarea reelei de for, seutilizeaz contactele normal nchise K2 din circuitul 1 i K1

    - pentru schimbarea sensului de rotaie seapas mai nti butonul S

    din circuitul 2

    1 pentru arealiza oprirea i apoi se acioneaz S3sau S2

    n unele aplicaii (fig.1.11.) (poartautomat de acces) se impune oprirea

    automat la sfritul cursei. Pentru aceasta seintroduce un limitator de curs B

    pentru pornire n sensul dorit.

    1 i B2

    n alte aplicaii, este necesar ca reversarea s se fac printr-o singurmanevr, iar oprirea acionrii reprezint o comand distinct. Pentru acestea sefolosesc butoane duble cu contact normal deschis i normal nchis, conectate ca nfigura 1.12. Se constat c prin acionarea unuia dintre butoanele S

    pentru fiecare sens de deplasare.

    2sau S3se datt comanda de oprire (prin CNI) ct i comanda de pornire (prin CND). ContactulB1

    este subansamblul unui traductor pentru controlul micrii (releu de tensiune)

    care nu permite acceptarea comenzii de pornire n sens invers dect dup oprireaacionrii pentru a evita intrarea n regim de frn contracurent.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    15/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    16

    1.4.2.2. Schema de comand cu microcontroler

    Schema de comand cu microcontroler (fig.1.13) conine arhitectura tipicdin care s-au evideniat: microcontrolerul, porturile de comunicare PIN, PEN icircuitele auxiliare, n care aici sunt incluse toate celelalte elemente specifice.

    Pentru a trece de la schema de comand clasic la schema de comand cumicrocontroler se parcurg urmtoarele secvene:

    1. Se identific elementele de intrare:- pentru comand: S1, S2i S3- pentru protecii, interblocare: contactele K

    .1, K2

    2. Se identific elementele de execuie: bobinele K.

    1i K23. Se ataeaz fiecare grup de elemete portului corespunztor.

    .

    4. Se ntocmete schema logic prin care se descrie algoritmul defuncionare al schemei (fig.1.13).

    5. Se elaboreaz programul de comand n limbaj de asamblare sau altlimbaj de nivel superior.

    6. Se testeaz programul elaborat prin simulare numeric, pe modele i/saupe schema real.

    7. Se transfer programul elaborat n memoria echipamentului de comand.De remarcat c, n acest caz, se poate folosi un buton cu contact normal

    deschis att pentru comanda de pornire ct i pentru comanda de oprire.La ntocmirea schemei logice s-au avut n vedere urmtoarele:

    - prins-a simbolizat o procedur de intrare sau ieire: citirea unui portde intrare, transferul de informaie ctre un port de ieire pentrucomanda elementelor de execuie sau pentru afiarea de mesaje.

    - prin s-a simbolizat un bloc de decizie.

    - s-a notat cu 1 starea activat a unui element, iar cu 0 starea neactivat aunui element.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    16/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    17

    Comanda elementelor de execuie este marcat prin atribuirea bitului 1pinului la care este conectat acest element.

    Pentru o exprimare sugestiv s-a utilizat instruciunea OUT urmat de osuccesiune de bii 1 i 0 corespunztoare strii elementelor de execuiecomandat-1, necomandat-0.

    Schema logic este prezentat n figura 1.14.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    17/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    18

    1.4.3. Aplicaie industrial. Comanda automat a unui ascensorde materiale

    Aplicaia se refer la ascensoare de alimente, medicamente, cri caretransport greuti sub 100kg. Avnd n vedere simplitatea schemei clasice decomand, se va prezenta numai varianta cu microcontroler, aplicat deja npractic.

    Condiii:

    La elaborarea programului de comand s-au avut n vedere urmtoarelecondiii, impuse de beneficiar pentru a putea aplica o tehnologie particular demanipulare a materialului transportat:

    - expedierea cabinei se poate face numai de la nivelul de baz la destinaieprecis,

    - chemarea cabinei se poate face numai de la nivelul de baz,- nu se accept comanda de expediere sau chemare dac o u este deschis,- dup acceptarea comenzii de expediere sau chemare, acionarea nu se

    oprete dac se deschide oricare u,- la depirea unui nivel limit superior sau inferior se acionez direct n

    circuitul de alimentare a contactoarelor de sens,- la cuplarea energiei electrice sau revenirea energiei electrice, cabina este

    adus preferenial la nivelul de baz.

    Semnalizri

    Se indic n clar, pe un display cu cristale lichide:- nivelul la care se gsete cabina att la staionare ct i la deplasare,- nivelul la care este deschis ua.

    Semnalizare sonor cndcabina ajunge la nivelul la care a fostexpediat sau la nivelul de baz unde

    a fost chemat.

    Schema de for

    Pentru aceste tipuri deascensoare se folosesc motoare cu osingur vitez i de aceea shema defor conine doar dou contactoare

    (fig.1.15) pentru selectarea sensuluide deplasare.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    18/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    19

    Schema de comand

    Partea de for a schemei de comand conine bobinele celor doucontactoare K1 i K2 (fig.1.16). Alimentarea lor se va face prin intermediulcontactelor celor dou relee MC1 i MC2 comandate direct de microcontroler.

    Contactele normal nchise Lji L s

    asigur ntreruperea alimentrii dac s-a depitnivelul limit de jos sau de sus.

    Partea informaional aschemei de comand conine(fig.1.17) microcontrolerul,elemente de intrare ielemente de ieire cu

    urmtoarele semnificaii:- C - chemare;- E1, E2, E3

    - N

    - expedierenivelul 1, 2, 3;

    0 ... N3nivel;

    - contacte de

    - u0... u3

    - contacte u.

    MC1

    MC2

    PIN

    PEN

    c

    E3

    E2

    E1

    N0

    N3

    u3

    u0

    C

    Fig.1.17.

    Partea informaional a schemei de comand i vedere de ansamblu a produsului MICROAS.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    19/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    20

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    20/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    21

    1.5. Comanda automat a pornirii directe i frnareadinamic

    n cazul echipamentelor de poziionare, pentru oprirea rapid, acionarea

    este adus n regim de frn dinamic.

    1.5.1. Schema de for

    Se va prezenta shema de for numai pentru acionarea cu motor asincronavnd n vedere actualitatea acesteia ct i faptul c schema de comand estecomun. Frnarea dinamic n regim de generator sincron fr recuperarea energieise obine prin deconectarea statorului de la reeaua de tensiune alternativ iconectarea la o surs de tensiune continu (fig.1.19). Dup oprirea acionrii sursa

    de tensiune continu se deconecteaz.

    1.5.2. Schema de comand1.5.2.1. Schema de comand clasic

    Schema de comand conine elemente tipice pentru pornirea prin cuplaredirect n care se include un element de interblocare pentru a evita alimentareasimultan n c.a. i n c.c. (fig.1.20). n plus comanda de oprire are dou efecte,deconectarea sursei de tensiune alternativ i conectarea sursei de tensiunecontinu.

    n acest scop se folosete butonul dublu S1-S1. Odat cu comanda de

    oprire se comand frnarea (K2) i releul de timp K3. Acesta, d u p un timp, ideschide contactul normal nchis cu temporizare la deschidere K3din circuitul 2 iastfel schema de for i cea de comand sunt readuse n starea iniial.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    21/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    22

    1.6. Comanda automat a pornirii stea-triunghi

    Pentru reducerea ocului de curent la pornire se practic frecvent pornireastea-triunghi, care presupune c motorul funcioneaz n conexiune triunghi, iarcuplul dezvoltat de sarcin la pornire este mic sau dependent de vitez.

    1.6.1. Schema de for

    n schema de for clasic se utilizeaz, pentru protecia motorului, unreleu termic (fig.1.21) care se va nlocui, n cazul comenzii cu microcontroler, cuun traductor de curent cu efect Hall.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    22/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    23

    1.6.2. Schema de comand

    1.6.2.1. Schema de comand clasic

    Comanda automat a trecerii conexiunii din stea n triunghi se realizeazn funcie de timp, n funcie de vitez sau n funcie de curent. n cazul pornirii nfuncie de timp (fig. 1.22), se utilizeaz un releu de timp care comand schimbareastructurii prii de for astfel nct, la comutare, curentul s fie inferior celui depornire.

    Pentru pornire se acioneaz butonul S1 cu contact normal deschis irevenire automat. Este alimentat bobina contactorului K2 care asigur prin

    contactele normal deschise, conexiunea stea i alimentarea contactorului de linieK1 respectiv a celui de timp K4. Dup temporizarea reglat se deschide contactulnormal nchis cu temporizare la deschidere K4 din circuitul 1 i se ntrerupealimentarea bobinei K2. Se deschide conexiunea stea, contactul normal nchis K2din circuitul 4 revine la starea normal i este alimentat bobina contactorului K3

    .Acesta, prin contactele de for, asigur conexiunea triunghi a nfurrilorstatorice.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    23/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    24

    1.6.2.2. Schema de comand cu microcontroler

    Dup identificarea elementelor de intrare i a elementelor de execuie sentocmete schema din figura 1.23. n plus protecia la suprasarcin este asiguratprin msurarea curentului cu ajutorul unui traductor cu efect Hall.

