13. Πρακτικές συνδεσμολογίες
Ασφάλεια πριν από κάθε σχήμα
Τα σχέδια που παρουσιάζονται εδώ είναι εκπαιδευτικά, αρχής. Δεν αποτελούν μελέτη εφαρμογής, ούτε αντιστοίχιση ακροδεκτών ή αγωγών, και δεν δίνουν εξουσιοδότηση για εργασία υπό τάση. Σε κύκλωμα τάσης δικτύου (230/400 V) να εργάζεται μόνο εξουσιοδοτημένος τεχνικός· η επιτόπια προστασία, η γείωση, η διατομή των αγωγών και οι κανονισμοί προηγούνται πάντα.
Πώς να διαβάζετε τα σχήματα; Τα σχέδια χρησιμοποιούν τα συνηθισμένα, απλοποιημένα σύμβολα των ηλεκτρολογικών διαγραμμάτων, με σημάνσεις συσκευών αντί για κείμενο (τη σημασία τους θα τη βρείτε στο τέλος κάθε ενότητας). Οι διακόπτες, οι επαφές και τα κουμπιά σχεδιάζονται σε κατάσταση ηρεμίας (χωρίς ενεργοποίηση, με τα πηνία χωρίς τάση). Τα χρώματα είναι μόνο βοηθητικά: καφέ = φάση (L1), μαύρο και γκρι = L2 και L3, μπλε = ουδέτερος (N), πράσινο-κίτρινο = αγωγός προστασίας (PE)· σε συνεχή τάση κόκκινο = +, μπλε = 0 V. Η διακεκομμένη γραμμή δηλώνει μηχανική σύνδεση (για παράδειγμα ανάμεσα στο πηνίο ρελέ και την επαφή του). Στις σημάνσεις το F είναι η προστασία (ασφάλεια, αυτόματος διακόπτης, ρελέ υπερφόρτισης), το Q ο διακόπτης ισχύος ή ο γενικός διακόπτης, το S ο διακόπτης ή το μπουτόν, τα K και KM το ρελέ και το ρελέ ισχύος (contactor), το M ο κινητήρας, το E ο φωτισμός, το B ο αισθητήρας, το G το τροφοδοτικό.
1. Σύνδεση LED: μάθετε σε χαμηλή τάση
Για αρχή ταιριάζει ένα κύκλωμα χαμηλής τάσης, για παράδειγμα 12 V DC. Το LED είναι δίοδος: άγει μόνο προς μία κατεύθυνση. Η άνοδος (A) κοιτάζει προς τον θετικό πόλο, η κάθοδος (K) προς τον αρνητικό· με αντίστροφη πολικότητα δεν φωτοβολεί και το LED μπορεί να υποστεί βλάβη. Το ρεύμα του LED δεν ρυθμίζεται μόνο του: μετά την επίτευξη της τάσης αγωγής (UF) το ρεύμα αυξάνεται απότομα, γι' αυτό χρειάζεται αντίσταση σε σειρά ή οδήγηση με πηγή ρεύματος, χωρίς αυτά το LED καταστρέφεται. Η ασφάλεια (F1) προστατεύει τον αγωγό και την πλευρά τροφοδοσίας από βραχυκύκλωμα, δεν περιορίζει το ρεύμα του LED.
Διαβάστε το σχήμα προς την κατεύθυνση του ρεύματος, από τον θετικό πόλο προς τον αρνητικό: τροφοδοτικό G1 → ασφάλεια F1 → διακόπτης S1 → αντίσταση R1 → LED D1 (άνοδος → κάθοδος) → πίσω στον αρνητικό του G1.
Την τιμή της αντίστασης τη βρίσκετε από το φύλλο δεδομένων: R1 = (U − UF) / IF. Για παράδειγμα, με τάση τροφοδοσίας 12 V, UF ≈ 2 V και IF = 20 mA είναι R1 = (12 − 2) / 0,02 = 500 Ω· επιλέξτε την πλησιέστερη μεγαλύτερη τυποποιημένη τιμή (510 Ω), οπότε το ρεύμα είναι περίπου 19,6 mA. Στην αντίσταση αναπτύσσονται περίπου 0,2 W απωλειών, γι' αυτό χρησιμοποιήστε αντίσταση ½ W.
Σημάνσεις: G1 τροφοδοτικό συνεχούς τάσης 12 V, F1 ασφάλεια, S1 διακόπτης (κανονικά ανοικτή επαφή), R1 αντίσταση, D1 LED, I η κατεύθυνση του ρεύματος. Το σχήμα δεν είναι κατάλληλο για τη σύνδεση οδηγού LED τάσης δικτύου.
