Elektromechanika 1. mérés Érintkezős (relés) vezérlések alapjai 1. Milyen típusú áramköröket nevezünk villamos vezérlőáramköröknek? A villamos vezérlőáramkörök alapvető logikai döntéseket megvalósító egységekből, ún. logikai áramkörökből állnak. Ezek működésének matematikai leírására a logikai algebra alkalmas. Ennek segítségével valamely döntési, kapcsolási feladat feltételeit egy-egy logikai függvény formájában fogalmazhatjuk meg. 2. Adja meg a villamos vezérlőáramkörök két főtípusát! Az alkalmazott áramköri elemektől függően megkülönböztetünk érintkezős és érintkezőmentes vezérlőáramköröket. 3. Milyen eszközöket tartalmaznak az érintkezőmentes vezérlőáramkörök? Soroljon fel néhány főbb eszközt! Az érintkezőmentes vezérlőáramkörök félvezető kapcsolóeszközöket (diódák, tranzisztorok, stb.) tartalmaznak. 4. Milyen eszközöket értünk a villamos kapcsolókészülékek elnevezés alatt? Villamos kapcsolókészülékeknek nevezzük azokat a készülékeket, amelyek egy vagy több áramkör nyitására, zárására szolgálnak és így az áramkör valamely célú átalakítását végzik vezérlés útján vagy valamely berendezés védelmére szolgálnak. 5. Határozza meg a villamos kapcsolókészülékek két fő típusát! Feszültség szerint megkülönböztetünk nagyfeszültségű, 1000 V-nál nagyobb és kisfeszültségű, 1000 V-nál kisebb névleges feszültségű kapcsolókészülékeket. 6. Ismertesse a relék működését! A relé az áram mágneses hatásán alapuló kapcsolóeszköz. Típustól függően működhet egyenárammal vagy váltakozó árammal. Relékkel maximum néhány 100 V feszültséget, illetve 1-2 A áramot lehet kapcsolni. A relé működési vázlata: 1
Az ábra egy egyáramú relét mutat. A bekapcsoló nyomógomb megnyomásával a tekercsen egyenáram folyik keresztül, amely mágneses teret létesít, amely húzóerőt fejt ki a vasmagra, ami a rugóerő ellenében a tekercs belseje felé mozdul el. A vasmaghoz kapcsolódó érintkezők is elmozdulnak, a nyitó érintkező kontaktusokat megszakít (nyit), a záró érintkező kontaktusokat összekapcsol (zár). A nyomógomb elengedése után az áram megszűnik, és visszaáll az alaphelyzet. 7. Rajzolja fel a relé működési vázlatát! 8. Röviden ismertesse, hogy ki volt Joseph Henry? Joseph Henry (1797-1878) amerikai fizikus volt. 1832-ben a Princeton Egyetem természetfilozófia professzora lett, majd 1846-ban a Smithsonian Institution első titkárává választották. Számos tudományos és kutatási eredményt ért el. Többek között felfedezte Faraday-től függetlenül az elektromágneses indukciót. A relé feltalálása (1835) is Henry nevéhez fűződik. Az induktivitás mértékegységét (henry) róla nevezték el 1893-ban. 9. Hogyan csoportosíthatóak a relék? A relék csoportosíthatóak a működésüket kiváltó mennyiség szerint: áram-relék, feszültség-relék, teljesítmény-relék, frekvencia-relék, stb. 10. Sorolja fel a relék főbb jellemzőit! Működtető feszültség (egyenfeszültség, váltakozó feszültség), működtető áram (egyenáram, váltakozó áram), megszólalási és elengedési értékek, tartóviszony, megszólalási és elengedési idők, kapcsolási teljesítmény, működtető frekvencia, érintkezők száma, élettartam (kapcsolási szám). 2
