Posłuchaj, jak uruchamia się silnik przenośnika o mocy 15 kW, a zamiast serii kliknięć usłyszysz jedno solidne stuknięcie. Ten pojedynczy dźwięk odpowiada na pytanie, jak działa rozrusznik silnika. Napięcie sterujące dociera do cewki, cewka wytwarza pole magnetyczne, ruchoma zwora jest wciągana do nieruchomego rdzenia, a trzy ciężkie styki są blisko, aby wysłać napięcie sieciowe do silnika. Od tego momentu rozrusznik stale mierzy prąd, dzięki czemu silnik nigdy nie będzie pracował bez zabezpieczenia.
Krótka odpowiedź jest taka, że rozrusznik silnika to stycznik plus przekaźnik przeciążeniowy, podłączony w taki sposób, że przycisk start zasila cewkę stycznika, podczas gdy przycisk stop, wyłącznik przeciążeniowy lub utrata zasilania odłącza ją od zasilania. Stycznik przełącza moc. Przekaźnik przeciążeniowy decyduje, kiedy silnik pobierał zbyt duży prąd przez zbyt długi czas. Obwód sterujący decyduje, kiedy którykolwiek z nich zadziała.
Wszystko inne w tej rodzinie, czyli rewers, gwiazda-trójkąt, miękki rozruch, opiera się na tej samej podstawie.
Dwa zadania, które wykonuje każdy rozrusznik silnika
Silnik potrzebuje wyłącznika, który przetrwa gwałtowny rozruch i potrzebuje zabezpieczenia, które nie pomyli normalnego rozruchu z usterką. Sam stycznik może przełączyć, a sam wyłącznik może przerwać zwarcie, ale żaden z nich nie chroni uzwojenia przed długotrwałym przeciążeniem, takim jak zakleszczony przenośnik lub zużyte łożysko.
W związku z tym obie funkcje są rozdzielone. Stycznik jest przeznaczony do pracy z silnikiem, co zgodnie z normą IEC zalicza się do kategorii użytkowania AC-3, dlatego jego styki są tak dobrane, aby załączać i wyłączać w przybliżeniu sześć do ośmiu razy większy prąd pełnego obciążenia silnika. Przekaźnik przeciążeniowy dobiera się zgodnie z modelem termicznym, umożliwiając przejście rozruchu i wyłączenie przy mniejszym prądzie, który utrzymuje się po osiągnięciu przez silnik prędkości.
Tabela: części robocze rozrusznika silnika podłączanego bezpośrednio do sieci oraz zadania, jakie wykonuje każda z nich. | Część | Co to robi | Co sprawdzić przy określaniu |
| Cewka stycznika | Tworzy pole magnetyczne zamykające główne styki | Napięcie cewki i pojemność transformatora sterującego |
| Główne kontakty | Przenoś i przerywaj prąd silnika | Ocena AC-3, a nie tylko obciążenie rezystancyjne |
| Styk pomocniczy | Zapewnia ścieżkę uszczelnienia i sygnały stanu | Liczba styków normalnie otwartych i normalnie zamkniętych |
| Przekaźnik termiczny | Wyłączenia przy długotrwałym przetężeniu | Ustaw prąd, klasę wyzwalania, kompensację otoczenia |
| Elektroniczny przekaźnik przeciążeniowy | Wyzwolenia w wyniku przetężenia, utraty fazy lub niezrównoważenia | Regulowane funkcje klasy i wykrywania |
| Obwód sterujący | Uruchomienie, zatrzymanie, uszczelnienie i blokady | Napięcie sterujące i spadek napięcia w przewodach |
Wewnątrz stycznika: jak cewka zamyka styki
Kiedy napięcie sterujące dociera do cewki, prąd przepływa przez tysiące zwojów miedzianego drutu i wytwarza pole magnetyczne w rdzeniu. Pole przyciąga płytkę twornika w stronę rdzenia, naciskając na sprężynę powrotną. Ponieważ ruchome styki znajdują się na tej samej zworce, główne styki zamykają się i obwód silnika jest zamknięty. Styki pomocnicze zmieniają stan w tej samej chwili i w ten sposób styk uszczelniający przejmuje kontrolę nad przyciskiem startu. Ta sama zasada magnetyczna napędza a przekaźnik elektromagnetyczny ogólnego przeznaczenia , tylko przy znacznie niższych poziomach prądu.