2. Σύνδεση κινητήρα: ξεχωριστός ρόλος κυκλώματος ισχύος και ελέγχου
Η εκκίνηση ενός τριφασικού κινητήρα δεν είναι απλώς η σύνδεση τριών αγωγών. Το κύκλωμα ισχύος (L1, L2, L3 → κινητήρας) και το κύκλωμα ελέγχου (το πηνίο του contactor, τα μπουτόν) είναι ξεχωριστά κυκλώματα. Το σχήμα δείχνει το κύκλωμα ισχύος της άμεσης εκκίνησης: το Q1 προστατεύει από βραχυκύκλωμα και απομονώνει, οι κύριες επαφές του contactor KM1 συνδέουν τον κινητήρα, το θερμικό ρελέ υπερφόρτισης F2 παρακολουθεί τη διαρκή υπερφόρτιση, ο κινητήρας M1 παίρνει τις τρεις φάσεις στους ακροδέκτες U1, V1, W1, και ο αγωγός προστασίας (PE) πηγαίνει στο περίβλημα του κινητήρα. Το πηνίο του contactor (A1–A2) και η βοηθητική επαφή του F2 (95–96, κανονικά κλειστή) ανήκουν στο κύκλωμα ελέγχου: στη δεξιά πλευρά του σχήματος δηλώνεται μόνο η σύνδεσή τους, την καλωδίωσή τους τη δείχνει η ενότητα 9.
Σε διακόπτη προστασίας κινητήρα, ο οποίος έχει και θερμική και μαγνητική προστασία, το ξεχωριστό F2 μπορεί να παραλειφθεί, επειδή ο διακόπτης προστατεύει και από υπερφόρτιση. Η τιμή ενεργοποίησης πρέπει να ρυθμιστεί στο ονομαστικό ρεύμα της πινακίδας του κινητήρα. Την κατηγορία χρήσης του contactor (στους κινητήρες συνήθως AC-3), τον τρόπο εκκίνησης, τη διακοπή έκτακτης ανάγκης, τη διαδοχή φάσεων (αυτή καθορίζει τη φορά περιστροφής) και την επιλογή των συσκευών προστασίας τα καθορίζουν η πινακίδα του κινητήρα και ο μελετητής.
Σημάνσεις: Q1 προστασία από βραχυκύκλωμα (διακόπτης προστασίας κινητήρα ή αυτόματος διακόπτης), KM1 contactor (κύριες επαφές 1–2, 3–4, 5–6· πηνίο A1–A2), F2 θερμικό ρελέ υπερφόρτισης (βοηθητική επαφή 95–96), M1 τριφασικός κινητήρας (3~), U1 V1 W1 οι ακροδέκτες του κινητήρα.
3. Ανάγνωση διαγράμματος: φωτιστικό που ελέγχεται από δύο σημεία
Στη σύνδεση αλλέ ρετούρ δύο διακόπτες αλλέ ρετούρ ελέγχουν το ίδιο φωτιστικό. Η φάση (L) φτάνει μέσω του αυτόματου διακόπτη F1 στον κοινό (COM) ακροδέκτη του S1. Ανάμεσα στους δύο άλλους ακροδέκτες του S1 και στους αντίστοιχους δύο ακροδέκτες του S2 τρέχουν δύο αγωγοί διασύνδεσης (ταξιδιώτες). Από τον κοινό ακροδέκτη του S2 ο αγωγός πηγαίνει στο φωτιστικό (E1). Ο ουδέτερος (N) συνδέεται απευθείας στο φωτιστικό. Η αλλαγή θέσης οποιουδήποτε διακόπτη αλλάζει την κατάσταση του φωτιστικού: αν και οι δύο διακόπτες βρίσκονται στον ίδιο αγωγό διασύνδεσης, το κύκλωμα είναι κλειστό και το φωτιστικό ανάβει· αν βρίσκονται σε διαφορετικούς αγωγούς, το κύκλωμα είναι ανοικτό. Το σχήμα δείχνει την κατάσταση σβηστό.
Οι διακόπτες διακόπτουν τη φάση, όχι τον ουδέτερο, ώστε στην κατάσταση σβηστό η υποδοχή του λαμπτήρα να μην είναι υπό φάση. Ο αγωγός προστασίας (PE) είναι ξεχωριστός, συνεχής αγωγός: πηγαίνει στο περίβλημα του φωτιστικού και δεν μπορεί να διακοπεί από επαφή διακόπτη. Για έλεγχο από τρία ή περισσότερα σημεία, ανάμεσα στους δύο διακόπτες αλλέ ρετούρ παρεμβάλλεται διακόπτης κομιτατέρ στους αγωγούς διασύνδεσης.
