Λύσεις — Κεφάλαιο 4 · Προστασία Ηλεκτροκινητήρων (Ερωτήσεις ΚΑΙ Προβλήματα, σελ. 150–152) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΩΝ ΤΟΜΟΣ Α΄ Β΄ ΕΠΑΛ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΩΝ ΤΟΜΟΣ Α΄ Β΄ ΕΠΑΛ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΩΝ ΤΟΜΟΣ Α΄ Β΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Κεφάλαιο 4 · Προστασία Ηλεκτροκινητήρων (Ερωτήσεις ΚΑΙ Προβλήματα, σελ. 150–152) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΩΝ ΤΟΜΟΣ Α΄ Β΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 4 · Προστασία Ηλεκτροκινητήρων (Ερωτήσεις ΚΑΙ Προβλήματα, σελ. 150–152)

Απαντήσεις στις Ερωτήσεις & λύσεις στα Προβλήματα του βιβλίου.

Πότε δημιουργείται υπερφόρτιση

Ερώτηση: Σε ποιες περιπτώσεις δημιουργείται υπερφόρτιση σε ένα ηλεκτροκινητήρα;

Απάντηση:

Υπερφόρτιση είναι η κατάσταση κατά την οποία ο κινητήρας απορροφά ρεύμα μεγαλύτερο του ονομαστικού για κάποιο χρονικό διάστημα. Δημιουργείται όταν:
– η ισχύς του φορτίου είναι μεγαλύτερη από την ονομαστική ισχύ του κινητήρα·
– ο τριφασικός κινητήρας τροφοδοτείται με δύο μόνο φάσεις·
– η τάση του δικτύου είναι μικρότερη από την ονομαστική·
– μπλοκάρει ο άξονας του κινητήρα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Φορτίο μεγαλύτερο από την ονομαστική ισχύ, λειτουργία με δύο φάσεις, χαμηλή τάση δικτύου, μπλοκάρισμα άξονα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ορισμός (ρεύμα > ονομαστικό) + οι τέσσερις περιπτώσεις.

Μέσα προστασίας από υπερφόρτιση

Ερώτηση: Ποια μέσα χρησιμοποιούνται για την προστασία ενός ηλεκτροκινητήρα από υπερφόρτιση;

Απάντηση:

Θερμικοί ηλεκτρονόμοι υπερφόρτισης με διμεταλλικά στοιχεία (θερμικά) — το πιο συνηθισμένο και οικονομικό μέσο.
Ηλεκτρονικοί ηλεκτρονόμοι υπερφόρτισης.
Διακόπτες ισχύος για την προστασία κινητήρων (θερμομαγνητικοί διακόπτες προστασίας κινητήρων).
Ηλεκτρονόμοι προστασίας με θερμίστορς.
Διατάξεις με θερμομετρικές αντιστάσεις Pt 100.
Ειδικοί ηλεκτρονόμοι προστασίας ηλεκτροκινητήρων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Θερμικά με διμεταλλικά, ηλεκτρονικοί ηλεκτρονόμοι υπερφόρτισης, θερμομαγνητικοί διακόπτες προστασίας κινητήρων, ηλεκτρονόμοι με θερμίστορς, διατάξεις Pt 100, ειδικοί ηλεκτρονόμοι προστασίας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: θερμικό + τουλάχιστον δύο ακόμη μέσα.
Οι ασφάλειες δεν προστατεύουν από υπερφόρτιση.

Ασφάλειες κινητήρα

Ερώτηση: Τι ασφάλειες χρησιμοποιούνται για την προστασία ενός ηλεκτροκινητήρα; Για ποιο λόγο; Τι προστασία εξασφαλίζουν στον κινητήρα;

Απάντηση:

Ασφάλειες τήξης κατηγορίας αΜ (πρώην «βραδείας τήξης»).
Λόγος: κατά την εκκίνηση ο κινητήρας απορροφά ρεύμα πολύ μεγαλύτερο από το ονομαστικό (6 έως 7 φορές στους τριφασικούς βραχυκυκλωμένου δρομέα). Οι ασφάλειες gL (πρώην ταχείας τήξης) θα αντιδρούσαν και δεν θα επέτρεπαν το ξεκίνημα· οι αΜ δεν αντιδρούν στο ρεύμα εκκίνησης.
Προστασία: μόνο από βραχυκύκλωμα. Σε υπερφόρτιση αντιδρούν σε χρόνο που ο κινητήρας έχει ήδη πάθει βλάβη, γι' αυτό χρειάζεται και θερμικό.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ασφάλειες αΜ (πρώην βραδείας τήξης), επειδή δεν αντιδρούν στο ρεύμα εκκίνησης· προστατεύουν μόνο από βραχυκύκλωμα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: αΜ + ρεύμα εκκίνησης + μόνο βραχυκύκλωμα.

