Układy sterowania przekaźnikowo - stycznikowego

1. Moduł 4
Układy sterowania przekaźnikowo-stycznikowego
1. Struktura układu sterowania przekaźnikowo-stycznikowego
2. Budowa i działanie podstawowych elementów układów przekaźnikowo-
stycznikowych
3. Przykłady przekaźnikowo-stycznikowych układów sterowania
4. Zasady bezpieczeństwa podczas użytkowania układów przekaźnikowo-
stycznikowych
5. Bibliografia

2. 2
1. Struktura układu sterowania przekaźnikowo-stycznikowego
Układy przekaźnikowo-stycznikowe wykorzystywane są do:
 automatyzacji procesów technologicznych,
 sterowania pracą grupy urządzeń elektrycznych,
 zabezpieczania urządzeń przed uszkodzeniem,
 sygnalizacji stanów pracy urządzeń układów,
 podtrzymania pracy urządzeń,
 blokady – niedopuszczenia do wykonywania błędnych czynności sterowniczych.
Układy automatyki można podzielić na dwa rodzaje:
 układy automatycznego sterowania
 układy regulacji automatycznej
Różnicę między automatycznym sterowaniem a automatyczną regulacją wyjaśniają
schematy blokowe.
Rys. 4.1. Schematy blokowe układów: a) automatycznego sterowania, b) automatycznej regulacji
[opracowanie własne]
Sterowanie polega na bezpośrednim lub pośrednim oddziaływaniu na urządzenia
kierujące pracą silnika w zależności od zmian określonych wielkości fizycznych (np. na-
pięcia, natężenia prądu, temperatury, ciśnienia, prędkości, przebytej drogi, itp.).
W układzie automatycznej regulacji z rysunku 1b pracą obiektu regulacji kieruje
układ regulujący (regulator). Automatyczny układ regulacji działa zawsze w tym kierun-
ku, aby wartość mierzona y równała się wartości zadanej x.
Elektryczne układy sterowania automatycznego można podzielić na dwie grupy:
 układy sterowania stycznikowo-przekaźnikowe,
 układy sterowania sekwencyjnego (kolejnościowego).
W skład układów przekaźnikowo – stycznikowych wchodzą dwa podstawowe
elementy: przekaźniki i styczniki.
Dodatkowo stosowane są również urządzenia pomocnicze, jak:
 przyciski (zwierne, rozwierne),
 lampki sygnalizacyjne,
 dzwonki,
 buczki.
W każdym układzie sterowania wyróżnia się dwa obwody:
 obwód roboczy (zwany również głównym lub siłowym) – obwód elektryczny za-
pewniający bezpośrednią drogę przepływu prądu od źródła energii do urządze-
nia, które podlega sterowaniu,

3. 3
 obwód sterowniczy – obwód elektryczny powodujący załączanie lub wyłączanie
urządzenia sterowanego.
2. Budowa i działanie podstawowych elementów układów przekaźni-
kowo-stycznikowych
Styczniki są elementami wykonawczymi, które włączają w odpowiedniej chwili
obwody robocze urządzenia sterowanego.
Przekaźniki sterują pracą styczników, powodując wzbudzenie cewek styczników
w zależności od określonych czynników – czasu, przebytej drogi, prędkości obrotowej,
temperatury, ciśnienia i innych wielkości fizycznych występujących w procesach techno-
logicznych. W zależności od tych czynników rozróżnia się sterowanie w funkcji: czasu,
drogi, prędkości itp.
Sterowanie sekwencyjne stosuje się w urządzeniach, w których zachodzi koniecz-
ność wykonywania odpowiednich czynności przez podzespoły w ściśle określonej kolej-
ności.
Rys. 4.2. Szkice budowy styczników: a) o prostoliniowym ruchu styków ruchomych: b) o ruchu ko-
łowym 1 – podstawa izolacyjna, 2 – elektromagnes, 3 – zwora elektromagnesu, 4 – styki.
[http://www.zue.pwr.wroc.pl/download/lab_urzadzen/13.pdf]
Styczniki charakteryzuje bardzo prosta konstrukcja łączników i ich napędów, co
powoduje, że odznaczają się one bardzo dużą trwałością mechaniczną i dużą częstością
łączeń. Styczniki wykonuje się przeważnie z napędem w postaci elektromagnesu z ru-
chomą zworą, do której są przymocowane styki ruchome. Doprowadzenie napięcia do
elektromagnesu powoduje zwarcie styków. Zwarcie trwa tak długo, jak długo podłączo-
ne jest napięcie.
Rys. 4.3. Przykład schematu połączeń w styczniku: a) symbol graficzny, b schematyczne przedstawienie budowy
stycznika o trzech zestykach zwiernych Z1, Z2, Z3 w obwodzie głównym i po jednym zestyku zwiernym z1 i rozwier-
nym Z2 w obwodzie pomocniczym [matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]