Σειρά ανάγνωσης του σχεδίου: πρώτα εντοπίστε την τροφοδοσία και τον καταναλωτή, μετά τα στοιχεία διακοπής, και τέλος ακολουθήστε χωριστά τη διαδρομή της φάσης, του ουδέτερου και του αγωγού προστασίας. Χρώμα αγωγών: η φάση είναι συνήθως καφέ (ή μαύρο, γκρι), ο ουδέτερος γαλάζιος, ο αγωγός προστασίας πράσινο-κίτρινος· ο αγωγός διασύνδεσης δεν έχει ξεχωριστό χρώμα, αλλά μη χρησιμοποιείτε γι' αυτόν το γαλάζιο και το πράσινο-κίτρινο. Τα χρώματα στο σχήμα είναι μόνο ενδεικτικά· για τις πραγματικές σημάνσεις χρησιμοποιείτε πάντα τη μελέτη, την τεκμηρίωση της συσκευής και τους ισχύοντες κανονισμούς.
Σημάνσεις: F1 αυτόματος διακόπτης, S1 και S2 διακόπτες αλλέ ρετούρ (COM = κοινός ακροδέκτης), E1 φωτιστικό, L φάση, N ουδέτερος, PE αγωγός προστασίας.
4. Μπουτόν και ρελέ: γιατί ξεχωρίζει ο έλεγχος;
Το πηνίο του ρελέ ενεργοποιείται από ένα μικρό σήμα ελέγχου (εδώ 24 V DC), ενώ η επαφή του διακόπτει, γαλβανικά απομονωμένα από αυτό, ξεχωριστό κύκλωμα (εδώ ένα κύκλωμα φωτισμού 230 V που προστατεύεται με F1). Έτσι το μπουτόν διακόπτει μόνο το μικρό ρεύμα του πηνίου, όχι το ρεύμα του καταναλωτή. Όσο κρατάτε πατημένο το S1, το K1 έλκει και η επαφή 13–14 κλείνει· όταν το αφήσετε, το K1 αποδεσμεύεται. Για διαρκή λειτουργία χρειάζεται αυτοσυγκράτηση (ενότητα 9).
Παράλληλα με το πηνίο DC συνδέεται δίοδος ελεύθερης διέλευσης (V1): η κάθοδός της κοιτάζει προς τον θετικό πόλο, ώστε στην κανονική λειτουργία να είναι σε ανάστροφη πόλωση, ενώ κατά την αποσύνδεση του πηνίου παροχετεύει την επαγωγική υπέρταση, που θα μπορούσε να βλάψει τον έλεγχο. Πολλά ρελέ ή μονάδες ρελέ έχουν ήδη ενσωματωμένη τέτοια· η δίοδος είναι ευαίσθητη στην πολικότητα, και αν συνδεθεί ανάποδα προκαλεί βραχυκύκλωμα. Η ονομαστική τάση, το ρεύμα και η κατηγορία χρήσης της επαφής πρέπει να επιλεγούν σύμφωνα με το πραγματικό φορτίο (σε οδηγό LED και σε επαγωγικό φορτίο μετράει και η αιχμή ρεύματος κατά την ενεργοποίηση)· η τάση του πηνίου ταιριάζει με το κύκλωμα ελέγχου. Το επίπεδο μόνωσης ανάμεσα στο κύκλωμα ελέγχου 24 V και το κύκλωμα φορτίου 230 V το εγγυάται το φύλλο δεδομένων του ρελέ.
Σημάνσεις: S1 μπουτόν (κανονικά ανοικτό), K1 ρελέ (πηνίο A1–A2, επαφή 13–14 κλείνει), V1 δίοδος ελεύθερης διέλευσης, F1 ασφάλεια, E1 καταναλωτής (φωτιστικό). Το σχέδιο δείχνει δύο ξεχωριστά κυκλώματα· η διακεκομμένη γραμμή είναι η μηχανική σύνδεση πηνίου και επαφής.
5. Αστέρας–τρίγωνο: δεν ξεκινούν όλοι οι κινητήρες το ίδιο
Στους μεγαλύτερους κινητήρες ελαφριάς εκκίνησης (για παράδειγμα ανεμιστήρας, αντλία) το ρεύμα εκκίνησης μειώνεται με την εκκίνηση αστέρα–τριγώνου. Προϋπόθεση είναι κινητήρας με έξι ακροδέκτες, του οποίου τα τυλίγματα μπορούν να λειτουργούν σε τρίγωνο στην πολική τάση του δικτύου. Αυτό διαβάζεται στην πινακίδα: σε δίκτυο 400 V κατάλληλος είναι ο κινητήρας «400 V Δ» (για παράδειγμα 400/690 V Δ/Y), ενώ ο κινητήρας με πινακίδα 230/400 V Δ/Y στα 400 V μπορεί να λειτουργήσει μόνο σε αστέρα, γι' αυτό εδώ δεν είναι κατάλληλος.
