13. Hagnýtar tengingar

Öryggi fyrir allar myndir

Teikningarnar hér eru kennslumyndir, hugmyndafræðilegar. Þær eru ekki verkteikning, ekki skipting klemma eða leiðara og gefa ekki heimild til vinnu undir spennu. Á rás með netspennu (230/400 V) skal aðeins vinna sá sem hefur til þess réttindi; vörn á staðnum, jarðtenging, þversnið leiðara og reglugerðir ganga alltaf framar.

Hvernig lestu myndirnar? Teikningarnar nota hin venjulegu einfölduðu tákn rafmagnstengimynda, með auðkenningu tækja í stað texta (merkingu þeirra finnur þú í lok hvers liðar). Rofar, snertur og hnappar eru teiknuð í hvíldarstöðu (ekki notuð, spólur án spennu). Litirnir eru aðeins til hjálpar: brúnn = fasi (L1), svartur og grár = L2 og L3, blár = núll (N), grænn-gulur = jarðleiðari (PE); við jafnspennu rautt = +, blátt = 0 V. Brotna línan táknar vélræna tengingu (t.d. milli liðaspólu og snertu hennar). Í merkingunum er F vörn (öryggi, sjálfvirkur rofi, yfirstraumsliði), Q rofi eða aðalrofi, S rofi eða hnappur, K og KM liði og spólurofi, M mótor, E lýsing, B skynjari, G aflgjafi.

1. LED tengt: lærðu á lágspennu

Til að byrja með hentar lágspennurás, t.d. 12 V DC. LED er díóða: leiðir aðeins í aðra áttina. Forskautið (A) snýr að plús, bakskautið (K) að mínus; með öfugri pólun lýsir hún ekki og getur skemmst. Straumur LED stýrir sér ekki sjálfur: eftir að opnunarspennu (UF) er náð eykst straumurinn bratt, því þarf raðtengt viðnám eða straumgjafa-drif, annars skemmist LED. Öryggið (F1) ver leiðarann og aflgjafahliðina gegn skammhlaupi, það takmarkar ekki straum LED.

Lestu myndina í stefnu straumsins, frá plús hliðinni að mínus: aflgjafi G1 → öryggi F1 → rofi S1 → viðnám R1 → LED D1 (forskaut → bakskaut) → aftur að mínus á G1.

Gildi viðnámsins reiknar þú úr gagnablaðinu: R1 = (U − UF) / IF. Til dæmis við 12 V spennu, UF ≈ 2 V og IF = 20 mA er R1 = (12 − 2) / 0,02 = 500 Ω; veldu næsta stærra staðlaða gildi (510 Ω), þá er straumurinn um 19,6 mA. Í viðnáminu myndast um 0,2 W tap, því skaltu nota ½ W viðnám.

Merkingar: G1 12 V jafnspennuaflgjafi, F1 öryggi, S1 rofi (lokandi snerta), R1 viðnám, D1 LED, I stefna straumsins. Myndin á ekki við um tengingu LED-drifs með netspennu.

2. Mótor tengdur: aflrás og stýrirás hafa sitt hvort hlutverkið

Að ræsa þriggja fasa mótor er ekki bara að tengja þrjá leiðara. Aflrásin (L1, L2, L3 → mótor) og stýrirásin (spóla spólurofans, hnapparnir) eru aðskildar rásir. Myndin sýnir aflrás beinnar ræsingar: Q1 ver gegn skammhlaupi og aðgreinir, aðalsnertur spólurofans KM1 tengja mótorinn, hitaofhleðsluliðinn F2 vaktar langvarandi ofhleðslu, mótorinn M1 fær fasana þrjá á klemmunum U1, V1, W1 og jarðleiðari (PE) fer að húsi mótorsins. Spóla spólurofans (A1–A2) og hjálparsnerta F2 (95–96, opnandi) tilheyra stýrirásinni: hægra megin á myndinni sést aðeins tenging þeirra, tengingin sjálf er sýnd í lið 9.

