Introducere ……. 13 [311082]

Cuprins

Introducere …………………………………………………………………………. 13

Mașini de curent continuu ………………………………………………….……… 15

2.1. Elemente constructive ………………………………………………………….. 15

2.2. Fenomene electromagnetice specifice funcționării în sarcină a mașinii de curent continuu ………………………………………………………………………………20

2.2.1. Reacția indusului ………………………………………………………20

2.2.2 Comutația ………………………………………………………………22

2.3. Regimuri energetice de funcționare ale mașinii de curent continuu …………….23

2.3.1. Regimul de motor ………………………………………………………24

2.3.2. Regimul de generator ……………………………………………….…26

2.3.3. Regimul de frână electrică …………………………………………..…28

2.4 Ponirea motoarelor de curent continuu …………………………………………..30

2.4.1. Pornirea directă ………………………………………………………..30

2.4.2. Pornirea cu reostat sau cu trepte de rezistență …………… …………33

2.4.3. Pornirea automatizată ……………………………………………….…36

Utilizarea releelor inteligente în comanda automată a motoarelor de curent continuu ……………………………………………………………………………..39

Controlerele logice programabile(PLC) ………………………………… ……39

Principiul de funcționare …………………………………………………40

Programarea controlelelor PLC …………………………………………..43

Calculul reostatului de pornire pentru motoarele de curent continuu ……………44

Programarea reulelului Zelio pentru pornirea în trepte de rezistență a motorului de curent continuu ………………………………………………………………….49

Codul programului ………………………………………………………………50

Date experimentale ……………………….……………………………………..59

5. Concluzii ……………………………………………………………………………..

Bibliografie……………………………………………………………………………………………

1. INTRODUCERE

Dintre motoarele electrice cele mai utilizate sunt motoarele de curent continuu. Datorită simplității, a robusteții lor, a puterilor mari dezvoltate și a [anonimizat] – servomotoare, [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat].

Motorul de curent continuu a fost inventat în 1873 de Zénobe Gramme prin conectarea unui generator de curent continuu la un generator asemănător. Astfel, a [anonimizat]. Astfel, el a constatat că generatorul "inițial" era de fapt o [anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], locomotive electrice și diesel electrice etc.

2. MAȘINI DE CURENT CONTINUU

2.1 Elemente constructive

Prima construcție de mașină de curent continuu a fost realizată de Ritchie în anul

1833. [anonimizat], construcția s-a [anonimizat] o serie de îmbunătățiri constructive. [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] (figura 2.1.a), [anonimizat] (de excitație), care poartă înfășurarea de excitație (vezi detaliul din

figura 2.1.b), polii auxiliari (de comutație), [anonimizat]le, care susțin lagărele cu rulmenți sau de alunecare (la puteri mici), cât și sistemul de

perii și portperii.

a) b)

Fig. 2.1. Secțiune transversală prin mașina de c.c. cu detaliu de pol principal

Rotorul este partea mobilă a mașinii, alcătuit dintr-un pachet de tole, cu crestături pe exterior, care susțin o înfășurare tip indus de curent continuu. Crestăturile sunt egale și repartizate uniform pe circumferință. Pachetul de tole se găsește fixat pe arborele mașinii, ca și colectorul și se rotește odată cu acesta. Tot pe arbore poate fi prevăzut un ventilator, pentru

îmbunătățirea evacuării de căldură din mașină, în timpul funcționării.

Carcasa (jugul statoric) este realizată din fontă sau oțel turnat, mai rar din tablă groasă

de oțel sudată. Ea constituie atât cale de închidere a fluxului inductor, cât și suport pentru

susținerea polilor. Fie din turnare, fie prin sudare, carcasa este prevăzută cu tălpi de susținere

și fixare a mașinii și cu o cutie de borne. Tot pe carcasă este fixată plăcuța indicatoare, cu

datele nominale ale mașinii. O altă variantă constructivă se întâlnește la mașinile de curent

continuu de putere mică și mai ales la motoarele destinate a fi alimentate de la instalații de

redresare cu semiconductoare. Jugul, împreună cu polii, sunt realizați din tole de oțel

electrotehnic, de (0,5….1) mm grosime, ștanțate sub formă adecvată (figura 2.2.). Acest tip

constructiv se întâlnește, de exemplu, la mașinile de c.c. pentru locomotivele electrice și

diesel-electrice. In acest caz, întregul jug statoric este introdus într-o carcasă care joacă numai

rolul de protecție și fixare.

Fig. 2.2. Tolă statorică cu jug și poli incluși

Polii de excitație (principali) se realizeazăă din tole de oțel electrotehnic de (0,5….1)

mm grosime, strânse și consolidate prin nituire (figura 2.1.b), sau cu bulon. Fixarea de jugul

statoric se face tot cu bulon de strângere. Polii sunt formați din corpul polului, zona pe care se

află bobina înfășurării de excitație și talpa polară, cu rol atât în susținerea bobinei, cât și în

repartizarea mai uniformă a fluxului inductor spre rotor. Cele mai multe mașini de c.c. se

realizează în construcție tetrapolară (numărul de poli este 2p = 4). Bobinele înfășurării de

excitație se conectează între ele astfel încât să asigure sensul fluxului de excitație de așa

manieră ca polii N și S să alterneze. Distanța dintre axele a doi poli alăturați (aceeași cu

distanța dintre axele neutre, reprezentate în figura 2.1) se numește pas polar ().

Fluxul magnetic de excitație este fluxul inductor, calificativul “inductor” fiind asociat

în general statorului mașinii de c.c. Capetele înfășurării de excitație se scot la cutia de borne.

La mașinile de puteri mari (peste 10 kW), există și o înfășurare de compensare, care

este plasată în crestături practicate în tălpile polare, este conectată în serie cu înfășurarea

rotorică și are rolul de a compensa local fluxul magnetic de reacție produs de solenația

acesteia la funcționarea în sarcină (fluxul de reacție slăbește fluxul de excitație).

Polii de comutație (auxiliari) sunt așezați simetric, între polii de excitație. Axele

polilor de comutație se plasează în axele neutre ale polilor principali (ca în figura 2.1).

Construcția lor este asemănătoare cu a polilor principali. Infășurările situate pe polii de

comutație se conectează între ele tot în sensul alternanței polarităților și se înseriază cu

înfășurarea rotorică (a indusului). Fluxul magnetic produs de solenația polilor auxiliari în

zona de comutație are rol de a favoriza procesul de comutație (schimbarea sensului curentului

prin secțiile înfășurării rotorice). Atât polii principali, cât și cei auxiliari se realizează din tole de oțel feromagnetic. La cele mai multe mașini nu este nevoie să se izoleze tolele între ele, deoarece fluxul magnetic ce străbate circuitul magnetic al statorului nu variază în timp și nu apar curenți turbionari; lamelarea se face din motive tehnologice (operația de ștanțare a tolelor este automată). La motoarele de c.c. care lucrează în regim de sarcină variabilă, la cele alimentate prin convertoare statice de frecvență sau în cazul celor incluse în sisteme de acționare cu reglaj de turație prin slăbire de flux, particularitățile de funcționare implică apariția fluxurilor variabile în timp, așa încât se impune izolarea tolelor din circuitul magnetic statoric pentru reducerea pierdierilor prin curenți turbionari.

Miezul rotoric este realizat dintr-unul sau mai multe pachete de tole; tolele au

grosimea de (0,5….1) mm și sunt izolate între ele. Rotorul are un număr Z de crestături

uniform distribuite pe circumferința exterioară (fig. 2.1). Rotorul reprezintă indusul mașinii

de curent continuu, el găsindu-se sub influența câmpului magnetic inductor (de excitație),

produs de solenația polilor principali. Pasul polar () se poate exprima la nivelul rotorului în

trei moduri (în asociație cu secțiunea transversală din fig. 4.1a):

– ca unghi la centru: = (2) / (2p) [rad];

– ca arc de cerc la periferia rotorului cu diametrul exterior D: = (D) / (2p) [m];

– ca număr de crestături aflate sub incidența unui pol: = Z / (2p) [crest.].

Infășurarea rotorică (a indusului) este așezată în cele Z crestături ale rotorului; este o

înfășurare închisă și formată din secții, elemente de înfășurare care se repetă identic și se

succed la parcurgerea înfășurării. Există două tipuri de bază de înfășurări de c.c.: buclată și

ondulată, clasificare făcută după forma secțiilor. In figura 2.3 a și b sunt reprezentate

schemele desfășurate și schemele electrice echivalente pentru aceste două tipuri de înfășurări.

In cele două scheme desfășurate s-au pus în evidență, prin reprezentare cu linie mai groasă,

câte două secții succesive, pentru a se vedea atât forma lor specifică, cât și modul de așezare a

laturilor lor: la înfășurarea buclată, secțiile care se succed în parcursul înfășurării au laturile

plasate sub incidența aceleiași perechi de poli, în timp ce la înfășurarea ondulată, secțiile

succesive sunt plasate în zone ce țin de perechi de poli diferite. La ambele tipuri, latura de

ducere, respectiv cea de întoarcere a unei secții se află sub incidența a doi poli alăturați (deci

de polarități diferite).

Infășurarea indusului este compusă din mai multe spire (o secție poate fi compusă din

una sau mai multe spire), plasate în crestături, colectorul are atâtea lamele câte secții are

înfășurarea rotorică, corespunzând (pentru construcțiile uzuale) și la numărul de crestături

rotorice. Numărul de perii este egal cu numărul de poli și periile sunt plasate, din punct de

vedere electromagnetic, în axa neutră a polilor (decalarea lor se practică numai în cazuri

speciale). Capetele fiecărei secții sunt racordate la lamele diferite ale colectorului. Periile sunt

poziționate pe lamele de colector, conectate cu laturi de secție aflate în axa neutră a polilor

inductori. Laturile secțiilor sunt plasate în crestături (în două straturi, izolate între ele), izolate

față de miez și consolidate cu pană la deschiderea crestăturii. Capetele înfășurării sunt

consolidate cu bandaje. Infășurarea rotorică este supusă forțelor centrifuge, de aceea se

impune o consolidare mecanică bună.

