Τίτλος Άσκησης: Εκκίνηση μονοφασικού κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος Πρόβλημα: Θέλουμε να ελέγξουμε τη λειτουργία ενός μονοφασικού κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος, δηλαδή νε ελέγξουμε την εκκίνηση και την πέδηση του. Επίσης θέλουμε να προστατεύσουμε τον κινητήρα από υπερφόρτιση. Ποια υλικά θα πρέπει λοιπόν να χρησιμοποιήσουμε ώστε να δώσουμε λύση στο πρόβλημα που πρέπει να αντιμετωπίσουμε; Καταγράψτε τα στον ακόλουθο πίνακα και στη συνέχεια συμβολίστε τα ως στοιχεία Αυτοματισμού Προγραμματιζόμενης Λογικής. Λίγα λόγια για τον ασύγχρονο μονοφασικό κινητήρα: Για να μπορέσει να δημιουργήσει ο ασύγχρονος μονοφασικός κινητήρας ροπή εκκίνησης ώστε να περιστραφεί απαιτείται, εκτός από το κύριο τύλιγμα του στάτη του, και ένα βοηθητικό τύλιγμα - βοηθητική διάταξη εκκίνησης. Άρα, ουσιαστικά, ο στάτης του περιέχει δύο τυλίγματα - το κύριο και το βοηθητικό - τα οποία συνδέονται μεταξύ τους παράλληλα και τροφοδοτούνται από το μονοφασικό δίκτυο. Οι ασύγχρονοι μονοφασικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται κατά κόρον σε συσκευές οικιακής χρήσης (ψυγεία, πλυντήρια κ.λ.π και λιγότερο σε βιομηχανικές εφαρμογές (προτιμούνται οι τριφασικοί κινητήρες). Περισσότερες λεπτομέρειες για τους ασύγχρονους μονοφασικούς κινητήρες θα μάθουμε στο πέμπτο κεφάλαιο του μαθήματος των Ηλεκτρικών Μηχανών, το οποίο ασχολείται με τους μονοφασικούς κινητήρες. Σύνδεση με την προηγούμενη άσκηση: Χαρακτηρισμός εισόδων και εξόδων του PLC Συνδεσμολογία Στην παρακάτω συνδεσμολογία παρατηρούμε ότι, παρόλο που το κύκλωμα είναι μονοφασικό - τροφοδοτείται από φάση (L) και ουδέτερο (N) - τροφοδοτούνται με ρεύμα και τα τρία διμεταλλικά του θερμικού. Για ποιο λόγο πιστεύετε ότι γίνεται αυτό; Αν, για παράδειγμα, τροφοδοτούνταν μόνο τα δύο από τα τρία διμεταλλικά, θα λειτουργούσε σωστά το θερμικό; Ή μήπως είναι απαραίτητο και τα τρία διμεταλλικά ελάσματα του θερμικού να διαρρέονται από το ρεύμα που θέλουν να ελέγξουν; Η παρακάτω συνδεσμολογία είναι μία από τις τρεις παραλλαγές που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε. Αν λάβουμε υπόψη μας ότι η φάση πρέπει να περνάει τουλάχιστον από ένα διμεταλλικό του θερμικού και ότι πρέπει υποχρεωτικά να συνδέσουμε στο κύκλωμα μας και τα τρία διμεταλλικά του θερμικού, ποιες άλλες δυο παραλλαγές μπορείτε να σκεφτείτε ως κύκλωμα αυτοματισμού; Πάντως όποια από τις τρεις παραλλαγές και αν χρησιμοποιήσετε, το θερμικό ρυθμίζεται στο ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα. Στη συνέχεια συμπληρώστε τον ακόλουθο πίνακα αληθείας. Προσπαθήστε για κάθε συνδυασμό εισόδων να αποφασίσετε την κατάσταση της εξόδου. Πίνακες αληθείας Στην παρούσα φάση δεν υπολογίσαμε την ανοικτή επαφή 97 - 98 του θερμικού ώστε να μην γίνει ο πίνακας αληθείας πολύ μεγάλος. Θα την προσθέσουμε στο πρόγραμμα αυτοματισμού αργότερα. Μαθηματική Εξίσωση Απλοποίηση με πίνακα Karnaugh Απλοποιημένη Εξίσωση Πρόγραμμα λειτουργίας του αυτοματισμού ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Υπενθυμίζουμε ότι: - Όταν από το μπουτόν περνάει ρεύμα θεωρούμε ότι η κατάσταση του είναι “1” ενώ όταν δεν περνάει ρεύμα από το μπουτόν, θεωρούμε ότι η κατάσταση του είναι “0” - Όταν η έξοδος είναι ενεργοποιημένη, η κατάσταση του είναι “1” ενώ όταν η έξοδος δεν είναι ενεργοποιημένη, η κατάσταση του είναι “0” - Με Q΄ χαρακτηρίζουμε την προηγούμενη κατάσταση της εξόδου ενώ με Q την παρούσα κατάσταση της εξόδου - Σε κατάσταση ηρεμίας η επαφή του μπουτόν start είναι ανοικτή - Σε κατάσταση ηρεμίας η επαφή του μπουτόν stop είναι κλειστή