Βοηθητικές επαφές θερμικού

Ερώτηση: Τι βοηθητικές επαφές διαθέτουν τα θερμικά υπερφόρτισης με διμεταλλικά στοιχεία σήμερα; Πώς χαρακτηρίζονται αυτές;

Απάντηση:

Μια «κανονικά κλειστή» επαφή 95-96: μπαίνει σε σειρά στο κύκλωμα ελέγχου του ηλεκτρονόμου ισχύος και ανοίγει στην υπερφόρτιση, διακόπτοντας την τροφοδοσία του κινητήρα.
Μια «κανονικά ανοιχτή» επαφή 97-98: κλείνει στην υπερφόρτιση και χρησιμοποιείται συνήθως για τη σήμανση της υπερφόρτισης (λυχνία βλάβης).
Σε παλαιότερες κατασκευές υπήρχε μια μεταγωγική επαφή 95-96/98.

Σύνοψη: (ενδεικτική) NC 95-96 (διακοπή ελέγχου) & NO 97-98 (σήμανση).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: 95-96 NC & 97-98 NO.

Αποστολή μανδάλωσης θερμικού

Ερώτηση: Ποια η αποστολή του μηχανισμού μανδάλωσης των θερμικών υπερφόρτισης;

Απάντηση:

Μετά τη διέγερση, ο μηχανισμός κρατά «πεσμένο» το θερμικό (επαφή 95-96 ανοικτή) μη επιτρέποντας την αυτόματη επανεργοποίηση, μέχρι να γίνει χειροκίνητη επαναφορά (reset) — αφού κρυώσουν τα διμεταλλικά. Έτσι αποτρέπεται η επικίνδυνη αυτόματη επανεκκίνηση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κρατά το θερμικό πεσμένο μέχρι χειροκίνητο reset — αποτρέπει αυτόματη επανεκκίνηση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: κράτηση + χειροκίνητη επαναφορά.

Εξωτερικά χειριστήρια θερμικού

Ερώτηση: Ποια εξωτερικά χειριστήρια διαθέτουν τα θερμικά υπερφόρτισης σήμερα; Γιατί χρησιμοποιείται καθένα απ’ αυτά;

Απάντηση:

Χειριστήριο ρύθμισης έντασης ρεύματος: ρυθμίζει το ρεύμα στο οποίο ενεργοποιείται το θερμικό (π.χ. στο ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα).
Μπουτόν επαναφοράς: ελευθερώνει το μηχανισμό μανδάλωσης, ώστε οι επαφές να επανέλθουν σε ηρεμία αφού κρυώσουν τα διμεταλλικά.
Χειριστήριο επιλογής αυτόματης ή χειροκίνητης επαναφοράς (θέσεις «Η» και «Α»): θέτει το μηχανισμό μανδάλωσης σε ή εκτός λειτουργίας.
Χειριστήριο δοκιμής: ενεργοποιεί το μηχανισμό του θερμικού, εξομοιώνοντας την επίδραση των διμεταλλικών.
Μπουτόν διακοπής.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ρύθμιση ρεύματος, μπουτόν επαναφοράς, επιλογέας αυτόματης/χειροκίνητης επαναφοράς, χειριστήριο δοκιμής, μπουτόν διακοπής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ρύθμιση + επαναφορά + τουλάχιστον ένα ακόμη χειριστήριο με το σκοπό του.

Ψυχρή/θερμή κατάσταση

Ερώτηση: Ποια κατάσταση των θερμικών υπερφόρτισης χαρακτηρίζεται σαν «ψυχρή» και ποια σαν «θερμή»;

Απάντηση:

«Ψυχρή»: το κύκλωμα ισχύος του θερμικού δεν διαρρέεται από ρεύμα για κάποιο χρονικό διάστημα· τα διμεταλλικά βρίσκονται σε θέση που καθορίζει η θερμοκρασία του περιβάλλοντος.
«Θερμή»: το κύκλωμα ισχύος διαρρέεται από το ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα· τα διμεταλλικά έχουν θερμανθεί και καμφθεί και, αφού αποκατασταθεί θερμική ισορροπία, βρίσκονται σε νέα θέση που εξαρτάται από το ρεύμα. Σε αυτή την κατάσταση ο χρόνος ενεργοποίησης σε μια υπερένταση είναι μικρότερος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ψυχρή: χωρίς ρεύμα, διμεταλλικά στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Θερμή: με ρεύμα λειτουργίας, διμεταλλικά θερμασμένα σε θερμική ισορροπία.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: διάκριση + επίδραση στον χρόνο απόκρισης.