Colectorul este realizat din lamele de cupru, dispuse radial, izolate între ele și fixate pe un butuc plasat pe arbore. El se rotește odată cu arborele mașinii. La fiecare lamelă este

racordat punctul comun dintre o latură de întoarcere și una de ducere, aparținând la două secții

succesive în parcursul înfășurării.

Datele înfășurării: Z=16; 2p=4.

Deschiderea bobinei cu pasul polar y1 = = Z/2p = 4

Schema electrică echivalentă cu 2a = 4 căi de curent în paralel

a. Infășurare buclată simplă

Datele înfășurării: Z=19; 2p=4

Pasul polar = Z/2p = 4

Pasul de ducere y1 = 5

Pasul rezultant y = 9

Schema electrică echivalentă cu 2a = 2 căi de curent în paralel

b. Infășurare ondulată simplă

Fig. 2.3. Schema desfășurată și schema electrică echivalentă a unor înfășurări de c.c.

Periile colectoare sunt fixate în portperii și sunt imobile față de rotor și colector. Ele

calcă pe colector, realizând un contact alunecător și permit culegerea tensiunii electromotoare induse în conductoarele înfășurării, astfel încât colectorul împreună cu periile colectoare joacă rolul unui convertor mecanic de frecvență, între tensiunea redresată la bornele mașinii (la perii) și tensiunea alternativă din înfășurare. Periile vin în contact cu lamelele de colector conectate la conductoare care se află în axa neutră a polilor (axa de simetrie dintre doi poli vecini), zonă în care câmpul magnetic schimbă polaritatea trecând prin valoarea zero, deci zonă în care și curentul prin conductor schimbă în mod natural polaritatea (comută).

Alimentarea înfășurării de excitație a mașinii de c.c., indiferent de regimul de

funcționare (motor sau generator) se face de la o sursă de tensiune continuă, care poate fi

exterioară (excitație independentă sau separată), sau se asigură prin autoexcitație (adică poate

fi chiar mașina de c.c. când ea lucrează ca generator, sau aceeași sursă care o alimentează ca

motor, schemele electrice de conectare a excitației fiind identice în cele două regimuri).

Conectarea înfășurării (înfășurărilor) de excitație la bornele mașinii se poate face în serie,

paralel, compound (asociere între serie și paralel) sau se pot realiza combinații de excitație

independentă și autoexcitație. După modul în care este alimentată, înfășurarea de excitație

diferă din punct de vedere constructiv (număr de spire, secțiune de conductor). In figura 2.4

este prezentată convenția de simbolizare a bornelor pentru mașina de curent continuu.

Fig. 2.4. Simbolizarea bornelor la mașina de curent continuu

2.2 Fenomene electromagnetice specifice funcționării în sarcină a mașinii de curent continuu

2.2.1 Reacția indusului

Fenomenul de reacție a indusului intervine la funcționarea în sarcină a mașinii, când

curentul ce străbate înfășurarea rotorică este nenul, iar solenația respectivă crează așa numitul

câmp magnetic de reacție, care se compune cu câmpul magnetic inductor (de excitație, sau

principal), dând naștere câmpului magnetic rezultant.

In figura 2.11 sunt prezentate (în cazul unei mașini bipolare) spectre calitative pentru:

câmpul inductor (a), câmpul de reacție, în cazul plasării periilor în axa neutră a polilor

inductori, numit câmp de reacție transversal (b) și câmpul rezultant (c).

a.) câmpul inductor b.) câmpul de reacție c.) câmpul rezultant

Fig. 2.5. Spectre de câmp magnetic pentru ilustrarea reacției transversale

Denumirile sunt asociate axelor de simetrie ale mașinii: axa polilor este denumită și

axă longitudinală, iar axa neutră a polilor este axa transversală. După cum se observă, câmpul

rezultant este orientat după o axă oarecare. In figura 2.6 s-au reprezentat grafic distribuțiile

câmpurilor din mașină, considerate la nivelul întrefierului, în raport cu coordonata unghiulară

, care se măsoară aici începând din axa neutră a polilor, unde câmpul inductor este nul.

Câmpul de reacție transversal are efect magnetizant pe o parte a zonei de incidență a unui pol

și efect demagnetizant pe cealaltă parte. In figurile 2.5 și 2.6 reprezentarea calitativă a

câmpului rezultant s-a făcut ca pentru medii liniare, prin superpoziție și idealizând geometria

armăturilor. In realitate, câmpul magnetic rezultant este afectat de saturație și de eventuale

nesimetrii ale construcției mașinii, iar în figura 2.6 s-a sugerat efectul saturației prin linia

punctată pe caracteristica câmpului rezultant.

Fig. 2.6. Repartiția spațială a câmpurilor magnetice inductor, de reacție și rezultant

In cazul poziției decalate a periilor față de axa neutră, câmpul de reacție se poate

descompune după direcția longitudinală și cea transversală. Apare astfel câmpul de reacție

longitudinal, care are aceeași orientare (câmp magnetizant) sau orientare opusă (câmp

demagnetizant) față de câmpul inductor, după cum periile sunt deplasate în sensul de rotație

sau în sens opus și după cum mașina funcționează ca motor sau ca generator [B, 1].

Câmpul magnetic de reacție transversal se poate compensa local, cu câmpuri care

prezintă o distributie similară, dar orientate în sens opus. Soluțiile constructive curente adoptă

înfășurarea de comutație, așezată pe poli plasați în axele neutre ale polilor principali,

respectiv înfășurarea de compensare, plasată în crestături practicate în tălpile polare. Ambele înfășurări sunt înseriate cu înfășurarea indusului, deci parcurse de același curent și au sensul de bobinare astfel încât să producă fluxuri opuse fluxului de reacție transversal. O

reprezentare a câmpurilor de compensare produse simultan de înfășurarea de comutație și de

cea de compensare se dă în figura 2.7, comparativ cu reprezentarea câmpului transversal de

reacție.

a.) câmp de reacție transversal b. câmpuri de compensare (al înfășurării de comutație și al înfășurării de compensare)

Fig. 2.7. Soluția de compensare locală a reacției transversale.

Fenomenul de reacție a indusului are influență asupra funcționării în sarcină a mașinii;

de exemplu, în cazul motorului derivație, câmpul de reacție slăbește câmpul inductor, astfel că

la curenți mari de sarcină, când reacțiunea devine importantă, slăbirea fluxului modifică

forma caracteristicii mecanice și afectează stabilitatea motorului. Un alt efect negativ se manifestă asupra fenomenelor electromagnetice din zona axei neutre a polilor inductori, zona de comutație. Răspunsul polilor de comutație la câmpul de reacție transversal trebuie să fie proporțional cu însuși câmpul de reacție și să se producă cu o constantă de timp cât mai redusă. In acest scop se iau măsuri constructive, cum ar fi: conectarea înfășurării de comutație în serie cu înfășurarea indusului pe de o parte și realizarea polilor de comutație din tole izolate și lăsînd o lărgime mai mare a intrefierului în dreptul lor decât pentru polii principali, pe de altă parte.

2.2.2 Comutația

Ca urmare a rotirii indusului, periile colectoare sunt în situația de a scurtcircuita,

pentru un interval de timp Tk, secțiile ce trec dintr-o cale de curent în alta (fig.2.8a). In acest

interval de timp curentul secției variază de la (+ia) la (-ia), ca în reprezentarea din figura

2.8b, fenomen numit comutația curentului. Circuitul secției scurtcircuitat de perii este sediul

unor tensiuni electromotoare induse, a căror sumă raportată la rezistența electrică echivalentă

a circuitului (format de secție, lamele, peria care le scurtcircuitează și contactul perie – lamele)

dă valoarea curentului de scurtcircuit în secție.

a.) Secție aflată în proces de comutație b.) Forma de undă a curentului prin secție

Fig. 2.8. Explicativă pentru procesul de comutație

Secția care comută este parcursă în principal de câmpul magnetic transversal (de

reacție) și de fluxul magnetic propriu. Aceste câmpuri induc tensiuni electromotoare în

circuitul secției care comută, conform următoarelor fenomene:

-tensiunea electromotoare indusă prin mișcare de câmpul de reacție transversal:

ert 2 l v ws Br , (2.1)

unde l este lungimea laturii secției, v este viteza de deplasare a conductoarelor, ws este

numărul de spire pe secție, iar Br este inducția câmpului de reacție transversal;

– tensiunea electromotoare indusă prin pulsație de fluxul magnetic propriu ψs, care variază prin suprafața mărginită de secție în intervalul Tk:

EL = – = – Ls, (2.2)

unde Ls este inductivitatea proprie a secției.

În cazul decalării periilor din axa neutră, comutația se produce într-o zonă unde

intervine și influența câmpului inductor, printr-o tensiune electromotoare. indusă prin mișcare:

eE 2 l v ws Bi . (2.3)

Secția care comută se găsește de asemenea sub influența câmpului produs de înfășurarea de compensare. In cazul prezenței polilor de comutație, câmpul magnetic de inducție Bk produs de solenația înfășurării de comutație duce la apariția unei tensiuni electromotoare induse prin deplasare:

ek 2 l v ws Bk. (2.4)

Prezența tensiunilor electromotoare induse în secția aflată în proces de comutație

afectează acest fenomen. Dacă tensiunile electromotoare ert și eL sunt datorate fenomenelor

electromagnetice din mașină și sunt dăunătoare procesului de comutație, tensiunea electromotoare ek este produsă în mod special pentru a compensa efectul lor și a îmbunătăți comutația, iar dimensionarea polilor și înfășurării de comutație se face special pentru acest scop, impunându-se condiția:

= ert + el + ek = 0 (2.5)

In cazul decalării periilor, prezența polilor de comutație este inutilă. Decalarea poate

să fie utilă (practicată în sensul de rotație la generator și în sens opus turației la motor), la

mașinile de puteri mici, realizându-se un efect de reacție longitudinală demagnetizantă, dar în

același timp se mută procesul de comutație din axa neutră a polilor unde câmpul de excitație

este nul, într-o zonă unde câmpul de excitație poate juca rolul pe care, la mașinile mari, îl are

câmpul produs de solenația de comutație.