Liczą się tutaj dwie liczby i są one różne. Moc odbioru, czyli impuls potrzebny do wciągnięcia zwory, jest znacznie wyższa niż moc w uszczelnieniu potrzebna do jej utrzymania. Cewka 230 V AC może pobierać 70 VA do zamknięcia i tylko 7 VA do podtrzymania. Jeśli napięcie sterujące spadnie, twornik drga, styki wyładowują się łukiem, a cewka się przegrzewa. Niewymiarowe transformatory sterujące powodują więcej awarii rozruszników w terenie niż zużyte styki.
Kiedy cewka jest pozbawiona zasilania, sprężyna popycha zworę do tyłu i styki otwierają się. W wyniku przerwania prądu tworzy się łuk, a komora łukowa rozdziela go, chłodzi i gaśnie. Z tego powodu trwałość styków podaje się w cyklach roboczych przy obciążeniu znamionowym, a nie w latach.
Przekaźnik przeciążeniowy: wolniejsza i inteligentniejsza ochrona
Przekaźnik przeciążeniowy celowo działa wolno. Podczas normalnego rozruchu silnik pobiera prąd od sześciu do ośmiu razy większy od znamionowego, więc urządzenie, które zareagowało natychmiastowo, nigdy nie pozwoliłoby silnikowi pracować.
W przekaźniku przeciążeniowym termicznym prąd silnika przepływa przez elementy grzejne lub przez uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego. Pasek bimetalu wygina się podczas nagrzewania i po upływie odpowiedniego czasu uruchamia mechanizm, który otwiera normalnie zamknięty styk w obwodzie cewki. Klasa wyzwalania opisuje prędkość przy sześciokrotności ustawionego prądu. Klasa 10 wyłącza się w ciągu 10 sekund, klasa 20 w ciągu 20 sekund, a klasa 30 w ciągu 30 sekund. Wentylatory o dużej bezwładności, obciążone przenośniki i długie rozruchy zwykle wymagają klasy 20 lub wyższej.
Elektroniczne przekaźniki przeciążeniowe zastępują bimetal z przekładnikami prądowymi i obwodem pomiarowym. Nadal opierają się na modelu termicznym, ale dodają utratę fazy, niezrównoważenie faz i wykrywanie zwarcia doziemnego, a klasę wyzwalania można regulować. W panelu zbudowanym z bezpieczników, gdzie pojedynczy przepalony bezpiecznik może sprawić, że silnik będzie pracował na dwóch fazach, dodatkowe wykrywanie jest warte dodatkowych kosztów. Ustawić prąd zgodnie z tabliczką znamionową silnika przy pełnym obciążeniu, a następnie dostosować go do współczynnika pracy i temperatury wewnątrz obudowy, a nie temperatury pomieszczenia.
Obwód sterujący: Start, Stop i styk uszczelniający
Obwód sterujący sprawia, że rozrusznik zachowuje się przewidywalnie. Jego sekwencja jest prosta, a każdy krok ma znaczenie:
- Zasilanie sterujące jest dostępne na przycisku stop, który jest normalnie zamknięty.
- Naciśnięcie przycisku start powoduje zamknięcie styku normalnie otwartego i prąd przepływa do cewki stycznika.
- Cewka zostaje zasilona, główne styki zamykają się, a normalnie otwarty styk pomocniczy zamyka się równolegle z przyciskiem startu.
- Zwolnienie przycisku start powoduje, że cewka jest zasilana przez ten styk pomocniczy, zwany stykiem uszczelniającym lub utrzymującym.