Við mótorvarnarrofa, sem hefur bæði hita- og segulútleysingu, má sleppa sérstökum F2, því rofinn ver einnig gegn ofhleðslu. Útleysigildið skal stillt á málstraum samkvæmt gagnaskilti mótorsins. Rofaflokk spólurofans (við mótora venjulega AC-3), ræsiaðferð, neyðarstöðvun, fasaröð (hún ræður snúningsstefnu) og val varnarbúnaðar ákvarða gagnaskilti mótorsins og hönnuðurinn.

Merkingar: Q1 skammhlaupsvörn (mótorvarnarrofi eða sjálfvirkur rofi), KM1 spólurofi (aðalsnertur 1–2, 3–4, 5–6; spóla A1–A2), F2 hitaofhleðsluliði (hjálparsnerta 95–96), M1 þriggja fasa mótor (3~), U1 V1 W1 klemmur mótorsins.

3. Að lesa tengimynd: ljós stýrt frá tveimur stöðum

Í víxltengingu stýra tveir víxlrofar sama ljósi. Fasinn (L) kemur í gegnum sjálfvirka rofann F1 á sameiginlega (COM) klemmu S1. Milli hinna tveggja klemma S1 og samsvarandi tveggja klemma S2 liggja tveir ferðaleiðarar. Frá sameiginlegri klemmu S2 fer leiðarinn að ljósinu (E1). Núllið (N) tengist beint við ljósið. Hvor rofinn sem er breytir stöðu ljóssins: ef báðir rofar standa á sama ferðaleiðara er rásin lokuð og ljósið lýsir; ef þeir standa á mismunandi leiðurum er rásin opin. Myndin sýnir slökkta stöðu.

Rofarnir rjúfa fasann, ekki núllið, svo að í slökktri stöðu er ljósastæðið ekki á fasa. Jarðleiðarinn (PE) er sérstakur, samfelldur leiðari: hann fer að húsi ljóssins og má ekki rjúfa með snertu rofa. Við stýringu frá þremur eða fleiri stöðum er krossrofi settur milli víxlrofanna í ferðaleiðarana.

Lestrarröð teikningar: auðkenndu fyrst aflgjafann og notandann, síðan rofahlutina, og fylgdu loks leið fasa, núlls og jarðleiðara hvers fyrir sig. Litir leiðara: fasi er yfirleitt brúnn (eða svartur, grár), núll ljósblátt, jarðleiðari grænn-gulur; ferðaleiðari hefur engan sérstakan lit, en notaðu ekki ljósblátt og grænt-gult fyrir hann. Litirnir á myndinni eru aðeins til skýringar; fyrir raunverulegar merkingar skaltu alltaf nota teikninguna, gögn tækisins og gildandi reglur.

Merkingar: F1 sjálfvirkur rofi, S1 og S2 víxlrofi (COM = sameiginleg klemma), E1 ljós, L fasi, N núll, PE jarðleiðari.

4. Hnappur og liði: af hverju er stýringin aðskilin?

Spólu liðans knýr lítið stýrimerki (hér 24 V DC), og snerta hans rýfur sérstaka rás, galvanískt aðskilda frá því (hér 230 V ljósarás varin með F1). Þannig rýfur hnappurinn aðeins lítinn straum spólunnar, ekki straum notandans. Meðan S1 er haldið niðri dregur K1 að og snertan 13–14 lokar; þegar sleppt er sleppir K1. Fyrir varanlega virkni þarf sjálfhaldsrás (liður 9).

Samsíða DC-spólunni er tengd frjáls-gangs díóða (V1): bakskaut hennar snýr að plús hliðinni, svo hún er í lokaðri stefnu í venjulegri notkun, en þegar slökkt er á spólunni leiðir hún burt spanspennuhöggið sem gæti skemmt stýringuna. Margir liðar eða liðaeiningar hafa slíka innbyggða; díóðan er pólunarnæm, ef hún er tengd öfugt veldur hún skammhlaupi. Málspennu, straum og rofaflokk snertunnar skal velja eftir raunverulegu álagi (við LED-drif og spanálag skiptir einnig innkveikistraumur máli); spennu spólunnar skal laga að stýrirásinni. Einangrunarstig milli 24 V stýrirásar og 230 V álagsrásar tryggir gagnablað liðans.