    1.6.3. Schema logic

    Schema logic (fig.1.24) prezint succesiunea secvenelor asigurate i deschema clasic. Secvena de protecie la suprasarcin sau rmnerea n dou fazeeste tratat ca o procedur distinct care va fi tratat detaliat ulterior.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    24/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    25

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    25/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    26

    1.7. Comanda automat a pornirii reostaticea acionrilorelectromecanice

    Pentru acionri de ordinul sutelor de kilowai realizate cu motoarealimentate la tensiuni mai mari de 1kV se justific i se practic pornirea reostatic.

    Comanda automat poate fi fcut n funcie de timp, n funcie de vitezsau n funcie de curent; schema de for este aceeai, apare n plus numaitraductorul specific: de vitez sau de curent.

    1.7.1. Schema de for

    Se consider c reostatul de pornire este metalic, n trepte, cu dou trepte

    de pornire (fig. 1.25). Nu s-a figurat partea de protecie la suprasarcin.

    S-au utilizat aceleai notaii (K4, K5

    ) pentru releele minimale de curentplasate n circuitul rotoric i releele maximale de tensiune conectate la borneletahogeneratorului Tg pentru a sublinia diferena dintre cele dou variante la

    comanda automat.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    26/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    27

    1.7.2. Schema de comand pentru pornirea automat n funciede timp

    Pentru pornire se apas butonul S2 cu contact normal deschis i revenireautomat (fig.1.26) prin care se asigur alimentarea bobinei contactorului K1, daccontactele normal nchise K2,K3 din circuitul 1 sunt nchise(au revenit la starea normal).Acesta i va nchide contactelenormal deschise din ciruitul defor asigurnd alimentareastatorului. De asemenea, senchide i contactul K

    1 din

    circuitul 2 care alimenteazbobina releului de timp K4.Dup temporizarea reglat,contactul normal deschis cutemporizare la nchidere K4dincircuitul 3 asigur alimentareabobinei contactorului K2.Acesta i va nchide contactelenormal deschise K2

    dincircuitul rotoric carescurtcircuiteaz prima treaptde pornire. n continuaresecvenele se repet.

    1.7.3. Schema de comandpentru pornireaautomat n funcie

    de vitez

    n circuitul 1 (fig.1.27)se regsesc toate elementele specifice: buton de pornire, buton de oprire, elementde automeninere, elemente de interblocare.

    Bobinele contactoarelor K2 i K3 de scurtcircuitare a treptelor de porniresunt alimentate prin intermediul contactelor releelor maximale de tensiune K4 iK5. Acestea au valoarea de anclanare reglabil astfel nct Uak4=c1, iar Uak5=c2

    Contactele normal nchise K

    .

    2i K3din circuitul 1 au rolul de a interzicecomanda de pornire dac, de la funcionarea anterioar, contactele de for normaldeschise K2sau K3au rmas sudate.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    27/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    28

    1.7.4. Schema de comand pentru pornirea automat n funciede curent

    Avnd n vederecaracteristica static areleului minimal de curent(fig.1.28) la care valoareade revenire este reglabili garantat precum ievoluia valorii medii acurentului rotoric, rezultc pentru comandacontactoarelor K2i K3 seimpune folosireacontactelor normal nchise(fig.1.29) ale releelorminimale de curent. De asemenea, pentru ca circuitele 3 i 5 s fie deschise pn lacomanda de pornire, se utilizeaz dou relee de timp suplimentare K6 i K7

    .Temporizarea acestora trebuie reglat astfel nct s fie mai mare dect timpul deanclanare al releelor de curent i cu mult mai mic dect timpul de revenire alacestora.

    1.7.5. Schema de comand cu microcontroler

    Schema de comand cu microcontroler este identic att pentru pornirean funcie de vitez ct i pentru pornirea n funcie de curent, cu condiia ca laintrarea n convertorul analog-numeric CAN (fig.1.30) s fie aplicat un semnalamplificat din aceeai gam:

    2-10mV, 2-10V etc.Din schema de for se elimin releele de tensiune sau curent. Se

    pstreaz traductorul de tensiune pentru pornirea n funcie de vitez sau seintroduce un singur traductor de curent pentru pornirea n funcie de curent.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    28/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    29

    Se poate constatauor c aceast schem esteidentic cu cea de la pornireastea-triunghi (dac pornirea

    se face pe mai multe trepteatunci se utilizeaz maimulte elemente de execuie)acesta fiind ns un argumentpentru extinderea variantelorcu microcontroler pentrucomanda automat aacionrilor electromecanicen particular, a instalaiilor

    electomecanice n general. Cu schema de mai sus se poate asigura att pornirea nfuncie de timp ct i pornirea n funcie de vitez sau curent.

    Schema logic pentru pornirea n funcie de curent este prezentat n fig.1.31.

    Schema logic:

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    29/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    30

    1.8. Comanda automat a acionrii cu motor sincron

    Deoarece n majoritatea aplicaiilor pornirea motorului sincron se face nasincron, rezult c schemele de comand sunt similare. Pentru exemplificare seprezint schema pentru pornirea n funcie de curent, iar n cadrul aplicaieiindustriale se folosete pornirea n funcie de timp.

    1.8.1. Comanda automat a pornirii n funcie de curent aacionrii electromecanice cu motorsincron

    Schema de for i comand (fig.1.32) asigur urmtoarele funciuni:- cuplarea statorului la reea prin intermediul contactorului K1

    - conectarea circuitului rotoric pe rezistena de descrcare R

    ;

    d princontactul normal nchis K3- deconectarea rezistenei de descrcare i conectarea circuitului de

    excitaie la sursa de tensiune continu prin intermediul contactului normal deschisK

    ;

    3la comada primit de la releul minimal de curent K2Soluia se aplic la acionrile cu motoare sincrone de putere medie i

    nalt tensiune. Releele maximale de curent i releele termice -pentru protecie - ireleul minimal de curent - pentru comand - se monteaz n secundarul cte unuitransformator de curent.

    .

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    30/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    31

    1.8.2. Aplicaie industrial. Sistem de automatizare a acionriicompresoarelor din staiile de pompare gaze naturale

    Sistemul (fig.1.33) este destinat automatizrii acionrii compresoarelor dinstaiile de pompare a gazelor naturale echipate cu compresoare C144M1FU.

    Sistemul de automatizare este format dintr-un nucleu de baz MICRONechipat cu microcontroler care asigur automatizarea procesului de pornire/oprire amotorului de antrenare a compresorului i monitorizarea bunei funcionri aacestuia.

    Partea de for (fig.1.34) cuprinde motorul electric sincron M, pornit nasincron i motorul asincron de antrenare a pompei de ungere, care are rolul de aasigura preungerea, naintea pornirii compresorului i post ungerea, dup oprireacompresorului.

    Procesul tehnologic impune ca:- pornirea pompei de ulei s fie comandat de operator la nceputul unui ciclu,

    iar apoi de sistemul de automatizare n timpul procesului de transport gaze;- pornirea motorului de antrenare a compresorului s fie comandat manual, iar

    oprirea s fie comandat automat dacnu este ndeplinit una din condiiile debun funcionare.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    31/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    32

    Ca urmare, schema de comand este mixt (fig.1.35): comand manual,supravegherea automat a bunei funcionri.

    innd seama de:

    a) mrimile de intrareI1I

    Presiunea minim ulei ungere 1,4 bar2

    I Presiunea minim ulei ungere 1,8 bar

    3

    I Presiunea maxim ulei ungere 2,8 bari

    4 Temperatura minim ulei ungere 15o

    IC

    5

    I

    Presiunea maxim gaze refulare treapta II 48 bar

    6 Presiunea minim aer ventilaie 5 mmH2I O7 Temperatura maxim lagr 1,65o

    IC

    8 Temperatura maxim lagr 2,65o

    IC

    9

    I Lipsa curgere aer (ventilaie forat)

    10

    I Lipsa curgere ap

    11

    I Confirmare funcionare pomp ulei

    12

    I Confirmare funcionare compresor

    13

    I Confirmare funcionare ventilator

    14

    I

    Tensiune minim excitaie

    15I Blocare volant16

    Stop siren

    b) mrimile de ieireO1O

    Comand oprire compresor2

    O Comand validare pomp ulei

    3

    O Comand pomp ulei

    4

    O Comand excitaie

    5 Comand siren

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    32/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    33

    S-a conceput schema de comand cu microcontroler (fig.1.36).