- Naciśnięcie przycisku stop, utrata zasilania sterującego lub zadziałanie przekaźnika przeciążeniowego powoduje przerwanie obwodu cewki, styki otwierają się, a styk uszczelniający resetuje się.
Ostatni krok wyjaśnia zachowanie związane z bezpieczeństwem, o którym warto pamiętać. Jeżeli napięcie zasilania zaniknie, rozrusznik ulegnie awarii i nie uruchomi się ponownie po przywróceniu zasilania. Operator musi ponownie nacisnąć przycisk Start. Jest to zabezpieczenie podnapięciowe i stanowi wyraźną różnicę pomiędzy rozrusznikiem stycznikowym a magnetycznym przekaźnikiem zatrzaskowym, który utrzymuje swoją ostatnią pozycję bez żadnego prądu cewki.
Kiedy starter musi zrobić coś więcej niż tylko start i stop
- Rozrusznik nawrotny: dwa styczniki z blokadami mechanicznymi i elektrycznymi, zamieniające dwie fazy w celu zmiany kierunku obrotu.
- Rozrusznik gwiazda-trójkąt: trzy styczniki rekonfigurują uzwojenie, odcinając prąd rozruchowy do mniej więcej jednej trzeciej wartości prądu bezpośredniego.
- Softstarter: tyrystory zwiększają napięcie, następnie stycznik obejściowy przenosi prąd roboczy.
- Przemiennik częstotliwości: steruje prędkością i rozruchem, przy czym stycznik służy raczej do rozłączania niż jako urządzenie przełączające.
Moduły przekaźników i przekaźniki zatrzaskowe wewnątrz panelu rozrusznika
Nie każde zadanie przełączania w panelu sterowania należy do stycznika. Przekaźniki pośrednie izolują wyjście PLC od obwodu cewki, zwielokrotniają styki dla sygnalizacji i alarmów oraz przełączają małe obciążenia, które zmarnowałyby żywotność dużego stycznika. Do tych zadań, montaż na szynie przemysłowe moduły sterujące utrzymuj panel w porządku i sprawny.
Moduł przekaźników na wąską szynę jest praktycznym rozwiązaniem, gdy panel musi się rozrastać bez dodatkowej przestrzeni w szafce, ponieważ kilka kanałów mieści się na szerokości jednego konwencjonalnego urządzenia.
Moduł przekaźnika na szynę DIN M41F Slim, 6A Zajmujący niewiele miejsca moduł przekaźników szynowych z maksymalnie 32 kanałami, przełączaniem 6 A, wbudowanym zabezpieczeniem i izolacją silnego/słabego prądu dla kompaktowych szaf sterowniczych. Zobacz produkt → Gdy przełączane obciążenie stanowi rezystancyjny zespół grzejny lub wyjście wysokoprądowe, a nie silnik, przekaźnik wysokoprądowy przenosi prąd bez zajmowania miejsca na stycznik.
Wysokoprądowy przekaźnik mocy SPDT CYT90 Kompaktowy przekaźnik SPDT o obciążalności 20A/30A 250VAC, przystosowany do przełączania wyjść wysokoprądowych w urządzeniach, grzejnikach przemysłowych i automatyce. Zobacz produkt → W przypadku obwodów wyjściowych, które wymagają określonej wartości znamionowej styków i czystej instalacji na szynie DIN, moduł przekaźnika przemysłowego na szynę 16 A spełnia większość zadań pomocniczych i sygnalizacyjnych w panelu startowym.
Moduł przekaźnika szynowego przemysłowego MCYF3 14F 16A Modułowy moduł przekaźnika na szynę 16 A z maksymalnie 32 kanałami, dostosowany do scentralizowanych obwodów sterowania przemysłowego i obwodów wyjściowych panelu rozruchowego. Zobacz produkt → Kontrole selekcji decydujące o tym, czy starter przeżyje
Większość problemów z rozrusznikiem wynika raczej z decyzji o wyborze podjętej na etapie oferty niż z wady produkcyjnej. Są to kontrole, które warto przeprowadzić przed złożeniem zamówienia.