Procesul de comutație condiționează buna funcționare a mașinii. O comutație

defectuoasă are ca urmare uzarea periilor și a colectorului, prin efectul scânteilor puternice

care o însoțesc. In afară de utilizarea polilor auxiliari există și alte măsuri constructive care au

efecte favorabile asupra comutației, referitoare la alegerea unor anumite tipuri de perii, sau la

modul de realizare a înfășurărilor rotorice.

2.3 Regimuri energetice de funcționare ale mașinii de curent continuu

Mașina de curent continuu poate funcționa în trei regimuri din punctul de vedere al trasformării energetice efectuate:de motor, de generator si de frânare. În regimul de motor, mașina transformă puterea electrică primită de la o rețea de curent continuu în putere mecanică cedată pe la arborele unui mecanism sau a unei instalații mecanice. Precum se remarcă, în regim de motor mașina realizează transformarea inversă de putere în comparație cu regimul de generator. În regimul de generator, mașina transformă puterea mecanică primită de la arbore la un motor(care antrenează mașina) în putere electrică debitată într-o rețea de curent continuu. În fine, în regim de frână electrică, mașina primește putere mecanică de la arbore și putere electrică de la o rețea de curent continuu și le transormă ireversibil în timp în căldură, dezvoltând totodată un cuplu necesar frânării unui mecanisc sau unei instalații mecanice.

În cele ce urmează voi studia mai în detaliu principiul de funcționare al mașinii în fiecare regim și voi stabili ecuațiile generale de funcționare staționară și bilanțul de puteri. Voi folosi următoarele convenții: tensiunea electromotoare E0 se consideră pozitivă, dacă are același sens cu curentul rotoric IA ; cuplul electromagnetic M este pozitiv dacă are sensul din regimul de motor.

2.3.1 Regimul de motor

Mașina de curent continuu poate funcționa, după cum am enunțat și mai sus, și în regim de motor electric. Prin definiție, un motor electric transformă puterea electrică primită de la o rețea electrică în putere mecanică prin intermediu câmpului electromagnetic. Puterea mecanică astfel obținută se poate utiliza pentru a pune în mișcare o mașină de lucru oarecare(o macara, un strung, o pompă). Se demonstrează cele afirmate mai sus.

Fie pentru această mașină de curent continuu și se conectează mașina prin intermediul bornelor sale A1 și A2 la o rețea electrică de curent continuu cu tensiunea constantă UA, indiferent de condițiile de funcționare ale mașinii considerate. Mașina va absorbi de la rețea un anumit curent IA în înfășurarea rotorului(în a polilor auxiliari și, eventual, în cea de compensare). Se presupune ca înfășurarea de excitație este străbătută de un curent IE(provenit de la o sursă sau chiar de la aceeași rețea de la care se alimentează și înfășurarea rotorului).

Se consideră că sensurile celor doi curenți IA si IE în cele două circuite ale mașinii sunt cele indicate in fig 2.9. Conductoarele înfășurării rotorului, fiind străbătute de curent și aflându-se în câmpul polilor de excitație, vor fi solicitate de forțe electromagnetice care vor da naștere unui cuplu de rotație. Acest cuplu electromagnetic va avea valoarea absolută

M = , (2.6)

sensul fiind arătat în figura 2.9.

Dacă acest cuplu este mai mare decât cuplul static total la arborele motorului(cuplul de frecări în palierele proprii ale mașinii plus cuplul static al instalației cuplate mecanic cu arborele mașinii), atunci rotorul se pune în mișcare. Mișcarea este o mișcare accelerată până în momentul în care cuplul electromagnetic este egalat de cuplul rezistent care se dezvoltă la arborele mașinii. După aceea mișcarea devine uniformă. Prin urmare, mașina primește putere electrică de la rețeaua electrică de curent continuu și o cedează pe la arbore sub formă de putere mecanică mașinii de lucru pe care o pune în mișcare. Mașina funcționeaza într-adevăr în regim de motor electric.

Fig 2.9.

Desigur că în sectțiile înfășurării rotorului motorului electric considerat se induc tensiuni electromotoare, fiindcă diferitele secții se învârt în câmpul polilor de excitație.

Dacă este viteza unghiulară de rotație a motorului, E fluxul pe un pol, considerând ca sens pozitiv de parcurgere a diferitelor secții sensul curentului Ia absorbit de la rețea, rezultă o tensiune electromotoare pe o cale de curent dată de relația

E0 = – (2.7)

Semnul minus al tensiunii electromotoare induse între bornele motorului arată că tensiunea electromotoare E0 are sens invers sensului pozitiv ales, adică are sens invers curentului absorbit IA. Evident, pentru relația de mai sus trebuie cunoscută si funcția:

E = f(IE) (2.8)

Adoptând pentru motor convenția de sensuri pozitive de la receptor(fig.2.10), se poate deduce ecuația de funcționare a motorului. Pentru aceasta se aplică teorema a II-a a lui Kirchoff, care începe de la borna A1, străbate înfășurarea rotorului prin interiorul conductoarelor din care sunt realizate secțiile înfășurării îi ajunge la borna A2, închizându-se apoi prin aer la borna A1(cu Up căderea de tensiune în contactul perie-colector):

RAIA + Up – UA = E0 (2.9)

sau ordonând în alt mod diferiții termeni:

UA = RAIA + Up –E2 (2.10)

Ecuația de funcționare poate lua o formă simplificată în ipoteza că se include în căderea ohmică RaIa și căderea de tensiune la perii Up:

UA = RAIA – E0 (2.11)

Fig. 2.10.

Pe baza celor prezentate mai sus, se poate face bilanțul puterilor la motorul electric de curent continuu. In figura 2.11 s-a căutat să se dea o reprezentare mai sugestivă acestui bilanț. S-a luat în considerare și puterea UeIe, absorbită de la o sursă electrică de alimentare și care este necesară pentru acoperirea pierderilor Joule ReIe în înfășurarea de excitație(eventual și în reostatul înseriat în circuitul de excitație).

Fig. 2.11.Bilanțul de puteri la motor

Din ecuația de funcționare a motorului în curent continuu rezultă o relație care exprimă explicit viteza de rotație. Deoarece E0 = – -kE E , în care kE este o constantă pentru o mașină dată, se poate scrie pe baza ecuației de funcționare:

= (2.12)

iar în cazul utilizării ecuației simplificate de funcționare:

= (2.13)

Această relație pune în evidență factorii care dictează valoarea vitezei de rotație, una din mărimile importante care caracterizează funcționarea oricărui motor.

2.3.2 Regimul de generator

Generatorul de curent continuu primește energie mecanică de la mașina de antrenare și

are înfășurarea de excitație parcursă de curent, deci are asigurat fluxul de excitație în circuitul

său magnetic. Este produsă energie electrică la bornele înfășurării indusului și ea poate fi

furnizată unui circuit de sarcină.

Se consideră cazul generatorului cu excitație independentă (separată) (fig. 2.12), iar

ecuațiile sale de funcționare reprezintă, după cum urmează:

Fig. 2.12. Schema electrică a generatorului cu excitație separată

U E – RI – Up (2.14)

E ken (2.15)

Iex,I) (2.16)

M

– ecuația de tensiuni (2.14) – rezultată prin aplicarea teoremei a II-a a lui Kirchhoff pe

circuitul indusului, unde R este rezistența echivalentă la bornele generatorului (incluzând

rezistența înfășurării indusului și rezistențele înfășurărilor de compensare și comutație,

conectate în serie cu circuitul indusului, dacă mașina are astfel de înfășurări), iar ΔUp este

căderea de tensiune la perii, reprezentând tensiunea pe perechea de perii aflată în circuitul

indusului; valoarea sa depinde de proprietățile materialului din care sunt realizate periile și este aproximativ constantă la funcționarea în sarcină, începând de la cca. 20% din curentul

nominal, respectiv este neglijabilă sub această valoare;

– expresia tensiunii electromotoare induse în înfășurarea rotorică (a indusului) (2.15);

– caracteristica magnetică ( 2.16), în general neliniară, dar aproximată cu o dependență liniară în multe aplicații; la mașinile echipate cu înfășurare de compensare, influența curentului de sarcină I este compensată și caracteristica magnetică păstrează forma de la funcționarea în gol, Iex.

– expresia cuplului electromagnetic (2.17)

Ecuațiile (2.14) – (2.17) sunt asociate figurii 2.12 și caracterizează funcționarea

generatorului cu excitație independentă în regim staționar; pentru generatoarele cu

autoexcitație se pot formula ecuații de funcționare de același tip.

