Studiekompasset.dk
Side 1 af 137
Notater:
ELEKTRICITETSLÆRE: ............................................................................................................... 8
Regneregler:................................................................................................................................. 8
OHMS LOV OG EFFEKTFORMLEN: ....................................................................................................... 8
Modstande i serie- og parallelkredsløb. ...................................................................................... 9
Sammensatte kredsløb. ................................................................................................................. 9
Kirchhoffs 1. og 2. lov. ............................................................................................................... 10
Frekvens. .................................................................................................................................... 11
SELVINDUKTION. ............................................................................................................................ 11
KAPACITET. .................................................................................................................................... 12
AC-TEORI. ....................................................................................................................................... 13
TRANSFORMATOR. .......................................................................................................................... 15
MODSTANDE. ................................................................................................................................. 16
WHEATSTONES MÅLEBRO OG STRAIN GAUGE. ................................................................................. 16
MAGNETISME. .............................................................................................................................. 17
ELEKTRONIK. ............................................................................................................................... 19
SCR – thyristor. ( SCR = Silicon Controlled Rectifive ) ............................................................ 19
Uni Junction Transistor – UJT : ................................................................................................ 19
Diac / Triac: ............................................................................................................................... 19
Input / output interface: ............................................................................................................. 20
STYRINGSTEKNIK: ...................................................................................................................... 21
HJÆLPERELÆER. ............................................................................................................................. 21
Motorværn/beskyttelse: .............................................................................................................. 22
Grundkoblinger. ......................................................................................................................... 23
FØLERE: .......................................................................................................................................... 23
Induktiv: ..................................................................................................................................... 23
Kapacitiv: ................................................................................................................................... 24
DIVERSE FØLERE: ............................................................................................................................ 24
Optiske følere: ............................................................................................................................ 24
Infrarødt lys: .............................................................................................................................. 24
Reed kontakt:.............................................................................................................................. 25
2-ledet DC føler: ........................................................................................................................ 25
Namur – føler: ............................................................................................................................ 25
Føler for vekselspænding: .......................................................................................................... 25
Forstærker. ................................................................................................................................. 25
FØLERMONTAGE: ............................................................................................................................ 26
Føler montering serie / parallel: ............................................................................................... 26
AC OG DC MOTORER. ................................................................................................................. 27
2
Effekt og energi. ......................................................................................................................... 27
Motorens drejningsmoment........................................................................................................ 28
Kraftoverføring: ......................................................................................................................... 28
Pronys bremse. ........................................................................................................................... 28
Den modelektromotoriske kraft E
m
............................................................................................ 29
Fremmedmagnetiseret shuntdynamo: ........................................................................................ 29
Selvmagnetiseret shuntdynamo. ................................................................................................. 29
Selvmagnetiseret serie – og kompounddynamo. ........................................................................ 29
Jævnstrømsmotoren. .................................................................................................................. 30
AC MOTOR. ..................................................................................................................................... 31
Drejningsmoment og slip. .......................................................................................................... 32
ET-FASET GENERATOR OG OMFORMER. ........................................................................................... 32
Generator: .................................................................................................................................. 32
Omformeren: .............................................................................................................................. 32
TREFASET GENERATOR.................................................................................................................... 32
Synkron: ..................................................................................................................................... 32
Asynkron: ................................................................................................................................... 33
TREFASET ASYNKRON MOTOR ......................................................................................................... 33
Motorens omløbshastighed. ....................................................................................................... 33
Motorens moment og strøm........................................................................................................ 34
Stjerne – trekant. ........................................................................................................................ 34
TREFASET SYNKRONMOTOR: ........................................................................................................... 36
DAHLANDER MOTOR: ...................................................................................................................... 36
SLÆBERINGSMOTOR. ....................................................................................................................... 37
ETFASEDE MOTOR. .......................................................................................................................... 37
Motor med modstandsstart......................................................................................................... 38
Motor med kondensatorstart. ..................................................................................................... 38
Motor med driftskondensator. .................................................................................................... 38
Motor med start og driftskondensator. ...................................................................................... 38
Kommutatormotor:..................................................................................................................... 39
SPÆNDINGSMÆRKNING AF MOTORER. ............................................................................................. 39
Normmotor. ................................................................................................................................ 40
LEJER. ............................................................................................................................................. 40
Demontering............................................................................................................................... 40
Montering. .................................................................................................................................. 41
FREKVENSOMFORMER. ............................................................................................................ 41
Valg af frekvensomformer: ......................................................................................................... 42
PLC-STYRING. ............................................................................................................................... 42
HARDWARE. .................................................................................................................................... 45
Busforbindelser. ......................................................................................................................... 46
Scantid. ....................................................................................................................................... 46
Interrupt. .................................................................................................................................... 46
Planlogisk styring. ..................................................................................................................... 46
TIMERE OG TÆLLERE: ..................................................................................................................... 46
Tællere ....................................................................................................................................... 47
Flip/flop og fasefortrådet logik: ................................................................................................. 47
3
R/S flipflop: ................................................................................................................................ 48
J/K flipflop: ................................................................................................................................ 48
Sekvensstyring. ........................................................................................................................... 49
Systemkonfiguration. .................................................................................................................. 50
ORD. ............................................................................................................................................... 50
Omron. C200H ........................................................................................................................... 50
Siemens (AG115 U) .................................................................................................................... 50
Forskellige blokke. ..................................................................................................................... 51
Parameterliste. ........................................................................................................................... 51
Former for dokumentation. ........................................................................................................ 52
Montage/installation. ................................................................................................................. 52
PLC – SEKVENSPROGRAMMERING. ................................................................................................. 52
ANALOG PLC: ................................................................................................................................ 55
AD/DA – konvertering: .............................................................................................................. 55
Skalering af ind – og udgangssignaler: ..................................................................................... 56
KOMMUNIKATION: .......................................................................................................................... 56
Netværksteori: ............................................................................................................................ 57
Standarder: ................................................................................................................................ 58
HYDRAULIK. .................................................................................................................................. 59
Fordele ved hydraulik: ............................................................................................................... 60
Ulemper ved hydraulik: ............................................................................................................. 60
Pascals lov: ................................................................................................................................ 60
VISKOSITET. .................................................................................................................................... 60
Hydrauliske filtre: ...................................................................................................................... 61
Krav til tank: .............................................................................................................................. 62
RØR, SLANGER OG FITTINGS: ........................................................................................................... 62
HYDRAULISKE PUMPER. .................................................................................................................. 62
Tandhjulspumpe: ........................................................................................................................ 63
Vingepumpe: .............................................................................................................................. 63
Aksialstempelpumpe, Radialstempelpumpe: .............................................................................. 64
Pumpevirkningsgrad: ................................................................................................................. 65
HYDRAULISKE MOTORER: ............................................................................................................... 65
Tandringsmotor: ........................................................................................................................ 65
CYLINDERE: .................................................................................................................................... 65
Cylindere pakninger: ................................................................................................................. 66
VENTILER. ....................................................................................................................................... 66
Trykventiler. ............................................................................................................................... 66
Trykbegrænsningsventil: ............................................................................................................ 67
Patronventiler. ........................................................................................................................... 67
STRØMVENTILER. ............................................................................................................................ 67
Drøvlekontraventil. .................................................................................................................... 68
Slangebrudsventil: ..................................................................................................................... 68
Trykkompensering:..................................................................................................................... 68
Strømdelerventil. ........................................................................................................................ 69
Differenstrykstyring: .................................................................................................................. 69
AKKUMULATOREN: ......................................................................................................................... 69
PROPORTIONALVENTILER: .............................................................................................................. 69
4
OPBYGNING AF PROPORTIONALVENTILER: ...................................................................................... 70
Barometrisk tilbageføring. ......................................................................................................... 70
Mekanisk tilbageføring: ............................................................................................................. 70
Elektronisk tilbageføring: .......................................................................................................... 70
Proportionalmagneter: .............................................................................................................. 70
Proportionale retningsventiler: ................................................................................................. 70
PNEUMATIK. .................................................................................................................................. 71
KRAV TIL LUFTEN. .......................................................................................................................... 71
LUFTKOMPRESSOR: ......................................................................................................................... 72
STEMPELKOMPRESSOR: ................................................................................................................... 72
MEMBRANKOMPRESSOR: ................................................................................................................ 72
TOTRINSKOMPRESSOR:.................................................................................................................... 72
ROTATIONSKOMPRESSOR ( LAMEL ): .............................................................................................. 73
SKRUEKOMPRESSOR: ....................................................................................................................... 73
KOMPRESSORENS DRIFTSFORMER: .................................................................................................. 73
Pasning af kompressor. .............................................................................................................. 74
BEREGNING AF LUFTFORBRUG OG DIMENSIONERING. ...................................................................... 74
PNEUMATISK LUFTBEHANDLINGSENHED. ........................................................................................ 75
Filter: ......................................................................................................................................... 75
Reduktionsventil: ........................................................................................................................ 75
Smøreapparat: ........................................................................................................................... 75
Luftbehandlingsenhed FRS: ....................................................................................................... 75
LUFTTØRRING. ................................................................................................................................ 75
Tryklufttørring: .......................................................................................................................... 75
Køletørring: ............................................................................................................................... 76
Adsorptionstørring: .................................................................................................................... 76
Absorptionstørring: .................................................................................................................... 76
VENTILTYPER. ................................................................................................................................. 76
Retningsventil: ........................................................................................................................... 76
Strømventiler:............................................................................................................................. 76
Trykventiler: ............................................................................................................................... 77
Kontra-, veksel og hurtigudluftningsventil: ............................................................................... 77
PNEUMATISKE VENTILER. ................................................................................................................ 77
Sædeventil: ................................................................................................................................. 77
Gliderventil: ............................................................................................................................... 77
2/2-retningsventil: ...................................................................................................................... 77
3/2-retningsventil: ...................................................................................................................... 77
5/2-retningsventil: ...................................................................................................................... 77
Drøvleventil: .............................................................................................................................. 78
Drøvlekontraventil: .................................................................................................................... 78
Kontraventil: .............................................................................................................................. 78
Vekselventil: ............................................................................................................................... 78
Hurtigudluftningsventil: ............................................................................................................. 78
VEDLIGEHOLDELSE AF VENTILER. ................................................................................................... 78
CYLINDERE. .................................................................................................................................... 78
Trykdåse: .................................................................................................................................... 79
Enkeltvirkende cylinder: ............................................................................................................ 79
5
Dobbeltvirkende cylinder: .......................................................................................................... 79
Drøvling af dobbeltvirkende cylinder: ....................................................................................... 79
CYLINDER VALG. ............................................................................................................................ 79
PNEUMATISK SIKKERHED: ............................................................................................................... 80
Pneumatisk tohåndsudløsning: .................................................................................................. 80
Soft-startventil:........................................................................................................................... 80
Måder at fjerne spærrende impuls: ............................................................................................ 80
Opbygning af and, or, not og nor med ventiler: ........................................................................ 81
CNC. .................................................................................................................................................. 81
Koder: ........................................................................................................................................ 82
CNC-maskinens opbygning. ....................................................................................................... 82
Tachotilpasning: ........................................................................................................................ 83
STYRINGER. .................................................................................................................................... 83
Punktstyring: .............................................................................................................................. 83
Enkel liniestyring: ...................................................................................................................... 83
Udvidede liniestyring: ................................................................................................................ 83
Banestyring: ............................................................................................................................... 83
KRAV TIL SERVODREV. .................................................................................................................... 83
KORREKTURMETODER: ................................................................................................................... 84
FEJLKOMPENSATIONSMETODER. ..................................................................................................... 84
REFERENCEPUNKTKØRSEL. ............................................................................................................. 84
DÆMPNINGSGRAD, SLØR OG FRIKTION. ........................................................................................... 84
Digitale udgangssignaler:.......................................................................................................... 85
SPINDELSTIGNING, STIGNINGSNØJAGTIGHED OG FØRINGER. ........................................................... 85
MÅLESYSTEMER. ............................................................................................................................ 86
Digital inkrementel roterende pulsgiver: ................................................................................... 86
Resolver: .................................................................................................................................... 87
Elektriske drev: .......................................................................................................................... 87
Digitale regulatorer: .................................................................................................................. 87
Analog / digital positionsmåling: ............................................................................................... 87
Børsteløs DC-motor: .................................................................................................................. 87
Synkron AC-motor: .................................................................................................................... 87
Asynkron AC-motor: .................................................................................................................. 87
OPERATIONSFORSTÆRKER. ................................................................................................... 88
REGULERING. ............................................................................................................................... 90
2-PUNKTS REGULATOR: ................................................................................................................... 93
3-PUNKTS REGULATOR: ................................................................................................................... 93
KONTINUERLIG REGULATOR: .......................................................................................................... 93
REGULERINGSLEDS EGENSKABER. .................................................................................................. 93
Stepfunktion / springfunktion: .................................................................................................... 93
Proportionalled:......................................................................................................................... 93
Integralled:................................................................................................................................. 94
Differentialled: ........................................................................................................................... 94
MED UDLIGNING: ............................................................................................................................ 95
1. ordens led:.............................................................................................................................. 95
2. ordens led:.............................................................................................................................. 95
6
Led af højere orden: ................................................................................................................... 96
Uden udligning: ......................................................................................................................... 96
Regulerbarhed: .......................................................................................................................... 96
P-, I-, PI- OG PD REGULATORER. ..................................................................................................... 97
P-regulator: ............................................................................................................................... 97
I-regulator:................................................................................................................................. 97
PI-regulator: .............................................................................................................................. 97
PD-regulator:............................................................................................................................. 98
PID-regulator: ........................................................................................................................... 99
Kaskaderegulering: .................................................................................................................... 99
Forholdsregulering: ................................................................................................................... 99
REGULERINGSMETODER: ............................................................................................................... 100
Reaktionsmetoden: ................................................................................................................... 100
Ib Holm Nielsen: ...................................................................................................................... 100
Ziegler og Nichols metoden: .................................................................................................... 100
Forsøgsmetoden: ...................................................................................................................... 101
Indstilling af regulator: ............................................................................................................ 101
DEFINITIONER, PRINCIPPER OG TERMINOLOGI. .............................................................................. 101
DC-MOTORREGULATOR. ............................................................................................................... 101
Driftsformer: ............................................................................................................................ 102
Idriftsætning af en DC regulator. ............................................................................................ 102
MÅLEPRINCIPPER: ......................................................................................................................... 103
NIVEAUMÅLING: ........................................................................................................................ 103
Vandstandsglas: ....................................................................................................................... 103
Hydrostatisk niveaumåling: ..................................................................................................... 103
Hydrostatisk måling i lukkede beholder: ................................................................................. 103
Bobelrør: .................................................................................................................................. 104
Kapacitiv niveaumåling: .......................................................................................................... 104
Niveaumåling ved vejning: ....................................................................................................... 104
Ultralydsniveaumåler: ............................................................................................................. 105
TRYK OG TEMPERATUR. ........................................................................................................ 105
TRYKMÅLING OG FORMLER: .......................................................................................................... 105
Bourdonrør: ............................................................................................................................. 105
Bælg: ........................................................................................................................................ 106
Membran: ................................................................................................................................. 106
Væskesøjlemåling: ................................................................................................................... 106
Skrårørsmanometer: ................................................................................................................ 107
Valg og installation af trykmåleudstyr: ................................................................................... 107
TEMPERATURMÅLING OG FORMLER: ............................................................................................. 107
Måder at måle temperatur på. ................................................................................................. 107
FLOWMÅLING............................................................................................................................. 108
Ultralydsflowmåler: ................................................................................................................. 108
Dopplerprincippet:................................................................................................................... 108
Magnetisk flowmåler: .............................................................................................................. 108
Masseflowmåler: ...................................................................................................................... 108
Vortexmåleren:......................................................................................................................... 109
7
FORTRÆNGNINGSMÅLERE: ............................................................................................................ 109
Vandur: .................................................................................................................................... 109
Ringstempelmåleren: ............................................................................................................... 109
Tælleværk: ................................................................................................................................ 110
STRØMNINGSMÅLER: .................................................................................................................... 110
Propelmåleren: ........................................................................................................................ 110
Turbinemåler: .......................................................................................................................... 110
Rotameter: ................................................................................................................................ 110
TRYKDIFFERENCEMÅLING: ............................................................................................................ 110
Måleblænde:............................................................................................................................. 111
Venturirør: ............................................................................................................................... 111
Pitotrør: ................................................................................................................................... 111
Annubar: .................................................................................................................................. 111
KVADRATRODSLED: ...................................................................................................................... 112
KALIBRERING: ........................................................................................................................... 112
Statisk nøjagtighed:.................................................................................................................. 112
Opløsningsevne: ....................................................................................................................... 112
Repeterbarhed:......................................................................................................................... 113
Hysterese:................................................................................................................................. 113
Linearitet:................................................................................................................................. 113
Dynamisk nøjagtighed: ............................................................................................................ 113
Aflæsning: ................................................................................................................................ 113
Dødvægtstester: ....................................................................................................................... 114
Trykkalibrator: ........................................................................................................................ 114
Beamex kalibreringsinstrument: .............................................................................................. 114
LAUS: .............................................................................................................................................. 115
SIKKERHED. .................................................................................................................................. 115
Elektrisk sikkerhed: .................................................................................................................. 115
Styrekredsen: ............................................................................................................................ 115
EMC: ............................................................................................................................................ 116
DIVERSE:....................................................................................................................................... 116
BILAG TIL STYRINGSTEKNIK. .............................................................................................. 118
BILAG TIL HYDRAULIK. .......................................................................................................... 124
BILAG TIL PNEUMATIK: .......................................................................................................... 132
BILAG TIL REGULERING: ....................................................................................................... 135
8
Elektricitetslære:
Regneregler:
Potensbegreb:
2
4
2*2*2*2 Totallet kaldes roden, og firetallet kaldes eksponenten. Det hele kaldes for en potens.
2
4
*2
6
=2
4+6
a
m
a
n
=a
m+n
2
4
:2
6
=2
4-6
a
m
:a
n
=a
m-n
4
2
*5
2
=(4*5)
2
a
2
*b
2
=(ab)
2
4
2
:5
2
=(4:5)
2
a
2
:b
2
=(a:b)
2
10
12
10
9
10
6
10
3
1 10
-3
10
-6
10
-9
10
-12
Tera Giga Mega Kilo Mili Mikro Nano Pico
Phytagoras:
222
cba =
hvis a skal findes.
22222
bcabca ==
Ohms lov og effektformlen:
I Ampere
U Volt
R Ohm
G
R
1
Siemens Ledningsevne. En lille modstandsværdi svarer til en stor ledningsevne og omvendt.
Små bogstaver u og i ved vekselstrøm / spænding.
Store bogstaver U og I ved jævnstrøm / spænding.
• En vekselspænding er en spænding der ustandseligt skifter størrelse og polaritet. En vekselstrøm er tilsvarende
en strøm, der hele tiden skifter størrelse og retning.
En elektrisk ledende væske kaldes en elektrolyt.
Ohms lov:
I
U
R
R
U
IRIU ===
I og U er ligefrem proportionale. Stiger I 50% stiger U også 50%. I og R er omvendt proportionale, falder R stiger I.
Effekt formlen:
U
P
I
I
P
UIUP ===
Hvis man eksempelvis skal beregne effekten men kun kender I og R kan man sætte ohms lov og effektformlen sammen.
Eks. 1 Skal man for eksempel beregne P ud fra U og R, skal man i Ohms lov isolere U, så har man
IUP =
og
RIU =
RIPIRIP ==
2
Eks. 2 Er det P ud fra I og R der skal beregnes foregår det på samme måde.
b
a
c
a
c
b
=
=
=
tan
sin
cos
9
IUP =
og
R
U
I =
R
U
P
R
U
UP
2
==
Altså får følgende formler ud fra ohms lov og effektformlen:
2
2
I
P
R
R
P
IIRP ===
P
U
RRPU
R
U
P
22
===
Hvis man skal beregne antal kilowatttimer bruges følgende formel.
tPW =
Effekt AC – effektformer.
• Virkeeffekt P
• Reaktiveffekt P
r
• Kombinationseffekt P`
Virkeeffekt: ( måles i watt )
cos= IUP
Ved alle belastninger er virkeeffekten P i fase med den fælles vektor.
Reaktiveffekt: ( blind effekt )
Måles i Var voltamperereaktiv
sin= IUP
r
Reaktiveffekten P
r
kan være induktiv eller kapacitiv og er altid forskudt 90
o
i forhold til P
Kombinationseffekt: (tilsyneladende effekt)
Måles i VA voltampere
IUP =
Kombinationseffekten P’ er den vektoriale sum af vektorerne P og P
r
Modstande i serie- og parallelkredsløb.
I et seriekredsløb vil strømmen være ens over hver modstand, mens spændingen afhænger af modstandens størrelser og
omvendt.
nS
RRRRR +++=
321
n
p
RRRR
R
1111
1
321
+++
=
Over den største modstand vil der være det største spændingsfald. Over den mindste modstand vil der være det mindste
spændingsfald.
Parallel ved kun to modstande.
21
21
21
12
21
1
21
2
21
1111
RR
RR
R
RR
RR
RRR
R
RR
R
RRR
p
pp
+
=
+
=
+
=+=
Sammensatte kredsløb.
1
32
11
1
R
RR
ellerRR
totk
+
+
=
10
tot
tot
tot
R
U
I =
11
RIU
totR
=
12 RR
UUU −=
32 RR
UU =
da det er en parallelforbindelse
2
2
2
R
U
I
R
=
3
3
3
R
U
I
R
=
• En modstands evne til at lede strøm er omvendt proportional med dens modstandsværdi
R
1
og R
4
er i serie I
1
=I
4
R
2
og R
3
er parallelle U
2
=U
3
41
I
R
U
I
tot
tot
==
111
RIU
R
=
Kirchhoffs 1. og 2. lov.
I+I
1
+I
2
=0
Kirchhoffs knudepunktslov.
( )
0
0
0
3
321
321
=−
=−−−
=−−−
RIE
RRRIE
RIRIRIE
( )
( )
( )
( )
( ) ( )
( )
0
0
:
0
0
0
4431
4422
2231
3221
=−+−
=−+−+−
+=
=−
=−+−
=−−−
RIRRIE
RIRIRIRRIE
RIRI
RIRRIE
RIRIRIE
( )
3
3
3
2
2
2
444
3412
R
U
I
R
U
I
RIU
UUUUU
R
R
RR
RRRtotR
=
=
=
=+−=
11
Frekvens.
Frekvens:
→=
t
f
1
antallet af perioder pr. sekund.
Periodetid:
f
t
1
=
Den pil der går fra spids til spids viser spidsspidsværdien.
Den anden pil viser spidsværdien,
2
SS
S
U
U =
Ved en vekselstrøm/spændings effektivværdi forstås den værdi der i en given modstand afsætter samme effekt som en
jævnstrøm/spænding af samme størrelse.
Selvinduktion.
• Selvinduktion er en spoles egenskab til at modvirke strømmens opvoksen og aftagen, og måles i henry (H)
• Der vil kun induceres en spænding, når der sker en ændring af magnetfeltet, uanset om feltet er stigende eller
faldende.
• Faktorer bestemmende for selvinduktion: Vindinger, spolens tværsnitsareal, jernets permabilitet.
• Spolens selvinduktion stiger med kvadratet på vindingstallet.
• Ved en stor selvinduktion, vil det tage længere tid for strømmen at vokse op end ved en mindre selvinduktion.
Det vil sige stor selvinduktion har en stor reaktans.
Beregning af selvinduktion:
l
q
NL
r 0
2
=
N = vindingstal, q = Spolens tværsnitsareal i m
2
,
r
= Kernematerialets permabilitet,
0
= Luftens permabilitet
6
104,0
−
, l = Viklingslængden i m.
Definition: 1 H er den selvinduktion, hvorved der induceres en spænding på 1V, når strømmen ændres 1 A i et sekund.
X
L
: Reaktans
( spolens forhold ved vekselspænding )
lfX
L
=
2
L
tot(S)
=L
1
+L
2
+……L
n
Spolens godhed:
r
X
Q
L
=
, r = tabsmodstanden (den ohmske modstand i spolen), der afhænger af trådens tykkelse og længde
707,0
2
== spidsværdi
spidsværdi
iEffektværd
ieneffektværdiMiddelværd = 9,0
i
u
X
L
=
( )
++
=
n
Ptot
LLL
L
1
......
11
1
21
12
Dielektricitetskonstant → Isolationsmaterialets indflydelse på kapaciteten.
Kapacitet.
En kapacitet består af to elektrisk ledende materialer anbragt over for hinanden.
Der sker en opladning.
Den virker som en kortslutning lige i det øjeblik man sætter strøm på. Når den når ca.12 V, vil der ligge 0V over R1.
Definition: 1F er den kapacitet som ved en spænding på 1 V er i stand til at optage en strømmængde på 1 A i et sekund
( kaldes for en coulomb )
• Kondensatorens evne til at optage en ladning kaldes kondensatorens kapacitet.
• Tilsluttet jævnspænding vil Kondensatoren oplades til jævnspændingsværdien.
Kurve for op og afladning af kondensator,
når det er spændingen der kigges på.
Kurve for op og afladning af kondensator,
når det er strømmen der kigges på.
Beregning af kapacitet.
l
q
c
r
=
0
q = pladeareal i m
2
l = pladeafstand i m,
0
= luftens dielektricitet 8,859*10
-12
,
r
= Det anvendte materiales dielektricitetskonstant.
• Jo større areal, des flere elektroner er der plads til, og desto større vil kapaciteten vær. Formindskes afstanden
mellem pladerne vil kapaciteten også stige.
• En kondensator er karakteristisk ved at have en lav modstandsværdi – kapitans – over for høje frekvenser.
• Kapitansen falder ved stigende frekvens, og kondensatoren er derfor velegnet til at kortslutte eller jorde
elektrisk støj.
Vekselstrømsmodstand – reaktans.
cf
X
c
=
2
1
i
u
X
c
=
13
Spændingen er forskudt 90
o
. Den kommer 90
o
efter strømmen.
( ELICE )
Formler for kondensatorer i serie og parallel.
•
++
=
n
tot
CCC
C
s
111
1
21
Kondensatorer i serie.
•
ntot
CCCC
p
++=
21
Kondensatorer i parallel.
AC-teori.
• Ren ohmsk.
Ved ohms belastning forstår man glødelamper, modstande, ret leder.
Spændingsvektor tegnes med en åben pil.
Strømvektor tegnes med en lukket pil.
• Ren induktiv.
Ved induktiv belastning forstår man motorer, transformere, spoler.
14
===
=
===
==
=
=
==
=
==
==
=
2,44
98,4
220
96,27
88,0
98,4
4,4
cos
98,43,24,4
3,2
2,94
220
4,4
50
220
2,943,0502
2
22
22
V
V
I
U
Z
A
A
I
I
AIAAI
III
A
V
X
U
I
A
V
R
U
I
HX
LfX
R
LR
L
R
L
R
R
ZL
L
−−−
−−−
+=
==
LR
XR
iii
uuu
L
Spænding før strøm. Strømmen er 90
o
bag spændingen.
• Ren kapacitiv.
Ved kapacitiv belastning forstår man kondensatorer, kabler.
Strøm før spænding. Strømmen er 90
o
foran spændingen.
R og L i serie.
Z er impedansen.
Spole i serie med modstand.
Eks:
4,1795,0
82,104
100
cos ====
Z
R
Her er strømmen forskudt 90
o
bag spændingen.
Udregningsmåden for en modstand og kondensator er den samme. Der skal man bare beregne X
c
, og strømmen vil så
være forskudt 90
o
foran spændingen.
Eks:
i
u
XRZ
L
=+=
−−−
´
−−−
+=
LR
uuu
82,1044,31100
4,311,0502
22
==
==
Z
X
L
Vu
Vu
Vu
L
R
4,527,1550
7,154,315,0
501005,0
22
==
==
==
15
HUSK: Der er ingen modstandstrekant i en parallelforbindelse.
Man kan lave en ledningsevne trekant
R, C og L i serie.
Eksempel: I eksemplet er strømmen 0,5A og frekvensen er 50Hz
I serieforbindelse er strømmen fælles. I’= I
l
= I
C
= I
R
Den samlede spænding er lig med summen af de enkelte spændingsfald, regent
som vektorer.
CLR
uuuu ++='
Den samlede modstand er lig med summen af de enkelte modstande regnet som vektorer
CL
XXRZ ++=
eller
i
u
Z
'
=
Spolen får en modstand på:
=== 4,311,05022
LfX
L
Kondensatoren får en modstand på :
=
=
= 318
10502
1
2
1
Cf
X
C
Det der er fælles afsættes altid først som en vandret streg, her er det strømmen. Så har vi
spændingen over den rene ohmske belastning, som er i fase strømmen. Det vil sige den
afsættes vandret ligesom strømmen. Derefter har vi spændingsfaldet over spolen, som er
forskudt 90
o
foran strømmen, så det vil give en vektor der peger opad. Til sidst er der
kondensatoren, hvor spændingsfaldet er forskudt 90
o
bag strømmen, så det giver en vektor
fra toppen af spole vektoren og så nedad
( )
2
2
'
LCR
uuuZiu −+==
Z
R
u
u
R
==
cos
'
cos
ved en modstandstrekant, hvor vektordiagrammet er blevet
delt med strømmen.
Transformator.
Omsætningsforhold.
p
s
s
p
s
p
i
i
N
N
U
U
m ===
ss
iuVAs =
• VA er det samme både på primær og sekundær siden.
• Den vikling der tilføres spænding kaldes primærviklingen P
VAendeeffekttilsyneladSIU
VArtblindeffekQIU
WatteffektPIU
LWL
R
==
==
==
s
p
Z
Z
m =
P
P
p
i
u
Z =
16
• Strømmen i primærviklingen stiger, når sekundærviklingen belastes.
• Strømmene forholder sig omvendt proportionalt med spændingerne og vindingstallene
• Hvis vindingstallet på sekundærviklingen N
s
er halvt så stor som vindingstallet på primærviklingen N
p
, vil den
inducerede sekundærspænding U
s
være halvt så stor som den tilsluttede primærspænding U
p
.
• Den primærstrøm, transformatoren trækker, når sekundærviklingen ikke leverer nogen strøm kaldes
tomgangsstrømmen. Denne ønskes så lille som muligt, for at holde tabene i transformatoren så små som
muligt.
• De to viklingers trådtykkelse er bestemmende for, hvor stor strøm viklingerne kan belastes med, uden at
temperaturen stiger utilladeligt.
Fordele ved anvendelse af transformatorer.
• Styringen kan fremstilles til maskinen uden at tage hensyn til forsyningsspændingen.
• Kortslutningsstrømmen begrænses. Dette har indflydelse på styremateriellet.
• Spændingsspidser på forsyningsnettet dæmpes.
• Det anbefales, at den tilsluttes mellem 2 faser.
Modstande.
• Ved faste modstande skelnes mellem kul, metalfilm og trådviklede modstande.
• Variable modstande deles ind i kul-, og trådpotentiometre. Anvendes hvor der kræves større præcision
• Specielle modstande, omfatter modstande med ulineær karakteristik som følger: NTC (negativ temperatur
koefficient), PTC (positiv temperatur koefficient), VDR (voltage dependent resistans) og LDR (fotomodstand)
• En strain-gauge er en føler, der omsætter en mekanisk bevægelse til en modstandsændring.
Tolerance: Ingen ring 20 %, sølv 10%, guld 5%, rød 2%, brun 1%
Wheatstones målebro og strain gauge.
Wheatstone:
• Målebroen anvendes for eksempel i forbindelse med målinger på strain gauges, modstandstermometre,
transmittere og lignende.
• Ved at bruge en målebro, er det muligt for eksempel at kompensere for omgivelsestemperatur /
ledningsmodstanden i forbindelse med et modstandstermometer.
• Fordelen ved at anvende en målebro er, at målingen kun er afhængig af forholdet mellem de enkelte
modstande i broen.
Ved balance det vil sige spændingen på voltmeteret er 0 volt fås: U
1
=U
m
og
U
2
=U
3
Strømmen gennem R
1
og R
2
er fælles ( I
1
)
Strømmen gennem R
3
og R
m
er fælles ( I
2
)
Ohms lov:
Den viste målebro anvendes ved måling af temperatur med et modstandstermometer. Modstanden i føleren angives R
m
.
Spændingen over R
1
og R
2
bliver lig med 5 V. Spændingen over R
3
bliver lig med spændingen over R
2
plus
voltmeterets spænding.
VVUU 835
23
=+=+=
Spændingen over R
m
er lig med forsyningsspændingen minus U
3
.
VUUU
m
2810
3
=−=−=
3221
211
RIRI
RIRI
m
=
=
17
Ved hjælp af forholdsberegning beregnes R
m
.