Διαφορικά θερμικά

Ερώτηση: Ποια θερμικά υπερφόρτισης ονομάζονται «διαφορικά»;

Απάντηση:

Τα θερμικά στα οποία ο χρόνος ενεργοποίησης σε συγκεκριμένη υπερένταση είναι πολύ μικρότερος όταν διαρρέονται από ρεύμα μόνο δύο από τα τρία μέρη του κυκλώματος ισχύος τους (π.χ. λειτουργία τριφασικού κινητήρα με έλλειψη φάσης). Τότε θερμαίνονται μόνο δύο διμεταλλικά, η κάμψη είναι ανομοιόμορφη και το θερμικό ενεργοποιείται ακόμη και σε ρεύματα μικρότερα από την τιμή ρύθμισης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Αυτά που ενεργοποιούνται πολύ γρηγορότερα (και κάτω από την τιμή ρύθμισης) όταν διαρρέονται μόνο δύο από τα τρία μέρη τους (ασύμμετρη φόρτιση, έλλειψη φάσης).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ευαισθησία σε ασυμμετρία/έλλειψη φάσης.

Δύσκολη εκκίνηση

Ερώτηση: Πότε η εκκίνηση ενός ηλεκτροκινητήρα χαρακτηρίζεται ως «δύσκολη»;

Απάντηση:

Όταν ο χρόνος εκκίνησης είναι μεγαλύτερος από 10 sec.
Για χρόνο εκκίνησης έως 10 sec η θερμότητα από το αυξημένο ρεύμα εκκίνησης δεν ενεργοποιεί το θερμικό· στις δύσκολες εκκινήσεις χρησιμοποιούνται ειδικές συνδεσμολογίες θερμικών ή ηλεκτρονικοί ηλεκτρονόμοι υπερφόρτισης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν ο χρόνος εκκίνησης υπερβαίνει τα 10 sec.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: το όριο των 10 sec.

Γιατί όχι για συχνές εκκινήσεις

Ερώτηση: Γιατί τα θερμικά υπερφόρτισης με διμεταλλικά στοιχεία δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προστασία ηλεκτροκινητήρων, που έχουν πολύ συχνές εκκινήσεις;

Απάντηση:

Σε πολύ συχνές εκκινήσεις (π.χ. πάνω από 25 εκκινήσεις την ώρα) τα διμεταλλικά δεν προλαβαίνουν να επανέλθουν σε κανονική κατάσταση στα διαστήματα μεταξύ των εκκινήσεων. Έτσι ο μηχανισμός του θερμικού θα ενεργοποιούνταν χωρίς ουσιαστικό λόγο και θα σταματούσε τον κινητήρα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα διμεταλλικά δεν προλαβαίνουν να κρυώσουν μεταξύ των εκκινήσεων, οπότε το θερμικό θα ενεργοποιούνταν χωρίς πραγματική αιτία.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: συσσώρευση θερμότητας → εσφαλμένη διέγερση.

Πού απλός αυτόματος (τριφασικός)

Ερώτηση: Σε ποιους τριφασικούς ηλεκτροκινητήρες βραχυκυκλωμένου δρομέα χρησιμοποιείται απλός αυτόματος διακόπτης;

Απάντηση:

Σε τριφασικούς κινητήρες βραχυκυκλωμένου δρομέα με ισχύ από 0,75 PS (0,55 kW) μέχρι 3 PS (2,2 kW), για το χειρισμό (ξεκίνημα, σταμάτημα) και την προστασία τους.
Και σε κινητήρες μεγαλύτερους από 3 PS, εφόσον δεν απαιτείται περιορισμός του ρεύματος εκκίνησης.
Κάτω από 0,75 PS δεν είναι απαραίτητος, εκτός αν ο χειρισμός γίνεται από απόσταση ή ο κινητήρας συμμετέχει σε αυτόματα συστήματα· ακόμη κι εκεί όμως εξασφαλίζει καλύτερη προστασία χάρη στο θερμικό.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Από 0,75 PS (0,55 kW) έως 3 PS (2,2 kW), και σε μεγαλύτερους όταν δεν χρειάζεται περιορισμός του ρεύματος εκκίνησης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: περιοχή ισχύος + συνθήκη για μεγαλύτερους κινητήρες.