Categoriile de pierderi care apar la funcționarea în sarcină a generatorului de curent

continuu sunt următoarele:

– pierderi de tip Joule în circuitul electric al rotorului (PJ) și în circuitul înfășurării de excitație (Pex), cu expresiile: PJ = R·I2, respectiv Pex = Rex·Iex2; dacă mașina este echipată cu înfășurări de comutație și de compensare, se calculează și pentru acestea pierderi de tip Joule;

– pierderi în miezul feromagnetic rotoric, datorate efectelor fluxului magnetic variabil în timp prin materiale feromagnetice: pierderi prin curenți turbionari și prin histerezis (PFe);

– pierderi mecanice de frecare și ventilație (Pfv);

– pierderi de tip Joule datorate rezistenței electrice de contact a periilor pe colector (Pp), cu expresia Pp = UpI;

– pierderi suplimentare în fier, localizate în dinții rotorului și în tălpile polare, sau în

conductoarele înfășurării rotorice, datorate repartiției neuniforme a curentului alternativ în

secțiunea conductorului (PS); în comparație cu celelalte categorii de pierderi, pierderile

suplimentare au o pondere foarte redusă și pot fi neglijate.

Puterea absorbită de generator este de tip mecanic și provine de la motorul de

antrenare.

In figura 2.13 se dă o imagine sugestivă a circulației puterii active prin generatorul de

curent continuu, sub forma unei scheme arbore.

Randamentul generatorului se exprimă conform relației (2.18), unde s-a ținut seama de

faptul că se preferă utilizarea mărimilor măsurate electric, exprimare considerată mai precisă:

G = (2.18)

Fig. 2.13. Bilanțul de puteri la generator

Trebuie reținut că puterea nominală a unui generator de c.c. este egală cu

produsul dintre tensiunea și intensitatea curentului, valori nominale, în circuitul de sarcină și

reprezintă puterea utilă a generatorului (cedată sarcinii), în regimul nominal de funcționare.

2.3.3 Regimul de frână electrică

Se presupune că o mașină electrică de curent continuu utilizată în mod normal ca motor, este cuplată cu o mașină de lucru al cărei cuplu poate deveni activ din rezistent(macara, locomotivă), silind mașina electrică să se rotească în sens invers sensului firesc de motor cu o viteză oarecare . Mai presupunem că în circuitul rotoric al mașinii electrice se intercalează o rezistență RF.

În această situație circuitul rotoric conectat la sursa de tensiune UA rămâne circuit receptor din punct de vedere energetic, curentul prin conductoarele rotorice având același sens ca în regimul de motor(figura 2.14), la aceeași polaritate a tensiunii UA. Cuplul electromagnetic dezvoltat de rotor păstrează sensul din regimul de motor(la aceeași polaritate a polilor de excitație), deoarece sensul de rotație s-a modificat, avem următoarea formulă:

M = (2.19)

ceea ce înseamnă că acest cuplu a devenit rezistent. El se opune cuplului activ Ma dezvoltat de mașina de lucru care impune sensul de rotație invers în comparație cu sensul natural de motor.

Fig. 2.14.

Mașina electrică primește deci putere electrică de la rețeaua de curent continuu și putere mecanică de la mașina de lucru. Mașina transformă puterea însumată primită în pierderi în mașina electrică propriu-zisă și în rezistența adițională RF.

In ceea ce privește tensiunea electromotoare indusă E0 al cărei sens pozitiv este luat prin convenție în sensul curentului Ia, trebuie să remarc că la aceeași polaritate a polilor de excitație ca la motor și la sens invers de rotație, sensul tensiunii electromotoare este opus celui din regimul de motor si deci avem:

E0 = (2.20)

ca urmare, aplicând teorema a II-a a lui Kirchhoff, se obține:

(RA + RF)IA + Up – UA= E0, (2.21)

sau ordonând în alt mod termenii egalității:

UA = (RA + RF)IA + Up – E0 (2.22)

cum tensiunea electromotoare E0 are același sens cu curentul IA, care concură cu tensiunea UA aplicată din exterior pentru a stabili valoarea si sensul curentului IA.

Atât puterea electromagnetică provenită din puterea mecanică primită de la arbore, cât și puterea electrică absorbită pe la borne de la rețeaua de alimentare se transformă ireversibil în pierderi Joule în înfășurarea rotorului și în rezistența în serie RF, ca și contactul perii-colector.

Fig. 2.15 Bilanțul de puteri la regimul de frână electrică

Rezistența adițională RF este necesară pentru a se limita curentul IA absorbit de mașină și pentru a servi drept sursă exterioară de pierderi Joule(reducând încălzirea mașinii).

Regimul de frână electrică are aplicații importante în acționările electrice industriale, deși aparent transformarea ireversibilă în timp a unei puteri mecanice simultan cu cea a unei puteri electrice în căldura prin efect Joule nu ar suscita interes.

2.4 Ponirea motoarelor de curent continuu

În practică se utilizează următoarele metode de pornire a motoarelor de curent continuu:

-conectarea directă a motoarelor la rețea;

-înscrierea de rezistențe suplimentare în circuitul indusului;

-variația tensiunii de alimentare fără reostat de pornire.

2.4.1 Pornirea directă

Din punct de vedere al prețului redus al aparaturii și simplității operației de pornire, conectarea directă a motorului la plină tensiune a rețelei este, desigur, cea mai avantajoasă. În acest caz, operația de pornire se reduce de fapt la simpla închidere a contactorului din circuitul rotorului numai că înfășurarea de excitație în derivație se excită în prealabil.

Cu toate acestea, metoda aceasta are un șir de defecte foarte importante, determinate de șocul însemnat al curentului de pornire la conectare. Din această cauză:

-pe colectorul motorului se poate observa un foc circular;

-în cazul unei operații de lungă durată(instalație cu inerție mare) se observă o ridicare foarte mare a temperaturii tuturor înfășurărilor din circuitul indusului;

-funcționarea aparaturii de protecție și de măsură din circuitul indusului se complică

-are loc o cădere importantă a tensiunii în rețeaua de alimentare dacă nu este dimensionată pentru șocul curentului de pornire;

-la arborele motorului apare un mare cuplu de accelerare , pentru care trebuie să fie calculat mecanismul de transmisie la mașina antrenată; în caz contrar acesta din urmă poate suferi avarii.

Rămâne de văzut ce factori determină șocul de curent rotoric la pornire în gol prin conectarea directă la rețea a motorului, fie acesta un motor cu excitație separată(sau derivație), curentul de excitație fiind constant și stabilit anterior.

Ecuațiile funcționale sunt:

U = RAIA + LAA; (2.23)

m = MEAIEiA = J, (2.24)

care conduc la următoarele relații în transformate Laplace:

= RA(1 + A)IA() + MEAIE(); (2.25)

M() = MEAIEIA() = J(). (2.26)

Din aceste relații se deduc expresiile:

; (2.27)

, (2.28)

care arată că variația de timp a curentului rotoric iA(ca și a vitezei ) depinde de jocul valorilor constantelor de timp m și A.

(2.29)

(2.30)

Șocul de curent la pornirea în gol, notat IApm în figura 2.16, se determină calitativ din ecuația funcțională de tensiuni:

IApm = (2.31)

Dacă în intervalul de timp în care iA ajunge la vârful IApm, viteza a motorului este încă neglijabilă, atunci rezultă IApm = , adică în acest caz șocul curentului de pornire este determinat numai de tensiunea rețelei de alimentare și de rezistența rotorică și egalează valoarea din regimul permanent cu rotor blocat. De obicei, la curentul nominal IAN căderea de tensiune RAIAN = (0,05-0,10)UN, căreia îi corespunde curentul IApm=(20-10)IAN. Dacă în intervalul de timp arătat mai sus, motorul pornește și obține o viteză oarecare mai inainte ca curentul iA să atingă valoarea sa maximă, IApm=, șocul de curent este mai puțin periculos.

Fig. 2.16

Așadar, la pornirea în gol, șocul de curent la motoarele de excitație derivație este , iar timpul de demarare tp = 0,1-0,3s (fig. 2.16).

La pornirea sub sarcină, șocul de curent este mai mare decât la pornirea în gol cu 15-35%, iar timpul pornirii tp de asemenea. Încălzirea înfășurării indusului este neglijabilă, de ordinul câtorva grade. O atenție specială trebuie însa îndreptată asupra comutației, deoarece la pornirea directă apar scânteieri care pot trece în foc circular. În general, în cazul unui curent de 4-6 ori curentul nominal se observă o scânteiere slabă, aproximativ sub o jumătate a periei, iar la curent de 7-11 ori cel nominal se observă o scânteiere puternică, inadmisibilă la porniri dese. Gradul de scânteiere se mărește mult cu mărirea puterii, de unde se poate trage concluzia că, chiar la motoarele de putere mică, insă destinate pentru porniri dese, curentul IApm nu trebuie să depășească 4-6 IAN.

În figura 2.17 se prezintă schema de principiu a pornirii automatizate reversibile(într-un sens sau altul), utilizându-se butoanele de comandă b1(pornire stânga), b2(pornire dreapta) și b3(oprire indiferent de sens) și două contactoare c1(pornire stânga) și c2(pornire dreapta), la un motor cu excitație separată.

Întâi se închide intreruptorul cu pârghie a1 care conectează la rețeaua de curent continuu excitația Ex a motorului și partea de comandă a instalației. Apăsând pe butonul b1, se alimentează bobina electromagnetului din contactorul c1, care acționează și închide contactele sale principale(de forță) din circuitul 2 al motorului. În felul acesta motorul pornește în sensul stânga. Totodata, contactorul c1 acționează și contactele auxiliare c1, în număr de două, unul în circuitul 6 și altul în circuitul 7(circuitele sunt numerotate de la stânga la dreapta în josul schemei, iar sub bobinele contactoarelor se indică cu linie mai groasă circuitele în care sunt plasate contactele principale(de forță) ale contactorului respectiv și cu linie mai subțire contactele auxiliare; o simplă linie indică contact normal deschis, o linie tăiată – contact normal închis). Contactul auxiliar c1 din circuitul 6 numit de autoblocare, permite alimentarea contactorului c1, chiar dacă butonul b1 nu mai este acționat. Contactul auxiliar normal c1 din circuitul 7 se deschide când contactorul c1 este alimentat și împiedică alimentarea contactorului c2 în cazul când s-ar apăsa din greșeală, motorul mergând în sensul stânga, pe butonul b2 de pornire în sens dreapta.