Σύμφωνα με το σχήμα: το contactor δικτύου KM1 δίνει το δίκτυο στους ακροδέκτες U1, V1, W1. Το contactor αστέρα KM2 συνδέει τους ακροδέκτες W2, U2, V2 (κόμβος αστέρα): ο κινητήρας ξεκινά σε αστέρα, τα τυλίγματα παίρνουν το 1/√3 της πολικής τάσης (περίπου 58 %, στα 400 V περίπου 230 V), και το ρεύμα εκκίνησης και η ροπή εκκίνησης είναι περίπου το ένα τρίτο εκείνων της άμεσης εκκίνησης. Σύμφωνα με το διάγραμμα χρόνου, το KM2 κλείνει λίγο (λίγες δεκάδες ms) πριν από το KM1, ώστε να μη χειρίζεται το κύκλωμα υπό φορτίο, και μετά από χρόνο t (τον ρυθμίζει το χρονικό ρελέ, ανάλογα με την επιτάχυνση της μηχανής) το KM2 αποδεσμεύεται και, μετά από σύντομο νεκρό χρόνο, κλείνει το contactor τριγώνου KM3: συνδέει τους ακροδέκτες U1–W2, V1–U2, W1–V2, και ο κινητήρας λειτουργεί σε τρίγωνο, με πλήρη τάση.
Το KM2 και το KM3 δεν πρέπει ποτέ να έλκουν ταυτόχρονα: μαζί θα προκαλούσαν βραχυκύκλωμα ανάμεσα στις φάσεις, γι' αυτό η ηλεκτρική μανδάλωση είναι υποχρεωτική, ενώ η μηχανική είναι σύνηθες και συνιστάται. Σε αστέρα η ροπή είναι μικρή, γι' αυτό δεν εφαρμόζεται σε μηχανή που ξεκινά με φορτίο, και στην αλλαγή συνδεσμολογίας εμφανίζεται αιχμή ρεύματος και ροπής. Το ρελέ υπερφόρτισης F2 εδώ βρίσκεται στον κλάδο του δικτύου, ρυθμισμένο στο ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα· αν παρακολουθεί το ρεύμα φάσης (σε σειρά με το τύλιγμα), πρέπει να ρυθμιστεί στο περίπου 58 % του ονομαστικού ρεύματος. Τη διαστασιολόγηση των contactor τη δίνει ο πίνακας του κατασκευαστή.
Σημάνσεις: Q1 προστασία από βραχυκύκλωμα, KM1 contactor δικτύου, KM2 Y contactor αστέρα, KM3 Δ contactor τριγώνου, F2 ρελέ υπερφόρτισης, M1 κινητήρας με έξι ακροδέκτες (U1 V1 W1 και W2 U2 V2), t ο χρόνος αλλαγής συνδεσμολογίας.
6. Ταινία LED: πολλά τμήματα δεν είναι ένα μακρύ LED
Η ταινία LED απαιτεί τροφοδοσία σταθερής τάσης (εδώ 24 V DC), και η ονομαστική τάση του τροφοδοτικού πρέπει να συμφωνεί με αυτήν της ταινίας. Η ταινία αποτελείται από προκατασκευασμένους κλάδους (στο σχέδιο αντίσταση και LED σε σειρά), οι οποίοι βρίσκονται παράλληλα ανάμεσα στον θετικό και στον αρνητικό αγωγό, γι' αυτό μπορεί να τεμαχιστεί στα σημεία κοπής που σημειώνει ο κατασκευαστής. Στο σχέδιο, για απλότητα, ανά κλάδο υπάρχουν ένα LED και μία αντίσταση· στην πραγματική ταινία 24 V ανά κλάδο υπάρχουν περισσότερα LED σε σειρά με μία αντίσταση. Πολικότητα: ο θετικός πηγαίνει στον θετικό αγωγό, ο αρνητικός στον αρνητικό.
Σε μακριά ταινία η αντίσταση του αγωγού προκαλεί πτώση τάσης και το τέλος της ταινίας γίνεται πιο αμυδρό. Γι' αυτό τα τμήματα πρέπει να τροφοδοτούνται ανεξάρτητα, παράλληλα (όχι αλυσιδωτά από άκρο σε άκρο), και το μακρύ τμήμα και από τα δύο άκρα. Η ταινία υψηλότερης τάσης (24 V) για την ίδια ισχύ απορροφά μικρότερο ρεύμα, άρα η πτώση τάσης είναι επίσης μικρότερη. Στο σχήμα τα τμήματα LS1 και LS2 παίρνουν ξεχωριστό ζεύγος αγωγών από το ίδιο τροφοδοτικό G1, καθένα με τη δική του ασφάλεια F1 και F2.