4. 4
W styczniku występują zestyki obwodu głównego (załączające obwody zasilające
silniki prądem elektrycznym o dużej mocy) oraz zestyki obwodu pomocniczego (załą-
czające obwody sygnalizacji lub blokady o mniejszej mocy). Styczniki budowane są na
prądy do 400A. Dla większych prądów wykonywane są łączniki zapadkowe.
Styczniki budowane są jako styczniki prądu zmiennego, stałego oraz uniwersalne.
Duża trwałość mechaniczna i łączeniowa sprawiają, że styczniki są stosowane praktycz-
nie we wszystkich układach napędowych oraz w układach automatyki, blokad
i uzależnień.
Teraz przejdź do wykonania zadania 1 umieszczonego na platformie.
Przekaźnikami są przyrządy, które pod wpływem zmiany określonej wielkości fi-
zycznej sterują obwodami elektrycznymi. Przekaźniki elektryczne mogą działać pod
wpływem zmian natężenia prądu, napięcia, kierunku przepływu prądu, częstotliwości,
przesunięcia fazowego, temperatury, ciśnienia, itp.
Rys. 4.4. Zasada działania przekaźnika
[http://www.castrolprofessionalacademy.pl/upload/files/strefa_wiedzy/samochod/instalacja_elektryczna/2011/prz
ekazniki-elektryczne-budowa-zasada-dzialania-sterowanie.pdf]
Przepływ prądu elektrycznego przez uzwojenie elektromagnesu przekaźnika wywo-
łuje powstanie silnego pola magnetycznego w rdzeniu elektromagnesu. Zwora zostaje
przyciągnięta do rdzenia i łączy styki przekaźnika. Ten stan określamy jako włączenie
przekaźnika. Po przerwaniu przepływu prądu przez cewkę zanika pole magnetyczne
i sprężyna powrotna odciąga zworę od rdzenia. Styki przekaźnika ulegają ponownemu
rozwarciu. Przekaźnik jest w stanie wyłączonym.
Budowa i sposób działania styczników oraz przekaźników są podobne. Różnią się
one sposobem wykorzystania: styczniki służą do łączenia obwodów głównych o więk-
szym obciążeniu prądowym (np. silników), natomiast przekaźniki mają za zadanie łą-
czenie obwodów pomocniczych (np. sterowniczych, sygnalizacyjnych).
Styczniki mogą być wyposażone w przekaźniki cieplne bimetalowe przeznaczone do
ochrony silników przed przeciążeniem. Sterowanie styczników odbywa się za pośred-
nictwem łączników pomocniczych (np. przekaźników) lub przycisków sterowniczych.
Stycznik wykorzystywany jest do częstego rozwierania i zwierania obwodu przy nor-
malnych czynnościach eksploatacyjnych silnika, takich jak rozruch, hamowanie, regula-
cja prędkości obrotowej itp.
Układy przekaźnikowo – stycznikowe często są bardzo rozbudowane. Pokazanie spo-
sobu połączeń zacisków poszczególnych styczników i przekaźników na schematach
montażowych powoduje konieczność stosowania uproszczeń – stosowanie schematów
ideowych.
Na schematach ideowych elektrycznych obwód główny rysuje się linią grubą zaś
obwód sterujący linią cienką. Poszczególne elementy układu sterującego przedstawia się

5. 5
na tych schematach przy pomocy symboli graficznych. Symbole te rozmieszczone są na
schemacie tak, aby połączenia były jak najkrótsze, bez zbędnych krzyżowań i załamań
przewodów.
Tabela 4.1. Symbole graficzne, najczęściej stosowane w schematach elektrycznych, urządzeń sterowniczych i
sygnalizacyjnych