    FunciuniSistemul de automatizare asigur:

    1. Verificarea condiiilor de pornire a

    instalaiei de comprimare gaze:- presiunea uleiului la intrarea n

    carter este mai mare de 1,4 bari;- temperatura uleiului n carter este

    mai mare de 150

    - sunt ndeplinite condiiile deprotecie antiexploziv capsularepresurizat: motorul electricsincron este ventilat iar presiunea

    aerului de presurizare dinamiceste mai mare de 5 mmH

    C;

    2

    - volantul compresorului nu arepiedica mecanic pus.

    O;

    2. Valideaz pornirea compresoruluidac sunt ndeplinite condiiile depornire.

    3. Monitorizeaz condiiile de bunfuncionare a instalaiei de

    comprimare gaze:- temperatura lagrelor de paliereste mai mic de 650

    - presiunea de refulare a gazelor ntreapta a II-a este sub 48 bari;

    C;

    - tensiunea de alimentare aexcitaiei motorului sincron estepeste valoarea minim;

    - ventilatorul de presurizare, pentru

    asigurarea protecieiantiexplozive funcioneaznormal;

    - presiunea uleiului de ungere estemai mare de 1,8 bari i mai micde 2,8 bari.

    4. Comanda automat a contactorului dealimentare a motorului pompei deungere astfel:

    a) pornit- dac presiunea a sczut sub 1,8 bari;- s-a dat comanda de oprire a compresorului;

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    33/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    34

    b) oprit- dac presiunea uleiului de ungere este mai mare de 2,8 bari;- dup 5-10 minute de la comanda de oprire a compresorului.

    5. Comanda automat a contactorului de alimentare a circuitului de excitaie:a) cuplare - la 12 secunde dup confirmarea acceptrii comenzii de

    pornire n asincron a motorului sincron,b) decuplare - la comanda de oprire a compresorului.

    6. Comanda automat a opririi motorului compresorului dac una dintrecondiiile de bun funcionare indicate la punctual 3 nu mai este ndeplinit.

    7. Semnalizri:- funcionare pomp ulei,- funcionare compresor,- condiiile de funcionare sunt/nu sunt ndeplinite,- cauza pentru care s-a oprit automat compresorul.

    8. DialogLocal:

    - sistemul afieaz pe un LCD (afiaj cu cristale lichide) (fig.1.37)defectul care a dus la oprirea instalaiei;

    - dac oprirea a fost determinat de apariia mai multor defecte,acestea vor fi afiate succesiv la cererea operatorului;

    - la cerere, se afieaz strile intrrilor i ieirilor.La distan:

    - sistemul permite transmiterea informaiilor la un calculator

    ierarhic superior unde se afieaz aceleai informaii ca ilocal.

    Fig. 1.37. Vedere de ansamblu a automatului AUTOCOMP

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    34/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    35

    1.9. Alegerea elementelor de alimentare, comandi de protecie a acionrilor electromecanice

    1.9.1. Alegerea seciunii cablurilor de alimentare a motoarelor electrice

    de acionarePentru alegerea seciunii cablurilor de alimentare a acionrilor

    electromecanice dintr-o instalaie, trebuie s se stabileasc, mai nti, configuraiareelei (fig.1.38) din care s rezulte lungimea traseelor i modul n care sunt legaiconsumatorii. n multe aplicaii, un cablu electric alimenteaz mai multe motoareelectrice de acionare dar i ali consumatori, spre exemplu lmpi de iluminat,instalaii de sudare, etc.

    Se calculeaz curentul absorbit de fiecare tip de consumator, astfel:a) n cazul motoarelor de antrenare a mainilor hidraulice volumice,

    dispozitivelor de strngere, corpurilor de iluminat, se poate considera cputerea cerut rmne constant pe toat durata conectrii acestora la reea,iar curentul absorbit se calculeaz cu relaia:

    =

    coskUPI

    N

    Nc ,

    unde: PNU

    -puterea nominal a consumatorului;N

    cos - factorul de putere;- tensiunea nominal;

    k - coeficient de faz;k = 1 pentru reele de curent continuu i reele monofazate de curent

    alternativ;

    k = 3 pentru reele trifazate.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    35/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    36

    b) pentru motoarele electrice de antrenare a mainilor unelte, a liniilor detransfer tehnologic, a roboilor, curentul absorbit depinde de regimul defuncionare, iar curentul absorbit se calculeaz cu relaia:

    =

    coskU

    PI

    jN

    Nj

    c

    ,

    unde j

    N

    j

    jP

    P=

    este un coeficient de suprasarcin mecanic calculat fie ca raport alputerilor, fie ca raport al curenilor:

    ;N

    j

    jI

    I= ; j - regimul de achiere; j

    c) pentru transformatoarele de sudare, cuptoarele electrice, curentul secalculeaz cu relaia:

    - randamentul

    =

    N

    Nc kU

    SI ,

    unde SNd) pentru motoarele care antreneaz generatoare de sudare, generatoare din

    grupurile generator-motor sau pentru instalaiile cu redresoare curentulabsorbit se calculeaz cu relaia:

    este puterea aparent a transformatorului sau cuptorului.

    jjN

    jj

    ccoskU

    IUI

    = ,

    unde: Uj , Ij

    U

    - tensiunile, respectiv curenii debitai n curent continuu n celemai dezavantajoase condiii

    N

    - tensiunea nominal n c.a.

    j

    Dac toi consumatorii sunt alimentai prin acelai cablu i funcioneazsimultan, se calculeaz curentul total prin nsumare algebric, iar dac se aplic uncoeficient de simultaneitate, subunitar, dependent de categoria consumatorului:

    - randamentul ansamblului.

    Ic= c1Ic1+......+cnIcn

    Cunoscnd curentul care circul prin conductoarele cablului, se alege dintabele seciunea acestora, n funcie de modul de pozare (n aer, n tub - un singurcablu, mai multe cabluri -, n pmnt), n funcie de tipul izolaiei i materialuluiconductor (cupru sau aluminiu). De asemenea, este necesar efectuarea unorcorecii - indicate, de asemenea, n tabele - dac temperatura mediului difer de ceastandardizat, respectiv dac instalaia funcioneaz n regim de scurt durat sauintermitent.

    .

    n final, trebuie ndeplin condiia:

    Ic

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    36/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    37

    Verificri

    a) Verificarea densitii de curent la pornire se face cu relaia:

    adm

    pj

    S

    I ,

    unde: IpS - seciuneacablului ales

    - curentul de pornire al motorului

    jadm conductorului

    - densitatea de curent admisibil n funcie de materialul

    jadm= 20 A/mm2

    j pentru aluminiu

    adm= 30 A/mm2

    pentru cupru

    b)Verificarea pierderilor de tensiune

    tiind c pierderea de tensiune pe linia cu lungimea l, parcurs de curentulI este:

    U = 3 (R cos + X sin)I l,

    unde: R - rezistena conductorului pe unitatea de lungime,X - reactana conductorului pe unitatea de lungime,Se verific dac:

    U Uadm ; U% Uadm %

    Uadm% = 10% pentru motoare; Uadm

    %= 8% pentru instalaii de iluminat.

    1.9.2. Alegerea contactoarelor de alimentare a motoarelor electrice deacionare

    Alegerea unui contactor se face n funcie de:- parametrii electrici ai circuitului alimentat;

    - parametrii de lucru;- condiiile de mediu.

    Parametrii electrici se refer la:a) tensiunea i curentul de comand a bobinei contactorului. Alegerea tipului i a

    valorii tensiunii nominale a bobinei se face n funcie de celelalte elementeale schemei, astfel nct s se lucreze cu ct mai puine tipuri (c.c. sau c.a. sauvalori 12V, 24V, 48V, 110V, 220V, 380V) i n funcie de informaiilecuprinse n cataloagele ntreprinderilor productoare; la alegerea contactelorprincipale se ine seama de tensiunea nominal i curentul nominal al

    motorului, iar la alegerea contactelor auxiliare se ine seama de tensiunea dincircuitul de comand i curenii absorbii de bobinele elementelor de comandalimentate prin aceste contacte.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    37/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    38

    b) felul i valoarea nominal a tensiunii motorului alimentat;c) puterea sau curentul maxim al motorului.

    Parametrii de lucru se refer la:- regimul de lucru;- frecvena conectrilor;

    - durata conectrii;- locul din schem (alimentare, scurtcircuitare rezistene, etc.)

    Condiiile de mediu se refer la: temperatur, ocuri, vibraii, praf,condiii de ntreinere.

    Pentru alegerea contactorului se pornete de la tensiunea i curentulnominal al motorului.

    Se alege un contactor avnd tensiunea de serviciu Uc>UNSe calculeaz curentul echivalent:

    motor.