Υλικά απλού αυτόματου (τριφασικός)

Ερώτηση: Ποια υλικά περιλαμβάνει ένας απλός αυτόματος διακόπτης τριφασικού ηλεκτροκινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα, του οποίου ο χειρισμός γίνεται με μπουτόνς;

Απάντηση:

Τριπολικό διακόπτη φορτίου Q1.
Τρεις ασφάλειες τήξεως κατηγορίας αΜ (F1) για προστασία του κινητήρα από βραχυκύκλωμα.
Μία ασφάλεια τήξεως κατηγορίας gL (F2) για προστασία του κυκλώματος ελέγχου.
Ηλεκτρονόμο ισχύος Κ1Μ, θερμικό υπερφόρτισης F3, μπουτόν εκκίνησης S1 (START) και μπουτόν σταματήματος S2 (STOP).
Προαιρετικά δύο ενδεικτικές λυχνίες: h1 λειτουργίας και h2 βλάβης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Q1, τρεις ασφάλειες αΜ (F1), μία ασφάλεια gL (F2), Κ1Μ, θερμικό F3, μπουτόν START (S1) και STOP (S2)· προαιρετικά λυχνίες h1, h2.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ≥5 βασικά υλικά.

Ρύθμιση θερμικού (τριφασικός)

Ερώτηση: Σε ποια ένταση ρεύματος ρυθμίζεται το θερμικό υπερφόρτισης ενός απλού αυτόματου διακόπτη τριφασικού ηλεκτροκινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα;

Απάντηση:

Στο ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα, γιατί το κύκλωμα ισχύος του θερμικού διαρρέεται από το ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ονομαστικό ρεύμα.

Επιλογή θερμικού (αριθμητικό)

Ερώτηση: Ένας τριφασικός ηλεκτροκινητήρας βραχυκυκλωμένου δρομέα, τετραπολικός, ονομαστικής τάσης 380V Δ, ονομαστικού ρεύματος 5,4Α Δ, ισχύος 3 ίππων, λειτουργεί με απλό αυτόματο διακόπτη. Ποιο από τα παρακάτω τρία θερμικά υπερφόρτισης θα χρησιμοποιηθεί στον πίνακα του αυτόματου διακόπτη; Θερμικό υπερφόρτισης 1: περιοχή ρύθμισης 0,63 - 1Α. Θερμικό υπερφόρτισης 2: περιοχή ρύθμισης 4,5 - 6,5Α. Θερμικό υπερφόρτισης 3: περιοχή ρύθμισης 10 - 14Α.

Λύση:

Το θερμικό ρυθμίζεται στο ονομαστικό ρεύμα (5,4A) → η περιοχή ρύθμισης πρέπει να περιλαμβάνει το 5,4A.
Θ1: 0,63-1A → όχι (5,4>1). Θ3: 10-14A → όχι (5,4<10). Θ2: 4,5-6,5A → ΝΑΙ (4,5 ≤ 5,4 ≤ 6,5).

Απάντηση: Το Θερμικό 2 (περιοχή 4,5–6,5A), ρυθμισμένο στα 5,4A.

Πρόσεξε:

Έλεγχος: 4,5 ≤ 5,4 ≤ 6,5.
Κανόνας: η περιοχή ρύθμισης του θερμικού περιλαμβάνει το ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα.

Πότε αυτόματος (μονοφασικός)

Ερώτηση: Πότε χρησιμοποιείται αυτόματος διακόπτης για το χειρισμό μονοφασικού ηλεκτροκινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα;

Απάντηση:

Όταν ο κινητήρας (και το μηχάνημα που κινεί) πρέπει να συμμετέχει σε αυτόματα συστήματα διεργασιών ή να γίνεται χειρισμός του από απόσταση (τηλεχειρισμός).
Επιπλέον ο αυτόματος διακόπτης εξασφαλίζει καλύτερη προστασία από τον χειροκίνητο ασφαλειοδιακόπτη, γιατί περιλαμβάνει θερμικό που σταματά τον κινητήρα σε υπερφόρτιση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν ο κινητήρας συμμετέχει σε αυτόματα συστήματα ή χειρίζεται από απόσταση· δίνει και καλύτερη προστασία (θερμικό).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: αυτόματα συστήματα/τηλεχειρισμός + προστασία.

Υλικά αυτόματου (μονοφασικός)

Ερώτηση: Ποια υλικά περιλαμβάνει ένας αυτόματος διακόπτης μονοφασικού ηλεκτροκινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα, του οποίου ο χειρισμός γίνεται με μπουτόνς;

Απάντηση:

Διπολικό διακόπτη φορτίου Q1, μία ασφάλεια τήξεως αΜ (F1) για προστασία του κινητήρα από βραχυκύκλωμα, μία ασφάλεια τήξεως gL (F2) για το κύκλωμα ελέγχου.
Ηλεκτρονόμο ισχύος Κ1Μ, θερμικό υπερφόρτισης F3, μπουτόν START (S1) και μπουτόν STOP (S2).
Προαιρετικά ενδεικτική λυχνία λειτουργίας h1 και ενδεικτική λυχνία βλάβης h2.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Διπολικός Q1, μία ασφάλεια αΜ (F1), μία gL (F2), Κ1Μ, θερμικό F3, μπουτόν START/STOP· προαιρετικά λυχνίες h1, h2.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ίδια βασικά υλικά, μονοφασική διάταξη.