11. Mit nevezünk megszólalási értéknek, illetve elengedési értéknek. A relékre jellemző, hogy a működést jelentő elmozdulás során az elmozdulást kiváltó erő, nyomaték és rugóerő változik. Ebből következik, hogy a meghúzás, valamint az alaphelyzetbe való visszaállás a működést kiváltó mennyiség különböző értékeinél következik be. 12. Határozza meg a tartóviszony fogalmát! A tartóviszony a megszólalási érték és az elengedési érték hányadosa, fontos jellemzője a reléknek. Értéke általában 1-1,25 között van. 13. Mit nevezünk megszólalási időnek, illetve elengedési időnek? A megszólalási és elengedési idők azok az idők, amelyek a relé működését kiváltó ok fellépése és a relé behúzása, illetve kikapcsolása között telnek el. 14. Ismertesse az időrelék működését! Az időrelék a relék egyik gyakran alkalmazott típusa, amelyek működése (kapcsolása) meghatározott késleltetési idő szerint történik: a tekercsen meginduló áram után adott idővel húz csak be a relé. Különböző folyamatok időtartamát, illetve sorrendiségét lehet velük biztosítani. Az időreléket konstrukciójuk alapján négy csoportba sorolják: villamos (elektronikus) késleltetésű relék, mechanikus (óraszerkezetes) késleltetésű relék, termikus (ikerfémes) késleltetésű relék, pneumatikus késleltetésű relék. 15. Ismertesse a kézi működtetésű kapcsolók működését! A kézi működtetésű kapcsolók fontos jellemzője, hogy a beállított helyzetüket (pl. bekapcsolt állapotukat) a működtető hatás (erő) megszűnte után is megtartják (pl. háztartási világítási kapcsoló). 16. Ismertesse a nyomógombok működését! A nyomógombok általában csak a benyomásuk ideje alatt zárják, illetve nyitják érintkezőiket. Elengedésük után azok alaphelyzetbe állnak vissza. A nyomógombbal létesített áramköri állapot fenntartására külön ún. tartóáramkört kell biztosítani. A nyomógombokat biztonságtechnikai okok miatt elterjedten alkalmazzák. 17. Ismertesse a hőkioldók működését! A hőkioldók a villamos áram hőhatására működnek. Legtöbbször a túláramvédelmet szolgálják. Leginkább az ikerfém-hőkioldók terjedtek el. Az ikerfém két különböző hőtágulású fém összehengerlésével készül. Működési elve az, hogy az ikerfémszalag meleg hatására elhajlik a kisebb hőtágulási együtthatójú fém felé és érintkezőket működtet. 18. Ismertesse a kismegszakítók működését! A kismegszakítókat kisteljesítményű, általában világítási fogyasztók túlterhelés- és zárlatvédelmére használják. Ikerfém-hőkioldóval és mágneses gyorskioldóval készülnek. Bekapcsolásuk mechanikus: nyomógombbal vagy emeltyűvel történik. 3
19. Ismertesse az olvadóbiztosítók működését! Az olvadóbiztosítók feladata a hálózat, illetve a fogyasztó túlterhelés- és zárlatvédelme. A legrégebben használt ilyen típusú védelmi eszköz. Az olvadóbiztosítók lelke az olvadószál, amelynek keresztmetszete lényegesen kisebb, mint az áramkör nagyobb keresztmetszetű vezetékeinek. Emiatt az olvadószál adott túláram hatására hamarabb megolvad és ezáltal megakadályozza az áramkör többi vezetékének a túlmelegedését. 20. Határozza meg a készülékes rajzrendszer és az áramutas rajzrendszer fogalmát! A készülékes kapcsolási rajzrendszer a villamos készülékek kapcsoló- és egyéb áramköri elemeit (érintkező, tekercs stb.) készülékenként csoportosítva sematizálja. A készüléksémák lehetőleg a valóságos elrendezésnek megfelelően vannak csoportosítva. Az áramköri elemeket a villamos vezetéket jelképező vonalak kötik össze. Az áramutas ábrázolási rendszer felépítésében a hangsúly nem a készülékek, hanem az áramkörök ábrázolásán van. Egy-egy áramkör áramútját általában egyenes vonal ábrázolja, amelybe a tényleges összekötés sorrendjében vannak beiktatva a villamos készülékek érintkezői, tekercsei és egyéb áramköri elemei függetlenül attól, hogy ezek az elemek melyik készülékben vannak elhelyezve. 