Automatisering 8273452379 [PDF]

Zitiervorschau

RolfAlvestad

Automatisering for videregående kurs 1 elektro

/

278

8601 MO

E ■ FORLftCET____________________________ Installatørenes Service- og Opplysningskontor

© 1996, Elforlaget, Norges Elektroentreprenørforbund Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverksloven eller fotografiloven eller i strid med avtale om kopiering inngått med KOPINOR, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel.

ISBN 82-7345-237-9 Layout/originalarbeid: Grafisk Verksted as, 1940 Bjørkelangen Trykkeri: Follo Grafisk as

Illustrasjoner: Bjørn Norheim

Forfatteren har fått støtte fra Norsk Faglitterært Forfatterfond Omslag: Reidar Gjørven

Forord

«Automatisering» dekker momentene i studieretningsfaget Automatiserte anlegg i læreplanen for videregående kurs 1 på elektrolinjen etter Reform 94. Forfatterens mangeårige erfaring som lærebokforfatter, hans tidligere utgitte lærebok i dette emnet for grunnkurset og erfaringer som er gjort med den, har vært viktig grunnlag for boka. Boka inneholder både teori og oppgaver og legger stor vekt på helse og miljø, sikkerhet og kvalitetskontroll. Det er dessuten tatt særlig hensyn til at eleven skal kunne arbeide selvstendig med oppgaver og teoristoff. Boka er også en god faktakilde ved prosjektarbeid. Elforlaget, mai 1996

Innhold

Innledning............................................................................................................................ 1 Roterende elektriske maskiner ........................................................................................ Mål ......................................................................................................................... Omforming og overføring av elektrisk energi til mekanisk energi......................... Likestrømsmotorer ................................................................................................... Indusert motspenning, strøm og spenningsfall i ankeret....................................... Likestrømsmaskinen som generator ....................................................................... Start- og reguleringsutstyr....................................................................................... Driftsendringer........................................................................................................ Ulike typer av likestrømsmotorer............................................................................ Seriemotoren ........................................................................................................... Kompoundmotoren ................................................................................................ Fremmedmagnetisert motor..................................................................................... Regulering av likestrømsmotorer............................................................................ Måling og feilsøking i likestrømsmotorer .............................................................. Asynkronmotor........................................................................................................ Trefasete asynkrone kortslutningsmotorer .............................................................. Asynkronmotorers moment-, effekt-, strøm- og spenningsforhold ved start og drift Enfasete asynkronmotorer........................................................................................ Driftsarter og monteringsstandarder ....................................................................... 2 Strømrettere....................................................................................................................... Mål ......................................................................................................................... Grunnleggende begreper i strømretterteknikk......................................................... Ulike typer strømretterkoblinger............................................................................ Styrte strømrettere ................................................................................................... 3 Motorvem og driftsforhold i motoranlegg ................................................................. Mål ......................................................................................................................... Strømforhold i motoranlegg..................................................................................... Sikkerhet/sikkerhetsbegreper .................................................................................. Beskyttelse mot elektriske støt (FEB kap. 41) ......................................................... Frakobling og utkobling.......................................................................................... Dimensjonering av motortilførsler, valg av ledere og vern....................................... 4 Startere og kontrollutstyr ............................................................................................. Mål ......................................................................................................................... Kontaktorer.............................................................................................................. Normer og driftskategorier .................................................................................... Kontaktløse kontaktorer og releer............................................................................ Givere/følere ...........................................................................................................

13 13 13 17 21 22 23 25 27 31 33 36 38 38 41 43 53 69 73 75 75 75 79 92 105 105 105 113 116 119 132 150 150 150 153 154 162

5 Startmetoder i motoranlegg.................................. 170 Mål .......................................................................................................................... 170 Polomkoblbare motorer........................................................................................... 190 6 Overordnede kontrollnivåermed styring, regulering og instrumentering................... 215 Mål ............................................................................................................................. 215 Automatiserte anlegg.................................................................................................... 216 PLS som automatiseringsverktøy i overordnet nivå................................................... 240 Sentrale og desentraliserte PLS-systemer.................................................................... 248 Regulering..................................................................................................................... 256 Oppgave 1 - Likestrømsmotorer........................................................................................... 274 Mål................................................................................................................................ 274 Øvingsrekkefølge.......................................................................................................... 274 Øving 1 - Likestrømsmaskiner generelt ................................................................. 274 Øving 2 - Fremmedmagnetisert motor.................................................................... 277 Øving 3 - Shuntmotor................................................................................................. 279 Øving 4 - Seriemotor ................................................................................................. 282 Øving 5 - Kompoundmotor ......................................................................................... 284 Øving 6 - Tyristorregulering av likestrømsmotor................................................... 286 Øving 7 - Helse-, miljø- og sikkerhetskrav.............................................................. 288 Oppgave 2 - Direkte start av kortslutningsmotor ved hjelp av fjernbetjent kontaktor ........... 290 Mål................................................................................................................................ 290 Øvingsrekkefølge.......................................................................................................... 290 Øving 1 - Asynkrone kortslutningsmotorers funksjon, data og driftsforhold.............. 291 Øving 2 - Direkte start av kortslutningsmotor fjernbetjent fra to steder .............. 295 Øving 3 - Direkte start med tung start og lang starttid. Valg av start- og beskyttelsesmetode.....................................................................298 Øving 4 — Turtallsregulering av trefaset asynkron kortslutningsmotor ................. 301 Øving 5 - Forskriftsmessige krav til motoranlegg................................................... 302 Øving 6 - Miljø- og sikkerhetskrav......................................................................... 310 Øving 7 - Kvalitetskontroll av oppgaven................................................................. 311 Oppgave 3 — Start av trefaset asynkron kortslutningsmotor med manuell og automatisk Y/A-vender ................................................................................................................................ 313 Mål............................................................................................................................ 313 Øvingsrekkefølge...................................................................................................... 313 Øving 1 — Å lære prinsippet for Y/A av trefaset asynkronmotor ............................ 314 Øving 2 - Montere og funksjonsprøve en manuellY/A-vender ............................. 317 Øving 3 - Dokumentasjon for automatisk Y/A-vender.......................................... 317 Øving 4 - Forskriftsmessige krav til oppgaven........................................................ 326 Øving 5 - Montasje, idriftsettelse, feilsøking og feilretting..................................... 326 Øving 6 - Miljø- og sikkerhetskrav ......................................................................... 327 Øving 7 - Kvalitetskontroll av oppgaven................................................................. 327 Øving 8 - Dimensjonering av ledere og vern........................................................... 328 «Manuell» dimensjonering ..................................................................................... 333 Oppgave 4 - Turtallsregulering av trefasemotorer ved polomkobling og dahlanderkobling 343 Mål................................................................................................................................ 343 Øvingsrekkefølge...................................................................................................... 343 Øving 1 - Å lære å bruke polomkoblbar motor ..................................................... 343 Øving 2 - Montasje av polomkoblbar motor ........................................................ 347 Øving 3 - Feilsøking.................................................................................................... 349 Øving 4 - Å lære prinsippet for dahlanderkoblede motorer .................................. 349 Øving 4 - Miljø- og sikkerhetskrav.......................................................................... 355 Øving 6 - Kvalitetskontroll av oppgaven................................................................. 356

Oppgave 5 - Overordnet kontrollnivå ireléutførelse .........................................................357 Mål ........................................................................................................................... 357 Øvingsrekkefølge ....................................................................................................... 357 Øving 1 - Reléfunksjon i automatiserte anlegg ....................................................... 358 Øving 2 - Pumpeanlegg med reléstyring som overordnet kontrollnivå.......................... 362 Øving 3 - Dimensjonering av ledere og vern ............................................................378 Øving 4 - Miljø-og sikkerhetskrav............................................................................ 378 Øving 5 - Kvalitetskontroll av oppgaven.................................................................... 380 Oppgave 6 - PLS og reguleringsteknikk - repetisjon og videreføring ............................. 383 Mål ............................................................................................................................. 383 Øvingsrekkefølge......................................................................................................... 383 Øving 1 - PLS - Oppbygning, funksjon, virkemåte og muligheter.......................... 384 Øving 2 - PLS - Repetisjon med enkle grunnleggende automatiske funksjoner . . 387 Øving 3 - Enkel tyverialarm med PLS....................................................................... 390 Øving 4 - Enkel motorstyring med overvåking og alarmfunksjoner ....................... 392 Øving 5 - Nivåregulering. Dokumentasjon og justering av regulator....................... 396 Øving 6 - Kvalitetskontroll av oppgaven.................................................................... 403 Oppgave 7 — Transportinnretning med materialsortering. Pneumatisk overskyv .... 404 Mål ............................................................................................................................. 404 Øvingsrekkefølge......................................................................................................... 404 Øving 1 - Prosessbeskrivelse/funksjonsbeskrivelse - funksjonsskjema .................... 404 Øving 2 - Dokumentasjon for anlegget .................................................................... 408 Øving 3 - Programmering, funksjonsprøving og feilsøking ..................................... 412 Øving 4 - Miljø og sikkerhetskrav ............................................................................ 412 Øving 5 - Kvalitetskontroll av oppgaver.................................................................... 413 Oppgave 8 — Sekvensstyringer................................................................................................ 414 Mål ............................................................................................................................. 414 Øvingsrekkefølge......................................................................................................... 414 Øving 1 - Programmering og funksjonsprøving av en enkel sekvensstyring .... 414 Øving 2 - Sekvensstyring av væskeblanding med pumper, nivåmåling og røreverk 415 Øving 3 - Programmering, funksjonsprøving og idriftsettelse.................................. 420 Øving 4 - Miljø- og sikkerhetskrav............................................................................ 421 Øving 5 - Kvalitetskontroll av oppgaven.................................................................... 424 Oppgave 9 - Traverskran - sekvensstyring. Henting og levering av materiale.............. 425 Mål ............................................................................................................................. 425 Øvingsrekkefølge......................................................................................................... 426 Øving 1 - Prosessfunksjon, funksjonsskjema for traverskran .................................. 426 Øving 2 — Dokumentasjon for anlegget .................................................................... 431 Øving 3 - Programmering, funksjonsprøving og idriftsettelse.................................. 431 Øving 4 - Miljø- og sikkerhetskrav............................................................................ 431 Oppgave 10 - Pumpeanlegg. Tre pumper. Digital og analog nivåmåling ....................... 432 Mål ............................................................................................................................. 432 Øvingsrekkefølge......................................................................................................... 432 Øving 1 - Anleggsoversikt og prosessbeskrivelse ...................................................... 433 Øving 2 - Anleggsdokument for pumpeanlegget...................................................... 434 Øving 3 - Prosessbeskrivelse og funksjonsplan for pumpeanlegget .......................... 437 Øving 4 - Programdokumentasjon for anlegget......................................................... 445

Forslag til løsning.................................................................................................................... 448

Stikkordliste.................................................................................................................................

450

Innledning

Studieretningsfaget Automatiserte anlegg Studieretningsfaget Automatiserte anlegg utgjør ett av fire studieretningsfag i VKl-elektro. Faget bygger videre på studieretningsfaget Automatiserte anlegg i grunnkurs elektrofag. Studieretningsfaget er delt inn i tre moduler med fire delmål. I lære­ planens punkt 2.5 finner du delmålene og en rekke hovedmomenter som sorterer under de enkelte delmål. Ordet automat stammer fra det greske ordet «automatos». Det betyr «som handler eller tenker selv». Automatisering er egentlig et samlebegrep som omfatter mekanisering, styring og regulering av prosesser og framskafFmg og bearbeiding av nødvendig informasjon for å utføre prosessen mest mulig automatisk, det vil si med minst mulig manuell påvirkning. Med automatiserte anlegg menes elektriske anlegg som skal utføre auto­ matisk styring, overvåking og kontroll av typiske industribaserte prosesser, produksjonsforløp osv. Det vil si at det dreier seg om ulike typer motorer, startapparater, givere/følere som plasseres i prosessen, programmerbare styresystemer (PLS), dokumentasjon for anlegget som blant annet skal beskrive prosessfimksjonen og helhetlig sammenheng mellom komponen­ ter, utstyr og fimksjonsmoduler, forskriftsmessige krav til materiell, utstyr, utførelse, sikkerhet (personsikkerhet, driftssikkerhet og brannsikkerhet) osv. Sikkerhet omfatter alt liv, eiendom, elektrisk og elektronisk utstyr og installasjon osv. Sikkerheten omfatter dermed også sikkerhet mot berøringsspenninger, overspenninger, farlig strøm gjennom kroppen osv. Vi vet også at det elektromagnetiske miljøet som omgir elektrisk og elektronisk utstyr og installasjonskabler i et automatisert anlegg, kan forstyrre utstyrets og an­ leggets funksjon. Elektromagnetiske forstyrrelser kan på ulike måter «bringes inn i» anlegget via induktivitet, kapasitet, konduktivitet, stråling osv. Riktig kjennskap til de faglige problemene, jording, skjerming, filtrering, isolasjon, avstand og praktiske løsninger for å redusere elektromagnetisk støy og skader er derfor vesentlig og et svært viktig virkemiddel i denne sammenhengen. Elektroteknikk og matematikk danner basis for alle studieretningsfagene i VKl-elektro. Det er derfor både viktig, naturlig og nødvendig å trekke veksler på dette kunnskapsgrunnlaget. Det vil gjøre det lettere å forstå og oppfatte sammenhengen og funksjonen i automatiserte anlegg. Elektroteknikken beskriver elektriske fenomener og begreper for elektrisk spenning, strøm, effekt og energi, viser sammenhengen mellom elektriske

7

størrelser, gir informasjon og kunnskap om ulike komponenters oppbyg­ ning, funksjon og virkemåte. Matematikk og matematiske kunnskaper er nødvendig for å beregne, kontrollere og dokumemtere fenomener og krav.