Merkingar: S1 hnappur (lokandi), K1 liði (spóla A1–A2, snerta 13–14 lokandi), V1 frjáls-gangs díóða, F1 öryggi, E1 notandi (ljós). Myndin sýnir tvær aðskildar rásir; brotna línan er vélræn tenging spólu og snertu.

5. Stjarna–þríhyrningur: ekki fara allir mótorar eins af stað

Við stærri mótora með léttri ræsingu (t.d. viftur, dælur) dregur stjörnu–þríhyrningsræsing úr ræsistraumnum. Skilyrði er sex-klemma mótor, þar sem spólurnar mega ganga í þríhyrningi á línuspennu netsins. Það sést á gagnaskiltinu: á 400 V neti hentar mótor með „400 V Δ“ (t.d. 400/690 V Δ/Y), en mótor með gagnaskilti 230/400 V Δ/Y má á 400 V aðeins ganga í stjörnu og hentar því ekki hér.

Samkvæmt myndinni: netspólurofinn KM1 setur netið á klemmurnar U1, V1, W1. KM2 stjörnuspólurofinn tengir saman klemmurnar W2, U2, V2 (stjörnupunktur): mótorinn ræsist í stjörnu, spólurnar fá 1/√3 línuspennunnar (um 58 %, við 400 V um 230 V), og bæði ræsistraumur og ræsimótvægi er um þriðjungur þess sem er við beina ræsingu. Samkvæmt tímamyndinni lokar KM2 lítið eitt (nokkrum tugum millisekúndna) á undan KM1, svo að hann rjúfi ekki rás undir álagi, og eftir tímann t (stilltur á tímaliðanum, aðlagaður upphlaupi vélarinnar) sleppir KM2, og eftir stuttan dauðatíma lokar KM3 þríhyrningsspólurofinn: hann tengir klemmurnar U1–W2, V1–U2, W1–V2, og mótorinn gengur í þríhyrningi á fullri spennu.

KM2 og KM3 mega aldrei draga að samtímis: saman myndu þeir valda skammhlaupi milli fasanna, því er raflæsing skylda, og vélræn læsing er algeng og ráðlögð. Í stjörnu er mótvægið lítið, því er ekki hægt að nota þetta við vélar sem ræsast undir álagi, og við umskiptin verður straum- og mótvægishögg. Yfirstraumsliðinn F2 er hér í netgreininni, stilltur á málstraum mótorsins; ef hann vaktar fasastrauminn (í röð við spólugreinina) skal stilla hann á um 58 % af málstraumi. Stærð spólurofanna gefur tafla framleiðanda.

Merkingar: Q1 skammhlaupsvörn, KM1 netspólurofi, KM2 Y stjörnuspólurofi, KM3 Δ þríhyrningsspólurofi, F2 yfirstraumsliði, M1 sex-klemma mótor (U1 V1 W1 og W2 U2 V2), t umskiptatími.

6. LED-borði: margir kaflar eru ekki ein löng LED

LED-borði þarfnast fastrar spennu (hér 24 V DC), og málspenna aflgjafans skal vera sú sama og borðans. Borðinn er gerður úr fyrirfram tilbúnum greinum (á teikningunni viðnám og LED í röð) sem eru samsíða milli jákvæðu og neikvæðu skinnunnar, því er hægt að skipta honum á skurðarstöðum sem framleiðandi merkir. Á teikningunni er til einföldunar eitt LED og eitt viðnám í hverri grein; á raunverulegum 24 V borða eru mörg LED í röð með einu viðnámi í hverri grein. Pólun: plús fer á plús skinnuna, mínus á mínus skinnuna.

Á löngum borða veldur viðnám skinnunnar spennufalli, endi borðans verður daufari. Því skal veita straum til kaflanna hvers fyrir sig, samsíða (ekki tengda hvern á eftir öðrum), og langan kafla í báðum endum. Borði fyrir hærri spennu (24 V) tekur til sín minni straum við sama afl, og spennufallið er því einnig minna. Á myndinni fá kaflarnir LS1 og LS2 hvor sitt leiðarapar frá sama aflgjafa G1, hvor með sitt öryggi F1 og F2.