Υπολογίστε από την ισχύ: I = P / U. Παράδειγμα: ταινία 14,4 W/m σε 5 m είναι 72 W, δηλαδή 3 A στα 24 V. Η ισχύς του τροφοδοτικού να είναι με επαρκές περιθώριο μεγαλύτερη από την ισχύ όλων των ταινιών, το ονομαστικό ρεύμα της ασφάλειας μεγαλύτερο από το ρεύμα του τμήματος, αλλά μικρότερο από τη ρευματοφόρο ικανότητα του αγωγού. Το μέγιστο μήκος τροφοδοσίας της ταινίας και τα στοιχεία της τα δίνει το φύλλο δεδομένων του κατασκευαστή· μην τη λειτουργείτε τυλιγμένη, γιατί υπερθερμαίνεται.
Σημάνσεις: G1 τροφοδοτικό σταθερής τάσης 24 V, F1 και F2 ασφάλειες, LS1 και LS2 τμήματα ταινίας LED.
7. Μονογραμμικό σχέδιο: η λογική του πίνακα σε μία γραμμή
Το μονογραμμικό σχέδιο παριστάνει με μία γραμμή ένα πολυαγώγιμο κύκλωμα (εδώ L, N και PE), και δεν δείχνει τις φυσικές θέσεις εγκατάστασης, αλλά τη σειρά των προστασιών και των καταναλωτών. Στο σχήμα: τροφοδοσία (1N~ 230 V μετά τον μετρητή) → γενικός διακόπτης Q0 (απομόνωση) → δύο διακόπτες διαρροής (FI1, FI2, 30 mA) → πίσω τους οι αυτόματοι διακόπτες (F1–F4) → τελικά κυκλώματα: E1 φωτισμός, XS1 και XS2 πρίζες, EH1 εστία. Στο καλώδιο, δίπλα στη λοξή γραμμή, αναγράφονται ο αριθμός αγωγών και η διατομή (για παράδειγμα 3×1,5: τρεις αγωγοί, 1,5 mm²).
Γιατί δύο διακόπτες διαρροής; Με έναν κοινό διακόπτη διαρροής η ενεργοποίησή του αφήνει χωρίς ρεύμα ολόκληρο το διαμέρισμα· με δύο, αυτό περιορίζεται. Τα B10 και B16 είναι η χαρακτηριστική καμπύλη ενεργοποίησης του αυτόματου διακόπτη (B) και το ονομαστικό ρεύμα (10 και 16 A αντίστοιχα). Οι τιμές του παραδείγματος (B10 και 1,5 mm² για φωτισμό, B16 και 2,5 mm² για πρίζες) είναι μόνο ενδεικτικές: την πραγματική τιμή την καθορίζουν το φορτίο, το μήκος του αγωγού, ο τρόπος τοποθέτησης και οι κανονισμοί. Το παράδειγμα της εστίας EH1 ισχύει για μονοφασική εστία έως περίπου 3,6 kW· μεγαλύτερη εστία συνήθως συνδέεται σε τριφασικό κύκλωμα, ξεχωριστά διαστασιολογημένο.
Σημάνσεις: Q0 γενικός διακόπτης, FI1 και FI2 διακόπτες διαρροής (IΔ: λειτουργεί με το διαφορικό ρεύμα, δηλαδή το ρεύμα σφάλματος), F1–F4 αυτόματοι διακόπτες, E1 φωτιστικό, XS1 και XS2 πρίζες, EH1 εστία (σταθερός καταναλωτής).
8. Χρονικό ρελέ: ενεργοποίηση μετά από καθορισμένη αναμονή
Το πηνίο του χρονικού ρελέ (KT1), με το σήμα ελέγχου, εκκινεί τη χρονομέτρηση και μετά τον ρυθμισμένο χρόνο t ενεργοποιεί την επαφή του. Το σχήμα δείχνει ρελέ καθυστέρησης ενεργοποίησης (καθυστέρηση έλξης): όταν κλείσει το S1, το KT1 παίρνει τάση, μετά από χρόνο t κλείνει η καθυστερημένη επαφή 15–18 και ανάβει το φωτιστικό E1. Όταν παύσει το S1, το πηνίο μένει χωρίς τάση, η επαφή ανοίγει αμέσως. Το διάγραμμα χρόνου το δείχνει: η ενεργοποίηση καθυστερεί, η απενεργοποίηση όχι. Το μικρό τόξο στην επαφή είναι το σύμβολο της καθυστέρησης· η κοίλη πλευρά του τόξου κοιτάζει προς την κατεύθυνση της καθυστερημένης κίνησης, εδώ προς το κλείσιμο.