Υπενθυμίζουμε ότι για να απλοποιήσουμε μια λογική εξίσωση με πίνακα Karnaugh ρέπει να ακολουθήσουμε τα ακόλουθα βήματα: - Σχηματίζουμε τον πίνακα KARNAUGH με βάση τον πίνακα αληθείας . - Σχηματίζουμε ομάδες από 2 , 4 , 8 , 16 … μονάδες (1) οι οποίες βρίσκονται η μία δίπλα στην άλλη . (Όσες περισσότερες μονάδες περιλαμβάνει η ομάδα, τόσο πιο απλοποιημένο θα βγει το τελικό κύκλωμα) - Σε κάθε ομάδα μονάδων, κάθε είσοδος που διατηρεί σταθερή την κατάσταση του (0) ή (1), συμμετέχει στην απλοποιημένη παράσταση - Σε κάθε ομάδα μονάδων, κάθε είσοδος που δεν διατηρεί σταθερή την κατάσταση του (0) ή (1), δεν συμμετέχει στην απλοποιημένη παράσταση Προσοχή : Όταν μια είσοδος είναι 0 τότε πρέπει να την ορίσω ως αντεστραμμένη χρησιμοποιώντας τον αντιστροφέα

Παρατηρούμε ότι το κύκλωμα ελέγχου, με το οποίο ασχοληθήκαμε στο αντίστοιχο εργαστήριο της Β Λυκείου, δεν χρησιμοποιείται στους Αυτοματισμούς Προγραμματιζόμενης Λογικής. Αντικαθίσταται από τη συνδεσμολογία του PLC σε συνδυασμό με το κατάλληλο πρόγραμμα, το οποίο εισάγουμε στο PLC και το οποίο λαμβάνει τις εισόδους - Ι1, Ι2, Ι3, … - και ενεργοποιεί τις κατάλληλες εξόδους - Q1, Q2, Q3, …

Θυμηθείται ότι το διμεταλλικό έλασμα στηρίζεται, καταρχάς, στο φαινόμενο Joule, σύμφωνα με το οποίο όταν ένας αγγωγός διαρρέεται από ρεύμα, αυτός αναπτύσσει θερμότητα, και κατά δεύτερον στο γεγονός ότι όταν ένας αγωγός θερμαίνεται, διαστέλλεται.

Το πρόγραμμα λειτουργίας του αυτοματισμού το σχεδιάζουμε χρησιμοποιώντας πύλες AND, OR και NOT.

Την μαθηματική εξίσωση την εξάγουμε από τον πίνακα αληθείας λαμβάνοντας υπ’ όψη μόνο τις εξόδους που μας δίνουν ως αποτέλεσμα λογικό ένα (1) Συνδυάζω τις εισόδους κάθε τέτοιας εξόδου με πύλη AND και στη συνέχεια όλες τις παραπάνω εξόδους των πυλών AND με πύλη OR Όταν μια είσοδος είναι “0” τότε πρέπει να την ορίσω ως αντεστραμμένη χρησιμοποιώντας τον αντιστροφέα - πύλη ΝΟΤ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΩΝ