Technik.elektryk 311[08] z4.02_u

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
i NAUKI
Urszula Kaczorkiewicz
Projektowanie i uruchamianie układów
stycznikowo-przekaźnikowych 311[08].Z4.02
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2005

1
Recenzenci:
mgr inż. Edward Wilczopolski
dr inż. Wacław Załucki
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Katarzyna Maćkowska
Konsultacja:
dr Bożena Zając
Korekta:
mgr inż. Jarosław Sitek
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[08].Z4.02
„Projektowanie i uruchamianie układów stycznikowo-przekaźnikowych” zawartego
w modułowym programie nauczania dla zawodu technik elektryk.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2005

2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 4
3. Cele kształcenia 5
4. Materiał nauczania 6
4.1. Aparatura stosowana w układach sterowania – rodzaje, przeznaczenie
i symbole graficzne. Schematy ideowe i montażowe układów sterowania 6
4.1.1. Materiał nauczania
4.1.2. Pytania sprawdzające
4.1.3. Ćwiczenia
4.1.4. Sprawdzian postępów
6
20
20
21
4.2. Projektowanie układów sterowania 21
4.2.3. Ćwiczenia
21
23
23
25
4.3. Montaż i uruchamianie układów sterowania 25
4.3.3. Ćwiczenia
25
29
39
30
4.4. Stosowanie blokad i sygnalizacji w układach sterowania. Układy sterowania
zmianą kierunku wirowania 31
4.4.3. Ćwiczenia
31
33
34
35
4.5. Układy sterowania rozruchem silników 36
4.5.3. Ćwiczenia
36
42
42
44
4.6. Układy do zmiany liczby par biegunów silników klatkowych 45
4.6.3. Ćwiczenia
45
47
47
48
4.7. Układy sekwencyjnego włączania i wyłączania 49
4.7.3. Ćwiczenia
49
49
49
52
4.8. Dobór nastaw zabezpieczeń 52
4.9. Sposoby wykrywania usterek w układach sterowania. Usuwanie usterek
w elementach układów sterowania 52
4.9.3. Ćwiczenia
52
53
53
54
5. Sprawdzian osiągnięć 55
6. Literatura 61

3
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy (kształtowaniu umiejętności)
z zakresu projektowania i uruchamiania układów stycznikowo-przekaźnikowych.
W poradniku zamieszczono:
− cele kształcenia, czyli układ umiejętności do ukształtowania w tej jednostce modułowej,
− wymagania wstępne, które powinieneś spełnić przed przystąpieniem do zajęć
edukacyjnych w tej jednostce modułowej,
− materiał nauczania,
− ćwiczenia,
− pytania sprawdzające,
− sprawdzian postępów,
− literaturę.
Materiał nauczania obejmuje zagadnienia dotyczące podstawowej aparatury stosowanej
w układach sterowania, projektowania i rysowania schematów ideowych i montażowych
układów sterowania, montażu i uruchamiania układów sterowania rozruchem silników oraz
zmianą kierunku wirowania, układów sekwencyjnego włączania i wyłączania urządzeń,
stosowania blokad i sygnalizacji w układach sterowania, sposobów wykrywania usterek
w tych układach.
W poradniku zamieszczono również sumujący sprawdzian Twoich osiągnięć (pisemny i
praktyczny) oraz literaturę, z której możesz skorzystać przy przygotowywaniu się do zajęć lub
sprawdzianów.
Szczególną uwagę zwróć na przyswojenie zasad logicznego postępowania podczas
projektowania sterowania pracą maszyn w określonym ciągu technologicznym, a także na
metodykę postępowania podczas montażu i uruchamianiu układów sterowania oraz
lokalizacji i usuwania uszkodzeń. Podczas wykonywania montażu, uruchamiania układów
sterowania oraz wykonywania napraw tych układów szczególną uwagę zwróć na
przestrzeganie przepisów bhp i ergonomii.

4
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
− opisywać właściwości pola magnetycznego i elektrycznego,
− wyjaśniać podstawowe zjawiska fizyczne zachodzące w obwodach prądu stałego
i podawać przykłady wykorzystania tych zjawisk w praktyce,
− wyjaśniać podstawowe zjawiska fizyczne zachodzące w obwodach prądu przemiennego
i podawać przykłady wykorzystania tych zjawisk w praktyce,
− rozróżniać podstawowe maszyny elektryczne na podstawie ich wyglądu, zapisów na
tabliczce znamionowej, opisywać ich budowę i zasadę działania,
− charakteryzować stany pracy silników elektrycznych (rozruch, praca ciągła, hamowanie),
− opisywać sposoby regulacji prędkości silników elektrycznych,
− rozróżniać podstawowe elementy instalacji elektrycznej w budynkach mieszkalnych
i przemysłowych oraz charakteryzować funkcje pełnione przez te elementy,
− rysować schematy elektryczne zgodnie z zasadami rysunku technicznego,
− łączyć układy elektryczne,
− dobierać metodę pomiarową i mierzyć podstawowe wielkości charakteryzujące obwody
prądu stałego i prądu przemiennego,
− wykonywać podstawowe operacje matematyczne z zakresu logiki.

5
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
− rozpoznać elementy układu sterowania pracą maszyn i urządzeń elektrycznych
na podstawie schematu ideowego i montażowego,
− rozróżnić wyłączniki, styczniki, przyciski i przekaźniki na podstawie wyglądu
i stosowanych oznaczeń,
− dokonać analizy pracy układów sterowania i zabezpieczeń na podstawie schematów
ideowych,
− zaprojektować układy sterowania realizujące określone zadania,
− skorzystać z katalogów przy doborze elementów układów sterowania,
− określić rodzaj, parametry i liczbę elementów układu sterowania na podstawie
dokumentacji technicznej,
− sporządzić zestawienie materiałów i podzespołów do wykonania układu sterowania
na podstawie jego schematu,
− sprawdzić stan techniczny aparatury przeznaczonej do montażu,
− rozmieścić elementy układu sterowania na tablicy montażowej lub w szafie sterowniczej,
− zorganizować stanowisko pracy do montażu i sprawdzania układów sterowania zgodnie
z przepisami bhp, ochrony ppoż., ochrony środowiska i wymaganiami ergonomii,
− wykonać połączenia elektryczne aparatury na podstawie schematu ideowego
i montażowego,
− dokonać nastaw na elementach regulacyjnych układu sterowania,
− uruchomić układy sterowania i sprawdzić poprawność ich działania,
− zlokalizować uszkodzony element na podstawie oględzin i pomiarów,
− usunąć proste usterki w elementach układu sterowania,
− zastosować zasady bhp i ochrony ppoż. obowiązujące na stanowisku pracy.

6
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Aparatura stosowana w układach sterowania – rodzaje,
przeznaczenie i symbole graficzne. Schematy ideowe
i montażowe układów sterowania
Łączniki elektromagnetyczne
Przekaźniki i styczniki składają się przede wszystkim z cewki i zespołu styków, dlatego
często są nazywane łącznikami elektromagnetycznymi. Poniżej podane są ważniejsze terminy
dotyczące przekaźników i styczników oraz kryteria ich doboru.
Zasada działania przekaźników i styczników jest taka sama. Styki są mechanicznie połączone,
kiedy na cewkę podane zostanie napięcie.
W przekaźnikach i stycznikach styki są galwanicznie izolowane od cewki.
Dzięki odizolowaniu galwanicznemu cewki i styków jest możliwe łączenie dużych mocy za
pomocą małych prądów sterujących. Wyróżnia się w tym wypadku obwód sterujący i obwód
główny, czyli roboczy. Przekaźniki służą głównie do dokonywania przełączeń w obwodach
małej mocy. Mają one pojedyncze zestyki przerywające obwód (rys. 1a) i dlatego przeważnie
są przeznaczone do przełączania przy niskim napięciu.
Styczniki stosuje się do przełączania w obwodach średniej i dużej mocy. Zestyk stycznika
tworzy dwie przerwy (rys. 1b).
Przekaźnik ma zestyki przerywające z jedną przerwą. Zestyk stycznika tworzy dwie przerwy.
[1]
Tabela 1. Rodzaje zestyków w przekaźnikach [1]
Stan zestykuRodzaj zestyku
Przekaźnik
niewzbudzony
Przekaźnik
wzbudzony
Zestyk czynny
(normalnie otwarty)
Zestyk bierny
(normalnie zamknięty)
Zestyk przełączny
Zestyk przełączny ciągły (brak stanu,
w którym występuje przerwa między
stykami)
Kryteria doboru przekaźników i styczników:
− Moc łączeniowa – moc, jaką może łączyć styk poruszany elektromagnetycznie. Moc
łączeniowa zależy od materiału użytego na styki oraz od rodzaju obciążenia.

7
Napięcie cewki – znamionowa wartość napięcia roboczego, na jakie przewidziane jest
uzwojenie cewki.
− Rodzaj prądu – prąd przemienny (AC) albo prąd stały (DC). Zależnie od rodzaju prądu
bywają łączniki o różnych funkcjach, np. przekaźniki polaryzowane prądu stałego.
− Długotrwała obciążalność styków – prąd, który może przepływać przez styki
w normalnych warunkach, bez przerywania wskutek przełączeń (długotrwały prąd
termiczny).
− Napięcie łączeniowe – najwyższe dopuszczalne napięcie na otwartym styku.
− Napięcie zadziałania – napięcie, przy którym elektromagnes łącznika już przyciąga.
− Napięcie podtrzymania – napięcie, poniżej którego elektromagnes łącznika zwalnia [2].
Rys. 1. Zestyki przekaźnika i stycznika [1]
Przekaźniki
Budowę przekaźnika pokazano na rysunku 2.
Rys. 2. Budowa przekaźnika [1] Rys. 3. Przekaźnik do obwodów drukowanych [1]
Jeżeli do końcówek cewki będzie doprowadzone napięcie to wskutek przepływu prądu
powstanie pole magnetyczne. Po przyciągnięciu kotwicy do miękkiego magnetycznie rdzenia,
obwód magnetyczny zamknie się przez wspornik kotwicy. Kotwica przemieszcza styk
ruchomy i powoduje przełączenie. Zestyk spoczynkowy (bierny, normalnie zamknięty)
otwiera się a zestyk roboczy (czynny, normalnie otwarty) zamyka się. Cewka i układ styków
są od siebie galwanicznie oddzielone. Sprężyna służy do tego, by po odłączeniu napięcia od
cewki kotwica wraz ze stykiem ruchomym powróciła do położenia spoczynkowego.
Podobnie jak w przełącznikach i przyciskach, przekaźnik pozwala realizować funkcje
załączania, wyłączania lub przełączania przez zastosowanie różnych konfiguracji styków
(tabela 1).
Bardziej złożone zadania można zrealizować, stosując kombinacje powiązanych ze sobą
zestyków podstawowych. Na przykład przełącznik, który przy przyciągnięciu kotwicy
najpierw przełącza nie wywołując przerwy, a dopiero potem otwiera zestyk spoczynkowy.
W przekaźniku monostabilnym po przerwaniu prądu styki powracają samoczynnie do
położenia spoczynkowego.
Przekaźnik bistabilny po wyłączeniu napięcia zasilania cewki pozostaje w stanie, w jakim był
przed wyłączeniem.
W przekaźnikach bistabilnych cewki są zasilane prądem stałym.