System- og helhetsforståelse Innholdet i og arbeidsmetodene for fagområdet automatiserte anlegg går i praksis ut på planlegging, oppbygging og praktisk bruk av styre- og kontroll­ funksjoner. Hvordan man rent undervisnings- og studiemessig skal starte en slik lære­ prosess, kan variere og vil være avhengig av elevenes bakgrunnnskunnskaper, kunnskapsnivå og faglig og sosial homogenitet i klassen eller arbeidsgruppen. I alle læringsprosesser er det viktig å bygge på det kunnskapsnivået man har opparbeidet tidligere. Det at man kjenner faglige elementer som kan kombineres på nye måter, at man kan sette nytt lærestoff i sammenheng med tidligere erfaring, gjør det lettere både å forstå og å akseptere det nye og ukjente som skal danne grunnlaget for nye kunnskaper og ferdigheter. Det er derfor vanligvis både en fordel og en nødvendighet å starte med det kjente. Det kjente kan ofte være helheten og det ukjente detaljene. Men det kan også være motsatt. Når helheten er kjent, er det alltid lettere å gå fra helheten til detaljene i systemoppbygningen i forhold til det å bearbeide en rekke detaljer uten å ha oversikt over hva de skal brukes til, hvordan de brukes, og hvordan de skal virke sammen i et system (styre- og kontrollsystem). Kjenner du detaljer og tar utgangspunkt i det kjente, vil du lettere kunne både se og sette de ukjente detaljene i systemsammenheng etter hvert som du har bearbeidet og blitt kjent med dem.

Plikter, ansvar og samarbeid Våre evner, vår identitet og vår personlighet utvikles i samspill med andre. Vi formes av våre omgivelser samtidig som vi er med på å forme omgivelsene. Plikter, ansvar og krav til ulike former for samarbeid møter elevene umiddelbart når de kommer ut i arbeidslivet. Der tildeles man plikter, det gis ansvar, og det stilles i langt større grad enn tidligere krav til samarbeid, til å arbeide i gruppe eller prosjekt, systematisk og mål­ rettet planlegging, engasjement og initiativ til nytenking, omstilling og videreutvikling. Det er derfor viktig at elever og lærlinger får øvelse i å ta ansvar i dagens samfunn som en forberedelse til å møte og ta del i morgendagens samfunn. Den beste måten å forberede dette på er å ut­ nytte skolen som arbeidsfellesskap for utvikling av sosiale ferdigheter og tilpasningsevne. Med gjennomføringen av Reform 94 skal elever og lærlinger i langt større grad enn tidligere tildeles plikter og gis ansvar, ikke bare for egen læring, flid og framgang, men også overfor andre elever og medarbeidere både i skole- og bedriftsfellesskapet. Alle har et felles ansvar for et lærings­ miljø med omtanke også for andres behov og respekt for læring. Medvirk­ ning i utvikling av sosialt og faglig fellesskap bidrar til personlig vekst, spesielt når det fører til samarbeid mellom mennesker på ulike trinn. Målet med dette er å utvikle ansvarsfølelse, respekt, toleranse, samhørig­ het, evne til samarbeid mellom mennesker på ulike trinn og/eller med ulike anlegg og ressurser.

8

Dette betyr at opplæringen ikke bare må rettes mot faglig innhold, men også mot å utvikle personlige egenskaper til gagn for fellesskapet. Det innebærer at opplæringen også må gi - erfaring i å trekke slutninger og treffe avgjørelser med synbare og direkte konsekvenser for andre - erfaring fra arbeid der gjensidig avhengighet krever disiplin, og der egen innsats påvirker resultatet av andres innsats

Øvelse og erfaring i sosialt, faglig og tverrfaglig samarbeid oppnås gjennom ulike former for samarbeid: - gruppearbeid - tverrfaglig samarbeid i klassen - prosjektarbeid i klassen - prosjektarbeid i samarbeid eller i nær kontakt med næringslivet (det vil si i samvar med med aktuelle samarbeidsformer ved prosjektarbei­ der i næringslivet) - sosialt samarbeid i klasse- eller i elevsamfunn - temadager i skolen med plikter og ansvar for planlegging, gjennomføring, evaluering og erfaringsrapport

Hvordan du planlegger og gjennom­ fører et prosjektarbeid Det er mange måter å planlegge et prosjektarbeid på. Det finnes ingen fasit for hvordan et slikt arbeid skal utføres, og i hvilken rekkefølge det skal gjøres osv. Vi kan imidlertid trekke opp en del normer og retnings­ linjer. Det er også svært viktig at arbeidet planlegges effektivt, og at det lages retningslinjer for styring av prosjektarbeidet. Det er videre viktig at prosjektet kvalitetssikres, og at resultatet kvalitetskontrolleres. Vi finner det ikke hensiktsmessig å gjennomgå konkrete eksempler på prosjektarbeid. Derimot vil vi anskueliggjøre et forslag for hvordan man i prinsippet kan gjennomføre en felles oppgave som et prosjekt. Figuren på neste side viser en prosjektguide med tilhørende funksjonsbeskrivelse som vil lede deg og prosjektgruppen gjennom forskjellige aktiviteter som et prosjektarbeid i skolen vil omfatte. På figuren ser du rektangler/blokker som aktiviteter. Disse er nummerert i rekkefølge. Når flere rektangler/blokker har fatt samme nummer, betyr det at det er flere grupper som arbeider parallelt. Arbeidet i de forskjellige gruppene vil være forskjellig, men prinsippet for planlegging, prosjekt­ styring, gjennomføring og kontroll vil være det samme.

9

Framdriftsmalfor prosjektarbeid

10

Funksjonsguide for prosjektarbeid 1

Valg av prosjektoppgave og prosjektgruppe

1.1

Drøfting og valg av prosjektoppgave og prosjektgruppe (hoved­ gruppe) Prosjektoppgavens totale omfang/oppgavespesifikasjon og hoved­ mål fastsettes Prosjektoppgaven og arbeidet struktureres Inndeling av grupper (2-3 elever i hver gruppe) og fordeling av del­ prosjekter Framdriftsplan for prosjektarbeidet (hovedprosjektet) Innlede informasjon/forelesning av prosjektansvarlig faglærer som har fagområder som berører prosjektet

1.2

1.3 1.4

1.5 1.6

2

Detaljplanlegging i de enkelte grupper

2.1 2.2 2.3 2.4

Oppgavespesifikasjon og delmål klargjøres/fastsettes Prosjektoppgaven og arbeidet struktureres, jf. punkt 1.3 Intern arbeidsfordeling i gruppen Klargjøring av hjelpemidler, undervisningsstoff (støttelitteratur, forskrifter, normer osv.) og behovet for informasjon og undervis­ ning fra faglærer(e) Framdriftsplan for gruppen (innenfor rammen av hovedgruppens framdriftsplan) Sjekkliste for kvalitetskontroll og evaluering av løpende gruppe­ arbeid. (Med denne skal man kunne kontrollere at gruppearbei­ det og resultatet er i samsvar med de mål, avtaler (oppgavespesifi­ kasjon), normer, forskrifter og regelverk som gjelder for oppga­ ven)

2.5

2.6

3

Drøfting og godkjenning av gruppeplaner i hovedgruppe

3.1

Gruppeledere legger fram delprosjektplan og framdriftsplan for drøf­ ting og godkjenning Støtteundervisning fastsettes og justeres/koordineres inn i framdriftsplanene

3.2

4

Delprosjektene for de enkelte grupper gjennomføres

4.1

4.2 4.3

Delprosjektene gjennomføres i samsvar med oppgavespesifikasjon og framdriftsplan Støtteundervisning i henhold til plan for dette gjennomføres Delprosjektene evalueres og kvalitetskontrolleres kontinuerlig

5

Delprosjekter sammenfattes til gruppeprosjektet

5.1 5.2

Delprosjekter sammenfattes til gruppeprosjektet Det skrives rapport med oversikt som kan inneholde - prosjekt- og målbeskrivelse - dokumentasjon med tegninger, tekniske data og beregninger, materiallister, produktspesifikasjon, montasjeveiledninger osv. - henvisning til støttelitteratur, normer, forskrifter, regelverk osv.

6

Gruppeprosjektet drøftes og eventuelt justeres og godkjennes i hovedgruppen

6.1

Gruppeledere legger fram rapporter og gjennomgår sine prosjekter med oppgavespesifikasjon, mål, nødvendig dokumentasjon og over­ sikt over hvordan prosjektet er evaluert og kvalitetskontrollert

11

6.2

6.3

6.4

7 7.1 7.2

12

Gruppeprosjektene sammenfattes til ett prosjekt med en prosjekt­ rapport som omfatter alle grupperapportene. Det gjennomføres sluttkontroll og -evaluering for prosjektet og prosjektrapporten. Eventuelle avvik avdekkes og rettes opp Samtlige prosjektdeltakere tildeles kopi av prosjektrapporten til gjennomlesning og eventuelt selvstudium. (Selvstudier gjelder de områder av prosjektet hvor de enkelte elevene ikke har tatt del i detaljbearbeiding) Nytt møte fastsettes for oppsummering og klargjøring av spørsmål etter selvstudier

Avslutting av prosjektarbeidet Kort oppsummering av prosjektansvarlig faglærer med prosjektspesifikasjon, mål og resultat Avsluttende debatt-/spørsmålsrunde i forbindelse med punkt 6.4

Roterende elektriske maskiner

Mål Målet med dette kapitlet er å gi grunnleggende innføring i mekaniske og elektriske forhold ved elektriske motorer og bruken av dem som motorer og arbeidsmaskiner. Det vil si at du skal få kjennskap til oppbygning, virkemå­ te, egenskaper, motorstandarder og motordata for de vanligste likestrømsog vekselstrømsmotorene.

Når du har lest og bearbeidet dette kapitlet, skal du kjenne til og kunne forklare - begreper som gjelder roterende maskiner sammenhengen mellom effekt av turtall og dreiemoment for roterende maskiner elektrisk og mekanisk oppbygning, virkemåte, bruksområde, turtalls— regulering og feilsøking for følgende elektriske maskiner/motorer: • likestrømsmaskiner generelt • likestrømsmotorer permanentmotor fremmedmagnetisert motor shuntmotor seriemotor kompoundmotor • vekselstrømsmotorer trefasete asynkrone kortslutningsmotorer med ett viklingssett enfasete asynkrone kortslutningsmotorer trefaset asynkronmotor som enfasemotor - strøm-, spennings-, effekt-, moment- og turtallsforhold ved start og drift av elektriske motorer

Omforming og overføring av elektrisk energi til mekanisk energi Elektriske motorer og arbeidsmaskiner Prosessobjekter og arbeidsmaskiner som pumper, vifter, verktøymaskiner, heiser osv., brukes til å utføre mekanisk arbeid. For at de skal kunne utføre dette arbeidet, må de tilføres mekanisk energi. 13

Den mekaniske energien kan framskaffes ved hjelp av elektriske motorer som omformer elektrisk energi til mekanisk energi. Forskjellige overføringsprinsipper gjør at man kan overføre den mekaniske energien fra den elektriske motoren til arbeidsmaskinen. Roterende elektriske maskiner karakteriseres ofte av vinkelhastigheten, co, dreiemomentet, M, og produktet av disse, som er effekten P. For å kunne forstå funksjonen til og bruken av elektriske motorer, er det en rekke mekaniske og dynamiske forhold som dreiemoment, lastmoment, akselerasjonsmoment, momentforløpet til motorer og arbeidsmaskiner, turtall, rotasjonshastighet, vinkelhastighet, effekt osv. som må klarlegges.

Hastighet/omdreiningshastighet/rotasjonshastighet Hastighet uttrykkes normalt i veilengde per tidsenhet:

s v = t

(m/s)

Dreiende eller roterende bevegelser blir kalt rotasjonshastighet og vinkelhas­ tighet. Ved roterende bevegelser har man kraften på aksel- eller reimskiveperiferien. Hastigheten her kan vi også definere som periferihastighet (v). (Se figur 1.1.) Periferihastigheten er bestemt av rotasjonshastigheten (n) og radien (r) på akslingen. I løpet av en omdreining tilbakelegger et punkt på akslingen en veilengde som er lik omkretsen (0= d- 7t = 2 • r - 7t).

Figur 1.1 Ved en rotasjonshastighet på n omdreininger/minutt (//min) kan hastig­ heten (i m/s) i et punkt på akslingen eller reimskiva (periferihastighet) fastsettes etter uttrykket

v = 2 • r • 71 • n

(m/s)

Vi n kelhastighet Vinkelhastigheten (co) for en dreiebevegelse er lik hastigheten for et omløpspunkt (omløpshastighet) med radius r= 1. lar vi utgangspunkt i uttrykket v= 2 • r TC • w og setter radien lik 1, kommer vi derfor fram til vinkelhastig­ heten:

0) = 2 • 7t • n

(1/s)

Omløpshastighet og vinkelhastighet skiller seg fra hverandre bare ved radien, slik at dersom vi har vinkelhastigheten, finner vi omløpshastig ­ heten ved å multiplisere vinkelhastigheten med radien (p = (O • r).

14

Mekanisk arbeid Det blir utført et mekanisk arbeid IVnår et legeme ved hjelp av en kraft F forskyves en lengde s (m).

W=F-s

F in / im W i Nm I eller Ws

Figur 1.2 Newton (N) er målenhet for kraft. En newton er den kraften som kan akse­ lerere (øke farten på) en masse på et kilogram med en meter per sekund2: 1 N = 1 kg • 1 m/s2 1 Nm = 1 J = 1 Ws

Mekanisk effekt Mekanisk effekt P(i Nm/s eller W) kan uttrykkes som mekanisk arbeid IVper tidsenhet r(s): W P = F•v - —

(Nm/s eller W)

Moment For at vi fullt ut skal kunne forstå overføringen av mekanisk energi og krefter og hvordan disse forholder seg ved bruk av elektriske maskiner, må vi forstå begrepene, enhetene og gjeldende lover for moment og momentforhold.

Moment (M) defineres som kraft (T7) ganger arm (j):

M = F-s

(Nm)

For at en elektrisk motor skal rotere og akselerere (øke hastigheten), må mo­ torens utviklede dreiemoment alltid være større enn motorens motmoment (lastmoment, friksjonsmoment og treghetsmoment). Når motorens utvikle­ de dreiemoment er like stort som summen av alle motmomentene, slutter motoren å akselerere. (Den roterer da med jevn hastighet.)