Tabela: kontrole do wykonania przed zamówieniem rozrusznika silnika lub zamiennego stycznika i zestawu przeciążeniowego. | Parametr | Co zweryfikować | Dlaczego to ma znaczenie |
| Kategoria użytkowania | AC-3 dla silników klatkowych, AC-1 tylko dla obciążeń rezystancyjnych | Styki AC-1 zużyte przedwcześnie podczas spawania przy obciążeniu silnika |
| Napięcie cewki | Dopasowuje transformator sterujący i spadek napięcia na okablowaniu | Niskie napięcie powoduje drgania i przepalenie cewki |
| Ustawienie przeciążenia | Ampery przy pełnym obciążeniu silnika, dostosowane do współczynnika pracy i ciepła panelu | Skopiowane ustawienia powodują uciążliwe wyłączenia lub brak jakiejkolwiek ochrony |
| Klasa wycieczki | 10, 20 lub 30 w zależności od zmierzonego czasu rozpoczęcia | Zbyt szybko klasa wyłącza się przy każdym normalnym starcie |
| Styk pomocniczys | Uszczelnienie, blokada i sprzężenie zwrotne PLC są liczone osobno | Brakujące kontakty wymuszają późniejszą modyfikację pola |
| Cykl pracy | Uruchamia się na godzinę i czy używany jest jogging | Częste impulsowanie znacznie skraca żywotność styków |
Tryby awarii i co Ci mówią
- Szarpanie na początku: zbyt niskie napięcie sterujące, luźny zacisk cewki lub uszkodzony transformator sterujący.
- Spawane styki główne: zbyt małe styki, praca impulsowa lub problem mechaniczny w napędzanej maszynie.
- Nieprzyjemne wyłączenie: przeciążenie ustawione poniżej natężenia prądu przy pełnym obciążeniu silnika, jednofazowe, gorąca obudowa lub niewłaściwa klasa wyzwalania.
- Przepalenie cewki: ciągła praca przy obniżonym napięciu lub zwora, która nie może być prawidłowo osadzona.
- Jedna faza przerwana po wyłączeniu: sprawdź styki przekaźnika przeciążeniowego i obwód sterujący przed wymianą całego rozrusznika.
Szybkie odpowiedzi
Jaka jest różnica między stycznikiem a rozrusznikiem silnika?
Stycznik przełącza tylko zasilanie. Rozrusznik łączy stycznik z przekaźnikiem przeciążeniowym i obwodem sterującym, dzięki czemu jednocześnie przełącza i zabezpiecza.
Dlaczego rozrusznik wyłącza się kilka sekund po uruchomieniu?
Najczęściej przeciążenie jest ustawione na zbyt niską wartość, klasa wyzwalania jest zbyt duża dla długiego rozruchu lub brakuje jednej fazy. Najpierw sprawdź ustawiony prąd z tabliczką znamionową, a następnie zmierz czas rozruchu i prąd na wszystkich trzech fazach.
Rozrusznik silnika działa, ponieważ współpracują dwa urządzenia o różnych skalach czasowych. Stycznik reaguje w ciągu milisekund i przełącza pełny prąd silnika. Przekaźnik przeciążeniowy reaguje w ciągu kilku sekund i usuwa prąd, zanim uzwojenie ulegnie uszkodzeniu. Po zrozumieniu obwodu cewki, styku uszczelniającego i ustawienia przeciążenia, rozwiązywanie problemów z rozrusznikiem przestaje być domysłem i staje się krótką listą pomiarów.
Jeśli określasz rozruszniki, styczniki zamienne lub przekaźniki umieszczone obok nich w panelu, dopasowanie wartości znamionowych styków i napięć cewek do rzeczywistego obciążenia stanowi różnicę między panelem, który działa przez dekadę, a panelem otwieranym co kwartał.