8
Rodzaj budowy określa zastosowanie przekaźnika. Wyróżnia się m.in. przekaźniki o większej
mocy łączeniowej (rys. 2), przekaźniki do płytek drukowanych (rys. 3) lub przekaźniki
kontaktronowe (rys. 4). [1]
Rys. 4. Zasada budowy kontaktronu [1] Rys. 5. Przekaźnik do prądu stałego i przemiennego
zasada działania [1]
Styczniki
Stycznikiem nazywamy łącznik, w którym styki ruchome są utrzymywane w położeniu
wymuszonym pod wpływem siły zewnętrznej.
Ze względu na położenie styków rozróżnia się: styczniki zwierne, rozwierne i zwierno-
rozwierne, natomiast ze względu na rodzaj siły zewnętrznej – styczniki elektromagnetyczne
(elektromagnesowe) i pneumatyczne. W praktyce najczęściej spotyka się styczniki
elektromagnetyczne.
Styczniki stosuje się w obwodach sterowania średniej mocy. Odbiorniki o dużej mocy,
np. silniki, steruje się za pomocą styczników mocy. Styczniki i przekaźniki są do siebie
podobne pod względem budowy, zasady działania i parametrów znamionowych. Jeżeli do
końcówek cewki doprowadzimy napięcie, powstanie pole magnetyczne. Zostanie
przyciągnięta kotwica wraz ze stykami ruchomymi (rys. 6). Styki ruchome łączą ze sobą styki
stałe (zestyk czynny) albo przerywają połączenia (zestyk bierny).
Główne zestyki prądowe stycznika są zestykami czynnymi. Zestyki pomocnicze (sterujące)
mogą być czynne albo bierne.
Przez wymianę poszczególnych części, np. zestyków lub cewki, można w razie potrzeby
przerobić stycznik na inne napięcie albo inną konfigurację styków. [1]
Rys. 6. Budowa stycznika [1]

9
Kategoria obciążenia dotyczy rodzaju prądu, właściwego zakresu zastosowań stycznika i jest
sklasyfikowana w normie PN-EN 60947 (Tabela 2). Kategoria obciążenia musi być
oznaczona na styczniku, np. AC-4.
Tabela 2. Kategorie obciążenia styczników [1]
Przy prądzie przemiennym – styczniki główne mocy
AC-1 Obciążenia bezindukcyjne lub o małej indukcyjności, np. piece oporowe.
AC-2 Silniki pierścieniowe: rozruch, wyłączenie.
AC-3 Silniki klatkowe: rozruch, wyłączenie.
AC-4 Silniki klatkowe: rozruch, hamowanie przeciwprądem, nawroty (zmiana kierunku
wirowania pola magnetycznego w silnikach trójfazowych), praca impulsowa.
AC-5a Lampy wyładowcze.
AC-5b Lampy żarowe.
AC-6a Transformatory.
AC-6b Baterie kondensatorów.
AC-7a Obciążenia o małej indukcyjności w urządzeniach gospodarstwa domowego
i innych zastosowaniach.
AC-7b Silniki w sprzęcie gospodarstwa domowego.
Przy prądzie stałym – styczniki główne (mocy)
DC-1 Obciążenia bezindukcyjne lub o małej indukcyjności, np. piece oporowe.
DC-3 Silniki bocznikowe: rozruch, hamowanie przeciwprądem, nawroty, praca
impulsowa.
DC-5 Silniki szeregowe: rozruch, hamowanie przeciwprądem, nawroty, praca
impulsowa.
DC-6 Lampy żarowe.
Przy prądzie przemiennym – styczniki pomocnicze
AC-12 Sterowanie układem rezystancyjnym lub półprzewodnikowym w obwodach
wejściowych łączy optoelektronicznych.
AC-13 Sterowanie układem półprzewodnikowym w obwodach z transformatorami
separującymi.
AC-14 Sterowanie małymi odbiornikami o mocy pozornej S ≤ 72 VA.
AC-15 Sterowanie odbiornikami o mocy pozornej S ≥ 72 VA.
Przy prądzie stałym – styczniki pomocnicze
DC-12 Sterowanie układem rezystancyjnym lub półprzewodnikowym w obwodach
wejściowych łączy optoelektronicznych.
DC-13 Sterowanie obciążeniem elektromagnetycznym.
DC-14 Sterowanie obciążeniem elektromagnetycznym z rezystorami ograniczającymi
w obwodzie głównym.
Kategorie obciążenia uwzględniają zastosowanie stycznika: stycznik mocy lub stycznik
pomocniczy oraz rodzaj prądu: prąd przemienny (AC) lub stały (DC). Ułatwia to znacznie
dobór odpowiedniego stycznika w układzie.
Styczniki główne nazywane są także stycznikami roboczymi.

10
(5) A1/A2 – końcówki cewki,
(4) – styki główne 1/2, 3/4, 5/6,
(3) – zestyk pomocniczy zwierny 13/14,
(6) – zestyk pomocniczy rozwierny 21/22.
Rys. 7. Stycznik roboczy z trzema zestykami głównymi i dwoma pomocniczymi (jeden zestyk zwierny i jeden
rozwierny) [2]
Rys. 8. Oznaczenia końcówek stycznika roboczego [2]
(1) – styki pomocnicze 1/2 – styki rozwierne
(2) – styki pomocnicze 3/4 – styki zwierne
(3) – cewka stycznika A1/A2.
Rys. 9. Stycznik pomocniczy z czterema zestykami zwiernymi w dolnym poziomie i czterema rozwiernymi
w górnym poziomie [2]
Cyfry 1-2 i 3-4 są drugimi cyframi oznaczenia styków pomocmiczych (rys. 10); oznaczają
funkcje styków.

11
Rys. 10. Oznaczenia końcówek stycznika pomocniczego [2]
Wyjaśnienie zagadnień związanych z oznaczeniami końcówek styczników roboczych
i pomocniczych będą szerzej wyjaśnione w tym rozdziale nieco później.
Styczniki prawie nie wymagają konserwacji. Przy częstotliwości łączeń 500 na godzinę
i czasie pracy 8 godzin dziennie, zaleca się kontrolę zestyków po upływie ok. jednego roku.
Okresy między konserwacjami ustala się w zależności od wielkości obciążenia oraz danych
dotyczących czasu eksploatacji, jakie podaje wytwórca. [2]
Łączniki uzależnione czasowo
Łączniki elektromagnetyczne zależne od czasu w technice łączeniowej nazywane są
przekaźnikami czasowymi. Przekaźnik czasowy ma zaciski zasilające i styki beznapięciowe,
które często są wykonane w postaci zestyku przełączalnego. Czas opóźnienia ustawia się za
pomocą pokrętła (rys. 11).
Rys. 11. Przekaźnik czasowy [1]
Przekaźniki stosuje się między innymi po to, aby podczas sterowania procesem
załączanie następowało z określonym opóźnieniem. Przekaźniki czasowe są najczęściej
wyposażone w elektroniczne układy przełączające. Można w ten sposób osiągnąć wysoką
dokładność pracy, krótki czas zwalniania, powtarzalność. Elektroniczne przekaźniki czasowe
mogą być zasilane prądem przy różnym napięciu, np. DC 24 V...230 V i AC 24 V...230 V.
Ze względu na zastosowanie wyróżnia się rozmaite rodzaje przekaźników.
Rodzaje przekaźników czasowych
• z opóźnieniem załączania,
• z opóźnieniem wyłączania,
• impulsowe, astabilne,
• impulsowe monostabilne działające przy załączeniu,
• impulsowe monostabilne działające przy wyłączeniu.
Wielu producentów oferuje tzw. przekaźniki multifunkcyjne (uniwersalne), spełniające
(w jednej obudowie) wiele podstawowych funkcji. Wymaganą funkcję można wybrać za
pomocą przełącznika.
Przekaźniki multifunkcyjne można stosować do realizacji różnych zależnych od czasu zadań
sterowania.

12
Zależności czasowe w łącznikach elektromagnetycznych przedstawia się za pomocą
diagramów. Ukazują one przebiegi czasowe sygnału sterującego, sygnału opóźnienia i stanu
styku w przekaźniku czasowym (rys. 12).
a) b)
Rys. 12. Przekaźnik ze zwłoką przy załączaniu i wyłączaniu [1]
W przekaźnikach z opóźnieniem załączenia (rys. 12 a) po podaniu na cewkę przekaźnika
napięcia zasilającego uruchamia się zegar odmierzający nastawiony czas zwłoki. Po upływie
tego czasu styki przekaźnika zadziałają. Stan załączenia kończy się po odłączeniu napięcia
zasilającego cewkę. Obwód sterujący w przekaźniku z opóźnieniem załączenia po
przełączeniu pozostaje w stanie beznapięciowym. [1]
Przekaźniki z opóźnieniem wyłączania mają najczęściej osobno wykonane zaciski sieciowe
i sterujące. Krótki impuls podany na zaciski sterujące uruchamia zegar odmierzający
nastawiony czas opóźnienia. Po wyłączeniu zasilania cewki przekaźnika stan załączenia
styków jest nadal podtrzymywany. Po ustawionym czasie zwłoki następuje wyłączenie. Jeżeli
przed wyłączeniem ponownie załączono przekaźnik, zegar wraca do stanu początkowego i po
podaniu impulsu sterującego startuje ponownie, odmierzając zadaną zwłokę czasową
(rys. 12 b). [1]
Funkcje impulsowe stosuje się wtedy, gdy zmiana sygnału sterującego w czasie załączania
lub wyłączania wymaga wygenerowania krótkotrwałego impulsu, np. podczas sterowania
licznikiem impulsów.
Przekaźniki impulsowe generują, po podaniu na zaciski wejściowe napięcia sterującego,
pojedyncze impulsy o określonym czasie trwania. [1]
Przekaźnik impulsowy monostabilny działający przy załączeniu generuje na zaciskach
wyjściowych impuls, o nastawionym czasie trwania, zaraz po podaniu na cewkę napięcia
sterującego. [1]
Przekaźnik impulsowy monostabilny działający przy wyłączeniu generuje na zaciskach
wyjściowych impuls, o nastawionym czasie trwania, zaraz po wyłączeniu napięcia
sterującego cewką.
Przekaźniki jako zabezpieczenia
Tak jak bezpieczniki chronią przed skutkami zwarć, tak przekaźniki termobimetalowe chronią
przed skutkami przeciążeń. Przekaźniki termobimetalowe są najczęściej włączane w obwód
sterowania.
Elementy termiczne przekaźnika są nagrzewane albo bezpośrednio z głównego obwodu
prądowego, albo za pośrednictwem przekładników prądowych. Przekaźnik termobimetalowy
składa się z dwu metalowych pasków o różnej rozszerzalności cieplnej, połączonych na całej
długości oraz zestyku rozwiernego. Pod wpływem nagrzewania prądem pasek wygina się
w kierunku metali o mniejszej rozszerzalności cieplnej. Gdy prąd przekroczy nastawioną

13
wartość, wyginający się pasek rozwiera zestyk, powodując przerwę w obwodzie sterowania
i tym samym wyłączenie obwodu. [5]
Rys. 13. Widok przekaźnika termobimetalowego [1] Rys. 14. Zasada działania przekaźnika
termobimetalowego:
1 – bimetal (dwumetalowy pasek), 2 – zestyk
rozwierny, 3 – zatrzask zestyku [5]
Przyciski sterownicze, wyłączniki krańcowe
W układach sterowania bardzo często stosowane są różnego rodzaju przyciski sterownicze,
wyłączniki krańcowe i inne aparaty elektryczne stosowane w układach sterowania
w zależności od funkcji, jaką ma pełnić ten układ.
Rys. 15. Różnego rodzaju przyciski i przełączniki [6]
Rys. 16. Wyłącznik krańcowy zawierający 3 zestyki rozwierne (2) [2]

14
Tabela 3. Wybrane symbole elektryczne dotyczące łączników i urządzeń zabezpieczających [2]
Symbol Określenie Symbol Określenie Symbol Określenie
Elektromagnetyczne człony
uruchamiające
Rozruszniki Urządzenia zabezpieczające
Łączniki – przykłady
Symbol Określenie Symbol Określenie

15
Oznaczenia łączników
Schematy ideowe i montażowe układów sterowania
Oznaczenia wyprowadzeń styczników są ustalone i podane w normie PN-EN 60947.
Wyprowadzenia cewek są w odróżnieniu od wyprowadzeń styków oznaczone
alfanumerycznie (rys. 17). Cewka stycznika ma wyprowadzenia oznaczone symbolami A1
i A2. Końcówkę z niższą cyfrą nieparzystą, np. A1, łączy się z przewodem sterującym, np. od
przycisku S2 (rys. 18). Końcówkę z wyższą cyfrą parzystą, np. A2, łączy się bezpośrednio
z obwodem zasilania, np. z przewodem neutralnym.
Rys. 17. Oznaczenia zacisków cewek styczników [1]
Rys. 18. Przykładowy układ sterowania – sterowanie kolejnościowe [1]
Wyprowadzenia pierwszej cewki z dwoma uzwojeniami oznacza się A1, A2, a drugiej B1,
B2.