Dacă vrem ca motorul să schimbe sensul de rotație, trebuie mai întâi să apăsăm butonul de oprire b3, care întrerupe alimentarea contactoarelor și a motorului, reducând instalația în poziția inițială de repaus și apoi să apăsăm butonul b2. Astfel, se alimentează contactorul b2, care închide contactele principale c2 plasate în circuitele 1 și 3 și contactul auxiliar de autoblocare c2 din circuitul 8 și deschide contactul c2 din circuitul 5, împiedicând o manevră greșită de alimentare simultană și a contactorului c1.

Fig. 2.17

Pornirea cu reostat sau cu trepte de rezistență

Pentru a reduce șocul de curent la pornire, se conectează un reostat de pornire în circuitul indusului motorului. În raport cu destinația și condițiile de funcționare, reostatele de pornire se confecționeaza din diferite materiale și au diferite forme constructive. Pentru pornirea motoarelor de curent continuu se utilizează în mod practic numai reostatele metalice, ca răcire de aer sau cu ulei, cu comandă manuală, automată sau semiautomată.

În figura 2.18 este dată schema celui mai simplu reostat de pornire cu două borne și reprezentarea sa schematică. În cazul acesta, reostatul constă din patru trepte legate în serie și are șase contacte, din care unul, primul, este de zero, patru intermediare și unul, ultimul, de lucru. La poziția cursorului(manivelei) reostatului de pornire pe contactul 0, circuitul rotoric este deschis; mișcând cursorul în direcția arătată în figură, treptele reostatului se scot succesiv și, după terminarea operației de pornire, cursorul reostatului de pornire rămâne timp îndelungat pe contactul 5.

Fig. 2.18

La studierea operației de pornire, pentru simplitate considerăm că curentul de excitație al motorului și respectiv fluxul său sunt date (IE = constant și E = constant), ceea ce are loc dacă excitația se ia in afara reostatului de pornire. La trecerea cursorului reostatului de pornire de la contactul 0 la contactul 1, are loc primul șoc de curent, care determină limita superioară a curentului de pornire IApm.

Deoarece, în primul moment tensiunea electromotoare E0 = 0 ( = 0), se consideră 0, rezultă:

, (2.32)

În care RP este suma rezistențelor tuturor treptelor reostatului.

Curentului IApm îi corespunde un cuplu. Dacă acest cuplu este mai mare decât cuplul static la arborele motorului, acesta pornește cu o accelerație oarecare și creează o tensiune electromotoare proporțională cu (curba a din figura 2.19). Ca urmare, se vor micșora după curba A din aceeași figură, curentul de pornire și o dată cu el cuplul de pornire, cu care este proporțional.

Când curentul de pornire se micșorează până la IApmin, trecem cursorul reostatului de pornire pe contactul 2 scoțând prin aceast rezistența R1 a primei trepte. La dimensionarea potrivită a rezistenței, curentul de pornire crește din nou până la IApm, după care viteza motorului începe să crească după curba b, iar curentul și cuplul să scadă după curba B. Mai departe procesul se petrece în aceeași ordine(curbele a-b-c-d-f și A-B-C-D-F din figura 2.19), până când scoatem întregul reostat, după care motorul lucrează în regim stabil la curentul IA și viteza .

Fig. 2.19

Curentul IApmin reprezintă limita inferioară a curentului de pornire. De obicei reostatele de pornire se confecționează pentru pornirea motoarelor în plină sarcină sau cu jumătate din ea, calculul făcându-se astfel: IApm =(2,5-1,5)IAN și IApmin = (1,3 – 1,1)IAN. Cifrele mari se referă la motoare de putere mai mică și invers. Calculul reostatelor de pornire se face pentru curentul de pornire mijlociu IAp == (1,8 – 1,3)IAN. În raport cu puterea motorului, se ia numărul treptelor reostatului de pornire de 4-7 și chiar mai mult. În cazul în care puterea rețelei de alimentare este mare în comparație cu puterea motorului și dacă pornirea este ușoară(de exemplu motorul merge în gol), deseori se iau numai 1-2 trepte, chiar la reostatele de pornire destinate pentru motoarele de putere mai mare. În acest mod, se obține un reostat de pornire ușor, ceea ce este foarte important în unele cazuri, însă operația de pornire nu mai este lină.

La pornirea motoarelor cu excitație derivație trebuie avut grijă ca reostatul de pornire să fie înseriat în circuitul rotoric, pentru ca să nu fie afectat și curentul de excitație. Circuitul de excitație trebuie conectat la sursă înaintea circuitului rotoric, pentru ca mașina să aibă flux de excitație stabilit.

Pornire motoarelor cu excitație serie prezintă unele particularități. Deoarece înfășurarea de excitație a motorului serie se conectează în serie cu indusul, la celelalte condiții egale curentul de pornire este mai mic decât la motorul cu excitație derivație. Pe de altă parte, motorul serie are un cuplu de pornire mai mare, deoarece simultan cu curentul de pornire în indus crește și fluxul E. Pentru un șir de utilizări(instalații de ridicare, de tracțiune), această proprietate a motorului serie are mare valoare. Este necesar totuși să se aibă în vedere că motorul serie nu se poate porni în gol, deoarece în acest caz motorul tinzând spre un regim stabil, obține o viteză inadmisibilă de mare și poate suferi avarii grele.

Pornirea automatizată

Dacă pornirea motorului se realizează după o singură comandă a unui operator fără nici o intervenție ulterioară, se spune că pornirea este automatizată. In figura 2.20 se prezintă un reostat de pornire a unui motor derivație cu patru trepte de pornire, care utilizează pentru eliminarea treptelor de rezistență niște contactoare de scurtcircuitare.

Închiderea contactelor c1 se poate face automat în funcție de timp, de curent sau de viteza de rotație cu ajutorul unei instalații de comandă prevăzute cu relee și contacte adecvate.

Fig 2.20

În figura 2.21 este redată schema principală a sistemului de comandă automată a pornirii în funcție de viteză a unui motor cu excitație derivație cu ajutorul a trei trepte de rezistență. Sistemul de comandă cuprinde următoarele aparate:

un intreruptor manual a cu rol de separator, care se manevrează numai atunci când motorul este oprit

un contactor de linie c bipolar capabil să rupă curenții de sarcină cu un contact auxiliar de autoblocare

un releu termic c4 pentru protecția motorului împotriva suprasarcinilor

trei contactoare de scurtcircuitare c1, c2, c3(de accelerare) se vor deschide totdeauna în gol

siguranțe fuzibile c1, c2, c3 pentru protecția circuitelor de forță și de comandă

un buton de comandă a opririi b2 și unul pentru comanda pornirii b1, ambele cu revenire în poziția normală

Fig. 2.21

Comanda în funcție de viteză necesită măsurarea vitezei, urmată de acționarea aparatajul corespunzător. Viteza se măsoară indirect prin tensiunea electromotoare indusă în înfășurarea rotorică:

E0 = -kEE = -c. (2.33)

Închiderea intreruptorului a pregătește instalația pentru pornire, alimentând înfășurarea de excitație Ex. Prin acționarea butonului de pornire b1, contactorul c aclanșează și motorul m pornește cu întreaga rezistență Rp1 + Rp2 + Rp3 introdusă în circuitul rotoric, curentul înregistrând în primul moment vârful IApm. După aceea, curentul scade treptat pe măsură ce viteza crește. La o anumită viteză unghiulară 1, curentul prin rotor atinge valoarea IApmin, iar tensiunea la bornele bobinei contactorului de accelerare c1 devine:

Uc1 = c1 + (RA + Rp3 + Rp2)IApmin, (2.34)

fiind egală cu tensiunea de aclanșare a acestui contactor. Contactorul c1 scurtcircuitează deci prima treaptă Rp1 de rezistență, curentul crescând brusc iar la valoarea IApm, contactul trebuie să aibă tensiunea de aclanșare:

Uc2 = c2 + (RA + Rp3)IApmin, (2.35)

iar contactorul c3 tensiunea de aclanșare

Uc3 = c3 + RAIApmin. (2.36)

În acest mod se scurtcircuitează pe rând cele trei trepte Rp1, Rp2, Rp3. Datorită diferenței mici dintre tensiunile de aclanșare ale contactoarelor de accelerare c1, c2, c3 se pot utiliza contactoare identice.

Comanda pornirii automatizate în funcție de viteză se folosește la puteri reduse(pentru acționarea mașinilor-unelte, a unor dispozitive auxiliare la laminare). Ea necesită numai contactoare de accelerare, fără alte relee și contacte. În același timp, sistemul acesta prezintă dezavantajul foarte serios că rezistențele de pornire se pot arde în cazul unei porniri prelungite, fie din cauza unei defecțiuni a instalației, fie datorită unei sarcini cu moment foarte mare de inerție. Într-adevăr, rezistențele de pornire se calculează în regim de foarte scurtă durată pentru ca ele să fie ieftine și nu prea voluminoase și grele. Orice prelungire a timpului de funcționare poate să aibă drept consecință arderea rezistențelor. Un alt impediment este legat de dificultățile de reglare corespunzătoare a tensiunilor de aclanșare a contactoarelor de accelerare, dată fiind variația importantă a rezistențelor de pornire de la starea rece la cea rezultată după un număr de porniri repetate.

Comanda în funcție de curent în două trepte de rezistență este prezentată în figura 2.22. Schema cuprinde pe lângă contactorul c, comandat prin butoanele b1 si b2 de pornire și respectiv de pornire, două contactoare c1 si c2 de accelerare, două relee de curent d1 si d2 pentru comanda contactoarelor de accelerare, precum si două relee d3 si d4 cu temporizare la acționare.