Ρύθμιση θερμικού (μονοφασικός)

Ερώτηση: Σε ποια ένταση ρεύματος ρυθμίζεται το θερμικό υπερφόρτισης ενός αυτόματου διακόπτη μονοφασικού ηλεκτροκινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα;

Απάντηση:

Στο ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας του μονοφασικού κινητήρα (όπως & στον τριφασικό).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ονομαστικό ρεύμα.

Συνέπεια δύο τμημάτων θερμικού

Ερώτηση: Ποια είναι η συνέπεια στη λειτουργία ενός μονοφασικού ηλεκτροκινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα, ο οποίος λειτουργεί με αυτόματο διακόπτη, στο κύκλωμα ισχύος του οποίου χρησιμοποιείται συνδεσμολογία, στην οποία διαρρέονται από το ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα μόνο δύο τμήματα του κυκλώματος ισχύος του θερμικού υπερφόρτισης;

Απάντηση:

Η ασύμμετρη φόρτιση (διφασική λειτουργία) του κυκλώματος ισχύος του «διαφορικού» θερμικού προκαλεί την ενεργοποίησή του σε κάθε ξεκίνημα του κινητήρα, αν και το ρεύμα δεν ξεπερνά την τιμή ρύθμισης. Το θερμικό διακόπτει τη λειτουργία του κινητήρα χωρίς πραγματική αιτία.
Γι' αυτό η χρήση και του τρίτου τμήματος του κυκλώματος ισχύος του θερμικού είναι υποχρεωτική.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το θερμικό ενεργοποιείται σε κάθε ξεκίνημα και σταματά τον κινητήρα χωρίς πραγματική υπερφόρτιση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ασύμμετρη φόρτιση → ενεργοποίηση χωρίς αιτία σε κάθε ξεκίνημα.

Πότε μανδαλωμένοι

Ερώτηση: Πότε δύο ηλεκτρονόμοι χαρακτηρίζονται μανδαλωμένοι;

Απάντηση:

Όταν το κύκλωμα δεν επιτρέπει να είναι ταυτόχρονα ενεργοποιημένοι (π.χ. στην αναστροφή, όπου η ταυτόχρονη λειτουργία θα βραχυκύκλωνε τις φάσεις).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν δεν επιτρέπεται να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: αποκλεισμός ταυτόχρονης ενεργοποίησης.

Είδη μανδάλωσης ΚΑΙ υποχρεωτική

Ερώτηση: Ποιες μανδαλώσεις πραγματοποιούνται στους ηλεκτρονόμους; Ποια μανδάλωση είναι υποχρεωτική;

Απάντηση:

Ηλεκτρική μανδάλωση (με «κανονικά κλειστές» βοηθητικές επαφές) και μηχανική μανδάλωση (με μηχανικό εξάρτημα που συνδέει τους οπλισμούς).
Υποχρεωτική είναι η ηλεκτρική μανδάλωση· η μηχανική γίνεται συμπληρωματικά, για περισσότερη ασφάλεια, σε εφαρμογές που το απαιτούν.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Μηχανική & ηλεκτρική· υποχρεωτική η ηλεκτρική.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: και τα δύο είδη + η ηλεκτρική υποχρεωτική.

Μηχανική μανδάλωση

Ερώτηση: Πώς πραγματοποιείται η μηχανική μανδάλωση δύο ηλεκτρονόμων;

Απάντηση:

Με κατάλληλο εξάρτημα ή μηχανισμό με βραχίονα (σε μεγάλους ηλεκτρονόμους) που συνδέει μηχανικά τα κινητά μέρη του μαγνητικού κυκλώματος (οπλισμούς) των δύο ηλεκτρονόμων.
Όταν ενεργοποιηθεί ο ένας, ο οπλισμός του φέρνει το μηχανισμό σε θέση που κάνει αδύνατη την ενεργοποίηση του άλλου, ακόμη κι αν τροφοδοτηθεί το πηνίο του (που τότε κινδυνεύει να καεί).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με μηχανικό εξάρτημα ή βραχίονα που συνδέει τους οπλισμούς και εμποδίζει την ενεργοποίηση του δεύτερου ηλεκτρονόμου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: μηχανική παρεμπόδιση οπλισμών.