16
Główne zestyki prądowe oznaczone są pojedynczymi cyframi w systemie alfanumerycznym
(rys. 19). Wyprowadzenia z oznaczeniem nieparzystym, czyli 1, 3 i 5, znajdują się od strony
zasilania. Do wyprowadzeń z numerami parzystymi, 2, 4 oraz 6, należy przyłączyć odbiornik,
np. silnik. Dodatkowo można opisać te zaciski L1, L2, L3 oraz T1, T2, T3 (rys. 19). [1]
NO: znaczenie styku czynnego
NC: oznaczenie styku biernego
Rys. 19. Zaciski stycznika [1]
Styki sterujące (pomocnicze) są oznaczone liczbami dwucyfrowymi. Pierwsza cyfra jest
numerem porządkowym styku, a druga oznacza jego funkcję (rys. 19). [1]
Numer porządkowy stoi na pierwszym miejscu oznaczenia, np. cyfra 1 przy zestyku
czynnym 13, 14. Kolejny zestyk otrzymuje dla odróżnienia numer porządkowy 2, np. zestyk
bierny 21, 22. Przyjęto przy tym kierunek oznaczenia doprowadzeń od lewej do prawej, jeśli
patrzy się na stycznik od przodu. W wypadku styczników o wielopiętrowym układzie
doprowadzeń numerację porządkową zaczyna się na tym piętrze, które leży najbliżej
płaszczyzny zamocowania stycznika. [1]
Znak funkcji znajduje się na drugim miejscu oznaczenia doprowadzenia (rys. 20). W zestyku
czynnym 13, 14 są to cyfry 3 i 4. Zestyki bierne oznacza się cyframi 1 i 2, zestyki
przełączające cyframi 1, 2 i 4. Zestyki pomocnicze do specjalnych funkcji, np.
w wyłącznikach czasowych, oznacza się: cyframi 5 i 6 zestyki bierne, cyframi 7 i 8 zestyki
czynne (rys. 19). Jeżeli stosuje się łączniki ze specjalnymi funkcjami, należy w oznaczeniach
zastosować cyfry 5, 6 i 8, np. w przekaźniku czasowym przedstawionym na rys. 12.
Rys. 20. Cyfrowe oznaczenia funkcji styków pomocniczych [1]
Doprowadzenia z nieparzystymi cyframi funkcji, np. 1 lub 3, należy łączyć w miarę
możliwości bliżej strony dopływu, np. przewodu L1.
Liczby wchodzące w skład oznaczeń łączników, np. styczników, informują o liczbie i rodzaju
zestyków. Oznaczenie takie zawiera liczbę dwucyfrową. Pierwsza cyfra oznacza liczbę
zestyków czynnych, a druga biernych. Na przykład stycznik oznaczony liczbą 53 ma
5 zestyków czynnych i trzy bierne. Stycznik o oznaczeniu 05 nie ma zestyków czynnych,
a jedynie 5 biernych. [1]

17
Schematy ideowe i montażowe układów sterowania – rysowanie, analiza działania
układów
Dla potrzeb projektowania, montażu, eksploatacji i napraw układów sterowania posługujemy
się, między innymi, schematami ideowymi i montażowymi tych układów.
Zgodnie z polską normą schematy ideowe należą do grupy schematów funkcjonalnych i mają
zadanie przedstawić pełny zestaw elementów funkcjonalnych i połączeń między nimi.
Schematy ideowe stanowią podstawę do obliczeń, tworzenia dokumentacji konstrukcyjnej,
wykorzystywane są do rozruchu, eksploatacji, napraw urządzeń itp.
Schematy montażowe służą do przedstawienia połączeń elektrycznych elementów
składowych układu, określają przewody, wiązki przewodów, sposoby ich prowadzenia
i mocowania oraz złącza, zaciski itp. W tych schematach używa się często uproszczonych
widoków rzeczywistych elementów i podzespołów. Schematy tej grupy przedstawiają
rozmieszczenie elementów i podzespołów (np. w rozdzielnicy) z oznaczeniem ich zacisków,
listwę zaciskową z ponumerowanymi zaciskami oraz wszystkie połączenia występujące
w układzie. Przy danym przewodzie podaje się numer zacisku, do którego jest on
przyłączony.
Używane są tutaj symbole blokowe, symbole uproszczone lub kontury wyrobów na planie
terenu lub budynku (pomieszczenia).
Zasady rysowania schematów układów sterowania będą przedstawione w odniesieniu do
przykładu 1 przedstawionego poniżej.
Przykład 1
W trakcie modernizacji zakładu rzemieślniczego zaszła potrzeba rozbudowy układu
sterowania komory grzewczej. Niestety w zakładzie nie ma kompletnej dokumentacji
technicznej i brakuje schematu elektrycznego sterowania.
Aby rozbudować układ sterowania komory, należy na podstawie istniejących połączeń
w szafie rozdzielczej odtworzyć schemat elektryczny sterowania.
Rys. 21. Schemat montażowy komory grzewczej [2]
1 – stycznik główny K1, 2 – stycznik pomocniczy K2.

18
Wszystkie urządzenia szafy rozdzielczej rysuje się w położeniu zgodnym z ich rzeczywistym
usytuowaniem w szafie (rys. 21). Podaje się oznaczenia końcówek oraz przedstawia
połączenia elektryczne między nimi. Następnie określa się rodzaj poszczególnych końcówek
i w ten sposób otrzymuje się schemat elektryczny sterowania. [2]
Rys. 22. Obwód prądowy komory grzewczej [2]

19
Rys. 23. Rozbudowany obwód sterowania komory grzewczej [2]
Opis układu połączeń
Schematy elektryczne przedstawia się przeważnie w postaci rozwiniętej (rys. 22 i 23).
Schemat rozwinięty składa się z gałęzi, w których podane są wszystkie potrzebne informacje.
Rysując poszczególne gałęzie zawierające takie elementy jak: cewka stycznika, lampka
sygnalizacyjna itp., nie uwzględnia się ich wzajemnego położenia wynikającego z montażu
w szafie rozdzielczej. W trakcie rysowania schematów elektrycznych należy kierować się
następującymi zasadami:
• Obwód prądowy (rys. 22) i sterowniczy (rys. 23) rysuje się oddzielnie.
• Schematy elektryczne przedstawiają układ w stanie bezprądowym. Elementy
mechaniczne są w stanie spoczynku. Jeżeli nie można jednoznacznie przedstawić
stanu danego elementu, to należy podać dodatkowe wyjaśnienia.
• Poszczególne gałęzie schematu elektrycznego biegną prostopadle od jednego
przewodu sieci do drugiego. Połączenia między gałęziami prowadzi się poziomo,
unikając w miarę możliwości skrzyżowania przewodów.
• Symbole łączników należy w miarę możliwości rysować prostopadle.
• Symbole elementów powinny być rysowane zgodnie z obowiązującą normą.
• Oznaczenia elementu umieszcza się zwykle z jego lewej strony (1), oznaczenie
zacisku – zawsze po jego prawej stronie (2).
• Poszczególne części danego urządzenia (np. cewka stycznika, styk zwierny, styk
rozwierny) mają takie same oznaczenia (3) (4).
• W schemacie sterowania pod cewkami styczników podaje się dodatkowo symbole
wszystkich styków danego stycznika z ich numerami oraz numer gałęzi, w której
znajduje się dany styk (5). [2]
Analiza działania układu [2]
Obwód prądowy:
• Układ jest zasilany z sieci trójfazowej prądu przemiennego 400/230 V (sieć
pięcioprzewodowa) poprzez zaciski X1: L1, L2, L3.
• Bezpieczniki topikowe F1 zabezpieczają stycznik roboczy K1 i przewody zasilające
komorę grzewczą przed zwarciem.
• Komora jest włączana do sieci poprzez stycznik K1.
• Komora przyłączona jest do zacisków X1: U, V, W.
• Połączenie obudowy komory z przewodem ochronnym PE zabezpiecza obsługę
przed porażeniem prądem elektrycznym.
5

20
Obwód sterowania:
• Obwód sterowania jest zasilany poprzez bezpiecznik F2 napięciem 230 V (L3 - N).
• Komorę włącza się łącznikiem S1, a wyłącza łącznikiem S2 (gałąź 1).
• Równolegle włączone cewki styczników K1 i K2 mają wspólne podtrzymanie
K1: 13/14 - gałąź 2.
• Napięcie zasilania lampki sygnalizacyjnej H1, znajdującej się w szafie rozdzielczej,
jest włączane przez zestyk zwierny K2: 13/14 - gałąź 3.
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do zaplanowania przebiegu
ćwiczeń i ich wykonania.
1. Jaka różnica występuje pomiędzy stykami w przekaźniku i styczniku?
2. Co rozumie się pod pojęciem „napięcie cewki w przekaźniku”?
3. Co oznacza zapis AC-1 na tabliczce znamionowej stycznika?
4. Jaka jest różnica pomiędzy łącznikiem a przyciskiem?
5. Po czym poznaje się na schemacie rodzaj zastosowanego zestyku?
6. W jaki sposób działa przekaźnik monostabilny i bistabilny?
7. W jakim celu stosujemy przekaźniki termobimetalowe?
8. Do czego wykorzystujemy schematy ideowe, a czemu służą schematy montażowe?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Rozpoznaj i sporządź wykaz aparatury sterowniczej i zabezpieczającej obwodu
sterowania komory grzewczej (patrz rys. 23).
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) rozpoznać na schemacie obwodu sterowania komory grzewczej symbole aparatury
sterowniczej i zabezpieczającej, podać nazwę tych aparatów i pełnioną funkcję
w obwodzie,
2) upewnić się o prawidłowości swojej odpowiedzi porównując ją z danymi zawartymi
w tabeli 3,
3) odpowiedzi wpisać w tabelę:
Lp. Symbol graficzny
i oznaczenie na schemacie
Nazwa aparatu
elektrycznego
Funkcja pełniona w obwodzie
sterowania
Wyposażenie stanowiska pracy:
– Poradnik dla ucznia,
– katalogi aparatów elektrycznych stosowanych w układach sterowania przekaźnikowo-
stycznikowych lub stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu.