6. 6
[matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]
Schematy rysuje się zawsze w stanie bezprądowym i beznapięciowym. Wyłączniki są
w stanie otwartym, a przyciski – nienaciśnięte. Taki stan nazywa się stanem normalnym.
W stycznikach i przekaźnikach oraz innych łącznikach elektrycznych (np. przyciski,
przełączniki) stosowane są następujące rodzaje zestyków:
 zestyki normalnie otwarte (rozwarte, zwierne) – styki, które są otwarte w stanie
beznapięciowym, a zwierają się dopiero po włączeniu prądu do odpowiedniego.
 zestyki normalnie zamknięte (zwarte, rozwierne) – styki, które w stanie beznapię-
ciowym są zamknięte, a rozwierają się z chwilą włączenia prądu do obwodu sterują-
cego.
 zestyki przełączające – para styków, styki normalnie otwarte oraz styki normalnie
zamknięte.
Rys. 4.5. Schemat budowy przekaźnika elektrycznego o stykach: 1. normalnie rozwartych,
2. normalnie zwartych, 3. przełączających
[http://www.castrolprofessionalacademy.pl/upload/files/strefa_wiedzy/samochod/instalacja_elektryczna/2011/prz
ekazniki-elektryczne-budowa-zasada-dzialania-sterowanie.pdf]
Rys. 4.6. Schematyczne przedstawienie przekaźników o stykach: 1. normalnie rozwartych,
2. normalnie zwartych, 3. przełączających
[http://home.agh.edu.pl/~fkaszuba/pliki/uk_przek.pdf]
W zależności od wykonywanych funkcji dzielimy przekaźniki na pomiarowe i po-
mocnicze. Przekaźnik pomiarowy reaguje na wartość wielkości oddziaływującej i ma
podziałkę nastawień tej wielkości. Przekaźnik pomocniczy reaguje na pojawienie się lub
zanik wielkości oddziaływającej i nie ma podziałki nastawień. Przekaźniki pomocnicze
dzielą się na pośredniczące, sygnałowe, czasowe i zwłoczne.
Przekaźniki pośredniczące dokonują przełączeń obwodów wyjściowych bezpośred-
nio pod wpływem zmian sygnału wejściowego przekaźnika.

7. 7
Przekaźniki zwłoczne umożliwiają uzyskanie zwłoki w zadziałaniu przekaźnika po-
trzebnej do odpowiedniego uruchomienia urządzenia sterowanego. Czas zwłoki jest sta-
ły dla określonego przekaźnika.
Przekaźniki sygnałowe dodatkowo wyposażone są we wskaźnik optyczny umożli-
wiający obserwację stanu pracy przekaźnika.
Przekaźniki czasowe stosuje się w celu uzyskania opóźnienia czasowego w zadzia-
łaniu elementu (urządzenia) sterowanego tym przekaźnikiem. Wartość opóźnienia cza-
sowego może być nastawiana w zakresie właściwym dla danego przekaźnika. Przekaź-
niki czasowe mogą realizować różne funkcje przełączania (tab. 4.2).
Tabela 4.2. Typowe funkcje przekaźników czasowych
Nazwa funk-
cji
Opis funkcji Wykres czasowy
Załączenie
z opóźnieniem
a) sygnał wyjściowy WY pojawia
się po upływie czasu t od mo-
mentu pojawienia się impulsu
sygnału wejściowego WE,
b) sygnał wyjściowy WY pojawia
się po upływie czasu t od mo-
mentu pojawienia się
sygnału wejściowego WE, a za-
nika w momencie zaniku sygna-
łu WE.
a)
b)
Taktowanie
z opóźnieniem
Po załączeniu sygnału WE następu-
je pojawianie się z zanikanie sygna-
łu WY, czas trwania i pojawiania się
sygnału WY wynosi t. Pierwszy im-
puls WY pojawia się z opóźnieniem
t.
Taktowanie
bez opóźnienia
Po załączeniu sygnału WE następu-
je pojawianie się z zanikanie sygna-
łu WY, czas trwania i pojawiania się
sygnału WY wynosi t. Pierwszy im-
puls WY pojawia się razem z sygna-
łem WE.
Wyłączenie
z opóźnieniem
Sygnał wyjściowy WY pojawia się
w tym samym momencie, co sygnał
wejściowy WE, a zanika po upływie
czasu t od momentu zaniku sygnału
WE.
Załączenie cza-
sowe
Sygnał wyjściowy WY pojawia się
w tym samym momencie, co impuls
sygnału wejściowego WE, i czas
jego trwania wynosi t.
WE
WY
t
WE
WY
t
WE
WY
t t t t
WE
WY
t t t t
WE
WY
t
WE
WY
t