Ηλεκτρική μανδάλωση

Ερώτηση: Πώς πραγματοποιείται η ηλεκτρική μανδάλωση δύο ηλεκτρονόμων;

Απάντηση:

Σε σειρά με το πηνίο του κάθε ηλεκτρονόμου συνδέεται μια «κανονικά κλειστή» βοηθητική επαφή του άλλου ηλεκτρονόμου (π.χ. 21-22).
Όταν ενεργοποιηθεί ο ένας, η «κανονικά κλειστή» επαφή του ανοίγει και δεν επιτρέπει την τροφοδοσία του πηνίου του άλλου· όταν απενεργοποιηθεί, η επαφή ξανακλείνει. Οι επαφές αυτές λέγονται επαφές ηλεκτρικής μανδάλωσης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) «Κανονικά κλειστή» επαφή του καθενός σε σειρά με το πηνίο του άλλου — αποκλείει την ταυτόχρονη ενεργοποίηση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: NC σταυρωτά στα πηνία.

Πρόβλημα 1 — κύκλωμα ελέγχου σχ. 4.16(α)

Ερώτηση: Ο απλός αυτόματος διακόπτης ενός τριφασικού ηλεκτροκινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα έχει κατασκευασθεί με κύκλωμα ελέγχου αυτό του σχήματος 4.16(α). Ποια είναι η λειτουργία του κινητήρα με το παραπάνω κύκλωμα ελέγχου; Να εξηγήσετε το λόγο.

Λύση:

Ανάγνωση του σχήματος 4.16(α): F2 → 95-96 του F3 → STOP (11-12) → START (13-14) → πηνίο Κ1Μ. Η επαφή 13-14 του Κ1Μ παίρνει τάση από το ίδιο σημείο με το START, αλλά το άκρο 14 της συνδέεται μόνο με τη λυχνία h1 και όχι με το πηνίο του Κ1Μ.
Άρα η επαφή 13-14 δεν είναι παράλληλα με το START και δεν λειτουργεί ως επαφή αυτοσυγκράτησης.
Λειτουργία: όσο πιέζουμε το START, ο Κ1Μ είναι ενεργοποιημένος, ο κινητήρας λειτουργεί και η h1 ανάβει (μέσω της κλειστής 13-14). Μόλις αφήσουμε το START, το πηνίο δεν τροφοδοτείται πια, ο Κ1Μ απενεργοποιείται, ο κινητήρας σταματά και η h1 σβήνει.
Το STOP και το θερμικό (95-96) διακόπτουν επίσης τη λειτουργία· σε υπερφόρτιση ανάβει η h2 μέσω της 97-98.

Απάντηση: Ο κινητήρας λειτουργεί μόνο όσο κρατάμε πατημένο το START, γιατί η επαφή 13-14 του Κ1Μ τροφοδοτεί μόνο τη λυχνία h1 και δεν είναι παράλληλα με το START (δεν υπάρχει αυτοσυγκράτηση).

Πρόσεξε:

Για αυτοσυγκράτηση πρέπει το άκρο 14 της επαφής του Κ1Μ να συνδεθεί με το άκρο 14 του START (και το πηνίο).
Βασίζεται στο σχήμα 4.16(α) του βιβλίου.

Πρόβλημα 2 — κύκλωμα ελέγχου σχ. 4.16(β)

Ερώτηση: Ο απλός αυτόματος διακόπτης ενός τριφασικού ηλεκτροκινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα έχει κατασκευασθεί με κύκλωμα ελέγχου αυτό του σχήματος 4.16(β). Ποια είναι η λειτουργία του κινητήρα με το παραπάνω κύκλωμα ελέγχου; Να εξηγήσετε το λόγο.

Λύση:

Ανάγνωση του σχήματος 4.16(β): η επαφή 13-14 του Κ1Μ είναι συνδεδεμένη με το άκρο 14 στο πηνίο (παράλληλα με το START), όμως το άκρο 13 της παίρνει τάση από το σημείο 96, πριν από το μπουτόν STOP. Η επαφή αυτοσυγκράτησης παρακάμπτει το STOP.
Λειτουργία: με την πίεση του START ο Κ1Μ ενεργοποιείται, κλείνει η 13-14 και ο κινητήρας συνεχίζει να λειτουργεί όταν αφήσουμε το START (αυτοσυγκράτηση), με αναμμένη την h1.
Αν πιέσουμε το STOP, το πηνίο εξακολουθεί να τροφοδοτείται μέσω της 13-14, οπότε ο κινητήρας δεν σταματά.
Ο κινητήρας σταματά μόνο αν ενεργοποιηθεί το θερμικό (ανοίγει η 95-96, που βρίσκεται πριν από τη διακλάδωση) ή αν διακοπεί η τροφοδοσία (Q1, ασφάλειες).