21
Czy potrafisz: Tak Nie
1) nazwać elementy układu sterowania pracą maszyn i urządzeń
elektrycznych na podstawie schematu ideowego i montażowego?
2) rozróżnić styczniki, przekaźniki, przyciski, wyłączniki na podstawie
ich wyglądu i stosowanych oznaczeń?
3) opisać działanie podstawowych elementów układu sterowania, np.
takich jak: stycznik główny, przekaźnik czasowy, wyłącznik
krańcowy?
4.2. Projektowanie układów sterowania
Projektowanie układów sterowania związane jest przede wszystkim z dogłębną analizą
procesu technologicznego, którym przyjdzie nam sterować (zarządzać).
Będzie to możliwe, jeśli poznamy podstawowe układy sterowania, które posłużą nam do
tworzenia logicznych kombinacji tych układów lub tworzenia nowych struktur.
Podczas projektowania i montażu układów sterowania łączy się w jeden obwód na
przykład: przyciski, lampki sygnalizacyjne i styczniki. Stosuje się przy tym podstawowe
układy połączeń, np. układ z podtrzymaniem, układ z blokadami, które są odpowiednio
modyfikowane do danej aplikacji. [1]
Dodatkowe funkcje sterujące uzyskuje się przez dołączenie kolejnych przycisków. [1]
Funkcję przycisku STOP można powielić, łącząc szeregowo styki bierne wszystkich tego
typu przycisków, np. S1, S2 (rys. 24 a). [1]
Funkcję przycisku START można powielić, łącząc równolegle styki czynne wszystkich
tego typu przycisków, np. S3, S4 (rys. 24 a). [1]
a) b)
układ z rozszerzoną funkcją
przycisków sterowniczych
układ podstawowy
z samopodtrzymaniem
Rys. 24. Podstawowe układy z przyciskami i stycznikami [1]
A2A1
N
S3
13
L1
F1
S1
2221
S2
222114
S4
1413
1 2
K1
N
F1
S1
2221
S2
1413
1413
K1
A1A2
K1
1 2
L1

22
W układzie podtrzymania (rys. 24 b) doprowadza się napięcie do cewki stycznika poprzez
krótkie naciśnięcie przycisku załączającego S2. Pod wpływem powstającego pola
magnetycznego zostaje przyciągnięta kotwica, która porusza styki główne i pomocnicze.
Zestyk czynny 13/14, połączony równolegle z przyciskiem S2, mostkuje go. Gdy przycisk S2
powróci do położenia spoczynkowego, stycznik podtrzymuje swoje zasilanie przez własny
zestyk pomocniczy (podtrzymujący). W celu wyłączenia stycznika należy krótko nacisnąć
przycisk wyłączający S1.
Styki podtrzymujące, czyli pomocnicze, są to styki czynne. Włącza się je równolegle do
przycisków START.
Przy zaniku napięcia zasilającego stycznik się wyłącza. Można go później znowu załączyć
przez ponowne naciśnięcie przycisku START. Silniki nie mogą po zaniku napięcia ruszać
samoczynnie. [1]
Przykład wykorzystania podstawowych układów sterowania przedstawia rys. 25.
Pozostałe układy: sterowania sekwencyjnego, nawrotnego, umożliwiające prawidłowy
rozruch silników indukcyjnych klatkowych i pierścieniowych opisane są w późniejszych
rozdziałach.
Rys. 25. Schemat przyłączenia do sieci silnika trójfazowego z zabezpieczeniami zwarciowymi
i przeciążeniowymi – bezpośrednie włączenie silnika do sieci [2]
1. Jakie są fazy projektowania układów sterowania?
2. Jakie funkcje pełnią: przycisk STOP i przycisk START w obwodzie sterowania?
3. W jaki sposób funkcjonuje układ podtrzymania?

23
4. W jaki sposób działają podstawowe układów z przyciskami i stycznikami przedstawione
na rysunku 24?
5. W jaki sposób działa układ sterowania bezpośrednio przyłączonego do sieci zasilającej
trójfazowego silnika klatkowego (rys. 25)?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Na rysunkach podanych niżej przedstawiono schematy urządzenia sygnalizującego
z zaznaczonym bezpiecznikiem topikowym F1, stycznikami pomocniczymi K1, K2 i lampami
sygnalizacyjnymi H1, H2. Urządzenie jest zasilane z sieci napięcia przemiennego 230 V,
50 Hz z przewodem ochronnym. Do obsługi urządzenia zastosowano dwa przyciski
sterownicze S1 i S2, z których każdy ma jeden zestyk zwierny (13/14) i jeden zestyk
rozwierny (21/22) oraz przycisk sterowniczy S3 z zestykiem rozwiernym (21/22). [2]
Rys. 26. Schemat urządzenia sygnalizującego – obwód główny [2]
Rys. 27. Schemat układu sterowania urządzenia sygnalizującego [2]
Dokonaj analizy działania tego układu.

24
1) przeanalizować działanie przycisków sterowniczych, tzn. odpowiedzieć na pytanie: Które
styki zadziałają po naciśnięciu przycisku?,
2) opisać działanie układu, gdy nastąpi zapalenie lampki H1,
3) opisać działanie układu, gdy nastąpi zapalenie lampki H2,
4) opisać działanie układu w chwili wyłączenia układu.
Uwaga: Opis działania układu sterującego urządzenia sygnalizującego powinien być
opracowany w takiej postaci, jak przedstawiono opis i analizę działania układu sterującego
komory grzewczej.
– literatura podana w punkcie 6.
Ćwiczenie 2
Narysuj schemat układu sterowania działającego według następującego opisu:
− Trzy przenośniki taśmowe powinny być włączane co 20 s w kolejności M3 - M2 - M1.
− Pracą przenośników steruje się za pomocą dwóch przycisków sterowniczych:
włączającego i wyłączającego.
− Zadziałanie jednego z trzech przekaźników termicznych wyłącza wszystkie przenośniki.
− Wszystkie silniki wyłączane są jednocześnie. [2]
Rys. 28. Model włączania przenośników taśmowych [2]
1) przeanalizować uważnie proces technologiczny opisany w treści zadania i zanotować
warunki, jakie musi spełnić ten układ sterowania,
2) narysować obwody główne zasilania silników M1, M2 i M3 załączanych stycznikami,
pamiętając o zabezpieczeniu silników przed skutkami zwarć i przeciążeń,
3) narysować obwód sterowania silnika M3 – bezpośrednie włączenie silnika
asynchronicznego do sieci,
4) narysować obwody sterowania silnikami M1 i M2 z uwzględnieniem opóźnienia 20 s
(zastosowanie przekaźników czasowych) – silnik M2 włączany jest do pracy po 20
sekundach od uruchomienia silnika M3, silnik M1 włączany jest do pracy po 20
sekundach od uruchomienia silnika M2,
5) w schematach obwodów sterowania wszystkich silników uwzględnić jednoczesne
wyłączenie silników za pomocą, np. przycisku sterowniczego oraz jednoczesne
wyłączenie wszystkich silników przy zadziałaniu któregokolwiek z przekaźników
termicznych.

25
– literatura podana w punkcie 6,
– ewentualnie fragmenty dokumentacji technicznej procesu technologicznego
zawierającego rozpatrywany obiekt.
1) dokonać analizy pracy podstawowych stycznikowo-
przekaźnikowych układów sterowania i zabezpieczeń na podstawie
schematów ideowych?
2) dokonać analizy procesu technologicznego (prosty przypadek) w celu
zaprojektowania układu sterowania tym procesem?
3) zaprojektować układy sterowania realizujące określone zadania
(proste przypadki)?
4.3. Montaż i uruchamianie układów sterowania
W obwodach sterowania i sygnalizacji maszyn i urządzeń stosuje się przekaźniki oraz
różnego rodzaju zabezpieczenia, które są uruchamiane przez przycisk sterujący. Wymagania
dotyczące wyposażenia elektrycznego w maszynach i urządzeniach podane są w normie
PN-EN 60204.
Warunki pracy i wykonania obwodów sterowania i sygnalizacji [1]
Obwody sterowania powinny być w maszynie wyłączane wyłącznikiem głównym. Dotyczy to
także wyposażenia elektronicznego zasilanego z sieci, np. sterownik PLC. Jeżeli wymagane
jest stałe dostarczanie energii elektrycznej do układu pamięci, można je zasilić sprzed
wyłącznika głównego. Obwody sterowania obrabiarek i maszyn produkcyjnych są z zasady
zawsze oddzielone galwanicznie od sieci zasilającej przez transformator zasilający. Zmniejsza
to znacznie wpływ prądów płynących w obwodach głównych na obwody sterowania.
Napięcia wtórne transformatorów zasilających nie powinny przekraczać wartości 277 V.
Rolę transformatorów zasilających w tych obwodach pełnią transformatory separujące
o bardzo małych napięciach zwarcia, tzn. transformatory te są wtedy źródłami napięcia. Przy
obciążeniu, np. przez wyłączenie spowodowane zadziałaniem zabezpieczenia, napięcie
wyjściowe zmienia się nieznacznie.
Zgodnie z normą PN-EN 60204 można zrezygnować ze stosowania transformatora
zasilającego w przypadku maszyn uruchamianych za pomocą najwyżej dwóch urządzeń
pomocniczych, np. przycisku sterującego lub łącznika krańcowego.
Styki przekaźników i styczników będą pracowały poprawnie, jeżeli na cewkę jest podane
napięcie w zakresie od 0,85 do 1,1 napięcia znamionowego. Wybór mniejszego napięcia, przy
stałej mocy wzbudzenia, powoduje wzrost prądu w cewce. Przy większych prądach

26
zwiększają się spadki napięć na linii sterującej, tzn. „skracają się” bezpieczne długości
przewodów.
Spadek napięcia na przewodach w obwodzie sterowania nie powinien przekraczać 5%
wartości napięcia znamionowego.
Obwody sterowania, które są dołączone bezpośrednio do sieci zasilającej mogą być załączane
jednobiegunowo, jeżeli są zasilane jednofazowo z wykorzystaniem przewodu fazowego
i uziemionego przewodu neutralnego (rys. 29 a).
a) b)
Układ sterowania zasilany z L1 i N Układ sterowania zasilany z L1 i L3
Rys. 29. Obwód sterowania zasilany bezpośrednio z sieci [1]
L1
PE
L2
L1
F1
S2
1413
1413
K1
A1A2
K1
N
S1
221112
F1
L2
L3
N
PE
1413
1413
PE
L2
L1
F1
S2
1413
2423
A1A2
K1
N
S1
221112
F1
222
N
PE
L1
L2
L3
K1 K1

27
Rys. 30. Zwarcie doziemne w nieuziemionym obwodzie sterowania [1]
Rys. 31. Zasilanie obwodu sterowania uziemionego jednym biegunem [1]
L1
PE
L
L1
F1
S2
1413
1413
K1
A1A2
K1
N
S1
221112
F1
L2
L3
N
PE
I>
L1
L2
L3
N
PE
Q1
1.2
2.2
1.1
2.1
T1
L1
PE
L2
L1
F1
SS
1413
1413
K1
A1A2
K1
N
S1
221112
F1
L2
L3
N
PE
I>
Q1
1.2
2.2
1.1
2.1
T1
14
miejsce
rozdzielenia
galwanicznego
obwodów
S2
L1
L2
L3
N
PE

28
Gdy zasilanie obwodów sterowania jest nadal jednofazowe, ale z wykorzystaniem dwóch
przewodów fazowych lub przewodu fazowego i nieuziemionego przewodu neutralnego,
załączenie do sieci zasilającej musi odbywać się dwubiegunowo (rys. 29 b).
Jeżeli w nieuziemionym obwodzie sterowania wystąpią dwa lokalne zwarcia doziemne może
się zdarzyć, że w sposób nieprzewidywalny, załączy stycznik (rys. 30).
Takie załączenie z punktu widzenia bezpieczeństwa jest zabronione. Niespodziewane
załączenie spowodowane dwoma niezależnymi zwarciami doziemnymi można wyeliminować
uziemiając jednym biegunem układ sterowania lub stosując izolację ochronną.
Dzięki uziemieniu obwodu sterowania zwarcie doziemne może być traktowane jak krótkie
zwarcie (rys. 31), które uruchamia zabezpieczenia nadprądowe. W układach z izolacją
ochronną wraz z pierwszym zwarciem otrzymuje się informację o jego wystąpieniu, a przy
drugim przebiciu izolacji następuje wyłączenie.
W układach sterowania uziemionych jednobiegunowo zacisk A2 cewki aparatu łączeniowego
musi być bezpośrednio połączony z uziemionym zaciskiem transformatora. Elementy
załączające napięcie na cewkę lub inny osprzęt, na przykład: na przyciski sterujące, są
połączone z nieuziemionym zaciskiem transformatora zasilającego.
Podczas wykonywania okablowania obwodów sterowania należy chronić przewody przed
uszkodzeniami mechanicznymi wybierając odpowiedni rodzaj ułożenia. Często wykorzystuje
się do tego listwy montażowe z PCV, które montuje się za pomocą specjalnych nitów
rozporowych (też z PCV). Nacięcia wykonane w ścianie listwy (rys. 32) pozwalają na szybkie
i dobre ułożenie w listwie giętkich przewodów, na przykład: LgY.
Rys. 32. Ułożenie przewodów w kanale montażowym [1]
Uszkodzenie żył przewodów spowodowane przez ostre kanty lub zgniecenie izolacji, na
przykład przez przykrywkę lub szynę nośną, muszą być bezwzględnie usunięte.
Przewody, które nie są ułożone w listwach, muszą być dobrze zamocowane, na przykład
poprzez upięcie przewodów w wiązki. Do wiązania stosuje się najczęściej opaski z tworzywa
sztucznego.
Przewody różnych obwodów prądowych można układać obok siebie, jeżeli zagwarantowane
są jednakowe warunki ich pracy. Jeżeli przewody znajdują się pod różnymi napięciami
roboczymi, należy je odpowiednio rozdzielić, na przykład: przez zastosowanie przegrody lub
izolację zastosowanych przewodów odznaczającą się odpowiednio wyższą wytrzymałością
napięciową. Oznaczenia kolorowe poszczególnych obwodów opisuje norma PN-EN 60204.
W tabeli poniżej podano kolory stosowane do oznaczania żył przewodów.