Fig. 2.22

Prin acționarea butonului b1(cu întreruptorul a închis), contactorul c aclanșează și motorul pornește având totodată rezistență Rp1 + Rp2 de pornire introdusă în circuitul rotoric. Curentul prin rotor crește brusc la valoarea IApm și parcurgând releul de curent d1 provoacă aclanșarea acestuia și deci deschiderea contactului său d1 din circuitul 5, împiedicându-se alimentarea primului contactor de accelerare c1. În același timp, contactorul c, închizând contactul auxiliar c din circuitul 4, permite alimentarea releului auxiliar d3, al cărui contact d3 din circuitul 5 se închide temporizat.

Deși schema prezentată folosește numai două trepte de rezistență, ea conține mult mai multe contacte și relee decât prima, fiind deci mai puțin sigură în funcționare și mai scumpă. Ea are avantajul că se pot controla cu siguranță valorile IApm și IApmin, indiferent de momentul de inerție al sarcinii.

Releele intermediare d3 si d4 sunt absolut necesare. Dacă ar lipsi d3, atunci contactul său ar trebui înlocuit cu un contact auxiliar c, ceea ce ar face ca, înainte de anclanșarea releului d1 să anclanșeze contactorul de accelerare c1, ceea ce ar fi total neplăcut.

3. UTILIZAREA RELEELOR INTELIGENTE ÎN COMANDA AUTOMATĂ A MOTOARELOR DE CURENT CONTINUU

3.1 Controlerele logice programabile(PLC)

Un automat programabil, un controler logic programabil sau pur și simplu un PLC (programmable logic controller) reprezintă un computer industrial în stare solidă, care monitorizează intrările și ieșirile și ia decizii bazate pe logică pentru procese sau mașini automatizate.

Automatele programabile PLC au fost intrduse la sfârșitul anilor 1960 de către inventatorul Richard Morley pentru a oferi aceleași funcții ca sistemele logice de releu. La momentul acela, sistemele de releu aveau tendința de a eșua și de a crea intârzieri.

În astfel de cazuri, tehnicienii trebuiau să depaneze un complex întreg de relee pentru a rezolva problema.
Automatele programabile PLC sunt robuste și pot rezista în conditii dure incluzând aici căldura severă, frig, praf și umiditate extreme. Limbajul lor de programare este ușor de înteles, astfel incât acestea să poată fi programate fără prea multă bătaie de cap.

Din punct de vedere constructiv un dispozitiv PLC se compune din:

– microsistem de calcul, de obicei implementat cu ajutorul unui microcontrolor ;

– set de interfețe digitale și analogice, care conțin circuite de adaptare pentru semnale industriale;

– modul de alimentare electrică;

– interfețe de comunicație serială și în rețea;

– carcasă de protecție.

PLC-urile ofera diverse avantaje, dar și dezavantaje. Ca avantaje avem:

– cost favorabil pentru controlarea sistemelor complexe;

– flexibil, putând fi reaplicat la controlul rapid și ușor al altor sisteme;

– abilitățile computaționale permit control sofisticat;

– instrumentele de identificare a problemelor faciliteaza programarea și reduce timpul de nefuncționare;

– componentele de încredere fac ca sistemul să funcționeze mai mulți ani fără probleme;

– posibilitatea vizualizării funcționării;

– viteza de funcționare;

– metode diferite de programare.

PLC-urile nu sunt atât de bune în:

– a utiliza o mulțime mare de date, date complexe sau funcții matematice complicate;

– a citi și scrie baze de date;

– a genera rapoarte;

– a afișa datele si informațiile operatorului.

Controlerele Logice Programabile (PLC) au o utilizare variată incluzând controlul de bază al releelor, controlul mișcării al procesului putând fi folosit și la Sistemele de Control Distribuite.

Pe scurt, un PLC este un automat ce folosește intrările pentru a monitoriza un proces și ieșirile pentru a controla un proces, utilizând un program.

3.1.1 Principiul de funcționare

Funcționarea unui PLC se bazează pe scanarea programată a intrărilor si ieșirilor sale. Procesul de scanare prezintă 3 etape de baza:

Pasul 1 – Stadiul de testare a intrărilor. Pentru început, PLC-ul scanează fiecare intrare cu scopul stabilirii stărilor ON sau OFF pe care acestea le pot prezenta. Altfel spus, se verifică daca senzorii sau switch-urile conectate în intrări sunt activate sau nu. Informația culeasă pe parcursul acestui pas se stochează în memorie, urmând a fi utilizată în pasul urmator.

Pasul 2 – Execuția programului. În acest stadiu, PLC-ul execută un program în mod secvențial (instrucțiune după instrucțiune). Ca rezultat, se pot activa una sau mai multe ieșiri, sau se pot stoca informații în zone specifice în memorie, urmând ca acestea să fie utilizate în pasul urmator.

Pasul 3 – Verificarea si setarea ieșirilor. În final, PLC-ul verifică stările ieșirilor si le modifică dacă este cazul. Modificările se bazează pe stările intrărilor citite pe durata primului pas si pe rezultatele execuției programului din pasul doi.

Dupa execuția pasului 3, PLC-ul reia ciclul celor 3 pași. Timpul de scanare este definit ca fiind timpul necesar parcurgerii celor 3 pași și uneori reprezintă o caracteristică importantă de sistem, luată în considerare în programarea PLC-ului.

Timpul de scanare este definit ca fiind timpul necesar parcurgerii celor 3 pasi și uneori reprezintă o caracteristică importantă de sistem, luată în considerare în programarea PLC-ului.

În funcție de complexitatea sa, automatul programabil (AP) poate realiza și următoarele funcții:

♦ citirea intrărilor;

♦ rezolvarea ecuațiilor booleene și execuția secvențelor de calcul logic;

♦ comanda ieșirilor;

♦ stocarea în memorie a rezultatelor parțiale sau a stării intrărilor și ieșirilor;

♦ înregistrarea valorilor de consemn și transferarea acestora către proces;

♦ implementarea unor funcții de calcul aritmetic;

♦ realizarea dialogului de exploatare;

♦ realizarea dialogului de supervizare;

♦ realizarea dialogului de programare;

♦ realizarea dialogului cu elementele periferice.

Citirea intrărilor

Funcționarea AP presupune urmărirea variațiilor unor semnale provenite de la proces. În acest scop, intrările AP sunt citite la intervale bine stabilite de timp. Fiecare citire se face pe rând dar, având în vedere că timpul dintre citirile a două intrări diferite este foarte mic(de ordinul microsecundelor) pentru o anumită categorie de procese, se poate considera că citirile se fac simultan pentru toate intrarile.

Rezolvarea ecuațiilor booleene si execuția secventelor de calcul logic

Implementarea schemei de comandă în cadrul AP se realizează prin modelarea acesteia prin intermediul unor ecuații booleene sau a unor secvențe de calcul logic unde variabilele sunt semnalele de intrare ale AP. Rezultatele sunt valorile care trebuie sa fie atribuite ieșirilor AP. Această operație se execută în fiecare ciclu tinând seama de valorile actualizate ale intrărilor.

Ecuațiile sunt rezolvate pe rând dar, pentru o anumită categorie de procese, se poate considera că rezultatele se obțin simultan pentru toate ecuațiile datorită faptului că timpul de rezolvare a două ecuatii diferite este foarte mic.

Comanda ieșirilor

Funcționarea AP presupune ca acesta să emită, prin intermediul ieșirilor, semnale de comandă pe baza valorilor intrărilor programului care implementează funcția de comandă. Fiecare ieșire este comandată pe rând. De asemenea, pentru o anumită categorie de procese, se poate considera că toate ieșirile sunt comandate simultan deoarece timpul dintre comenzile a două ieșiri diferite este foarte mic.

Stocarea în memorie a rezultatelor parțiale sau a stării intrărilor și ieșirilor

În cazul unor programe de complexitate ridicată ce presupun o serie de calcule laborioase, este posibil ca registrele procesorului să nu fie suficiente pentru stocarea rezultatelor intermediare. Pentru a evita această problemă, AP trebuie să poată stoca temporar aceste rezultate într-o memorie de lucru pentru a le putea utiliza mai târziu. Există posibilitatea stocării valorilor intrărilor și ieșirilor într-un ciclu anterior.

Implementarea unor funcții de calcul aritmetic

Complexitatea proceselor comandate prin intermediul AP face ca schema de comandă implementată de acesta să trebuiască să realizeze și o serie de alte operații decât cele logice.

Funcțiile de calcul aritmetic pot fi: radicalul, ridicarea la putere, funcții trigonometrice, operații asupra datelor din memorie (incrementarea, decrementarea, decalaj de biți la stânga sau la dreapta, codificare, registru de deplasare bit cu bit etc).

Dialogul de exploatare

În perioada de exploatare, sunt necesare dialoguri om-mașină având drept scop conducerea mașinii, realizarea de reglaje sau efectuarea depanării.

Elementele prevăzute în acest scop sunt:

– butoane,

– elemente de semnalizare,

– panouri de comandă configurabile,

– terminale de exploatare,

– terminale de reglare,

– terminale de depanare.

Dialogul de supervizare

Sistemele de comandă se integrează într-un proces de producție care adesea este condus și supravegheat de la un punct de comandă și control central. AP trebuie sa aibă posibilitatea de a dialoga într-un mod bine determinat cu terminalele periferice ale sistemului central.

Dialogul de programare

Prima punere în funcțiune precum și eventualele modificări datorită evoluției procesului de producție necesită existența unui dialog de programare. Cele mai uzuale căi de a realiza acest dialog este utilizarea unui calculator sau a unei console de programare. Legătura dintre dispozitivele de programare și AP se realizează în general folosind o linie de comunicaăie serială.