=
=
== 250
8
21000
3
333
m
m
m
mm
R
U
UR
R
U
U
R
R
Når modstandsværdien er kendt, omregnes den til en temperatur ved hjælp af en standardtabel.
Strain gauge:
• Inden for procesindustrien har den fundet den anvendelse i transducere til for eksempel trykmålinger,
momentmålinger og lignende.
• Den første strain gauge havde ret store dimensioner, så i dag bliver den brugt, hvor dette ingen rolle spiller. For
eksempel ved måling i betonkonstruktioner. Velegnet til statiske målinger.
• De normale strain gauge kan i reglen kun anvendes ved op til 200
o
C
• Selve bærefilmen limes til det objekt, hvis deformationstilstand ønskes målt. Objektets udvidelse og
sammentrækning overføres via bærefilmen i tråden.
• Dette resulterer i, at trådens modstand ændres proportionalt med materialets bevægelse inden for visse
grænser.
• Den kan praktisk taget anvendes på alle strukturer, hvor man ønsker at måle tryk, træk, vridning eller bøjning.
( Anvendes ikke til destruktive målinger )
Magnetisme.
Mange små magneter i en magnet. Hvis man gnider
den mod et stykke jern, indretter de sig.
Permanente magneter fremstilles af hårdt stål og den egenskab, at de holder magnetismen.
• Permabiliteten er jernets magnetiske ledeevne og betegnes med bogstavet , der er en tal faktor, som angiver,
hvor mange gange jern leder magnetisme bedre end luft.
• Enhver strømførende leder er altså omgivet af en magnetfelt.
• Amperevindinger:
NIA
V
=
, Det viser sig at styrken af det magnetiske felt vokser proportionalt med
såvel strømmen som antallet af vindinger.
Når lederen bevæges højre rundt om nordpolen, vil den inducerede spænding frembringe en strøm der
går ind i lederen, men når lederen passerer sydpolen vil strømmen have modsat retning.
TOMMELFINGERREGLEN:
Man griber med højre hånd om spolen med fingrene i strømmens retning.
Spolen vil da have nordpol til den side, hvor tommelfingeren befinder sig.
GENERATORREGLEN: ( Også kaldet Lenz’s lov )
Man anbringer sin højre hånd således, at kraftlinierne går ind i håndfladen.
Tommelfingeren holdes i bevægelsesretningen. Der går en strøm i fingerspidsernes
retning.
HØJRE HÅNDS REGLEN.
Når højre hånd holdes med håndfladen mod nordpolen og tommelfingeren i lederens
bevægelsesretning induceres spændingen og strømmen i fingerspidsernes retning.
18
Når en leder bevæger sig i et magnetfelt, induceres der en elektromotorisk kraft i lederen. Størrelsen af denne spænding
er proportional med magnetfeltets styrke, længden i magnetfeltet og hastigheden, hvormed lederen bevæges i
magnetfeltet.
Faraday’s lov: Hvis en spole indgår i et lukket elektrisk kredsløb, vil strømretningen være sådan, at den modvirker
ændringen i de magnetiske forhold.
Spændingsregulering.
Den inducerede spændings størrelse afhænger af:
• Magnetfeltets styrke ( Den permanente magnets styrke. )
• Spolens / magnetens bevægelseshastighed
• Spolens vindingstal
• Magnetiseres en jernkerne med vekselstrøm, fremkommer der et
vekselfelt. Dette vekselfelt fremkalder visse tab, idet jernet skal
ommagnetiseres 100 gange i sekundet ved 50 Hz.
• Sættes der strøm på jernet, vil den magnetiske kraft stige efter
kurven ab. Når strømmen derefter formindskes, vil den magnetiske
induktion falde efter kurven bc. Der vil endnu være nogen
magnetisme – den remanente magnetisme – tilbage i jernet, når
strømmen er blevet nul. For at fjerne denne magnetisme, må der
magnetiseres med en vis strøm i den modsatte retning. Dette sker,
når vekselstrømmen skifter retning. Den magnetiserende kraft følger
PROPTRÆKKERREGLEN:
Skrues en proptrækker frem gennem ledningen i strømmens retning vil
proptrækkerens omdrejningsretning angive feltretningen.
MOTORREGLEN: (princippet for en strømførende leder i et magnetfelt udnyttes
i elektromotorer)
Man anbringer sin højre hånd således, at kraftlinierne går ind i håndfladen, og
fingerspidserne peger i strømmens retning. Lederen vil da bevæge sig til
lillefingersiden.
DYNAMOPRINCIPPET:
Når en leder bevæges i et magnetfelt, vil der i lederen induceres en elektrisk
spænding, der kaldes en elektromotorisk kraft E.
MOTORPRINCIPPET:
Når en strømførende leder befinder sig i et magnetfelt, vil lederen blive ”skubbet” ud
af feltet. Årsagen til dette er at kraftlinierne fra lederens magnetfelt og kraftlinierne
fra hovedspolerne frastøder hinanden på samme måde som to ens magnetpoler.
DEN ROTERENDE LEDER:
Hvis lederen vikles i spoleform og forsynes med to slæberinge, vil der over disse
kunne måles en vekselspænding, fordi spolesiderne skiftevis passerer en nordpol og
en sydpol
19
nu kurven de. Når strømmen vender igen, følger magnetismen kurven ef. Dette kaldes hysterese.
• a til c = remanens
• a til d = koercitivkraft.
• o til b kaldes jomfru, det er kun ved første magnetisering kurven ser sådan ud.
Elektronik.
Silicium:
Som det kan ses du fra diagrammet ved siden af, skal der løbe en minimum
spænding på 0,6V fra katode til anode for at dioden leder, i
spærreretningen kan den ikke lede.
SCR – thyristor. ( SCR = Silicon Controlled Rectifive )
▪ Både AC og DC.
▪ Den har selvhold. Hvis den får spænding på katode og gate, har den selvhold. Gate signalet skal være positiv i
forhold til katoden.
▪ Skal have en holdestrøm på anoden for at virke.
▪ Ved AC kan den bruges til fasesnit ( smart )
En thyristor har selvhold. For at bryde dette skal man bryde holdestrømmen på anoden.
Uni Junction Transistor – UJT :
Når man når gennembrudsspændingen,
åbner transistoren og
giver en puls.
Kaldes også en SCR-trigger.
Kan bruges til on-delay.
Diac / Triac:
Diac: Triac:
20
2 antiparallelle koblet zenerdioder 2 antiparallelle thyristorer.
Bruges for eksempel til lysdæmper.
2 Kondensatorer: én til udglatter og én til opladning.
Diac’en sidder på gaten af triac’en.
PNP og NPN transistor.
Huskeregel for hvornår det er en PNP transistor. Pilen Når Pinden.
En silicium transistor åbner ved 0,6 – 0,7 volt.
En germanium transistor åbner ved 0,2 – 0,3 volt.
Input / output interface:
Output:
1: En diode. Den forhindrer strømmen i at løbe den forkerte
vej, og beskytter derved transistorerne.
2: Modstand.
3: Optokobler. Sikre galvanisk adskillelse, hvilket vil sige, at
der ikke er elektrisk funktion mellem lysdiode og transistor.
4: Modstand. Den begrænser basis – emitter strømmen.
5: Transistor. Det er styre transistoren til den anden transistor.
6: Driver transistor. Effektmæssigt større. De to tilsammen
udgør en Darlington kobling.
Input:
R1 begrænser spændingen.
R2 begrænser strømmen.
Z1 er en zenerdiode, som har den egenskab, at der altid vil
ligge en fast spænding over den.
R4 sørger for at transistoren lukker helt.
R3 sidder som en spændingsbegrænser for lysdioden.
IB
Ic
HFE =
21
Styringsteknik:
Hjælperelæer.
AC kontra DC relæer.
DC relæ.
Fordele:
• Større følsomhed end et AC relæ.
• Ingen brum fra magnetkredsen.
• Billigere relæ.
Ulemper:
• Speciel strømforsyning.
• Gnistdannelse ved afbrydelse af spole.
AC relæ.
Fordele:
• Kan tilsluttes direkte til nettet.
• Ingen gnistdannelse ved afbrydelse af spole.
Ulemper:
• Dyrt system pga. kortslutningsring.
• Hoved kontakterne bærer den store strøm til belastningen.
• Hjælpe kontakterne indgår i styrekredsen til kobling af bl.a. signalgivere, relæspoler
og andre styrestrømforbrugere.
Store kontaktflader, stort kontakttryk, stor koblingseffekt
Små kontaktflader, lille kontakttryk, lille koblingseffekt.
.Kontaktbelastning vil sige at koblingseffekten har stor indflydelse på størrelsen af kontaktsættet samt det kontakttryk
som kontaktfladerne udsættes for.
22
Kendetal:
• Læses fra venstre mod højre.
• 1. ciffer angiver antallet af sluttekontakter.
• 2. ciffer angiver antallet af brydekontakter.
• 3 ciffer angiver antallet af omskifterkontakter.
• 4. ciffer angiver antallet af specielle kontakter.
• Kendetallets tværsum angiver antallet af hjælpekontakter.
Placeringscifrene 1,2,5,6 er forbeholdt sluttekontakter.
Placeringscifrene 3,4,7,8 er forbeholdt brydekontakter.
Motorværn/beskyttelse:
• Et motorværn er en apparat kombination, der kan varetage 3 funktioner.
• Ind- og udkobling af belastning ved hjælp af hånd - eller magnetbetjent afbryder.
• Overstrømbeskyttelse ved hjælp af overstrømrelæ eller overstrømudløser.
• Kortslutningsbeskyttelse ved hjælp af sikringer alene, hurtigudløser alene, eller hurtigudløser og sikringer. Fås
som magnet – eller håndbetjent.
• Det magnetbetjente motorværn består af en kontaktor, der er bygget sammen med et termorelæ.
• Ved kortslutning mellem termorelæ og motor eller i selve motoren vil de 3 sikringer F1, F2, F3 smelte. Derved
er både motorværn og ledninger beskyttet.
PTC-beskyttelse:
Motoren kan have indbygget PTC-føler i hver vikling, som over et termorelæ kobler hovedstrømmen fra, når motoren
bliver overbelastet. Denne metode giver en direkte beskyttelse af motoren, da der er selve viklingerne der måles på.
Bimetal:
• Bimetallet er to stykker metal, der er sammenvalset og har forskellig
længde-udvidelseskoefficient. Dette bevirker, at det bøjer til en side, når det
bliver opvarmet og herved opnås det, at bimetallet rammer en kontakt der
afbryder styrestrømmen.
• I et termorelæ er der 3 bimetaller, et til hver fase.
Nøgleskema:
Styrestrømskema – er altid vist i hvilestilling.
Relæstyringer bruges til simple styringer.
3-faset udløsning
mærkestrøm
måltstrømX
2-faset udløsning
ertermoudløspåskalaværdi
måltstrømX
...max
23
Grundkoblinger.
Motorens fuldlaststrømme kan være forskellige, og man bruger derfor to termorelæer og ofte to sæt forsikringer.
Omstyring:
Omstyring eller reversering betyder ændring af en motors omløbsretning.
Følere:
• Berøringsaftastning. F.eks. en microswitch.
• Ikke berøringsaftastning. F.eks. induktiv og kapacitiv følere.
Induktiv:
Kan føle på metal
S
n
= tasteafstand Fe.
Egenskaber ved induktive følere og fotoceller:
• Ingen fysisk kontakt med emnet der aftastes.
24
• Elektroniske udgange, ingen prel.
• Kort reaktionstid.
• Induktive følere er ufølsomme over for støv og lignende.
• Fotoceller kan taste på større afstande.
De bør ikke anvendes, hvor der af sikkerhedsmæssige grunde kræves tvangsbrud, her skal bruges mekaniske endestop.
Fotoceller kan ikke anvendes i støvede områder.
Induktive følere: ( uden forstærker)
• Føleren arbejder efter induktiv princip ved dæmpning af en oscillators frie svingning, når et ledende materiale
føres ind i den aktive zone.
• Den aktive zones højfrekvente felt inducerer hvirvelstrømme i metallet. Dette dæmper oscillatorens
svingning, og denne omsættes til et udgangssignal.
Virkemåde:
• Upåvirket svinger oscillatoren frit og forbruger en effekt. Kredsløbet har en mindre indre modstand på ca.
1K svarende til en optagen strøm på ca. 3 mA.
• Ved påvirkning dæmpes oscillatoren og forbruger da ingen effekt. Kredsløbet har en stor indre modstand på
for eksempel 7-10K, svarende til en optagen strøm på ca. 1mA
• Føleren giver altså udgangssignal som en modstandsændring i føleren og strømændring i tilledningerne.
• En efterfølgende forstærker vil kunne arbejde med dette signal som indgangssignal.
Kapacitiv:
Kan føle på alt, men hvis det er meget tynd kan den ikke føle det.
En kapacitiv føler er følsom over for snavs, som kan hænge på føleren. Det kan give problemer i en
styring, da der herved vil opstå falske signaler.
Virkemåde:
• Principielt som ved en induktiv føler. Kondensatoren, som påvirkes, indgår i
svingningskredsen for en oscillator, som ved påvirkning ændrer frekvens ( oscillerer op )
• Ændringen af kondensatoren kan ske ved at ændre:
1. Pladearealet.
2. Afstanden mellem pladerne
3. Dielektricitetskonstanten.
Diverse følere:
Optiske følere:
• Hvidt lyd
• Moduleret lys
• I optiske styre – og føleorganer anvendes lysfølsomme komponenter, normalt LDR-modstande, fototransistorer
og fotodioder.
Lysgiver / lysmodtager:
• Som lysgiver kan der anvendes en lampe, som arbejder på underspænding. Dette bevirker, at lampens levetid
forøges væsentligt, og at det afgivne lys har den farve, som giver lysmodtageren størst følsomhed.
• Lysgiver og lysmodtager fremstilles desuden som kombinerede enheder for refleksaftastning eller som
gaffelfølere for aftastning over korte afstande.
• Justering: Kan foretages med et mA-meter i serie med lysmodtageren. mA-meteret justeres til maksimal
strømstyrke.
Infrarødt lys:
• Nedsætter muligheden for påvirkning af fremmed lys væsentligt.
• ( sender / modtager ) Lysgiveren er en speciel Ga-As halvleder, der sammenlignet med en glødelampe har
meget lang levetid.
• . Lysmodtageren er en diode med størst følsomhed for infrarødt lys.
Infrarødt og moduleret lys:
25
Da lysgiver og lysmodtager begge kan arbejde ved høj frekvens kan sikkerheden øges yderligere ved anvendelse af
moduleret lys. Det vil sige at lysgiveren udsender pulserende lys med bestemt impulspauseforhold, som opfanges af
modtageren.
Reed kontakt:
2-ledet DC føler:
PNP har positiv signalføler.
NPN har negativ signalføler.
Antivalent: Antivalent, så er der 4 ledere. En antivalent føler har et sæt bryde og et
sæt slutte. Skifter state samtidig, når den bliver aktiveret.
Namur – føler:
• Skal arbejde mellem 7,7 og 9 V
• Strømforbruget fra påvirket tilstand til upåvirket tilstand skal være
mellem 1 og 3 mA
• Udgangen skifter mellem 1,0 og 2,2 mA ( forstærker påkrævet)
• Lavt energiforbrug → ved ødelæggelse eller kortslutning kan den
ikke forårsage brand – eller eksplosionsfare
• Som følge af den lavohmige udgang er føleren følsom over for
induktive og kapacitive påvirkninger i forbindelsesledningerne
mellem føler og forstærker.
• Namur føleren er godkendt til eksplosionsfarlige rum.
Blokdiagram af en NAMUR følerkreds efter NAMUR og DIN 19234
Føler for vekselspænding:
Kan drives direkte fra AC-nettet i serie med belastningen.
Der flyder en rest strøm også i følerens spærrede tilstand, og at der i
trukket tilstand må stå en rest spænding over føleren. Det skal der tages
hensyn til i forbindelse med lavspændingsbelastninger for eksempel relæer
eller magnetventiler.
Forstærker.
Forstærkeren måler strømændringen i oscillatoren og omsætter denne til en
spændingsændring på udgangen.
26
• Ved upåvirket føler er spændingen lav på udgangen.
• Ved påvirket føler skifter udgangsspændingen til højt niveau.
• Er udgangstransistoren en effekttransistor, kan et relæ direkte tilsluttes denne type.
Den indbyggede forstærker sikre et sikkert, veldefineret koblingspunkt, hvor styrefanen langsomt føres ind i
koblingsfeltet
Følermontage:
S
n
= nominel tasteafstand
S = virkelig tasteafstand
( opmålt værdi som gælder ved anvendelse inden for følerens temperatur og spændingsområder )
Tasteafstanden bør ligge inden for
nn
xSSxS 21,181,0
Nominel skærm: ( aftastningsemne )
Cylindriske følere:
• Kvadratisk skærm af stål a 37, hvis sider er lig med følerfladens diameter.
• Tykkelse 1 mm
Rektangulære følere:
• Kvadratisk skærm af stål A 37, hvis sider er lig med 3xS
n
• Tykkelse 1mm
Føler montering serie / parallel:
Seriekobling af 2 elektroniske enheder: ( toledersystem )
Seriekobling gælder både fotoceller og induktive følere.
Forsyningsspændingen fordeler sig på hver elektronisk enhed efter formlen:
)_(
._
enhederantaln
spændingForsynings
enhedprSpænding =
Spænding pr. enhed må ikke være lavere end minimumsspændingen på enhederne.
Treledersystem:
I lighed med toledersystemet skal der her tages hensyn til
spændingsfaldet over enhederne i ledende stilling af hensyn til lasten.
27
Parallel ( Treledersystem )
Der er ingen begrænsning for antallet af enheder med elektronisk udgang.
AC og DC motorer.
322
211
PPPTAB
PPPTAB
G
M
−==
−==
ETA er altid mindre end 1
Små motorer har normalt en dårlig virkningsgrad i for hold til store motorer.
EKS:
%75_75,0
1
2
−=== radvirkningsg
P
P
ETA
motor
P
3
= 11Kw,
gear
= 0,9, U = 440V
KwKw
Kw
P
P
P
P
G
G
152,12
9,0
11
3
2
2
3
====
Kw
Kw
P
P
P
P
motor
motor
26,16
75,0
2,12
2
1
1
2
====
A
V
Kw
U
P
I 37
440
26,16
1
===
• En motors tab består af varmetab i viklingerne, magnetiseringsstab, jerntab og friktionstab, og motoren vil
derfor afgive en mindre effekt, P
2
end den tilførte effekt P
1
Effekt og energi.
Mek. Arbejde (energi)
Resultatet kommer ud i Nm
Eksempel: En motor skal ved hjælp af et spil løfte en vægtmasse på 75 Kg 1m
NmmKghgmA 736181,975 ===
( )
KjoulevandC
Ciforskellentemperaturt
ttCmCtmQmemængdeTilført
iVarmeenerg
19,4,
__
var,
:
0
12
=
=
−==→
WHK
WsJouleNm
lerationentyngdeacceg
Kgmassem
mhøjdehgmA
7361
111
81,9
=
==
==
=
→=
2
3
.
1
2
P
P
P
P
ETA
mek
motor
=
==
tPA
Effekt
=
2
:
28
strømanI
styrkenmagnetfelt
tmotorkonsK
IKTNm
a
a
ker
tan
=
=
=
=
a
IK
P
n
eromdrejningn
T
P
n
n
P
TNm
=
=
=
=
55,9
.min/
55,955,9
2
22
Eksempel: En vandvarmer skal opvarme 50L vand fra 10 – 50
o
C. Varmefylden for vand er 4,19. Den nødvendige
varmemængde kan herefter beregnes.
Motorens drejningsmoment.
T = Torque
M = Moment
D = Drejningsmoment
I motoren er kraftens vej lig med 2 gange ankrets radius, og kraften er proportional med feltstyrken og ankerstrømmen.
Kraftoverføring:
Hvis en motor skal trække noget der kræver et større moment end motoren afgiver, må man nedgeare maskinen.
Nm
w
T
nKwPEKS
r
67,11
1800
55,92200
1800,2,2:
min
2
=
=
==
Remskive med en diameter = 10 cm. radius = 0,05m
N
Nm
r
T
A 4,233
05,0
67,11
===
Da arbejdsmaskinens T skal være dobbelt så stort som motorens kan dens remskives radius beregnes.
.20.)10(1,0
4,233
67,112
cmdiamcmm
N
Nm
A
T
r ==
==
Ved tilsvarende beregninger med tandhjul bruger man tandantallet i stedet for radius eller diameter.
Forholdet mellem diameterne og hastighederne på de to motorer er omvendt proportional.
min
2
11
2
1
2
2
1
900
2,0
18001,0
r
d
nd
n
n
n
d
d
=
=
==
Pronys bremse.
NmlgmA =
Ved balance er T=A
55,955,9
55,9
2
2
nlgmnT
P
n
P
T
=
=
=
( )
KjLCtmQ 838019,4105050 =−==
29
Den modelektromotoriske kraft E
m
U
B
er spændingsfaldet over kullet. B står for børsterne. K = Ankerviklingskonstanten, der er udledt af for
eksempel vindingstallet i ankerspolerne.
Fremmedmagnetiseret shuntdynamo:
• Ved fremmemagnetisering leveres spændingen til magnetfeltet fra en anden
spændingskilde ( ensretteranlæg, hjælpedynamo )
• Dynamoen består a to kredse, en magnetiseringskreds der frembringer
magnetfeltet i hovedpolerne og en ankerkreds der afgiver effekt til en ydre
belastning.
• Hoveddynamoens magnetfelt er et såkaldt shuntfelt. Det vil sige, at det
nødvendige amperevindingstal er opnået med en lille strøm på 0,5 til 1,5 A
og et højt vindingstal ved en trådtykkelse på 0,2 – 0,4 mm.
• Kurven viser at ankerspændingen E stiger proportionalt med magnetiseringsstrømmen I
m
og feltet
indtil
punkt m
p
, hvor jernet i magnetspolerne mættes med kraftlinier.
• Fordelen ved den fremmedmagnetiserede dynamo er, at man ved hjælp af magnetiseringsstrømmen kan
kompensere for de indre spændingsfald ved at øge magnetiseringsstrømmen og dermed bringe dynamoen til at
afgive en konstant spænding over hele belastningsområdet.
Vendepoler:
• Vendepolerne kobles, så de har modsat polaritet i forhold til ankerfeltet og vil derfor ophæve ankerfeltets
påvirkning af hovedfeltet.
• Vendepolerne forbindes i serie med ankret og vendepolsfeltet vil derfor altid have samme styrke som
ankerfeltet.
• Når en jævnstrømsmaskine er forsynet med vendepoler, vil den neutrale zone have samme placering i hele
belastningsområdet og maskinen vil derfor have en gnistfri gang i hele området.
Selvmagnetiseret shuntdynamo.
• I en selvmagnetiseret shuntdynamo forbindes shunten til ankerkredsen parallelt med den ydre belastning.
Ankerkredsen afgiver derved også magnetiseringsstrøm til feltet.
• Magnetfeltet vil ændre sig proportionalt med klemspændingen, da magnetisme – og klemspændingen har
samme værdi.
• En selvmagnetiseret dynamo kan kun afgive spænding, hvis polskoene indeholder en remanent magnetisme, og
hvis den remanente og den elektromagnetiske pol har samme polaritet.
Selvmagnetiseret serie – og kompounddynamo.
Serie:
• I serie dynamoen er feltet, magnetspolerne, forbundet i serie med ankeret og
den ydre belastning.
• Magnetspolerne danner et seriefelt, og er mærket E-F. De er viklet med tyk
tråd og et lille vindingstal.
• En seriedynamo afgiver ingen tomgangsspænding.
• Når belastningen øges, vil klemspændingen stige, fordi
magnetiseringsstrømmen stigerproportionalt med belastningsstrømmen
nKE =
Ved en given belastning vil feltet blive ”mættet”. De indre
( )
−−
=
=
−−=
=
=
K
UIRU
K
E
n
UIRUE
IKT
VE
Baiklm
Baiklm
a
startm
)(
0
.
stalomdrejningn
kraftfeltets
tkonsK
raftinduceretkE
nKE
m
m
=
=
=
=
=
,
tan
mod
30
spændingsforhold vil blive større end stigningen i den inducerede ankerspænding og klemspændingen vil
falde.
• Seriedynamoen anvendes sjældent, da den kun kan bruges ved konstante belastninger.
Kompounddynamoen:
• Kompound betyder sammensat og kompounddynamoen er da også sammensat af en
shuntdynamo og en seriedynamo.
• Når disse to viklinger har samme strømretning er dynamoen medkompounderet, og når
de har forskellig strømretning er den modkompounderet.
• Kompounddynamoen vil på grund af shuntfeltet R
m
afgive spænding i tomgang.
• Den medkompounderede dynamo er velegnet til kraftanlæg på grund af den konstante
klemspænding.
• Medkompounddynamo: Seriespolerne frembringer et felt, der forstærker shuntfeltet.
• Modkompounddynamo: seriefeltet er forbundet således, at det modvirker shuntfeltet.
• Den modkompounderede dynamo anvendes stort set kun til svejsegeneratorer.
• Ved med
nKE =
• Ved mod
nKE =
Jævnstrømsmotoren.
• Jævnstrømsmotorens omløbshastighed afhænger af feltstyrken og vindingstallet i ankerspolerne.
• Generelt sagt vil en motor med et stærkt felt løbe langsommere end en motor med et svagt felt, og mange
ankervindinger vil give en lavere hastighed end få ankervindinger.
•
nKE
m
=
Den modelektromotoriske kraft E
m
har i en 220V motor en værdi på ca. 14,5V pr.
100
r
/
min.
Og ved 440V motorer den dobbelte værdi.
• I en motor under start, det vil sige, når ankeret lige er begyndt
at rotere er E
m
=0V
• For ar undgå en kæmpe start strøm bruger man en igangsætter
modstand R
ig
.
igi
st
RR
U
I
+
=
• Igangsætteren forbindes i serie med ankerkredsen.
• Når igangsættermodstanden trinvis udskydes, accelerere
ankret, men den modinducerede elektromotoriske kraft E
m
vokser samtidig i takt med hastigheden .
• Hvis igangsætteren fremføres hurtigere end motoren
accelerere, får startstrømmen en højere værdi.
• Igangsætterarmen skal fremføres i takt med motorens
acceleration, således at den beregnede startstrømværdi
overholdes.
•
m
EUU −=
• En motors startstrømforbrug skal af flere årsager begrænses til en værdi, der for større motorers
vedkommende er mindre end den strøm, motoren vil optage ved direkte start.
• En stor startstrøm kan fremkalde flammer på kommutatoren. Disse vil hurtigt ødelægge kommutator og
kul.
• I praksis vælger man ofte en startstrøm på ca. 1,5 – 1,6 gange motorens fuldlaststrøm.
U
P
U
HK
I
=
=
2
736
Eks: Tomgangsstrøm = 1A
VVVUUE
VIRU
m
ai
2173220
313
=−=−=
===
Da E
m
er på 14,5V pr. 100
r
/
min
må hastigheden være på.
31
min
1496100
5,14
217
r
n ==
• Motoren afgiver i tomgang intet drejningsmoment.
• Når motoren belastes, vil den falde i hastighed, fordi den ikke har noget drejningsmoment i overskud.
• En jævnstrømsmotor vil så afhængig af motortype, falde i hastighed, indtil ankerstrømmen og feltet
afgiver det nødvendige drejningsmoment.
•
( )
( )
−
=−=
=
K
IRU
nIRUEog
K
E
n
ai
aim
m
,
AC motor.
Drejefeltet = synkrone omdrejningstal
polparp
Hzfrekvensf
p
f
nhastighedtsDrejefelte
s
=
=
=
60
:.
Slip = = 90
o
/
min
¨
4 - polet 8 – polet
6 – polet 10 – polet
• Jo større modstande der sættes i serie med rotoren jo langsommere kører motoren. Der er kun et problem en
motor har effekttab, hvilket koster penge, da man skal bruge større strøm.
• Statorspændingen (mindre omdrejningstal) kan man også ændre med en vario, men der er samme problem med
effekten.
• Man kan også vælge at ændre på antal polpar for at ændre omløbshastigheden.
• Man kan få en motor med adskilte viklinger, dvs. den kan have en 2 polet og en 4 polet, eller en 2 polet og en 6
polet osv.
min
6
1000
3
5060
o
s
n =
=
min
4
1500
2
5060
o
s
n =
=
min
8
750
4
5060
o
s
n =
=
min
10
600
5
5060
o
s
n =
=
s
s
n
nn
S
−
=
100%
−
=
s
s
n
nn
S
32
•
Drejningsmoment og slip.
• Hvad bestemmer principielt drejningsmomentet i en vekselstrømsmotor? Den inducerede rotorstrøm og
magnetfelt
r
IKT =
• Hvilken betydning har det for en asynkronmotors drejningsmoment, at rotoren er udstyret med de såkaldte
strømfortrængningsmotor? Den har et drejningsmoment ved direkte start på 2-3 gange normal momentet, men
har et større slip omkring kipmomentet.
• Hvad er kipmomentet? Det sted, hvor motoren belastes yderligere og går i stå.
• Hvorfor kan rotoren i en asynkronmotor ikke løbe lige så hurtigt som drejefeltet? Fordi der vil være tab pga.
tab fra lejer og ventilator. Det betyder at rotoren løber asynkront med drejefeltet – heraf navnet asynkronmotor.
Hastighedsforskellen n
s
– n kaldes motorens slip.
• Hvis den løb lige så hurtigt, ville motoren gå i stå og der induceres ingen magnetisme.
Et-faset generator og omformer.
Generator:
• Da det normalt er 3 faset vekselspænding vi har til rådighed, vil den enfasede generator kun blive anvendt til
specielle formål, som for eksempel i nødstrømsanlæg og på skibe.
• Generatoren kan være opbygget som den trefasede generator med et jævnstrømsmagnetiseret polhjul, der
roterer i en statorvikling.
• Eller det kan være et såkaldt fieldpolhjul med viklingerne lagt i et ankerparket således at det danner at polpar.
• Til andre formål, hvor U og f [Hz] værdi er ukritisk eller hvor man ønsker en spænding der er proportional
med hastigheden, som i en tachogenerator, erstattes polhjulet med en permanentmagnet.
Omformeren:
• Maskinens magnetstel er forsynet med to pladeparketter. Den ene er viklet som en almindelig trefaset
motorvikling, og det andet har både en jævnstrømsvikling, der magnetiserer de udprægede rotorplader, og en
vekselstrømsvikling hvori rotorpolerne inducerer den trefasede vekselspænding.
• Frekvensen vil være bestemt af polhjulets omløbstal og antal polpar.
60
np
f
=
Trefaset generator.
Synkron:
• Den trefasede generator består af et jævnspændingsmagnetiseret polhjul, der tilsluttes en jævnspænding
gennem slæberingen. Polhjulet roterer i en stator, der er viklet med en trefaset statorvikling.
• Når polhjulet roterer i statoren, vil der induceres en vekselspænding i hver af statorens viklinger. Disse 3
vekselspændinger vil være 120
o
forskudt for hinanden på samme måde som statorens faser, poler.
Hvis generatoren kobles i Y
• Generatoren afgiver en fasespænding U
f
, der kan måles mellem 0 og hver af de 3 faser, og en netspænding U
n
mellem faserne R-S og T
3
3
n
ffn
U
UUU ==
• Generatorens omløbshastighed er bestemt af, hvilken drivmaskine den er
tilsluttet, men en generator, der trækkes af hurtiggående gas- eller
dampturbiner, vil have omløbstal på 1000 til 3000
o
/
min
(2-6 poler)
• GENERATORENS TOMGANGSKARAKTERISTIK: Generatorens
tomgangskarakteristik vil vise en næsten lineær stigende klemspænding, indtil
magnetiseringen når jernets mætningspunkt.
33
Asynkron:
• Asynkronmotoren vil, når de bruges op over deres normale omløbstal virke som generatorer og afgive en
trefasede vekselspænding.
• Magnetiseringseffekten til statoren frembringes af et kondensator, der forbindes i til motorens klemme.
• Kondensatorerne kan tilnærmelsesvis beregnes i det I
c
skal være den samme som motorens tomgangsstrøm I
0
c
cc
Xf
c
I
U
XII
===
2
1
0
0
• Når generatoren belastes falder dens klemspænding og spolernes reaktive modstand stiger. Spolerne vil derved
udvise en faldende belastning i takt med stigningen i den ydre belastning.
Trefaset asynkron motor
• En trefaset asynkronmotor består af en rotor, stator, statorhus, lejeskjolde, lejer (Normalt kuglelejer) og en
ventilator.