Reiknaðu út frá aflinu: I = P / U. Dæmi: 5 m af 14,4 W/m borða eru 72 W, það er 3 A við 24 V. Afl aflgjafans skal vera hærra en samanlagt afl allra borða, með nægilegum varaforða, málstraumur öryggisins hærri en straumur kaflans, en lægri en straumþol leiðarans. Mestu leyfilegu inntakslengd borðans og gögn hans gefur gagnablað framleiðanda; ekki nota hann upprúllaðan, því hann ofhitnar.

Merkingar: G1 24 V aflgjafi með fastri spennu, F1 og F2 öryggi, LS1 og LS2 kaflar LED-borða.

7. Einlínumynd: rökfræði töflunnar í einni röð

Einlínumynd sýnir margleiðararás (hér L, N og PE) með einni línu, og sýnir ekki eðlisfræðilega uppsetningarstaði heldur röð varna og notenda. Á myndinni: inntak (1N~ 230 V á eftir rafmagnsmæli) → Q0 aðalrofi (aðgreining) → tveir lekastraumsrofar (FI1, FI2, 30 mA) → á bak við þá sjálfvirkir rofar (F1–F4) → endarásir: E1 lýsing, XS1 og XS2 innstunga, EH1 helluborð. Á leiðaranum stendur við skástrikið fjöldi æða og þversnið (t.d. 3×1,5: þrír leiðarar, 1,5 mm²).

Af hverju tveir lekastraumsrofar? Útleysing eins sameiginlegs rofa gerir alla íbúðina straumlausa, tveir rofar takmarka það. B10 og B16 eru útleysiferill (B) og málstraumur (10, eða 16 A) sjálfvirka rofans. Dæmigildin (B10 og 1,5 mm² fyrir lýsingu, B16 og 2,5 mm² fyrir innstungur) eru aðeins leiðbeinandi: raunverulegt gildi ræðst af álagi, lengd leiðara, lagnaaðferð og reglum. Dæmið um helluborðið EH1 gildir í mesta lagi fyrir einfasa helluborð um 3,6 kW; stærra helluborð er yfirleitt tengt við sérstaka, sérstaklega stærðarákvarðaða þriggja fasa rás.

Merkingar: Q0 aðalrofi, FI1 og FI2 lekastraumsrofi (IΔ: starfar á mismunastraum, þ.e. bilunarstraum), F1–F4 sjálfvirkur rofi, E1 ljós, XS1 og XS2 innstunga, EH1 helluborð (föst tenging).

8. Tímaliði: rof eftir ákveðna bið

Spóla tímaliðans (KT1) ræsir tímamælinguna við stýrimerkið og rýfur snertu sína eftir stilltan t tíma. Myndin sýnir liða með töf við innkveikingu (töf við aðdrátt): þegar S1 lokar fær KT1 spennu, eftir tímann t lokar seinkaða lokandi snertan 15–18 og ljósið E1 kviknar. Þegar S1 sleppir verður spólan spennulaus, snertan opnar strax. Tímamyndin sýnir þetta: innkveikingin dregst, slökkvunin ekki. Litli boginn á snertunni er merki töfarinnar; íhvolfa hlið bogans snýr að seinkuðu hreyfingunni, hér að lokuninni.

Slíkur liði er notaður t.d. við raðræsingu véla, við tímasetningu stjörnu–þríhyrnings-umskipta (liður 5) eða við töf á endurræsingu þjöppu. Liði með töf við slökkvun heldur útganginum í tíma t eftir að slökkt er á stýrimerkinu; það er dæmigerð lausn fyrir eftirloftræstingu (t.d. baðherbergisvifta) og stigahúsalýsingu. Fjölvirkir tímaliðar kunna þetta og einnig púls- og lotuvirkni, virknina skal alltaf velja eftir gerð tækisins.

Merkingar: S1 stýrisnerta (hér varanlega lokuð merkjagjafi), KT1 tímaliði (spóla A1–A2, seinkuð lokandi snerta 15–18), E1 álagið sem er rofið, t töftíminn.