Mekanisk ytelse/effekt ved roterende bevegelser Ved roterende bevegelser benytter man vanligvis dreiemomentet M i ste­ det for kraften F og rotasjonshastigheten n i stedet for omløpshastigheten pfor å finne effekten/ytelsen Pfor en motor.

Vi tar utgangspunkt i uttrykket

P = F-v Med uttrykket v = 2 • r • Jt • n får vi

P = F -2 • r • Jt ■ n

15

Da dreiemomentet

M = F ■ r, får vi videre p= 2 • n• n- M Fordi 1 Nm/s = 1 Wog 1 min er 60 s, kan vi beregne motoreffekten P i kW med bakgrunn i dreiemomentet Mog rotasjonshastigheten for motoren n med følgende:

n n a/f M-2-7T-/1 M ' H ,, .... P = 2 • 7T • n • M = ---------------- = -------- (kW) 60 • 1 000 9 550 ’

2- 7T = 1 60 s/min • 1 000 9 550 s/min

Eksempel En motor for reimskivedrift avgir ved et turtall på 1420 o/min en effekt/ytelse P= 1,8 kW = 1,82 kNm/s. Reimskiva har en diameter på d = 160 mm. Vi skal fastsette

a) motorens dreiemoment M\ Nm b) kraften i N som motoren yter på reimskiva

Løsning: • n a) Med bakgrunn i uttrykket P------- finner vi momentet M. 9 550 9 550 • P 9 550 s/min • 1,8 kNm/s n . ,T M = ------------ = ----------------- —--------------- = 11,94 Nm n 1 440 1/min --------------

M r = M = 11,94 Nm =

Tar vi utgangspunkt i uttrykket P= 2 • n ■ M, kan vi også slå fast at P= M • 0) Beregner vi momentet Mmed bakgrunn i dette, får vi

P P 1,8-1 000 Nm/s _ NT — = ----------- = —---------------------- = 11,94 N w 2 • 7T • n 2 • 7T • 1 440/60 -----------

16

Overføring av mekanisk energi fira motor til arbeidsmaskin Den mekaniske energien kan overføres fra motoren til arbeidsmaskinen på forskjellige måter. Figur 1.3 viser noen eksempler på dette. Her er over­ føringene utført ved hjelp av a) reim

b) tannhjul c) elastisk kobling

a) Reimoverføring

Figur 1.3

Likestrømsmotorer Generell oppbygning og virkemåte Vi har tidligere sett at en likestrømsmaskin kan brukes både som genera­ tor og motor. De er i prinsippet bygd opp på samme måte (se figurene 1.4, 1.5, 1.6 og 1.7). Roterer vi ankeret og ankerviklingene i en like­ strømsmaskin med mekanisk energi (figur 1.4), virker den som en genera­ tor, og vi kan ta ut elektrisk energi. Sender vi likestrøm inn på maskinen, virker den som en motor, og vi kan ta ut mekanisk energi (figurene 1.5, 1.6 og 1.7). Maskinen omformer elektrisk energi til mekanisk energi.

17

Likestrømsmaskin som generator

Figur 1.5 18

Figur 1.6

Figur 1.7

En likestrømsmaskin kan brukes både som generator (generatordrift) og som motor (motordrift)

En likestrømsmotor består i prinsippet av en stator med magnetsystem, en rotor med ankervikling og kommutator og lagerskjold med lager og børsteholdere. Figurene 1.5 og 1.6 viser en forenklet utførelse av en likestrømsmotor. Magnetfeltet kan framskaffes ved hjelp av en permanent magnet eller ved hjelp av en magnetvikling.

19

For forståelsens og oversiktens skyld er ankeret gjort svært forenklet med bare en vikling/spole. Kobler vi likespenning til ankerspolen, vil det gå en strøm i denne (ankerlederne), og de vil omgi seg med et magnetfelt. Magnetfeltet fra hovedpolene og magnetfeltet fra ankerviklingen utvikler sammen en kraftvirkning, og det vil oppstå et dreiemoment. Når dreie­ momentet er større enn den kraften som ankeret holdes igjen med (lastmomentet), begynner ankeret å rotere. Dreiemomentet oppstår ved at magnetfeltet forsterkes på den ene siden av lederen og svekkes på den andre siden av den samme lederen (se figur 1.6). Fordi dette er tilfellet for begge ankerlederne (spolesidene som ligger i spor i ankeret), vil kraftvirkningen og dreiemomentet for de to spole­ sidene dreie ankeret i samme retning. Dreieretningen kan bestemmes ved hjelp av motorregelen (venstrehåndsregelen). Vi tenker oss at ankeret blir drevet med utviseren som på figur 1.8. I posisjonen på figur 1.8, når spolesidene ligger rett under en hovedpol, vil dreiemomentet være størst. Når ankeret har dreid 90°, må børstene skifte kommutatorsegment. Den spolesiden som var tilkoblet minuspolen, blir nå tilkoblet plusspolen og omvendt. Dermed vil strømmen i de to spolesidene skifte retning. Dette gjør at ankeret opprettholder den samme dreieretningen og stadig vil rotere i samme retning. (Dersom strømvendingen ikke hadde skjedd, ville det oppstått et dreiemoment som hadde drevet ankeret i motsatt retning (tilbake).) Når ankeret har dreiet ytterligere 180° med urviseren, vil børstene skifte kommutatorsegment igjen. Strømmen i spolen og spolesidene vil igjen snu, den samme dreieretningen blir opprettholdt.

Kraftvirkning (dreieretning)

Aksling^

Dreieradius Dreieradius WZZZÆZZZZZZZZZZZZZZZZZZÅ

Kraftvirkning (dreieretning)

Figur 1.8 I eksemplet på figurene 1.5 og 1.6 er det tatt med bare én ankervikling og en kommutator med bare to kommutatorsegmenter. Dette er ikke til­ strekkelig, fordi kraftvirkningen på ankeret (ankerlederne) ikke blir kon­ stant under hele omdreiningen. Vi må derfor øke antallet spoler og kom­ mutatorsegmenter i ankeret. Når ankeret utstyres med flere ankerledere, blir hver av lederne utsatt for et dreiemoment eller en kraftvirkning. Alle disse delkreftene (delmomentene) utgjør et samlet dreiemoment for ankeret (se figur 1.10). Det samlede dreiemomentet for motoren kan med bakgrunn i magne­ tisk fluks og strømmen i ankeret uttrykkes som

M = k • cp • /a

20

Her er M = dreiemoment k = maskinkonstant for dreiemomentet (p = magnetisk fluks 4 = strømmen i ankeret

Figur 1.10

Indusert motspenning, strøm og spenningsfall i ankeret Når ankeret roterer i et magnetfelt, blir det indusert en spenning i anker­ viklingen som er rettet mot strømmen. Denne spenningen benevnes som en indusert motspenning. Sammen med spenningsfallet i ankeret vil den danne likevekt mot klemmespenningen: t7=t/i+At7a = f/i+4-/?a

Strømmen som ankeret tar opp fra nettet ved drift, blir dermed

/

=

AU.

------- -

=

Ra

U-U,

------------- -

Ra

Spenningsfallet i ankeret under drift blir Af/a = 4 - Ra

Her er U = klemmespenningen U- = indusert motspenning i ankeret AUa = spenningsfallet i ankeret 4 = strømmen i ankeret 7?a = resistansen i ankerviklingen

21

Likestrømsmaskinen som generator Virkemåte En likestrømsgenerator bygger på de samme prinsippene som vekselstrømsmaskinen. Den har de samme hoveddelene: magnetsystemet og ankeret (se figur 1.11). Vi framstiller imidlertid likestrøm ved at veksel­ strømmen blir likerettet. Dersom vi forbinder de to viklingsuttakene som er vist på figurene 1.11, til en ring som er utført som en strømvender (og­ så kalt kommutator), kan vi snu strømretningen i ankerviklingen. Strømvenderen, eller kommutatoren, består i dette tilfellet av to innbyrdes isoler­ te metallsegmenter som er festet på akslingen. På disse sleper de to børstene som forbinder den ytre lasten til generatoren.

1/7= p-n 0) = 2nf u = um- sin (wø

u = u / mV2 =m u ’■ 0,707

Figur 1.11 22

I

Figur 1.12 viser hvordan vi snur strømretningen ved hjelp av kommutatoren. Vi har fulgt én spoleside for en topolet likestrømsgenerator i en om­ dreining, det vil si fra utgangspunktet 0° til 360°. Vi ser av figuren at vi har snudd strømretningen i annenhver halvperiode ved hjelp av segmen­ tene. Vi har med andre ord likerettet en vekselspenning. Det er dette som er prinsippet for likestrømsgeneratoren.

Start- og reguleringsutstyr Enten likestrømsmaskinen skal brukes som generator eller som motor, må det nyttes starter og reguleringsutstyr, som har sine bestemte funksjoner og klemmemerkinger. I grunnkurset så vi på ulike typer av likestrømsmaskiner: a) fremmedmagnetisert maskin b) egenmagnetiserte maskiner: - shuntmaskin — seriemaskin — kompoundmaskin Selv om regulering av likestrømsmaskiner i dag stort sett utføres med styrte strømrettere (se kapittel 2) i industrien, er vi også nødt til å behandle kon­ vensjonelt start- og reguleringsutstyr (start- og feltregulatorresistanser) for å kunne gi en generell innføring i de ovennevnte likestrømsmaskinene i henhold til læreplanen.

Start- og reguleringsresistanserfor motorer Ved start av likestrømsmotoren nytter man en starter i form av en forkoblings- eller begrensningsresistans for å holde startstrømmen på et tilstrek­ kelig lavt nivå i startøyeblikket (ca. 1,5 x merkestrømmen for motoren). Se figurene 1.13 a og b. I motsetning til regulatoren som brukes for generatorer, 23

har denne starteren en relativt lavohmig forkoblings- eller begrensningsresistans, og den gir dermed ikke så store muligheter til å regulere hastigheten på en hensiktsmessig måte. (Ved hastighetsregulering utover nominell hastighet ved full last må vi også nytte en regulator for magnetiseringsstrømmen.) Regulatoren som nyttes som forkoblingsresistans, vil skjemamessig se ut som vist på figur 1.13a og/eller b og ha følgende klemmemerking (se også figurene 1.18 og 1.21):

Klemme L: kobles til nettets positive pol, L+ Klemme R: kobles til ankeret (rotoren) Klemme M: kobles til motorens shuntvikling (magnetiseringsvikling)

a) Starter med forkoblingsresistanser som brukes til start av shunt- og kompoundmotorer

b) Starter med forkoblingsresistanser som brukes til start av serie- og fremmedmagnetiserte motorer

Figur 1.13

Starter medforkoblingsresistans ogfeltregulator Det er ofte nødvendig å bruke en starter som er utstyrt både med forkob­ lingsresistans og feltregulator for magnetiseringsstrømmen i én enhet (starter- og reguleringsenhet). Den første delen av denne utgjør resistanser (forkoblings- eller dempningsresistanser i flere starttrinn, se figur 1.14). Med den kan vi redusere startstrømmen og regulere hastigheten fra null til nominelt turtall ved hjelp av forkoblingsresistansene i starteren. Etter at motorens hastighet er kommet til nominell verdi, kan vi regulere hastigheten ytterligere ved å skyte inn en resistans i magnetiseringskretsen. En slik starter med feltregulator er vist på figur 1.14. Starteren brukes nor­ malt i forbindelse med start og hastighetsregulering av likestrøms shuntmotorer og kompoundmotorer. Klemmemerkingen på denne starteren og feltregulatoren er den samme som for starteren som er vist på figur 1.14. Vedrørende starting og regulering ved hjelp av tyristorer, se turtalls­ regulering av likestrømsmotorer og kapittel 2 - Strømrettere.

Starter med forkoblingsfeltresistansen. Reduserer startstrømmen og regulerer turtallet utover nominell verdi. Brukes til shuntog kompoundmotorer.

Figur 1.14

24

Driftsendringer Øking av lasten (lastmomentet) under drift Dersom lasten (lastmomentet) øker under drift, må motoren utvikle et stør­ re dreiemoment for å balansere lastmomentet. Det gjør den ved å ta opp større strøm fra nettet. Når strømmen øker, øker også spenningsfallet i an­ keret. Nar spenningsfallet i ankeret øker, må den induserte motspenningen i ankeret minke (husk likevektskriteriet). Den induserte motspénningen kan igjen bare minskes ved at motorens omdreiningstall reduseres. Omdreiningshastigheten for en likestrømsmaskin synker derfor når lasten øker.

Reduksjon av lasten (lastmomentet) under drift Dersom lasten (lastmomentet) reduseres under drift, vil hastigheten øke. Når hastigheten øker, øker den motinduserte spenningen. For å holde likevekt mellom klemmespenningen på den ene siden og indusert mot­ spenning i ankeret og spenningsfall i ankeret på den andre siden må spenn­ ingsfallet reduseres. Spenningsfallet i ankeret kan igjen bare reduseres ved at motoren tar opp mindre strøm fra nettet. Omdreiningshastigheten øker og strømmen synker når lasten (lastmomentet) for en likestrømsmaskin reduseres.

Vi kan snu dreieretningen for en likestrømsmotor ved enten å snu strøm­ retningen i ankeret eller å snu strømretningen i magnetviklingen.

Omdreiningshastigheten (w) for en likestrømsmotor er proporsjonal med klemmespenningen (U) og omvendt proporsjonal med fluksen (p:

Dette betyr: Hastigheten for en likestrømsmaskin kan endres ved å endre klemme­ spenningen eller ved å endre magnetfeltet.

Klemmespenningen kan vi regulere ved å skyve inn en regulerbar resistans i ankerstrømskretsen (i serie med ankerviklingene). Denne reguleringsfor­ men under drift gir stor varmgang og stort effekttap i den seriekoblede resistansen. Turtallsregulering av dagens likestrømsmaskiner utføres også med bakgrunn i prinsippet om regulering av spenningen over ankeret eller regulering av magnetfeltet. Men selve reguleringen utføres av styrte strømrettere og tilhørende reguleringsutstyr. Hastigheten kan vi også regulere ved å regulere magnetfeltet. Ved å koble en resistans i serie med magnetviklingen kan vi regulere strømmen i den­ ne slik at magnetfeltet svekkes (hastigheten øker) eller forsterkes (hastig­ heten minker). Her må vi være oppmerksomme på at dreiemomentet er avhengig av magnetfeltet (M = k • (p • /a). Reduseres feltet, reduseres også dreiemomentet. Med for mye reduksjon av feltet kan vi risikere at dreie­ momentet reduseres så mye at motoren stanser (lastmomentet er da større enn motorens dreiemoment).