29
Tabela 4. Oznaczenia kolorowe przewodów [1]
Kolor Zastosowanie
Czarny Obwody główne prądu przemiennego i stałego
Czerwony Obwody sterowania w układach prądu przemiennego
Niebieski Obwody sterowania w układach prądu stałego
Pomarańczowy Obwody blokad, które zasilane są z zewnętrznych źródeł
Jasnoniebieski Przewód neutralny
Zielono-żółty Przewód ochronny.
Na całej długości musi być oznaczony barwą zielono-żółtą
Kolor zielono-żółty stosuje się wyłącznie do przewodu ochronnego.
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do zaplanowania
przebiegu ćwiczeń i ich wykonania.
1. W jaki sposób prowadzi się przewody, które nie są ułożone w listwach?
2. W jaki sposób układa się przewody pracujące przy różnych napięciach?
3. Jakimi kolorami oznaczone są żyły przewodów obwodów głównych i obwodów
sterowania prądu stałego?
4. Jakimi kolorami oznaczone są żyły przewodów obwodów głównych i obwodów
sterowania prądu przemiennego?
5. Jakim kolorem oznaczone są żyły przewodów obwodów blokad?
6. Jakimi kolorami oznaczone są żyły przewodów: neutralnego i ochronnego?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Silnik klatkowy jest włączany do sieci bezpośrednio za pomocą stycznika zgodnie ze
schematem ideowym przedstawionym na rys.25.
Narysuj schemat montażowy obwodu sterowania.
Dokonaj montażu obwodu głównego i obwodu sterowania silnikiem klatkowym włączanym
bezpośrednio do sieci za pomocą stycznika.
1) przeanalizować działanie układu bezpośredniego włączania do sieci silnika klatkowego
za pomocą stycznika (obwodu głównego i obwodu sterowania),
2) narysować schemat montażowy obwodu sterowania zgodnie z zasadami
przedstawionymi w rozdziale 4.1,

30
3) zorganizować stanowisko pracy do montażu i sprawdzania układów sterowania zgodnie
4) przeprowadzić kontrolę elementów i podzespołów elektrycznych przeznaczonych do
montażu,
5) rozmieścić elementy układu sterowania na tablicy montażowej,
6) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu bezpośredniego włączania do
sieci silnika klatkowego za pomocą stycznika,
7) sprawdzić poprawność połączeń,
8) uruchomić układ i zaobserwować jego działania,
9) w przypadku nieprawidłowości w jego działaniu natychmiast wyłączyć zasilanie układu,
10) z pomocą nauczyciela zdiagnozować przyczynę nieprawidłowości działania układu,
11) z pomocą nauczyciela usunąć usterkę, ponownie uruchomić układ, zaobserwować jego
pracę, sformułować wnioski o prawidłowości działania układu.
− zasilająca sieć trójfazowa 3 × 400 V wraz z zabezpieczeniami,
− zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe silnika,
− trójfazowy silnik asynchroniczny z wirnikiem klatkowym,
− stycznik,
− przyciski sterownicze START i STOP,
− tablica montażowa, listwa zaciskowa, znaczniki do przewodów, przewody łączeniowe do
obwodu głównego i do obwodu sterowania,
− zestaw serwisowy narzędzi monterskich,
− miernik uniwersalny do kontroli parametrów układu.
1) zorganizować stanowisko pracy do montażu i sprawdzania
stycznikowo-przekaźnikowych układów sterowania?
2) przeprowadzić kontrolę elementów i podzespołów elektrycznych
przeznaczonych do montażu?
3) rozmieścić elementy układu sterowania na tablicy montażowej lub
w szafie sterowniczej?
4) zmontować obwód główny i obwód sterowania stycznikowo-
przekaźnikowych układów, na przykład: układu sterowania
bezpośredniego włączania do sieci silnika klatkowego za pomocą
stycznika głównego?
5) sprawdzić poprawność połączeń i uruchomić układ?

31
4.4. Stosowanie blokad i sygnalizacji w układach sterowania.
Układy sterowania zmianą kierunku wirowania
Układ z blokadami zabezpiecza przed jednoczesnym wykonaniem dwóch załączeń.
Sterowanie blokad wykorzystano w układzie nawrotnym do zmiany kierunku wirowania
silnika indukcyjnego za pomocą stycznikowego przełącznika „lewo – prawo”. Ideę działania
tego układu przedstawia rys. 33.
Rys. 33. Układ nawrotny ze stykami blokady (obwód główny) – zasada działania [1]
Rys. 34. Układ nawrotny ze stykami blokady (obwód sterowania) – zasada działania [1]
S1
2221
F3
9695
1413
2221
K1
A1A2
S3
K1
F2L1
K1
N
S1
2221
F3
9695
1413
2221
K2
A1A2
S2
K1
F2L1
K1
N
1413
K2
1 2 3 4
styki blokady

32
W układzie nawrotnym jak na rys. 33 stycznik K1 (bieg w prawo) i K2 (bieg w lewo) nie
mogą być załączone jednocześnie. W tym wypadku jednoczesne załączenie styków głównych
zamieniające miejsca przyłączenia przewodów L1 i L3, spowodowałoby zwarcie (rys. 35).
Jeżeli stycznik K1 jest włączony, to jego zestyk blokady (zestyk bierny 21/22) w gałęzi (3)
uniemożliwi załączenie stycznika K2.
Rys. 35. Schemat rozwinięty obwodu sterowania układu nawrotnego silnika indukcyjnego klatkowego [2]

33
Rys. 36. Sposób podłączenia do listwy zaciskowej w rozdzielnicy układu nawrotnego silnika indukcyjnego
klatkowego [2]
Blokady wykorzystano również w układzie gwiazda - trójkąt ze sterowaniem automatycznym
do ograniczenia prądu rozruchowego silnika klatkowego. Istotę działania tego układu opisano
w rozdziale 4.5.
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do zaplanowania
przebiegu ćwiczeń i ich wykonania.
1. Jakie zadania pełnią zestyki blokujące w układach stycznikowych?
2. W jaki sposób działa układ nawrotny ze stykami blokady przedstawiony na rysunku 34.
3. Jaki znasz inny przykład wykorzystania styków blokady w stycznikowo-przekaźnikowych
układach sterowania.

34
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
W trakcie prac modernizacyjnych zakładu rzemieślniczego zaszła potrzeba sterowania
pracą maszyny napędzanej trójfazowym silnikiem klatkowym z dwóch miejsc – bezpośrednio
przy maszynie oraz z pulpitu sterowniczego w pomieszczeniu operatora.
Narysuj schemat rozwinięty układu sterowania stycznikiem z dwóch miejsc. Na podstawie
narysowanego przez siebie schematu zmontuj obwód główny i obwód sterowania oraz
dokonaj uruchomienia tego układu.
1) zaprojektować układ sterowania pracą silnika klatkowego z dwóch miejsc (obwód
główny i obwód sterowania),
2) narysować schemat ideowy i montażowy obu obwodów zgodnie z zasadami
przedstawionymi w rozdziale 4.1,
montażu,
6) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu sterowania pracą silnika
klatkowego z dwóch miejsc,
− trójfazowa sieć zasilająca 3 × 400 V wraz z zabezpieczeniami,
− elementy składowe układu elektrycznego (obwód główny i obwód sterowania) do
sterowania pracą silnika klatkowego z dwóch miejsc,
− szafa rozdzielcza lub tablica montażowa, listwa zaciskowa, znaczniki do przewodów,
przewody łączeniowe do obwodu głównego i do obwodu sterowania,
Ćwiczenie 2
Przełącznik nawrotny umożliwia włączenie lewych i prawych obrotów oraz wyłączenie
silnika asynchronicznego.
Narysuj schemat rozwinięty układu zmiany kierunku wirowania silnika indukcyjnego za
pomocą stycznikowego przełącznika „lewo – prawo”. Na podstawie narysowanego przez
siebie schematu zmontuj obwód główny i obwód sterowania układu zmiany kierunku
wirowania silnika indukcyjnego za pomocą stycznikowego przełącznika "lewo - prawo" oraz
dokonaj uruchomienia tego układu.

35
1) narysować schemat rozwinięty układu zmiany kierunku wirowania silnika indukcyjnego
za pomocą stycznikowego przełącznika „lewo - prawo” zgodnie z zasadami
przedstawionymi w rozdziale 4.1. wykorzystując doświadczenia z poprzedniego
ćwiczenia,
2) w przypadku trudności w narysowaniu układu przeanalizować ponownie treści zawarte
w rozdziale 4.4,
3) przeanalizować działanie narysowanego przez siebie układu,
montażu,
7) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu zmiany kierunku wirowania
silnika indukcyjnego za pomocą stycznikowego przełącznika „lewo - prawo”,
− elementy składowe układu elektrycznego (obwód główny i obwód sterowania) jak na
rys. 35 i rys. 36,
1) zorganizować stanowisko pracy do montażu i sprawdzania układu
zmiany kierunku wirowania silnika indukcyjnego za pomocą
stycznikowego przełącznika „lewo - prawo”?
w szafie sterowaniczej?
4) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu zmiany
kierunku wirowania silnika indukcyjnego za pomocą stycznikowego
przełącznika „lewo - prawo”?
6) zastosować zasady bhp i ochrony ppoż. przy wykonywaniu
powyższych czynności?

36
4.5. Układy sterowania rozruchem silników
Układ gwiazda-trójkąt
Układ rozruchowy gwiazda-trójkąt można stosować tylko w takich silnikach, których
znamionowe napięcie fazowe jest równe napięciu międzyprzewodowemu sieci zasilającej
silnik.
Przy załączaniu silników trójfazowych prąd rozruchu przekracza wielokrotnie wartość prądu
znamionowego. Dlatego przy mocach silników od 5,2 kW dostawca energii wymaga
stosowania metody rozruchu zmniejszającej prąd rozruchowy, np. rozruchu w układzie
gwiazda-trójkąt.
Rozruch metodą gwiazda-trójkąt można wykonać przy użyciu przełączników ręcznych, np.
łącznika krzywkowego, albo w układzie stycznikowym.
Wyzwalacze nadprądowe, umieszczone w układzie Y-∆ przed zaciskami silnika, powinny być
nastawione na wartość 0,58 prądu znamionowego silnika (rys. 37).
Stycznikowy układ gwiazda-trójkąt ze sterowaniem automatycznym
Przez naciśnięcie przycisku S2 (rys. 38) załączy się stycznik K1 w obwodzie 1 i jednocześnie
na cewkę przekaźnika czasowego K4T w obwodzie 2 podane jest napięcie. Zestyki główne
stycznika K1 (1-2, 3-4 i 5-6) łączą uzwojenia silnika w gwiazdę. Zestyk czynny 13-14
stycznika K1 w obwodzie 3 załącza napięcie wzbudzenia na cewkę stycznika K2
znajdującego się w obwodzie 4. Podtrzymanie załączenia styczników K1 i K2 realizowane
jest w obwodzie 4 przez zestyk czynny 13–14 stycznika K2. Dzięki zwarciu zestyków
głównych styczników K1 i K2 (rys. 37) silnik pracuje w układzie gwiazdowym.
Po upływie ustawionej na przekaźniku czasowym kilkusekundowej zwłoce czasowej
przekaźnik K4T zadziała, czyli otwiera zestyk bierny 15-16 i odłącza w obwodzie 1 napięcie
zasilające cewkę stycznika K1. Zestyk bierny 21-22 stycznika K1 w obwodzie
3 załącza stycznik K3, który realizuje połączenie uzwojeń silnika w trójkąt. Silnik pracuje
teraz w układzie trójkąta. [1]
Blokady uniemożliwiają jednoczesne załączenie styczników realizujących połączenie
uzwojeń silnika w gwiazdę i w trójkąt.
Rys. 37. Obwód główny układu gwiazda-trójkąt [1]