    1

    N

    e k

    I

    I = ,

    unde:1

    1 N

    ak = - coeficient de corecie,

    N

    p

    1I

    IN = - raportul dintre curentul de pornire i curentul nominal al

    motoruluia = 6 pentru N1a = 2,5 pentru 2,5< N

    >61

    a = N< 6

    1pentru N1Se alege un contactor al crui curent nominal este egal sau mai mare dect

    curentul echivalent I

    < 2,5

    e

    Se verific apoi din punct de vedere termic pentru a ine seama desolicitrile din perioadele de pornire i frnare.

    .

    termic

    0fp

    f22p

    21

    e Ittt

    tItII 5s2

    t=3,2 pentru tp < 5s

    p

    t- timpul de pornire sau suma timpilor de pornire

    f

    t

    - timpul de frnare

    o

    I- timpul de pauz

    termic

    Se verific apoi la curentul de pornire:- curentul nominal al contactorului

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    38/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    39

    Ipcatalog> II

    max.pornire

    pcatalog

    fiind curentul pe care l poate nchide contactorul prin contactele sale frca acestea s se sudeze; este indicat de constructor.

    1.9.3.Alegerea i verificarea releelor termice

    Se precizeaz c protecia motoarelor la suprasarcin cu relee termice sepoate realiza corect numai dac acestea funcioneaz n servicii nentrerupte S1, S6,S7, S8 Releele termice sunt caracterizate prin curentul de serviciu I

    .R, care poate

    fi reglat n plaja (0,61)IN, alegndu-se n funcie de curentul nominal IN almotorului astfel nct IR>IN

    R

    N

    I

    IK=

    . Se calculeaz coeficientul de reglaj:

    i se fixeaz butonul de reglaj n dreptul reperului corespunztor.Releul termic trebuie s asigure deconectarea motorului astfel:

    - dup 2 ore, dac 05,1I

    I

    R

    S = ,

    - n mai puin de 2 ore, dac 2,1I

    I

    R

    S = ,

    - n mai puin de 2 minute, dac 5,1I

    I

    R

    S = ,

    - dup 2 secunde, dac 6I

    I

    R

    S = .

    Pentru alegerea i verificarea practic a releelor termice se procedeaz

    astfel:- dup alegerea motorului de acionare, se cunoate curentul nominal alacestuia IN

    - se alege un releu termic cu un curent de relaj I;

    R astfel nct IN(0,6 ... 1)IR- dup realizarea instalaiei se verific montarea releului termic n poziie

    corect (poziie orizontal sau vertical);

    ;

    - se rotete butonul de reglaj pn cnd indicatorul acestuia este n dreptulvalorii curentului nominal sau coeficientului de reglaj K;

    - se pornete motorul asincron i se las s funcioneze la sarcin nominal

    15..30 minute, n funcie de constanta termic de timp a motorului, dup carese crete sarcina cu 50% sau se scoate o siguran fuzibil, motorul fiindalimentat n dou faze. Releul trebuie s deconecteze n cel mult 2 minute.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    39/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    40

    Dac acesta nu declaneaz, se rotete butonul de reglaj spre limita inferioarpn cnd releul declaneaz.

    1.9.4. Alegerea i verificarea siguranelor fuzibile

    Alegerea curentului nominal al siguranei fuzibile se face pe bazacaracteristicii de topire a fuzibilului i curba de variie a curentului n timpulpornirii (fig.1.39) astfel nct acestea s nu se intersecteze.

    - pentru motoare electrice cu pornire uoar, care dureaz 3...10 s

    5,2

    II pNsig= -pentru sigurane fuzibile rapide,

    INsig = IN

    -pentru sigurane fuzibile lente;

    - pentru motoare electrice cu pornire grea, care dureaz 20...40 s, i cuporniri frecvente

    2...6,1

    II pNsig= .

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    40/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    41

    1.10. Mediu virtual pentru studiul comenzii automate a

    pornirii stea-triunghi a acionrii cu motor asincron

    Evoluia rapid din ultimii ani din domeniul tehnologiei informaiei faceposibil utilizarea calculatoarelor pentru crearea de medii virtuale n scopuladaptrii educaiei inginereti la facilitile oferite de acestea. Pentru aceasta suntnecesare pachete software dedicate, care s puncteze i s faciliteze nelegereaelementelor necesare formrii profesionale a inginerilor.

    Un exemplu de program care creeaz medii virtuale de studiu esteComanda pornirii automate stea-triunghi 2.0. Acesta este o aplicaie ce face partedintr-un pachet software didactic dedicat sistemelor de comand automat aacionrilor electromecanice (porniri, reglaje de vitez, frnri), fiind dezvoltat nmediul de programare Visual Basic 6.0 i putnd fi utilizat pe orice calculatorcompatibil IBM utiliznd sistemul de operare Microsoft Windows. Pentru a rulasunt necesare cel puin urmtoarele resurse hardware: procesor 80486DX2, 16 MBmemorie RAM, 4 MB spaiu pe harddisk, plac video VGA cu o rezoluie de800x600 pixeli, mouse.

    Instalarea se face rulnd fiierul setup.exe din kit-ul de instalare ce se afldisponibil n format zip i la adresa http://www.em.ucv.ro

    La lansare, pe perioada ncrcrii i iniializrii aplicaiei, pe ecran vaaprea o imagine introductiv urmat apoi de afiarea ferestrei principale aprogramului. Aceasta conine informaii sugestive despre program, iar la parteasuperioar poate fi vzut bara de meniuri ale cror nume sunt alese astfel nct sle indice destinaia.

    . Rutina de instalare vaexecuta operaia de copiere n calculator a fiierelor necesare aplicaiei, iar nStartMenu-Programs va crea un shortcut avnd un nume sugestiv cum este deexemplu Pornirea stea-triunghi utilizat pentru lansarea mediului virtual desimulare.

    Comanda pornirii automate stea-triunghi permite urmrirea n mediulvirtual a funcionrii unei scheme de comand realizat n logic cablat cucontacte i relee, precum i a uneia n logic flexibil, mai exact a unui sistem dedezvoltare cu microcontroler. Toate evenimentele (nchiderea sau deschiderea

    contactelor, comutarea ieirilor digitale, etc.) din schem sunt explicate prinintermediul unei ferestre de explicaii. n acest mod, se pot face comparaii ntrecele dou structuri de comand automat, identificndu-se avantajele idezavantajele fiecreia.

    Se lucreaz pe schema de comand clasic (fig.1.40), iar din bara demeniuri (fig.1.41) se selectez varianta de lucru.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    41/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    42

    Din meniul Opiuni, prin intermediul butonului Temporizare, utilizatorul

    are acces la selectarea temporizrii releului de timp K4

    Tot din acest meniu se pot valida sau inhiba efectele sonore generate defiecare etap a simulrii prin activarea, respectiv dezactivarea opiunii Sunet.Aceste efecte constau n nite sunete n difuzorul calculatorului n cazul n careacesta nu are instalat o plac de sunet. n prezena unei astfel de plci se va auzisunetul definit la Default sound n sistemul de operare Windows sau se poate

    defini un alt sunet pentru acest eveniment.

    din circuitul 4 (fig.1.40)care poate lua valori de la 0 la 10000 milisecunde, valoarea implicit fiind de 3000milisecunde. Acest lucru se realizeaz introducnd valoarea dorit, care trebuie sfie numr ntreg pozitiv, n csua de dialog.

    Acelai meniu conine i butonul de prsire a mediului virtual (Ieire).Pentru a avea un control permanent asupra timpului, n partea de sus a

    ferestrei este afiat, alturi de titlul ferestrei, un ceas care indic ora sistemului pecare ruleaz programul.

    Viteza de simulare constituie un alt parametru care poate fi configurat dinacelai meniu Opiuni. Prin intermediul acesteia se stabilete timpul dintre douetape succesive ale simulrii. Acest lucru este util pentru a urmri mai uorexplicaiile i evenimentele petrecute n schem. Implicit, aceast valoare este

    setat la o secund, putnd fi mrit la 5 secunde prin intermediul ferestrei careapare pe ecran (fig.1.42).

    Fig.1.42. Setarea vitezei de simulare

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    42/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    43

    Meniul Schema ofer posibilitatea alegerii uneia dintre scheme: cucontacte i relee sau cu microcontroler. Prin selectarea celei cu contacte i relee seafieaz schema n starea normal (fig.1.43).

    Fig. 1.43. Fereastra de dialog pentru studiul schemei de contacte i relee

    Butonul Pornire are rolul de a pune n funciune schema la simulareacontinu, care poate fi oprit prin apsarea butonuluiOprire. Acest buton are i rolde resetare a sistemului, ceea ce conduce la aducerea tuturor elementelor din

    schem n poziia iniial.n colul din dreapta jos sunt prezente dou csue de bifare: una pentruafiarea ferestrei coninnd schema de for (fig.1.44), iar cea de a doua pentruafiarea caracteristicilor curentului i cuplului i pe care se poate urmri evoluiapunctului de funcionare (fig.1.45).