Απάντηση: Ο κινητήρας ξεκινά με το START και συνεχίζει να λειτουργεί, αλλά δεν σταματά με το STOP, γιατί η επαφή αυτοσυγκράτησης 13-14 του Κ1Μ συνδέεται πριν από το STOP και το παρακάμπτει· σταματά μόνο με το θερμικό ή με διακοπή της τροφοδοσίας.

Πρόσεξε:

Η επαφή αυτοσυγκράτησης πρέπει να συνδέεται παράλληλα μόνο με το START, μετά το STOP.
Βασίζεται στο σχήμα 4.16(β) του βιβλίου.

Πρόβλημα 3 — λάθος ένδειξη λυχνίας h1

Ερώτηση: Ο απλός αυτόματος διακόπτης ενός τριφασικού ηλεκτροκινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα έχει ηλεκτρονόμο ισχύος με πηνίο ονομαστικής τάσης 380V AC και έχει κατασκευασθεί σύμφωνα με το κύκλωμα του σχήματος 4.17. Όταν κλείσουμε το γενικό διακόπτη Q1 του αυτόματου για να λειτουργήσουμε τον κινητήρα, ανάβει η λυχνία ένδειξης λειτουργίας h1 ενώ ο κινητήρας δε λειτουργεί. Να εξηγήσετε γιατί συμβαίνει αυτό και να τροποποιήσετε το κύκλωμα ελέγχου του αυτόματου διακόπτη, ώστε να υπάρχει η σωστή ένδειξη από τη λυχνία h1.

Λύση:

Ανάγνωση του σχήματος 4.17: το κύκλωμα ελέγχου τροφοδοτείται από δύο φάσεις: το επάνω άκρο (μέσω F2, 95-96, STOP, START/13-14 του Κ1Μ) από τη μία φάση και το άκρο A2 του πηνίου, μέσω δεύτερης ασφάλειας F2, από άλλη φάση — έτσι το πηνίο 380 V δέχεται πολική τάση. Οι λυχνίες h1 και h2 όμως επιστρέφουν στον ουδέτερο N.
Αιτία: η h1 συνδέεται στο άκρο A1 του πηνίου. Με κλειστό τον Q1 και χωρίς να πιεσθεί το START σχηματίζεται κλειστό κύκλωμα: φάση → F2 → πηνίο Κ1Μ (από A2 προς A1) → h1 → N. Πηνίο και λυχνία βρίσκονται σε σειρά υπό φασική τάση 220 V: ο Κ1Μ δεν ενεργοποιείται (δεν δέχεται τα 380 V του), ενώ η h1 διαρρέεται από ρεύμα και ανάβει, δίνοντας ψευδή ένδειξη λειτουργίας.
Τροποποίηση: η h1 πρέπει να συνδεθεί παράλληλα με το πηνίο του Κ1Μ, δηλαδή το κάτω άκρο της να καταλήγει στον ίδιο αγωγό με το άκρο A2 του πηνίου (μετά την F2) και όχι στον ουδέτερο· η λυχνία πρέπει τότε να είναι 380 V. Έτσι η h1 δέχεται τάση μόνο όταν τροφοδοτείται το πηνίο (START ή επαφή 13-14 κλειστή), δηλαδή μόνο όταν λειτουργεί ο κινητήρας.
Ισοδύναμη λύση: η h1 να τροφοδοτείται μέσω μιας ξεχωριστής «κανονικά ανοιχτής» βοηθητικής επαφής του Κ1Μ (π.χ. 23-24) από τη φάση του κυκλώματος ελέγχου προς τον ουδέτερο, ώστε να μη συνδέεται ηλεκτρικά με το πηνίο.

Απάντηση: Η h1, συνδεδεμένη μεταξύ του A1 του πηνίου και του ουδέτερου, κλείνει κύκλωμα σε σειρά με το πηνίο (φάση–πηνίο–h1–N): ανάβει, ενώ ο Κ1Μ δεν έλκει. Διόρθωση: η h1 (380 V) παράλληλα στο πηνίο, με επιστροφή στον ίδιο αγωγό με το A2 (ή τροφοδοσία της h1 μέσω ξεχωριστής επαφής NO του Κ1Μ).

Πρόσεξε:

Όταν το πηνίο τροφοδοτείται με πολική τάση (δύο φάσεις), κάθε στοιχείο που συνδέεται στο ίδιο κύκλωμα ελέγχου πρέπει να επιστρέφει στην ίδια φάση και όχι στον ουδέτερο.
Μια λυχνία ένδειξης λειτουργίας συνδέεται παράλληλα με το πηνίο του ηλεκτρονόμου ισχύος (όπως στο σχήμα 4.7).