25

NB! Her skal vi vare oppmerksomme på faren for brudd i magnetiseringskretsen. Dette er spesielt viktigfor motorer som går med liten last. Motorturtallet er omvendt proporsjonalt medfeltet (se uttrykketfor hastighet ovenfor). Dersom feltetforsvinner, for eksempel ved brudd i magnetkretsen, vil motoren ruse og skape livsfarlige situasjoner. Det er derfor tillatt å sløyfe sikringer i magnetiseringskretser for slike motorer. Se FEB 473.1.2 d.

Eksempel på strøm- og spenningsforhold for en likestrømsmotor ved start og drift En 220 V likestrømsmotor med nominell ankerstrøm /a = 35 A har en resistans i ankerviklingen på 0,5 Q. Vi skal bestemme følgende: a) spenningsfallet i ankeret ved nominell strøm (last) b) motindusert spenning i ankeret ved nominelt turtall c) hvor stor startresistansen må være dersom startstrømmen skal redu­ seres til 1,6 ganger motorens nominelle strøm d) hvor stor startstrømmen vil bli dersom motoren starter direkte, det vil si uten startresistans i serie med ankerviklingen Løsning:

AU. = 1. • R. = 35 A • 0,5 Q = 17,5 V

U, = U - AU., = 220 V - 17,5 V = 202,5 V

c)

Istart = 1. • 1,6 = 35 A • 1,6 = 56 A

AUa start = R„ • /slarl = 56 A • 0,5 Q = 28 V

Spenningsfallet over igangsettingsresistansen R, ved start:

URS = U - AUa start = 220 V - 28 V = 192 V Urs

Rs

r

a start

192 V = 3,43 Q 56 A

d) Ved direkte start uten startresistans innkoblet får vi følgende startstrøm: =

start

U_ = 220 V = 440 A Ra ~ 0,5 Q

Effekt, tap og virkningsgrad En likestrømsmaskin får tilført følgende effekt fra nettet: Pt = UI Motoren avgir følgende effekt på motorakslingen:

26

Her er Pa = motorens avgitte effekt Pt = motorens tilførte effekt rj = motorens virkningsgrad

Ulike typer av likestrømsmotorer Det finnes likestrømsmotorer i følgende prinsipielle utførelser: - Permanentmagnetmotor. Magnetfeltet framskaffes av en permanent magnet (figur 1.15a) - Fremmedmagnetisert motor. Magnetviklingen kobles til en separat spenningskilde (figur 1.15 b) - Shuntmotor. Magnetviklingen er koblet i parallell (shuntet) med an­ kerviklingen (figur 1.15c) - Seriemotor. Magnetviklingen er koblet i serie med ankerviklingen (figur 1.15 d) - Kompoundmotorer. Kompoundmotorer har to magnetviklinger, en som parallellkobles med ankerviklingen, og en som seriekobles med ankerviklingen (figur 1.15 e)

a: Permanentmagnet­ motor b: Fremmedmagnetisert motor

c: Shuntmotor

d: Seriemotor e: Kompoundmotor

c

d

Figur 1.15

Shuntmotoren Figur 1.16 viser prinsippet for den elektriske koblingen for en shuntmotor. I shuntmotoren er magnetviklingen parallellkoblet (shuntet) til ankeret.

27

Figur 1.16 Når motoren blir koblet til et likestrømsnett, går det en strøm gjen­ nom magnetviklingen og ankerviklingen. Vi får dannet magnetpoler og magnetfelt. Vi får videre strømgjennomgang i de enkelte ankerlederne med tilhørende magnetfelt.

NB! Vi må vare svart nøye med koblingen av magnetiseringskretsen for en shunt­ motor. Dersom vi får brudd i kretsen, øker turtallet voldsomt, og motoren kan løpe løpsk. Idet kretsen blir brutt, forsvinner magnetfeltet, og turtallet til an­ keret økerfor å opprettholde den motinduserte spenningen. Igangsetteren/star­ teren for en likestrøms shuntmotor bør derfor utstyres med en holdemagnet som virker slik at igangsetteren automatisk går tilbake til utgangsstilling der­ som det blir brudd i magnetiseringskretsen. Se figur 1.17. Ankeret far da full igangsettingsresistans. Klemmespenningen over ankeret blir redusert, og der­ med blir også turtallet lavere. n = k• —

ø Nødstopp

Figur 1.17 Figur 1.18a viser et eksempel på et koblingsskjema for en likestrøms shuntmotor med kombinert igangsetter (7^) og shuntregulator (7?r). Mo­ toren blir startet over en motorvernbryter og er koblet for dreieretning mot høyre. Figur 1.18b viser hvordan klemmebrettet må kobles dersom vi ønsker at motoren skal gå med dreieretning mot venstre.

28

a) Shuntmotor med dreieretning høyre

b) Tilkobling til klemmebrettet for dreieretning mot venstre

Figur 1.18 Full igangsettingsresistans innkoblet i starten gjør at startstrømmen redu­ seres til et minimum. Null magnetiseringsresistans, 7?r, innkoblet i starten gir høyeste magnetiseringsstrøm og magnetfelt. Igangsettingsresistansen reduseres trinn for trinn inntil motoren er kommet opp i normalt turtall/normal hastighet. Når Rx er koblet helt ut, har ankeret full klemmespenning. Dersom turtallet skal økes ytterligere, må vi redusere magnetfeltet. Ved økende resistans i magnetiseringskretsen minker magnetiseringsstrømmen og magnetfeltet, og turtallet øker. Ser vi på shuntmotorens driftsmessige egenskaper, kan vi fastslå følgende fordeler og ulemper: Fordeler: - Trinnløs og nøyaktig regulering av motorturtall - Turtallet synker lite ved stigende belastning

Ulemper: - Lavt startmoment. (Motorens dreiemoment stiger imidlertid lineært ved økende belastning)

29

Av belastningskarakteristikkene på figur 1.19 ser vi at shuntmotoren har et stabilt turtall som synker lite ved økende belastning. Vi ser også her at motoren har lavt startmoment, og at momentet øker lineært med belast­ ningen.

Turtall n

Dreiemoment M

Tomgang

Shuntmotorens strøm- og spenningsforhold under oppstart og drift su.

u - u, = Ra

U - Uj u R. + Rm

start

=

/ *a start

+ '

/

u

u

Ra + Rs

Rm

Her er U = nettspenningen t/j = motindusert spenning i ankeret A (7a = spenningsfallet over ankerviklingen I = nettstrømmen 4 = strømmen i ankerviklingen Im = strømmen i magnetviklingen 4tart = startstrømmen 7?a = resistansen i ankerviklingen Rm = resistansen i magnetviklingen Rs = resistansen i igangsetteren

Eksempel

j En 220 V likestrøms shuntmotor med nominell strøm /= 30 A har en resistans i ankerviklingen på 0,3 Q. Strømmen i magnetkretsen er på 1,5 A. Vi skal bestemme følgende: a) strømmen i ankeret ved nominelt turtall b) spenningsfallet i ankeret ved nominell strøm (last) c) motindusert spenning i ankeret ved nominelt turtall d) hvor stor startresistansen må være dersom startstrømmen skal redu­ seres til 1,6 ganger motorens nominelle strøm e) hvor stor startstrømmen vil bli dersom motoren starter direkte, det vil si uten startresistans i serie med ankerviklingen f) resistansen i magnetviklingen g) hvor stor resistans som må kobles inn i magnetiseringskretsen der­ som magnetstrømmen skal kunne reguleres ned til 0,5 A

Løsning: a) /a = /- 4 = 30A- 1,5A = 28,5A b) A(4 = 4 • Æa = 28,5 A • 0,3 Q = 8,55 V

c) = U- A(4 = 220 V-8.55 V = 211,45 V

Eksempel d)/start = /- 1,6 = 30 A - 1,6 = 48 A 4 start = 4 start - 4n=

A U start

~ 1 >5

= 4'4 start = 46’5

A = 46,5 A

A • 0,3 Q = 14 V

Spenningsfallet over igangsettingsresistansen

ved start:

(/■>.= l/-At/ Jldl . .L = 220V-14V = 206V d

R? =

206 V = 4,43 Q 45,5 A

e) Ved direkte start uten startresistans innkoblet får vi følgende startstrøm: U + Im = 220 V + 1,5 A = 733,3 A + 1,5 A = 734,8 A Un = -^

U 220 V f) Rm = — = TTVT = 146,7 Zm 1,5 A g) Strømmen i magnetiseringskretsen med innkoblet regulatorresistans blir I

-- u Rm + R,

Resistansen i regulatoren når magnetiseringsstrømmen skal kunne regu­ leres ned til 0,5 A, blir da

U - Rm = 220 V - 146,7 Q = 293,3 Q Rr = -p ^4Zm 0,5 A

Seriemotoren Figur 1.20 viser en prinsippskisse for en likestrøms seriemotor, og figur 1.21 viser koblingsskjemaet for den samme motoren. Som vi ser, er magnetiseringsviklingen koblet i serie med ankeret. Da hele den tilførte strømmen går gjennom magnetiserings- eller serieviklingen (/= /a = /m), må den være di­ mensjonert for denne. En annen konsekvens av seriekoblingen er at magne­ tiseringsstrømmen og dermed også magnetfeltet varierer med belastningen. Både motorturtallet og motormomentet er derfor sterkt avhengig av belast­ ningen. Se belastningskarakteristikkene for seriemotoren på figur 1.22.

Figur 1.20 31

a) Seriemotor med dreieretning høyre

b) Tilkobling klemmebrett for dreieretning venstre

Figur 1.21 Turtallet er relativt høyt ved lav belastning, og som vi ser, synker det sterkt med økende belastning. Dette kommer av at ankeret og magnetiseringsviklingen fører samme strøm. Av karakteristikken ser vi at motoren har et lavt startmoment. Motormomentet øker imidlertid svært mye ved økende belastning. En seriemotor må aldri startes i tomgang eller med et lavt lastmoment/ bremsemoment. Da vil den kunne ruse opp til en svært stor og farlig hastighet. Seriemotoren må heller ikke starte med full spenning. Vi bruker derfor en igangsettingsresistans, Rv som seriekobler anker- og magnetviklingen. Se koblingsskjemaet på figur 1.21.

Figur 1.22 32

Igangsettingsresistansen brukes dermed til å dempe startstrømmen og til hastighetsregulering av motoren. Hastigheten blir regulert ved at vi re­ gulerer klemmespenningen til motoren. Når klemmespenningen blir re­ dusert, blir også den motinduserte spenningen redusert, og hastigheten avtar. Likestrøms seriemotorer brukes ofte til drift av lokomotiver, trolley­ busser, trikker osv. som krever stort dreiemoment ved stor last.

Strøm- og spenningsforhold for en seriemotor: / = 1. = /m 2 =

U ~ U, ^a +

Her er U = nettspenningen Ux = indusert motspenning i ankeret 7^ = resistansen i igangsetteren = resistansen i ankerviklingen Rm = resistansen i magnetviklingen I = nettstrømmen 4 = strømmen i ankerviklingen /m = strømmen i magnetviklingen

Kompoundmotor En kompoundmotor er i prinsippet en kombinasjon av en seriemotor og en shuntmotor. Det vil si at motoren har både en shuntvikling og en serievikling. Se figurene 1.23 og 1.24. Serieviklingen benevnes ofte i denne sammenhengen som kompoundvikling.

Figur 1.23

Kompoundering Avhengig av hvordan vi kobler kompoundviklingen, kan vi få forskjellige driftsegenskaper. Vi snakker her om medkompounderingo»^ motkompoundering.

53

a) Kompoundmotor med dreieretning høyre

R

4i A1_____________D1 . a

Figur 1.24

DO /

L-

>/ >E2

r 4n
og I = ----------- --------U • \ 3 • cos

£/±400 V faktor for å få med dobbel ledningslengde (lengde for tenkt iden­ tisk kurs) faktor som brukes for å justere lederresistansen fra 20 °C til 80 °C.

NB! Linjeimpedansene beregnes ved 80 °C.

110

Tabell a Impedans i IT-nett ved U = 230 V 4c2p mm ved inntak (kA)

0,5

1

2

3

5

10

15

Zytre (mQ/fase)

175

87

44

29

18

9

6

Tabell b Tabell over lederkonstanter ved 20 °C

Nominelt tverrsnitt (mm2)

1,5

Resistans Cu (mQ/m)

Resistans Al (mQ/m)

12,1

-

0,106

Reaktans (mQ/m)

2,5

7,41

-

0,100

4

4,61

-

0,100

6

3,08

-

0,094

10

1,83

-

0,091

16

1,15

1,91

0,085

25

0,727

1,20

0,079

35

0,524

-

0,075

50

0,387

0,64

0,075

Med bakgrunn i den beregnede feilstrømmen (beregnet med identisk kurs) kan man 1

Beregne berøringsspenningen fra utsatt del med jordfeil fram til nærmeste fordeling med jordelektrode: 6c(2p) ~ -A 63 A

+ 20 °C eller 40 °C + 20 °C eller 40 °C

1,05-1,35 innen 1 time 1,05-1,25 innen 2 timer

+ 30 °C ± 2 °C + 30 °C ± 2 °C

1,05-1,30 innen 1 time 1,05-1,30 innen 2 timer

Temperaturkompensert, utløsning ved:

Temperaturkompensert, utløsning ved:

/r < 63 A

- 5 °C + 20 °C + 40 °C

1,05-1,40 1,05-1,30 innen 1 time 1,00-1,30

/u < 63 A

- 5 til + 40 °C

1,05-1,30 innen 1 time

/r>63 A

- 5 °C + 20 °C + 40 °C

1,05-1,35 1,05-1,25 innen 2 timer 1,00-1,24

/u > 63 A

- 5 til + 40 °C

1,05-1,30 innen 2 timer

Figur 3.31 Startapparater blir inndelt i brukskategorier (AC for vekselstrømsbruk og DC for likestrømsbruk). Ved valg av motorvernbryter, effektbryter og kontaktorer må brukskategorien vurderes og startapparatene velges eller avstemmes i henhold til dette. Figurene 3.32 a og b viser klassifisering av brukskategorier og brukseksempler i henhold til IEC 947 ved henholdsvis vekselstrøm og likestrøm.