Τέτοιο ρελέ χρησιμοποιείται π.χ. στην ακολουθιακή εκκίνηση μηχανών, στον χρονισμό της αλλαγής αστέρα–τριγώνου (ενότητα 5) ή στην καθυστέρηση επανεκκίνησης συμπιεστή. Το ρελέ καθυστέρησης απενεργοποίησης μετά την αποσύνδεση κρατά ακόμη την έξοδο για χρόνο t· αυτή είναι η τυπική λύση για τον μετα-αερισμό (π.χ. ανεμιστήρας μπάνιου) και τον φωτισμό κλιμακοστασίου. Τα πολυλειτουργικά χρονικά ρελέ υποστηρίζουν αυτές καθώς και τις λειτουργίες παλμού και κύκλου· τη λειτουργία την επιλέγετε πάντα σύμφωνα με τον τύπο της συσκευής.
Σημάνσεις: S1 επαφή ελέγχου (εδώ πηγή σήματος που παραμένει κλειστή), KT1 χρονικό ρελέ (πηνίο A1–A2, καθυστερημένη κανονικά ανοικτή επαφή 15–18), E1 το φορτίο που ελέγχεται, t ο χρόνος καθυστέρησης.
9. Αυτοσυγκράτηση contactor: το START δεν μένει πατημένο
Στην αυτοσυγκράτηση το σύντομο πάτημα του μπουτόν START (S1, κανονικά ανοικτό) κάνει το contactor KM1 να έλξει. Η βοηθητική επαφή 13–14 του ίδιου του KM1 κλείνει παράλληλα με το S1 και αναλαμβάνει την τροφοδοσία του πηνίου, ώστε το S1 να μπορεί να αφεθεί. Η επαφή STOP (S0, κανονικά κλειστή) και η κανονικά κλειστή επαφή 95–96 του ρελέ υπερφόρτισης F2 βρίσκονται σε σειρά με το πηνίο: οποιαδήποτε από τις δύο διακόπτει το κύκλωμα, το KM1 αποδεσμεύεται, ανοίγει και η βοηθητική επαφή, και ο κινητήρας ξεκινά ξανά μόνο με νέο START.
Το STOP είναι κανονικά κλειστή (NC) επαφή επειδή και σε σπάσιμο αγωγού ή χαλάρωση ακροδέκτη προκύπτει η σταματημένη, ασφαλής κατάσταση: μια βλάβη του κυκλώματος ελέγχου δεν πρέπει να κρατά τον κινητήρα ενεργοποιημένο. Οι επαφές διακοπής βρίσκονται στην πλευρά της φάσης (L), το πηνίο στην πλευρά του ουδέτερου, ώστε ένα σφάλμα γείωσης να μην κάνει το contactor να έλξει. Μετά από διακοπή τάσης ο έλεγχος με αυτοσυγκράτηση δεν ξεκινά μόνος του, κάτι που είναι επιθυμητό· σε κύκλωμα όμως που ελέγχεται με μόνιμα κλειστό διακόπτη (δύο αγωγών) η μηχανή μπορεί να ξεκινήσει μόνη της με την επαναφορά της τάσης. Αυτό είναι λογική ελέγχου, που πρέπει να σχεδιαστεί μαζί με τις πραγματικές προστασίες, τις μανδαλώσεις και την προστασία από απρόσμενη επανεκκίνηση, σύμφωνα με την εκτίμηση κινδύνου της μηχανής.
Σημάνσεις: F1 ασφάλεια κυκλώματος ελέγχου, S0 STOP (κανονικά κλειστή), F2 ρελέ υπερφόρτισης 95–96 (κανονικά κλειστή), S1 START (κανονικά ανοικτή), KM1 contactor (πηνίο A1–A2, βοηθητική επαφή 13–14 κανονικά ανοικτή).
10. Φως με ανιχνευτή κίνησης
Ο ανιχνευτής κίνησης (B1, εδώ PIR, παθητικός υπέρυθρος) με την εσωτερική επαφή διακοπής του διακόπτει τον αγωγό φάσης του φωτιστικού (L → L′). Έχει τρεις ακροδέκτες: τα L και N είναι η δική του τροφοδοσία, άρα ο ανιχνευτής χρειάζεται και μόνιμη φάση και μόνιμο ουδέτερο· το L′ είναι η διακοπτόμενη έξοδος, που πηγαίνει στο φωτιστικό. Ο άλλος ακροδέκτης του φωτιστικού συνδέεται στον ουδέτερο, και στο περίβλημα του φωτιστικού ο αγωγός προστασίας. Αν στο κουτί του διακόπτη δεν υπάρχει αγωγός ουδετέρου (μόνο η φάση και ο αγωγός προς το φωτιστικό, όπως στην παραδοσιακή εγκατάσταση με διακόπτη), ο ανιχνευτής τριών αγωγών δεν μπορεί να συνδεθεί: γι' αυτό χρειάζεται ανιχνευτής τύπου δύο αγωγών.