• Statoren er opbygget af 0,5mm tykke legerede jernplader med et isolerende lag imellem for at mindske
hvirvelstrømstabene.
• I statorhuset er der udstanset noter, hvor selve statorviklingerne er anbragt.
• I den asynkrone motor er rotoren udført som kortslutningsrotor. Den er opbygget af jernplader ligesom
statoren, og der er udstanset noter, hvori rotorstavene ligger.
• Rotoren er oftest udført med skrå noter, således at flere noter befinder sig samtidig under drejefeltets pol for
ikke at mindske igangsætningsmomentet i visse stillinger.
• Rotorstavene kan være lavet af kobber eller silicium.
• Luftmellemrummet mellem stator og rotor bør være så lille som muligt, da den magnetiske modstand i luft er
større end i jern. Ved mindre motorer er luftspalten ikke større end 0,2 – 0,5 mm og ved større motorer ca.
1mm.
• Hvis man overbelaster en asynkron motor alt for meget, så går den i stå.
• En asynkronmotor har en bedre virkningsgrad og cos ved halv last, når den kører i stjerneforbindelse.
• En asynkronmotor falder jævnt i hastighed ved belastning. Den siges at have shuntkarakteristik.
Trefaset drejefelt:
• En trefaset statorvikling består af 3 ens faseviklinger U-X,
V-Y og W-Z. Hver spole spænder over en poldeling, der
for eksempel i en 2 polet maskine svarer til en halv
statoromkreds. De tre faseviklinger er forskudte 120
0
,
hvilket svarer til afstanden mellem nettets faser.
• Når drejefeltet roterer, vil der induceres en
modelektromotorisk kraft i statorviklingen. Denne
modelektromotorisk kraft vil sammen med det ohmske og
induktive spændingsfald svare til forsyningsspændingen.
Motorens omløbshastighed.
Den asynkrone motors slip:
• Når drejefeltet roterer, vil der induceres en elektromotorisk kraft i rotorlederne, da
disse udgør et lukket kredsløb.
( )
nnKE
sr
−=
. Strømmens retning kan
bestemmes efter generatorprincippet.
• Da rotorlederne gennemløbes af en strøm, og de befinder sig i et magnetfelt
(drejefeltet), vil rotorlederne blive påvirket af en kraft. Bevægelsesretningen vil blive
den samme som drejefeltets retning ifølge Lenz’ lov.
• Rotoren vil aldrig kunne opnå samme hastighed som drejefeltet (selvom den forsøger )
pga. tab fra lejer og ventilator. Det betyder, at motoren løber asynkront med drejefeltet
34
og heraf navnet.
• I startøjeblikket ved stillestående rotor vil rotorspændingen induceres ved f=50Hz. Denne hurtige feltændring
inducerer en høj rotorspænding og strøm efter forholdet
( )
nnKE
sr
−=
Rotoren accelereres, men
derved mindskes forskellen n
s
-n samtidig med at frekvensen falder. Tomgangshastigheden er en smule lavere
end drejefeltets hastighed, idet der jo ikke kan induceres en rotorspænding, hvis rotorlederne bevæger sig lige
så hurtigt som drejefeltets pol. Motoren har altså et lille tomgang.
• Når motoren belastes, må den igen falde i hastighed før der kan induceres en større spænding og strøm. For en
typisk firepolet motor vil hastigheden ved normal last være på 1420
o
/
min
- slip =5,3%
Motorens moment og strøm.
• Mindre motorer med cirkulære rotorstave har et drejningsmoment ved direkte start på ca. samme størrelse som
normalmomentet, 100-150% og et kipmoment på ca. 1,6 gange normalmomentet.
• I en rund rotorstav vil rotorfeltet pga. selvinduktion i staven blive overvejende reaktiv
specielt under start og ved lav hastighed, hvor rotorfrekvensen er højst.
• I moderne motorer udformer man derfor noter og rotorstave som en
rektangulær stav eller som 2 runde stave. I den aflange stav vil
selvinduktionseffekten være størst i bunden af noten, hvor feltet er mest
koncentreret. Derved fortrænges strømmen i den del af staven, der er nærmest
luftspalten. Denne ohmske modstand øges og strømmen bliver mindre reaktiv.
Motorstrømmen:
• Ved direkte start er I
st
mellem 3-7 gange større end I
n
(normalstrømmen), afhængig af motorstørrelsen.
Eks.
P
2
(KW)
I
ST
(A)
I
n
(A)
I
ST
/I
n
o
/
min
0,25
2,8
0,95
3
1400
4
18,5
3,7
5
1400
30
430
59
7,3
1470
90
1089
165
6,6
1465
• Ved at anvende motorer med
strømfortrængningsrotor er det muligt at begrænse I
ST
3-5 gange I
n
pga. en tilsyneladende større resistans i
rotoren.
• For en motor med strømfortrængningsrotor vil I
ST
i være 3-4 gange lavere, men startdrejningsmomentet vil
være 1,5-2 gange normanmomentet. Denne motor kan derfor startes ved normal last.
Stjerne – trekant.
/ igangsætter:
For at undgå ryk, når man skifter kan man koble, som det ses på billedet.
Drejefeltet vil således blive forskudt 30
0
bagud. Rotoren vil tabe hastighed indtil drejefeltet
har passeret rotoren.
En asynkron motor har en bedre
og
cos
ved halv last, når den kører i
stjerneforbindelse.
Stjerne. Trekant.
35
For at beskytte motoren i både Y og placeres
motorværnets termorelæ ofte efter
hovedkontaktoren. Termorelæet indstikkes da
på værdien
58,0
3
=
e
e
I
I
Hvis termorelæet sidder således, at det kun
beskytter i skal det indstilles på motorens
mærkestrøm I
e
.
n
P
M
55,9
2
=
n[
o
/min.]
Y
TT
MM
II
=
=
=
3/1
3/1
3/1
Man bruger stjernestart for ikke at trække en for
stor startstrøm, derefter slår man over til trekant.
Asynkron kortslutningsmotor
Mærkning: 660/380V 1,2 / 2,1A
Laveste spænding er fasespænding.
Når fasespændingen mindskes med bliver motorens felt mindre og motoren vil kun optage
1
/
3
af effekten i forhold til
trekantforbindelsen. Motorens optagne strøm vil nu falde til
1
/
3
af trekantforbindelsens strøm.
Motorer der startes med Y/ igangsætter kan derfor kun startes i tomgang eller med svag belastning.
A
I
I
VU
f
f
2,1
3
1,2
3
380
3
660
===
==
3
u
f
U
U =
36
Trefaset synkronmotor:
• Synkronmotoren består af en normal trefaset stator og et jævnstrømsmagnetiseret polhjul.
• Motoren er ikke selvstartende, men skal bringes op på drejefeltets hastighed, før den kan fortsætte som en
motor.
• Motoren anvendes kun sjældent og da kun til større motorer, hvor man ønsker et synkront omløbstal uden slip.
• Den autosynkrone motor har en almindelig statorvikling og en rotor, der er viklet med en trefaset vikling med
udføringer til tre slæberinge.
Dahlander motor:
( Polomkobbelbare motorer )
( se el-tegning under grundkoblinger )
• 1 Vikling
• 2 hastigheder
• 2 termoudløser.
/ → Maskindrift, konstant drejningsmoment. ( er grundvikling)
/ → Ventilatordrift. Faldende drejningsmoment, men konstant effekt. ( er grundkobling)
Motoren er med denne kobling velegnet til ventilatordrift, hvor der kun er brug for et lavt moment ved den
lave hastighed.
55,9
2
nT
P
=
T falder, n stiger tilsvarende.
De to motorer kan ikke køre, så / for eksempel kan køre ventilatordrift. De kan ikke
supplere hinanden.
Normen siger, at motoren skal vikles således, at den kører cw (clockwise) i den ene retning og
ccw (counter clockwise) i den anden.
Man skal selv forbinde motoren, så den kører samme vej ved begge retninger. ( Det gør den på
tegningen.)
Vej høj hastighed skal W
2
, U
2
, V
2
kortsluttes.
• Princippet i en dahlanderkoblet vikling er, at man ved omkobling halverer viklingernes poltal og derved
fordobler motorens hastighed.
• Dahlanderviklingen er altså almindelig statorvikling med et ekstra udtag midt på hver viklingsfase, der gør det
muligt at halvere vindings poltal 4/2, 8/4 osv.
• Dahlanderviklingen har to grundkoblinger /, /
YY/Y: Ved U
n
= 380V vil U
f
= 220V, og hver halve fase
vil således have en spænding på 110V
En YY/Y kobling er i sin grundkobling ved lav hastighed
en stjerneforbindelse med enderne 1-2-3 forbundet til
nettet og midtpunktsudtagene 4-5-6 uden forbindelse.
Når denne vikling ved hjælp af en omskifter kobles i
tilsluttes U
n
pkt. 4-5-6 og pkt. 1-2-3 kortsluttes.
Spændingen over en fasehalvdel fordobles til 220V.
Strømmen bliver ca. 3 gange større og effekten ca.5 gange større end
stjerneforbindelsen.
Adskilte viklinger.
På mærkepladen : 400V /
400V /(ikke stjerne/trekant start)
• En motor med adskilte viklinger vikles med to eller flere statorviklinger.
• Fordelen: Stort spring mellem 2 hastigheder. For eksempel 2 polet og 8 polet → 3000
o
/
min
og 750
o
/
min
.
• Motoren kan også være viklet med 3 adskilte viklinger, hvoraf den ene kan være en dahlanderkoblet vikling.
Man kan da opnå 4 forskellige hastigheder.
• Konstantmoment motoren (/) har samme drejningsmoment ved begge hastigheder, hvorimod ventilator
motoren (/) har et højere moment ved den høje hastighed.
37
• Ved ventilatordrift stiger belastningen med kvadratet på hastigheden. Motoren behøver derfor ikke at afgive et
særligt moment ved den lave hastighed, og den kan for eksempel være stjernekoblet.
/:
Ved lav hastighed : 1,2,3 til nettet, midtpunktsudtagene
4,5,6 uden forbindelse.
Ved en netspænding på 250V vil spændingen over den halve fase
være på 190V
Når viklingen ved hjælp af en omskifter kobles i YY, bliver
netspændingen tilsluttet punkterne 4,5,6 og punkterne 1,2,3 kortsluttes.
U
f
stiger fra 190V til 220V og strømmen stiger procentvis lige så
meget. Men på grund af dårlig udnyttelse af stator jernet vil momentet
være det samme.
Slæberingsmotor.
• Slæberingsmotoren eller kontaktringsmotorens stator er viklet med en trefaset statorvikling af samme type som
i kortslutningsmotoren.
• Størrelsen af rotorspændingen afhænger af rotorens vindingstal. Ældre rotorer har således et lavere vindingstal
end nyere rotorer.
• Rotoren er viklet med en tre faset vikling af samme type og poltal som statoren. Rotorviklingen er koblet i
stjerne og har sine tre udføringer forbundet til tre slæberinge, kontaktringe og akslen.
• Den stjerneforbundne vikling tilsluttes gennem slæberingene og kullene en rotor igangsætter med tre
modstandsafsnit og med igangsætterarme som kortslutningspunkt.
• Størrelsen at rotorspændingen afhænger af rotorens vindingstal.
• Slæberingsmotoren har et startdrejningsmoment på 2-3 gange normalmomentet afhængig af rotorspændingens
størrelse og igangsætterens ohmske værdi.
• Anvendes, hvor man har brug for en ”blød” start og et stort drejningsmoment.
Etfasede motor.
• ÆGTE: Skyggepolsmotor ( umagnet ), synkronmotor ( i vaskemaskiner ). De er opbygget af hovedfase /
hjælpefase, og kan startes med modstand eller kondensator.
• UÆGTE: Steinmetz, universalmotor ( kommutatormotor ). Steinmetz er en trefaset motor på etfaset net.
• Hvis en trefaset motor tilsluttes et etfaset net, vil den ikke kunne starte selv, fordi
strømmen i de tre viklinger er i fase, og derfor ikke frembringer et drejefelt, men et
vekselfelt.
• Ved at forsyne motoren med en kondensator, faseforskydes strømmen i
viklingerne, og der opstår et drejefelt. Kondensatoren skal være på 70F pr. kW
ved 220V 50 Hz
• At kommutere betyder at ensrette.
38
Motor med modstandsstart.
• Hvis en motor med kun en fasevikling tilsluttes et etfaset net, vil motoren ikke starte selv. Årsagen er, at
statorens felt ikke er et drejefelt, men et pulserende vekselfelt, hvor polerne
skifter polaritet i takt med frekvensen. Rotoren skal altså hjælpes i gang.
• For at opnå et drejefelt må statoren derfor forsynes med en vikling mere, en
såkaldt hjælpevikling eller statorvikling, der vikles i statoren 90 elektriske
grader forskudt for hovedviklingen. Strømmen i hjælpefasen skal dog også
forskydes i forhold til strømmen i hovedfasen, før der kan komme et
drejefelt.
• Ved modstandsstart opnås en faseforskydning mellem viklingernes
strømme ved at gøre hjælpefasen mere ohmsk end hovedfasen. Hjælpefasen
vikles med tyndere tråd modstandstråd af bronzelegering, og det er det der
giver faseforskydningen.
• Motorens startdrejningsmoment er på 150% men I
st
er relativ stor ca. 5-7 gange I
n
. Motortypen fremstilles
sjældent til mere end 200W
• Ved små motorer dimensioneres hjælpeviklingen således, at den kan være indkoblet også under drift.
• Ved større motorer udkobles hjælpeviklingen, når motoren har nået 80% af normalhastigheden.
• For at vende omløbsretningen, vender man hjælpefasen i forhold til hovedfasen.
• Anvendes i kontormaskiner, oliefyr og køleskabe.
Motor med kondensatorstart.
• Indskyd en kondensator i serie med hjælpefasen, og man opnår en større faseforskel
mellem de to felter.
• Der opnås et bedre drejefelt og en mindre I
st
end i motorer med modstandsstart
(500W)
• Kondensatormotoren kan være udført med en svagere Hj, der kun tåler at være
indkoblet under start. Kondensatoren kan være en bipolar elektrolytkondensator og
Hj afbrydes ved 80% af normalhastigheden.
• Motorens startdrejningsmoment er 300-400% ved en I
st
på ca. 4 * I
n
men den vil
have samme normalmoment son modstandsmotoren.
• Man kan bruge centrifugalafbryder eller PTC modstand til at koble Hj ud.
• Retningen ændres ved at bytte ledningerne på kondensatoren.
Motor med driftskondensator.
• Hvis man har en motor med driftskondensator er hjælpefasen er i så fald også indkoblet
under drift.
• Kondensatoren skal være en MP-kondensator og denne motor vil både have et bedre
start og normal moment.
• En MP-kondensator er en metalliseret papirkondensator
Motor med start og driftskondensator.
Til særlige driftsforhold kan motoren være forsynet med både en start – og en driftskondensator.
Start kondensatoren er da en bipolar elektrolytkondensator, der udkobles efter start.
Denne motor har et meget højt startdrejningsmoment, der kan være større end for en tilsvarende
trefaset motor.
39
Kommutatormotor:
• Den etfasede kommutatormotor kaldes også universalmotoren, da den kan anvendes til både jævnstrøm og
vekselstrøm. Det er kun en seriemotor, der er i stand til at køre på vekselspænding.
• Motortypen er en seriemotor og i seriemotoren er strømmen fælles for feltet og ankret. Motoren vil derfor have
den samme omløbsretning , også ved vekselspænding.
• Omløbsretningen ændres ved at bytte ledningerne til kulholderne.
• Seriemotorens start – og belastningsmoment er 8 – 10 gange normalmomentet og således væsentligt større end
modstands – og kondensatormotorens momenter.
• Seriemotoren må ikke køre uden belastning, da det medfører en
lille og n vil så stige helt vildt.
• Anvendes i blandt andet husholdningsmaskiner og i
håndboremaskiner, og kan med en simpel elektronisk
styring hastighedsreguleres.
Spændingsmærkning af motorer.
Net: 3x400V, 50 Hz ( det vi har i Dk)
Ved 1 hastigheds motorer.
Man kobler den så i stjerne, fordi det passer til nettet. Der vil så ligge
220V over hver vikling. Kan ikke kobles i / start.
Y :
V
U
U
n
f
220
3
380
3
===
Man kobler den i trekant, fordi net spændingen er 400V. Den kan også godt
kobles i / start. Den starter undermagnetiseret i og sættes så over i
(blødstart)
Hvis man skal kunne køre / start, skal netspændingen være spændingen.
Herved bliver motorens felt
3
mindre. Den spænding der bliver induceret i
rotoren mindskes da med
3
, og det samme gælder for rotorstrømmen.
Herved vil motoren kun optage
1
/
3
af effekten i forhold til
trekantforbindelsen. Motorens optagne strøm vil nu falde til
1
/
3
af trekantforbindelsens strøm.
Drejningsmomentet vil også blive reduceret til
1
/
3
af trekantmomentet da
r
IKT =
Motorer der startes med /- igangsætter, kan derfor kun startes i tomgang eller med svag belastning.
• En forkert tilslutning af en motor kan betyde, at den brænder af, eller også, at den ikke er i stand til at afgive
den ønskede effekt.
Spændingsmærkning
Kobling
/
220/380
%
380/660
+
380
+
380
%
Mærkeskilt / klemkasse:
Firmanavn og type eller nr.
Spænding og startstrøm
Frekvens og
cos
Omløbshastighed og fasetal.
Nema → USA: T
1
T
2
T
3
T
1
-T
4
, T
2
-T
5
, T
3
-T
6
BS → GB: A B C A
2
-A
1
, B
2
-B
1
, C
2
-C
1
VDE → D: U V W U-X, V-Y, W-Z
Firma → DK: 1 2 3 1-6, 2-4, 3-5
=
k
E
n
m
40
Normmotor.
En normmotor er en motor der efter DIN normer udført, således, at den uanset fabrikat har samme hovedmål, fodmål og
akseltapmål.
Fordelen ved denne standardisering er, at en normmotor umiddelbart kan udskiftes med en tilsvarende type af andet
fabrikat.
MT 90 → 90 mm fra foden til akseltappens centrum.
D-ende og N-ende:
• D-ende → den ende, der normalt er motorens drivende (drive end)
• N-ende→ den ende, der normalt er motorens ikke drivene ende (non-drive end)
Bygningsformer:
Se ac-rapport.
Tromlemotoren har en mere speciel bygningsform. Den har udvendig rotor og anvendes som transportbåndsmotor.
Beskyttelses- og køleformer.
IEC 34-5 IP
SEB 2121 Svensk
DIN 40050 Tysk
F.eks. S 30. Første ciffer angivere graden af beskyttelse mod væsker. Det er omvendt med IP.
Køleformer:
• SEN A & IC 01. Selvventilerende motor, hvis indre køles direkte af den omgivne luft.
• SEN J & IC 21. Fremmedventileret motor med adskilt køleluftafløb, men uden separat ventilator.
• SEN N & IC 11. Fremmedventileret motor med adskilt kølelufttilløb, men uden separat ventilator.
• SEN P & IC 37. Fremmedventileret motor med både adskilt kølelufttilgang og afgang, men uden separat
ventilator.
• SEN Q & IC 0041. Helt lukket motor uden udvendig ventilation, der køles af den omgivne luft.
• SEN R & IC 0141. Helt lukket kappekølet motor, der køles af udvendig ventilator i ND- siden.
Lejer.
• Radiallejet: Det mest almindelige kugleleje, er det såkaldte radialleje, der findes både som kugle – og
rulleleje. Det er fortrinsvis beregnet til at bære et radialt tryk, men kan også optage et mindre aksialt tryk.
• Aksiallejet: Er udelukkende beregnet til aksiale trykpåvirkninger som for eksempel i lodretstående
pumpemotorer. Det kan ikke optage radiale trykpåvirkninger og suppleres derfor ofte af et radialleje.
• Det koniske leje: Fås både som kugle- og rulleleje og er beregnet til at optage blandede aksiale og radiale
trykpåvirkninger.
• Det sfæriske leje: Yderringen har en afrundet løbebane og lejet kan derfor indstille sig således, at det kan
optage mindre vridninger i akslen.
• Lejer med spændebøsning: Er beregnet til aksler uden bryst. Det har en konisk inderring, der passer til
en konisk bøsning. Bøsningen er forsynet med gevind og ved hjælp af en møtrik spændes bøsningen ind i
inderringen og spændes derved fast på akslen.
• Styre- og frilejet: For at undgå spændinger mellem to lejer i for eksempel en elektromotor holdes kun det
ene leje fast, styrelejet af lejeflangerne. Det andet leje, frilejet er ikke låst fast af flangerne og kan derfor
tilpasses en mindre længdevibration mellem akslernes bryst.
Valg af lejer.
Vælges sådan, at det opfylder kravene til omløbshastighed og vægtbelastning for den givne maskine.
Demontering.
• Man bør notere eller opmærke lejeskjoldets placering eventuelt ved hjælp af kørnerprikker.
• Ventilatorskjoldet ved kappekølede motorer fjernes. Ventilatoren aftrækkes med en aftrækker.
• Det bagerste lejeskjold og lejeflangen løsnes og lejeskjoldet aftrækkes.
• Det forreste lejeskjold og lejeflangen løsnes og rotoren løftes ud af statoren.
• Lejeskjoldet frigøres fra kuglelejet ved at banke akselenden let mod bordpladen.
41
• Rotoren, ankret, opspændes forsigtigt i en skruestik og lejerne kontrolleres. Hvis lejerne ikke skal udskiftes,
pakkes de ind i papir for at beskytte dem mod snavs. Hvis lejerne skal udskiftes, eller ankret omvikles
aftrækkes se med en aftrækker.
Montering.
• Store kuglelejer monteres ofte ved, at de krympes på akslen. Lejet opvarmes i oliebad, således at det udvider
sig. Lejet monteres på akslen, hvor det vil krympe fast, når det afkøles.
• Mindre og middelstore lejer bliver enten presset på akslen eller drevet på akslen med den hammer.
• Baglejeskjoldet monteres og spændes fast.
• Rotoren, ankret monteres.
• Forlejeskjoldet monteres og spændes fast.
• Ventilator monteres. Sørg for modhold mod modsatte akseltap.
• Ventilatordæksel monteres, og motoren afprøves.
Frekvensomformer.
Roterende:
Den består i princippet af en generator der er drevet af en motor. Der er mulighed for at fermstille højere frekvenser,
hvis drivmotoren har færre polpar end generatoren.
Statisk:
Den er udelukkende opbygget af elektroniske komponenter. Den indeholder ingen bevægelige dele, og er dermed
vedligeholdelsesfri.
• En frekvensomformer kan deles op i følgende dele.
Ensretteren: Den 1 – eller 3-fasede vekselspænding
ensrettes til en pulserende jævnspænding. Ensretteren kan
være bygget op af dioder eller tyristorer.
Vekselretteren:
Det er det sidste led i frekvensomformeren før motoren. Det
er her, den sidste tilpasning af udgangsspændingen foregår.
Frekvensomformeren sikre gode driftsforhold i hele
reguleringsområdet gennem tilpasning af
udgangsspændingen til belastningsforholdene. Det er
således muligt at opretholde motorens magnetisering på optimalt niveau.
Fra mellemkredsløbet til vekselretteren kommer enten:
1. En variabel jævnstrøm
2. En variabel jævnspænding
3. En konstant jævnspænding.
I hvert tilfælde skal vekselretteren sikre at forsyningen til motoren bliver en variabel størrelse.
Driftsdata: Her indstilles Højeste og laveste frekvens, hvor lang tid og hvor stor en overbelastning der kan accepteres,
slipkompensering så motoren holder et næsten fast omdrejningstal uafhængig af belastningen, rampetider så der opnås
blød start og nedbremsning.
Moment: De fleste frekvensomformere kan fastholde et konstant moment fra start til motorens nominelle frekvens, da
der ikke kræves mere end motorens mærkeeffekt for at opfylde dette.
Moment ved oversynkron: Hvis fuldlaststrømmen kan fastholdes, kan motorens afgivne effekt holdes konstant, men
momentet vil falde, da konstant afgiven effekt og stigende omdrejningstal giver faldende moment.
Nm
n
P
M
55,9
2
=
P
2
er motorens afgivne effekt, og n er omdrejningstallet.
55,9
min
2
l
d
M
P
=
▪ For at undgå at I stiger i takt med at f(Hz) nedsættes, må der derfor ske en reduktion af spændingen, når f
nedsættes. Dette kaldes spændings – frekvensforholdet.
▪ Ved 0 Hz er der kun den ohmske modstand til at begrænse strømmen.
42
▪ Hvis en motor tilføres for lidt spænding i forhold til frekvensen og belastningen, vil den blive
undermagnetiseret. En asynkronmotor opvejer dette ved at der opstår et større slip end normalt. En
synkronmotor vil stoppe helt.
▪ Hvis en motor tilføres for meget spænding, vil den bliver overmagnetiseret og det resulterer i en stor
blindstrøm og dermed unødig opvarmning af motoren.
▪ Kablet mellem VLT og motor skal være skærmet med jord.
▪ I et kable vil der opstå en kondensatorvirkning mellem lederne. Den kondensatorvirkning er meget større ved
en pulsfrekvens på for eksempel 12 KHz end der er ved normal 50 Hz
▪ Kondensatorvirkningen bliver større jo længere kablet er, men den bliver også større, når ledningskvadratet
øges, da en kondensators kapacitet også afhænger af pladearealet.
▪ Ved kortslutning på forsyningssiden af en frekvensomformer er det de foransiddende forsikringer, der skal
afbryde forsyningen.
▪ Ved kortslutning på afgangssiden af frekvensomformeren for eksempel i kablet eller motoren , vil
kortslutningsstrømmen blive opfattet som en overbelastning af frekvensomformeren og denne vil koble ud.
Valg af frekvensomformer:
▪ Den skal levere motorens fuldlaststrøm. Den kan således ikke vælges ud fra motorens påstemplede effekt, da
frekvensomformeren skal levere både virke-, tabs- og blindeffekt.
▪ Hvis der er brug for et stort startmoment, skal den kunne levere en overstrøm.
▪ Betjeningsmulighed, hvis der ofte skal ændres i de indkodede data.
PLC-styring.
Talsystemer :
10 tal ( det vi bruger)
16 tal → hexadecimal
8 tal → octa
2 tal → binær
Bit, byte, Word
1 ciffer 8 ciffer 16 ciffer
Regne eksempler.
43
Hex i forhold til dec. Fra 0 – 9 er det samme.
Dec
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Hex
A
B
C
D
E
F
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
1A
1B
1C
1D
1E
KH FFFF → KM → KF 65535
KH = hex.
KM = Binær
KF = Heltal
KT = 16 bit tidsværdi fra timer
KZ = 16 bit tællerværdi fra tæller
Hvis man regner med binær er der nogle regler:
Eksempel: Læg 19 og 16 sammen.
Når man skal lægge sammen er der ikke noget problem. Problemet opstår først, når man skal til at
trække tallene fra hinanden, og især hvis resultatet skulle gå hen at blive negativt. Men man skal så
huske at 0 på MSB betyder at tallet er positivt, og 1 på MSB betyder at tallet er negativt. Når man skal
trække tal fra hinanden eller bruge negative binære tal, bruger man noget der hedder 2 –
komplementen til tallet.
Eksempel: Hvis man skal skrive –6 binær.
En god håndregel, når man skal have 2-komplimenten til et tal i stedet
for at lægge 1 til, er at man skriver der samme tal fra LSB enden til og
med første 1 tal, derefter vender man resten. Det vil sige 0 bliver 1 og
1 bliver 0.
Eksempel: Træk 9 fra 26.
And → og *
Or → eller +
Not → ikke
Nand → ikke og
Nor → ikke eller.
0 + 0 = 0
1 + 0 = 1
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0 og 1 i mente
0 – 0 = 0
1 – 0 = 1
0 – 1 = 1 og der skal lånes 1
1 – 1 = 0
44
45
PLC- programmerbar logisk controller.
PSS- programmerbart styresystem.
SPS- speicher programmierbare steuerung
Hardware.
CPU: Central processing unit. CPU’en er hjernen i et PSS.
CPU’ens blokdiagram.
• Instruktionsdekoderen er det sted, hvor alle de instruktioner, som udgør
programmet bliver dekodet. Instruktionsdekoder styrerprogramtælleren og sørger
for, at de rigtige værdier indløses i akkumulatoren.
• Programtælleren holder styr på, hvor langt vi er nået i programmet. Så snart
instruktion er blevet udført bliver programtælleren talt 1 op, således, at den
indeholder værdien (adr.) på næste instruktion, som tilføres instruktionsdekoderen.
• Akkumulatoren også kaldet A-register, er det sted, hvor alle beregninger og logiske operationer udføres.
Akkumulatoren er normalt 8 eller 16 bit stor. CPU’en kan indeholde flere akkumulatorer.
• Memory:
1. En skuffe har et nummer og kan indeholde 8 bit.
2. Det nummer, hver skuffe har, kaldes adressen.
3. Som adressenummer anvendes det hexadecimale talsystem.
4. Hukommelseskredsen bruges i PSS’er både til lagring af det indtastede og som status lager.
5. 8 bit = 1 byte 1024 byte = 1 kilobyte 2 byte = 1 bit instruktion
Volatile: RAM
Non volatile: ROM, PROM, EPROM, EEPROM.
Volatile betyder at programmet forsvinder, når der ikke er spænding på kredsen.
• ROM (Read only memory) En rom indeholder et fast program, som er programmeret fra fabrikanten.
Programmet kan ikke ændres. Det er her programmet ( operativsystemet) er logeret.
• PROM (Programable read only memory) Her er det muligt, at lagre et program i kredsen. Det foregår ved, at
man brænder programmet ind i kredsen, ved at tilføje høj spænding fx 25V. Programmet kan herefter ikke
ændres.
• EPROM ( Erasable programable read only memory) Har de samme muligheder som en PROM, men kan
slettes igen ved brug af ultraviolet lys (15-20min.), Når kredsen er programmeret bør man derfor klæbe en
label over ruden for at undgå ultraviolet lys. I PSS’er brændes ofte en EPROM, når det færdige program er kørt
ind, som erstatning for RAM kredsen, som normalt kun bruges i idriftsætningsfasen.
• EEPROM (Electrically erasable programable read only memory) EEPROM har i princippet de samme
egenskaber som EPROM. Deres fordel er, at de slettes rent elektrisk uden brug af ultraviolet lys. Denne
egenskab har gjort kredsen meget udbredt inden for PSS’er. Der er typiske kredse af 2 kilobyte størrelsen der
anvendes.
• RAM (Random access memory) I denne hukommelsestype kan man både læse og skrive, Derfor anvendes den
normalt i den fase, hvor man skriver, retter og indkører sit program. Da programmet forsvinder ved
spændingssvigt bliver kredsen forsynet fra et batteri, således at kredsen også er under spænding, hvis
netspændingsforsyningen udkobles. Kredsen anvendes også til PSS’ers statuslager.
• Interface (Grænsefladen) ( Ind og udgangskort ) Interfacet danner forbindelse mellem processen og dets PSS.
Interfacet opdeles i input og output.
46
Input skal tilgodese følgende problemer: (NPN eller PNP)
• Tilpasse processens styrespænding til PSS’ens styrespænding type 5 VD
• Fjerne støj eller kontaktprel.
• Sikre galvanisk adskillelse.
• 0-5V = logisk ”0” 13-68V = logisk ”1”
Output skal tilgodese følgende problemer: (kan have transistor eller relæ udgange)
• Tilpasse PSS’ens styrespænding type 5 VDC til processens styrespænding.
• Fjerne induktionsspændinger
• Sikre galvanisk adskillelse.
Busforbindelser.
Til at forbinde de dele der udgør en mikrocomputer ( CPU, memory, input og output), anvendes der tre busser. En bus
er et bundt ledninger ( kobberbaner ) som forbinder de enkelte kredse. Adressebussen udgår fra CPU’en og angiver,
hvorfra CPU’en ønsker at læse eller skrive ( som oftest er det programtællerens værdi)
Databussen overfører data mellem CPU’en og de øvrige kredse og omvendt. Det er over denne bus de forskellige
instruktioner tilføres CPU’en. Kontrolbussen overfører forskellige kontrolsignaler til kredsene, typisk læse/skrive.
I et modelopbygget PSS er det disse tre busser som forbinder de enkelte in/output med CPU modulet. Forbindelsen kan
være udført som fladkabel eller som fast motherboard.
Scantid.
• Den tid, der går fra indgangene opdateres, programmet gennemløbes, udgangene opdateres, kaldes scantid.
• Jo længere program, jo længere scantid.