8. 8
Przesunięcie cza-
sowe sygnału
Opóźnienie załączenia i wyłączenia
sygnału WY w stosunku do sygnału
WE wynosi t.
[opracowanie własne]
Rys. 4.7. Widok przekaźnika czasowego
[http://www.schrack.pl/sklep/przekaznik-czasowy-wielofunk-7-funkcji-2p-8a-250v-12-240v-ac-zr5b0025.html]
Przekaźniki jako zabezpieczenia
Tak jak bezpieczniki chronią przed skutkami zwarć, tak przekaźniki termobimeta-
lowe chronią przed skutkami przeciążeń. Przekaźniki termobimetalowe są najczęściej
włączane w obwód sterowania.
Elementy termiczne przekaźnika są nagrzewane albo bezpośrednio z głównego ob-
wodu prądowego, albo za pośrednictwem przekładników prądowych. Przekaźnik ter-
mobimetalowy składa się z dwóch metalowych pasków o różnej rozszerzalności ciepl-
nej, połączonych na całej długości oraz zestyku rozwiernego. Pod wpływem nagrzewa-
nia prądem pasek wygina się w kierunku metali o mniejszej rozszerzalności cieplnej.
Gdy prąd przekroczy nastawioną wartość, wyginający się pasek rozwiera zestyk, powo-
dując przerwę w obwodzie sterowania i tym samym wyłączenie obwodu.
Rys. 4.8. Zasada działania przekaźnika termobimetalowego:
1 – bimetal, 2 – zestyk rozwierny, 3 – zatrzask zestyku
[Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne. WSiP, Warszawa 1995]
Teraz przejdź do wykonania zadania 2 umieszczonego na platformie.
W układach sterowania przekaźnikowo-stycznikowego coraz częściej są stosowane
przekaźniki programowalne umożliwiające znaczne uproszczenie struktury układów
sterowania.
t t t
WE
WY t

9. 9
Przekaźniki programowalne są to urządzenia łączeniowo-sterujące przeznaczone
do sterowania nieskomplikowanych układów automatyki. Algorytm (program sterowni-
czy) wprowadzony do pamięci przekaźnika może być wielokrotnie zmieniany i modyfi-
kowany.
W budowie przekaźników programowalnych wyróżnia się trzy podstawowe człony:
 moduły wejściowe,
 jednostka centralna,
 moduły wyjściowe.
W skład modułów wejściowych wchodzą cyfrowe oraz analogowe wejścia, do któ-
rych podłącza się sygnały z czujników, styków, zadajników oraz innych urządzeń. Ich
zadaniem jest wprowadzenie do przekaźnika tych sygnałów, aby na ich postawie reali-
zować zadany program sterowania.
Jednostka centralna (procesor) zajmuje się wykonaniem zapisanego w pamięci algo-
rytmu sterowania, w oparciu o dane wczytane przez moduły wejściowe.
Wyniki obliczeń w postaci sygnałów sterujących są następnie przekazywane do mo-
dułów wyjściowych.
Do programowania przekaźników programowalnych wykorzystuje się komputery
lub panele programowania wbudowane w przekaźnik. Program sterowniczy może być
wprowadzany za pomocą karty pamięci zewnętrznej.
Rys. 4.9. Schematyczne przedstawienie możliwości zastosowania przekaźnika programowalnego
[http://www.anim.com.pl/comat.htm]
Sygnałami wejściowymi przekaźnika mogą być np.: temperatura, ciśnienie, poziom
substancji w zbiorniku, wielkości elektryczne i inne.
Sygnały generowane przez przekaźnik programowalny najczęściej są wykorzysty-
wane do sterowania urządzeń w instalacjach ogrzewania, przepływu medium w ruro-
ciągach, oświetlenia, wentylacji, napędów. Nowoczesne przekaźniki programowalne
mogą drogą bezprzewodową przekazywać informacje o stanie układu sterowanego do
centrów rejestracji lub zarządzania przebiegiem procesu realizowanego przez układ.