37
Rys. 38. Obwód sterowania układu gwiazda-trójkąt ze sterowaniem automatycznym [1]
Stycznikowy układ rozruchowy gwiazda–trójkąt ze sterowaniem ręcznym
Trójfazowy silnik klatkowy jest zasilany z sieci pokładowej (sieć TN-S, 400/230 V, 50 Hz)
tankowca. Rozruch silnika odbywa się przy obciążeniu równym 20% obciążenia znamionowego,
w układzie stycznikowym gwiazda-trójkąt. Uzwojenia stojana przełącza się w trójkąt ręcznie
w chwili osiągnięcia przez silnik prędkości obrotowej bliskiej prędkości znamionowej.
Analiza działania obwodu prądowego stycznikowego układu rozruchowego gwiazda–trójkąt
przy sterowaniu ręcznym (rys. 39) [2].
Silnik klatkowy jest przyłączony do sieci TN-S przez bezpieczniki topikowe F1, przekaźnik
termiczny F2 i styczniki główne K1, K2 i K3.
• Stycznik K1 łączy zaciski U1, V1, W1 silnika klatkowego – skojarzonego zarówno
w gwiazdę, jak i w trójkąt – z siecią (stycznik sieciowy).
• Stycznik K2 kojarzy uzwojenia stojana w gwiazdę (stycznik gwiazdy).
• Stycznik K3 kojarzy uzwojenia stojana w trójkąt i łączy zaciski U2, V2 i W2 silnika
z siecią (stycznik trójkąta).
Zasada działania obwodu sterowania stycznikowego układu rozruchowego gwiazda-trójkąt
przy sterowaniu ręcznym.
A. Skojarzenie uzwojeń stojana w trójkąt:
• Przycisk sterowniczy S1: 13/14 (1) włącza stycznik gwiazdy K2: A1/A2 (1),
• K2: 13/14 (2) włącza stycznik sieciowy K1: A1/A2 (2),
K2: 21/22 (4) blokuje cewkę stycznika trójkąta K3,
• K1: 13/14 (3) zamyka obwód samopodtrzymania styczników K1 i K2,
K1: 33/34 (4) przygotowuje włączenie stycznika K3.
B. Przełączenie uzwojeń stojana w trójkąt:
• Przycisk sterowniczy S2: 21/22 (1) wyłącza stycznik gwiazdy K2: A1/A2,
• K2: 21/22 zamyka gałąź prądową 4 i włącza stycznik trójkąta K3: A1/A2,
• K3: 21/22 (1) blokuje cewkę stycznika gwiazdy K2.
C. Wyłączenia silnika:
• Eksploatacyjne wyłączenie silnika następuje po wciśnięciu przycisku S0: 21/22 (1),
• Przekaźnik termiczny F2: 95/96 (1) wyłącza silnik, gdy nastąpi przeciążenie.
S1
2221
F3
9695
1413
A1A2
S3
K1
F2L1
K1
N
S1
2221
F2
9695
1413
2221
K3
A1A2
S2
K1
F3L1
N
1413
K
1 2 3 4
1615
K4T
22211413
1 2 3 4 5
A1
K1 K4T K3 K2 H1
K1
K1
N
stycznik połączenia
w gwiazdę
stycznik połączenia
w trójkąt
stycznik
sieciowy
A1
A1
A11314
K2
A2
A2
A2
A2

38
Rys. 39. Schemat stycznikowego układu rozruchowego gwiazda-trójkąt – sterowanie ręczne [2]

39
Układy sterowania rozruchem silników pierścieniowych
Silniki pierścieniowe nadają się do rozruchu ciężkiego.
Silniki pierścieniowe służą do napędu maszyn roboczych, których rozruch następuje pod
pełnym obciążeniem. Potrzebny jest do tego duży moment rozruchowy. Przykładem mogą
być silniki dźwigów, silniki pras drukarskich.
Uzwojenia stojana silników z wirnikiem klatkowym (krótkozwartym) i silników
pierścieniowych są takie same. Uzwojenie wirnika silnika pierścieniowego jest najczęściej
trójfazowe, z końcami połączonymi w gwiazdę. Początki faz przyłączone są do trzech
pierścieni ślizgowych za pośrednictwem węglowych szczotek połączonych z trójfazowym
opornikiem rozruchowym. Rezystor rozruchowy zwiększa w czasie rozruchu rezystancję
obwodu wirnika. Rośnie przy tym pobór mocy czynnej. Skutkiem zmniejszenia prądu wirnika
jest pobranie mniejszego prądu przez stojan. Początkowy prąd rozruchowy silników
pierścieniowych jest około 1,4 do 1,5 razy większy od prądu znamionowego.
Pomimo zmniejszenia początkowego prądu rozruchu, początkowy moment rozruchowy jest
większy. W miarę wzrostu prędkości obrotowej wartość rezystancji rezystora rozruchowego
jest stopniowo zmniejszana i po osiągnięciu prędkości znamionowej rezystor ten zostaje
zwarty. Wtedy wirnik pracuje tak samo jak wirnik silnika klatkowego. Jeżeli podczas pracy
zostanie zwiększona rezystancja obwodu wirnika, wzrasta poślizg, a prędkość obrotowa
maleje (sterowanie poślizgowe). Rezystory rozruchowe zaprojektowane do pracy ciągłej
umożliwiają precyzyjne nastawienie prędkości obrotowej w zakresie poniżej prędkości
znamionowej. [1]
Silniki pierścieniowe można sterować zdalnie.
Rezystor rozruchowy jest wtedy stopniowo wyłączany poprzez układ stycznikowy (rys. 40).
Rys. 40. Silnik pierścieniowy z rozrusznikiem sterowanym stycznikiami [1]
Szczegółową analizę działania układu stycznikowego (obwodu prądowego i obwodu
sterowania) do rozruchu trójfazowego silnika pierścieniowego przedstawimy na poniższym
przykładzie:
Trójfazowy silnik pierścieniowy napędza kolejkę linową. Ze względu na to, że rozruch silnika
odbywa się przy pełnym obciążeniu, w obwód wirnika włączono rezystory rozruchowe, które
ograniczają natężenie prądu, zwiększając jednocześnie moment rozruchowy. Rezystory te,
w miarę wzrostu prędkości obrotowej, są stopniowo zwierane tak, aby silnik mógł osiągnąć
podane na tabliczce parametry znamionowe. [1]
Rozruch trójfazowego silnika pierścieniowego z wykorzystaniem układu stycznikowego
(rys. 41).

40
Analiza działania obwodu prądowego [2]
Trójfazowy silnik pierścieniowy jest włączony do sieci TN-S przez automatyczny wyłącznik
instalacyjny F1, stycznik główny K1 i przekaźnik termiczny F2.
Zaciski K, L, M obwodu wirnika mogą być zwarte:
– przez całkowitą rezystancję rozruchową R1 + R2,
– przez rezystancję R1 po włączeniu stycznika K3,
– bezpośrednio po włączeniu stycznika K2.
Poszczególne stopnie rozruchowe są zwierane przez styczniki, których styki robocze
skojarzono w trójkąt. Zaletą takiego skojarzenia styków roboczych jest to, że płynie przez nie
prąd o natężeniu równym 0,58 wartości prądu wirnika. Do zwierania stopni rozruchowych
można wówczas stosować mniejsze styczniki.
Analiza działania obwodu sterowania [2]
Rozruch:
– przycisk sterowniczy S1: 13/14 (1) włącza stycznik sieciowy K1: A1/A2 (1),
– K1: 13/14 (2) zamyka obwód podtrzymania i włącza przekaźnik czasowy K5: A1/A2 (7),
– po upływie nastawionego czasu K5: 17/18 (5) włącza stycznik K3: A1/A2 (5),
K3: 21/22 (1) blokuje cewkę stycznika sieciowego K1, uniemożliwiając jego włączenie
w sytuacji, gdyby stycznik K3 był włączony,
K3: 13/14 (6) włącza przekaźnik czasowy K4: A1/A2 (6),
– po upływie nastawionego czasu K4: 17/18 (3) włącza stycznik K2: A1/A2 (3),
– K2: 21/22 (1) blokuje cewkę stycznika sieciowego K1, uniemożliwiając włączenie jego
w sytuacji, gdyby stycznik K2 był włączony,
K2: 13/14 (4) zamyka obwód samopodtrzymania,
K2: 31/32 (5) wyłącza K3, K4 i K5.
Wyłączenie:
– podczas normalnej eksploatacji wyłączenie silnika następuje po wciśnięciu przycisku
sterowniczego S0 (1),
– w razie zakłócenia, zasilanie obwodu sterowniczego jest wyłączane automatycznym
wyłącznikiem instalacyjnym F3 (1),
– w razie przeciążenia, styk rozwierny przekaźnika termicznego F2: 95/96 (1) wyłącza
zasilanie obwodu sterowniczego.

41
Rys. 41. Rozruch trójfazowego silnika pierścieniowego z wykorzystaniem układu stycznikowego [2]

42
1. Dlaczego dostawcy energii wymagają stosowania metody rozruchu ze zmniejszeniem
prądu rozruchowego, np. metody gwiazda-trójkąt?
2. Jaka jest zasada działania obwodu głównego i obwodu sterowania układu automatycznego
sterowania rozruchem trójfazowego silnika klatkowego (rys. 37 i rys. 38).
3. Jaka jest zasada działania obwodu głównego i obwodu sterowania układu sterowania
rozruchem silnika pierścieniowego (rys. 40).
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
W wyniku modernizacji zakładu rzemieślniczego zainstalowano w nim maszyny
napędzane trójfazowymi silnikami klatkowymi wymagającymi zastosowania przełącznika
„gwiazda-trójkąt” dla ograniczenia prądu rozruchowego.
Narysuj schemat rozwinięty układu rozruchu silnika klatkowego za pomocą stycznikowego
przełącznika „gwiazda-trójkąt”. Na podstawie narysowanego przez siebie schematu zmontuj
obwód główny i obwód sterowania układu rozruchu silnika klatkowego za pomocą
stycznikowego przełącznika „gwiazda-trójkąt” oraz dokonaj jego uruchomienia.
1) wykorzystując „podpowiedź” przedstawioną na rys. 42 narysować schemat rozwinięty
układu sterowania silnika,
w rozdziale 4.5,
montażu,
7) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu rozruchu silnika klatkowego za
pomocą stycznikowego przełącznika „gwiazda-trójkąt”,
rys. 39,

43
Rys. 42. Układ automatycznego rozruchu gwiazda-trójkąt – ćwiczenie [3]

44
Ćwiczenie 2
Trójfazowy silnik pierścieniowy napędza kolejkę linową. Ze względu na to, że rozruch
silnika odbywa się przy pełnym obciążeniu, w obwód wirnika włączono rezystory rozruchowe,
które ograniczają natężenie prądu, zwiększając jednocześnie moment rozruchowy.
Narysuj schemat rozwinięty układu rozruchu silnika pierścieniowego. Na podstawie
narysowanego przez siebie schematu zmontuj obwód główny i obwód sterowania układu
rozruchu silnika pierścieniowego oraz dokonaj jego uruchomienia.
1) narysować schemat rozwinięty układu rozruchu silnika pierścieniowego zgodnie
z zasadami przedstawionymi w rozdziale 4.1,
w rozdziale 4.5,
montażu,
7) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu rozruchu silnika pierścieniowego,
rys. 41,
rozruchu silnika klatkowego za pomocą stycznikowego przełącznika
„gwiazda-trójkąt”?
rozruchu silnika pierścieniowego?
3) rozmieścić elementy układu sterowania (w obu przypadkach) na
tablicy montażowej lub w szafie rozdzielczej?