9. Sjálfhald spólurofa: START þarf ekki að haldast niðri

Í sjálfhaldi dregur stutt ýting á hnappinn START (S1, lokandi) spólurofann KM1 að. Eigin hjálparsnerta KM1, 13–14, lokar samsíða S1 og tekur við straumgjöf spólunnar, svo hægt er að sleppa S1. STOP (S0, opnandi) snertan og opnandi snerta 95–96 á yfirstraumsliðanum F2 eru í röð með spólunni: hvor um sig rýfur rásina, KM1 sleppir, hjálparsnertan opnar einnig og mótorinn ræsist aðeins aftur eftir nýtt START.

STOP er opnandi (NC) snerta vegna þess að jafnvel við leiðarabrot eða lausa klemmu verður til stöðvað, öruggt ástand: bilun í stýrirás má ekki halda mótornum á. Rofasnerturnar eru á fasahlið (L), spólan á núllhlið, svo jarðlekabilun dregur ekki spólurofann að. Eftir spennurof ræsist sjálfhaldsstýring ekki af sjálfri sér, sem er æskilegt; við rás sem er stýrð með varanlega lokuðum rofa (tveggja leiðara) getur vélin hins vegar ræst sig sjálf við endurkomu spennu. Þetta er stýrirökfræði sem skal hanna ásamt raunverulegum vörnum, læsingum og vörn gegn óvæntri endurræsingu, samkvæmt áhættumati vélarinnar.

Merkingar: F1 öryggi stýrirásar, S0 STOP (opnandi), F2 yfirstraumsliði 95–96 (opnandi), S1 START (lokandi), KM1 spólurofi (spóla A1–A2, hjálparsnerta 13–14 lokandi).

10. Ljós með hreyfiskynjara

Hreyfiskynjarinn (B1, hér PIR, óvirkur innrauður) rýfur með innri rofasnertu sinni fasaleiðara ljóssins (L → L′). Hann hefur þrjár klemmur: L og N eru eigin straumgjöf skynjarans, því þarf skynjarinn bæði stöðugan fasa og stöðugt núll; L′ er rofni útgangurinn sem fer á ljósið. Hin klemma ljóssins tengist núllinu, og jarðleiðari að húsi ljóssins. Ef ekkert núll er í tengidósinni (aðeins fasinn og leiðarinn að ljósinu, eins og í hefðbundinni rofatengingu) er ekki hægt að tengja þriggja leiðara skynjara: til þess þarf skynjara í tveggja leiðara útfærslu.

Þegar þú lærir skaltu aðgreina í huganum skynjunina (PIR), ákvörðunina (rafeindabúnaður skynjarans: næmi, töf, birtumörk), rofið (L′) og notandann; þá verða flest sjálfvirk lýsingarverkefni skiljanleg. Álagsgetu útgangsins, skilyrði fyrir LED eða spanálag (lágmarksálag, innkveikistraumur) og möguleikann á handvirkri yfirstýringu gefur alltaf gagnablað tækisins.

Merkingar: F1 sjálfvirkur rofi, B1 hreyfiskynjari (PIR; L, N, rofinn L′), E1 ljós, L fasi, N núll, PE jarðleiðari.

11. 24 V skynjari á inntaki stýringar

Þriggja leiðara iðnaðarskynjari notar sérstaka straumleiðara og sérstakan merkjaleiðara. Venjulegir litir leiðara og M12 tengiskipan: brúnn (BN, tengi 1) = +24 V, blár (BU, tengi 3) = 0 V, svartur (BK, tengi 4) = útgangsmerki. Skynjarinn fær straum frá aflgjafanum G1, PLC les aðeins merkið (svarta leiðarann).

PNP skynjari rýfur útgang sinn á +24 V í virku ástandi. Þá rennur merkjastraumurinn í gegnum inntak PLC og lokast aftur á 0 V, því tengist sameiginlegur punktur inntaksins (hér 1M) við 0 V, og 0 V skynjarans, aflgjafans og inntaksins eru sameiginleg. NPN skynjari rýfur hins vegar útgang sinn á 0 V, fyrir hann þarf inntak með öfuga pólun. Gerð inntaksins, spennustig og álagsgetu skynjarans skal samræma samkvæmt gagnablaði PLC og skynjarans; við misræmi virkar inntakið ekki eða tækið getur skemmst.

Merkingar: G1 24 V DC aflgjafi, B1 PNP-skynjari (BN, BU, BK), PLC1 stýring (DI0 stafrænt inntak, 1M sameiginlegur punktur inntaksins), I straumur merkjarásar.