10. 10
W
Z
Teraz przejdź do wykonania zadania 3 umieszczonego na platformie.
Rys. 4.10. Przyciski sterownicze
[http://www.sn-promet.com.pl/index.php?strona=katalogi_do_pobrania]
Przycisk sterowniczy umożliwia załączenie i wyłączenie obwodu. Po naciśnięciu Z
zamykamy obwód, urządzenie zostaje uruchomione. Po naciśnięciu W przerywamy ob-
wód – urządzenie zostaje zatrzymane.
W tym przypadku wszystkie przyciski załączające łączy się równolegle, wyłączające –
szeregowo.
Rys. 4.11. Schemat budowy i zasada działania przycisków sterowniczych. Z – przycisk załączający
W – przycisk wyłączający [http://www.sn-promet.com.pl/index.php?strona=katalogi_do_pobrania]
Przyciski sterownicze z grzybkiem o kolorze czerwonym stosowane są do awaryjne-
go wyłączania urządzeń elektrycznych. Mają one eliminować ryzyko zagrożenia dla per-
sonelu, uszkodzenia urządzenia lub łagodzenie istniejących zagrożeń ma to być osią-
gnięte przez jednorazowe użycie przycisku bezpieczeństwa.
Łączniki drogowe (krańcowe) spełniają zasadniczo tę samą rolę, co przyciski ste-
rownicze. Różnica polega jedynie na tym, że przyciski sterownicze naciska obsługujący,
zaś wyłączniki drogowe uruchamiane są przy pomocy mechanicznie poruszanych zde-
rzaków. Dlatego wyłączniki drogowe muszą być mocniejsze od przycisków sterowni-
czych i powinny mieć specjalną konstrukcję w zależności od zastosowania.
Rys. 4.12. Łącznik krańcowy
[http://www.tme.eu/pl/katalog/?art=LK-20]

11. 11
Lampek sygnalizacyjnych używa się w obwodach kontrolnych do bezpośredniego
i zdalnego nadzorowania procesów łączeniowych, do wizualizowania i sygnalizowania
stanu pracy zespołów oraz poszczególnych urządzeń wchodzących w skład układu ste-
rowania.
Rys. 4.13. Przykłady lampek sygnalizacyjnych
[http://www.sn-promet.com.pl/index.php?strona=katalogi_do_pobrania]
3. Przykłady przekaźnikowo-stycznikowych układów sterowania
Układ sterowania oświetleniem
Rys. 4.14. Układ sterowania oświetleniem
[opracowanie własne]
W wyniku naciśnięcia załącznika ZAL następuje załączenie obwodu zasilania cewki
stycznika ST i zwarcie zestyku ST w obwodzie wyjściowym stycznika i zapalenie lampy.
Po puszczeniu przycisku załącznika ZAL zostaje przerwany przepływ prądu przez cewką
stycznika ST i wygaszenie lampy. Naciskając wyłącznik bezpieczeństwa WYL w każdej
chwili można przerwać działanie lampy.