    Lng contactul K4

    Alegerea celui de-al doilea tip de schem conduce la apariia structurii cu

    microcontroler (fig.1.46).

    (fig.1.43) este afiat valoarea aleas pentrutemporizare, valoare care n momentul nceperii funcionrii schemei estedecrementat pn la zero.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    43/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    44

    Aceast fereastr conine schema bloc a unui sistem de comand cumicrocontroler n care sunt evideniate porturile de intrare/ieire i mrimile deintrare i cele de comand aferente. i aici sunt prezente blocurile de indicare astrii sistemului i de control al simulrii.

    Fig.1.46. Schema cu microcontroler

    n partea inferioar a ferestrei (ca i la schema cu contacte i relee)se aflo zonde afiare a explicaiilor privind etapele simulrii i funcionarea sistemului.Sub aceast zon sunt amplasate dou csue de bifare cu ajutorul crora se pot

    simula defecte ce apar n schemele cu contacte i relee, cum ar fi sudareacontactelor corespunztoare conexiunilor stea sau triunghi, situaie n care sistemultrebuie s ia anumite decizii.

    Fig. 1.44. Schema de for. Fig. 1.45. Caracteristicile de funcionare

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    44/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    45

    Programul rulat de microcontroler este realizat dup un algoritm care estesugerat n fereastra ce apare prin bifarea csuei Schema logic(fig.1.47).

    n timpul execuiei programului ntocmit pe baza acestui algoritm, se poturmri strile celor dou porturi de intrare/ieire i a mrimilor respective, iarinstruciunea n curs de executare i schimb culoarea, efectul su fiind detaliat n

    fereastra de explicaii.n meniul Suport sunt oferite informaii despre program, modul de

    utilizare, precum i noiuni teoretice privind pornirea stea-triunghi a acionrii cumotor asincron. Tot aici sunt prezentate simbolurile utilizate n schemele clasice cucontacte i relee.

    Att n schema cu contacte i relee ct i n cea cu microcontroler, prinstaionarea mouse-ului deasupra unui element din schem se obin informaiidespre acesta prin apariia unor etichete explicative.

    Fig.1.47. Schema logic

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    45/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    46

    2. ALEGEREA SISTEMELOR AUTOMATE DE

    ACIONAREELECTROMECANIC

    2.1.

    Soluii generaleUn sistem de acionare electromecanic se compune din acionarea clasic

    i o surs de alimentare comandabil.Rolul sistemelor de acionare electromecanic este de a permite reglarea

    vitezei mainii de lucru n scopul adaptrii acesteia la procesul tehnologic realizatsau asigurarea unei poziionri impuse. Dei reglarea vitezei mainii de lucru sepoate realiza i prin intermediul mecanismului de transmisie (fig.2.1) aceastmetod mult i divers utilizat pn nu de mult are mai multe dezavantaje:- puterea transmis estelimitat;- pierderile sunt relativimportante;- posibilitile de reglaj suntreduse;- cheltuielile de ntreineresunt ridicate;- nivelul de zgomot ridicat;- dimensiuni de gabarit mari.

    Variantele actuale fac apel din ce n ce mai mult (fig.2.2) la convertoarestatice: redresoare comandate, variatoare de tensiune continu, variatoare detensiune alternativ,convertoare statice detensiune i frecven careasigur n plus acceleraiii deceleraii impuse,inclusiv de frnarecontrolat. i n acestdomeniu se poate vorbi deo evoluie istoric: lanceput s-au dezvoltatsistemele de acionare cumotoare de curent continuui redresoare comandate, iarn prezent ctig din ce nce mai mult "teren" cele cumotoare asincrone i

    convertoare statice.

    70

    60

    50

    40

    30

    20

    10

    redresoare

    mecanice convertoarede tens. frecv.

    Procent din vnzrivariatoare

    1978 1986 2002

    Timp

    Fig.2.2. Evoluia pieei n domeniul sistemelor de acionare electromecanic.

    Mecanism detransmisie

    ME ML

    Comand

    Fig.2.1. Structura ac ion rii electromecanice cu mecanism de transmisie comandabil

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    46/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    47

    Aceast evoluie afost posbil ca efect al realizrilor din domeniile:- dispozitive semiconductoare: tiristoare, tranzistoare de toate tipurile;- microelectronic,domeniu care a permis realizarea de microcontrolere din ce nce mai performante.

    Dei n teorie i practic se ntlnete o mulime impresionant de variante

    principiale i constructive, se poate face o sintez a acestora, rezultnd o structurgeneral compus din trei pri principale (fig.2.3):

    - partea de for;- partea de comand;- partea de interfa care asigur culegerea informaiilor din sistemul de

    acionare i comunicarea cu operatorul uman.

    Sursa deenergie

    Convertor deenergie

    Motorelectric

    Maina de

    lucru

    Produs

    Afiaj

    Traductor

    Blocul detratare a

    informaiilor

    Blocul decomandconvertor

    intrri logicemrimea prescris

    (pt.vitez)

    Partea de interfa Partea de for

    Partea de comand

    Fig.2.3. Structura general a unui sistem de acionare electromecanic cu convertoare statice.

    Partea de for cuprinde:a) sursa de energie - reeaua electric industrial sau local de curent alternativ

    trifazat, monofazat sau de curent continuu, baterie de acumulatori, motortermic;

    b) convertorul de energie: redresor, variator de tensiune continu, variator detensiune alternativ, invertor, cicloconvertor, convertor static de tensiune ifrecven, generator sincron, generator de curent continuu;

    c) motorul electric: motor de curent continuu cu excitaie separat sau serie,motor asincron, motor sincron, motor liniar;

    d) maina de lucru, cuplat direct la arborele motorului sau prin intermediul unuimecanism de transmisie.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    47/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    48

    Partea de comand se compune din:a) blocul de comand al convertorului care cuprinde elemente de separare

    galvanic ntre partea de for a convertorului i partea de cureni slabi. nplus, n funcie de tipul convertorului static, mai cuprinde:- un dispozitiv de comand pe gril n cazul redresoarelor comandate i al

    variatoarelor de tensiunealternativ, care are rolul de afurniza un semnal de comanda tiristorului sincron cutensiunea alternativ aplicat in concordan cu mrimea deconducere (fig.2.4);

    - un generator de impulsuri idou formatoare de impulsuri

    n cazul variatoarelor detensiune continu, care au rolul de a regla factorul de umplere alsemnalului de comand n concordan cu mrimea de conducere(fig.2.5);

    Uc

    +

    Generatorde

    impulsuri

    Formatorde

    impulsuri1

    Formatorde

    impulsuri2

    Bloclogic

    =

    Fig.2.5. Explicativ privind blocul de comand al unui variator de tensiune continu.

    - un distribuitor alimpulsurilor decomand adispozitivelorsemiconductoaredin structurainvertorului, ncazul invertoarelorsau convertoarelorstatice de tensiunei frecven

    (fig.2.6).

    DCG ~~

    ~

    =

    sincronizare

    Uc

    +

    Fig.2.4. Explicativ privind rolul dispozitivului de comand pe gril.

    ML

    T1T2T3T4T5T6

    Blocde

    comand

    Uc

    Fig.2.6. Explicativ privind blocul de comand al unui invertor.

    +_

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    48/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    49

    b) blocul de tratare a informaiilor poate avea o structur analogic i estecompus din regulatoare, PI (proporional integratoare) (fig.2.7), sau poate firealizat cu unul sau mai multe microcontrolere (microprocesoare).

    *

    *

    *

    i

    i

    i

    c

    c

    Fig.2.7. Explicativ privind structura analogic a blocului de tratare a informaiilor:

    Reg vitez

    *

    i

    i

    Reg. curent

    a) b)

    a) conectarea regulatoarelor n cascadb) conectarea paralel a regulatoarelor

    - viteza msurat;- viteza impus;

    i

    i - curentul real;- curentul impus;

    c - mrimea de conducere (mrimea de ieire din regulator).Intrrile logice furnizeaz informaii de tipul:- start - stop;

    - mers nainte, mers napoi;- interblocaje cu alte echipamente;- apariie defecte (scurtcircuite, supratemperaturi, subtensiuni, lips

    tensiune etc.).