• Scantiden afhænger også af, hvor hurtig systemet, CPU’en, arbejder. Eksekveringstiden pr. bit- instruktion
ligger i området fra 20 S for de ”sløveste” og ca. 2S for de ”kvikkeste”. Typisk PPC systemer.
• Lineær programmering → fast scantid.
Interrupt.
Interrupt signalet bevirker, at den almindelige program eksekvering afbrydes og et specielt interruptprogram
eksekveres. Når interruptprogrammet er færdig eksekveret, fortsætter den almindelige programeksekvering fra det sted i
programmet, hvor interrupten blev modtaget.
Planlogisk styring.
En planlogisk styring er kendetegnet ved, at udgangssignalerne til en hver tid er afhængige af indgangssignalerne.
Timere og tællere:
Timer:
SE – ondelay ( forsinket tiltræk) SA – offdelay (forsinket frafald)
U E0.0
LKT 5.2
SE T0
Nop 0
Nop 0
Nop 0
U T0
= A0.0
47
Tidsværdien er i området 0 – 999, hvilket giver mulighed for at vælge en indkoblingsforsinket timer i
området 0,01 – 9990 sek.
DE udgangen udlæser den løbende tidsværdi og tidsbase i BCD. DU udgangen gør det samme bare i
binær.
Andre timere.
Impulstimer ( one shot )
• Valgfrie impulstid
• Fast impulstid.
• Valgfri impulstimer er ret sjælende i PSS’er.
• Fast impulstid anvendes ofte i Amerikansk/Japansk producerede
PSS’er. Der gives en impuls for hver 0,1 , 1 , 10 sek. eller minut afhængig af hvilket system man anvender.
Bruges for eksempel til overvågning af processer.
Scan impuls.
• Scanimpuls giver en impuls for hver anden scan. Impulstiden er afhængig
af programlængden. Anvendes ofte som clock generator.
Tællere
Flip/flop og fasefortrådet logik:
U E0.1
R A0.0
U E0.0
S A0.0
= A0.0
BE
Det sidst indtastede har dominans her altså set dominans.
En flip flop er et relæ med selvhold.
0 → 0,01s
1 → 0,1s
2 → 1s
3 → 10s
48
U E0.0 O E0.2
U E0.1 O E0.3
S A0.0 R A0.0
O E0.2 U E0.0
O E0.3 U E0.1
R A0.0 S A0.0
BE BE
R/S flipflop:
Ovenover ses de tre grundkoblinger og deres sandhedstabeller af en R/S flipflop. Når man kun ser på selve flipfloppens
grundenhed er der ikke noget med dominans.
Hvis man putter en clock puls med på flipfloppen, vil det være ligegyldigt hvad der står på R og S så længe der ikke
kommer en clock.
J/K flipflop:
Den flipflop, som er tegnet her er negativ kanttrigget, det ses ved at den er
negeret på clock indgangen. Hvis den ikke havde været det, havde den
været positiv kanttrigget. Negativ kantrigget betyder, at den først bliver
trigget på bagkanten af pulsen.
Man bruger J/K flipflops til for eksempel at opbygge asynkrone og
synkrone tællere.
Asynkron op tæller:
Hvis man skal opbygge en asynkron 16 bit
op tæller med JK flipflops, ser det ud som
vist.
Clock pulsen kommer fra udgangen på
foregående JK flipflop
49
Synkron op tæller:
Man kan også opbygge en synkron 16 bit
optæller. Her kommer clock pulsen
samtidig på alle JK flipflop, men det er
lavet sådan at det mindst betydende bit
LSB fra A og bittet fra B skal være der, før
der kommer signal på Jog K på tredje
flipflop. Og ligeledes skal både A og B og
C være der før D kan komme.
Her er vist grey koden, hvis fordel er, at der altid kun
vil være et bit der skifter af gangen.
Det vil sige, at den for eksempel er god til positionering,
da den vil have stor nøjagtighed.
NBCD koden, N står for normally.
Sekvensstyring.
• Sekvens betyder følge eller gentagelser, og dette er i styringsmæssig sammenhæng følge eller gentagelser af
handlinger.
• En sekventiel styring er kendetegnet ved, at dets udgang er afhængig af indgangssignaler, som har været til
stede.
Nødstop:
MCS ( master control set ) instruktionen ( også nævnt INTERLOCK ) hører sammen med MCR ( master control reset )
instruktionen ( også nævnt INTERLOCK CLEAR ). MCS instruktionen nulstiller alt mellem MCS og MCR. Den er
derfor velegnet til stopformål.
Siemens har ingen MCS, så derfor anvendes et specielt nødstopsprogram.
Seriel transmission:
• Overførelse af data på serieform bruges, hvor der ikke er mulighed for at have mange parallelle ledere ( for
eksempel store afstande eller trådløs overførsel )
• Transmissionshastigheden angives i antal bits pr. sekund, Baud er et udtryk for bit pr. sekund.
• Den tid et bit er på serieledningen kan findes som
.
1
baudrate
• Dataformatet består af et startbit, 7 eller 8 databit, et eventuelt paritybit og 1 eller 2 stopbit. Logisk 1 er
benævnt MARK og logisk 0 SPACE.
• Paritybit er et kontrolbit. Anvendes til at kontrollere at data er overført uden fejl.
D
C
B
A
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
0
D
C
B
A
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
50
Systemkonfiguration.
• Editorprogrammet muliggør, at vi kan skrive/læse ( programmere ) til / fra det PSS. Det er denne
programstump, som læser og oversætter fra håndprogrammerens tastatur og udlæser til displayet.
Editorprogrammet aktiveres når det PSS står i STOP.
• Execute ( udføre/eksekvere ) programmet sørger for selve afviklingen af PSS programmet samt at justere alle
countere ( tællere ) og timere ( tidsforsinkelse ). Programmet aktiveres, når det PSS er i start / run.
• Status programmet udlæser på programmeringsenhedens display, de status / dataoplysninger vi beder om for
eksempel counterværdier, auxiliary flag ( hjælperelæer) dataord og så videre. Statusprogrammet kan først
aktiveres, når PSS systemet står i start / run.
• Statuslager: Her opbevares alle de værdier som bliver beregnet, når PSS programmet bliver eksekveret.
• Stack’en bruges af CPU’en ved kompliceret netværkslogik.
• IN lageret indeholder en kopi af alle benyttede inputs.
• Out lageret indeholder en kopi af alle benyttede outputs. Auxiliary lageret indeholder værdien for særlige
hjælpeflag. En del af lageret kan have backup.
Det første EXECUTE programmet gør, er at opdatere alle indgange, det vil sige at alle indgangsværdier via
akkumulatoren kopieres over i statuslageret ( 000-007), hvor deres værdier ”fastfryses” indtil en ny opdatering. Derefter
indstilles programtælleren på første adresse i programmet og overføres til instruktionsdekoderen. I
instruktionsdekoderen deles instruktionerne op i en op-code og en operand. Den adresse, operanden indeholder
overføres via adressebussen til statuslagret, hvorfra det pågældende bit via datatussen overføres til akkumulatoren. Op-
coden fortæller at bittet skal placeres i akkumulatoren, uanset hvad der står i forvejen. Programtælleren tælles en op, og
anden instruktion overføres til instruktionsdekoderen. Den adresse operanden indeholder overføres via databussen til
statuslageret. Op-coden fortæller hvilken funktion der skal udføres mellem bittet i statuslageret og akkumulatoren.
Resultatet placeres i akkumulatoren.
Den sidste instruktion fortæller at programmet ikke er længere og at EXECUTE programmet skal opdatere alle
udgange, det vil sige kopiere indholdet af statuslageret output ( 010-017) ud på udgangene.
Herefter opdateres alle indgange igen og programmet begynder forfra. Når et program afvikles på denne måde, kaldes
det cyklisk programmering.
Ord.
De instruktioner vi hidtil har omtalt, har været bit-instruktioner det vil sige, at CPU’en behandler et bit af gangen. Ved
ord-instruktion behandles 16 bit af gangen. I nogle systemer kan der behandles dobbeltord – 32 bit af gangen.
Omron. C200H
• Input/output 15
• De sidste to ciffer angiver antallet af input/output pr. modul, det vil sige 16 bit 00-15
• De første 3 ciffer angiver kanalnummer det vil sige hele input/output omfattende de 16 bit.
• Her angiver 000-029, at der i alt er 30 kanaler.
• Det maksimale antal input/output
er:
4801630./)( ==−−− kanalproutputinputantalordkanalerantal
Datatransport:
Indholdet af kanal 001 skal kopieres over i kanal 17. En datatransfer har koden FUN 21. MOV er
mnemonic for MOVe. Der bliver flyttet data fra source til destination. Instruktionen bliver udført
lige så lang tid, som kontakt 000 er aktiveret. Omron’en har 1000 data memories på 16 bit, som går
fra DM Foran MOV er der placeret et @ som fortæller, at instruktionen kun skal
udføres en gang. Konstant: konstanten må maks. være på 16 bit ( 4 ciffer ). Det er lige meget om
det er 10-tal eller hex, bare de 16 bit ikke overskrides.
Siemens (AG115 U)
• Input/output 0.0-63.7
• Siemens opdeler sine in/output I bytes ( 0-63), som så indeholder 8 bit. Derfor kan dette system både behandle
byte og ord. Da 1 byte kun indeholder 8 bit, kræves der 2 byte for at udgøre et ord. For eksempel byte 0 og 1
udgør ord 0, byte 1 og 2 udgør ord 1 og så videre. Brug derfor kun hvert andet ord.
51
• Hvis vi udregner det maksimale antal in/output bliver det:
5121632.
512864.
==−−−
==−−−
ordprbitantalordantal
eller
byteprbilantalbytesantal
Datatransport:
Til datahukommelse er datablokkene (DB) 2-225 med
hver 256 dataord (DW) til rådighed.
I eksemplet kopierer vi DW 34 i DB 16 over i MW 56
Forskellige blokke.
• PB, programblok: I denne blok programmeres almindelig PLC/PPC programmer. Der kan programmeres i
ladder, logik og instruktionsliste. En PB skal kaldes fra for eksempel andre PB’er eller OB’er.
• FB, funktionsblok: Her kan der kun programmeres i instruktionsliste. Blokken bruges normalt til alt det, som
ikke kan gengives grafisk, for eksempel regneoperationer og andre komplekse funktioner. Den bruges også til
subrutiner ( underprogrammer ). En funktionsblok skal døbes, og den kan kun programmeres i AWL.
Integrerede FB’er er fra FB 240 – FB 251.
• SB, sekvensblok: Anvendes normalt til sekvensstyring. Kan programmeres i ladder, logik og instruktionsliste.
• DB, datablok: Kan kun opbevare data. Data kan være heltal, reelle tal, hextal, binærværdier og ASCII tegn.
En DB indeholder ingen instruktioner, men bruges typisk til dataudveksling, For eksempel kan setpunkter,
proces- timer- og tællerværdier hentes her. Husk: DB0 er reserveret til PLC’ens interne brug, DB1 er
reserveret til flerprocessordrift og DB2 er reserveret til reguleringsformål. En datablok indeholder 256DW og
nummereres fra 0 – 255. For at åbne en DB skal man bruge instruktionen A DB. A = anruf
• OB, organisationsblok: Organiserer programforløbet. Kan programmeres i ladder, logik og instruktionsliste.
SPA PB, FB, SB, OB – ubetinget hop til blok.
SPB PB, FB, SB, OB – betinget hop til blok.
En OB skal som regel ikke kaldes.
Parameterliste.
Ind Ud
S1 E 0.1 K1 A 0.1
S2 E 0.2
S3 E 0.3
S4 E 0.4
S5 E 0.5
S6 E 0.6
Instruktionsliste:
U(
U E 0.1
U E 0.2 Ladder:
O E 0.3
O E 0.4
)
UN E 0.5
UN E 0.6
= A 0.1
Be
Eksempel:
A DB16
L DW 34
T MW 56
( )
654321
1
SSSSSSK ++=
52
Former for dokumentation.
• Instruktionsliste
• Ladderdiagram.
• Funktionsdiagram.
• Funktionsskema.
• DIN 40719 – bruges til dokumentation af sekvensstyringer.
• Flowdiagram.
Montage/installation.
• Ledninger i kapsling: Ledninger til CPU’ens strømforsyning skal mindst være 1,5 mm
2
(2,5mm
2
er meget
almindeligt.)
• Forsyning: Ledninger fra strømforsyninger og ud til de forskellige moduler skal mindst være 1,5mm
2
• Belastninger: Ledninger fra outputmoduler til belastninger bør ikke være mindre end 0,75mm
2
.
• Signalkredse: Ledninger som forbinder de forskellige beskyttelseskredse sammen, skal mindst være 2,5mm
2
.
Ledninger til inputmoduler fra aftastere bør ikke være mindre end 0,75mm
2
• I kapsling: 1-leder mindst 1mm
2
flerledere mindst 0,75mm
2
• Overførsel af analoge signaler kræver normalt altid skærmet kabel.
PLC – sekvensprogrammering.
IEC 848 ( 1988) – Dokumentation af proces-/ sekvensdiagrammer.
Normer:
General symbol for ét trin. Alfanumerisk identifikation af trin.
Initialtrin ( initialiseringstrin)
Handling aktiveret af et trin. Handling åben ventil nr.3 sker, når trin 4 er aktiveret ( not
stored – funktion)
Trinnet aktiverer alle handlinger på en måde uanset tegnemåde. Her er der vist tre forskellige
tegnemåder.
53
Direkte forbindelse eventuelt med en pil til flowretningen.
Betingelsespunkt, hvor de nødvendige betingelser medtages
for at skifte fra trin 9 til 10.
Der er en række muligheder for at beskrive betingelserne.
Tekstform:
Kontakt A og B sluttet eller C
Boolske ligninger:
A*B+C
Nøgleskema-symboler:
Logiksymboler:
Simpelt trinforløb:
54
Sekvensvalg: Der kan fra en enkelt sekvens vælges mellem flere sekvenser afhængig af
betingelserne a. b. c
Afsluttet sekvensvalg
Start af flere sekvenser samtidig.
Afslutning af flere samtidige sekvenser. Alle samtidige sekvenser skal være sluttet og c-
betingelsen opfyldt inden videreførelse.
Felt A: Beskriver ved hjælp af bogstavkoder, hvordan handlingen bliver udført.
Felt B: Beskriver handling i klar tekst.
Felt C: Er beregnet til reference label. ( check back signal )
De 10 kommandoer: ( mest anvendte )
1. NS ( not stored ) ikke husket.
2. S ( stored ) husket.
3. D ( not stored but delayed ) ikke husket, men forsinket.
4. L ( not stored but time limited ) ikke husket, men tidsbegrænset.
5. SD ( stored and delayed ) husket og forsinket.
6. DS ( delayed and stored ) forsinket og husket.
7. SL ( stored and time limited ) husket og tidsbegrænset.
8. C ( conditional action ) aktion under visse betingelser.
9. SC ( stored and conditional action ) husket under visse betingelser.
10. CS ( conditional and stored action ) betinget og husket.
55
VmV 291,=
Ved sekvensprogrammering starter man med et oneshot, så kommer
initialiseringstrinnet, og derefter kommer det egentlige program.
Forsyningsspænding til optokobler og drivertransistor skal leveres fra ekstern spændingsforsyning ( 120 – 30 DC ) En
del PSS-systeme leverer selv denne spænding.
Kontaktbelastningen afhænger af, om det er AC/DC spændinger og om det er ohmsk eller induktiv.
Analog PLC:
AD/DA – konvertering:
• Analog til digital konverteren er grænsefladen mellem de analoge indgangssignaler og PLC’en.
• Digital til analog konverteren er grænsefladen mellem PLC’en og de analoge udgangssignaler.
• Eksempel A/D: Hvis et analog indgangsmodul har en indgangskanal med et spændingsområde fra 0 til 1 V.
Og A/D konverteren omsætter det analoge indgangssignal til en digital værdi, der består af 10 bit. Opløsningen
af det analoge signal er her på 10 bit, hvilket giver 2
10
= 1024 kombinationer. Ud fra det kan man så beregne
værdien af det mindst betydende ciffer.
mV
nerkombinatioAntal
gnalindgangssiMaks
Opløsning 976.0
1024
1
_
.
===
Også skrevet på en anden måde.
mV
scaleFull
Opløsning
n
976,0
2
1
2
_
10
===
Dette betyder, at indgangsspændingen skal ændres med ca. 1mV for at skifte et bit på den digitale værdi.
Til PLC-bussen overføres følgende bitmønster fra det analoge indgangsmodul. 10. Dette giver
omregnet til decimaltal 298, hvilket betyder, at indgangsspændingen er
• Eksempel D/A: 4 – 20 mA. Her i eksemplet har D/A konverteren en opløsning på 10 bit, hvilket giver
2
10
= 1024 kombinationsmuligheder. Altså bliver værdien af det mindst betydende bit.
Dette betyder at udgangsstrømmen ændres i step med minimum 15,6A. I praksis har et udgangsmodul som
regel en mindre opløsning end et indgangsmodul. Fra PLC’en overføres følgende bitmønster til det analoge
udgangsmodul 10. Dette giver 558 i decimaltal, og medfører et udgangssignal på
( )
mAmA 7,120156,05584 =+
• Et meget anvendt princip er Dual-slope princippet, som også kaldes Voltage-Time konvertering. Navnet
skyldes, at det analoge signal op – og aflader en integrator i en fastsat tid.
• Analoge udgangssignaler anvendes som styresignaler til for eksempel proportional ventiler,
motorreguleringer, reguleringsventiler, viserinstrumenter og skrivere.
56
Skalering af ind – og udgangssignaler:
Den digitale værdi ved for eksempel en 12 bit opløsning ligger fra 0 til 4095. For at forenkle behandlingen af dette
signal, skal disse data skaleres, eller med andre ord omregnes til ingeniørenheder efter følgende formel.
( )
.
..
Min
Opløsning
MinMaks
NMV +
−
=
MV = måleværdi ( skalerede data )
N = numerisk værdi ( rå data )
Maks. = Maksimale værdi ( skalerede data )
Min. = Minimale værdi ( skalerede data )
Et eksempel ved en ”rå” dataværdi på 3413.
( )
mbarMVMV 25000
4095
03000
3413 =+
−
=
RGL:AE: Regler: Analogwert einlesen.
BG: Slot nummer ( KF: heltal fra 0-7 )
KNKT: Kanal nummer, kanal type. ( Kanal nummer kan være fra 0 – 3, kanal type 3
= 4-20 mA, 4 = Unipolar, positiv eller negativ, 5 =Bipolar, heltal og fortegn, 6 =
bipolar 2 komplement.
ORG: Maks skalerede værdi ( KF- heltal fra –32768 til 32767)
URG: Min skalerede værdi ( KF- heltal fra –32768 til 32767)
EINZ: Enkelt aftastning. (Bit adresse. Funktionen kan ikke anvendes i S100U. Men
den skal udfyldes alligevel med et ”dummy” bit, der ikke bliver brugt i programmet.
XA: Udgangsadresse for den beregnede skalerede værdi. ( Word adresse. En
udgangsadresse for eksempel AW104, MW 88 eller DW127.)
FB: Fejlbit, som giver signal ”1” ved kabelbrud. ( Bit adresse. Kun hvis modulet er udstyret med denne funktion. Skal
udfyldes selvom den ikke forefindes på modulet, brug et ”dummy” bit.)
BU: Overflow, som giver ”1” hvis indgangsværdi er uden for nominelt område. ( Bit adresse. Skal udfyldes selv om
man ikke ønsker at udnytte funktionen, brug et ”dummy” bit.)
RGL:AA: Regler Analog ausgeben.
XE: Digital værdi, der ønskes skaleret. (Word adressen fra flag, data eller I/Q område.
2 komplement værdi, der skal ligge mellem min - og maks – skaleret.
BG: Slot nummer ( KF: heltal fra 0-7 )
KNKT: Kanal nummer, kanal type. ( Kanal nummer 0 – 3, kanal type 0 = Unipolar
eks. 0-+10V, 1 = Bipolar, eks- -10 - +10V.
ORG: Maks skalerede værdi ( KF- heltal fra –32768 til +32767)
URG: Min skalerede værdi ( KF- heltal fra –32768 til +32767)
FEH: Fejl, hvis ORG = URG eller ugyldig slot-, kanal- eller kanaltype. ( Bit adresse.
Fejlbit som giver signal ”1” ved forkerte værdier. Skal udfyldes selv om der ikke er
fejl i programmet / opsætningen. Brug evt. et ”dummy” bit.
BU: Overflow, som giver ”1” hvis indgangsværdi XE er uden for min eller maks område. ( Bit adresse. Skal udfyldes
selv om man ikke ønsker at udnytte funktionen, brug et ”dummy” bit.)
Kommunikation:
Seriel datatransmission:
Fordelen ved den serielle datatransmission er, at
den er relativ simpel, billig samt fleksibel. Den
væsentlige ulempe ved denne transmission er den
maksimale hastighed.
Overførselshastighed måles i bit per sekund – bps.
Antallet af enhedselementer, der overføres per
sekund benævnes ”Baud - hastighed” eller ”Baud
Rate”
ASCII: American standard for information interchange, også kaldet ISO 646. Denne kode anvendes praktisk ved alle
asynkrone transmissioner.
PISO står for parallel in seriel out.
57
SIPO står for seriel in, parallel out.
Kommunikationsprotokol:
Når data skal transmitteres, skal datasignalet overholde
et bestemt dataformat. Dette dataformat består af et
startbit , 7 eller 8 databit, eventuelt et paritetsbit samt et
eller flere stopbit.
Mark er lig med logisk ”1”
Space er lig med logisk ”0”
Overførelsen af data begynder med, at senderen
”vækker” modtageren med et low signal. Denne bit
benævnes startbit. Flankeskiftet fra high til low detekteres af modtageren, og da Baud hastigheden er indstillet ens for
både sender og modtager, vil startbittet være aktiv i den reciprokke værdi af Baud raten. Hvis der for eksempel
overføres data med en hastighed på 9600 Baud, fås en bit tid på:
ms
rateBaud
bitprstidOverføring 104,0
_
1
._ ==
Paritetsbittet er et kontrolbit. Det kan sættes til none, even eller odd. Det vil sige man kan vælge, at der ikke skal bruges
paritetsbit, eller at summen af antal logiske 1 i databit plus paritetsbittet det skal give et lige antal even, eller et ulige
antal odd.
Netværksteori:
Simplex: Der kan kun forekomme datatransmission i en retning.
Senderen kan for eksempel være en PC, mens modtageren kan
være en printer.
Simplex kan fås med handshake signal. Hvis det er det sendes
der et signal tilbage fra modtageren, som siger jeg er her.
Halv duplex: Ved half duplex kan der transmitteres data i begge
retninger bare ikke samtidig. Det kan for eksempel være
walkitalki.
Fuld duplex: Fuld duplex kan transmittere data i begge
retninger samtidig, hvilket gør at denne datatransmission er
væsentlig hurtigere, da der kan sendes og modtages samtidig,
idet enhederne ikke skal dele liniens kapacitet som ved halv
duplex. Det kan for eksempel være en telefon.
LAN ( lokal area network): Flere enheder der skal kunne udveksle data kobles sammen I et lokalt netværk.
Stjernekobling: Masteren har forbindelse med hver enkelt underenhed, såkaldte slaver. Fordelen ved denne kobling er,
at der er korte svartider, samt at ledningsbrud ikke medfører at hele
kommunikationen stoppes. Ulempen er det krævende antal kabler, samt lange
svartider slaverne imellem.
Buskobling: Buskobling udnytter kabelnettet bedre end stjernekoblingen,
men er til gengæld sårbar i forbindelse med kabelbrud., idet alle
tilsluttede enheder herved berøres. Buskoblingen er den mest udbredte
koblingstype inden for PLC/PC området i dag, primært på grund af
fleksibiliteten , men også på grund af høje transmissionshastigheder.
58
Standarder:
RS232: Udarbejdet af EIA ”Electrical
Industries Association”. RS232 står for
Recommended Standard no. 232. Det er
den amerikanske standard. Den
europæiske standard for seriel
transmission kaldes V24. I V24
standarden bruges tal til at identificere
ledere, mens der i RS232 bruges
bogstaver.
Der findes også RS422 og RS 485
Det følgende skema angiver de typiske signaler, som anvendes til datakommunikation imellem PLC - relateret udstyr,
og skemaet skal betragtes fra et DTE – konfigureret udstyr. De angivne benforbindelser er gældende for et 25 – polet
stik.
Ben nr.
Signal
Tekst
Forklaring
Signaltype
Retning
1
Frame ground
Stel/skærm
2
TXD
Transmit Data
Senderdata
Data
Ud
3
RXD
Recive Data
Modtagerdata
Data
Ind
4
RTS
Request to send
Må DTE sende data nu?
Kontrol
Ud
5
CTS
Clear to send
Må DCE sende data nu?
Kontrol
Ind
6
DSR
Data set ready
DCE er klar
Kontrol
Ind
7
GND
Ground
Signal reference
20
DTR
Data terminal ready
DTE er klar
Kontrol
Ud
Profibus DP: DP står for decentral periferi. Det er den mest anvendte protokol. Typisk anvendelse er med 10 – 30
deltgere, og der kan overføres 244 byte per deltager. Jo flere mastere der er på nettet, jo langsommere bliver
kommunikationen.
Profibus PA: PA står for proces automation. Profibus PA er beregnet til procesindustrien og anvendes i lokaler, hvor
der stilles krav med hensyn til eksplosionsfare.
59
Hydraulik.
Grunden til de udstrakte anvendelsesmuligheder af hydraulik er, at væske er det mest smidige middel, hvormed effekt
kan overføres, og bevægelse omsættes.
Definition:
• Fortrængningen ( V ) = pumpeydelse pr. omgang [m
3
/r] = deplacement.
• Volumen strøm ( kapacitet ) =
tidsenhed
stalomdrejningngFortrængni
• q
v
= volumenstrøm [
l
/
min
]
• n = omdrejningstal [
r
/
min
]
• V = fortrængning [cm
3
/
min
]
Eksempel.
Eksempel: Tegning af et lillet hydraulikdiagram.
Eksempel: Mekanisk kraftforøgelse.
F1 = 20N
l1 = 500mm
l2 = 10mm
s1 = 100mm
Beregn F2 og s2
Hvad er F2 i N?
N
l
lF
F
lFlF
1000
10
50020
2
11
2
1122
=
=
=
=
Hvad er s2 i mm
min/10min/10000
/10min/1000
min/1000
/10
3
3
3
lcmq
rcmrVnq
qfind
rn
rcmV
v
v
v
==
==
−
=
=
333
1011 cmdmL ==
363
101 mcm
−
=
60
mm
F
sF
s
sFsF
2
1000
10020
2
11
2
1122
=
=
=
=
Den mekaniske kraftforøgelse bliver så:
50
20
1000
1
2
==
F
F
Altså 50 gange.
Fordele ved hydraulik:
• Overførsel af store effekter og kræfter ved enkle, driftsikre arbejdende elementer, der er lette at betjene og ikke
kræver nogen større vedligeholdelse.
• Trinløs hastighedsregulering for såvel retlinede som roterende bevægelser.
• Trinløs kraftregulering for såvel retlinede som roterende bevægelser.
• Hurtig omstyring af selv store kræfter ved enkle, forholdsvis små og lette manøvreanordninger og anlæg.
• Ved anvendelse af høje tryk får man et hydraulikanlæg, der ikke kræver megen plads og heller ikke vejer
meget. For eksempel kan nævnes, at en elmotor på 15 Kw, 1400
o
/
min
vejer ca. 100 Kg, mens en tilsvarende
hydraulisk motor kun vejer 12 Kg
• Automatisk smøring.
• Sikkerheden er stor, da en enkelt sikkerhedsventil forhindrer, at nogen del overbelastes.
Ulemper ved hydraulik:
• Ved tryktab og lækager i ventiler og ledninger nedsættes virkningsgraden.
• En ændring i temperaturen og dermed viskositeten kan give en ændring af hastigheden.
• Det er vanskeligt at synkronisere flere bevægelser, når der kun tillades små afvigelser.
• Fare for antændelse af hydrauliske væsker på mineralbasis.
Der skelnes mellem to former for hydraulisk effekt:
• Hydrodynamisk transmission.
• Hydrostatisk transmission.
Pascals lov:
Viskositet.
Viskositet er et udtryk for en olies flydeevne, indre friktion eller indre sejhed ved en given temperatur.
Tyktflydende væsker som for eksempel beg har stor viskositet.
Tyndtflydende væsker som for eksempel benzin har lille viskositet.
Valg af væsker:
• De bedste væsker er mineralolie og syntetisk olie, når de forbedres ved tilsætning af forskellige additiver.
Trykket i et hvilket som helst punkt i
en statisk væske er ens i alle retninger,
og det udøver samme kraft på lige
store arealer.
61
• Emulsioner anvendes også som hydraulikvæske, men viskositeten er mere trykafhængig, og der er vigtigt at
kontrollere væsken hyppigt.
• Syntetisk olie er den hydraulikvæske, der har den laveste sammentrykkelighed. Den anvendes derfor ofte, hvor
hurtig reaktion ønskes.
• Den ideelle hydraulikvæske vil være en ikke – brændbar væske med lige så gode egenskaber som mineralolie.
Syntetisk olie opfylder bedst kravene om antibrandegenskaberne.
Viskositetsindeks:
• En olies viskositetsindeks angiver, hvor meget oliens viskositet ændrer sig med temperaturen.
• Viskositetsindekset for en hydraulikvæske bør være større end 90
• Viskositetsindekset kan forbedres ved tilsætning af additiver, viskositetsindeks – improvers.
Iltet olie:
• Når olien bliver iltet, udskilles slam, mens smøreevnen bliver ringere og sammentrykkeligheden bliver større.
• Olien lugter harsk ved kraftig iltning.
Smøreegenskaber:
• For at forbedre en olies grænsesmøreegenskaber kan der tilsættes højtryksadditiver.
• Disse omtales Extreme Pressure”
Hydrauliske filtre:
• Filtrene benævnes ud fra
deres placering i det
hydrauliske kredsløb som
suge-, tryk-, retur-, luft- og
påfyldningsfilter.
• Alle sugefiltre i en pumpes
sugeledning må kun have et
begrænset trykfald max.
0,05 bar på grund af
kavitationsrisikoen. Derfor
må disse filtre have en
porestørrelse over 40 m
og som regel 100 til 150
m.
Symbol sugfilter:
• Trykfilter anbringes
umiddelbart efter pumpen,
således at olien filtreres
inden den når ud til de
øvrige komponenter i
systemet.
• Filtret kan tillade et relativt
stort trykfald over
filterenheden og kan derfor have en høj filtreringsgrad.
• Maskevidden er normalt mellem 3 og 40 m.
• Kravene til trykfiltret er, at huset skal kunne tåle det højeste tryk i systemet, herunder eventuelle trykstød.
• Krav til returfilter. Denne placering er nok den mest almindelige, da man kan tillade tilstrækkelig trykfald
over filterenheden for alle filtreringsgrader og samtidig have et filterhus for begrænset tryk ca. 10-12 bar.
Maskevidden er som for trykfilter.
• Luftfilter anbringes på tanken for at filtrere ”åndeluften” til en renhed svarende til systemkrav.
• Påfyldningsfilter kan bestå af et finmasket net. Maskevidden er 1 – 2 mm, eller et egentligt filter svarende til
renhedskrav.
• Påfyldningsfilteret er ofte monteret under luftfilteret
• Off-line filtre renser en del af oliemængden og derved nedsætter forureningsgraden.
62
• Off-line filtre kan have en meget høj filtreringsgrad.
Krav til tank:
• Tanken skal kunne indeholde den nødvendige mængde olie, udskille urenheder og luft. Og kunne holde en
passende temperatur på olien.
• Tanken skal være stor nok til at rumme mere end den størst forekommende oliemængde i systemet, da der over
olieoverfladen skal være ca. 25% frirum.
Hydrauliktankens størrelse bestemmes af:
• Samlet volumen af olie i rør, cylindre, ventiler og lignende.
• Reserve for lækage.
• Et tillæg på 10% for blandt andet opvarmningsudvidelser.
• Beholderen skal mindst kunne rumme 2-3 gange pumpens kapacitet i
L
/
min
.
Rør, slanger og fittings:
• Strømningshastigheden i sugerør bør max. ligge mellem 0,6 og 1,5
m
/
sek
.
• Strømningshastigheden i trykrør bør ligge mellem 2 og 6
m
/
sek.
Men kan i korte rør være højere, max. ca. 9
m
/
sek.
Rørfittings:
Skærings-, klemnings-, konus- og planfittings.