Dialog cu elemente periferice (imprimantele)

Imprimantele sunt utilizate pentru a lista informațiile existente în memoria AP sau informațiile oferite de software-ul utilizat pentru programarea acestuia fiind astfel ușurată vizualizarea programului si a datelor legate de AP. Utilizatorul are posibilitatea de a urmări mult mai ușor programul indiferent dacă acesta este sub forma listei de instrucțiuni sau diagramă de tip schemă cu contacte. Se poate verifica mult mai ușor atât corectitudinea schemei implementate, cât și calitatea acesteia.

Principalele informații care pot fi listate la imprimanta sunt:

– diagrama bazată pe schema de contacte;

– programul sub formă de listă de instrucțiuni;

– referințele încrucișate;

– blocurile de comentarii;

– starea registrelor procesorului din unitatea centrala;

– lista și starea condițiilor de forțare;

– valorile impuse temporizatoarelor și numărătoarelor.

3.1.2 Programarea controlerelor PLC

Metoda uzuala de programare a unui controler PLC este cea care utilizeaza un PC conectat cu sistemul de control. Există însă și posibilitatea programării manuale a sistemului, utilizând o microtastatură și un monitor software cu funcțiuni specifice.

În scopul depanării sistemului de control, un PLC este de regula însoțit de un subsistem de testare, realizat pe baza unor switch-uri ce pot pozitiona în 0 sau 1 logic diverse linii. Programatorul poate adăuga comentarii programului de test, poate denumi dispozitive de intrare și/sau ieșire și poate preciza secvențele de execuție ce trebuie urmate de către sistem la întâlnirea anumitor erori sau comportări defectuoase ale unor subansamble. De cele mai multe ori, un sistem cu PLC este documentat printr-o "diagramă în scară", care prezinta structura logica de funcăionare a întregului sistem. Înțelegerea acestei diagrame permite depanatorului să înțeleagă comportamentul sistemului în diversele cazuri malfuncționale.

IEC 61131-3, a treia parte a standardului internațional IEC 61131, se ocupă cu limbajele de programare si definește următoarele standarde de limbaje de programare PLC:

-Ladder diagram (LD);

-Diagrame de blocuri funcționale ( Function Block Diagram-FBD);

-Texte structurate (Structured Text-ST);

-Liste de instrucțiuni (Instruction List-IL);

-Sequential function chart (SFC) ce are elemente pentru a organiza programe pentru procesarea controlului secvențial și paralel.

Calculul reostatului de pornire pentru motoarele de curent continuu

Așa cum se știe, pornirea motoarelor de curent continuu prin simpla conectare la rețeaua de tensiune nominală Un nu este în general recomandată, deoarece în momentul pornirii prin indus apar curenți foarte mari. De aceea, in practică se folosește pornirea cu reostat cu mai multe trepte, astfel că pe măsura accelerării motorului se scot din circuit treptele de rezistențe.

Pentru a micșora șocul curentului de pornire, în circuitul indusului se montează reostatul de pornire și se pornește motorul prin scoaterea succesivă a unor rezistențe din circuitul indusului.

Motorul trebuie să dezvolte la pornire un cuplu egal cu suma cuplurilor rezistent și de accelerare:

. (3.1)

Pentru o accelerare constantă a motorului în tot timpul pornirii este necesar ca pe arborele motorului să acționeze un cuplu constant, deci prin indusul motorului să treacă un curent constant. Din acest motiv rezultă că scoaterea rezistențelor din circuitul indusului trebuie să se efectueze după o astfel de lege, încât să compenseze scăderea curentului odată cu creșterea vitezei și a tensiunii electromotoare, adică să aibă loc uniform. Pentru simplitatea construcției reostatului de pornire și a schemei de comandă, se preferă să se lucreze cu un cuplu mai puțin constant și care să varieze în jurul unei valori medii Mmed între două limite:Mmax și Mmin. În aceste condiții, rezistența din circuitul indusului nu va mai varia continuu, ci in trepte, fiecare treapta de rezistență scurtcircuitându-se când cuplul de accelerație ajunge la valoarea minimă, conform figurii 3.1a.

La inceput în circuitul indusului se introduce o rezistență R1 care limitează curentul până la valoarea Imax corespunzătoare cuplului maxim.

Pe arborele motor dezvoltându-se un Mmax > Mr, motorul se va accelera și deci curentul și cuplul vor scădea până la valoarea minimă în punctul b1. În acest moment se scoate din circuit o rezistență r1, astfel încât valoarea cuplului să ajungă din nou în punctul a2.

Procedeul continuă până când, scoțându-se din circuitul indusului ultima treaptă de rezistență, se ajunge în punctul a4 pe caracteristica naturală.

Motorul va accelera în continuare, până se stabilizează la cuplul rezistent și viteza corespunzatoare în punctul q.

Rezistențele de pornire din figura 3.1b se pot calcula în felul următor: din caracteristicile E(I), se poate vedea că deasupra ordonatei E până la U segmentul este IR, deoarece IR = U – E.

Schema de pornire a motoarelor Construcția caracteristicilor de

de c.c derivație(a) pornire(b)

Fig. 3.1.

Schema clasică

În cadrul lucrării efectuate, în circuitul rotor vom avea o rezistență cu trei trepte:

Fig 3.2

Principiul comenzii exemplificat în figura de mai sus este următorul:după închiderea întrerupătorului a1, se acționează butonul de pornire bp, contactorul c1 anclanșează și ciruitul indusului este conectat la sursa de alimentare prin contactul n.d. din circuitul 1. Motorul pornește având conectate în circuit rezistențele r1, r2, r3. Prin închiderea contactului c1 din circuitul 4 releul d1 începe temporizarea de închidere a contactului sau n.d. din circuitul 5. În momentul în care se închide d1, se alimentează bobine releului c2 care se anclanșează și se închide astfel contactul n.d. din circuitul 2, scurtcircuitând astfel prima treaptă de rezistență r1. Tot în acest moment se închide și contactul n.d. din circuitul 6 începând temporizarea releului d2. După trecerea timpului de reglaj a releului d2, acesta închide contactul din circuitul 7 și se alimentează bobina releului c3, care își închide contactul n.d. din circuitul 2 scurtcircuitând rezistența r2, și contactul n.d. din circuitul 8 începându-se temporizarea de închidere a contactului d3 din circuitul 9. După trecerea timpului de reglaj al contactorului d3, se închide contactul de circuit 9, se alimentează și bobina releului c4 scurtcircuitându-se și a treia treaptă de rezistențe r3. Din acest moment pornirea este terminată, motorul funcționând pe caracteristica sa naturală.

Ca o observație, temporizarea la închidere a releelor d1,d2,d3 se alege ca diferența dintre timpul necesar primei trepte t1, respectiv celei de a doua și a treia t2,t3 și timpul propriu de anclanșare a contactorului c2, respectiv c3,c4.

Pentru calculele rezistenței de pornire avem următoarele date nominale:

PN = 200 W

Ua = 220 V

Se alege pentru pornire curentul în limitele:

Imin = 1,2 A

Imax = 2 A

Rezistența indusului Ra, se presupune că la încercarea nominală se cunoaște, dacă nu, atunci se presupune că la incercarea nominală, jumătate din totalul pierderilor au loc în rezistența indusului, și astfel, cu ajutorul coeficientului de randament n se poate calcula Ra.

, Ra = 17,8 (3.2)

La trecerea de pe treapta m pe m + 1, E nu-și modifică valoarea, deci nici IR = U –E, și se poate scrie astfel:

IminRm = ImaxRm+1, (3.3)

de unde,

, (3.4)

de unde, = 0,6.

Deoarece la fiecare cuplare a unei trepte de la Imin la Imax, rîmâne constant, rezistențele corespunzătoare celor m + 1 poziții formează o progresie geometrică cu rația :

R2 = R1, R3 = R2 = R12, …, Rm+1 = R1m = Ra, (3.5)

unde m reprezintă numărul de trepte.

Considerând R1 și Ra din relația 3.2, se poate afla m:

, (3.6)

de unde avem:

, (3.7)

rezultând m(numărul de trepte) = 3.

Prima treaptă de rezistență se obține direct, dacă = 0:

, (3.8)

de aici rezultând că prima treaptă de rezistență R1 = 110. Astfel, se pot calcula și rezistențele totale: , de unde R2 = 66 , rezistența R3 = R2, obținând R3 = 39, 6 , rezistența R4 = R3, rezultând R4 = 23,76 .

Calculul rezistențelor treptelor: -r1 = R1 – R2, r1 = 110 – 66 => r1 = 44 ;

-r2 = R2 – R3, r2 = 66 – 39,6 => r2 = 26,4 ;

-r3 = R3 – R4, r3 = 39,6 – 23,76 => r3 = 15,84 .

4. PROGRAMAREA RELEULUI ZELIO PENTRU PORNIREA ÎN TREPTE DE REZISTENȚĂ AL MOTORULUI DE CURENT CONTINUU

Releele inteligente sunt concepute ca să simplifice cablajul electric al soluțiilor inteligente. Un releu inteligent este foarte ușor de implementat. Flexibilitatea și performanța sa ridicată permit utilizatorilor să facă economii semnificative de timp și bani.

Aceste relee sunt utilizate în toate aplicațiile industriale și comerciale.

În industrie:

Automatizarea mașinilor de asamblare, producție sau împachetare.

Automatizarea sistemelor pentru mașinile agricole (pentru irigații, pompe, sere agricole, etc.).

Pentru sectoarele și clădirile comerciale:

Automatizarea barierelor, controalelor de acces;

Automatizarea instalațiilor de iluminat;

Automatizarea compresoarelor și a sistemelor de aer condiționat.

Mărimile lor și setările ușoare fac o competiție alternativă soluțiilor bazate pe cabluri logice sau carduri specifice.