45
5) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu rozruchu
silnika klatkowego za pomocą stycznikowego przełącznika „gwiazda-
trójkąt”?
6) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu rozruchu
silnika pierścieniowego?
4.6. Układy do zmiany liczby par biegunów silników klatkowych
Zmianę liczby par biegunów silników klatkowych wykorzystuje się w maszynach,
których prędkości obrotowe są regulowane stopniowo, na przykład w wiertarkach.
Silniki z dwoma oddzielnymi uzwojeniami stojana używane są przy prędkościach innych niż
pozostających w stosunku 1:2, np. przy silnikach o czterech lub sześciu biegunach z dwoma
uzwojeniami stojana. Taki silnik ma, np. 1500/1000 obr./min. Silniki o dwóch prędkościach,
które pozostają w stosunku 1:2, mają tylko jedno uzwojenie stojana, lecz przełączalne.
Nazwane jest od twórcy układem Dahlandera. W uzwojeniu układu Dahlandera, np. o 4/2
biegunach, każda gałąź (faza) uzwojenia składa się z dwóch cewek. Bieguny silnika powstają
pomiędzy bokami cewek (zezwojów) o niejednakowym kierunku prądu. Przy połączeniu
w gwiazdę powstaje o połowę mniej biegunów.
Uwaga:
Mniejszą prędkość uzyskujemy przy dużej liczbie biegunów - wówczas cewki są
połączone szeregowo, a początki i końce gałęzi uzwojenia są połączone w trójkąt.
Większą prędkość uzyskujemy przy małej liczbie biegunów – wówczas cewki są
połączone równolegle, a początki i końce gałęzi uzwojenia są połączone w gwiazdę.
Rodzaje uzwojeń Dahlandera:
− Układ trójkąt – podwójna gwiazda (Δ/YY). Jest to najczęściej stosowany układ
Dahlandera. Nadaje się do napędów o stałym momencie obrotowym, np. do obrabiarek.
Moce P1 : P2 (mała prędkość/duża prędkość) pozostają, mniej więcej, w stosunku 1 : 1,4.
− Układ podwójna gwiazda - trójkąt (YY/Δ). Używany jest do napędów o stałej mocy. Moce
P1 : P2 pozostają przy tym układzie w stosunku 1 : 1.
− Układ gwiazda - podwójna gwiazda (Y/YY). Stosowany jest do napędów o momencie
rosnącym kwadratowo, np. napędów wentylatorów. Moce P1 : P2 pozostają w stosunku
1 : 4.
Przy dwóch oddzielnych uzwojeniach Dahlandera można uzyskać cztery prędkości. Przy
trzech prędkościach mamy zwykle dwa oddzielne uzwojenia, z których jedno jest wykonane
jako uzwojenie Dahlandera.
Silniki o przełączalnej liczbie biegunów służą do napędu obrabiarek. Są one najczęściej
załączane bezpośrednio.

46
Przy napędach wymagających obniżenia momentu rozruchowego (łagodnego rozruchu),
silniki są wykonane tak, żeby przy małej prędkości możliwy był rozruch przez przełączenie
gwiazda–trójkąt.
W tym celu umieszcza się na tabliczce zaciskowej dziewięć zacisków. Po rozruchu metodą
gwiazda–trójkąt może nastąpić przełączenie na dużą liczbę obrotów.
Jeżeli silnik z uzwojeniem Dahlandera ma taką samą kolejność faz przy obydwu liczbach
biegunów, to zmiana prędkości prowadzi do zmiany kierunku wirowania. Z tego powodu
zaciski 1U i 1W zamienia się przy produkcji silnika. Wyprowadzenia dla małej prędkości
mają oznaczenia: 1U, 1V i 1W, zaś dużej prędkości: 2U, 2V i 2W. [1]
Układ Dahlandera ze stycznikami
Po naciśnięciu przycisku S2 (rys. 44) załącza stycznik K3, zestyk 13-14 realizuje
podtrzymanie. Zestyki główne stycznika K3 (rys. 43) podają napięcie na zaciski silnika 1U,
1V i 1W. Wskutek tego silnik pracuje z małą prędkością. Po naciśnięciu przycisku S3
następuje przełączenie na dużą prędkość. Stycznik K2 (stycznik podwójnej gwiazdy) załącza,
a przez jego zestyk 13–14 załącza również stycznik K1 (stycznik sieciowy dla dużej
prędkości). Stycznik K2 łączy zaciski silnika 1U, 1V i 1W w punkt środkowy gwiazdy.
Podtrzymanie załączenia styczników K1 i K2 odbywa się poprzez zestyk 13-14 stycznika K1
w obwodzie 4. Zaciski silnika 2U, 2V i 2W są połączone z siecią zasilającą przez zestyki
główne stycznika K1. Silnik pracuje z dużą prędkością.
Oznaczenia zacisków silnika:
– mała prędkość 1U, 1V, 1W,
– duża prędkość 2U, 2V, 2W.
Bezpośrednie przełączenie z małej prędkości na dużą nie jest możliwe, ponieważ zestyk
podtrzymujący 13–14 stycznika K3 mostkuje zestyk bierny 21-22 przycisku S3. Przełączanie
prędkości każdorazowo wymaga naciśnięcia przycisku S1.
W celu bezpośredniego przełączania prędkości należy tak włączyć styki pomocnicze 13–14
stycznika K3 oraz 13–14 stycznika K1, żeby mostkowały tylko zestyki czynne przycisków S2
i S3.
W układzie Dahlandera pobór prądu silnika przy obydwu prędkościach jest różny. Z tego
względu dla każdej prędkości należy zastosować oddzielny wyzwalacz nadprądowy (rys. 43).
[1]

47
Rys. 43. Układ Dahlandera (obwód główny) [1]
Rys. 44. Układ Dahlandera (obwód sterujący) [1]
1. Jaki jest stosunek prędkości w układzie Dahlandera?
2. Jak oznaczone są zaciski silnika w układzie Dahlandera a) dla małej i b) dla dużej
prędkości?
3. Jaka jest zasada działania obwodów: głównego i sterującego układu Dahlandera
przedstawionego na rys. 43 i rys. 44.
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
W układach napędowych, w których potrzebne są dwie lub więcej różnych prędkości
obrotowych stosuje się silniki klatkowe o przełączanych uzwojeniach stojana.
Narysuj schemat rozwinięty układu zmiany prędkości obrotowej silnika klatkowego przez
zmianę liczby par biegunów (dla dwóch różnych prędkości). Na podstawie narysowanego
przez siebie schematu zmontuj obwód główny i obwód sterowania tego układu oraz dokonaj
jego uruchomienia.

48
1) narysować schemat rozwinięty układu zmiany prędkości obrotowej silnika klatkowego
przez zmianę liczby par biegunów zgodnie z zasadami przedstawionymi w rozdziale 4.1,
w rozdziale 4.6,
montażu,
7) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu zmiany prędkości obrotowej
silnika klatkowego przez zmianę liczby par biegunów,
− elementy składowe układu elektrycznego (obwód główny i obwód sterowania),
zmiany prędkości obrotowej silnika klatkowego przez zmianę liczby
par biegunów?
przeznaczonych do montażu tych układów?
4) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu zmiany
prędkości obrotowej silnika klatkowego przez zmianę liczby par
biegunów?

49
4.7. Układy sekwencyjnego włączania i wyłączania
W układach sekwencyjnego włączania i wyłączania (kolejnościowego sterowania) łączenia
mogą nastąpić tylko w ustalonym porządku.
W układzie przedstawionym na rysunku 45 stycznik K2 może załączyć tylko pod warunkiem,
że zestyk czynny 23/24 stycznika K1 w obwodzie 3 jest zamknięty. W układzie sterowania
trzech taśmociągów (rys. 45), taśmociąg 1 (K1) jest włączany bezpośrednio. Taśmociąg 2
można uruchomić dopiero wtedy, gdy taśmociąg 1 jest już w ruchu, a taśmociąg 3 dopiero po
uruchomieniu taśmociągów 1 i 2.
Rys. 45. Układ sterowania kolejnościowego [1]
1. Na czym polega istota sterowania sekwencyjnego (kolejnościowego)?
2. Jakie jest działanie obwodu sterującego układu sterowania kolejnościowego
przedstawionego na rys. 45?
3. Jaki może być inny przykład układu sterowania kolejnościowego i opisz jego działanie?
4.7.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Na rys. 46 przedstawiono trzy silniki indukcyjne prądu przemiennego, które powinny być
włączane ręcznie w kolejności M1 - M2 - M3 i razem wyłączane. Wykorzystując
„podpowiedź” umieszczoną na rys. 47 narysuj schemat układu sterowania stycznikowego.

50
Rys. 46. Kolejność włączania silników – idea procesu technologicznego [3]
1) uzupełnić schemat układu stycznikowego (rys. 47) o trzy przyciski sterujące START (S1,
S2, S3) odpowiadające za podanie napięcia na cewki styczników K1, K2 i K3,
2) zastosować układy samopodtrzymania zasilania cewek tych styczników,
3) zastosować przycisk sterujący STOP (jeden), oznaczony, np. S4, w taki sposób, by po
jego naciśnięciu przerwać podanie napięcia na cewki wszystkich silników jednocześnie
(szeregowo z każdą cewką styczników),
4) zastosować układy blokady uniemożliwiającej włączenie silnika M2, jeśli nie pracuje
silnik M1 oraz blokady uniemożliwiającej włączenie silnika M3, jeśli nie pracuje silnik
M2,
5) wprowadzić oznaczenia zestyków zgodnie z zasadami podanymi w rozdziale 4.1.

51
Rys. 47. Kolejność włączania silników – ćwiczenie [3]
− poradnik dla ucznia,
− literatura przedstawiona w punkcie 6,
− ewentualnie fragmenty dokumentacji technicznej procesu technologicznego
zawierającego rozpatrywany obiekt.