Slangefittings:
Består af to dele, slangehus og forskruning.
Slangehuset er standard til slanger med samme diameter og beregnet til samme tryk.
Fittings for komponenter:
De adskiller sig fra hinanden ved den måde de tætner mod komponenten.
Hydrauliske pumper.
• Formålet med pumpen i et hydraulikanlæg er at få omsat mekanisk energi til hydraulisk energi.
• Den mekaniske energi kan tilføres anlægget ved håndkraft eller ved hjælp af en motor.
• Den hydrauliske energi afgives fra pumpen som en oliestrøm under tryk.
• Trykket opstår ved, at oliestrømmen møder modstand i anlægget-
• Pumper kan opdeles efter deres arbejdsprincipper som ikke positiv fortrængning og positiv fortrængning.
• Ved en pumpes fortrængning (
deplacement) forstår man den
mængde den yder pr. omdrejning
eller arbejdsslag.
• Virkemåde: Begge pumpetyper
leverer en kontinuerlig oliestrøm.
• Den ikke positive pumpe har
ingen indre tætninger og dens
leveringsmængde varierer stærkt
med trykket.
• En positiv pumpe giver en
pulserende oliestrøm, men da den
har indre tætninger, er dens
oliestrøm relativt upåvirket af
eventuelle tryksvingninger i
systemet.
• I den positive pumpe forbliver leveringsmængden praktisk talt konstant ved trykstigning.
• Når der kræves højt tryk må man anvende en pumpe med positiv fortrængning.
63
Tandhjulspumpe:
1: Pumpehus, 2: Drivende tandhjul, 3: Drevne tandhjul, 4: Tandmellemrum, 5: Tandhjul, 6: Lejebriller, 7: Trykplader.
• Er pga. sin enkle og robuste
konstruktion en meget anvendt pumpe.
• Den består i princippet af at tredelt hus,
heri er anbragt to tandhjul som er i
indgreb med hinanden.
• Det ene tandhjul sidder på pumpens
drivaksel (drivende tandhjul) og er i
indgreb med det andet tandhjul ( det
drevne tandhjul)
• Under pumpens drift, vil der hele tiden
undvige nogen olie mellem tandtoppe og
pumpehus samt tandhjul og lejedæksel / endedæksel. Lækoliestrømmen stiger med belastningen, hvilket
forårsager en yderligere temperaturstigning og dermed en dårligere virkningsgrad.
• Dette tab kaldes pumpens volumetriske virkningsgrad (V)
• Tandhjulspumpen har fast fortrængning, og leveringsmængden kan kun ændres ved ændring af pumpens
omdrejningstal.
Vingepumpe:
Enkeltvirkende vingepumpe:
• Den består af et hus med indløb og udløb. Inde i huset er der en rotor,
som er forsynet med nogle spor, hvori der er anbragt vinger, som kan
bevæge sig radialt.
• Rotoren er forskudt i forhold til husets centrum, således at afstanden
mellem rotor og hus varierer. Denne forskydning mellem rotor og hus
gør at rummet mellem vingerne i indløbssiden bliver større og ved
udløbssiden igen bliver mindre, hvilket giver pumpevirkningen.
• Den viste pumpe er en fast pumpe, hvilket betyder, at dens
fortrængning ikke kan ændres.
Dobbeltvirkende vingepumpe.
• Rotorens drejning bevirker en stadig volumenændring af kamrene, der er beliggende mellem vinger, rotor og
kapacitetsring. Olien suges ind i kamrene, når disse aftager, og den trykkes ud igen, når kamrene aftager.
• Leveringsmængden kan ændres ved udskiftning af kapacitetsringen med en større eller mindre indvendig
kurveform.
• Vingerne holdes ud mod kapacitetsringen af en kombination af centrifugalkraft og olietryk. Da olietrykket ikke
er til stede, før pumpen leverer en oliestrøm, er det nødvendigt, at der straks optræder en vis centrifugalkraft.
• Denne pumpe har fast fortrængning, og leveringsmængden er kun
afhængig af pumpens omdrejningstal.
1: Trykside
2: Omløbsretning
3: Kapacitetsring
4: Rotor
5: Dobbeltvinge
6: Sugeside
64
Aksialstempelpumpe, Radialstempelpumpe:
• Stempelpumper anvendes i moderne hydraulikanlæg, hvor der forekommer høje tryk
• Stempelpumper er mere komplicerede og dyrere end tandhjuls – og vingepumper.
• Stempelpumper fås både med fast og variabel fortrængning.
Aksialstempelpumpe:
• Stemplerne er anbragt i en cirkel omkring drivakslens centrum.
• Når drivakslen bringes i rotation vil skråskiven bevæge sig sammen med
drivakslen. Herved sker der en påvirkning af stemplerne. Disse vil nu
arbejde ud og ind i cylinderen. Herved opnår man samme virkning som
ved håndpumpen.
• Fjedrene under stemplerne sikre at disse altid ligger an på skråskiven.
1: Skråskive.
2: Trykskive.
3: Pumpestempel.
4:. Afskærekant.
5: Trykventil.
Radialstempelpumpe:
• I en radialstempelpumpe med ventiler er cylinderen stillestående, og stemplernes bevæges af en kamskive eller
en krumtap.
• Stemplerne er anbragt i stjerneform, og pumpens kapacitet er bestemt af stempeldiameter, slaglængde og antal
af stempler samt omdrejningstal.
65
angti
afgang
total
P
P
lg
=
Pumpevirkningsgrad:
• Virkningsgraden kan deles op i volumetrisk virkningsgrad
( )
V
og i mekanisk – hydraulisk virkningsgrad
( )
mh
•
total
angives i databladet for den enkelte pumpe ved givne omdrejningstal og driftstryk.
P = effekt [HK eller kW]
Reguleringspumper:
En pumpes kapacitet Q ( afgivne oliemængde ) er bestemt af:
1. Pumpens omdrejningstal n
2. pumpens deplacement D
DnQ =
Hydrauliske motorer:
Motorer er stort set udformet på samme måde som pumper og findes i samme grundprincipper, tandhjuls-, vinge- og
stempelenheder.
En hydraulikmotor arbejder omvendt i forhold til en pumpe.
• Pumpen drives af en motor, og derved suges olien ind, hvorefter den presses ud i systemet. Mekanisk energi
omsættes til hydraulisk energi.
• Motoren drives af oliestrømmen fra pumpen. Derved omsættes hydraulisk energi til mekanisk energi i form af
omdrejninger på motorens afgangsaksel.
Motorerne kan anvendes enkeltvis eller kan kobles sammen i serie – eller paralleldrift.
Ved seriedrift: Ved seriedrift går returolien fra den ene motor gennem den næste motor. Seriedriftens høje
omdrejningstal og lave momenter udnyttes til hurtigere kørsel. Der er faktisk tale om hydrostatisk fremdrift med to gear.
I seriedrift er motorerne koblet sammen af samme oliestrøm. Det svarer til at motorerne mekanisk er koblet til en
differentiallås.
Seriekoblede motorers aksler bør ikke være mekanisk forbundne.
Ved paralleldrift: Ved paralleldrift fordeles den totale oliestrøm fra pumpen på en gang til de parallelt forbundne
motorer, og det maksimalt tilladelige trykfald kan udnyttes helt.
Paralleldriftens høje moment og lave omdrejningstal, udnyttes til igangsætning og langsom kørsel.
Tandringsmotor:
Motorenheden består af et tandhjul, der løber i en indvendig fortanding med et tandmellemrum mere end der er tænder
på tandhjulet.
Olien fordeles gennem kanaler i huset til de enkelte tandmellemrum.
Cylindere:
En cylinder udøver en lineær bevægelse, og kaldes derfor også lineærmotor.
I modsætning til mekanisk kraftoverførsel kan hydraulikcylinderen ved hjælp af enkle styresystemer bevæge sig med
konstant eller varierende kraft og hastighed i hele sin vandring.
Enkeltvirkende cylinder:
En enkeltvirkende cylinder kan enten være tryk eller træk cylindere. Returbevægelsen modsat arbejdsslaget foregår ved
hjælp af en fjeder eller ved ude fra påvirkende kræfter.
Dobbeltvirkende cylinder:
Dobbeltvirkende cylinder kan udføre arbejde i begge retninger, men plusbevægelsen har størst kraft, da det effektive
areal er størst i pluskamret.
arealtrykkraft =
Hastighed er lig med volumenstrøm divideret med areal.
mhVtotal
=
66
Cylindere pakninger:
Pakninger kan deles op i to hovedgrupper,
- Pakninger mellem dele, der indbyrdes bevæges ( dynamiske )
- Pakninger mellem sammenspændte dele ( statiske )
Til stempler anvendes hovedsaligt dynamiske pakninger. Formålet er at skabe tæthed mellem stempel og cylindervæg.
Dynamisk pakning må opfylde tre hovedkrav:
1. Tæthed.
2. Slidbestandighed.
3. Lille friktion.
• O-ringstætning egner sig kun til ringe ydelser og er ikke særlig slidstærke. O-ringe kræver forspænding og
små tolerancer på de bevægelige dele, hvilket giver stor friktion.
• O-ringstætning med støttering. Støtteringen forhindrer den bløde O-ring i at trænge ind i mellemrummet
mellem stempel og cylindervæg, samtidig med at den er toleranceudlignende.
• Slidring med forspændt O-ring. Slidringen giver mindre slidtage og nedsætter friktionen. Dette er teknisk en
god løsning på stempeltætning.
• Læberingstætning har en stor tætningsflade og trykafhængig udpresning.
• Manchetpakning med flere efter hinanden liggende pakningssteder er særlig egnet til høje tryk. Pakningen
kan forspændes ved hjælp af en justermøtrik.
• Skrabering forhindrer indtrængning af snavs ved stempelstangen, mens løberingen tætner for olien inde fra
cylinderen
Statisk tætning er den tætning som findes henholdsvis mellem cylinderrør og cylindertop samt mellem cylinderrør og
cylinderbund.
Ventiler.
Trykventiler.
Trykreduktionsventil:
Kan holde konstant tryk på sekundærsiden ved et højere men varierende tryk på
primærsiden. I uaktiveret stilling er ventilen normalt åben og lukker først, når
sekundærtrykket har opnået den ønskede værdi.
Trykreduktionsventilen tillader gennemstrømning fra B - A
Følgeventil:
Følgeventilen er opbygget som en almindelig, pilotstyret trykbegrænsningsventil med eksternt
dræn og kontraventil.
For at få den nødvendige trykforskel til åbning af hovedventilen skal drænet føres videre til tank.
Anvendes, hvor det ønskes, at flere handlinger skal forløbe i en bestemt rækkefølge, styret af
trykændringer.
Indirekte styret aflastningsventil:
Indirekte styret aflastningsventilfunktionen er den samme
som ved den indirekte styrede trykbegrænsningsventil.
Ventilen er her forsynet med indbygget kontraventil og kan
indgå i et system med akkumulator til opretholdelse af et
spændetryk på en bearbejdningsmaskine eller lignende.
Når det ønskede tryk efter kontraventilen i ledning A er
opnået, vil aflastningsventilen åbne, og olien vil strømme
trykløs til tank, mens akkumulatoren opretholder det
indstillede tryk.
67
=
=
=
s
m
cm
dm
v
A
q
v
v
]6[
min]/[
2
3
Trykbegrænsningsventil:
I et hydrauliksystem er der altid mindst en trykbegrænsningsventil, som kan lede oliestrømmen fra trykledningen til
tanken, når pumpen overbelastes. På tegningen er der vist en trykbegrænsningsventil med fast
indstilling. De fås også med variabel trykindstilling, så er der tegnet en pil henover fjederen.
Gliderventil: 1: Fjeder, 2: Kammer, trykløst, 3:
Trykkammer, 4: Glider, 5; Stempelflade.
Ved den direkte styrede trykbegrænsningsventil reguleres
systemtrykket i kammer 3 ved at forspænde fjeder 1. Overstiger trykket på
stempelfladen 5 den indstillede fjederkraft, åbner ventilglider og skaber
forbindelse fra P – T. Trykket, hvorved der begynder at strømme olie fra P – T
kaldes ventilens åbningstryk. Ventilens indstillingstryk her afhængig af
volumenstrømmen og fjederkarakteristikken.
Sædeventil Kugleventil Gliderventil Dæmpning af svingninger
Patronventiler.
• Patronventil betyder, at ventilelementet monteres direkte i styreblokkens boringer og
styres ved hjælp af standard ventiler.
• Patronventiler er hydraulisk styrede sæde- eller glideventiler, hver med to
arbejdstilslutninger og en styretilslutning. Afdækningspladen har til formål at lukke
boringen til ventilelementet, men danner samtidig forbindelsen til pilotventilerne.
• Pilotventilerne, som har til formål at styre patronventilerne, er mindre retningsventiler
eller trykventiler af normal udførelse.
Strømventiler.
• Hastigheden styres ved at ændre på oliestrømmen.
• Strømventilen er placeret mellem hovedtrykledning og tank. Dette tillader en begrænset del af pumpens
leveringsmængde at returnere til tank ved et tryk, der svarer til det af belastningen krævede.
• Et stempels hastighed, m/s eller en motors omdrejningstal, r/min er bestemt af fortrængningen og den tilførte
oliemængde.
• En større pumpe giver en større hastighed og en mindre pumpe giver en mindre hastighed.
Stempelhastighed er lig med
oliestrøm divideret med stempelareal.
v = hastighed
q
v
= Oliestrøm
A = stempelareal
Motoromdrejningstal er lig med
Oliestrøm divideret med fortrængning.
n = Omdrejningstal.
q
v
= Oliestrøm.
v = Fortrængning.
==
=
min
1000
]/[
min]/[
3
3
r
rcm
dm
n
v
q
n
v
68
De tre grundlæggende principper for strømventilens placering er:
Meter – in = regulering af indstrømmende olie
Meter – out = regulering af udstrømmende olie
Bleed – off = regulering ved at fjerne olien fra tilførselsledningen.
Tilgangsregulering:
• En regulering i trykledningen anbefales ved anvendelse, hvor belastningen altid
modvirker stemplets bevægelse, som for eksempel ved tilspændingsbevægelser
ved slibning, svejsning og fræsning.
• Systemet har den indbyggede ulempe at stemplet kan trækkes med, hvis belastningen virker i samme retning
som stemplets bevægelsesretning.
Afgangsregulering:
• Dette system bruges ved regulering i afgangsledningen, hvor belastningen forsøger at trække stemplet i samme
retning som bevægelsen, som for eksempel bore-, rømme- og udboringsmaskiner.
Delstrømningsregulering:
• Dette system bruges ved regulering af oliestrømmen bort fra tilførselsledningen til fremad - og tilbagegående
maskiner som for eksempel slibe- og honemaskiner, hvor belastningen næsten er konstant og
tilspændingshastighederne ikke kræver stor nøjagtighed.
Drøvlekontraventil.
• Ventilen anvendes, hvor man ønsker en kontrolleret hastighed i en retning og en hurtigere bevægelse i modsat
retning.
• Ventilen kompenserer ikke for tryksvingninger og viskositetsændringer.
Slangebrudsventil:
Slangebrudssikringen monteres så tæt ved løftecylinderens tilgangsstuds som muligt.
Under normal oliestrømning er ventilen åben, men såfremt en slange eller et rør springer, river den udstrømmende olie
ventilkegle / kuglen med sig og trykkers fast mod sædet, hvorved oliestrømmen og dermed stempelbevægelsen stoppes.
Trykkompensering:
• Hvis der forekommer variationer i trykket, og oliestrømmen skal holdes konstant, skal der anvendes ventiler
med et trykkompenserende led, som modvirker følgerne af svingningen i trykket og opretholder konstant
trykfald, P2 – P3, over drøvlingen.
• Trykkompenserede strømventiler opdeles i tovejs- og trevejsventiler.
Tovejs strømreguleringsventil.
• Ved en trykkompenseret strømventil forstås, at ventilen inden
for visse grænser giver konstant oliestrøm ved varierende
belastninger på cylinderen og ved varierende oliemængder fra
pumpen.
• Betingelsen for at få en konstant mængde er, at trykfaldet over
drøvlingen er konstant.
• Olien strømmer fra tilgangen forbi kompensatorglideren gennem
drøvleåbningen til afgang.
• Til en bestemt oliestrøm forbi drøvleåbningen svarer et bestemt
trykfald over ventilen.
• Tilgangstrykket virker på højre side af stemplet, og
afgangstrykket virker sammen med fjedertrykket på venstre side
af stemplet.
• En trykstigning i tilgangsporten trykker stemplet mod venstre,
hvorved kompensatoren afskærer oliemængden til
omkredskærven.
• En trykstigning i afgangsporten trykker stemplet mod højre og
lukker derved op for mere olie til omkredskærven.
69
• Strømreguleringsventilen kompenserer altså for belastningsvariationer.
Trevejs strømreguleringsventil.
• Ventilen anvendes for at vedligeholde en konstant oliestrøm uafhængig af belastningen og oliemængden fra
pumpen.
• Ventilen prioriterer oliestrømmen til det regulerede kredsløb, og by-passer reststrømmen til sekundærsystem
eller tank.
Strømdelerventil.
• Strømdelerventilen har til opgave at dele en volumenstrøm i to forud indstillede volumenstrømme.
Derfor er strømdelerventilen forsynes med tre tilslutninger, en tilgang og to afgange.
Differenstrykstyring:
• Ved differenstrykstyring af en cylinder opnås en ændring af plushastigheden, idet olien fra minuskamret med
olien fra pumpen ledes til pluskamret.
• Ved differenstrykstyring virker væsketrykket på begge sider, hvilket giver større hastighed, men nedsat tryk.
• Man kan bruge differenstrykstyring til at få en stor hastighed i en del af bevægelsen, ilgang, og en stor kraft i
den øvrige del, arbejdsgang.
Akkumulatoren:
Akkumulatorens anvendelsesformål i systemerne kan deles op i følgende driftsformer:
• Som energiakkumulerende enhed for afvigelse af store effekter i korte tidsforløb under en arbejdscyklus.
• Som trykabsorberende enhed for beskyttelse af det hydrauliske systems komponenter og de tilsluttede
mekaniske enheder.
• Som pulsations – og støjdæmper i systemer med hurtige tryksvingninger.
• Som trykkarakteristikgiver i hydrauliksystemer, hvor arbejdskomponenter anvendes som fjedrende element
eller til afbalancering af tunge, lodret svingende konstruktioner.
Akkumulatorer kan deles op i to grundtyper: Mekaniske eller hydropneumatiske akkumulatorer. De mekaniske
akkumulatorer kan enten være vægt – eller fjederbelastede. De hydropneumatiske akkumulatorer, hvor belastningen
normalt er kvælstof, kan deles op i forskellige typer: Med stempel, uden skillevæg, med membran og med blære. De
mest anvendte er akkumulatorer med membran, stempel eller blære.
Membranakkumulator: Anvendes hovedsaligt, hvor der ikke kræves store volumenændringer.
Membranakkumulatoren anvendes til små volumener for eksempel til stødabsorbering, pulsationsdæmpning,
styreoliesystemer.
Stempelakkumulator: Selvom stempelakkumulatoren dynamisk set, på grund af stemplets inerti ( træghed ), er dårlig
som indstøds – og pulsationsdæmper, og kvælstoffet under brugen har tendens til at strømme over i trykmediet forbi
stemplet, her den dog fået en vis udbredelse specielt som energiakkumulator med store volumenændringer.
Blæreakkumulatoren: Ved store volumenændringer kommer den til konventionelle blæreakkumulator til kort.
Gummiblæren har tendens til under kraftige og hurtige kompressioner af kvælstofvolumenet at klappe fuldstændigt
ukontrollabelt sammen undrer foldningen. Blæreakkumulatoren gør sig bemærket ved sin absolutte tæthed og hurtige
reaktion., da den arbejder næsten uden træghed.
Proportionalventiler:
• Med en retningsventil kan man styre komplicerede programforløb som for eksempel acceleration, fremføring
og afbremsning af en kraftgiver.
• Udgangsstørrelsen for eksempel gennemstrømningsmængden forholder sig proportionalt til indgangssignalet.
• Betjeningsudstyret til proportionalventiler opfylder de forøgede krav til sikkerhed og operatørkomfort.
Man kan vælge mellem: Elektrisk fjernbetjening
Hydraulisk fjernbetjening
Mekanisk nærbetjening
Kombineret elektrisk fjernbetjening og mekanisk nærbetjening
• En proportionalventil som standardkomponent er udført som gliderventil, men i proportionalventiler er
glideren udformet med større præcision end i normale ventiler.
70
• Oftest anvendes positiv overdækning på glideren. Hvilket vil sige, at der opnås et dødbånd, i hvilket der ikke
strømmer olie. Først ved et elektrisk indgangssignal større end minimumværdien begynder olien at strømme. I
lukkede elektroniske reguleringssløjfer er dette dødbånd ofte reduceret.
• Proportionalventiler findes også med nul eller negativ overdækning.
Opbygning af proportionalventiler:
I opbygning af ventiler skelner man mellem 3 forskellige tilbageføringssystemer.
Barometrisk, mekanisk og elektronisk.
Barometrisk tilbageføring.
• Ved barometrisk tilbageføring omsættes en signalstrøm i magneten til et proportionalt styretryk i
forstyreventilen. Dette styretryk skubber hovedglideren bort fra dens midterstilling mod en målefjeder, der er
indstillet en ligevægt mellem styretryk og fjederkraft.
• For at undgå friktions – og strømningskræfter skal glideren udformes med præcision for at reducere hysteresen
samt lastafhængigheden. En måde at reducere friktionskræfterne på er ved at føre ventilen til et elektrisk
brumsignal, så glideren holdes i stadig bevægelse.
• Barometrisk styrede ventiler anvendes, hvor der kræves middelstor nøjagtighed. Statisk er nøjagtigheden
dårligst i forhold til andre systemer. Dynamisk kan egenskaberne for denne type ventiler være ganske gode. I
visse sammenhæng kan de anvendes i lukkede reguleringskredse.
• Barometrisk styrede ventiler anvendes ofte til fjernstyring. Det er et robust system.
Mekanisk tilbageføring:
• Ventiler med mekanisk tilbageføring af gliderens position arbejder med relativ høj nøjagtighed. Ved store
signalspring er de hurtige, i små signalområder betydeligt langsommere.
Elektronisk tilbageføring:
• Ved elektronisk tilbageføring bliver gliderens position registreret i et internt reguleringssystem.
• Dette system har stor hurtighed og stor statisk nøjagtighed, også i områder m ed små signaler.
• Den elektroniske tilbageføring angiver kun styregliderens position. Kraft og hastighed ( tryk og oliemængde )
bliver ikke målt.
Proportionalmagneter:
• Proportionalmagnetens opgave er at omsætte et elektrisk – mekanisk signal til ventilen, som omsætter signalet
mekanisk – hydraulisk.
• Normalt anvendes to typer proportionalmagneter i forbindelse med proportionalhydraulik.
1. Den kraftgenererede magnet.
2. Den positionsregulerede magnet.
Positionsregulerede magnet: På den positionsregulerede magnet bliver ankrets position reguleret i et lukket elektrisk
kredsløb med en elektronisk forstærker, Den kræver tilbagemelding af magnetens position via en positionstransducer, så
strømmen spolen kan variere for at sikre den ønskede fikserede position uafhængig af forstyrrende kræfter på
styreglideren.
Proportionale retningsventiler:
• En proportional retningsventil er en lastuafhængig, kombineret manøvre – og flowkontrolventil, hvis
udgangsflow varierer proportionalt med indgangssignalet, elektrisk, hydraulisk eller mekanisk.
• Man kan udnytte et signal fra proportionalventilen til at styre en variabel hydraulikpumpe. Det største lasttryk
føres via proportionalventilens load sensing ( LS ) tilslutning tilbage til pumpen, og både tryk og oliestrøm
tilpasses det øjeblikkelige maksimale behov. Hydrauliksystemer af denne art er meget energibesparende.
• Trykket og oliestrømmen fra ventilen tilpasses det øjeblikkelige behov, hvilket betyder lille varmeudvikling i
hydrauliksystemet. Man kan klare sig med en mindre tank og oliekøleren kan ofte udelades.
• I ventilen til mobile anvendelser kan der af hensyn til sikkerhed og manøvredygtighed indbygges forskellige
ventilfunktioner i grundventilen:
71
1. Overstrømningsventil ( chokventil )
2. Efterfyldningsventil
3. Tryktilpasningsventil, der kan kompenseres for negativ last. ( muliggør, at tunge byrder kan
sænkes hurtigt og med stor sikkerhed.
• Direkte styret proportionalretningsventil med positionsgiver: Gliderens position registreres af en induktiv
positionsmåler, som er fast forbundet med glideren. Dette elektriske signal føres tilbage til
operationsforstærkeren, som sikrer, at glideren holdes i en forudbestemt position givet af indgangssignalet.
Den elektriske reguleringssløjfe kompenserer for ude fra kommende
forstyrrelser.
• Hvis den er med tilbagemelding er den positionsreguleret.
• Hvis den er uden tilbagemelding er den kraft reguleret.
• Ved større oliemængder anvendes pilotstyret retningsventiler
Proportionaltrykbegrænsningsventil:
Indstillingen af systemtrykket sker strømafhængig via proportionalmagneten. Højere
indgangsstrøm betyder større magnetkraft og dermed højere trykindstilling.
Pneumatik.
Olietyper: Det tilrådes kun at anvende den olietype, som forhandleren anbefaler. Der anvendes 20-30 mm
3
olie pr. m
3
luft. En dråbe er 15 mm
3
Trykfaldstidsstyring = forsinket frafald. Trykstigningstidsstyring = forsinket tiltræk.
(Vakuum gult – vand grønt )
Altid drøvle på afgangsluften.
Krav til luften.
Ren luft:
Der skal bruges ren luft for at undgå risiko for unødvendig slidtage af kompressoren og tilsmudsning af installationen.
Tør luft:
• Der skal bruges tør luft for at undgå, at luftens fugtighed udskilles som vand, når trykluften bliver nedkølet i
installationen.
• Vand ødelægger smøringen af arbejdscylindere og trykluftværktøjer, og er en ulempe ved renblæsning og
sprøjtemaling.
Kølig luft:
• Der skal bruges kølig luft, for at undgå unødvendig indvendig opvarmning af kompressoren og for at undgå
udvendig opvarmning af luftkølede kompressorer.
• Varm luft kan indeholde mere vanddampe end kølig luft.
• Varm luft nedsætter kompressorens ydeevne den suger ”tynd luft” ind.
Trykluftkvaliteten kan inddeles i 4 grupper:
1. Grovluft ( typisk til fluid transport af for eksempel granulat og pulver )
2. Arbejdsluft
3. Styreluft
4. Procesluft.
72
Luftkompressor:
• Luftkompressoren drives af en motor og komprimerer luften, der ledes gennem en eventuel efterkøler til
trykluftbeholderen.
Princip for processen:
• Luften der omgiver kompressoren, suges gennem et indsugningsfilter ind i kompressoren.
Luften sammentrykkes til arbejdstrykket og trykkes samtidig over i luftbeholderen
Stempelkompressor:
En forholdsvis simpel stempelmaskine med krumtap, plejlstænger og
frem - og tilbagegående stempler.
Selvvirkende ventiler:
De sidder i ventildækslet i topstykket, og er forskellige fra for
eksempel en dieselmotors styrede ventiler med knastaksel, vippearm,
m.m.
Trykventilprincip:
Den består af en rund ventilplade, der af en ventilfjeder holdes mod et
ringformet sæde langs kanten af en boring i ventildækslet.
Når trykket under ventildækslet i boringen bliver større end trykket på
den anden side af ventilpladen, løfter den sig, og luften passerer.
Indsugning af luft:
Stemplet går nedad og kompressoren suger luft ind gennem indsugningsfiltret og indsugningsventilerne.
Sammentrykning af luft:
Stamplet begynder at gå opad, indsugningsventilerne lukker, og den indsugede luft bliver sammentrykket.
Når trykket over stemplet bliver større end trykket på den anden side af trykventilerne åbner disse.
(Luften bliver varm, når den sammentrykkes)
For høje temperaturer bevirker, at smøreolien kan forkokse, ventilmodstanden bliver større, og trykket stiger, og dermed
stiger temperaturen yderligere. Øget ventilmodstand giver også højere effektforbrug.
Membrankompressor:
• Oliefri stempelkompressor, men i stedet for frem - og tilbagegående
stempel i en cylinder, arbejder den med fleksibel bevægelig
membran.
• Membrankompressoren fermstilles kun for lave kapaciteter og
moderate tryk.
Totrinskompressor:
• Som 1. trin komprimeres luften til et mellemtryk i
lavtrykscylinderen.
• Mellemkøleren nedkøler luften.
• Som 2. trin komprimeres luften til sluttrykket i
højtrykscylinderen.
• I hvert trin kan temperaturen holdes passende lave, så man
undgår koksning og samtidig sparer effekt.
Køling:
• Den mest anvendte køling er luftkøling.
• Vandkøling anvendes til store enheder på grund af
enhedernes store cylinderdiameter og ved høje tryk på over
15 bar ved middelstore maskiner.
73
Ulemper ved vandkøling:
1. Svigtende vandtilførsel
2. Frostfare
3. Forstoppelse ved urent kølevand
4. Stendannelser
5. Rusttæring
Indsugningsluft:
• Indsugningsfilter er standardudstyr på kompressorer. Kompressoren må ikke køre uden filter.
• Mekanisk ventilation er en bedre løsning end rør til fri luft.
• Hvis luften i kompressorrummet ikke er ren, tør og kølig, kan indsugningen føres gennem et rør til fri luft.
Krav til rør til fri luft:
• Skal være så kort som muligt mellem kompressor og filter.
• Skal have stor lysning.
• Skal indvendigt være overfladebehandlet mod rust.
Rotationskompressor ( Lamel ):
• I en rotationskompressor er der kun en bevægelig hoveddel, rotoren. Den er excentrisk anbragt i et cylindrisk
hus. Udfræset i rotoren findes otte spalter. I disse spalter glider lamellerne på en oliefilm. Under rotationen
ændres volumen i hvert kammer der dannes af lamellerne, hvorved luften komprimeres. Der indsprøjtes olie til
køling af trykluften, tætning og smøring. Olien fjernes igen ved hjælp af et meget effektivt udskilningssystem.
• Virkemåden for alle rotationskompressorer er principielt ens.
Skruekompressor:
• Skruekompressoren har kun roterende bevægelser, ingen ventiler og ingen uafbalancerede kræfter, hvilket
betyder, at den kan arbejde ved høje omdrejningstal.
• Skruekompressoren har to skrueaksler, en med udadvendt ( konveks ) og en med indadvendt ( konkav )
skrueprofil.
• De skrueformede rotorelementer roterer mod hinanden ( se
tegning ), og er synkroniseret ved hjælp af et gear uden for
kompressorrummet.
• En roterende skruekompressors ene trin. Han - og hunskruerne er lejemonteret i et fælles vandkølet hus.
Den bagerste skrue har fire porte eller løb og drives fra motoren, hvis kobling skimtes helt bagerst. Den
nærmeste skrue har seks porte eller løb og drives af
synkroniseringsgearet i forgrunden.
• Da rotorerne ikke er i berøring med hinanden eller med huset,
kræves der ingen smøring af skruerne. Den afgivne luft er derfor
oliefri og egnet til klinisk brug.
• Man kan tilføre luften olie ved at indsprøjte det i
kompressionsrummet.
• Den indsprøjtede olie har da tre funktioner.
1. At tætne det interne spillerum mellem skruerne og
mellem skruerne og huset.
2. At køle luften, mens den komprimeres.
3. At smøre skruerne.
• Den indsprøjtede luft skilles fra luften efter kompression i en olieudskiller, der reducerer restolien i luften til
under 5 ppm ( ca. 6 mg/m
3
).
Kompressorens driftsformer:
Startaflastning:
Der anvendes 2 former for startaflastning for at undgå tryk på stemplet, der vil forhindre motoren i at starte.
1. Kammer på trykledning.
2. Tvangsåbning af sugeventil.
Kammer på trykledning:
74
Bevirker at stemplet først kommer under tryk, når kammeret er fyldt. Dette anvendes kun ved små anlæg og er usikkert
ved strømafbrydelse.
Tvangsåbning af sugeventil:
Bevirker at kompressoren arbejder i tomgang under start.
Halvautomatisk start.
• Betyder at trækmotoren kører konstant i driftsperioden.
• Sugeventilen tvangsåbnes, når arbejdstrykket er nået og lukker når arbejdstrykket er faldet ca. 0,5 bar.
• Anvendes for større kompressorer, når der er et jævnt forbrug og en lille trykdifference.
Automatisk start.