    Utilizarea sistemelor automate de acionare electromecanic este ntlnitncepnd de la cele mai simple acionri i procese (maini de gurit manuale,maini de splat) i pn la cele mai complexe, cum sunt cele din traciuneaelectric:

    - maini unelte, roboi, tanduri de ncercare a mainilor n fluxul defabricaie sau pentru testarea prototipurilor;

    - maini din industria textil, de fabricare a hrtiei, laminoare;- mori de ciment, malaxoare, dozatoare, centrifuge, extrudere;- transportoare cu band, instalaii de ridicat i transportat (poduri rulante,

    ascensoare), excavatoare;- propulsoarele navelor maritime i fluviale, traciune electric

    (locomotive feroviare, tramvaie, metrou, teleferice, autovehicule electrice);- variante de pompe, ventilatoare, compresoare.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    49/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    50

    2.2.Criterii de alegere a unui sistem de acionareelectromecanic

    Adoptareasoluiei de reglare avitezeiialegerea unuisistem de acionareelectromecanic seface dup un complexde criterii, cu ponderediferit de la caz lacaz. Dei elaborareaunui algoritm unicgeneral valabil (fig.2.8) este, n acelaitimp dificil iriscant, se propuneurmtorul set decriterii:

    Etapa 1. Analiza necesitilor beneficiarului, particularitile aplicaiei

    :

    Experiena a demonstrat c la conceperea i realizarea unui sistem de

    acionare electromecanic trebuie s se porneasc de la o analiz a aplicaiei(fig.2.9), de la necesitile formulate de beneficiar, necesiti ns corectate despecialiti.

    Fig.2.9. Elementele pentru adoptarea soluiei de reglare a vitezei

    Reeaua

    Vecinti

    Tipul ma iniide lucru

    Costulacionrii

    Produsefabricate

    Tipul acionriielectromecanice

    Mediulnconjurtor

    momentul de inerietahogramadiagrama cuplului static

    Tipulmotorului

    Tipulconvertorului

    tip

    puterestructurdimensiuni

    TemperaturCondi

    ii speciale

    Tensiunea nominalFrecvenImpedanPuterea de scurtcircuit

    Elemente perturbatoare

    Elemente perturbabile

    Investiii

    Cheltuieli de

    instalare

    Cheltuieli dentreinere

    Cheltuieli deexploatare

    ProductivitateCererea pieei

    Producia

    concurenei

    AplicaieCriterii economice Criterii tehnice

    Procedura de alegere a uneiacionri electromecanice

    Alegerea i verificareaputerii motorului electric

    Alegerea i verificareaputerii motorului electric

    Alegereametodei de pornire

    Alegerea tipuluide convertor static

    Selectarea unui productorpentru motorul electric iechipamentul de pornire

    Selectarea unui productorpentru motorul electric i

    convertorul static

    Alegerea i dimensionareaelementelor de protecie

    a motorului

    Alegerea i dimensionareaelementelor de protecie

    a motorului i convertorului

    vitezvariabil

    Fig.2.8. Schema logic general pentru alegerea elementelor unei acionri electromecanice.

    NU DA

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    50/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    51

    n acest scop se propune tratarea urmtoarelor aspecte:- aplicaia se refer la modernizarea unei acionri existente sau se refer la o

    instalaie nou;- aplicaia este independent sau se ncadreaz ntr-un proces de producie;- dac aplicaia face parte dintr-o linie tehnologic, cum este ea inclus din

    punct de vedere funcional: serial sau paralel?;- care sunt riscurile financiare determinate de nefuncionarea aplicaiei

    analizate;- care este scopul reglrii vitezei:

    -optimizarea procesului tehnologic;-economie de energie la pornire;-economie de energie n timpul funcionrii;-reducerea cheltuielilor de producie;

    - care este gama de reglare a vitezei, care sunt vitezele intermediare fixe; pentru

    fiecare vitez, care este puterea (eventual cuplul) cerut de maina de lucru;- dac se impune trecerea motorului n regimde frn;- beneficiarul dispune i de alte sisteme de acionare? De ce tip sunt i cum se

    asigur ntreinerea acestora?- care este politica beneficiarului privind calificarea personalului propriu de

    ntreinere;- cum se asigur sau se va asigura comanda aplicaiei: manual, automat,

    centralizat?- ce alte restricii sau condiii specifice trebuie respectate: mediu coroziv, mediu

    umed, cu praf higroscopic, cu praf exploziv, vibraii, modul de rcire almotorului (fig.2.10);

    - calificarea personalului de exploatare, periodicitatea reviziilor efectuate lainstalaiile deservite de sistemul de acionare.

    Pierderi

    Autoventilaie

    Ventilaie forat

    Acces la acionare

    Acces la alteechipamente

    ExplozivCu prafUmed

    CorozivSalin

    Mediului ambiantInfluenat de alte utilajeSchimbri bruteExpunere la soare

    ocuriZguduituriConstante

    Sub 1000 mPeste 1000 m

    Acces

    Rciremotor

    Zgomotprodus

    Atmosfer

    Temperatura

    Vibraii

    Altitudine

    Condiii specifice Mediul nconjurtor Acionare

    Fig.2.10. Elemente de analiz a condiiilor specifice.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    51/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    52

    Etapa 2. Analiza procesului tehnologic

    .

    Analiza procesului tehnologic (fig.2.11) ofer informaii pentru alegereamotorului i a structurii sistemului.

    ConstantDependent de vitezDependent de spaiu

    Aleator

    PasivActiv

    Valoarea nominal

    oc

    Productivitate

    Puterea de pierderi

    Timpul de rspuns

    Timpul de poziionare

    Precizia reglrii

    Eroarea staionar

    Numrul de cadrane de funcionare

    Frecvena de apariie

    Valoarea de vrf

    Valoarea maxm

    Numrul de porniri

    Momentul de inerie

    Cuplultranzitoriu

    Coninut

    energetic

    Caracteristicastatic Performane

    n regimstaionar

    Performanen regimdinamic

    Cuplul denepenire

    Cuplul

    dinamic

    Condiii de suprasarcin

    Criterii de proiectare Criterii de calitate iperforman

    Informaii privindcuplul dezvoltat de

    sarcin

    Acionareaelectromecanic

    Condiii legatede proces

    Fig.2.11. Elemente de analiz a procesului tehnologic

    Timpul deaccelerare/decelerare

    Din analiza caracteristicilor statice ale mainii de lucru (fig.2.12) varezulta, n principal, cuplul pe care trebuie s-l dezvolte sistemul de acionare lapornire i condiia de invarian a cuplului (M=ct., P=var.) sau puterii (P=ct.,M=var.) la reglarea vitezei.

    MS MS MS MS MS MS

    a) b) c) d) e)

    Fig.2.12. Recapitulativ =f( )

    a) constant; b) propor ional cu vite

    privind caracteristicile statice de forma M

    za; c) proporional cu ptratul vitezei; d) proporional cu viteza la cub; e) invers proporional cu viteza.

    S

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    52/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    53

    Etapa 3. Analiza reelei electrice primare sau sursei de energie electricprimar

    ( fig.2.13).

    Monofazat

    Trifazat

    Monofazat

    Trifazat

    Hexafazat

    Duodecofazat

    Armonici

    Interarmonici

    Frecvene nalte

    Tensiune

    Frecven

    Impedan

    Puterea de scurtcircuit

    ntreruperi scurte

    Vrfuri de tensiune

    Armonici

    Supratensiuni tranzitorii

    Alte perturbaii

    Tipulre elei

    Configuraie

    Parametriire elei

    Parametriire elei

    Nivel de

    compatibilitate

    Transformatorde adaptare

    Nivelulperturb iilora

    Puterea activ P

    Puterea reactiv Q

    Protecii

    Nivelul de imunitate

    Tensiune, curent ConvertorReea

    Influena reelei asupraconvertorului

    Influena convertoruluiasupra reelei

    Fig.2.13 Elemente de analiz a reelei electrice.

    Aceasta poate fi:- reea trifazat de curent alternativ;- reea monofazat de curent alternativ;- reea de curent continuu;- baterie de acumulatori.Pentru o reea de curent alternativ mai trebuie cunoscut:

    - puterea de scurtcircuit a reelei n scopul calculrii cderii de tensiuneprovocat de pornirea direct a motorului din aplicaia analizat sau depornirea direct a altor motoare cuplate la aceeai reea.

    NPSC

    P USS

    SU

    += (2.1)

    unde: NU - tensiunea nominal a reelei;

    SCS -puterea de scurtcircuit a reelei;

    PS -puterea de pornire direct a unui motor asincron;

    PNNN

    NP II

    PS .

    cos.. = (2.2)

    PI - curentul de pornire direct indicat n catalogul motorului.

    - simetria reelei i regimul de tratare a neutrului;

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    53/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    54

    - numrul decuplrilor i natura acestora;- limitele de variaie a tensiunii;- caracteristicile supratensiunilor;- coninutul de armonici;- existena unor consumatori care pot fi influenai de armonicile de tensiune sau

    curent.