52
1) zorganizować stanowisko pracy do montażu i sprawdzania prostego
układu sekwencyjnego włączania i wyłączania?
4) zmontować obwód główny i obwód sterowania układu
sekwencyjnego włączania i wyłączania?
4.8. Dobór nastaw zabezpieczeń
UWAGA: Metodologia doboru nastaw zabezpieczeń zwarciowych i przeciążeniowych
dla układów stycznikowo-przekaźnikowych jest taka sama jak dla instalacji
elektrycznych (np. w budynkach mieszkalnych) oraz maszyn elektrycznych. Została ona
opisana w jednostkach metodycznych dotyczących powyższych obszarów tematycznych.
4.9. Sposoby wykrywania usterek w układach sterowania.
Usuwanie usterek w elementach układów sterowania
Lokalizacja usterek w obwodach elektrycznych na podstawie wyników pomiarów
i oględzin wymaga równoczesnego spełnienia kilku warunków. Należą do nich:
7) gruntowna znajomość podstawowych praw fizycznych oraz znajomość wzorów
łączących wielkości fizyczne występujące w obwodzie,
8) umiejętność rozwiązywania zadań dotyczących obwodów elektrycznych oraz
umiejętność przeprowadzenia obliczeń szacunkowych,
9) umiejętność posługiwania się podstawowymi przyrządami pomiarowymi, doboru
przyrządów pomiarowych i umiejętność wybrania właściwej metody pomiarowej,
10) zdolność kojarzenia przyczyn i skutków.
Przy lokalizowaniu usterek na podstawie wyników pomiarów najczęściej przyjmujemy
następującą metodę postępowania:
– wykonujemy odpowiednie pomiary,
– porównujemy wyniki pomiarów z wartościami oczekiwanymi uzyskanymi w wyniku
obliczeń,
– staramy się odpowiedzieć na pytanie: dlaczego występuje różnica i jaka jest jej
przyczyna?
Istnieje kilka wskazówek pomocniczych pozwalających na lokalizację usterki na podstawie
typowych objawów. Przykładowo:

53
– przerwa w obwodzie (lub w jednej gałęzi obwodu) powoduje zanik prądu w tym
obwodzie (gałęzi), zaś napięcie na zaciskach zasilających przerwany obwód może być
większe od spodziewanego, przy dużych ilościach podobnych elementów połączonych
w szereg możemy ustalić, w którym z nich jest przerwa przez zwieranie kolejnych
elementów i sprawdzanie, kiedy w obwodzie pojawi się prąd,
– zwarcie obwodu lub jego fragmentu objawia się zanikiem napięcia na zwartym odcinku
obwodu i wzrostem poboru prądu ze źródła napięcia zasilającego. W przypadku braku
odpowiednich bezpieczników lub zabezpieczeń przed przeciążeniami zwarcie może
spowodować uszkodzenie przewodów, elementów lub źródła napięcia zasilającego, zaś
przewody zasilające mogą się nadmiernie nagrzewać, a rozgrzana izolacja dymić,
– niepewne połączenie objawia się niejednoznacznością i niepewnością pracy układu
i z reguły jest najtrudniejsze do usunięcia, wyszukiwanie zimnego lutu metodą stukania
w każdy punkt lutowniczy nie bez powodu uzyskało określenie: „zabawa w dzięcioła”.
W przypadku wystąpienia zwarcia w układzie należy niezwłocznie wyłączyć napięcie
zasilające. [7]
1. Jakie najczęściej zdarzają się usterki i uszkodzenia w układach sterowania?
2. Jaką metodę postępowania przyjmujemy podczas lokalizacji uszkodzeń na podstawie
oględzin i pomiarów?
3. Jakie są typowe objawy zwarcia układu lub jego fragmentu?
4. Jakie są typowe objawy przerwy w układzie sterowania?
4.9.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Proces technologiczny wymaga zastosowania maszyny napędzanej trójfazowym
silnikiem asynchronicznym z wirnikiem klatkowym włączanym bezpośrednio do sieci
zasilającej z koniecznością sterowania zmianą kierunku jego wirowania. Podczas
uruchamiania obwodu sterowania układu nawrotnego silnika obserwujemy następujące
zachowanie układu:
– naciśnięcie przycisku sterującego W PRAWO powoduje podanie napięcia na cewkę
stycznika w obwodzie sterowania silnikiem (słychać przyciągnięcie zwory),
– nieomal w tym samym momencie następuje rozłączenie obwodu głównego i obwodu
sterowania.
Zdiagnozuj przyczynę nieprawidłowości pracy układu nawrotnego trójfazowego silnika
asynchronicznego klatkowego, usuń usterkę i sprawdź, czy układ pracuje prawidłowo.
1) przeanalizować działanie rozwiniętego obwodu sterowania układu nawrotnego silnika
indukcyjnego klatkowego (rys. 35),
2) sprawdzić, poprzez oględziny, stan techniczny użytych elementów układu oraz ciągłość
połączeń elektrycznych,
3) sprawdzić, poprzez pomiary rezystancji zestyków pomocniczych styczników K1 i K2
oraz zestyków przycisku sterującego W PRAWO, stan techniczny tych elementów,

54
4) sprawdzić prawidłowość połączeń elektrycznych w obwodzie blokady,
5) na podstawie oględzin i pomiarów wykonanych w punktach 2÷4 ustalić przyczynę
nieprawidłowości działania obwodu sterowania układu nawrotnego silnika indukcyjnego
klatkowego,
6) usunąć uszkodzenie w układzie,
7) sprawdzić poprawność działania układu poprzez ponowne jego uruchomienie.
− trójfazowa sieć zasilająca 3×400 V wraz z zabezpieczeniami,
− znaczniki do przewodów, przewody łączeniowe,
− układ nawrotny trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego z zamodelowanym
uszkodzeniem opisanym w treści ćwiczenia,
− miernik uniwersalny,
− serwisowy zestaw narzędzi monterskich,
− Poradnik dla ucznia,
− literatura zawarta w punkcie 6.
1) zauważyć nieprawidłowości w działaniu badanego układu
elektrycznego w porównaniu z oczekiwanym prawidłowym
działaniem?
2) postawić diagnozę uszkodzenia układu elektrycznego?
3) przeprowadzić oględziny i pomiary lokalizujące uszkodzenie?
4) usunąć uszkodzenie w układzie?

55
5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
Instrukcja dla ucznia
1. Przystąpisz za chwilę do rozwiązywania zadań testowych, które pozwolą określić poziom
TWOICH wiadomości i umiejętności z analizy stycznikowo-przekaźnikowych układów
sterowania napędem elektrycznym.
2. Przed przystąpieniem do pracy uważnie przeczytaj instrukcję.
3. Test składa się z 9 zadań otwartych wymagających krótszej lub bardziej obszernej
wypowiedzi ewentualnie narysowania schematu. Rozwiązania zadań wpisuj do KARTY
ODPOWIEDZI w przeznaczonych do tego celu miejscach.
4. Test jest wielostopniowy, w tym przypadku zawiera zadania z czterech poziomów
wymagań programowych. Przyporządkowanie zadań do poziomu wymagań zamieszczono
w tabeli poniżej.
5. Za prawidłową odpowiedź w każdym zadaniu możesz otrzymać zróżnicowaną ilość
punktów. Maksymalną ilość punktów, jaką możesz otrzymać za poprawną i wyczerpującą
odpowiedź na poszczególne zadania zamieszczono w tabeli poniżej. Za częściowo
nieprawidłową lub niepełną odpowiedź otrzymasz odpowiednio mniejszą ilość punktów.
Za brak lub całkowicie nieprawidłową odpowiedź otrzymasz 0 punktów.
Niżej w tabeli podano normy ilościowe zaliczenia danego poziomu i odpowiadającą mu
ocenę.
Ilość punktów
Poziom
wymagań
programowych
Numer
zadania
maksymalnie
za dane
zadanie
maksymalnie
w danym
poziomie
minimum
do
zaliczenia
poziomu
Odpowiadająca
ocena
1 2
2 3konieczny
3 2
7 5 dopuszczający
4 2
5 2podstawowy
6 7 11 8
dostateczny
7 5rozszerzający
8 5
10 8 dobry
dopełniający 9 7 7 6 bardzo dobry
Pamiętaj, że w teście wielostopniowym nie można zaliczyć wyższego poziomu wymagań,
jeżeli nie zaliczy się poziomu niższego, na przykład nie możesz otrzymać oceny dostatecznej
pomimo otrzymania minimum punktów z poziomu podstawowego, jeżeli nie osiągnąłeś
minimum punktów z poziomu koniecznego.
Przed udzieleniem odpowiedzi uważnie przeczytaj tekst każdego zadania i staraj się
zrozumieć zawarte w nim polecenia. Nie zwracaj się do nauczyciela z prośbą o pomoc
w zrozumieniu treści zadania. W trakcie rozwiązywania testu nauczyciel nie będzie udzielał
żadnych wyjaśnień.
Zadania należy rozwiązywać samodzielnie. Pracuj uważnie. Odpowiedzi powinny być
przemyślane, a nie zgadywane.
Łączny czas przeznaczony na rozwiązanie testu wynosi 45 minut.
Pracuj spokojnie, ale równomiernie. Nie zatrzymuj się zbyt długo nad trudnymi dla Ciebie
zadaniami. Nie trać czasu, opuść je i przejdź do następnych z tego samego poziomu. Jeżeli
będziesz miał czas, powróć do nich. Na każde zadanie masz około 5 minut.
Powodzenia!

56
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
1. Opisz zadania spełniane przez stycznikowe układy sterowania pracą silników
indukcyjnych przedstawione na schematach:
A. B. C.
2. Zidentyfikuj elementy łączeniowe i zabezpieczające w stycznikowym układzie sterowania
rozruchem silnika bocznikowego przedstawionym na schemacie zapisując symbol
literowy obok nazwy elementu w karcie odpowiedzi.
3. Opisz funkcje spełniane przez poszczególne podzespoły stycznika S w układzie sterowania
rozruchem silnika bocznikowego przedstawionym na schemacie w zadaniu numer 2.
4. Opisz funkcje zabezpieczeń spełniane przez przekaźniki PZ1 w obwodzie twornika i PZ2
w obwodzie magneśnicy silnika bocznikowego przedstawionego na schemacie w zadaniu
numer 2.

57
5. Opisz funkcję przekaźnika RN w układzie hamowania przeciwprądem przedstawionym
na rozwiniętym schemacie ideowym.
6. Narysuj rozwinięty schemat stycznikowego układu zasilania silnika indukcyjnego
o rozruchu bezpośrednim przy założeniu możliwości jego pracy nawrotnej.
7. Wybierz z zadania numer 1 schemat obwodu głównego układu załączania silnika
odpowiadający umieszczonemu poniżej schematowi obwodu sterowania oraz opisz jego
działanie na podstawie obu schematów.

58
8. Wybierz z zadania numer 1 schemat obwodu głównego układu załączania silnika
odpowiadający umieszczonemu poniżej schematowi obwodu sterowania oraz opisz
jego działanie na podstawie obu schematów.
– Narysuj rozwinięty schemat stycznikowego układu sterowania napędem transportu
taśmowego składającego się z trzech przenośników pracujących szeregowo i spełniający
następujące założenia:
– każdy przenośnik napędzany jest odrębnym silnikiem elektrycznym załączanym
i wyłączanym własnymi przyciskami ręcznymi sterującymi własnym stycznikiem,
– kolejność załączania przenośników musi być przeciwna do kierunku transportu,
– zatrzymanie dowolnego przenośnika powinno spowodować zatrzymanie wszystkich
kolejnych przenośników dostarczających materiał do zatrzymanego, natomiast
przenośniki odprowadzające materiał transportowany powinny pozostać załączone,
– układ musi stwarzać możliwość awaryjnego wyłączania napędu transportera taśmowego.

59
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko .................................................................................................................
Projektowanie i uruchamianie układów stycznikowo-przekaźnikowych
Nr
zadania
Odpowiedź Punktacja
1
A. B. C.
2
Bezpiecznik
Przekaźnik
Przekaźnik ze zwłoką czasową
Ręczny przycisk rozwierny
Ręczny przycisk zwierny
Stycznik
3
4 PZ1 PZ2
5
RN

60
Nr
zadania
Odpowiedź Punktacja
6
7
8
9
Razem:

61
6. LITERATURA
1. Bastian P., Schuberth G., Spielvogel O., Steil H., Tkotz K., Ziegler K.: Praktyczna
elektrotechnika ogólna. REA, Warszawa 2003
2. Hörnemann E., Hübscher H., Klaue J., Schierack K., Stolzenburg R.: Elektrotechnika,
Instalacje elektryczne elektronika i przemysłowa. WSiP, Warszawa 1998
3. Hörnemann E., Hübscher H., Klaue J., Schierack K., Stolzenburg R.: Elektrotechnika,
Instalacje elektryczne elektronika i przemysłowa. Ćwiczenia. WSiP, Warszawa 1998
4. Jabłoński W., Płoszajski G.: Elektrotechnika z automatyką. WSiP, Warszawa 1998
5. Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne. WSiP, Warszawa 1995
6. Schmid D., Baumann A., Kaufmann H., Paetzold H., Zippel B.: Mechatronika. REA,
Warszawa 2002
7. Zachara Z.: Zadania z elektrotechniki nie tylko dla elektroników. Wydawnictwo Szkolne
PWN, Warszawa 2000

Technik.elektryk 311[08] z4.02_u

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Technik.elektryk 311[08] z4.02_u

Similar to Technik.elektryk 311[08] z4.02_u (20)

More from Szymon Konkol - Publikacje Cyfrowe

More from Szymon Konkol - Publikacje Cyfrowe (20)

Technik.elektryk 311[08] z4.02_u