• Betyder, at el-motoren startes og stoppes ved hjælp af en trykstyret afbryder, en pressostat.
• Det kræver startaflastning og anvendes mest på grund af økonomi og egnethed ved forskellige driftsformer.
Kombineret drift.
• Ved normalt luftforbrug arbejder anlægget som halvautomatisk.
• Hvis der ikke aftages luft i en forudindstillet tid overgår anlægget til automatisk drift, for eksempel i
frokostpauser.
Pasning af kompressor.
• Smøreoliestanden skal kontrolleres ofte.
• Der anvendes korrekt oliekvalitet.
• Daglig kontrol af kondensvand kan være nødvendig på grund af varierende temperatur og fugtighedsgrad.
• En gang om ugen skal der søges efter utætheder i systemet.
Beregning af luftforbrug og dimensionering.
Det samlede luftforbrug fås ved at beregne hvert handleorgans forbrug, cylindere og luftmotor og ved at lægge
forbrugene for hvert enkelt handleorgan sammen og tilføje ”reserve” for senere udvidelse.
Cylinderforbrug.
Fabrikken opgiver cylinderens forbrug i fri luft pr. cm. Slaglængde, afhængig af stempeldiameteren.
Tryktab i anlæg afhænger af:
• Rørdimension i indvendig diameter.
• Rørlængde
• Antal fittings, som luften skal passere.
• Antal ventiler, som luften skal passere.
Rørdiameter afhænger af:
• Luftmængde pr. minut.
• Rørlængde, hvoraf der beregnes tryktab.
• Tilladt tryktab i ledning.
Eksempel på beregning:
Luftforbruget for type M/9125 er 0,064
l
/
cm
slaglængde ved 7 bar overtryk, d=25mm.
Der kan nu beregnes forbrug pr. minut, når man kender slaglængden og antal slag pr. minut.
Cylindertype M/9125 gør 20 slag pr. minut og har en slaglængde på 150mm
Luftforbruget bliver pr. dobbeltslag.
min
/4,38064,015202
l
=
Totalforbrug:
Anlægget består af 12 cylindere af type M/9125, og totalforbruget er
minmin
/460/8,4604,3812
ll
=
Udvidelsen fastsættes her til ca. 20%
min
/92.
100
20460
l
ca=
Dimensioneringsforbruget bliver 460+92=552
l
/
min
75
Pneumatisk luftbehandlingsenhed.
Filter:
• Filteret renser trykluften for mekaniske urenheder, og har også en delvis
vandudskillende virkning.
• Filterindsatserne er normalt fremstillet af sintret bronze, nylonmaske eller
imprægneret filt.
• Deres porøsitet varierer fra
5
/
1000
til
50
/
1000
millimeter.
• Filterindsatsen kan blive delvis forstoppet, og derved nedsættes
luftgennemstrømningen. Følg forhandlerens anvisninger ved rensning af
filterindsats og beholder.
Reduktionsventil:
• Trykvariationer. I de fleste anlæg vil der være trykvariationer, selv i et veldimensioneret anlæg.
• De afhænger blandt andet af forbruget og kompressorens
styresystem.
• De indvirker på en cylinders kraft og bevægelseshastighed.
• Reduktionsventilen sikre konstant tryk på forbrugsstedet.
• Den giver mulighed for trinløs regulering af en cylinders
pressekraft.
• Ved brug af flere kan der arbejdes med forskellige tryk på samme
maskine.
Smøreapparat:
• Smøreapparatet anvendes til smøring af de bevægelige dele i
cylindere og ventiler.
• Membrancylindere og enkelte fabrikater af sædeventiler skal
ikke smøres
• Smøring kan ske uden adskillelse af komponenterne, en
olietåge bliver tilsat luften i smøreapparatet.
• Oliemængden kan reguleres, men en forudsætning for god
virkning er en forholdsvis kort afstand fra smørested til
forbrugssted.
• Smøreapparatets størrelse skal afpasses til forbruget, så
oliemængden står rigtig i forhold til luftmængden.
Luftbehandlingsenhed FRS:
• Består af filter, reduktionsventil og smøreapparat.
• FRS enheden bør placeres så tæt ved forbrugsstedet som muligt for at sikre konstant tryk.
• Den sikre at den tilførte luft er ren, under konstant tryk og har fået den rigtige oliemængde tilført.
Lufttørring.
Tryklufttørring:
• Den atmosfæriske luft er en gasblanding, hvis hovedbestanddele er N
2
( kvælstof ) 78% og O
2
( 12% ) Desuden
indeholder den små mængder af andre gasser og en varierende mængde vanddamp.
76
• Indholdet af vanddamp måles i gram vand pr. m
3
luft.
• Ved mættet luft: er den relative fugtighed 100%. Luften kan ikke optage mere vanddamp. Overskrides
grænsen vil vanddampen fortættes til vand. Grænsen varierer med tryk og temperatur.
• Ved umættet luft: er den relative fugtighed under 100%. I DK er den gennemsnitlige relative fugtighed 84%.
• Vanddamp indholdet beregnes således: Indhold = relativ fugtighed X indhold ved 100%
• Eksempel: Ved kompression gøres rumfanget mindre. Komprimeres luften 10 gange, bliver rumfanget 10
gange mindre.
Vanddampindholdet efter kompressionen: Indhold = Rumfang X Indhold ved 100% →
Indhold = 0,1 X 17,2 g/m
3
= 1,72 g/m
3
Forskellen på begyndelsestilstanden og sluttilstanden er: 13,8 g/m
3
– 1,7 g/m
3
= 12,1 g/m
3
, som vil udskilles
som vand.
Der udvikles varme ved kompressionen, og denne varme øger vandudskillelsen.
Slitage og dårlig vedligeholdelse vil normalt få temperaturen til at stige yderligere..
• Eksempel på temperaturstigning ved kompression. Betragtes situationen som ideel, kan tilstandsligningen
anvendes:
2
22
1
11
T
Vp
T
Vp
=
, hvor tilstanden 1 er før kompressionen , og tilstanden 2 er efter
kompressionen..
V indsættes i m
3
, p indsættes i absolut tryk ( bar ) og T indsættes i absolut temperatur ( K )
Temperaturen efter kompression.
11
122
2
Vp
TVp
T
=
Køletørring:
• Er opbygget af en varmeveksler og et kølesystem.
• Vandet fortættes ved nedkøling og opsamles i en beholder, hvorfra det kan tappes ud.
• Køletørring anvendes ved indendørs anlæg.
Adsorptionstørring:
• Fugtigheden adsorberes, fastholdes af et tørrestof for eksempel silicagel, aktiveret aluminiumsoxid eller
molekylesi.
• Når tørremidlet er mættet, sendes en reduceret luftstrøm igennem beholderen for at drive væsken ud af
tørremidlet.
• Derfor anvendes 2 beholdere, der skiftevis opsamler og afgiver væske.
• Anvendes, hvor der ønskes specielt lavt dugpunkt –20
0
C.
Absorptionstørring:
• Fugtigheden opsuges af og danner sammen med et tørremiddel en emulsion blanding, der drænes ned i et
kammer for senere udtømning.
• I modsætning til adsorption forbruges tørremidlet efterhånden.
• Forbruget er 100g pr. 1000m
3
luft ved 7 bar og 20
0
C
• Dugpunktet sænkes til 2
0
C.
Ventiltyper.
Der anvendes specielt konstrueret ventiler til trykluftautomatisering.
• Retningsventiler, strømventiler, trykventiler og kontra-, veksel og hurtigudluftningsventiler.
Retningsventil:
Dirigerer luftstrømmen gennem bestemte veje eller porte.
Typer: 2/2, 3/2, 4/2, 5/2 uanset styring. Styring kan være mekanisk, elektrisk, manuel eller ske ved tryk.
Strømventiler:
Regulerer den luftmængde, der skal passere pr. tidsenhed.
77
Typer: Drøvleventiler og drøvlekontraventiler.
Trykventiler:
Sikre konstant tryk på forbrugsstedet og indgår i luftbehandlingsenheden.
Typer: Trykreguleringsventiler, Trykbegrænsningsventiler og trykreduktionsventiler.
Kontra-, veksel og hurtigudluftningsventil:
Ventiler der tillader fri gennemstrømning i kun en retning.
Typer: Kontraventiler, Vekselventiler (dobbelt kontraventil) og Hurtigudluftningsventiler.
Pneumatiske ventiler.
Retningsventiler er hovedsaligt sæde- eller glideventiler.
Sædeventil:
Har som regel bundne strømningsretninger og er låst til en bestemt funktion, enten NC eller NO. Den er velegnet til
impulsventil, idet en kort aktivering åbner for gennemstrømning og tillader som regel en ret stor efterbevægelse inden
den beskadiges.
Gliderventil:
• Har som regel ikke bundne strømningsretninger og kan frit anvendes som NO eller NC, hvilket giver store
anvendelsesområder.
• Ventilen vil ofte være opbygget, så dens funktion kan ændres ved at udskifte endegavlen med styring.
• Den kræver omhyggelig smøring, da tætningen som regel er o-ringe.
• Pas på ”selvsmørende” ventiler
2/2-retningsventil:
2/2-retningsventilen anvendes for eksempel i forbindelse med
væskestabiliserende systemer, hvor man ønsker flere hastigheder.
3/2-retningsventil:
• Sætter skiftevis en cylinderport i forbindelse med tryktilslutning eller udluftning.
• Dens opgave er at arbejde som styreventil for luften til enkeltvirkende cylindere, eller som impulsgiver til
større systemer.
• En almindelig trykstyret ventil skifter ved ca. 3-4 bar
• En membranventil skifter ved ca. 0,2-0,3 bar.
• Indirekte styret ventil skifter ved ca. 0,05 bar.
5/2-retningsventil:
Anvendes til styring af luften til dobbeltvirkende cylindre, men anvendes også i
komplicerede styringer som hjælpeventil.
78
Drøvleventil:
Hastighedsregulering af cylindere. Bør kun anvendes, når ledningslængden mellem cylinder og ventil ikke er større end
ca. 1,5m, og styreventilen skal kunne arbejde med tryk på udblæsningsporten.
Kan også købes sammenbygget med lyddæmper.
Drøvlekontraventil:
• Anvendes til hastighedsregulering af cylinderstempler og indgår som det forsinkede led i tidsstyringen.
• Bør monteres så nær cylindere som praktisk muligt.
• Begrænser gennemstrømningsarealet for den udstrømmende luft.
• Ved tidsstyringer bør vælges en drøvle-kontra ventil med en slank drøvlekegle for at få gode
indstillingsmuligheder.
Kontraventil:
• Tillader kun luften at passere i den ene retning.
• Kan være fremstillet som en kugleventil, hvor kuglen holdes på plads i et ventilsæde ved hjælp af en fjeder.
Eller den kan være konstrueret således, at kuglen presses mod sædet af tryklufter i den ene retning og lukker
for gennemstrømning. I den anden retning presser luften kuglen ud af sædet og åbner.
Vekselventil:
• Anvendes, hvor luft for eksempel fra to 3/2-retningsventiler skal sendes med samme
signalport eller cylinder for at forhindre utilsigtet afluftning gennem ventil.
• Den er udformet som et t-stykke, der tillader luft at passere fra den ene eller anden
ende af t-stykket til den midterste port, men ikke tillader luften
at passere ret igennem.
• Den tilgang, som har det højeste tryk har forbindelse til afgangen, den midterste port.
Hurtigudluftningsventil:
Udlufter en afgangsledning direkte til det fri, når trykket i tilgangen afblæses.
Vedligeholdelse af ventiler.
Opbevaring:
Ventiler, reservedele og pakninger skal opbevares i et fugtfrit, mørkt lokale, men ikke i umiddelbar nærhed af
varmekilder.
Beskyttelse på ventilens nipler må ikke fjernes før brug.
Montering:
Filter, reduktionsventil og smøreapparat monteres på tilgangsledningen til maskinen, og arbejdsventilerne monteres så
tæt på cylinderen som muligt.
Cylindere.
Tryklufthandleorganer kan groft opdeles i to grupper.
1. Cylindere
2. Motorer.
Cylinderens stempel udfører arbejdet, som er en retlinet bevægelse.
Stempelstangens overflade og lækage fortæller om tilstanden på cylinderens pakdåse. Lækage på 5-10% kan
accepteres.
79
Trykdåse:
Er i princippet en cylinder, der i stedet for et stempel har en membran. Den kan udført til at yde meget stor kraft, men er
begrænset af en lille slaglængde. Returgangen er langsommer end en dobbeltvirkende cylinders.
Enkeltvirkende cylinder:
Fordele: Lille luftforbrug og enkle styreventiler.
Ulemper: Kan ikke udføre arbejde i returslaget og slaglængden må begrænses af hensyn til fjederen.
Dobbeltvirkende cylinder:
• Fordele: Arbejdet kan udføres i begge retninger og slaglængden kan vælges efter ønske.
• Der er mulighed for at vælge forskellige stempelhastigheder i de to retninger.
• Luftbremse kan indbygges for at optage stød ved top - og bundstilling.
• Ulempe: De har stort luftforbrug og styreventilerne er dyre.
Drøvling af dobbeltvirkende cylinder:
luft. Ved dobbeltvirkende cylindre reguleres der på den udstrømmende
Individuel hastighedsregulering kan alternativt klares ved drøvling på den udstrømmende luft fra
manøvreventilens udløbsporte eller ved cylinderen.
Reduktionsventilen monteres normalt på ledningen fra hovedledningen og til
manøvreventilen, og indstilles på det laveste tryk, som giver en god og sikker funktion. Dette tryk skal
være mindre end det laveste tryk der forekommer i hovedledningen. Stempelhastigheden kan indstilles
i + og i -
Cylinder valg.
• Tryk – bar, hvilket tryk er der til rådighed.
• Kraft – N, hvor stor kraft skal cylinderen præstere.
• Hastighed
m
/
s
– skal kraftudviklingen udnyttes i stilstand eller under bevægelse. Skal den bruges under
bevægelse, må der overdimensioneres på grund af bremsevirkninger. Høj hastighed over 2
m
/
s
kræver
overdimensionering for at opnå konstant hastighed.
• Slaglængde – mm, hvilken slaglængde er nødvendig.
• Miljø – hvor skal den anvendes. De kan købes af aluminium, messing, stål og rustfri stål.
• Smøring – skal cylinderen smøres.
80
Pneumatisk sikkerhed:
Pneumatisk tohåndsudløsning:
Sikkerhedskrav:
• Maskiner og arbejdsplads skal være således indrettet af operatøren er tilbørligt sikrede mod ulykkestilfælde (
arbejdsgiverens pligt )
• Operatøren skal medvirke til, at sikkerhedsforanstaltningerne virker efter deres hensigt, og at enhver fejl
øjeblikkelig meldes ( operatørens pligt )
Krav til tohåndsudløsning:
• For at udløse et presseslag skal begge hænder benyttes på hvert sit betjeningsorgan.
• Nyt slag kan kun udløses, når begge betjeningsorganer har været ført helt tilbage i udgangsstilling.
• Man må ikke kunne føre en hånd fra betjeningsorgan til stempel, før dette er standset eller nået så vidr, at
klemning er udelukket.
• Kan stemplet trække materiale tilbage, må mulig klemningsfare være udelukket her.
• Eventuel omstilling af tohåndsudløsning må kun kunne ske ved nøgle eller specialværktøj.
• Nøgle eller specialværktøj opbevares af en ansvarlig person.
Arbejdscyklus:
• Er en række hændelser, som gentager sig i automatisk arbejdende anlæg,
Fuldautomatisk arbejdscyklus:
• En cyklus, som ikke kræver ydre impulser.
Halvautomatisk arbejdscyklus:
• En cyklus, som kræver en ydre start impuls.
Delvis automatisk arbejdscyklus:
• En cyklus, som kræver to eller flere ydre impulser.
Impuls:
• Et signal, som kan blive overført mekanisk, med trykkraft, væske eller elektrisk.
Ydre impuls:
• En impuls, som gives af operatøren.
Indre impuls:
• Gives af anlægget.
Kortvarig impuls:
• En impuls, som ophører, når den har fremkaldt den ønskede virkning.
Hvilende impuls:
• En impuls, som ikke ophører, når den har fremkaldt den ønskede virkning.
Spærreimpuls:
• En hvilende impuls, som senere forhindre en anden impuls i at udføre en bestemt handling.
Soft-startventil:
I tilfælde af luftsvigt, for eksempel, hvis der har været taget nødstop eller
lignende, er det ikke sikkert at luftcylinderne står i udgangsstilling. Hvis
anlægget så startes op uden soft starter kan man risikere, at cylinderne kører
tilbage med et ”brag” fuld fart. For at undgå dette indbygger man en soft-
startventil, hvor der så vil foregå en kontrolleret opbygning af trykket, det vil
sige cylindrene når at køre i udgangsstilling stille og roligt inden der er fuldt
tryk på systemet.
Måder at fjerne spærrende impuls:
Lækhulsstyring, impulsafskæring ( med tider fra ¼ - 1 sek.), vigende pal og gruppestyring.
Her er vist en gruppeventil.
81
Gruppestyring: Ved gruppestyring indsættes en ekstra ventil, som sikrer, at det kun er muligt at få luft på den ene side
af styreventilerne, hvilket medfører, at spærring ikke kan forekomme. Når man skal opbygge et system med
gruppestyring, er der nogle bestemte ting man skal tage hensyn til.
1. Nummerering af cylindere og nedskrivning af sekvensen, funktionsrækkefølgen.
2. Gruppeopdeling af sekvensen, så den enkelte cylinder kun udløser en bevægelse i hver gruppe. Opdeling i så få
grupper som muligt.
3. Tegning af grundkobling af gruppeventiler og nummerering af de enkelte afgange til gruppeopdeling.
4. Tegning af impulsventiler ( retningsventiler ). Sidste ventil, der aktiveres i en gruppe, skal tilføres netluft, og
den skal skiftes til at give luft på næste gruppe. Alle øvrige impulsventiler, der aktiveres, skal tilføres luft fra
den gruppeledning, der er aktiv, når ventilen aktiveres.
5. Første handling der udføres i hver gruppe, kan få signal direkte fra gruppeledningen
Opbygning af and, or, not og nor med ventiler:
CNC.
Computer Numerical Control.
Hovedspindel:
Ved fræser, er det der, hvor det skærende værktøj sidder.
Ved drejebænk, er det der, hvor emnet fastspændes.
Translatorisk bevægelse = en lineær bevægelse i rummet.
Det vigtigste ved idriftsætning er I – strømtilpasning.
82
- Sliber ( punkt / rund )
- Drejebænk opstillinger
- Fræser - fixtur
NC kan indlæses med hulbånd ( gammelt ).
To standarder:
ISO – lige antal huller.
EIA – ulige antal huller.
2 typer koder:
- Geometrikoder NC ( bevægelse af alle akser )
- Teknologikoder PLC
Koder:
G00 – ilgang
G01 – Retlinet bevægelse
G02 – Cirkelbevægelse med uret
G03 – cirkelbevægelse mod uret.
G90 – Absolut ( fast nulpunkt )
G91 – Inkrementel ( flytbar nulpunkt ) variable.
M02/M30 – slut på program
M03 - Spindelomdrejningsretning med uret
M04 - Spindelomdrejningsretning mod uret
M05 – Stop spindel
M06 – Værktøjsskift
M08 – Køling til
M09 – Køling fra
M00 – Program stop fx i forbindelse med værktøjsskift.
% MPF 100 ( MPF står for main program file )
N10 G01 X100 Y100 M03 S1000 F1000 M08 L
f
N20 G00 X10 Y50 M09 M30 L
f
S1000, betyder spindelhastighed på 1000 omdrejninger.
F1000, betyder at tilspændingshastigheden er 1000
mm
/
min.
• Dem med streger under er teknologiskedata. Teknologiskedata er koblingsfunktioner fx tilspændingshastighed,
spindelhastighed, værktøjsveksling og kølemiddeltilførsel.
• Alt med bevægelse og lignende er geometriskedata.
CNC-maskinens opbygning.
1: Maskinstativ.
2: Tårn / søjle.
3: y-akse sadel.
4: Vanger y-akse.
5: X-akse bord.
6: X-akse føringer.
7: Planet (opspændingsplan med T-spor til emnefiksering)
8: Hovedspindel dok.
9: Z-akse føringer / vanger.
10: Spindelnæse.
Opgaver:
▪ En tachogenerator anvendes til ? Til hastighedsmåling.
▪ En interpolator ? Koordinerer aksebevægelserne.
▪ En resolver anvendes til ? Positionsmåling.
▪ Impulsgiver benævnes ? Singel törn – cyklisk absolut. Multi törn – absolut.
▪ Kan roterende pulsgiver anvendes til en direkte positionsmåling på en lineær akse ? Nej man kan kun anvende
en roterede pulsgiver til en indirekte positionsmåling på en lineær akse, ellers skal man anvende en lineal.
83
▪ Hvad er forskellen mellem en absolut og inkrementel positionsmåling ? Absolut – fast nulpunkt ( G90 )
Inkrementel – flytbar nulpunkt ( G91 )
▪ Hvordan konstaterer CNC-styringen omdrejningsretningen på digitalinkrementelle positionsgivere ?
Rækkefølgen af de to kanaler U
a1
og U
a2
.
▪ Kan en G03 kode anvendes i en udvidet liniestyring ? Nej
▪ Hvilken enhed / komponent giver CNC-styringen den nøjagtige placering af referencepunktet ? Referencenok /
referencemærke.
▪ Hver servomotor reguleres af 3 regulatorer. Angiv navnene på disse regulatorer?
1: Drehzahlregler n-regl. koblet som PI ( hastighed )
2: Stromregler I-regl. statisk koblet som en PI
3: Stromregler I-regl. dynamisk koblet som en PI
▪ Angiv de absolut nødvendige programkoder for en test af hovedspindelen. S100 M03, M04
Hvilken akse trænger mest til justering /
udskiftning ? X-aksen.
Hvilken komponent bør kontrolleres først ?
Pulsgiveren.
Forslag til at undgå, at det samme problem opstår
igen om ca. 1 år ? Finde ud af, hvorfor
pulsgiveren er løs, og så løse problemet. For
eksempel lime skruerne fast med knækbar loctite.
Tachotilpasning:
At tacho’en leverer den rigtige spænding i forhold til signalet til servodrevet for eksempel 10:11
Sp = sollwert eller set punkt.
Styringer.
Punktstyring:
Simple positioneringsopgaver fx til borearbejde eller ved punktsvejsning. Værktøjet må ikke være i indgreb under
positioneringsbevægelsen, da bevægelsen ikke udføres efter en kontrolleret bevægelse. Der kræves ikke en interpolator.
Enkel liniestyring:
Værktøjet bevæges til det ønskede slutpunkt efter en ret linie. Værktøjet kan være i indgreb under bevægelsen.
Ved simple liniestyringer kan bevægelsen kun være akseparallel. Der kræves ikke en interpolator.
Udvidede liniestyring:
Ved udvidet liniestyring er det nødvendigt at anvende såkaldte interpolatorer. En interpolator beregner for et givet
bevægelsesafsnit den koordinerede bevægelsesrækkefølge i akserne efter retning og hastighed, og danner den
tilsvarende føringsstørrelse for aksernes tilspændingsdrev. Er i modgreb ved bevægelsen.
Banestyring:
Bordbevægelser efter vilkårlige kurver. Bevægelserne i den enkelte akse er streng funktionsafhængig af andre aksers
bevægelse. Er i modgreb ved bevægelsen, og der kræves en baneinterpolator.
Bruges til dreje- og fræsemaskiner, standse – nippelmaskiner, skæremaskiner og bearbejdningscentre.
Krav til servodrev.
• Stort forhold mellem drejnings- ( stort ) og enertimoment ( lillet ).
• Stort drejningsmoment.
• Stort holde moment.
• Små mekaniske tidskonstanter.
84
• Små elektriske tidskonstanter. ( digital - hurtigere at sende digitalt end at sende en analogspænding.)
• Hurtig acceleration.
• Hurtig deacceleration.
• Ingen eller ubetydelig resonansfrekvens.
Korrekturmetoder:
• Foruden interpolation, det vil sige beregning af en tidsmæssigt korrekt række af positions BØR–værdier udfra
de indgivne geometriske data, er CNC -styringer udstyret med et antal geometriske korrektionsmetoder.
• Korrekturmetoderne giver mulighed for nulpunktsforskydning, valgfri indgivelse af kæde- eller absolutte mål,
ændring af måleenhed ( mm / tommer ), hensyn til værktøjslængder, samt radiuskompensering.
• Eksempel der kræver ekstern hastighedsindflydelse, er konstant skærehastighedsfunktionen ved drejemaskiner
og funktioner der skal synkroniseres med hovedspindelmotorens drejevinkel ( for eksempel gevindskæring på
drejemaskiner)
Fejlkompensationsmetoder.
• Kompensation for slør i drev.
• Kompensation for værktøjsfejl på grund af temperaturdrift.
• Kompensation for spindelstigningsfejl.
• Ved kompensation for slør skal der ved ændring af bevægelsesretningen foretages en addition / subtraktion af
en bestemt størrelse til bevægelsen.
Referencepunktkørsel.
Referencepunktkørsel – opdatering af sit målesystem på alle akser ( nulpunkt ) = synkronisering.
• Referencepunktet skal påkøres, hver gang styringen startes op.
• Ved de fleste styringer kan referencepunktet påkøres valgfrit manuelt eller vha. et program.
• Registreringen skal foregå med en nøjagtighed på
1
bevægelsesinkrement.
• De besværligheder, der først kommer til udtryk ved idrifttagelsen af reguleringen skyldes således ofte dårlig
dimensionering eller en ikke tilstrækkelig nøjagtig fremstilling af overføringselementer.
• Efter overtagelse af en CNC – værktøjsmaskine er det nødvendigt at føre en regelmæssig vedligeholdelse af
overføringselementerne.
• De mest anvendte komponenter til translatorisk bevægelse af to eller flere af hinanden uafhængige akser, er
elektriske drev.
• Til brug ved ændring af disse motorers roterende bevægelse til translatorisk bevægelse er der følgende
muligheder.
1. Drev med gevindspindel.
2. Drev med tandstang og tandhjul.
3. Drev med tandstang og snekke.
• Der anvendes drev både med og uden gearing.
Dæmpningsgrad, slør og friktion.
Kravene til de mekaniske overføringselementer kan sammenfattes i følgende 5 punkter.
1. Høj resonansfrekvens.
2. Stor stivhed.
3. Tilstrækkelig dæmpning.
4. Så tæt overføringsforhold som muligt.
5. Mindst mulig træghedsmoment ( enertimoment )
Dæmpningsgrad:
For at forhindre svingninger i reguleringssløjfen er det formålstjenligt at have en mekanisk dæmpning.
Nedenstående krav til dæmpning er svære at opfylde:
Lille, hastighedsuafhængig friktion, der udnyttes ved nøjagtig positionering.
Stor, hastighedsafhængig friktion til dæmpning af svingninger og til at forhindre støjende svingninger ved tunge
bearbejdningsopgaver.
85
Vendeslør:
Kan optræde i mekaniske overføringssystemer:
- Tandhjulsslør i gear
- Slør i koblinger.
Hertil kommer ved gevindspindeloverførsel:
▪ Aksialslør i spindellejringen.
▪ Slør ved overgangen fra spindel til møtrik og ved tandstangs – og snekkeoverførsel: slør mellem tandhjul og
henholdsvis snekke og tandstang.
▪ Virkningen fra slør kan beskrives som et hysterese led.
Vendeslør kan undgås ved:
▪ Forspændte gearhjul
▪ Forspændte gevindmøtrikker ved gevindspindel.
▪ Forspændte gevindspindellejringer.
▪ Forspændte tandhjul henholdsvis snekke.
▪ Konstruktive forholdsregler som for eksempel stivere dimensionering af skrueforbindelser og
maskinelementer, større akseldiameter.
Friktion generelt:
På tilspændingsdrev optræder der følgende friktionstab:
1. Lejefriktion.
2. Friktion i gear.
3. Friktion i føringer.
4. Friktion mellem gevindspindel og møtrik.
Af særlig interesse i forbindelse med CNC – maskiner er der 3 former for friktion: Tør -, vådfriktion og stiction.
Tør friktion:
Er den del af friktionen, der er uafhængig af maskindelens hastighed. Ved faste legemers gnidning mod faste legemer er
størstedelen af friktionen tør. Dette medfører, at friktionskræfterne kun ændrer sig lidt, når hastigheden ændres.
Våd friktion:
Er den del af friktionen, som er proportional med legemets hastighed. Våd friktion kan for eksempel forekomme, når to
plane legemer med væske imellem bevæges i forhold til hinanden.
Stiction:
Forekommer, når der kræves større kraft til at starte en bevægelse end til at holde den i gang. Kan give anledning til de
såkaldte stick – slip – bevægelser, der er bevægelser med stærkt varierende hastigheder.
Digitale udgangssignaler:
Transister transister logik High transister logik
TTL
HTL
Forsyning
5 VDC
5%
10 - 30 VDC
Low
<= 0,4 V
<= 2,8V ved 24 v
High
>= 2,4 V
>= 20 V ved 24 V
Disse firkantsignaler kan i NC-delen neddeles med en faktor på op til 100.
Spindelstigning, Stigningsnøjagtighed og føringer.
Spindelstigning: Bestemmer sammen med en eventuel gearomsætning og det maksimale motoromdrejningstal
Ilgangbevægelsen.
Stigningsnøjagtighed: Forårsager positioneringsfejl ved indirekte positionsmåling. Den er kumutativ, det vil sige
stigende på hele spindlens længde. Normal afvigelse er 0,01mm/300mm længde.
Kuglegevindmøtrikker: ( tre udførelsesformer )
1. Med omløber. ( fordel : stødfri løb )
2. Aksial omløb. ( fordel: ingen udragende dele )
3. Omløbstrykstyring. ( fordel: gunstig pris )
Der anvendes 3 typer føringer på CNC – maskiner:
1. Glideføring.
86
2. Rulle føring.
3. Hydrostatiske føringer.
Målesystemer.
CNC målesystemer:
Analog/digital positionsmåling.
Absolut/inkrementel positionsmåling.
Digital absolut positionsmåling.
Analog absolut positionsmåling.
Cyklisk absolut positionsmåling.
Digital inkrementel positionsmåling.
• Indirekte målesystem: Er det hyppigst anvendte, da det er billigere. Men det direkte målesystem er mere
nøjagtigt, da der ikke optræder fejl fra den mekaniske transmission.
• Ved digitalt arbejdende målesystemer bliver strækningen opdelt i et stort antal lige store inkrementer ( dele).
Inkrementerne bestemmer opløsningen på vejstrækningen. Fordele ved det digitale positionsmålesystem er den
enkle opbygning af systemet, samt den sikre måleværdioverførsel.
• Et absolut målesystem kan til enhver tid fortælle styreenheden i hvilken position maskinslæden befinder sig.
• Et inkrementelt målesystem giver derimod kun styreenheden oplysninger om ændringer i positionen.
• Gennemlysningsprincippet er det mest benyttede. Hvor der anvendes 4 fotoaftastere til detektering ag lys /
mørke ændringer.
På hver CNC – værktøjsmaskines akser kræver positionsreguleringen en information om positions er – værdien. Det er
positions måleudstyrets opgave at bestemme denne er –værdi.
Krav til målesystemer:
1. Statisk og dynamisk nøjagtighed
2. Gentagelsesnøjagtighed
3. Opløsning
4. Linearitet
5. Stabilitet over for ydre påvirkninger
I positionsreguleringssløjfen bliver bør – værdien tilført motorregulatoren
og drevets aktuelle position bliver målt og ført tilbage til regulatoren som er
– værdi, hvor afvigelsen bliver beregnet. Forskellen mellem bør og er
værdien, positionsafvigelsen, kan herefter bearbejdes af
positionsregulatoren m.h.t. diverse tidsforhold. Positionsafvigelsen styrer
tilspændingsenhedens styreorgan, tilspændingsdrevet.
Til reguleringsenheden hører:
Positionsregulatoren, der består af sammenligningsdelen og reguleringsforstærker.
Til reguleringsstrækningen hører:
Det elektriske drev med servomotor.
De mekaniske overføringselementer.
Positionsmålesystemet.
Sammen kaldes reguleringsenheden og reguleringsstrækningen for tilspændingsdrevet.
Digital inkrementel roterende pulsgiver:
Dette er den mest anvendte form for pulsgiver.
▪ Høj pålidelighed.
▪ Simpel montage.
▪ Robust og god mekanisk modstandsdygtighed.
▪ Standard størrelser fra 36 – 170mm, hvilket medfører lave priser.
▪ Højt max omdrejningstal.