Πρόβλημα 4 — χειρισμός από δύο θέσεις

Ερώτηση: Ένας τριφασικός ηλεκτροκινητήρας βραχυκυκλωμένου δρομέα λειτουργεί με απλό αυτόματο διακόπτη. Ο χειρισμός του κινητήρα γίνεται από δύο διαφορετικές θέσεις με μπουτόνς εκκίνησης και σταματήματος σε κάθε θέση. Να σχεδιάσετε το κύκλωμα ελέγχου του αυτόματου διακόπτη.

Λύση:

Ξεκινάμε από το κύκλωμα ελέγχου του απλού αυτόματου διακόπτη (σχήμα 4.7(β)).
Μπουτόν STOP: ο κινητήρας πρέπει να σταματά από οποιαδήποτε θέση, άρα οι «κανονικά κλειστές» επαφές των δύο STOP (S2 και S4, 11-12) συνδέονται σε σειρά (λογικό AND: το πηνίο τροφοδοτείται μόνο αν δεν πιέζεται κανένα STOP).
Μπουτόν START: ο κινητήρας πρέπει να ξεκινά από οποιαδήποτε θέση, άρα οι «κανονικά ανοιχτές» επαφές των δύο START (S1 και S3, 13-14) συνδέονται παράλληλα μεταξύ τους και με την επαφή αυτοσυγκράτησης 13-14 του Κ1Μ (λογικό OR).
Σειρά στοιχείων: L1 → F2 → 95-96 του F3 → S2 (STOP θέσης 1) → S4 (STOP θέσης 2) → [S1 ∥ S3 ∥ 13-14 του Κ1Μ] → πηνίο A1-A2 του Κ1Μ → N.
Λυχνία h1 παράλληλα με το πηνίο του Κ1Μ· λυχνία h2 μέσω της 97-98 του θερμικού προς N.

Απάντηση: STOP των δύο θέσεων σε σειρά, START των δύο θέσεων παράλληλα μεταξύ τους και με την επαφή αυτοσυγκράτησης 13-14 του Κ1Μ: L1–F2–95-96–S2–S4–(S1 ∥ S3 ∥ Κ1Μ 13-14)–πηνίο Κ1Μ–N, με h1 παράλληλα στο πηνίο και h2 μέσω 97-98.

Πρόσεξε:

Κανόνας: μπουτόν STOP πολλών θέσεων σε σειρά, μπουτόν START πολλών θέσεων παράλληλα.
Το κύκλωμα ισχύος μένει ίδιο με του απλού αυτόματου διακόπτη.

Πρόβλημα 5 — υλικά για κινητήρα 15 ίππων

Ερώτηση: Ένας τριφασικός ηλεκτροκινητήρας βραχυκυκλωμένου δρομέα, τετραπολικός, ονομαστικής τάσης 380V Δ και ισχύος 15 ίππων, λειτουργεί με απλό αυτόματο διακόπτη. Δώστε τα χαρακτηριστικά των βασικών υλικών και τις διατομές των αγωγών του αυτόματου διακόπτη.

Λύση:

Χρησιμοποιούμε τον πίνακα του σχήματος 4.8 (κινητήρες 380 V, 50 Hz, 1.500 RPM — τετραπολικός κινητήρας). Γραμμή για 15 PS = 11 kW:
Ονομαστικό ρεύμα κινητήρα: 21,5 A.
Γενικός διακόπτης φορτίου Q1 (τριπολικός): 63 A.
Ασφάλειες τήξεως αΜ (βραδείας τήξεως) F1: 3 × 35 A.
Ηλεκτρονόμος ισχύος Κ1Μ: 11 kW / 380 V στην κατηγορία χρήσης AC-3.
Θερμικό υπερφόρτισης F3: με περιοχή ρύθμισης που περιλαμβάνει τα 21,5 A, ρυθμισμένο στα 21,5 A.
Αγωγοί τροφοδοσίας του αυτόματου διακόπτη: διατομή 10 mm².
Επιπλέον: μία ασφάλεια gL (F2) για το κύκλωμα ελέγχου, μπουτόν START (S1) και STOP (S2), λυχνίες h1 και h2.

Απάντηση: Για 15 PS (11 kW), 21,5 A: διακόπτης φορτίου 63 A, ασφάλειες αΜ 35 A, ηλεκτρονόμος 11 kW (380 V, AC-3), θερμικό ρυθμισμένο στα 21,5 A, αγωγοί 10 mm².

Πρόσεξε:

Οι τιμές διαβάζονται από τη γραμμή 11 kW / 15 PS του πίνακα 4.8.
Ο ηλεκτρονόμος επιλέγεται με ονομαστική ισχύ στην AC-3 τουλάχιστον ίση με την ισχύ του κινητήρα.