    Etapa 4. Alegerea puterii motorului electric alimentat de convertorulstatic din sistem

    .

    n cazul n care se folosete motorul deja existent, se recomandurmtoarea analiz:a) motorul existent este de curent continuu: s se fac o analiz tehnic,

    economic privind nlocuirea cu un motor de curent alternativ;

    b) motorul existent este asincron: s se msoare puterea consumat n condiiilede ncrcare cele mai grele; dac motorul este ncrcat sub 0,6 INse va face onou alegere; dac este ncrcat peste 0,6 IN

    n cazul n care aplicaia este intregral nou, alegerea motorului electricse face dup algoritmul cunoscut.

    , se va ine seama de nclzireaacestuia n condiiile funcionrii la viteze reduse i existenei armonicilor decurent i tensiune.

    Etapa 5. Stabilirea numrului de cadrane de funcionare n planul M0

    Numrul de cadrane de funcionare n planul M0depinde de necesitateareversrii sensului de rotaie a motorului, respectiv de natura cuplului static.

    Se pot identifica urmtoarele cazuri:- funcionarea ntr-un singur cadran (fig.2.14.a) este obinuit pentru

    majoritatea acionrilor, nu se impune reversarea sensului de rotaie:problemele care trebuie rezolvate sunt legate de pornirea i reglarea vitezei,energia cerut din reea i transferat spre maina de lucru;

    - funcionarea n dou cadrane n regim de antrenare (fig.2.14.b); reversareasensului de rotaie se face din repaos, iar oprirea se face, dac este necesar,prin mijloace mecanice;

    - funcionarea n dou cadrane, ntr-unul n regim de antrenare i n al doilea nregim de frn electromagnetic; se pot ntlni mai multe cazuri:

    a) funcionarea n cadranul I n regim de antrenare i funcionarea ncadranul IV n regim de frn (fig.2.14.c); inversarea sensului de rotaie seface subaciunea cuplului static (instalaii de ridicat) energia potenial n cmpgravitaional terestru circulnd dinspre maina de lucru spre reeaua de energieprimar; deci convertorul trebuie s fie de tip bidirecional (redresor-invertor);

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    54/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    55

    b) funcionarea n cadranul I n regim de antrenare i funcionarea ncadranul II, n regim de frn, cazul cuplurilor statice pasive (fig.2.14.d), energiacinetic a mainii de lucru circul spre reeaua de energie primar, deci convertorul

    trebuie s fie de tip bidirecional; sistemul funcioneaz numai n regim tranzitoriu

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    55/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    56

    determinat fie de reducerea treptat a mrimii prescrise fie de preluarea unui obiectcu vitez mare care trebuie frnat;

    c) funcionarea n cadranul I n regim de antrenare i n cadranul II nregim de frn, cazul cuplurilor statice care ntrein micarea (vehicul de traciunela urcarea unei rampe i coborrea unei pante) (fig.2.14.e). Energia potenial n

    cmp gravitaional terestru circul spre reeaua de energie primar, deciconvertorul trebuie s fie bidirecional; sistemul poate s funcioneze i n regimstaionar.- funcionarea n patru cadrane, rezult prin combinarea cazurilor de mai sus.

    Etapa 6. Stabilirea frecvenei comenzilor de start-stop, scopul acestora istabilirea frecvenei reversrilor de sens

    .

    Exist aplicaii (ex: maini de bobinat, maini din industria alimentar de

    umplut membrane) care necesit oprirea procesului pentru retuuri efectuate deoperator; experiena a dovedit c oprirea mainii de lucru trebuie s se fac cuajutorul unui ambreiaj mecanic sau cuplaj electromagnetic.

    Etapa 7. Stabilirea gamei n care trebuie reglat viteza i sensul reglajului

    .

    Aici trebuie precizat cuplul cerut la viteza maxim i care va fi nclzireamotorului la vitez minim. De regul sistemul de acionare, prin convertorulstatic inclus, trebuie s asigure o gam de reglaj (raportul dintre viteza maxim i

    viteza minim pentru aceeai caracteristic static a mainii de lucru) mai maredect cea impus de maina de lucru. Pentru stabilirea sensului reglajului seprocedeaz astfel (fig.2.15):

    - se consider cunoscute c.m.n. a motorului i caracteristica static a mainii delucru;

    - se consider cunoscute vitezele de funcionare staionar s; se identific ceamai mare vitez max a mainii de lucru transpus la arborele motorului(fig.2.16);

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    56/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    57

    - se calculeaz viteza corespunztoare cuplului static pe c.m.n. natnat>max

    , dacse impune un reglaj bizonal.

    Etapa 8. Stabilirea preciziei reglrii

    .

    Precizia reglrii (fig.2.17) indic necesitatea meninerii vitezei impuse nprezena variaiei cuplului static, a tensiunii reelei de alimentare, a temperaturii

    ambiante, a nclzirii motorului etc. Se definesc:-precizia static p

    s

    s

    s

    S

    ssp

    =

    = ; (2.3)

    -precizia dinamic

    s

    s

    Sdp

    =

    = maxmax ; (2.4)

    n funcie de precizia impus sistemului, acesta poate s funcioneze n

    circuit deschis sau n circuit nchis.

    Etapa 9. Alegerea convertorului

    :

    Aceast etap este parcurs n dou secvene:

    a) alegerea convertorului dup destinaia funcional i innd seama de tipulconstructiv al motorului electric (fig.2.18);

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    57/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    58

    b) alegerea convertorului de tensiune i frecven dup tipodimensiune.Cataloagele fabricaniilor de convertoare ofer informaii privind:

    - tensiunea nominal de intrare U1N- frecvena nominal de intrare f

    [V];1N

    - tensiunea de ieire ca procent din tensiunea de intrare (ex. 0...100% U

    [Hz];1N

    - curentul de ieire nominal I);

    N

    - curentul de ieire maxim I[A];

    Nmax

    - puterea aparent nominal S[A];

    N

    - puterea aparent maxim S[kVA];

    max

    - puterea activ nominal P[kVA]i timpul ct poate fi furnizat;

    N

    - plaja n care poate fi modificat frecvena de ieire [Hz];[kW];

    - timpul de cretere (rampa) a frecvenei pn la frecvena nominal;- alte informaii constructive.

    Pe baza acestor informaii se alege un convertor pentru care:PNconv>PU

    Nmotor

    Nconv>UI

    Nmotor

    Nconv>In plus, se vor avea n vedere condiii i informaii privind:

    Nmotor

    - armonicile de tensiune;- armonicile de curent;- gradientul de tensiune dU/dt;

    - gradientul de curent dI/dt;- gradul normal de protecie;- greutatea i dimensiunile de gabarit;

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    58/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    59

    - distana maxim dintre convertor i motor;- vibraiile suportate;- temperatura mediului ambiant recomandat;- factorul de putere;- randamentul.

    Etapa 10. Alegerea traductoarelor

    :

    Traductoarele folosite frecvent n sistemele de acionare electromecanicservesc pentru controlul urmtorilor parametri:

    - curent;- tensiune;- turaie (vitez unghiular);- poziie;

    - temperatur.Alegerea acestora se face dup regulile generale de alegere a elementelor

    dintr-un sistem, n plus se urmrete ca acestea s influeneze ct mai puinprocesul controlat.

    Se menioneaz c, pentru sistemele de acionare, unii parametrii(temperatur, turaie, flux magnetic) pot fi estimai n timp real renunndu-seastfel la traductoarele clasice.

    Etapa 11. Analiza economic a investiiei i a economiilor realizate

    :

    Dup cum este cunoscut, o soluie, un echipament, se alege dup criteriitehnice (pentru sistemele de acionare electromecanic, cele enumerate mai sus) idup criterii economice. Fr a intra n detalii se menioneaz c trebuie avute nvedere:

    - investiia iniial;- costurile de ntreinere i reparaie;- alte costuri (instalare, piese de schimb, filtre etc.).

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    59/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    60

    3.

    SISTEME DE ACIONARE ELECTROMECANICCU MOTOARE DE CURENT CONTINUU IVARIATOARE DE TENSIUNE CONTINU

    n cazul acionrilor alimentate de la surse de tensiune continu autonome,reglarea vitezei se face prin modificarea n impulsuri a tensiunii aplicate motoruluicu ajutorul variatoarelor de tensiune continu (fig.3.1).