12. 12
Układy samopodtrzymujące
Rys. 4.15. Układy samopodtrzymujące: a) z dominującym wyłączeniem, b) z dominującym załączeniem
[opracowanie własne]
Często stosowane są układy samopodtrzymujące (zwane układami pamięciowymi),
umożliwiające zapamiętanie faktu wystąpienia w układzie określonego zdarzenia. Wy-
różnia się dwa rodzaje układów samopodtrzymujących:
 układ samopodtrzymujący z dominującym załączeniem (z priorytetem załączenia),
 układ samopodtrzymujący z dominującym wyłączeniem (z priorytetem wyłączenia).
W układach przedstawionych na rys. 4.14 zapamiętywane są sygnały załącz ZA oraz
wyłącz WY. Elementem umożliwiającym zapamiętanie jest przekaźnik pomocniczy K
(lub K1). Po zadziałaniu przycisku załącz ZA przekaźnik K (lub K1) zostanie wzbudzony
i zestyki K (lub K1) zostaną zamknięte dzięki czemu zagwarantowane jest zasilanie
przekaźnika nawet w przypadku zaprzestania działania przycisku ZA – żarówka Z świe-
ci. Po zadziałaniu przycisku wyłącz WY zasilanie przekaźnika K (lub K1) zanika i zestyki
K (lub K1) zostają otwarte – żarówka Z przestaje świecić.
W przypadku układu z dominującym wyłączeniem (rys. 4.14a) jednoczesne naci-
śniecie przycisków ZA i WY skutkuje brakiem wzbudzenia cewki K i nieświeceniem ża-
rówki Z – układ wykonuje polecenie wyłącz WY.
W przypadku układu z dominującym załączeniem (rys.4.14b) jednoczesne naciśnie-
cie przycisków ZA i WY skutkuje wzbudzeniem cewki K1 i świeceniem żarówki Z – układ
wykonuje polecenie załącz (ZA).
Teraz przejdź do wykonania zadania 4 umieszczonego na platformie.
Na rys. 4.15. pokazano schemat ideowy rozwinięty układu sterowania rozruchu bez-
pośredniego silnika asynchronicznego zwartego. Po naciśnięciu przycisku załączającego
PZ1 następuje przepływ prądu od przewodu L, przez zwarty zestyk przycisku PW, zwar-
ty zestyk przycisku PZ1, uzwojenie cewki ST1 i zadziałanie stycznika, w wyniku czego
następuje zwarcie zestyków głównych oraz zestyku pomocniczego ST1. Zwarcie zestyku
pomocniczego ST1 zapewnia podtrzymanie przepływu prądu przez cewkę ST1 w mo-
mencie rozwarcia zestyku przycisku PZ1. Wyłączenie silnika nastąpi w momencie naci-
śnięcia przycisku PW. Wówczas przerwany zostaje obwód zasilający cewkę stycznika i
otwierają się styki obwodu głównego.

13. 13
Rys. 4.16. Schemat ideowy układu sterowania rozruchu bezpośredniego silnika asynchronicznego zwartego. ST1 –
cewka stycznika; ST1 – zestyk zwierny pomocniczy, PZ1 – przycisk załączający, PW – przycisk wyłączający ST1
[matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]
Układ sterowania nawrotnego silnika asynchronicznego zwartego
Rys. 4.17. Schemat ideowy układu sterowania układu nawrotnego silnika asynchronicznego zwartego
[matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]
Układ sterowania nawrotnego silnika, czyli układ do zmiany kierunku wirowania sil-
nika wykorzystuje dwa styczniki ST1 i ST2 (rys. 4.15). Po naciśnięciu przycisku załącza-
jącego np. dla kierunku wirowania w „prawo” (PZ1) zostaje włączony stycznik ST1 i sil-
nik zaczyna się obracać w „prawo”. Zaczyna działać samopodtrzymanie pracy stycznika
ST1 w chwili rozwarcia się zestyku PZ1. Jednocześnie rozwierają się styki pomocnicze
rozwierne ST1, co uniemożliwia włączenie silnika dla biegu w „lewo”. Jest to blokada
elektryczna niedopuszczająca do jednoczesnego włączania obu styczników i zabezpie-
czająca przed powstaniem zwarcia w układzie. Wyłączenie silnika następuje albo przez
naciśnięcie przycisku wyłączającego PW, albo (w przypadku przeciążenia silnika) na
skutek zadziałania przekaźnika termicznego PT i rozwarcia zestyku t. Po zatrzymaniu
silnika naciskamy przycisk PZ2 i uruchamiamy silnik w „lewo”. Zostają wówczas zwarte
styki pomocnicze ST2 stycznika ST2 zapewniając pracę silnika po rozwarciu zestyku
PZ2. Jednocześnie zostają rozwarte styki pomocnicze rozwierne ST1 uniemożliwiające