21. Mit nevezünk tartás funkciónak, tartó érintkezőnek és tartó áramkörnek? A folyamatos működést sok esetben a relének egy, a nyomógombbal párhuzamosan kapcsolt záró érintkezőjével biztosítják. Tehát a relé meghúzását követően a meghúzó tekercs áramkörét maga a meghúzott relé tartja fenn. Ezt hívják tartás funkciónak. A nyomógombbal párhuzamosan kapcsolt érintkezőt tartóérintkezőnek, az általa felépített áramkört tartóáramkörnek nevezzük. 22. Rajzoljon fel egy tartó áramkört! 23. Ismertesse a relé kikapcsolásának különböző lehetőségeit! A kikapcsolás funkciót az áram útjába helyezett kikapcsoló nyomógombbal lehetséges megvalósítani. Ezt a nyomógombot vagy a relé tekercsével sorosan az 1. ágba vagy a tartóérintkezővel sorosan a 2. ágba helyezzük el. 4
24. Mit nevezünk reteszelés funkciónak? Reteszelésnek hívjuk azt az esetet, amikor egy áramkör megakadályozza egy másiknak a működését. 25. Rajzoljon fel egy, a reteszelés funkciót bemutató áramkört! 26. Mit nevezünk sorrendvezérlésnek? Olyan vezérlési módszer, ahol a folyamat kis alaplépésekre van bontva. Egy lépés addig aktív, amíg a soron következő lépés kezdeti feltétele nem teljesül. Azután a következő lépés lesz aktív. 5
27. Rajzoljon fel egy, a sorrendvezérlést bemutató áramkört! 28. Milyen feltételeket kell teljesíteni egy szállítószalag vezérlése esetén? A szállított anyag a nyíl irányában halad (1 3). A kisebb indítási áram és az anyagszállítás biztonsága érdekében a szalagoknak üresen kell indulniuk, tehát az indítást a szállítás irányában az utolsó szalagnál kell kezdeni. Az indítási sorrend: 3 2 1. Üzemszerű leállításnál az egyes szalagokról le kell juttatni az anyagot, vagyis a leállítást az első szalagnál kell kezdeni. A leállítási sorrend: 1 2 3. Feltétel legyen még, hogy a bekapcsolás során bármely üzemállapotig eljutva, a rendszer kikapcsolható legyen 1 2 3 sorrendben. 6
29. Rajzolja fel egy háromtagú szállítószalag vezérlőáramkörét? 30. Mit nevezünk főáramkörnek, illetve vezérlőáramkörnek? A vezérlőáramkör a működtető rendszer áramköre, míg a főáramkör a működtetett rendszer áramköre. 31. Hogyan valósul meg egy vezérléstechnika feladat letesztelése és bemérése? Egy adott, összetett vezérléstechnikai feladat kivitelezése úgy történik, hogy miután letesztelték a vezérlőáramkört, és az megfelelően működik, csak akkor próbálják ki a működtetendő rendszerrel együtt. 32. Sorolja fel, hogy egyszerű relés vezérlőáramkörök szisztematikus felépítése során milyen működési módokat kell megvalósítani? (Ez egyben a mérés során elvégzendő feladatok felsorolását is jelent.) NEGÁCIÓ függvény: az állítás ellentettjét adja. ÉS függvény: két állítás ÉS kapcsolata; akkor igaz, ha mindkét állítás igaz. VAGY függvény: két állítás VAGY kapcsolata; akkor igaz, ha legalább az egyik állítás igaz. NEM-ÉS függvény: az ÉS függvény ellentettje. NEM-VAGY függvény: a VAGY függvény ellentettje. 33. Hogyan valósítható meg NEGÁCIÓ logikai függvény érintkezős áramkörökkel? 7
34. Hogyan valósítható meg ÉS logikai függvény érintkezős áramkörökkel? 35. Hogyan valósítható meg VAGY logikai függvény érintkezős áramkörökkel? 36. Hogyan valósítható meg NEM-ÉS logikai függvény érintkezős áramkörökkel? 37. Hogyan valósítható meg NEM-VAGY logikai függvény érintkezős áramkörökkel? 38. Mit nevezünk alternatív (váltó) kapcsolásnak? Egy fogyasztót (lámpát, motort, szellőzést, klímarendszert, stb.) két, egymástól független kapcsolóval működtetünk. 39. Rajzoljon fel egy alternatív (váltó) kapcsolást! 8