Releele Zelio pot fi:

Zelio Logic Compact SR2:

Fig. 4.1

Cu următoarele caracteristici:

Până la 20 I/O;

Cu sau fără afișaj;

Programare numai Ladder, sau Ladder și FDB.

Zelio Logic Modular SR3:

Fig. 4.2

Cu următoarele caracteristici:

Pot fi extinse până la 40 I/O;

Modul de extensie pentru comunicația pe Modbus;

Utilizarea a două limbaje de programare (LADDER sau FBD).

4.1 Codul programului

Fig. 4.3. Simbolizare

Descrierea panoului frontal al releului

Fig 4.4. Panoul frontal al releului Zelio

1 – Picioare de montaj retractabile.

2 – Bloc terminal cu șurub pentru sursa de alimentare.

3 – LCD, 4 rânduri, 18 caractere.

4 – Bloc terminal cu șurub pentru intrări.

5 – Bloc terminal cu șurub pentru intrări analogice 0-10 V, utilizabile in modul discret la unele modele.

6 – Conector pt. memoria backup sau pt. cablul de conexiune la PC.

7 – Tasta Shift.

8 – Tasta de alegere și validare.

9 – Bloc terminal cu șurub pentru ieșire pe releu.

10 – Taste cu săgeți sau, după prima configurare a lor, butoanele Z.

Descrierea afișajului grafic (LCD)

Fig. 4.5 Afișajul grafic

1 – Afișarea stării intrărilor (B…E reprezintă intrările analogice).

2 – Afișarea modului de funcționare (RUN/STOP) si a modului de programare (LD/FBD).

3 – Afișarea datei (ziua si ora pentru produsele cu ceas).

4 – Afișarea stării ieșirilor.

5 – Meniuri contextuale / butoane / icoane care indică modurile de operare.

Prezentarea meniurilor

Fig 4.6 Meniul releului Zelio

Funcțiile sunt grupate împreuna in meniul principal (fig.4.6). Acest meniu poate fi accesat prin apăsarea tastei "Menu/OK".

Tabelul 4.1

Meniul CONFIGURATION poate fi accesat din meniul principal (selectând funcția "CONFIGURATION" și confirma apăsând pe tasta "Menu/OK").

Tabelul 4.2

Pentru a ieși din meniul CONFIGURATION , se apasă tasta .

Taste de comandă

Tastele amplasate pe panoul frontal (fig. 4.6) al releelor inteligente se utilizează la

configurarea, programarea si comanda aplicației cat si la monitorizarea

progresului aplicației. Ecranul de tip LCD se aprinde timp de 30 secunde, atunci când utilizatorul apasă oricare buton de pe panoul frontal.

Tasta Shift

Corespunde tastei albe amplasate pe partea dreapta a ecranului de tip LCD. Când se apasă tasta "Shift", deasupra celorlalte taste Z apare un meniu contextual (ins, del, Param, etc.).

Tasta Meniu / OK

Corespunde butonului albastru amplasat sub ecranul LCD. Aceasta tasta se utilizează pentru validare: meniuri, submeniuri, programe, parametrii etc.

Taste de navigare sau taste Z

Tastele Z sunt tastele de culoare gri pe un rând de la stânga (Z1) la dreapta (Z4) amplasate sub LCD. Săgețile care indica direcția de mișcare asociate cu navigarea sunt marcate deasupra tastelor. Tastele de navigare se utilizează pentru deplasarea sus, jos, stânga,dreapta. Poziția pe ecran apare ca o zona cu lumina pâlpăietoare:

Pătrata pentru o poziție care corespunde unui contact (numai in modul programare).

Circulara pentru o bobina (numai in modul programare).

Meniuri contextuale

Atunci când cursorul se plasează pe un parametru modificabil, daca se apasă tasta Shift, apare un meniu contextual.

Fig. 4.7

Utilizarea funcțiilor meniului contextual:

+ / -: utilizat pentru defilarea prin diferitele valori posibile ale câmpului selectat (tipuri de intrări, ieșiri, funcții de automatizare, numere, valori numerice, etc ).

Ins.: Inserează un rând când cursorul se afla deasupra unui parametru, sau inserează o funcție de automatizare când este deasupra unui spațiu liber.

Del.: Șterge elementul sau linia specificata, daca este goala.

Param.: Afișează ecranul parametrilor specific funcției de automatizare (vizibil numai daca funcția de automatizare are un parametru).

: Direcția urmei de conexiuni (vizibila numai daca cursorul se afla deasupra unei casete cu linkuri).

Fig. 4.8

1 2 3 4: acest rând apare când tastele se utilizează ca intrări de tip tastă într-un program

Fig. 4.9

: Alegerea parametrilor de modificat.

+ / -: Permite defilarea printre diferitelor valori posibile pentru parametrul selectat.

Exista 2 modalități de programare a unui modul Zelio:

Direct de pe modul, utilizând tastele de control(numai programare în limbaj Ladder)

Sau utilizând software-ul Zelio Soft (programare în limbaj Ladder sau Function Block Diagram (FBD)).

Prezentarea software-ului Zelio Soft

Modurile de operare ale software-ului Zelio Soft sunt:

Editare : introducere program în limbaj Ladder sau FBD

Simulare : Executare program în mod local pe PC

Monitorizare : Afișare program, I/O parametrii funcțiilor în timp real

Crearea unei aplicații

Când software-ul Zelio Soft este lansat, apare ecranul Welcome.

Fig. 4.10

Alegerea tipului de releu Zelio:

Fig. 4.11

Adăugarea unei extensii la releul Zelio ales anterior:

Fig. 4.12

Selectare limbaj de programare care poate fi Ladder sau FBD:

Fig. 4.13

Pentru programul meu am folosit limbajul de programare de tip Ladder

Fig.4.14

Editarea unui program:

Fig. 4.15

Meniul Program este utilizat la accesarea următoarelor sub-meniuri: Fișier, Editare, Mod, Modul, Transfer, Opțiuni, Afișaj si Fereastra.

Meniul Transfer este utilizat pentru a accesa următoarele funcții:

Transfer program: Transferarea programului de la PC la modul si invers.

RUN modul: Start program.

STOP modul: Stop program.

Compara programul cu datele modulului: Compara programul si parametrii din modul cu cele din aplicația locala.

Șterge program: Șterge întregul program din modul.

Comanda de la distanta a panoului frontal: Pune modulul in stare RUN/STOP

Configurare comunicație: Selectează portul de comunicație a PC-ului.

Funcția Import este utilizată pentru a importa un program sau anumite părți din acesta într-o aplicație.

Pentru a importa un program, aplicația în care se va face acest import trebuie să fie deschisă.

In meniul”Fișier”, apasă “Importa” și selectează fișierul ce conține programul ce urmează a fi importat.

Toolbar este utilizat pentru a accesa direct funcțiile.

Fig. 4.16

Configurarea unui program:

Acest meniu poate fi accesat prin apăsarea pictogramei “Configurare Program” sau din meniul Editare/Configurare Program. Este utilizată la configurarea aplicației si a modulului. Fereastra de configurare conține 3 tab-uri: Proprietăți, Configurare si Format data.

Proprietăți:

Fig. 4.17

Configurare

Fig. 4.18

4.2 Date experimentale

Schema de la care s-a început experimentul

Fig. 4.19.Schema clasica

Se alimentează motorul la 220 V curent continuu, cu treptele de reostate înseriate cu motorul de curent continuu. În faza inițială, sunt cuplate toate cele 3 trepte de rezistență, după care în timpul pornirii cu ajutorul automatizării se scurtcircuitează pe rând câte o treaptă până când acestea sunt scoase toate din circuit.

Fig.4.20 Schema de automatizare

Se acționează butonul de pornire Bp, astfel încât se alimentează contactorul c1, acesta dând impuls contactelor sale, c1 la pornirea motorului de curent continuu, cât și c1 pentru ramura a doua-a a acționării. Acesta din urmă face posibilă trecerea curentului electric spre bobina c2 dar și spre releul de timp BRT1 prin butonul de oprire Bo, iar contactul la rândul lui acționează automenținerea de la butonul de pornire cât și în ramura contactorului c3 și BRT2.

Astfel este permisă alimentarea bobinei contactorului c4, cât ți al releului BRT3, aceasta fiind necesară pentru acționarea contactului BRT3. În momentul acționării BRT3 se închide contactul BRT3 astfel încat e permisă acționarea bobinei c5. În momentul în care se ajunge la alimentarea bobinei c5, treptele de rezistență sunt scurtcircuitate, și astfel motorul funcționează la parametri nominali.

Fig. 4.21. Schema de legătură pentru stand

Fig. 4. 22.Stand cu contactori pentru acționare

Fig. 4.23.Intrările în motorul de curent continuu

Caracteristici reostatice

R1= 22

R2= 50

Fig.4.24. Caracteristicile reostatice pentru rezistență

U1= 200V

U2= 170V

Fig.4.25.Caracteristicile reostatice pentru teniune

I = f(M)

Fig.4.26.

Ia= f(M)

Fig.4.27.

Fig.4.28.

Fig.4.29.

Concluzii

Bibliografie

[1] Mihaela Morega, Mașini și acționări electrice, Catedra de mașini, materiale și Acționări electrice, București, 2006-2007.

[2] Alexandru Fransua, Răzvan Măgureanu, Mașini și acționări electrice, Ed. Tehnică, București, 1986.

[3] Arpad Kelemen, Acționări electrice, Ed. Didactică și pedagogică, București, 1976.

[4] https://www.schneider-electric.us/en/

[5] Agenda electrică Moeller

[6] http://www.scritub.com/tehnica-mecanica/Definirea-notiunii-PLC15311.php

[7] https://android-romania.com/ce-este-un-controler-logic-programabil-plc/