12. Snúningsstefnu mótors breytt

Á þriggja fasa mótor breytir skipti á tveimur fösum snúningsstefnunni. Á myndinni tengir KM1 fasana L1, L2, L3 beint við klemmurnar U1, V1, W1 (áfram), KM2 víxlar fösunum L1 og L2 (aftur á bak: L1 → V1, L2 → U1, L3 → W1). Báðir spólurofarnir fá straum frá sama inntaki, því ef þeir drægju að samtímis myndaðist skammhlaup milli fasanna. KM1 og KM2 mega aldrei vera virkir saman, því er læsing ekki valkvæð.

Læsinguna skal framkvæma rafmagnslega (opnandi hjálparsnerta annars spólurofans, t.d. KM1 21–22, í röð við spólu hins spólurofans) og helst einnig vélrænt (vélrænn hlutur sem tengir spólurofana tvo; á myndinni tvöfalda örin milli brotnu línanna). Stefnubreyting á ferð myndi valda miklu straum- og mótvægishöggi, því leyfir stýringin yfirleitt ræsingu í gagnstæða átt aðeins eftir stöðvun. Teikningin sýnir aflrásina, stýringuna (sérstakt START fyrir hvora stefnu, sameiginlegt STOP) skal fylla út samkvæmt lið 9; endastöðuvörn, hemlun og vörn gegn óvæntri endurræsingu eru hluti öryggisáætlunar vélarinnar.

Merkingar: Q1 skammhlaupsvörn, KM1 áfram, KM2 aftur á bak spólurofi, F2 yfirstraumsliði, M1 þriggja fasa mótor, ⇄ milli spólurofanna tveggja er vélræna læsingin.

13. Af hverju skiptum við í fleiri rásir?

Í töflunni liggja notendur með ólíkt hlutverk yfirleitt frá sérstökum varnargreinum. Á myndinni eru þrjár rásir á eftir aðalrofanum Q0 og lekastraumsrofanum FI1: F1 lýsing (E1–E3), F2 innstungur (XS1–XS3), F3 helluborð (EH1). Ef yfirstraumur eða skammhlaup verður í innstungurásinni (eldingartáknið), leysir aðeins F2 út: lýsingin og helluborðið eru áfram í notkun (á myndinni er útleysta rásin brotin og grá).

Kostur þessa er skýrari bilanaleit (þú sérð hvaða rás er biluð), markvissari vörn (hver rás fær sjálfvirkan rofa sem er stærðarákvarðaður eftir eigin leiðara og álagi) og betri samfelldni rekstrar (innstungubilun skilur ekki íbúðina eftir í myrkri). Stórir notendur (helluborð, ofn, hitakútur, loftkæling) fá yfirleitt eigin rás. Lekastraumsrofinn FI1 leysir hins vegar út við bilunarstraum (mismun straums fasa- og núllleiðara, t.d. við jarðlekabilun eða leka) og rýfur allar rásir á bak við sig; því eru notaðir fleiri lekastraumsrofar í stærri töflu (sjá lið 7). Nákvæm hópun er gerð samkvæmt teikningu, álagi og gildandi kröfum.

Merkingar: Q0 aðalrofi, FI1 lekastraumsrofi, F1–F3 sjálfvirkur rofi (B10, B16: útleysiferill og straumur), E1–E3 ljós, XS1–XS3 innstunga, EH1 helluborð (minna, einfasa dæmi).

Æfingaspurningar

1. Af hverju þarf straumtakmörkun í rás LED, og hvernig reiknar þú gildi viðnámsins?
2. Hver er munurinn á rofahlutverki spólurofa og hlutverki ofhleðsluvarnar?
3. Af hverju má ekki leiða PE í gegnum rofa?
4. Af hverju notum við opnandi (NC) snertu fyrir STOP-hnappinn?
5. Af hverju mega stjörnu- og þríhyrningsspólurofinn, eða áfram- og afturábakspólurofinn, ekki draga að samtímis?

Ef þú vilt skjalfesta teikningu á skýran hátt skaltu halda áfram með kaflana um tákn og táknasett og svo leiðara og rásir.