▪ Stregantal fra 50 og op til 100.000 – prisen stiger voldsomt ved høje stregantal.
87
Resolver:
Systemet kan være både absolutte eller inkrementelle, de er ikke særligt kostbare, de tager ikke megen plads op, og de
er lette at indpasse i maskinkonstruktioner.
Hvis rotorviklingerne bliver udtaget over en transformator, benævnes resolveren som værende børsteløs, og denne
løsning er at foretrække, idet der ikke er mekanisk berøring mellem hus og rotor bortset fra lejerne.
Elektriske drev:
Et elektrisk drev indeholder typisk følgende komponenter.
▪ Motor med tacho eller positionsgiver indbygget, eventuelt forsynet med en bremseanordning.
▪ En transformer og udglatningsfilter.
▪ En regulator med et effektmodul.
▪ En motorbeskyttelse mod overstrøm og temperatur.
▪ Et positionsmålesystem.
▪ En kobling, eventuelt tandrem og tandhjul.
▪ Eventuelt et udvekslingsgear.
Digitale regulatorer:
Fordele ved digitaldrev regulering.
▪ Gentagelighed og stabilitet af reguleringsparametre.
▪ Let realisering af styreforanstaltninger.
▪ Fleksibilitet af applikations-specifikke funktioner
▪ Øget reguleringsnøjagtighed og område.
Analog / digital positionsmåling:
I et inkrementelt digitalt målesystem er det samlede måleområde delt i sektioner af grundenhedens længde. Når
målesystemet erkender en bevægelse fra en sektion til den næste, afgives en puls.
Børsteløs DC-motor:
Den børsteløse DC motor fås med effekter op til 20 kW.
Denne benævnelse anvendes om en motor, som har en permanent magnetisk rotor og har 3 viklinger i statoren.
Regulatorens udgangstrin er et traditionelt udgangstrin, som leverer et firkantet strømsignal til statorviklingerne.
Rotorpositionen bestemmes vha. simple sensorer, som for eksempel bevirker, at rotorpositionen bliver bestemt med en
lav opløsning. Minder meget om shuntmotoren, hvor momentet falder lidt ved høje omdrejninger.
Reguleringen af motoren kan deles op i 3 hovedpunkter:
1. Måling af rotorposition.
2. Kommuteringslogik inklusive en PWM konverter.
3. 3 faset udgangstrin.
Synkron AC-motor:
Denne benævnelse anvendes om en motor, som har en permanent – magnetisk rotor og har 3 viklinger i statoren.
Regulatoren anvender som regel vektor metoden til at afgive et sinusformet strømsignal til statorviklingerne.
Rotorpositionen bestemmes af højopløselige impulsgivere vha. simple sensorer, som for eksempel resolvere og
inkrementelle positionsgivere og er dermed væsentlig dyrere.
Som servomotor anvendes i dag næsten udelukkende synkrone AC-motorer, hvor strømmen i de tre viklinger
synkroniseres med rotorpositionen.
Asynkron AC-motor:
Robust, billig og kræver stort set ingen vedligeholdelse.
I CNC sammenhæng bliver den hovedsaligt anvendt som hovedspindelmotor.
Motor styringsprincippet er som regel vektor regulering.
88
Operationsforstærker.
K
P
: forholdet mellem R
m
og R
1
T
n
: Kondensatoren.
Kondensatoren løfter udgangen, for ellers vil der ikke være helt –10V
Det der gør, at det ikke helt bliver –10V, hvis der ikke er en kondensator, kaldes
Offset
Hvis man skal justere offset: Sæt U
in
til GND og mål på U
out
. Denne skal være
0V, ellers skal den justeres.
Beregninger for en ikke inverterende forstærker:
1
21
R
RR
ngenForstærkni
+
=
in
out
s
U
U
RR
R
+
=
21
• For en ideel operationsforstærker gælder, at indgangsimpedansen Z
in
er uendelig stor.
• For en ideel operationsforstærker gælder, at frekvensområdet går fra DC til uendelig.
• For en ideel operationsforstærker gælder, at udgangsimpedansen Z
out
er o med reference til – og 10M med
reference til +.
Hvilken op-amp kobling kan anvendes som p-regulator? Analog indgang, og inverteret indgang.
Modkoblingsmodstanden monteret mellem den inverterede indgang (-) og udgangen.
Hvilken op-amp kobling kan anvendes som I-regulator? Analog indgang, og inverteret indgang.
Kondensator i modkobling mellem den inverterede indgang og udgangen.
Diagrammet viser en PI-regulator, der er bygget op ved hjælp af en
operationsforstærker. PI-regulatoren har både en modstand og en kondensator
placeret i tilbageføringen.
Hvis regulatoren tilføres et step på indgangen, vil den på flanken virke som en
proportionalforstærker med en forstærkning, der er bestemt af R
m
/R
1
, fordi X
c
her
vil være meget lille.
Når U
1
anteger en konstant værdi, vil integratoren træde i funktion, og U
0
vil nu
stige med en hastighed, der bestemmes af R
1
og C.
U
0
vil antage en konstant værdi, når U
1
, reguleringsafvigelsen X
w
, igen bliver nul.
A
o
( forstærkningen ) = gg 100.000gg
Z
in
= 30M
Z
out
= 0 1k
f
nedre
= 0 Hz 0 Hz
føvre = Hz 10 Hz
En inverterende forstærker.
Uin
Uout
Au −=
2
1
R
R
Au −=
Uin
R
R
Uout −=
2
1
89
En ikke-inverterende forstærker.
Uin
Uout
Au =
1
2
1
+=
R
R
Au
Uin
R
R
Uout
+= 1
2
1
Differensforstærker ( subtraktion )
Spændingsforstærkningen på den inverterede indgang.
1
1
Uin
Uout
Au −=
2
1
1
R
R
Au −=
Spændingsforstærkningen på den ikke-inverterede indgang.
2
2
Uin
Uout
Au =
1
1
2
4
3
2
1
+
+
=
R
R
R
R
Au
1122 UinAuUinAuUout −=
Det er forstærkningen fra + punktet til udgangen der er 6gg.
Det er i dette tilfælde en balanceret forstærker, da modstandene parvis er ens.
Summationsforstærker ( addition ).
3
1
1
R
R
Au −=
2
1
2
R
R
Au −=
......2211 ++= UinAuUinAuUout
Man kan have ligeså mange modstande foran man ønsker.
90
En komperator.
Regulering.
- Lukket sløjfe.
Diskontinuerlig regulering ( on / off regulering )
• Diskontinuerlig – slipper effektdelen ( kobler ud ) efter behov.
• Kontinuerlig – har hele tiden fat i effektdelen.
91
X = Måleværdi
W = Set punkt.
X
W
= Reguleringsafvigelse.
Y = Styreværdi.
Z = Procesforstyrrelser.
Tegningen lige ovenover er en anden måde at tegne en lukket reguleringssløjfe på.
Et procesreguleringskredsløb er et lukket kredsløb, som indeholder en tilbageføring på engelsk benævnt feedback.
Grundlæggende regulering:
Blokskema for reguleringssløjfe
Forskellen mellem en styring og en regulering? I en regulering, vil der altid være en eller anden form for
tilbagemelding.
I en styring er der ingen form for tilbagemelding.
Hvilken funktion har regulatoren? Regulatoren registrere en afvigelse fra summationsleddet og ændre derpå sin
udgang.
Hvad forstås ved setpunkt? Det punkt, der fortæller reguleringssløjfen, hvad den skal udføre.
Hvad forstås ved styreværdi? Det er det signal fra regulatoren, som regulerer udgangen.
Hvad forstås ved måleværdi? Den værdi der bliver målt på processen og sendt til summationsleddet.
Angiv de forskellige typer reguleringsled i regulatoren:
D = differentialled T
v
I = integralled T
n
P = proportionalled K
p
Afvigelse: Er forskellen mellem en ønsket værdi ( bør -værdi ) og den øjeblikkelige værdi ( er -værdi )
Analogsignal: Er et signal, der virker kontinuerligt.
Differentialregulering: Er en reguleringsform, hvor den regulerede størrelse er proportional med fejlsignalets
ændringshastighed.
Dæmpning: Dæmpning = forstærkning under 1
Dødtid: Er den tid, der går, før en pludselig ændring i en indgangsstørrelse begynder at vise sig som en ændring på
udgangssignalet.
V
L
Tt =
l = længden i m., V = Vandets hastighed i
m
/
s
, Tt = dødtiden i sek.
Der kan optræde dødtider, når der skal transporteres stofmængder over store afstande. Processer med store dødtider er
vanskelige at regulere med almindelige regulatorer.
Dødzone – neutral zone: Er et interval, indenfor hvilket en indgangsstørrelse kan varieres, uden at udgangsstørrelsen
ændres.
Flydende regulering: Er en flerstillingsregulering, hvor styreorganet bevæges med en konstant hastighed, når
afvigelsen er over eller under en bestemt værdi.
Forstyrrelse: Er en uønsket påvirkning af den regulerede størrelse.
Hysterese: Hysterese findes, hvis udgangssignalet afhænger af både indgangssignalets øjeblikkelige værdi og dets
ændringsretning.
92
Indsvingningsforløb: Er den tid, det tager, før udsvingene omkring den nye slutværdi er mindre end 10% af ændringen
af slutværdien.
Integralregulering: Er en reguleringsform, hvor den regulerede størrelses ændringshastighed er proportional med
fejlsignalets øjebliksværdi.
Måleudstyr: Opgaven er at måle niveauet i beholderen. Det består af et måleudtag og en måleværdiomformer, også
kaldet en transmitter. Måleværdiomformerens opgave er, at omforme den målte værdi til et elektrisk eller pneumatisk
enhedssignal for fjernoverføring til regulatoren.
Måleværdisignal: Er måleudstyrets udgangssignal.
Måleværdigiver – transmitter: Er en transducer, hvis udgangssignal er en standardiseret størrelse.
Offset: Er en afvigelse fra bør -værdien ( setpunktet ), som forekommer ved p regulering.
On – off regulering: Er en 2-stillingsrgulering, hvor den ene tilstand er 0.
Overgangsforløb: Er et tidsmæssigt forløb af et systems udgangsstørrelse, når en indgangsstørrelse pludselig ændres til
en ny værdi, stationær.
Pendling: Er de uønskede periodiske variationer af den regulerede størrelses øjebliksværdi ved fastholdt bør -værdi.
Proces: Processen er selve beholderen, hvis niveau holdes konstant ved at variere indgangsstørrelsen.
Procesforstærkning: Overføringsfunktionen Ks benævnes også procesforstærkningen og beregnes efter formlen
Y
X
Ks
=
Proportionalbånd: Er proportionalregulatorens forstærkning. P båndet er den reciprokke værdi af den stationære
forstærkning, angivet i procent.
Proportionalregulering: Er en reguleringsform, hvor den regulerede størrelse er proportional med afvigelsens
øjeblikkelige værdi.
Reference: Er et af den indstillede værdi, bør -værdi, afhængigt signal, med hvilket målesignalet ( er -værdien )
sammenlignes.
Regulator: Indeholder et sammenligningsled og en regulatoralgoritme.
Reguleringsalgoritmen: Indeholder nogle regneregler. Den indeholder et forstærkerled og et tidsforholdsled. Hvor
meget indflydelse de enkelte led skal have, bestemmes af variablerne – forstærkningen K
p
, integraltiden T
n
og
diferentialtiden T
v
.
Reguleringssystem: Er et lukket system, i hvilket den regulerede størrelse sammenlignes med den ønskede værdi. Der
udføres automatisk en korrektion således, at afvigelsen bliver mindre.
Reset-rate: Er den reciprokke værdi af integraltiden i minutter.
Sammenligningsledet: Er et led, hvor udgangssignalet er lig med differencen mellem måleværdien og setpunktet.
Setpunkt: Det er den indstillede referenceværdi ( bør værdi ), hvortil man ønsker at fastholde niveauet i tanken. Det er
den værdi regulatoren indstilles på.
Styringssystem: Er et åbent system, hvori udgangsstørrelsen automatisk styres af en af udgangsstørrelsen uafhængig
indgangsstørrelsen.
Styringsudstyr: Det er den del, som påvirker processen direkte. Kan for eksempel være en ventil, servomotor,
variotransformer ol.
Summationspunkt: Er den blok i blokdiagrammet, der repræsenterer sammenligningsudstyret.
Tilbageføring – feed back: En tilbageføring af et signal, der svarer til den regulerede størrelses øjebliksværdi.
2-stillings regulering: Er en diskontinuerlig regulering, hvor reguleringsudstyret indeholder et element, hvis
udgangsstørrelse kun kan antage to værdier
Transducer: Er en komponent, der modtager et signal af fysisk natur og omdanner det til et signal af samme eller en
anden fysisk størrelse. ( transducersignalet bliver omdannet til et standardsignal af en transmitter.
Transmitter: Er en transducer, hvis udgangssignal er et standardiseret signal.
Udstyringsområde: Er det interval, inden for hvilken udgangsstørrelsen kan varieres.
Standardisering: Enhedssignaler, se nedenfor.
Pneumatisk: Bruges enhedssignaler på 0,2 – 1 bar eller 3 – 15 PSI. Det er bedst med pneumatiske enhedssignaler, da
der ved spændingssignaler kan være spændingsfald.
Elektrisk: Bruges enhedssignaler på 0 – 20 mA eller 4 – 20 mA.
93
2-punkts regulator:
• Diskontinuerlig
Regulatoren anvendes, hvor det tillades, at den regulerede størrelse pendler omkring
den ønskede værdi.
For eksempel pressostater – termostater.
Regulatoren er ikke i stand til at passe en reguleret størrelse til en ønsket værdi,
således at afvigelsen mellem dem bliver lig med 0
- 2 stillinger på udgangen. Enten indkoblet eller udkoblet.
Fordele:
Ukompliceret styreorgan.
Billig regulator.
3-punkts regulator:
• Diskontinuerlig
Regulatorudgangen kan antage 3 stillinger.
1. Udgangsstørrelsen Y
1
2. Udgangsstørrelsen 0
3. Udgangsstørrelsen Y
2
Y
1
kan for eksempel indkoble et varmelegeme, mens Y
2
kan indkoble et køleaggregat.
Både 2 og 3 punktsregulatorer er diskontinuerlige regulatorer, de benævnes også
stepregulatorer.
En stepregulator anvendes ved simple reguleringer med pulsaktiveret handleorganer.
Reguleringsområdet bliver større end for en 2 - punkts regulering, som for eksempel
kun kan indkoble varme.
Kontinuerlig regulator:
▪ Anvendes, hvor der stilles krav om, at afvigelsen mellem X og W skal være lig med 0 eller næsten 0
▪ I en kontinuerlig regulator kan udgangsstørrelsen antage en hvilken som helst værdi inden for arbejdsområdet.
▪ En kontinuerlig regulator anvendes, hvis handleorganet er pneumatisk eller hydraulisk aktiveret.
▪ En kontinuerlig regulator har fat hele tiden, det har en diskontinuerlig ikke.
Reguleringsleds egenskaber.
Stepfunktion / springfunktion:
Indgangssignalet ændres momentant fra 0 – 100% eller fra 100 – 0%, såfremt dette er muligt.
Ændring i udgangsstørrelsen som funktion af tiden kaldes stepresponse eller springsvar.
Proportionalled:
Proportionalled benævnes også p-led eller p-funktion
Et p-led er en forstærker, hvor der er ligefrem proportionalitet mellem indgang og
udgang.
For et overføringsled med p-funktion gælder ligningen
X
Y
K
XKY
p
p
=
=
K
p
er forstærkningen for proportionalleddet.
94
Stepresponse:
Overføringsfunktion.
Et p-led reagere på et indgangsspring med et ikke forsinket spring på udgangen.
Ramperespons:
Eksempel på en proportionalforstærker, der er bygget op vha. en
operationsforstærker.
Integralled:
Også kaldet I-led.
▪ Et I-led er et led uden udligning, hvilket betyder, at der ikke eksisterer en ligevægtstilstand.
▪ Udgangsstørrelsens ændringshastighed er proportional med indgangsstørrelsen.
▪ En væskebeholder er et typisk eksempel på en integrerede proces.
▪ I-delen tager hensyn til sammenhængen mellem udgangsstørrelsens
ændringshastighed V
y
og indgangsstørrelsen X
w
Differentialled:
Også kaldet D-led
Et D-leds udgangsstørrelse er proportional med indgangsstørrelsens
ændringshastighed.
Et D-led konstrueres som et ”omvendt” RC-led.
X
Y
K
XKY
p
p
=
=
1
2
R
R
K
p
=
95
Med udligning:
Ved processer med udligning nærmer måleværdien sig efter en længere tid den enelige værdi. Processen er i stand til at
regulere sig selv.
Kurve over kogende vand.
Hvis temperaturen på vandet er processen, er det med udligning.
Processen er i stand til at regulere sig selv.
Ved processer uden tidsforsinkelse fås en hurtig ændring af processen, hvis udgangsstørrelsen
ændres.
1. ordens led:
▪ 1. ordens leddet er et vigtigt og hyppigt
forekommende led.
▪ Et proportionalled med tidsforsinkelse.
▪ Forsinkelser optræder ofte i tekniske processer, når stofmængder skal
transporteres, energi skal tilføres eller ledes bort, eller når en masse skal
accelereres eller bremses.
▪ Tidskonstanten for en 1. ordensproces defineres som den tid, der går fra
ventilændringen, indtil måleværdien har antaget 63,2% af slutværdien, også
benævnt 1
▪ Et 1. ordens led har 2 konstanter. K
p
og en tidskonstant .
Eks. På et 1. ordens led ( RC – led )
Når spændingen Y har nået en værdi på 63,2% af slutværdien, er der gået en tidskonstant.
CR=
Karakteristisk for denne proces er, at måleværdien stiger hurtigt ved en ændring af
ventilstillingen, hvorefter kurven hurtigt flader ud og indtager slutværdien.
2. ordens led:
▪ Et led med 2 energilagre, benævnes som et 2. ordens led.
▪ Hvis et led indeholder flere forskellige energilagre, ændres dens
reaktionsforløb afgørende.
▪ Et led med to energilagre benævnes som et 2. ordens led. Der vil i sådan et led være mulighed for :
1. Underdæmpet indsvingning D<1 ( oversving og dø ud )
2. Kritisk dæmpet indsvingning D=1 ( Så hurtigt, som det kan blive )
3. Overdæmpet indsvingning D>1 ( Sløvt og langsomt )
Eks: 2. ordens led.
2.ordens led har 3 konstanter:
K
p
– forstærkningen
D – dæmpningen
W – Det underdæmpede systems resonansfrekvens.
En elektrisk svingningskreds består af en modstand, en spole og en
kondensator forbundet i serie, så er det et 2. ordens led.
Systemets dæmpning, kan ændres på modstanden R.
96
Kurven viser, hvordan stepresponsen ser ud for den pågældende 2.
ordens proces.
Y
h
er lig med den maksimale ændring af processens indgangssignal.
Det kan for eksempel være ændring af ventilstillingen.
X
yh
er ændringen af processens udgangsstørrelse.
X
w
er lig med sepunktsændringen.
T
u
er lig forsinkelsestiden.
T
u
er den tid ( dødtid ) processen er om at reagere, så det kan ses
eller måles.
T
g
er lig udligningstiden.
T
g
er den tid, der går, indtil processen har indtaget sin
ligevægtsstilling.
T
a
er lig anløbstiden
T
a
er den tid, det tager, før måleværdien har antaget
setpunktsværdien.
Led af højere orden:
• Hvis man seriekobler to led af 1. orden får man et led af 2. orden.
• Hvis der seriekobles 3 led af 1. orden kaldes det et led af 3. orden og så videre.
• Ved stigende orden forbliver reaktionsforløbet i stadig længere tid ved de lave værdier og stræber imod
endeværdien i stadig fladere form.
• Man vil få en større og større dødtid, jo flere tidsled man seriekobler. Forsinkelsestiden fra, der er et step på
indgangen, til der er en mærkbar ændring af udgangssignalet bliver større.
Uden udligning:
• Den vil blive ved med at stige uendeligt.
• En proces uden udligning finder ikke selv sin ligevægtsstilling. Sådan en
proces benævnes også som en proces med I-egenskaber.
• En niveauregulering er et eksempel på en proces uden udligning.
• Kendetegnes ved, at procesforstærkningen Ks =
Regulerbarhed:
• En proces med en stor forsinkelsestid t
u
og en lille udligningstid t
g
lader sig ikke så nemt regulere. Regulatoren
kan ikke gribe hurtigt ind på en ændring af indgangsstørrelsen på grund af forsinkelsestiden.
• Af forholdet mellem t
u
og t
g
kan det ses, hvordan en proces lader sig regulere. Dette forhold benævnes So og
kaldes for sværhedsgraden.
u
g
t
t
So =
So > 10 god regulerbarhed.
So = 6 kan reguleres.
So < 3 Svært at regulere.
• Man kan også se på regulerbarheden som er afhængig af forholdet mellem t
u
og t
a
a
u
t
t
So =
eller
g
u
t
t
So =
So
Regulerbarhed
Regulerings type
0 – 0,1
Meget god
On/off regulering
0,1 – 0,2
God
P eller PI
0,2 – 0,4
Kan reguleres
PI eller PD
0,4 – 0,8
Vanskelig
Sammensat regulering
> 0,8
Kan ikke reguleres
Ændring af proces
97
P-, I-, PI- og PD regulatorer.
P-regulator:
Udgangssignalet er proportionalt med afvigelsen.
X
w
= X-W ( direkte regulering = positiv hældning på kurven. )
X
w
= W-X ( Invers regulering = negativ hældning på kurven. )
• P-regulatoren har et begrænset arbejdsområde, som benævnes
proportionalområde X
p
eller proportionalbånd P
B
• Ved en ændring af regulatorens forstærkning K
p
, ændres hældningen på
kurven.
• Øges forstærkningen, bliver proportionalområdet mindre.
• Hvis udgangssignalet er større end arbejdsområdet går regulatoren i
mætning og overstyrer.
•
100
1
=
p
p
K
X
X
p
angiver bredden af det skrå område i regulatorens
karakteristik. Xp angives i % og er omvendt proportional med forstærkningen.
• Da p-regulatoren arbejder uden forsinkelser, må forstærkningen ikke være for stor, da hele reguleringskredsen
ellers risikerer at gå i sving og blive ustabil.
• Fordel ved p-regulator: Simpel og billig.
• Ulempe ved p-regulator: Den blivende afvigelse.
I-regulator:
• Den reagerer på et indgangsspring med en konstant ændringshastighed af udgangsstørrelsen.
w
y
iwiy
X
V
KXKV ==
• Hvis I-tiden er stor, reagerer I-regulatoren langsomt.
• Hvis I-tiden er lille, reagerer I-regulatoren hurtigt.
• Ændringshastigheden er ligefrem proportional med indgangsspringets størrelse.
• Med en I-regulator har man ingen blivende afvigelse, idet den vil fortsætte med at regulere indtil X
w
=0
• Ved I-regulator: Er reguleringsafvigelsen lig med 0 forbliver udgangen fra I-leddet på den sidst antaget værdi.
PI-regulator:
• PI-regulatorens vigtigste størrelse,
integrationstiden T
n
, bestemmes af
stepresponsen.
• T
n
er den tid i-regulatoren er om at
foretage den ændring af
udgangsstørrelsen, som P-regulatoren foretager øjeblikkeligt.
• Bliver I-tiden indstillet på en meget kort tid, vil processen gå i selvsving.
Stepresponse
Som følge af P-egenskaberne, vil PI-regulatoren som svar på en stepfunktion foretage et ikke forsinket spring på
udgangen. Herefter ændrer udgangsstørrelsen sig som følge af I-egenskaberne med en konstant hastighed.
• Når en regulators I-virkning ændres, er det Tn, det vil sige kurvens hældning ved en bestemt
afvigelse, som bliver ændret.
wp
KY =
98
• Ved justering af en PI-regulator, skal man være opmærksom på at I-tiden Tn er afhængig af
forstærkningen Kp
1. Forstærkningen skal vælges så stor som muligt for at der ikke skal opstå en stationær reguleringsafvigelse ved
en belastningsændring.
2. Forstærkningen skal vælges tilstrækkelig lav, for at systemet ikke går i sving.
Punkt 2 vil have 1. prioritet, når en given proces skal reguleres.
a: Lav forstærkning, lang I-tid.
b: Lav forstærkning, kort I-tid ( I svingning )
c: Stor forstærkning, kort I-tid ( P svingning )
d: Selvsving på grund af for kort I-tid.
e: Optimal justering af regulator.
PD-regulator:
• Ved en eventuel reguleringsafvigelse
giver D-leddet en kraftig påvirkning af
udgangssignalet. Derved opnås, at
afvigelsen bliver forholdsvis lille på
grund af den hurtige reaktion.
• Som følge af D-egenskaberne vil PD regulatoren som svar på en stepfunktion
give en impuls på udgangen, derefter falder signalet igen til den størrelse der
stammer fra P-leddet.
• Som følge af D-egenskaberne vil PD regulatoren som svar på en rampefunktion
give et spring på udgangen, derefter vil signalet stige proportionalt på grund af
P-egenskaberne..
• D-leddets impulshøjde og bredde kan påvirkes ved hjælp af D-tiden, Tv
• En kort D-tid giver en impuls af kort varighed, mens en lang D-tid giver en
impuls af lang varighed.
• Når D-tiden bliver for lang, reagere regulatoren voldsomt med store sving på
udgangssignalet.
• Der vil være en blivende afvigelse, fordi regulatoren ikke har en I-del, som
kan udregulere afvigelsen.
99
PID-regulator:
En proces, som
Reagerer hurtigt, kan kun tåle en lille Tv,
mens en langsom proces kan arbejde med en større
Tv
Stepresponse for en PID regulator viser, at der
øjeblikkeligt kommer en stor udgangsimpuls som
følge af D-egenskaberne. Udgangsstørrelsen falder
derefter til en værdi, der er bestemt af P og I egenskaber.
a: optimal indsvingning.
b: Høj p-forstærkning.
c: Lav p-forstærkning.
d: Kort I-tid.
e: Lang I-tid.
f: Lang D-tid.
Kaskaderegulering:
• I et anlæg, hvor der optræder store tidsforsinkelser, kan der for eksempel anvendes en kaskaderegulering, også
benævnt reference regulering.
• En vigtig regel ved en kaskaderegulering, er at tidskonstanten for den underordnede sløjfe er mindre end for
den overordnede sløjfe. Hvis dette ikke er tilfældet, vil fordelene ved kaskaderegulering forsvinde.
• Den overordnede sløjfe bliver også betegnet som den langsomme eller den primære sløjfe.
• Den underordnede sløjfe betegnes også som den hurtige eller den sekundære sløjfe.
Justering:
1. Begge regulatorer sættes i manuel.
2. Fjern I og D og indstil forstærkningen K
p
på begge regulatorer på en lille værdi.
3. Den underordnede regulering sattes i automatik. Juster efter for eksempel Ziegler og Nichols.
4. Den overordnede regulering sættes i automatik. Juster på samme måde som underordnede.
Kaskaderegulering tegnet som blokdiagram. Kaskaderegulering tegnet som PI-diagram.
Forholdsregulering:
En forholdsregulering er en regulering med et fremmedstyret setpunkt. I en
forholdsregulering ønsker man at holde et bestemt forhold mellem 2
procesværdier. Flowet i rør B giver setpunktet (W) til regulatoren. Flowet i
rør A giver signal til måleværdien X
Hvis flowet i rør A for eksempel skal være 10% af flowet i rør B, kan det
gøres ved at bruge en flowmåler til rør B med måleområde fra 0 - 1000
L
/
h
og
en flowmåler til rør A med et måleområde fra 0 – 100
L
/
h
.Dette giver en
forskel på de to målinger på en faktor 10.
Eksempel: Hvis flowet i rør B er 500
L
/
h
er setpunktet W 50%. Det vil
bevirke, at regulatoren vil regulere på ventilen, så flowet i rør A bliver 5%,
100
hvilket svarer til 50
L
/
h
. Altså er flowet i rør A konstant på 10% af flowet i rør B.
I eksemplet styres forholdet mellem de to rør af måleområderne på de to flowmålere. Hvis man skal bruge en variabel
faktor, skal der bruges en ekstra enhed, der kan gange signalet fra flowmåler A op eller ned i værdi.
Reguleringsmetoder:
Reaktionsmetoden:
• Denne metode anvendes til processer der indeholder forholdsvis store tidskonstanter (dødtider)
• Når processen er i balance stilles regulatoren på manuel, og man ændre udgangssignalet Y et par procent.
• Ændringsstørrelsen Y i procent af hele området beregnes efter følgende formel:
100
=
h
Y
Y
P
, hvor Y
er ændringen af udgangsstørrelsen Y og Yh er udgangsstørrelsens maksimale værdi.
• Vendepunktet afsættes på kurven og vendetangenten trækkes igennem dette punkt. Vendetangenten skal have
samme hældning som kurven har i vendepunktet.
• Længden b, der er afstanden mellem vendepunktet og
kurvens første statiske værdi aflæses i procent af hele
måleværdiens område.
• a og forsinkelsestiden t
u
aflæses i sekunder.
• Reaktionshastigheden beregnes som:
)(
(%)
seka
b
R =
Regulator
Kp
Tn(s)
Tv(s)
P
u
tR
P
PI
u
tR
P
1,1
u
t3,3
PID
u
tR
P
83,0
u
t2
u
t5,0
Ib Holm Nielsen:
• Ren P-regulator → I =
og D = 0
• P øges til selvsving ( P * 0,5 )
• I mindskes fra
, indtil selvsving ( Tn * 2 )
• D øges fra 0 indtil selvsving ( Tv * 0,5 )
Ziegler og Nichols metoden:
• Metoden er udarbejdet på grundlag af en 2. ordens process.
• Indstil til ren P-regulator → Tn =
og Tv = 0
• Foretag en hurtig forstyrrelse i systemet og betragt måleværdien.
• Forstærkningen øges indtil systemet bliver kritisk, det vil sige svinger med en konstant amplitude.
• Ventilen må ikke svinge on / off.
• Den kritiske forstærkning KPRK aflæses.
• Tiden Tk for en svingning bestemmes.
• Kp, Tn og Tv beregnes.
Regulator
Kp
Xp
Tn
Tv
P
0,5 * KPRK
2 * XPRK
PI
0,45 * KPRK
2,2 * XPRK
0,85 * Tk
PID
0,6 * KPRK
1,7 * XPRK
0,5 * Tk
0,12 * Tk
.__
det_
sekiighedskrivehast
idperiomålt
Tk =
101
Forsøgsmetoden:
• Regulatoren skal stå I automatik, og være sat til en ren P-regulator, hvilket vil sige at T
n
= og T
v
= 0
• Forstærkningen K
p
forøges indtil regulatorens udgangssignal bliver uroligt. Derefter stilles K
p
på halvdelen af
værdien.
• Hvis man også vil have I-delen med, skruer man ned for T
n
indtil styresignalet bliver uroligt. T
n
indstilles så på
en værdi der er lidt større..
• Skal D-delen også med, skurer man op for T
v
indtil styresignalet bliver uroligt. T
v
indstilles så på en værdi der
er lidt mindre.
• Efter endt indstilling skal der foretages en optimering af de enkelte parameter.
Indstilling af regulator:
En procesregulering skal være i stand til to ting.
1. Indregulere til en ønsket setpunktsværdi efter eventuelle forstyrrelser.
2. Indregulere til en ny værdi efter ændring af setpunktsværdien.
• Ved en god regulering, må der normalt ikke forekomme mere end 3-4 registrerbare svingninger.
• Erfaringen viser, man kan tolerer et oversving på 15-30%. Et mindre oversving vil give en langsommere
regulering. Et større oversving giver risiko for pendling.
• Ændringsstørrelsen Y i % af hele området beregnes som:
100
=
h
Y
Y
P
Y = ændringen af udgangsstørrelsen Y og Y
h
= Udgangsstørrelsens maksimale værdi.
Definitioner, principper og terminologi.
• Et reguleringssystem er et lukket system i hvilket værdien af den regulerede størrelse sammenlignes med den
ønskede værdi, og en korrektion udføres automatisk, således at afvigelsen bliver mindre.
• For at beholde et konstant niveau i beholderen skal den tilførte vandmængde være lige så stor,
som den mængde, der bortledes. Denne del af reguleringskredsen kaldes processen.
• For at sikre et konstant niveau i tanken skal processen udvides med konstant overvågning, som
sender en tilbagemelding til regulatoren.
• Et procesreguleringskredsløb er et lukket kredsløb, som indeholder en tilbageføring ( feed back )
• I et anlæg med kontinuerlig regulering er reguleringskredsen sluttet uafbrudt, således at enhver afvigelse
mellem setpunkt og måleværdi straks påvirker reguleringsudstyret.