145

Brukskategorier etter IEC 947

Vekselstrøm Eksempler på bruksområder

AC-1

AC-15

AC-2 AC-20 AC-21

AC-22 AC-23

Start og stopp av sleperingsmotorer Start og stopp ved tomgang Innkobling av ohmsk last inklusiv en begrenset overlast Innkobling av blandet last (ohmsk og induktiv) inklusiv en begrenset overlast Kobling av motorlast eller annen høy induktiv last

AC-3

Innkobling av kortslutningsmotor. Utkobling under drift (3)

AC-4

Inn- og utkobling av kortslutningsmotor. Motstrømsbremsing (1), reversering (1), rykkjøring (2)

AC-5a AC-5b

Kobling av gasslamper Kobling av glødelamper

AC-6a AC-6b

Kobling av transformatorer Kobbling av kondensatorbatterier

AC-7a

Kobling av svak induktiv last (husholdningsapparater eller liknende) Kobling av motorer for husholdningsutstyr

AC-7b AC-8a

AC-8b

(1) (2) (3)

146

Ren ohmsk belastning eller belastning med liten induktivitet. Eks.: Elektriske varmeovner Styrestrømslast, elektromagnetisk last < 70 VA

Kobling av kapslede fryse- og kjølekompressorer med manuell tilbakestilling av overstrømmer (4) Kobling av kapslede fryse- og kjølekompressorer med automatisk tilbakestilling av overstrømsutløser

Motstrømsbremsing eller reversering av en motor foretas ved omkobling av to faseledere Med rykkjøring menes korte innkoblinger av en motor Startapparatet må leilighetsvis tåle rykkjøring og motstrømsberemsing i en begrenset varighet. Maksimalt antall koblinger bør ikke overstige 5 koblinger/minutt eller 10 koblinger per hvert 10. minutt.

Likestrøm Bruks­ kategori

Eksempler på bruksområder

DC-1

Ren ohmsk belstning eller belastning med liten induktivitet. Eks.: Elektriske varmeovner Styrestrømslast, elektromagnetisk

DC-13

DC-20 DC-21 DC-22

DC-23

DC-3

—

(1)

(2) (3)

Start og stopp ved tomgang Innkobling av ohmsk last inkllusiv en begrenset overlast Innkobling av blandet last (ohmsk og induktiv) inklusiv en begrenset overlast Kobling av sterk induktiv last, for eksempel seriemotor.

Innkobling av Shuntmotor: Start, motstrømsbremsing reversering, rykkjøring, motstandsbremsing _

—

DC-5

Kobling av seriemotor

DC-6

Kobling av glødelamper

Motstrømsbremsing eller reversering av en motor foretas ved omkobling av to faseledere Med rykkjøring menes korte innkoblinger av en motor Startapparatet må leilighetsvis tåle rykkjøring og motstrømsberemsing i en begrenset varighet. Maksimalt antall koblinger bør ikke overstige 5 koblinger/minutt eller 10 koblinger per hvert 10. minutt

Figur 3.32 a og b Figur 3.33 viser innkoblings- og bryteevne for de respektive brukskate­ goriene. Med innkoblingsevne mener vi her den høyeste strømmmen start­ apparatet kan koble inn under fastsatte betingelser. Med høyeste bryte­ evne mener vi den høyeste strømmen startapparatet kan koble ut/fra un­ der bestemte betingelser.

147

Vekselstrøm Brukskateg.

Inn- og utkoblingsbetingelser

/c//e

Bruks­ kategori

1,5

1,05

0,8

AC-2

4,0

1,05

0,65

AC-3

8,0

1,05

(3)

AC-4

10,0

1,05

(3)

AC-5a

3,0

1,05

0,45

AC-5b

1,5

1,05

(4)

AC-6a

(5)

(5)

(5)

AC-6b

(7)

AC-7a

1,5

1,05

0,8

AC-7b

8,0

1,05

(3)

AC-8a

6,0

1,05

(3)

AC-8b

6,0

1,05

(3)

L/R ms

/c//e

COS (0

AC-1

Inn- og utkoblingsbetingelser

DC-1

1,5

1,05

1,0

DC-3

4,0

1,05

2,0

DC-5

4,0

1,05

15,0

DC-6

1,5

1,05

(6)

Her er:

/ /c /e U Ue UR cos

Figur 6.6 388

cn

d) Enkel motorinstallasjon For en motorinstallasjon har vi en tilkobling til PLS-en som vist på figur 6.7 a. Installasjonen skal virke som logikkskjemaet på figur 6.7 b viser. Styrestrømsskjemaet for primærkontrollen er vist på figur 6.7 c.

1 2 3 4 5

6

7

Forklar funksjonen på figur 6.7 b. Lag tilordningsliste for anlegget. Lag programdokumentasjon. Programmer og funksjonsprøv funksjonen. Hvordan ville funksjonen vært dersom vi hadde programmert vippa som en R-dominert vippe? Forklar kort den vesentlige forskjellen mellom en R-dominert og en S-dominert vippe. Gi også et enkelt eksempel på når det er nød­ vendig å bruke en S-dominert vippe istedenfor en R-dominert. Programmer og funksjonsprøv funksjonen på figur 6.7.

Innkobl. kommando

b)

389

Enkel tidsfunksjon Figur 6.8 a viser funksjonsskjema og logikkskjema (figur 6.8 b) for en enkel signalfunksjon som kan nullstilles enten av en stoppbryter eller etter en viss tid. 1 Forklar funksjonen. 2 Lag programdokumentasjon. 3 Programmer og funksjonsprøv funksjonen. a) ------------------------------------------------------------------- Start

(S1)

> 1 -------------------------------------- Stopp (S2)

R

s

Signal

1

tN

Signaltid

2

Figur 6.8

Øving 3 Enkel tyverialarm med PLS 3.1 Vi skal lage en enkel tyverialarm med PLS. Funksjonen er vist på funksjonsplanen på figur 6.9. Av den ser vi at dersom alarmen er gjort operasjonsklar med bryter Sl, vil alarmen iverksettes ved at fotocelle Bl eller B2 blir aktivert. Alarmlyden skal veksle i takt med en taktgiver.

Alarmen skal kvitteres (nullstilles) ved hjelp av bryter S2. a) b) c) d)

Fullfør tilkoblingen på PLS-en på figur 6.10. Lag tilordningsliste på figur 6.11. Lag programdokumentasjon i funksjonsplanform på figur 6.12. Programmer og funksjonsprøv tyverialarmen.

Fotoselle B1

—

& ----------

Fotoselle B2 Klargjøring for alarm (S1)

Avstilling alarm (S2)

> 1

2 Alarmtid ute Taktgiver

R

Alarm

1

tN

Alarmtid

2

Figur 6.9 390

V

S

Figur 6.10

Lag tilordningsliste

Figur 6.11

Lag programdokumentasjon i funksjonsplanform

Figur 6.12 391

Øving 4 Enkel motorstyring med overvåkings- og alarmfunksjoner 4.1 Vi skal lage en enkel motorstyring med overvåking. Som overordnet nivå og automatiseringsapparat skal vi bruke en PLS. Funksjonsskjema for motorstyringen er vist på figur 6.13. Primærkontrollens hovedkrets og styrekrets er vist på figur 6.14.

Av funksjonsskjemaet kan vi lese følgende start-, stopp- og driftskriterier:

Start: Stopp: Forrigling:

Alarm:

Signal:

Tilbakemelding om driftsklar og start. Stoppbryter, nødstopp eller termisk overstrøm. Forriglingen tenker vi oss som en funksjon med en ar­ beidskontakt som skal ligge inne hele tiden for å kunne gi utgangssignal. Dersom forriglingen faller ut under drift, skal utgangssignalet til motoren nullstilles. Når utgangs­ signalet er nullstilt, skal også den overordnede holdefunksjonen nullstilles. Alarmen skal iverksettes dersom nødstopp betjenes, eller ved termisk utkobling av motoren. Alarmen skal kvitteres ved hjelp av en trykknappbryter. Drift: rolig tys Utkobling ved feil: blinkende lys Lampeprøving: ved testbryter

Tilbakemelding driftsklar (-K3)

Start

(-S1)

Stopp (-S2) Tilbakemelding ikke driftsklar (-K3) Nødtopp (S3)

Termisk utkobling (-F2) Forrigling (S6)

Kvittering alarm (-S4)

Lampeprøver (-S5)

Figur 6.13

392

Q1

Figur 6.14 a) b) c) d)

Kompletter tilkoblingen på PLS-en på figur 6.15. Lag tilordningsliste på figur 6.16. Lag programdokumentasjon i funksjonsplanform på figur 6.17. Programmer og funksjonsprøv anlegget.

Du finner forslag til løsning på figur 6.18,6.19 og 6.20.

Start

Stopp

Nødstopp

Kvittering alarm

Lampeprøver Forrigling 1 Tilbakemeld, driftsklar Termisk relé

Figur 6.15

393

Lag tilordningsliste

Figur 6.16

Figur 6.17 394

fortsetter neste side

Lag programdokumentasjon i funksjonsplanform

Figur 6.17

Forslag til løsning på øving 4.1:

Figur 6.18 Utganger:

Innganger: S1 S2 S3 S4 S5 S6 K3 F2 K1 K2 H1

Start Stopp Nødstopp Kvittering alarm Lam pep rø ve r Forrigling 1 Tilbakemelding: driftsklar stilling Termisk relé Utgang motor Utgang alarm Utgang optisk signal

E E E E E E

62.00 62.01 62.02 62.03 62.04 62.05

E E A A A

62.06 62.07 62.00 62.01 62.02

Motor Alarm Signal

A 62.00 A 62.01 A 62.02

Tilordningsliste

Figur 6.19

395

E62.03

Hjelpefunksjon utkobling feil

E62.07

M01.01

E62.01 E62.06 M01.00

E62.06 E62.00

Utgang motor

E62.05

Alarm

Signal: Drift: Fast lys Utkobling feil: blink

Figur 6.20

Forslag til løsning for øving 4.1c

Øving 5 Nivåregulering. Dokumentasjon ogjustering av regulator Figur 6.21 viser et instrumentert flytskjema for en nivåregulering, og instrumenteringen som inngår i anlegget og instrumenteringssløyfa. Sammenhengen mellom det instrumenterte flytskjemaet og et elektrisk oversiktsskjema for prosessen (prosessutrustningen) er vist på figur 6.22. Reguleringssløyfa for prosessen framgår av figur 6.23. Uavhengig av vannforbruket (representert ved håndventilen HV) skal vann nivået i øvre tank holdes konstant. Skalverdien (SV) settes på regula­ toren (LIC). (I dette tilfellet bruker vi en fast regulatorenhet, ikke en PLSprogrammert.) Anleggets styrefunksjoner skal utføres ved hjelp av PLS som automatiseringsapparat. Det framgår av funksjonskjemaet på figur 6.24.

396

5.1 a) b) c) e) f) g)

Hva mener vi med et intrumentert flytskjema? Forklar kort symbolene på figur 6.21. Hva mener vi med et blokkskjema? Forklar kort symbolene på figur 6.23. Forklar kort syreguleringssløyfa som er vist på figur 6.23. Forklar kort figur 6.22.

Utstyr som inngår i reguleringssløyfa:

INSTRUMENT

BESKRIVELSE

INNGANG

UTGANG

SUPLY

LT

TRYKKTRANSMITTER

TRYKK

4-20 mA

LR

SKRIVER

4-20 mA

—

24V DC

LIC

PID-REGULATOR

4-20 mA

4-20 mA

230V AC

LY

SIGNALOMFORMER

4-20 mA

0,2-1 bar

1,4 bar

LV

SETEVENTIL

0,2-1 bar

..............

..............

LAH .01

PNP GIVER

H20

+24V DC

24V DC

LAH .02

PNP GIVER

H20

+24V DC

24V DC

LZV .01

EL.VENTIL

230V AC

LZV .02

EL.VENTIL

230V AC

— —

230V AC

— —

397

a)

Prosessutrustning

K

b)

c) Styrelogikk

Grenseverdi

Kontrollert system (prosess)

prosess

Figur 6.22

Figur 6.23 398

6.2 Forklar kort egenskapene for a) P-regulering b) Pl-regulering c) PID-regulering d) Hva mener vi med dødtid og tidskonstanter i reguleringsfunksjoner?

6.3 Til anlegget skal det brukes PLS som automatiseringsapparat, en 230 V trefaset kortslutningsmotor, og likeretter for 24 V for stabilisert likespen­ ning. Til PLS-anlegget skan du bruke følgende tilordning for inn- og utganger (tilordningslisten er satt opp for en CS31, men kan tilpasses hvilken som helst PLS): Innganger: E 62,00 Sl- Start anlegget E 62,01 S2 - Stopp anlegget E 62,02 S3 - Kvittering alarm E 62,03 LAH.01 - PNP-giver E 62,04 LAH.02 - PNP-giver

Utganger: A 62,00 Ml - Kortslutningsmotor 230 V A 62,01 LZV.01 - Magnetventil Yl A 62,02 LZV.02 - Magnetventil Y2

A 62,03 A 62,04 A 62,05

Alarm H1 (grønn) Reguleringssløyfe i drift H2 (rød) Øver tank for høy

a) Lag skjema for primærkontrollen. b) Forklar anleggets funksjon med bakgrunn i funksjonsskjemaet på figur 6.24 (gjør en kort beskrivelse av anleggsfunksjonen og reguler­ ingen). c) Lag programdokumentasjon for anlegget i funksjonsplanform eller i kontaktplanform (avhengig av PLS-utstyret og programmerings mulighetene). d) Programmer anlegget.