14. 14
włączenie stycznika ST1. Ł – trójbiegunowy łącznik o napędzie ręcznym załączający za-
silanie.
Teraz przejdź do wykonania zadania 5 umieszczonego na platformie.
Sterowanie rozruchowe przełączające uzwojenie stojana silnika asynchronicznego
zwartego z układu gwiazdy w układ trójkąta stosowane jest głównie do napędu silników
mniejszej i średniej mocy przy rozruchu lekkim lub przy rozruchu bez obciążenia. Zale-
cane jest stosowanie określonego kryterium czasowego między załączeniem w gwiazdę
a załączeniem w trójkąt. Czas odmierza najczęściej przekaźnik czasowy.
Na rysunku 4.16 przedstawiono schemat układu sterowania rozruchowego gwiazda-
trójkąt w funkcji czasu. Po załączeniu przycisku PZ1 zostaje włączony stycznik ST3, jed-
nocześnie zwiera się zestyk pomocniczy ST3 i rozwiera zestyk ST3. Powoduje
to zadziałanie przekaźnika czasowego PC3, który zaczyna odmierzać nastawiony czas
opóźnienia. Równocześnie włączony zostaje stycznik ST1, który załącza zestyki
w obwodzie głównym. Ponieważ wcześniej zostały zwarte zestyki stycznika ST3, uzwo-
jenie stojana silnika było połączone w gwiazdę i następuje rozruch silnika. Rozwarty
zestyk ST3 uniemożliwia włączenie w tym czasie stycznika ST2, co doprowadziłoby do
zwarcia sieci zasilającej. Po upływie czasu nastawionego w przekaźniku czasowym roz-
wiera się zestyk pc3 i zostaje wyłączony stycznik ST3. Następuje zwarcie zestyku ST3
(który do tej pory był rozwarty), a ponieważ zwarty jest także zestyk ST1, zostaje włą-
czony stycznik ST2. Uzwojenie stojana silnika połączone zostaje w trójkąt, równocześnie
zakończył się proces rozruchu silnika. Należy zauważyć, że styczniki ST3 połączenia w
gwiazdę i ST2 połączenia w trójkąt pracują w układzie blokady wykluczającej. Wyłącze-
nie silnika nastąpi po naciśnięciu przycisku PW. Ponowne naciśnięcie przycisku PZ1
spowoduje automatyczny rozruch silnika wg opisanego powyżej programu.
Rys. 4.18. Schemat ideowy układu sterowania układu sterowania silnika asynchronicznego zwartego z rozruchem
w układzie trójkąt-gwiazda w funkcji czasu: a) schemat układu obwodów głównych b) schemat układu obwodów
sterujących
[matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc]

15. 15
Teraz przejdź do wykonania zadania 6 umieszczonego na platformie.
4. Zasady bezpieczeństwa podczas użytkowania układów przekaźni-
kowo-stycznikowych.
Te informacje znajdziesz również w materiale video umieszczonym na platformie.
Użytkowanie urządzeń elektrycznych związane jest z występowaniem zagrożeń dla
zdrowia i życia człowieka. Najważniejszym zagrożeniem jest porażenie prądem elek-
trycznym, czyli efekt powstający w wyniku przepływu prądu elektrycznego o odpo-
wiednio wysokim natężeniu przez organizm ludzki. Prąd elektryczny przepływając
przez organizm ludzki, powoduje:
 porażenie ośrodków nerwowych (zaburzenia w pracy serca, wstrzymanie oddechu);
 poparzenia zewnętrzne i wewnętrzne;
 zatrucie organizmu.
Szczególnie niebezpieczny jest przypadek, gdy prąd o natężeniu około 0,1 A prze-
pływa przez klatkę piersiową. Zaburzenia w działaniu serca powodują wówczas z reguły
śmierć. Przyjmuje się, że prąd elektryczny o napięciu do 42 V ( w pomieszczeniu su-
chym) jest prądem bezpiecznym dla człowieka, natomiast w pomieszczeniu mokrym
bezpieczna wartość napięcia wynosi do 24 V.
Zabezpieczenia przed porażeniami polegają na zastosowaniu:
 osłonięcia części będących pod napięciem, w celu uniemożliwienia ich dotknięcia;
 napisów i tablic ostrzegawczych (tablice ostrzegawcze);
 obniżonego napięcia, bezpiecznego dla życia ludzkiego w pomieszczeniach zagro-
żonych;
 izolacji ochronnej (izolacji rękojeści szczypiec, obudowa izolacyjna lamp);
 uziemienia części metalowych niebędących pod napięciem, ze względu na możli-
wość przerzutu napięcia w razie uszkodzenia izolacji;
 specjalnych wyłączników ochronnych, działających w wypadku przerzutu napię-
cia na części, niebędące pod napięciem podczas normalnej pracy.
Obudowy i osłony urządzeń elektrycznych powinny być wykonane tak, aby w wa-
runkach eksploatacji zapewniały bezpieczeństwo ludzi oraz chroniły urządzenia przed
zniszczeniem i niewłaściwym działaniem na skutek przedostania się do ich wnętrza ciał
stałych, pyłu, wody oraz przed uszkodzeniami mechanicznymi.
Urządzenia i obwody elektryczne powinny posiadać zabezpieczenia elektryczne za-
bezpieczające je oraz osoby obsługujące przed skutkami nieprawidłowego działania sie-
ci, np. przed zwarciami.
Urządzenia i obwody elektryczne powinny być wyposażone w następujące rodzaje
zabezpieczeń:
 zwarciowe – przerywające obwód elektryczny po przekroczeniu w przewodzie
określonej wartości natężenia prądu (bezpieczniki, wyłączniki instalacyjne);
 przeciwprzepięciowe – chroniące urządzenia przed przepięciami występującymi
w sieci,
 przeciw asymetrii – chroniące urządzenia wielofazowe przed zanikiem jednej z faz
prądu trójfazowego;