    Frecvena de comand pentru instalaiile industriale este de 50-500 Hz, iar

    pentru cele cu inerie redus pn la 2000 Hz. Avnd n vedere valorileconstantelor electromecanice comparativ cu perioada semnalului de comand,rezult c viteza sistemului poate fi considerat practic constant. Notnd cu t1intervalul de conducie, cu t2

    T

    t

    tt

    t 1

    21

    1 =+

    =

    intervalul de pauz i cu T perioada semnaluluidecomand, se poate defini factorul de semnal:

    , (3.1)

    i frecvena de comand:

    T

    1f= . (3.2)

    Variatorul de tensiune continu este un convertor care transformtensiunea continu constant aplicat la intrare n impulsuri dreptunghiulare.Valoarea medie a tensiunii aplicate indusului:

    S

    t

    0Smed UdtU

    T

    1U

    1

    == . (3.3)Se observ c aceasta poate fi modificat fie prin reglarea factorului de

    semnal, frecvena rmnnd constant, fie prin reglarea frecvenei, factorul desemnal rmnnd constant, sau prin reglarea simultan a frecvenei i a factorului

    de semnal.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    60/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    61

    n ipoteza c viteza sistemului este practic constant, iar cuplul static esteconstant i suficient de mare, ecuaia de echilibru a tensiunilor din circuitulindusului devine:

    Tt0;kdt

    diLiRU aaaaS

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    61/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    62

    rezult: );(min = 1R

    UIIC

    a

    SS1 (3.15)

    ,)( minaT

    t

    a

    SS2 e

    R

    UIIC += (3.16)

    respectiv:

    ),())(( min +++=

    1R

    UIe1

    R

    UIIi

    a

    SS

    T

    t

    a

    SS1a

    a (3.17)

    .)( min ++=

    a

    SS

    T

    t

    T

    t

    a

    SS2a R

    UIee

    R

    UIIi aa (3.18)

    Din condiia )()( TiTi 2a1a = , rezult:

    .min S

    T

    t

    T

    t

    a

    S I

    e1

    e1

    R

    UI

    a

    a

    +

    =

    (3.19)

    Deci curentul prin indusul motorului pulseaz n jurul valorii IS caredepinde de cuplul static MS

    .

    3.1. Ecuaia caracteristicii mecanice

    n regim de curent nentrerupt, ecuaia caracteristicii mecanice este deforma:

    ,

    =

    k

    IR

    k

    U aaS (3.20)

    rezultnd c acestea au forma tipic acaracteristicilor de tensiune.

    Dac cuplul rezistent are valori

    reduse, curentul prin indusul motorului sepoate anula nainte de sfritul perioadei T(fig.3.2).

    Notnd cu T intervalul n carecurentul circul prin dioda de nul, expresiatensiunii medii la bornele motoruluidevine:

    ).()(

    +=+= +

    1EUEdtT

    1dtU

    T

    1U S

    T

    T

    T

    0Smed (3.21)

    n regim cvasistaionar:

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    62/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    63

    EIRU aamed += , (3.22)Respectiv:

    EIR)1(EU aaS +=+ . (3.23)De aici ecuaia caracteristicii mecanice n regim de curent ntrerupt:

    )(kIR

    )(kU aaSi +

    +

    = . (3.24)

    Se constat c pentru =ct, viteza de funcionare n gol ideal crete odatcu scderea lui , motorul avndtendina de ambalare (fig.3.3).

    Limita regimului de curentntrerupt se obine pentru =1-.Curentul de sarcin minim pentruexistena regimului de curentnentrerupt se obine din condiiaImin

    =

    a

    a

    T

    T

    T

    T

    a

    Sscr

    e1

    e1

    R

    UI

    =0:

    (3.25)

    Dezvoltnd exponeniala n serie de puteri i reinnd termenii pn laputerea a doua, rezult:

    =

    =

    2a

    2

    a

    2a

    22

    a

    a

    Sscr

    T

    T

    2

    1

    T

    T1(1

    )T

    T

    2

    1

    T

    T1(1

    R

    UI =

    +

    +

    )T

    T2(

    T

    T

    2

    1

    )T

    T

    2

    12(

    T

    T

    2

    1

    R

    U

    aa

    a

    2

    a

    a

    S

    =

    +

    +

    =

    a

    a

    2

    a

    a

    S

    T

    T2

    T

    T2

    T

    T2

    R

    U

    +

    a

    2

    aa

    S

    T

    T2

    T

    T

    R

    U)(

    T2

    T

    R

    U 2

    aa

    S (3.26)

    Valoarea maxim a acestui curent se obine din condiia:

    0d

    dIscr = ; 5021021 ,=== (3.27)

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    63/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    64

    La analiza caracteristicilor mecanice ale acionrii cu m.c.c. serie trebuies se in seama c tensiunea electromotoare depinde att de vitez ct i decurentul de sarcin E=f(ia

    Pentru analiza evoluiei curentuluii a caracteristicii statice se recomand

    elaborarea unor modele numerice.

    ,) aceasta putnd fi liniarizat pe poriuni.

    Pentru oprirea acionrilor cum.c.c. i variatoare de tensiune continu sepoate aduce sistemul att n regim defrnare recuperativ ct i n regim defrnare dinamic. Avnd n vedereprincipiul frnrii recuperative i

    implicaiile funcionale determinate de puterea consumatorilor conectai la reeauade recuperare, se utilizeaz de obicei frnarea dinamic. Pornind de la schema

    indicat n fig.3.4 sunt utilizate practic i alte variante att pentru m.c.c. cuexcitaie separat ct i pentru m.c.c. cu excitaie serie.

    3.2. Structura sistemelor de acionare cu m.c.c. ivariatoare de tensiune continu

    Sistemul prezentat (fig.3.5) asigur comanda cu factor de semnal variabili frecvena constant determinat de frecvena generatorului de impulsuri GI.

    Impulsurile de comand sunt trimise spre tiristorul secundar V2 prinintermediul formatorului de impulsuri FI2 i spre blocul logic BL. Blocul logictransform impulsurile dreptunghiulare n semnale liniar variabile (fig.3.6) caresunt comparate cu mrimea de conducere Uc

    obinut de la regulatorul de curent.

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    64/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    65

    La coincidena celor dou semnale se trimite prin intermediulformatorului FI1 un impuls de comand pe poarta tiristorului principal.Funcionarea i rolul regulatoarelor de turaie i curent este asemntoare cu ceaprezentat la sistemele cu redresoare comandate. Sistemele cu m.c.c. i variatoare

    de tensiune continu se ntlnesc la acionarea tramvaielor, troleibuzelor,metrourilor etc.

    3.3. Comanda adaptiv a sistemelor de acionareelectromecanic cu m.c.c. i variatoare de tensiunecontinu

    Comanda adaptiv se impune n cazul sistemelor de acionare pentru care

    informaia aprioric privind regimul de funcionare al mainii de lucru esteincomplet. n acest scop partea de comand trebuie s asigure, pentru adaptare,dou funcii:

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    65/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    66

    - s msoare variabilele dinsistem;

    - s modifice structurasistemului i s asigurecomanda acestuia n

    concordan cu evoluiavariabilelor i cu scopulurmrit.

    n cazul cupluriloraleatoare (fig.3.7) (sarcinvariabil, urcarea unei rampe,coborrea unei pante) estenecesar meninerea constant avitezei folosind succesiv dou

    metode de reglare a vitezei:modificarea tensiunii de alimentare i diminuarea fluxului de excitaie.

    Pentru aceasta se consider o structur variabil (fig.3.8) format din doucontactoare statice: unul (VTC1) pentru modificarea tensiunii i al doilea (VTC2)pentru untarea nfurrii de excitaie, respectiv reglarea fluxului de excitaie.

    Se impune meninerea cvasiconstant a vitezei n prezena cuplului staticvariabil ntre dou limite Mmini Mmax(fig.3.9) cu respectarea restriciei ia

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    66/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    67

    Comanda sistemului se face pe baza algoritmului prezentat n fig.3.10 ncare partea de sistem i de msur au fost reprezentate ca obiecte orientate.

    n prima secven se compar curentul real iacu valoarea maxim admisImax ad , iar apoi viteza real cu viteza prescris S Avnd n vedere viteza de rspuns a prii mecanice se admite c dac:

    .

    (-S

    unde a este o eroare admisibil, structura sistemului rmne neschimbat.

    )S,

    - se comand scderea vitezei prin creterea fluxului de excitaie;atunci:

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    67/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    68

    - se menine comanda de la momentul t-t dac viteza scade, adic

    =(t)-(t-t)

  • 7/23/2019 Actionari Electromecanice Curs

    68/136

    Sisteme automate de acionare electromecanic

    69

    4. SISTEME DE ACIONARE ELECTROMECANIC

    CU M.C.C. I REDRESOARE COMANDATE

    4.1.

    Introducere

    Aceste sisteme se compun din acionarea clasic cu motoare de curentcontinuu i o surs comandabil de energie care, n acest caz este un redresorcomandat trifazat sau monofazat (fig.4.1).

    La alegerea acestor sisteme trebuie s se in seama i de dezavantajelelor:

    - factorul de putere al ntregului sistem mai sczut;- deoarece curentul furnizat de redresor este pulsatoriu, este necesar

    utilizarea unor bobine de filtrare sau utilizarea unor motoare specialproiectate pentru aceste aplicaii;

    - deoarece tensiunea obinut de la redresor conine armonici,nclzirea motorului este mai mare dect la alimentarea cu tensiuneneted i sunt necesare msuri suplimentare pentru evitareatransmiteri