Όταν μαθαίνετε, χωρίστε νοερά την ανίχνευση (PIR), την απόφαση (ηλεκτρονικά του ανιχνευτή: ευαισθησία, καθυστέρηση, όριο φωτεινότητας), τη διακοπή (L′) και τον καταναλωτή· έτσι γίνονται κατανοητές οι περισσότερες εργασίες αυτόματου φωτισμού. Την ικανότητα φόρτισης της εξόδου, τις προϋποθέσεις για φορτίο LED ή επαγωγικό (ελάχιστο φορτίο, αιχμή ρεύματος κατά την ενεργοποίηση) και τη δυνατότητα χειροκίνητης παράκαμψης τα δίνει πάντα η τεκμηρίωση της συσκευής.
Σημάνσεις: F1 αυτόματος διακόπτης, B1 ανιχνευτής κίνησης (PIR· L, N, διακοπτόμενο L′), E1 φωτιστικό, L φάση, N ουδέτερος, PE αγωγός προστασίας.
11. Αισθητήρας 24 V στην είσοδο του ελεγκτή
Ο βιομηχανικός αισθητήρας τριών αγωγών χρησιμοποιεί ξεχωριστούς αγωγούς τροφοδοσίας και ξεχωριστό αγωγό σήματος. Τα συνηθισμένα χρώματα αγωγών και η διάταξη του συνδέτη M12: καφέ (BN, ακροδέκτης 1) = +24 V, μπλε (BU, ακροδέκτης 3) = 0 V, μαύρο (BK, ακροδέκτης 4) = σήμα εξόδου. Την τροφοδοσία ο αισθητήρας την παίρνει από το τροφοδοτικό G1, το PLC διαβάζει μόνο το σήμα (τον μαύρο αγωγό).
Ο αισθητήρας PNP, όταν είναι ενεργοποιημένος, συνδέει την έξοδό του στα +24 V. Τότε το ρεύμα σήματος ρέει μέσω της εισόδου του PLC και επιστρέφει στα 0 V, γι' αυτό το κοινό σημείο της εισόδου (εδώ 1M) συνδέεται στα 0 V, και ο αισθητήρας, το τροφοδοτικό και τα 0 V της εισόδου είναι κοινά. Αντίθετα, ο αισθητήρας NPN συνδέει την έξοδό του στα 0 V, και γι' αυτόν χρειάζεται είσοδος αντίστροφης πολικότητας. Ο τύπος της εισόδου, το επίπεδο τάσης και η ικανότητα φόρτισης του αισθητήρα πρέπει να συντονιστούν σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων του PLC και του αισθητήρα· σε ασυμφωνία η είσοδος δεν λειτουργεί ή η συσκευή μπορεί να υποστεί βλάβη.
Σημάνσεις: G1 τροφοδοτικό 24 V DC, B1 αισθητήρας PNP (BN, BU, BK), PLC1 ελεγκτής (DI0 ψηφιακή είσοδος, 1M το κοινό σημείο της εισόδου), I το ρεύμα του κυκλώματος σήματος.
12. Αναστροφή φοράς κινητήρα
Σε τριφασικό κινητήρα η εναλλαγή δύο φάσεων αλλάζει τη φορά περιστροφής. Στο σχήμα το KM1 συνδέει τις φάσεις L1, L2, L3 απευθείας στους ακροδέκτες U1, V1, W1 (εμπρός), το KM2 εναλλάσσει τις φάσεις L1 και L2 (πίσω: L1 → V1, L2 → U1, L3 → W1). Τα δύο contactor παίρνουν ρεύμα από την ίδια τροφοδοσία, γι' αυτό αν έλκυαν ταυτόχρονα, θα προέκυπτε βραχυκύκλωμα ανάμεσα στις φάσεις. Το KM1 και το KM2 δεν πρέπει ποτέ να λειτουργούν μαζί, γι' αυτό η μανδάλωση δεν είναι προαιρετική.