16. 16
 wyłączniki różnicowo-prądowe – urządzenie powodujące szybkie wyłączenie zasi-
lania już w momencie niewielkiego pogorszenia stanu izolacji podstawowej, w wy-
niku czego płynie tzw. prąd upływu;
 przeciążeniowe – mają za zadanie przerywać przepływ prądu przeciążeniowego
o danej wartości, zanim wystąpi niebezpieczeństwo uszkodzenia izolacji, połączeń
zacisków oraz otoczenia na skutek nadmiernego wzrostu temperatury.
Bardzo istotne podczas użytkowania urządzeń elektrycznych jest postępowanie
osób zaangażowanych w proces użytkowania, ponieważ od niego zależy tzw. bezpie-
czeństwo czynne.
Podczas obsługi urządzeń elektrycznych należy:
 zachowywać się spokojnie i uważnie;
 stosować się do przepisów obsługiwania i wskazań personelu wykwalifikowanego;
 często kontrolować stan izolacji urządzeń;
 często kontrolować stan urządzeń ochronnych;
 zachować środki ostrożności przy wysokim napięciu oraz w pomieszczeniach
wilgotnych.
Nie wolno w czasie użytkowania i obsługiwania urządzeń elektrycznych:
 dokonywać zmian i napraw w urządzeniach elektrycznych, nie mając odpowied-
nich uprawnień i kwalifikacji;
 używać uszkodzonych aparatów i przyrządów elektrycznych;
 używać części urządzeń elektrycznych do innych celów niż ich przeznaczenie;
 umieszczać w pobliżu nieokapturzonych maszyn i przewodów materiałów ła-
twopalnych.
Bibliografia:
1. Jabłoński W., Płoszajski G.: Elektrotechnika z automatyką. WSiP, Warszawa 2003
2. Schmid D., Baumann A., Kaufmann H., Paetzold H.,Zippel B.: Mechatronika. REA, Warsza-
wa, 2002
3. Siemieniako F., Gawrysiak M.: Automatyka i robotyka. WSiP, Warszawa, 1996
Netografia:
1. http://www.anim.com.pl/comat.htm - ANIM Sebastian Kufel, COMAT - Przekaź-
niki,Przekaźniki specjalne
2. ftp://ftp.pw.plock.pl/pub/people/mszreder/Elektrotechnika/Styczniki%20stero
wanie.pdf - dr in. Mariusz Szreder: Podstawowe elementy układu sterowania za
pomoc styczników.
3. http://matel.p.lodz.pl/wee/k23/instrukcje_doc/cw_12/CWICZENIE_12.doc - Za-
kład Przekładników i Kompatybilności Elektromagnetycznej, UKŁADY STERO-
WANIA PRZEKAŹNIKOWO-STYCZNIKOWEGO.

17. 17
4. http://www.rcezbilgoraj.lbl.pl/podstrony/ee/download/5/23.pdf - Regionalnej
Centrum Edukacji Zawodowej w Biłgoraju, Badanie układów stycznikowo-
przekaźnikowych.
5. http://sn-promet.pl/pl/content/38-katalog-produktow - PROMET, Katalog pro-
duktów do pobrania.
6. http://zeisp.up.lublin.pl/downloads/instrukcja_ukl_styczn.pdf - Zakład Elektro-
techniki i Systemów Pomiarowych, BADANIE STYCZNIKOWO- PRZEKAŹNIKO-
WYCH UKŁADÓW STEROWANIA.
7. http://www.zue.pwr.wroc.pl/download/lab_urzadzen/23.pdf - Politechnika
Wrocławska Zakład Urządzeń Elektroenergetycznych, Przekaźniki programo-
walne easy.