399

Start (S1)

Stopp (S2)

1 LAH.01

8 (5s)

LAH.01

8 (5 s)

LAH.02

9 (30 s)

LAH.01

8 (5 s)

Kvittering alarm (S3)

1

LAH.01

8 (5 s)

LAH.01

LAH.02

Figur 6.24

5.4 Før måleomformeren (transmitteren) monteres, er det vanlig å justere den i forhold til høyeste og laveste måleverdi.

400

Måleverdiomformeren tilføres 24 V DC, og et amperemeter kobles til utgangen. Inngangstrykket simuleres ved hjelp av en håndpumpe og et instrument som viser trykket. På måleverdiomformeren er det justeringsskruer som er merket med henholdsvis «zero» og «span». Trykket som tilsvarer 0 % væskenivå, pumpes opp, og «zero» justeres slik at utgangsstrømmen blir 4 mA. Deretter økes trykket slik at dette samsvarer med et væskenivå på 100 %. Justeringsskruen «span» justeres da slik at strømmen på utgangen blir 20 mA. Etter dette bør man redusere inngangstrykket til 0 % for å kontrol­ lere at ikke nullpunktet har forskjøvet seg.

Måleverdiomformeren er beregnet på å registrere overtrykk, det vil si at trykket som måleverdiomformeren registrerer, er avhengig av følgende formel: p • ? • g • h, der p er trykket i pascal, ? er massetettheten, g er tyngdens akselerasjon, og h er væskesøylen i meter.

Anta at hl og h2 på figur 6.21 er henholdsvis 1 og 8 m. Bestem a) trykket som virker mot LT ved 0 % nivå i tanken b) trykket som virker mot LT ved 100 % nivå i tanken c) differansetrykket mellom høyeste og laveste trykk («span») uttrykt i bar

5.5 På figur 6.21 ser du en regulator (LIC). Dette er en analog regulator med 4-20 mA inngang og utgang. Ventilen LV virker slik at når trykket inn på membranaktuatoren øker, så øker gjennomstrømningen av væske/vann. (LV er lukket ved luftsvikt.)

a) Skal utgangen til regulatoren være direkte eller reverserende? b) Du er i tvil om hvor stor regulatorforsterkningen er, og velger å foreta en oppstart med moderat forsterkning på henholdsvis P-virkning og I-virkning. D-virkning er utkoblet. Regulatoren settes i auto (skal­ verdi = 50 % og forbruket ca. 40 %.). Innsvingningsforløpet registreres på en skriver og er vist på figur 7.25.

Vurder innsvingningsforløpet med tanke på proporsjonal- og integralforsterkningen: 1 Bør proporsjonalforsterkningen økes eller reduseres? 2 Bør integralforsterkningen økes eller reduseres? c) Etter flere forsøk velger du å bruke Ziegler Nichols metode. Belastningsfunksjonen beholdes (SV = 50 % og forbruket ca. 40 %). Ved en proporsjonalforsterkning på Fq (Fp-krit) = 10 går systemet i selvsving. Utskriften fra LR er vist på figur 7.26. Bruk Ziegler Nichols metode og beregn regulatorparametere når den­ ne skal virke som PI-regulator.

401

Figur 6.25

Figur 6.26

5.6 a) Anta at belastningen (ved øving 5.5) øker fra 40 til 80 %. Hvilke forandringer ville vært ønskelig med hensyn til proporsjonalforsterkning og integraltid?

b) Belastningen reduseres igjen til 40 %. Ønsket verdi (SV) reduseres imidlertid til 20 %. Hvilke forandringer ville nå vært ønskelig med hensyn til proporsjonalforsterkning og integraltid? c) Vi tenker opp brudd i signalet fra måleverdiomformeren LT på figur 6.21. Forklar hvordan anlegget vil reagere på dette.

d) Hva skjer dersom anleggets 24 V likespenning faller ut?

402

Øving 6 Kvalitetskontroll av oppgaven 6.1 a) Kontroller alle øvingene mot oppgavemålet, øvingsmomentene og oppgavespesifikasjonen, slik at du garanterer at oppgaven er utført i henhold til dette. Når du gjør det, kvalitetssikrer du oppgaven. (I en praktisk arbeidssituasjon vil det si det samme som å kvalitetssikre det arbeidet du skal levere til en kunde. Kvalitetskontrollen er her en del av kvalitetssikringen.)

6.2 a) Du skal også kontrollere oppgaven mot offentlige krav. I dette tilfellet vil det være Eltilsynets forskriftsmessige krav til materiell, utstyr og ut­ førelse for å ivareta kravene til personsikkerhet, brannsikkerhet og driftssikkerhet. Denne kontrollen er en del av internkontrollen.

Vurder hvilke kontrollspørsmål det er aktuelt å stille når du skal kontrol­ lere anlegget. (Ta utgangspunkt i motorstyringen under øving 4 når du skal kontrollere anlegget i kontrollfasene.) Kontrollen omfatter • besiktigelse (visuell inspeksjon) • klargjøring av krav og funksjon • kontrollmåling

403

OPPGAVE jf

■
Nødstoppbryter

Stoppbryter manuell kjøring

Servicevender

Figur 7.4

408

Startbryter manuell kjøring

|^> Hovedkontaktor for transportbånd Innkoblingskommando fra høyere kontrollnivå jfi> Hjelperelé for tilbakemelding fra servicevender i stilling «AUT»

1

Vender kjøreprogram P1

&

Giver B4 (lav hastighet kjøreprogram P1) Vender kjøreprogram P2

&

Giver B3 (lav hastighet kjøreprogram P2)

2

------- 1 N |

Vogn fram lav hastighet'

Vender kjøreprogram P1

—

Giver B5 (stopp kjøre­ program P1) Vender kjøreprogram P2

s N

l

Vogn stopper

Giver B4 (stopp kjøre­ program P2)

Vinsj ned

Giver B6 (vinsj nede)

5

N

Vinsj stopper

S

El magnet nullstilles

Nt

Ventetid T1

------- 1 N |

1

Vinsj opp

Giver B7 (vinsj oppe) N

Vinsj stopper

S

Vogn tilbake

Giver B2 (lav hastighet endestasjon)

-------- 1 N | Vogn tilbake i lav hastighet

Giver B1 (stopp endestasjon) 8

------- [ s |

Vogn stopper

Vogn stoppet

9

------- 1 N |

Giver B8 (lasterampe tom)

Vinsj senkes

Giver B8 (materiale på lasterampe) 10

11

N

Vinsj stopper

S

Elmagnet nullstilles

Nt

Ventetid T2

—CET

1

Vinsj opp

Giver B7 (Vinsj oppe) 12

1—| N | Vinsj stopper________

__________ A —| N | Nullstill an legge*

Figur 9.2 430

d5

________

[ Syklusbryter Ny sekvensstart

a) Forklar kort hvilken dokumentasjon du bør klarlegge for å gjennom­ føre et slikt anlegg. b) Dersom tiden strekker til, lager du nødvendig anleggsdokumentasjon.

Øving 2 Dokumentasjon for anlegget 2.1 Når man skal lage dokumentasjon for anlegget, kan man ta utgangspunkt i oversikten over prosessutrustningene og inndeling av kontrollnivåene.

Øving 3 Programmmering, funksjonsprøving og idrifisettelse 4.1 a) Lag programdokumentasjon og programmer anlegget.

b) Funksjonsprøv anlegget og sett det i drift.

Øving 4 Miljø- og sikkerhetskrav 4.1 a) Drøft og vurder hvilket verneutstyr som er nødvendig ved vedlikehold av slike anlegg som dette. b) Drøft ditt og klassens kjennskap til faremomentene og den fysiolo­ giske virkningen som strøm gjennom kroppen har på et menneske. c) Drøft og vurder behovet for nødvendig opplæring i 1 førstehjelp 2 sikkerhetsforskrifter 3 bruk av verneutstyr

431

Pumpeanlegg. Tre pumper. Digital og analog nivåmåling

Mål Når du har lest og bearbeidet dette kapitlet, skal du kjenne til - pumpeanlegg med tre pumper, to pumper som alternerer, og en som virker som nødpumpe og som reservepumpe - nivåmåling med kapasitive digitale givere og analog ultralydnivåmåling - PLS som automatiseringsapparat på et slikt overordnet kontrollnivå

Kommentarer Denne oppgaven kan vi se i sammenheng med oppgave 6, som var gjen­ nomført med overordnet kontroll i reléutførelse. Vi skal imidlertid utvide oppgaven, idet pumpe 1 og pumpe 2 skal alternere, og vi skal bruke PLS som automatiseringsapparat.

Etter at oppgaven er gjennomført med digitale kapasitive givere som nivågivere, skal vi erstatte disse med en analog ultralydgiver til nivåmåling. Dersom oppgaven føles for stor og/eller tiden blir for knapp til å gjennomføre den fullstendig, kan den programmeres og funksjonsprøves direkte på PLS-en. Den øvrige delen kan av hensyn til anleggsforståelsen gjennomgås dokumentasjonsmessig. Det ville være ideelt dersom skolen hadde muligheten til å ha et slikt anlegg (eventuelt med modell) tilgjenge­ lig slik at dette kunne stå ferdig montert, at elevene kunne gjennomgå anleggsdokumentasjonen, og at de selv bare programmerte og funksjonsprøvde anlegget.

Øvingsrekkefølge 1 2 3 4

432

Anleggsoversikt og prosessbeskrivelse Anleggsdokumentasjon for pumpeanlegget Prosessbeskrivelse, funksjonsplan programmering og funksjons­ prøving Programdokumentasjon for pumpeanlegget

Øving 1 Anleggsoversikt og prosessbeskrivelse 1.1 Pumpeanlegget består som i oppgave 5, øving 2 av to pumper for ordinær drift, Pl og P2, pluss en tredje pumpe, P3. Pumpe P3 skal virke som nødpumpe dersom de to første pumpene ikke greier å ta unna tilsiget i brønnen. Dersom en av de to pumpene svikter (for eksempel løser ut på grunn av overstrøm), skal pumpe P3 virke som reservepumpe.

For at ikke én pumpe skal få unødig stor slitasje (vi antar at én pumpe i de fleste tilfeller greier å holde vannstanden nede), skal de to pumpene for ordinær drift alternere. Det vil si at pumpene skal veksle om å starte først. Oversikten over pumpeanlegget blir som vist i oppgave 5, figur 5.5. Figurene 5.6 (pumpeanleggets kontrollnivåer), figur 5.7 (hovedstrømsskjemaet for pumpene), arrangementstegningen for apparatskapet (figurene 5.8 a og b), kretsskjemaene for de induktive giverne (figur 5.8 c) og styrestrømsskjemaet for pumpenes primærkontroll blir tilsvarende i denne oppgaven.

Når det gjelder arrangementstegningen for apparatskapet (figur 5.8 a), vil alle hjelpereleer for styre- og kontrollfunksjonen bli byttet ut med PLS.

Start- og driftskriterier Start/klargjøring: 1 Tilbakemelding om driftsklar stilling fra alle pumpene 2 Startbryteren betjenes Drift: 1 Når vannstanden kommer til nivået 1,0 m (= K2 - F2), skal pumpe Pl starte. Dersom pumpe Pl greier å tømme brønnen, skal pumpe Pl stoppe når vannet er kommet ned til nivået 0,3 m (= K2 - Fl). 2

Dersom pumpe P1 ikke greier å pumpe unna (vannet fortsetter å stige), skal pumpe P2 starte når vannstanden kommer til nivået 2,0 m (= K2 - F3). Greier begge pumpene å holde vannet unna, skal begge gå til vannstanden er kommet ned til nivået 0,3 m.

3

Pumpe 1 og pumpe 2 skal alternere om å starte ved nivået 1,0 m. Med det mener vi at pumpe 1 starter ved nivået 1,0 m og pumpe 2 ved ni­ vået 2,0 m. Ved neste gangs start ved nivået 1,0 m er det pumpe 2 som skal starte, mens pumpe 1 da skal starte ved nivået 2,0 m, osv.

4

a) Pumpe P3 som nødpumpe: Dersom ikke pumpene Pl og P2 sammen greier å holde vannet un­ na, vil en tidsfunksjon starte når vannstanden når nivået 3,0 m (= K2 - F5). Dersom nivået etter 60 sekunder fortsatt er over 3,0 m, skal pumpe P3 starte som nødpumpe. Nar pumpe P3 er i drift som nødpumpe, skal den stoppe når vann­ standen kommer ned til nivået 2,3 m (= K2 - F4).

433

b) Pumpe 3 som reservepumpe: Dersom pumpe Pl eller pumpe P2 faller ut under drift, skal pum­ pe P3 virke som reservepumpe for den pumpa som har falt ut. Når pumpe P3 går som reservepumpe, skal den ikke stoppe før nivået kommer ned til 0,3 m. 5 . Alarm: a) Det skal gis akustisk alarm når 1 nivået 3,0 m har stått i 60 sekunder, eller når 2 pumpe 1, pumpe 2 eller pumpe 3 kobles ut for overstrøm. b) Alarmen kvitteres (de optiske signalene følger nivået og de termiske releene).

6 Signal: Det skal gis optisk signal når a) pumpeanlegget er i drift b) pumpe Pl er i drift c) pumpe P2 er i drift d) pumpe P3 går som nødpumpe e) pumpe P3 går som reservepumpe f) pumpe Pl er utkoblet for overstrøm g) pumpe P2 er utkoblet for overstrøm h) pumpe P3 er utkoblet for overstrøm

Øving 2 Anleggsdokumentasjon for pumpeanlegget 2.1 a) Studer figurene 5.5, 5,7, 5.8 a til og med 5.8 c i oppgave 5, og skaff deg oversikt over pumpeanlegget. b) Hovedstrømsskjemaet for primærkontrollen blir som figur 5.7 viser, mens primærkontrollen for styrestrømmen blir som vist på figur 10.1. Studer disse nøye. c) Figur 10.2 viser tilordningslisten for pumpestasjonens innganger og utganger, mens figur 10.3 viser tilkoblingen av innganger og utganger til PLS-en. Studer disse, og forviss deg om at det er samsvar mellom tilordningslisten og tegningen for inn- og utganger på PLS-en.