Η μανδάλωση πρέπει να υλοποιηθεί ηλεκτρικά (η κανονικά κλειστή βοηθητική επαφή του ενός contactor, για παράδειγμα KM1 21–22, σε σειρά με το πηνίο του άλλου contactor) και, κατά το δυνατόν, και μηχανικά (μηχανικό στοιχείο που συνδέει τα δύο contactor· στο σχήμα το διπλό βέλος ανάμεσα στις διακεκομμένες γραμμές). Η αναστροφή κατά τη λειτουργία θα προκαλούσε μεγάλη αιχμή ρεύματος και ροπής, γι' αυτό ο έλεγχος συνήθως επιτρέπει εκκίνηση προς την αντίθετη κατεύθυνση μόνο μετά τη στάση. Το σχέδιο δείχνει το κύκλωμα ισχύος· τον έλεγχο (ξεχωριστό START ανά κατεύθυνση, κοινό STOP) πρέπει να τον συμπληρώσετε σύμφωνα με την ενότητα 9· η προστασία τέρματος διαδρομής, το φρενάρισμα και η προστασία από απρόσμενη επανεκκίνηση είναι μέρος του σχεδίου ασφάλειας της μηχανής.
Σημάνσεις: Q1 προστασία από βραχυκύκλωμα, KM1 contactor εμπρός, KM2 contactor πίσω, F2 ρελέ υπερφόρτισης, M1 τριφασικός κινητήρας, το ⇄ ανάμεσα στα δύο contactor είναι η μηχανική μανδάλωση.
13. Γιατί χωρίζουμε σε περισσότερα κυκλώματα;
Στον πίνακα οι καταναλωτές διαφορετικού προορισμού ξεκινούν συνήθως σε ξεχωριστούς κλάδους προστασίας. Στο σχήμα, μετά τον γενικό διακόπτη Q0 και τον διακόπτη διαρροής FI1, υπάρχουν τρία κυκλώματα: F1 φωτισμός (E1–E3), F2 πρίζες (XS1–XS3), F3 εστία (EH1). Αν στο κύκλωμα πριζών εμφανιστεί υπερένταση ή βραχυκύκλωμα (το σύμβολο κεραυνού), ενεργοποιείται μόνο το F2: ο φωτισμός και η εστία παραμένουν σε λειτουργία (στο σχήμα το κύκλωμα που ενεργοποιήθηκε είναι διακεκομμένο γκρι).
Πλεονέκτημα αυτού είναι ο ευκολότερος εντοπισμός βλάβης (βλέπετε ποιο κύκλωμα είναι ελαττωματικό), η πιο στοχευμένη προστασία (κάθε κύκλωμα παίρνει αυτόματο διακόπτη διαστασιολογημένο για τον δικό του αγωγό και φορτίο) και η καλύτερη συνέχεια λειτουργίας (μια βλάβη πρίζας να μην αφήνει το διαμέρισμα στο σκοτάδι). Οι μεγάλοι καταναλωτές (εστία, φούρνος, θερμοσίφωνας, κλιματιστικό) συνήθως παίρνουν δικό τους κύκλωμα. Ο διακόπτης διαρροής FI1 όμως ενεργοποιείται στο ρεύμα σφάλματος (στη διαφορά του ρεύματος φάσης και ουδετέρου, για παράδειγμα σε σφάλμα γείωσης ή διαρροή) και αποσυνδέει όλα τα κυκλώματα πίσω του· γι' αυτό σε μεγαλύτερο πίνακα χρησιμοποιούνται περισσότεροι διακόπτες διαρροής (βλ. την ενότητα 7). Η ακριβής ομαδοποίηση γίνεται με βάση τη μελέτη, τα φορτία και τις ισχύουσες απαιτήσεις.
Σημάνσεις: Q0 γενικός διακόπτης, FI1 διακόπτης διαρροής, F1–F3 αυτόματοι διακόπτες (B10, B16 η χαρακτηριστική και το ρεύμα τους), E1–E3 φωτιστικό, XS1–XS3 πρίζες, EH1 εστία (μικρότερο, μονοφασικό παράδειγμα).
Ερωτήσεις εξάσκησης
- Γιατί χρειάζεται περιορισμός ρεύματος στο κύκλωμα του LED, και πώς υπολογίζετε την τιμή της αντίστασης;
- Ποια είναι η διαφορά ανάμεσα στη λειτουργία ζεύξης του contactor και στη λειτουργία της προστασίας από υπερφόρτιση;
- Γιατί δεν μπορεί να περάσει το PE μέσα από διακόπτη;
- Γιατί χρησιμοποιούμε κανονικά κλειστή (NC) επαφή για το κουμπί STOP;
- Γιατί δεν μπορούν να έλκουν ταυτόχρονα το contactor αστέρα και το contactor τριγώνου, ούτε το contactor εμπρός και το contactor πίσω;
Αν θέλετε να τεκμηριώσετε μια μελέτη με σαφήνεια, συνεχίστε με τα σύμβολα και τα σύνολα συμβόλων και μετά με το κεφάλαιο αγωγοί και κυκλώματα.