W jakiej kolejności należy włączać styczniki w układzie przedstawionym na schemacie, aby przeprowadzić prawidłowy rozruch silnika, przy zamkniętym wyłączniku Q1?
A. Najpierw K1M i K41M, następnie wyłączyć K41M, a włączyć K42M
B. W odstępach czasu kolejno: K1M, K42M, K41M
C. Najpierw K1M i K42M, następnie wyłączyć K42M, a włączyć K41M
D. W odstępach czasu kolejno: K41M, K42M, K1M
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2020 (arkusz EE.05-SG-20.06).
W tym układzie prawidłowy rozruch polega na stopniowym zmniejszaniu rezystancji włączonej w obwód zasilania silnika. Dlatego najpierw załącza się K41M, potem po krótkim czasie K42M, a na końcu K1M. Przy zamkniętym Q1 zasilanie jest już doprowadzone do torów głównych, ale silnik nie powinien od razu dostać pełnego napięcia przez K1M. Start przez K41M powoduje, że prąd rozruchowy jest ograniczony przez rezystory R1 i R2. Silnik zaczyna się rozpędzać łagodniej, z mniejszym udarem prądowym i mniejszym szarpnięciem mechanicznym. Następnie K42M przełącza układ na kolejny stopień, czyli część rezystancji zostaje pominięta i silnik dostaje większe napięcie. Dopiero po osiągnięciu odpowiednich obrotów załącza się K1M, który zasila silnik bezpośrednio. Moim zdaniem to jest właśnie sedno takich układów: nie patrzymy tylko, który stycznik „łączy prąd”, ale jaki stopień rozruchu tworzy w danym momencie. W praktyce takie sekwencje realizuje się przekaźnikami czasowymi albo sterownikiem PLC, z blokadami elektrycznymi i mechanicznymi zgodnymi z dobrą praktyką oraz wymaganiami np. PN-EN 60204-1 dla bezpieczeństwa maszyn i PN-EN 60947-4-1 dla styczników silnikowych. Ważne jest też dobranie czasu przełączania do bezwładności napędu, bo za szybkie przejście na K1M może dalej powodować duży prąd rozruchowy.
W układach rozruchowych z rezystorami bardzo łatwo pomylić funkcję stycznika głównego z funkcją styczników stopni rozruchowych. Stycznik K1M nie powinien być załączany na początku, bo jego zadaniem jest doprowadzenie pełnego napięcia do silnika, czyli praktycznie pominięcie rezystorów rozruchowych. Jeżeli silnik od razu dostanie zasilanie przez K1M, to cały sens układu ograniczania prądu znika. Wtedy prąd rozruchowy może być kilka razy większy od prądu znamionowego, pojawia się mocne uderzenie momentu, spadki napięcia w sieci i większe zużycie zestyków. To jest typowy błąd: ktoś widzi stycznik główny i zakłada, że musi być pierwszy, bo „bez niego nic nie ruszy”. Na tym schemacie jest inaczej, bo rozruch odbywa się przez kolejne stopnie rezystancyjne.
Niepoprawne jest też zaczynanie od K42M albo przechodzenie od mniejszego ograniczenia do większego. Rozruch ma iść od największej rezystancji w torze zasilania do najmniejszej, aż do pracy bezpośredniej. Odwrócenie kolejności powoduje nielogiczną pracę układu: najpierw silnik dostałby zbyt duże napięcie albo zbyt małe ograniczenie prądu, a dopiero później próbowano by „cofnąć się” do łagodniejszego stopnia. W realnej szafie sterowniczej mogłoby to skutkować niepotrzebnym grzaniem rezystorów, iskrzeniem na stykach, zadziałaniem zabezpieczeń nadprądowych albo po prostu brzydkim, szarpanym rozruchem. Dobre praktyki branżowe, zgodne z podejściem stosowanym w automatyce napędowej i normach takich jak PN-EN 60204-1, wymagają czytelnej sekwencji, blokad styczników oraz odpowiednich opóźnień czasowych. Najpierw stopień z największym ograniczeniem, potem kolejny stopień, a dopiero na końcu obejście rezystorów przez stycznik pracy bezpośredniej.
Niepoprawne jest też zaczynanie od K42M albo przechodzenie od mniejszego ograniczenia do większego. Rozruch ma iść od największej rezystancji w torze zasilania do najmniejszej, aż do pracy bezpośredniej. Odwrócenie kolejności powoduje nielogiczną pracę układu: najpierw silnik dostałby zbyt duże napięcie albo zbyt małe ograniczenie prądu, a dopiero później próbowano by „cofnąć się” do łagodniejszego stopnia. W realnej szafie sterowniczej mogłoby to skutkować niepotrzebnym grzaniem rezystorów, iskrzeniem na stykach, zadziałaniem zabezpieczeń nadprądowych albo po prostu brzydkim, szarpanym rozruchem. Dobre praktyki branżowe, zgodne z podejściem stosowanym w automatyce napędowej i normach takich jak PN-EN 60204-1, wymagają czytelnej sekwencji, blokad styczników oraz odpowiednich opóźnień czasowych. Najpierw stopień z największym ograniczeniem, potem kolejny stopień, a dopiero na końcu obejście rezystorów przez stycznik pracy bezpośredniej.