434

CD

E CD

1,0 m E 62.04 = K2-F3 Nivågiver > 2,0 m E 62.05 = K2-F4 Nivågiver < 2,3 m E 62.06 = K2-F5 Nivågiver > 3,0 m E 62.07 = P1-F2 Termisk utkobling pumpe 1 E 62.08 = P2-F2 Termisk utkobling pumpe 3 E 62.09 (Nødpumpe) Termisk utkobling pumpe 3 E 62.10 = P1-K1 Tilbakemelding driftsklar pumpe 1 E 62.11 Tilbakemelding drift6sklar pumpe 2 = P2-K1 E 62.12 = P3-K1 Tilbakemelding driftsklar pumpe 3 E 62.13 = P1-Q1 Tilbakemelding drift pumpe 1 E 62.14 = P2-Q1 Tilbakemelding drift pumpe 2 E 62.15 = P3-Q1 Tilbakemelding drift pumpe 3 E 63.00

Digitale utganger Innkoblingskommando pumpe 1 A 62.00 Innkoblingskommando pumpe 2 A 62.01 Innkkoblingskommando pumpe 3 A 62.02 Alarm nivå > 3,0 m i mere enn 60 sek. A 62.03 Signal pumpestasjon i drift A 62.04 Signal pumpe 1 i drift A 62.05 Signal pumpe 2 i drift A 62.06 Signal pumpe 3 i drift (nødpumpe) A 62.07 Signal nødpumpe som reservepumpe A 62.08 Signal pumpe 1 utkoblet for overstrøm A 62.09 Signal pumpe 2 utkoblet for overstrøm A 62.10 Signal pumpe 3 utkoblet for overstrøm A 62.11

Figur 10.2

436

-K1 -K2 -K3 -H1 -H2 -H3 -H4 -H5 -H6 -H7 -H8 -H9

= P3-F2

Inn

Figur 10.3

Øving 3 Prosessbeskrivelse ogfunksjonsplan forpumpeanlegget 3.1 Med bakgrunn i prosessbeskrivelsen er det laget en funksjonsplan for pumpeanlegget på figur 10.4. a) Studer denne nøye, og kontroller at det er samsvar mellom den og funksjons- eller prosessbeskrivelsen i øving 1. b) Selve alterneringen kan eksempelvis utføres ved hjelp av en JK-vippe som aktiveres når vannstanden når 1,0 m. (Vippa veksler ved hver puls.) Se figur 10.5 a. Alterneringen kan programmeres og funksjonsprøves separat som figur 10.5 b viser. Programmer og funksjonsprøv alterneringen som separat funksjon. Se figur 10.5. c) Programmer anlegget etter programdokumentasjonen vi har kommet fram til på figur 10.6. d) Funksjonsprøv anlegget og kontroller at det er i samsvar med funksjonsplanen på figur 10.4. 437

Pumpe 1 driftsklar

(= P1-K1)

Pumpe 2 driftsklar

(= P2-K1)

Pumpe 3 driftsklar

(= P3-K1)

Start

(S1)

Stopp

(S2)

Alternering 1

Nivå 5 1.0 m (= K2-F2) Aternering 2

Nivå ? 2.0 m (=K2-F3)

1 (Anlegget klart for drift)

Pumpe 1 driftsklar Nivå

0.3 m

(= P1-K1)

(=K2-F1)

Pumpe 1 Ikke driftsklar

(= P1-K1)

1 (Anlegg ut av drift - stoppes)

(= P1-Q1)

Alternering 1 Nivå 5 2.0 m (= K2-F3) Alternering 2

Nivå S 1.0 m

(= K2-F2)

1

Pumpe 2 driftsklar

Nivå S 0.3 m

(=P2-K1)

(=K2-F1)

Pumpe 2 ikke driftsklar

(= P2-K1)

1 (= P2-Q1)

Nivå >

3.0 m

5 (tid nivå 3.0 m)

Pumpe 1 ute av drift (= P1-Q1) Startfunksjon nødpumpe som res.pumpe (K1)

Pumpe 2 ute av drift

(= P2-Q1)

Startfunksjon nødpumpe som res.pumpe (K2)

1

Nødpumpe 3 driftsklar

(= P3-K1)

Nivå > 2.3 m

(= K2-F4)

Pumpe 1 i drift

(=P1-Q1)

Pumpe 2 i drift

(= P2-Q1)

Nivå 5 0.3 m

(=K2-F1)

Nødpumpe ikke driftsklar 1

(P3-Q1) Nivå 5 3.0 m (= K2-F5)

438

(= P3-K1)

Figur 10.4

439

a)

LDT - EIN - AUS - E - R

EIN: AUS: E:

R: A: EIN 1: AUS1:

Binær, dynamisk inngang for aktivering av A Binær, dynamisk inngang for deaktivering av A Binær, dynamisk inngang for aktivering og deaktivering av A Statisk, binært signal for deaktivering av A Statisk utgangssignal Dynamisk utgangspuls når A aktiveres (programsyklus) Dynamisk utgangspuls når A deaktiveres (programsyklus)

Figur 10.5 440

A EIN1 AUS1-

Dersom vi ønsker å bruke denne som impulsrelé (impulsfunksjon), kan E være en binær inngang, A en utgang (eller en hjelpefunksjon - merker). De andre terminalene kan være en hjelpefunksjon merker som ikke er i bruk.

Pumpestasjon M01.00 con LOé.. i1 11

SR

&

COO 9 □ OL. 1I tL

S

M01.01

Lbo. i J

Pumpeanlegg i drift

cco nn LO é.UU cco m

R

Pumpe 1: &

/

E62.04 -----------

M01.14---------- o

M01.02

-.

Hjelpefunksjon start pumpe I

&

E62.05 -----------

M01.03

M01.02 M01.01

Pumpe 1 inn

E62.11 E62.03 E62.11

M01.01

Pumpe 2:

M01.14

E62.05 M01.14-

M01.04 o

Hjelpefunksjon start pumpe 2

&

E62.04

M01.05 M01.04 M01.01

Pumpe 2 inn

E62.12 E62.03

E62.12 M01.01

Figur 10.6

fortsetter neste side

441

Pumpe 3:

M01.06

E62.07 M01.09

E62.14

Pumpe 3 inn

M01.07

E62.15 M01.08

M01.01 E62.13

E62.06 E62.14 E62.15

E62.03 E62.13

M01.01

Tider:

M01.02

M01.07

KD00.01

Tid for kort forsinkelse for innkobling av P3 som reservepumpe for P1 (1 s)

Tid for kort forsinkelse for innkobling av P3 som reservepumpe for P2 (1 s)

Tid for nivå 3,0 m i 60 s

Akustisk signal/alarm

Signal:

442

M01.01 ------------

=

A62.04 D t u ---------------------------------------------------- ----------- Pumpestasjon i dnft

E62.14 ------------

-

A62.05 D , . . ---------------------------------------------------------------- Pumpe 1 i drift

E62.15 ------------

=

A62.06 ---------------------------------------------------------------- Pumpe 2 i drift

E62.14 E62.15

Pumpe 3 som nødpumpe

E63.00

E62.14 Pumpe 3 som reservepumpe

E62.15 E63.00

Pumpe 1 utkoblet for overstrøm

Pumpe 2 utkoblet for overstrøm

Pumpe 3 utkoblet for overstrøm

Alternering:

E62.14

M01.12 -------------

E62.15 E63.00

Hjelpefunksjon altemeringsnivå (< 0,3 m)

E62.03

M01.13

M01.12 ------------ &

S

M02.00 ----------- o M01.12 ------------

—

&

M02.00 ------------

SR

Q

M01.14

Alternering

R

M01.15 M01.14

M02.00 -------------

M01.12

Hjelpefunksjon for alternering

M01.14 M01.12 Alternativ alternering:

Denne kan brukes i stedet for alterneringen foran (M01.13 til M02.00)

LDT

M03.00

EIN

M03.00

AUS

M01.12

E

EIN1

M03.00

R

AUS1

A

_____________________ M01.14 M03.00

M03.00

Programslutt:

PE

NB! Vedrørende hjelpefunksjoner, M01.02 og M01.04, start pumpe 1 og 2, og tidsforsinkelsene M01.07 og M01.08 kan vi nevne følgende: Vi tidsforsinket hjelpefunksjonen for nivåstart pumpe 1 og 2 slik at disse litt forsinket starter pumpe 3 når den skal starte som reservepumpe. Da har vi også mer kontroll og oversikt når vi skal "simulere” anleggsfunksjonen med brytere på PLS-inngangen.

Figur 10.6 443

Øving 4 Programdokumentasjon for anlegget 4.1 Vi skal erstatte de fem kapasitive giverne med én ultralydgiver med analogt utgangssignal i området 4-20 mA eller 0-10 V. Se figurene 10.7 og 10.8.

Selve måleprinsippet går ut på at giveren/sensoren sender ut ultralydbølger/-pulser gjennom luften mot produktet som reflekterer disse fra overflaten. De reflekterte ultralydpulsene (ekkoene) detekteres nå av den samme giveren som sendte ut lydpulsene. Giveren som sendte ut lydpulsene, virker også som mottaker av de reflekterte lydpulsene (ekkoene) og omformer dem til et elektrisk signal. Signalet kan være et spenningssignal i området 0-10 volt eller en strømsignal i området 0-20 mA eller 4-20 mA. Tiden (r) det tar mellom sending av pulsen til mottaking av ekkoet, er di­ rekte proporsjonal med avstanden (/) mellom giveren og produktets/ stoffets overflate. Avstanden (/) bestemmes av lydens hastighet (c) og lydens løpetid (z) fra sending til mottatt reflektert ekko. Den kan beregnes etter uttrykket

/ = c-tl2 Lydens hastighet i luft er eksempelvis: - ved -2 °C: 319 m/s - ved 0 °C: 332 m/s - ved 20 °C: 343 m/s

Dersom vi tenker oss at lydens hastighet i tanken er ca. 340 m/s og løpe­ tiden er 10 ms, blir avstanden til produktet

l = c • — = 340 m/s •-------- - 1,7 m 2

2

For ultralydgivere vil det alltid være en sone under giveren der reflektert ekko ikke kan detekteres. Vanligvis er denne sonen kjent og ofte kalt give­ rens blokkdistanse. Det er denne sonen som bestemmer minimum av­ stand mellom sensormembranen og maksimum nivå i siloen (avstanden er avgjørende for høydemontasjen av giveren).

Måleverdiene i vår tank kan settes til for eksempel 0,4 mA ved nivå 0,3 m og 20 m A ved 3,0 m. Mellomliggende verdier skaleres avhengig av den nøyaktigheten vi ønsker for nivågivningen.

a) Ta for deg den analoge giverfunksjonen. Skaler og avkod måleverdiene for de respektive/aktuelle nivåene (0,3 m, 1,0 m, 2,0 m, 2,3 m og 3,0 m). b) Beregn og sett deretter opp grafisk sammenheng mellom inngangssignal og utgangssignal. Betegningene gjøres for en 12 bits analoginngang på 0-10 V og en 12 bits 4-20 mA inngang.

444

Kontroller at det er samsvar mellom de beregnede verdiene på inngangen for nivå - spenning og de verdiene du kan ta ut fra den grafiske sammen­ hengen og nivå - strøm, og de beregnede verdiene for nivå - strøm og den tilsvarende grafiske sammensettingen for disse (se løsningen på figur 10.9). c) Velg en analoginngang, programmer og funksjonsprøv den separate analogfunksjonen. Se figur 10.10. d) Ta deretter for deg funksjonsskjemaet for pumpeanlegget og sett inn de avkodede PLS-adressene i funksjonsskjemaet. e) Dersom du har en reell pumpemodell, kobler du fra de kapasitive gi­ verne og legger det analoge 4-20 mA-signalet inn på en analog inngangsmodul.

Dersom du ikke har en slik modell tilgjengelig, legger du inn et strømnivå som ved hjelp av et potensiometer kan reguleres manuelt i området 4-20 mA eller 0-10 V. f)

Funksjonsprøv anlegget med det analoge signalet som nivåindikering.

Figur 10.7

445

Figur 10.8

Figur 10.9

446

EW 02,00 -------------

■

* MW 002,00

KW 02,00 ------------KW 02.01 ________

MW 002,00

>=

KW 02,02

-------------------- A 62,01

(M

------------------- A 62,02

(M .

------------------- A 62,03

(M .

------------------- A 62,03

(M .

KW 02,03 ------------------—

KW 02,04 ------------------

> =

KW 02,05 ------------------

< =

KW 02,06 ------------------

PE

Figur 10.10

447

Forslag til løsning 4.1 En 12 bits inngang består av 2’2 = 4096 enheter. En skalert vannstand for en 12 bits inngang har:

4096 12

10 = 3413 enheter, i vårt tilfelle med maksimal verdi på

3,0 m = 3000 mm = 3413 enheter

For nivåene 3,0 m, 2,3 m, 2,0 m, 1,0 m, 0,3 m og 0,0 m får vi følgende skalerte enheter:

3,0 m =

3 413 enh • 3 000 mm = 3 413 enheter 3 000 mm

2,3 m =

3 413 enh • 2 300 mm = 2 617 enheter 3 000 mm

2,0 m =

3 413 enh • 2 000 mm = 2 275 enheter 3 000 mm

1,0 m =

3 413 enh • 1 000 mm = 1 138 enheter 3 000 mm

0,3 m =

3 413 enh • 300 mm = 341,3 enheter 3 000 mm

0,0 m =

3 413 enh • 0,0 mm = 0,0 enheter 3 000 mm

For en 12 bits 0 - 10 V inngang oppnår vi følgende inngangsverdier:

3413 enheter (3,0 m er 10 V) 0 enheter (0,0 m er 0 V)

448

Vi får dermed følgende spenningsverdier:

10 V Spenning per enhet = ---------------- = 0,0029 V/enhet 3 413 enh.

Dette gir oss følgende nivåspenninger: Ujom = 0,0029 V/enhet -3413 enhet = 10 V U2’3 m = 0,0029 V/enhet -2617 enhet = 7,6 V U2 o m Ub0 m U0 3 m UO)o m

= = = ~

0,0029 V/enhet 0,0029 V/enhet 0,0029 V/enhet 0,0029 V/enhet

• TL75 -1138 • 341 • 0,0

enhet enhet enhet enhet

= = = =

6,6 V 3,3 V 1,0 V 0,0 V

For en 12 bits inngang i måleområdet 4 — 20 mA får vi følgende spenningsverdier på utgangen: 20-4 mA . ---------------- • male ver di + 4 mA 3m Dette gir oss:

20 mA - 4 mA = 0,00469 mA/enhet 3 413

Med bakgrunn i dette finner vi følgende verdier i mA ved nivåene: I3 0 m I2 3 m I2(o m 110 m I0>3 m Io 0 m

= = = ~ = ~

0,00469 0,00469 0,00469 0,00469 0,00469 0,00469

mA/enhet mA/enhet mA/enhet mA/enhet mA/enhet mA/enhet

-3413 + 4 mA = 20 mA -2617 + 4 mA = 16,3 mA • T175 + 4 mA = 14,7 mA • 1138 + 4 mA = 9,3 mA -341 +4 mA = 5,6 mA • 0,0 + 4 mA = 4,0 mA

Tilordningsliste for analoge funksjoner i pumpealegg: EW 02,00 MW 002,00 KW 002,00 KW 002,01 KW 002,02 KW 002,03 KW 002,04 KW 002,05 KW 002,06 KW 002,06

Uskalert nivåstand (vannstand) (0 - 4096) (212) Skalert nivåstand (vannstand i mm) Konstant 12 Konstant 10 Nivåstand 3,0 m (3413 • 3000/3000 = 3413 enheter) Nivåstand 2,3 m (3413 • 2300/3000 = 2617 enheter) Nivåstand 2,0 m (3413 • 2000/3000 = 2275 enheter) Nivåstand 1,0 m (3413 • 1000/3000 = 1138 enheter) Nivåstand 0,3 m (3413-300/3000 = 341,3 enheter) Nivåstand 0,3 m (3413-300/3000 = 341,3 enheter)

449

Stikko rdregister

akselerasjonsmoment 55 akustisk signaloverføring 161 analog nivåmåling - øvinger 432 analoge inngangsmoduler 244 analoge utgangsmoduler 242 anleggsdokumentasjon øvinger 434 asynkrone kortslutningsmotorer øvinger 291 asynkronmotorer 41 asynkronmotorer, enfasete 69 asynkronmotorer, trefasete 43 automatiserte anlegg 216 B2C 97 B2U 85 B6C 100 B6H 98 B6U 88 belastning 93 beregning av topolig jordslutning 110 beskyttelse av elektriske maskiner 123 beskyttelse mot elektriske støt 116 betjening 121 betjeningsutrustning 218 blokkskjema 256 brannsikkerhet 116 bremsemotor 209 bremsing av elektriske motorer 208 brokobling 85 enpolig 97 topuls 85 sekspuls 88, 98 brukskategorier 146

450

dahlanderkoblede motorer øvinger 349 dahlanderkobling 194 derivatregulator 268 dialogutrustning 218 digital nivåmåling - øvinger 432 digitale inngangsmoduler 242 digitale utgangsmoduler 242 dimensjonering av ledere og vern øvinger 329, 378 dimensjonering av motortilførsler 132 direkte berøring 116 direkte start av kortslutnings­ motor 171 direkte start av kortslutnings­ motor - øvinger 290, 292 direkte start med triac 173 direkte start med tung start og lang starttid - øvinger 298 direkte/reversvirkende regulator­ utgang 262 dokumentasjon 238 dokumentasjon - øvinger 408 dokumentasjon for automatisk Y/(-vender - øvinger 317 dreiemoment 54 dreiemoment for asynkron­ motorer 53 dreieretning 25 dreieretningsvending 53, 175 driftsarter 73 driftsegenskaper 63 driftsendringer 25 driftsforhold i motoranlegg 105 driftsforløp 151

driftsform 74 driftskategorier 153 driftskobling 121 driftssikkerhet 116 effekt 15, 26 effektbrytere 143 effektforhold ved asynkron­ motorer 53 elektromagnetiske releer 155 energi 13 energiretningen 76 energiutrustning 230 energiøkonomisering med frekvensomformer 208 enfasete asynkronmotorer 69 enpolig brokobling 97 enpuls midtpunktkobling 81 erverdi 228

fasefølgekontroll 172 fasesnittregulering 97 feil på likestrømsmotorer 39 feilsøking - øvinger 349 feltregulator 24 filtrering av likespenninger 90 fjernbetjening 175 fjernbetjening av signaler 160 fjernoverføring av signaler 160 flytskjema 256 forkoblingsresistans 24 forskriftmessige krav til motor­ anlegg - øvinger 302, 326 forskriftsmessige krav til motor­ installasjoner 124 forstillingsmekanisme 227 forstyrrelse 227 frakobling 119 frekvensomformere 207 frekvensregulering av asynkron­ motorer 200 fremmedmagnetisert motor 36 fremmedmagnetisert motor øvinger 277 fullstyrt enpolig brokobling 97 fullstyrt trefaset sekspuls brokobling 100 funksjonsområde 251 funksjonsskjema for sekvens­ styringer 252 følere 162 følgeregulering 228 generatorer 22 givere 162 givere i NAMUR-utførelse 166

halvstyrt trefaset sekspuls brokobling 98 hastighet 14 hastighetsregulering 25 hjelpefase 71 høyeste måleverdi 229 høypassfiltere 92

identisk kurs 110 identisk kurs - øvinger 340 IEC-normering 144 ikke-styrt enpuls midt­ punktkobling 81 ikke-styrt sekspuls brokobling 88 ikke-styrt topuls brokobling 85 ikke-styrt topuls midtpunkt­ kobling 83 ikke-styrt trepuls midtpunkt­ kobling 87 indirekte berøring 117 induktiv belastning 94 indusert motspenning 21 inngangsenheter 163, 217 inngangsmoduler 242 innstilling av regulatorparametre 272 instrumentert flytskjema 256 integralregulator 266 isolasjonsklasser 74 jordslutning 108 justering av regulator - øvinger 397

kapslingsgrader 74 kippmoment 55 kjenningsbokstaver for strømretterkoblinger 79 kjøleform 74 klebing 156 klemmemerking 66 kommutering 77 komparator 229 kompoundering 33 kompoundmotor - øvinger 284 kompoundmotoren 33 kondensatormotor 71 konstantregulering 228 kontaktløse kontaktorer 154 kontaktløse releer 154 kontaktorer 150 kontroll av utløsekrav 138 kontrollnivåer 215, 230 kontrollutrustning 230 kontrollutstyr 150 kortslutning 127 kortslutning i IT-anlegg 108 kortslutning i TN-nett 109 451

kortslutning, to- og trepolig 107 kortslutningsstrømmer 106 kortslutningsstrømmer maksimumsverdier 128 kortslutningsstrømmer minimumsverdier 128 kvalitetskontroll - øvinger 311, 327, 356, 380, 403, 413, 424 lastmoment 25 laveste måleverdi 229 lavpassfilter 91 likeretting 75 likestrømsmaskinen som generator 22 likestrømsmotor - øvinger 274 likestrømsmotorer 17 likestrømsmotorer, typer 27 M1U 81 M2U 83 M3U 87 maksimalt område 229 manuell dimensjonering øvinger 333 manuell kontroll av utløsekrav for topolig jordslutning øvinger 337 medkompoundering 34 mekanisk arbeid 15 mekanisk bremsing 208 mekanisk effekt 15 mekanisk energi 13 mekanisk ytelse 15 merkeeffekt 57 merkemoment 55 merkespenning 61 merking av maskiner 65 midtpunktkobling 81 midtpunktkobling, enpuls 81 midtpunktkobling, topuls 83 midtpunktkobling, trepuls 87 miljø- og sikkerhetskrav øvinger 288, 310, 327, 355, 378, 412, 421, 431 moment 15 montasje, idriftsettelse, feilsøking, feilretting - øvinger 326 montering og funksjonsprøving av manuell Y/(-vender øvinger 317 monteringsstandarder 73 motkompoundering 34 motor med valg av dreieretning 174 motoreffekt 74

452

motorer, asynkrone 41 enfasete asynkron- 69 fremmedmagnetisert 36 kompound- 33 kondensator- 71 likestrøms- 17, 27 serie- 31 shunt- 27 skyggepol- 72 spalte- 72 trefasete asynkron- 43 motorstyring med overvåkingsog alarm- funksjoner - øvinger 392 motortilførsler 123 motorvern 105 motstandsvikling 71 motstrømsbremsing 172, 209 motstrømsbremsing i begge dreieretninger 178 mykstarter 198 mykstopp 200 måleapparat 228 måleenheter 217 måleinstrumenter 221 måleområde 229 måleverdiomformere 220 måling i strømretterkoblinger 79 måling og feilsøking 38

NAMUR-givere 166 nivåmåling - øvinger 432 nivåregulering 258 nivåregulering - øvinger 396 normer for kontaktorer 153 nullspenningsbeskyttelse 131 nødutkobling 121, 131 ohmsk belastning 94 omdreiningshastighet 14 omforming av energi 13 oppstartmetoder i transport­ anlegg 210 oppstartsforløp 151 optisk signaloverføring 161 overføring av mekanisk energi 17 overharmoniske signaler 207 overordnede kontrollnivåer 215 overordnet kontrollnivå i releutførelse - øvinger 357 P-regulator 264 PAM-kobling 194 personsikkerhet 113 PI-regulator 266

PID-regulator 268 PLS - øvinger 385 PLS og reguleringsteknikk øvinger 383 PLS programmering 245 PLS som automatiseringsverktøy 240 PLS, valg av utstyr 250 PLS-systemer, dagens 248 PLS-systemer, gårsdagens 248 PLS-systemer, sentrale og desentraliserte 248 polomkoblbar motor - øvinger 343 polomkoblbare motorer 190 polomkobling 190 programdokumentasjon - øvinger 444 programmering - øvinger 412, 420 programmering av PLS 245 programmering av sekvensstyring øvinger 414 proporsjonalbånd 271 proporsjonalregulator 264 prosess 219 prosessavsnitt 230 prosessbeskrivelse i funksjons­ planform 252 prosesselementer 220 prosessfunksjon - øvinger 426 prosesskontroll 227 prosessobjekt 229 prosessutrustning 229 pumpeanlegg med relestyring øvinger 362 pumpeanlegg med tre pumper øvinger 432 pådrag 227 reaktiv effekt 58 reed-releer 156 reell beregning av topolig jordslutningsstrøm 111 reell feilstrømsberegning øvinger 337 regulatorforsterkninger 264 regulatorinnstilling 272 regulatorparametre 272 regulering 222, 256 regulering av likestrømsmotorer 38 reguleringsawik 228 reguleringsenheter 217 reguleringsfunksjon 226 reguleringsmåter 38 reguleringsresistanser for motorer 23 reguleringssløyfe 226 reguleringsteknikk - øvinger 383 regulert størrelse 228

releer 155 relefunksjon - øvinger 358 resistanser 23 rotasjonshastighet 14 roterende elektriske maskiner 13

sammenlikner 229 sekspuls brokobling 88 sekvensstyring av traverskran øvinger 425 sekvensstyringer - øvinger 414 selektivitet i industriinstalla­ sjoner 148 sentrale- og desentraliserte PLS-systemer 248 sentralenhet 240 seriemotor - øvinger 282 seriemotoren 31 shuntmotor - øvinger 279 shuntmotoren 27 signalbehandlingsdeler 163 signalinnsamling 164 signalomformer 228 signaloverføring 161 sikkerhet 113 sikkerhetskrav ved transportløype 212 skader pga. strøm 114 skalverdi 228 skyggepolmotor 72 slektivitet mellom vern 148 spaltemotor 72 spenningsfall i ankeret 21 spenningsforhold ved asynkronmotorer 53 spenningsvariasjoner 61, 152 standardsignal 228 start av kortslutningsmotorer ved hjelp av mykstarter 198 start av trefaset asynkron kortslutningsmotor - øvinger 313 start- og reguleringsutstyr 23 startapparater 218 startere 24, 150 startmetoder i motoranlegg 170 startmoment 55 startresistanser for motorer 23 stjerne/trekant-start av kortslutningsmotorer 181 stjerne/trekant-start av trefasete asynkronmotorer - øvinger 314 stjernekobling 181 strøm i ankeret 21 strømforhold i motoranlegg 105 strømforhold ved asynkron­ motorer 53 453

strømfortrengningsrotorer 48 strømrettere 75, 92 strømrettere, beskyttelse 77 strømretterkoblinger 79, 87 strømretterkoblinger, typer 79 strømretterteknikk 75 styreenheter 217 styring 222 styringsenheter 163 styrte strømrettere 92 systemkonfigurasjon 251 tap 26 termistorbeskyttelse av motorer 140 tidsreleer 158 topolig jordslutning 108 topolig kortslutning 107 topuls brokobling 85 topuls midtpunktkobling 83 transportanlegg 210 transportinnretning med materialsortering - øvinger 404 trefasemotor som enfasemotor 69 trefaset sekspuls brokobling 98 trefasete asynkrone kortslutnings­ motorer 43 trefasete strømretterkoblinger 87 trekantkobling 181 trepolig kortslutning 107 trepuls midtpunktkobling 87 triac og tyristorer i reguleringsfunksjoner 104

454

turtall 74 turtallsregulering av trefasemotorer øvinger 343 turtallsregulering av trefaset asynkron kortslutningsmotor øvinger 301 turtallsregulering ved frekvensomforming 201 tyristorer 92 tyristorregulering av likestrøms­ motor - øvinger 286 tyverialarm med PLS - øvinger 390 ultralydgivere 168 utgangsenheter 164, 217 utgangsmoduler 242 utkobling 119 utkoblingsforløp 151 utstyr for frakobling 131 utvidelsesmuligheter 251 valg av ledere 132 valg av vern 132 vekselretting 75 vern mot kortslutning 127 vern mot overbelastning 125 vinkelhastighet 14 virkningsgrad 26, 59

Ziegler Nichols metode 272