• I et anlæg med Diskontinuerlig regulering tillades derimod, at den regulerede størrelse varierer mellem
fastsatte grænser. Reguleringsudstyret giver først signal, når måleværdien kommer udenfor disse grænser.
DC-motorregulator.
• En DC-motor er simpel at regulere hastigheden på, idet hastigheden er ligefrem proportional med
ankerspændingen. Hastigheden kan reguleres på tre måder.
1. Ændring af ankerspændingen ved konstant feltspænding.
2. Ændring af magnetfeltet og en konstant spænding på ankeret.
3. En kombination af anker og feltregulering.
• Ved en Dc-motorregulator er der mulighed for at indlægge grænseværdier for motorens omdrejningstal.
Motorens maksimale og minimale hastighed indstilles på henholdsvis n
min.
og n
max.
• Ved optimering af omdrejningsregulatoren laves der et step på setpunktværdien. Tachosignalet måles med en
hurtigskriver eller et oscilloskop.
• Vha. modstanden R ændres forstærkningen. Forøges modstanden, bliver forstærkningen større. Med
kondensatoren C ændres I-tiden. Forøges C bliver I-tiden større.
Kurve 1: C er for stor eller R er for lille.
Kurve 2: Optimal indstilling.
Kurve 3: C er for lille eller R er for stor.
Feltregulering:
102
Ved feltregulering indskydes der en modstand i feltviklingen.
Hvis modstanden forøges, falder shuntstrømmen.
Når Shuntstrømmen falder, formindskes feltet tilsvarende.
Når feltet svækkes, forøges motorens omdrejningstal. Men denne metode har
nogle uheldige egenskaber, idet motoren bliver ustabil og har tendens til at løbe op i hastighed,
når DC-motorens felt bliver svækket. Hvis feltet afbrydes helt, vil motoren løbe løbsk.
Ankerregulering:
Det er Spændingen på ankeret der reguleres.
• Magnetiseringsstrømmen og dermed feltet holdes konstant.
• Motoren er konstant belastet.
( )
2−+−=
vaaa
RRIUE
• En formindskelse af ankerspændingen →, at den
modelektromotoriske kraft E bliver mindre. Feltet er konstant, derfor
falder omdrejningstallet.
• Hvis ankerkredsen afbrydes, går motoren i stå.
Driftsformer:
• Ved hastighedsregulering af jævnstrømsmotorer anvendes normalt den fremmedmagnetiserede shuntmotor,
hvor feltet får konstant spænding, og ankeret forsynes fra en styret tyristorbro.
• Ved omkobling i anker eller felt kan man ændre omløbs- og moment retningen, men man kan også gøre dette
ved at anvende fuldstyrede broer.
Man illustrerer motorens driftsformer med et kvadrantsystem.
Eksempel 1: En motor, der styres af en halvstyret tyristorbro, kan kun arbejde i
motordrift i enten 1. eller 3. kvadrant.
Eksempel 2: Hvis motorens anker eller felt kan omkobles for eksempel ved
hjælp af relæudstyr, kan motoren arbejde både i 1. og 3. kvadrant.
Eksempel 3: En motor, der styres af en fuldstyret tyristorbro, kan regenerativt
afbremses og motoren kan arbejde i både 1. og 2. kvadrant eller i både 3. og 4.
kvadrant.
Eksempel 4: En motor, der styres af en fuldstyret bro og er forsynet med
omkoblingsudstyr for felt eller anker, kan arbejde i alle 4 kvadranter, men
kræver omkoblingspause i stilstand før motoren reverserer.
Eksempel 5: Hvis motoren styres af to antiparallelkoblede tyristorbroer, kan
den arbejde i alle kvadranter uden reverseringspause.
Idriftsætning af en DC regulator.
Uden forsyning
Med forsyning
Kontrol af data
Indstil I max.
Kontrol af tacho ( indstille )
n max. ( 100% )
Kontrol af tilslutning
n min. ( 0% )
Vælg n-regl. Hastighedsregulator #
Rampe op / ned ( korte tider )
Vælg tachotilbageføring ( feed back )
K
p
( stab)
T
n
( I*R )
# ( hvis I, så er det en momentregulator )
nKE =
SH
SH
RR
U
I
+
=
SH
IK =
nKE =
103
Måleprincipper:
Induktive princip: Indenfor området –20 – 20 mA. Hvis man kommer uden for
området, som vist på tegningen kan man intet måle 0 mA.
Omsætter en mekanisk forskydning til et elektrisk signal.
Hall princip:
Hall-elementet består af en tynd plade af halvledermateriale. Sendes en strøm igennem
pladen samtidig med, at pladen påvirkes af et magnetfelt, vil der opstå en spænding i
pladen på tværs. Spændingen U er afhængig af strømmen I og fluxtætheden B
BIKU =
K = konstant, som er bestemt af materialet i pladen.
Piezo princip: Ikke anvendeligt til måling af statisk tryk, dog kan der stadig måles på trykfrekvenser, der er mindre
end 1 Hz
Systemet har en meget høj impedans, derfor stilles der store krav til dens efterfølgende elektronik.
Anvendes ved målinger af projektilers anslagskraft, målinger på forbrændingsmotorer og turbiner.
Dyse og prelplade:
Dyse/prelplade princippet anvendes stort set i alt pneumatisk
reguleringsudstyr.
Systemet omsætter en mekanisk bevægelse til et pneumatisk
standardsignal.
Niveaumåling:
Vandstandsglas:
• Såfremt trykket er ens over begge væskesøjler, og der ikke er nogen forskel i specifik
vægt, vil væsken i niveauglasset og tanken stå lige højt. Niveauet vil da kunne aflæses på
rørets skala.
• Niveauglas er stort set kun velegnet til niveaumåling i beholderen med rent vand. Ved
andre væsker får man let aflejringer på glasset, som vanskeliggør aflæsningen.
• Niveauglas er ikke velegnet til overføring af måleværdier.
Hydrostatisk niveaumåling:
• Den mest anvendte metode for niveaumåling i en beholder er at måle differenstrykket
mellem bund og væskens overflade.
• I en åben beholder måles trykket i bunden af beholderen. Transmitteren måler trykket i
forhold til atmosfæretrykket.
• Det tryk, som måles, er bestemt af væskens højde og dens massefylde.
• Transmitteren monteres i samme højde som nulniveauet eller under dette.
Hydrostatisk måling i lukkede beholder:
• Ved niveaumåling i lukkede beholdere vil trykket variere med væskeniveauet. Det er
her nødvendigt at anvende en differenstryktransmitter for at opnå en korrekt måling.
• Trykket på minusudtaget er lig med trykket i toppen af tanken og benævnes P-
104
• På plusudtaget vil trykket være bestemt af væskehøjden og trykket fra den komprimerede luft og benævnes P+
−+
−= PPP
P+ = Væskesøjlens tryk plus luftens tryk.
P- = Luftens tryk.
• Måleledningen fyldes med væske, således, at der ikke opstår fejlmålinger på grund af kondensering i rørene.
• Transmitteren monteres ved eller under det laveste niveau.
• Ud fra formlen
−+
−= PPP
kan det konstateres, at trykdifferencen er størst ved lavt niveau i tanken. Ved
et højere niveau vil trykket aftage.
• Et faldende niveau medfører stigende trykdifferens og dermed faldende output.
Bobelrør:
• Anvendes til niveaumåling i åbne tanke.
• Bobelrørsmåling foregår ved, at der tilføres en lille luftmængde gennem
et luftrør til bunden af tanken. Den kraft luftboblerne må have for at
passere op gennem væsken, vil variere med niveauet i tanken. Trykket i
luftstrømmen, der vil svare til lufttrykket, vil være et mål for niveauet.
• For at målemetoden skal være brugbar, må tilførslen af luft være så stor,
at målerøret er tomt for væske. Det er også vigtigt, at lufttilførslen ikke
er for stor. Ved for stor lufttilførsel vil der opstå turbulens og
trykvariationer, der giver unøjagtige målinger.
Fejlkilder:
• Fortætning i mængderegulatoren og bobelrør på grund af fugtig luft.
• Lækager.
• Lufttilførslen ved en bobelrørsmåling indstilles ved højeste niveau.
• Bobelrør arbejder ud fra trykket i luftstrømmen.
Kapacitiv niveaumåling:
• Det kapacitive måleprincip går ud på at måle kapaciteten mellem elektroden og den ledende
tankvæg. Det er baseret på ændringen af en kondensators kapacitet.
• Kondensatorens kapacitet er afhængig af:
1. Afstanden mellem elektroderne.
2. Størrelsen af elektrodepladerne.
3. Dielektrikum mellem elektroderne.
• For at opnå en korrekt niveaumåling kræves det, at afstanden og størrelsen på elektroderne
er konstante.
r
=
0
,
0
= Dielektricitetskonstanten for vakuum og
r
= Dielektricitetskonstanten for det målte medie.
•
0
er konstant → at er direkte proportional med
r
.
•
r
afhænger af det medie, som der måles på ( luft = 1 )
• Når niveauet ændrer sig, fås en ændring af kapaciteten. Denne ændring aftastes ved hjælp af en forstærker,
som sender et elektrisk standardsignal ud for niveauet i tanken.
Niveaumåling ved vejning:
• En niveaumåling ved hjælp af vejning foretages ved at beholderen inklusiv
væske vejes ved hjælp af en vejecelle.
• En vejecelle er for det meste baseret på en strain gauge, som ændre
modstanden ved deformation.
• Modstandsændringen detekteres i en forstærker, som sender et elektrisk
standardsignal ud.
Fordele: Nøjagtig måling ved konstant massefylde, idet der måles på indhold i
stedet for niveau. Målesonden er ikke i kontakt med mediet, hvilket medfører, at der
kan måles på sterile væsker uden problemer.
Ulempe: Kræver en del mekanisk tilpasning, og som en ren niveaumåler vil
princippet være relativt kostbart.
105
Ultralydsniveaumåler:
▪ I en ultralydsmåling måles løbetiden for et ultralydssignal, der udsendes fra
en sensor og efter en refleksion fra væske- eller faststofniveauet modtages
af samme sensor.
▪ Lydvejen = løbetid X lydhastighed
▪ Man skal være opmærksom på, at lydhastigheden ændrer sig i andre
gasarter og dampe.
Tryk og temperatur.
Trykmåling og formler:
Tryk:
Absolut tryk er defineret således: At 0 punktet er det tryk, der hersker i universets lufttomme rum.
Overtryk defineres som: Absoluttryk minus omgivelsernes lufttryk. Overtryk kaldes også relativ tryk.
Undertryk er defineret som: Undertryk kaldes også vakuum. En typisk værdi for omgivelsernes tryk er 1,013 mbar
5%. Undertryk er et tryk mindre end omgivelsernes tryk.
Tryk definition:
areal
kraft
tryk =
Trykmåling:
Bourdonrør:
Bourdonrør ( spiral, helix, C ) 0 – 30.000kp
• Til måling af høje tryk, større end ca. 60 kPa ( 0,6 bar ) benyttes et bourdonrør.
• Røret er bøjet med et ovalt tværsnit. På grund af ydervæggens større overflade vil røret rette sig ud, når der
sættes tryk på.
• Hvor meget røret retter sig ud afhænger af trykforskellen mellem rørets indre tryk og omgivelsernes tryk.
• Som almen regel gælder dog, at man vil få en stor bevægelse i bourdonrørets frie ende for at opnå en lille
udveksling mellem fjederbevægelsen og viserudslag. Herigennem mindskes friktionskraftens indvirkning med
bedre måleegenskaber til følge.
• Bourdonrøret fremstilles i stål eller bronzelegeringer.
• Bourdonrøret kan også være udført som en spiral, dette øger udslagets størrelse og giver mere præcis aflæsning
• Bourdonrørsmanometeret kan også anvendes til at måle undertryk.
• Ved måling af vakuum er skalaens nulpunkt lig med atmosfæretrykket. Ved måling af vakuum vil
instrumentets maks. viserudslag variere med barometerstanden.
Nøjagtighed: 0,5 – 2% af fuldt udslag. Fabrikanterne anbefaler et arbejdsområde fra 1/3 – 2/3 af fuldt udslag.
4
100
%16
+
=mA
2,0
100
%8,0
+
=bar
3
100
%12
+
=PSI
106
Normalt skal man ikke arbejde med højere tryk end ¾ af fuldt udslag.
Bælg:
• En bælg er normalt fremstillet af et tyndvægget metalrør. Metallet er enten bronze
eller rustfri stål.
• Måletrykket tilsluttes bælgens indre. Ved en trykforøgelse ekspanderer bælgen i
længderetningen. Denne ændring overføres til viseren via
en trækstang.
• Foruden bælgen skal trykket også overvinde en fjederkraft. Denne fjederkraft
bestemmer størrelsen af måleområdet.
• Viserens bevægelse er direkte proportional med trykændringen. Det medfører, at
bælgen har en god linearitet.
• Arbejdsområdet for en bronzebælg er fra ca. 4 til 150 kPa. Og for en af rustfristål er
det ca. 6 til 60 kPa
Membran:
• Membranen benyttes til at omforme tryk til en mekanisk positionsvisning.
• Bevægelsens størrelse er afhængig af trykket, fjederen og membran
materialet. Membranen er yderst elastisk og er fremstillet af gummi, teflon
eller metal.
• Membranen på billedet er en metalmembran, som er sammensat af to
bølgende membraner til en sluttet enhed.
• Mediets tryk tilsluttes enhedens indre. Ved en trykforøgelse udvider
enheden sig. Den samlede udvidelse af de to membraner er et udtryk for
størrelsen af trykket. Den ene membran er tilsluttet et viserværk, der overfører bevægelsen til et viserudslag på
skalaen.
• Membranmanometeret anvendes til måling af små tryk i størrelsesordenen 1 – 6 kPa
Væskesøjlemåling:
• U-røret påtrykkes det tryk vi ønsker at måle. Væsken bliver presset op i røret og
højdeforskellen vil nu være et udtryk for det tryk, der er på indgangen.
• I denne opstilling måles absoluttryk.
• Ønsker man at måle differenstryk, anvendes et u-rør, som er åbent i begge ender.
•
ghP =
P= tryk/trykforskel
h= Søjlehøjde eller højdeforskel
= Væskens massefylde
g= Tyngdeaccelerationen
• For begge systemer gælder det, at væskens højde eller højdeforskel er afhængig af
trykket, væskens massefylde og tyngdeaccelerationen.
• Ved måling af lave tryk anvendes væsker med en mindre massefylde end vand. Derved opnås en bedre
aflæsningsnøjagtighed.
• Ved høje tryk anvendes væsker med en massefylde der er større end vand, for eksempel kviksølv med en
massefylde på 13,6 gange større end vand.
• Da en væskes massefylde afhænger af temperaturen, skal man ved nøjagtige målinger korrigere for
temperaturen.
• U-rørmanometerets anvendelsesområde ligger typisk fra 10mbar til 3 bar, afhængig af væsken ( typisk
alkohol og vand )
107
Skrårørsmanometer:
• Anvendelse af skrårørsmanometer ligger i området op til ca. 15mbar,
altså udpræget til lavtryksmanometer. Alt afhængig af
skråstillingsvinklen får forskellige måleområder.
Valg og installation af trykmåleudstyr:
• Der skal tages hensyn til målemediets temperatur, trykstød, kemisk beskaffenhed og montering.
• Fælles for alle trykmålere gælder, at de ikke må udsættes for høje temperaturer., fordi måleorganets ændrer
elasticitet, og instrumentet vil derfor vise et forkert tryk.
• For at forhindre fejlmålinger på grund af luftblærer eller kondensat i ledningen bør instrumentet monteres over
måleudtaget ved målinger på luft eller gasarter og under måleudtaget ved væskemålinger.
Temperaturmåling og formler:
Celsius
0
C
is
/
vand
→ 0
0
C 100
0
C = kogepunkt.
Fahrenheit
0
F
is
/
vand
→ 32
0
F 100
0
F = kropstemperatur.
Kelvin K -273
0
C er det absolutte nulpunkt = 0 K 373 K = kogepunkt.
Måder at måle temperatur på.
Termometer: I et almindeligt termometer er der kviksølv, farvet alkohol eller anden væske. Når temperaturen stiger vil
væsken i røret udvide sig, og derved stiger væskesøjlen.
Kapillarrør: Disse systemer er baseret på, at de fleste stoffer udvider sig, når de varmes op, og trækker sig sammen
igen ved afkøling. Systemerne kan være fyldte med væske, damp eller gas, og området er ca. –200
o
C til +750
o
C
Ulempen ved de fyldte termometre er, at kapillarrøret er følsomt og nemt kan ødelægges.
Bimetal: Bimetal består af to sammenloddede metalstykker med forskellig temperaturudvidelseskoefficient, hvilket vil
sige, at de to metaller udvider sig forskelligt ved ændring af temperaturen.
Temperaturområdet er ca. -150
o
C til +400
o
C
Modstandstermometer: Modstandstermometeret er en passiv temperaturføler, der bygger på, at en elektrisk leder
forandrer sin ledningsevne med temperaturen. Ved metalmodstandstermometeret bevirker en stigende temperatur en
større spredning af elektroner og dermed en stigende modstand. Dette omtales ofte som PTC-forhold.
PT100 betyder, at det drejer sig om en platinføler, og at modstanden er 100 ohm ved 0
0
C
Nikkel ( Ni ) Kobber ( Cu ) Platin ( Pt )
-150-300
0
C -200-120
0
C -258-900
0
C
Termoelement: Termoelementet er en aktiv temperaturføler, der uden hjælpeforsyning kan måle temperaturen. Den
består af to tråde af forskellige metaller, det kan som på tegningen for eksempel
være jern og konstantan, som er svejset sammen i den ene ende. Hvis
målestedet t1 har en anden temperatur end målepunkt t2, opstår der en
spænding mellem de to tråde. Temperaturdifferencen kan måles med et følsomt
millivoltmeter. Målestedet t1 kaldes det ”varme loddested” mens t2 kaldes det
5
273
9
32
5
−
=
−
=
K
f
c
T
T
T
2735
9
32
273 +
−
=+=
f
KcK
T
TTT
329
5
273
329
5
+
−
=+
=
K
f
c
f
T
T
T
T
2735
9
32
−=
−
=
Kc
f
c
TT
T
T
108
”kolde loddested”. Som kabel kan man ikke anvende almindeligt kobberkabel, da det vil give en fejlmåling. I stedet
anvendes et specielt kompensationskabel.
Flowmåling.
Symbol:
Ved flow forstås den øjeblikkelige størrelse af en materialestrøm, det kan for eksempel være væsker, damp, gas eller et
fast stof.
Flow måles som en massestrøm i for eksempel
Kg
/
s
eller som en volumenstrøm i for eksempel m
3
/
h
Ultralydsflowmåler:
• 1 spors ( 2 transducer ) 2 spors, som er mere nøjagtige ( 4 transducer )
• Måleren har ikke nogen mekaniske dele, og har derfor ikke noget mekanisk slid.
• Måleren giver ikke noget tryktab i rørsystemet.
• Målerens nøjagtighed er ca. 0,5% af aktuel værdi.
• Montage: Ved et 1-sporsystem skal der før måleren være en afstand 40*D
i
og efter måleren skal der være
3*D
i
, hvor D
i
er rørets diameter. Ved et 2-sporssystem er afstanden før måleren 20*D
i
og 3*D
i
efter måleren.
Dopplerprincippet:
• Er et andet ultralydsmåleprincip. Måleren består af to transducere. Den ene transducer udsender en konstant
ultralyd. Den anden transducer modtager ultralydssignalet.
• Når væsken er i ro vil den afsendte og modtagne frekvens være ens.
• Frekvensændringen er proportional med flowet i røret.
• Nøjagtigheden er ca. 3-5% af aktuel værdi.
Magnetisk flowmåler:
• En magnetisk flowmåler arbejder uden indgreb i materialestrømmen.
• Kan anvendes ved stærkt korroderende eller tyktflydende væsker samt faste
stoffer.
• Kravet til mediet er, at det skal være elektrisk ledende ( ledningsevne
cmS /5
)
• Måleprincippet bygger på Faradays lov om induktion. I en elektrisk leder, der
bevæges i et magnetfelt induceres der en spænding
vlBE =
E = induceret
spænding (V), B = magnetisk induktion, fluxtæthed (T), l = længden af lederen i magnetfeltet (m), v = lederens
bevægelseshastighed (m/s)
• E vil være afhængig af v, når B og l er konstante.
• Magnetfeltets størrelse og rørdimension er konstante, hvilket vil sige, at den inducerede spænding er
proportional med væskens middelhastighed og vil altså være et udtryk for flowet.
• Montage: For at opnå en nøjagtig flowmåling er det nødvendigt at have lige indløbs- og udløbstrækninger, det
vil sige man skal holde en afstand fra for eksempel pumper, ventiler og rørbøjninger. Før måleren skal der
være minimum 5*D
i
og efter måleren 3*D
i
Masseflowmåler:
• Den måler massestrømmen i for eksempel
kg
/
s
. En vigtig grund til at måle massen i stedet for volumen er, at
massen ikke ændrer sig på grund af ydre påvirkninger, hvorimod volumen ændrer sig med temperaturen.
• Masseflowmålere, der måler massestrømmen direkte,
udnytter ofte i princippet den kraft, der opstår, når en
masse i bevægelse ændrer hastighed og retning. Den kraft
kaldes Corolis kraft.
• Masseflowmåleren består af to parallelle rør, hvori
mediet fordeles lige. De to rør sættes i svingninger af en
elektromagnet.
109
• Måleren måler med stor nøjagtighed på 0,15% af aktuel værdi.
• Der skal ikke tages hensyn til ind og udløbstrækningen, måleren skal dog være fyldt med væske.
Vortexmåleren:
• Når et medie i bevægelse brydes af forhindringen A opstår der hvirvler efter forhindringen. Hvirvlerne dannes
skiftevis til den ene og den anden side af forhindringen.
• Frekvensen, hvormed hvirvlerne skifter fra side til side er
proportional med flowet.
• En vortexmåler kan måle flowet af damp, gasser og
tyndtflydende væsker.
• Nøjagtigheden er ca. 1% af aktuelt flow.
Ovalhjulsmåler:
Ovalhjulsmåleren har 4 delvolumen på en omgang. Så hvis der skal passere 1000cm
3
med et delvolumen på 5 cm
3
omgange
cm
cm
50
54
1000
3
3
=
Fortrængningsmålere:
• De mekaniske flowmålere er typiske mængdemålere, idet de alle er bygget op omkring roterende dele. Hver
gang en roterende del har bevæget sig en omgang, svarer det til, at en bestemt mængde har passeret måleren.
• Ligeledes kan det nævnes, at de mekaniske målere alle sammen bevirker et ikke uvæsentligt tryktab ved
gennemstrømning. Dette forhold bevirker, at det i visse tilfælde vil være nødvendigt at vælge et andet
måleprincip.
Vandur:
• En meget anvendt mængdemåler. Vanduret bygger på rotation af et vingehjul, der udsættes for et
drejningsmoment fra den gennemstrømmende væske. Selve vingehjulet er ophængt i lejer og rotationen
registreres ved hjælp af en magnetisk aftaster.
• Da gentagelsesnøjagtigheden og langtidsstabiliteten er temmelig dårlig, er det begrænset, hvor meget vanduret
anvendes til industriel brug.
• Målenøjagtighed: Typisk 2 til 5 % af øjebliksværdien.
• Måleområde: Fra 0,7 til 15 m
3
/h
• Anvendelsesområde: Rene væsker.
Ringstempelmåleren:
a→ mediet strømmer ind i de to målekamre. V
2
er
næsten fyldt, mens V
1
begynder at blive fyldt.
b→ V
2
er fyldt og er isoleret fra både indløbs og
udløbssiden. V
1
vil blive fyldt og stemplet bevæges
mod udløbssiden.
c→ de to målekamre tømmes og V
2
fyldes igen
d→ V
1
helt fyldt og adskilt fra både indløb og udløb.
Ringstemplet vil bevæge sig videre, da det inderste
målekammer fyldes og tømmes.
Når de to målekamre er blevet tømt en gang, har
måleren roteret en omdrejning.
For at måleren kan fungere skal mediet stå under tryk.
Trykket bevirker at ringstemplet bliver sat i bevægelse
mod uret.
Målenøjagtighed:
0,5%
Måleområde: 0,1 til 2000
l
/
min
Anvendelsesområde: rene væsker:
110
Tælleværk:
• Der findes to typer. Visertælleværket og rulletælleværket.
• Visertælleværket består af flere visere, som virker på hinanden. Ved aflæsning af visertælleværk aflæses
cifrene under viserne.
• Rulletælleværket er lettere at aflæse, da mængden direkte angives i cifferværket.
Strømningsmåler:
Propelmåleren:
• Er en gennemstrømningsmåler, der ved hjælp af en propel måler hastigheden på den gennemstrømmende
væske.
• Virkemåden bygger på, at væsken strømmer aksialt med løbehjulet, som derved bliver bragt i rotation.
• Propellens omdrejningshastighed er proportional med
gennemstrømningen.
• På propellens omdrejnings aksel er der monteret en magnet, som påvirker
en reedkontakt, der befinder sig uden for selve målerhuset.
• Målenøjagtighed:
1%
• Måleområde: 3
l
/
h
til 140 m
3
/
h
• Anvendelsesområde: Rene væsker.
Turbinemåler:
• Den består af et løbehjul, der er anbragt på en sådan måde, at det bliver
sat i bevægelse af væsken, der strømmer igennem.
• Skovlen sættes i bevægelse af væsken. Væsken følger løbehjulet en
omdrejning før det løber videre.
• Turbinehjulets omdrejningshastighed er proportional med
gennemstrømningen.
• Turbinemåleren forårsager kun små tryktab, selv om der er tale om store
gennemstrømningshastigheder.
• Målenøjagtighed:
0,5%
• Måleområde: 5
l
/
h
til 120m
3
/
h
• Anvendelsesområde: Rene væsker.
Rotameter:
• Det består af et lodret konisk rør med en frit bevægelig flyder. Ved gennemstrømning i røret
vil flyderen svæve i mediet. Flyderens position vil variere næsten lineært med flowet på grund
af rørets udformning.
• For at kunne aflæse et helt lineært signal udformes skalaen ulineær.
• Rotameteret kaldes også for V/A måler og er en gennemstrømningsmåler. V/A står for
variabelt areal.
• Der anvendes normalt en flyder af metal, og som er udformet som en paddehat for at gøre den
mere viskositetsuafhængig. Desuden kan flyderen udformes med riller, således, at den roterer
og ikke kæntrer i røret.
• Målenøjagtighed:
2% af maksimalværdien.
• Måleområde: Fra 18
l/
h
til 120m
3
/
h
• Anvendelsesområde: Væsker og gasarter.
Trykdifferencemåling:
Sammenhængen mellem flow og differenstryk er
pKV =
V = flow K = konstant p = differenstryk.
Konstanten indeholder oplysninger om blandt andet forholdet mellem indsnævringens form og rørets diameter,
indsnævringens form, ekspansionstallet samt rørets ruhed.
111
Typer af indsnævringer: Måleblænde, Venturi og Pitotrør.
Måleblænde:
• Når flowet strømmer igennem måleblænden vil der opstå et trykfald over
måleblænden, Dette trykfald måles ved hjælp af en trykdifferenstransmitter.
• For at få et lineært signal der er proportionalt med flowet, kræves det, at
transmitterens udgangssignal kvadratrodsuddrages.
• En måleblænde kan anvendes ved flowmåling i rene væsker, gasser og til
damp.
• Måleblænden har en nøjagtighed
på typisk
2% af fuld skala,
dertil kommer transmitterens
nøjagtighed på ca.
0,5%af fuld
skala.
• Ved stort flow har vi en rimelig nøjagtighed, modsat er
nøjagtigheden væsentligt dårligere ved et lille flow.
Venturirør:
• Venturirør har samme karakteristik som en
måleblænde, men tryktabet er væsentligt mindre end
ved måleblænden.
• Tab: 5-10%
Pitotrør:
• Pitotrør er et rør med to adskilte kamre, som placeres på tværs af strømretningen. I hvert af de to kamre er der
placeret en række huller. P
1
siden har flowet ind mod sig, mens P
2
siden ligger i læ. P
1
måler det dynamiske
tryk plus det statiske tryk. P
2
måler det statiske tryk.
• Differenstrykket
21
ppp −=
21
ppKV −=
• Differenstrykket p er kun et lille tryk, hvilket stiller store krav til opløsning og
nøjagtighed på det efterfølgende måleudstyr.
• Tryktabet er ved anvendelsen af pitotrør reduceret til
1
/
10
af tabet ved blænden.
Annubar:
• Annubar er en variant af pitotrør.
• Det store rør er forsynet med 4 huller, der er rettet mod strømningsretningen. Trykket i
det store rør udjævnes og det indre rør P
1
vil måle en middelværdi, som er et udtryk for
dynamisk tryk plus det statiske tryk.
• På det lille P
2
er enden bøjet bort fra strømningsretningen. Dette rør vil måle det statiske
tryk minus et tryk, der skyldes suget fra strømningen.
• Tab: 5% eller derunder.
Placering af måleblænder:
Væsker: Instrumentet placeres under blænden således at eventuel gas kan undslippe.
Gasser: Instrumentet placeres over blænden, således at eventuel kondensat kan løbe tilbage.
Damp: To kondenspotter placeres i samme højde og så vidt muligt ud for blænden. Instrumentet placeres under
kondenspotterne.
Fejlkilder:
• Manglende udluftning eller afdræning ved blænden eller i måleledninger til differenstrykmåleren.
• Rotation i det strømmende medium.
112
• Tryk- eller volumenstrømsimpulsationer
• Udblæsning af differenstrykmålerens spærre væske.
Kvadratrodsled:
• Kvadratrodsleddets opgave er at ændre et ikke lineært signal til en lineær funktion.
• En flowmåling, der foretages med en måleblænde, bevirker at den trykdifference, der måles over blænden
stiger med kvadratet på gennemstrømningen.
• Kvadratrodsleddet kan være elektrisk eller pneumatisk, alt afhængig af, hvilke
standardsignaler, der er til rådighed.
• Udgangssignalet fra måleomformeren bliver lig med indgangssignalet på kvadratrodsleddet.
• Udgangssignalet fra trykdifferenstransmitteren er et ulineært signal, mens udgangssignalet efter
kvadratrodsleddet igen er lineært.
•
10% =Flow
nulpunkt
eromdrejningFlow
Flow +
=
100
%
Sjældent der er
nulpunktskorrigering ved flow, fordi lukket normalt er 0
L
/
min
. Man bruger det kun, hvis der for eksempel står
100-800
L
/
min
.
•
10% =Out
nulpunkt
eromdrejningOut
Out +
=
100
%
Kalibrering:
Målenøjagtigheden er forskellen mellem den sande værdi og den aflæste værdi.
Nøjagtigheden angives som regel i % af fuld skalaværdi.
Statisk nøjagtighed:
Ved målenøjagtighed skelnes der mellem statisk og dynamisk, og statisk er igen delt op i fire grupper.
Opløsningsevne, afvigelse, repeterbarhed og linearitet.
Opløsningsevne:
Også kaldet følsomhed
På et manometer kræves der, at indgangstrykket overstiger en bestemt værdi,
fordi friktionen i manometeret først skal overvindes. Denne værdi bestemmer
komponentens opløsningsevne.
• Opløsningsevnen angives i % af hele arbejdsområdet.
• Komponenter uden bevægelige dele for eksempel elektroniske
forstærkere har en lille opløsningsevne.
•
%100=
måleområde
b
F
S
manometerfortolerance
Område
Delstreg
−−= %100
113
Repeterbarhed:
Også kaldet gentagelsesnøjagtighed.
• Repeterbarheden angiver, hvor nøjagtig en måler er i stand til at
gengive samme værdi ved gentagne målinger.
• Repeterbarheden angives i % af måleområdet og kan både være
positiv og negativ.
•
%100=
b
a
R
B
Hysterese:
Også kaldet afvigelse
Det samme indgangssignal kan give forskellige udgangssignaler ved forskellige
målinger, hvis indgangssignalet i det ene tilfælde er stigende og i det andet
faldende. Det er det der kaldes hysterese.
• Jo nærmere de to kurver ligger på hinanden, desto mindre er afvigelsen
og desto bedre er den pågældende komponent.
•
%100=
b
a
H
Y
• Afvigelsen angives i % af måleområdet.
Linearitet:
• Udgangssignalet fra for eksempel en trykmåleomformer skal
normalt være proportional med indgangssignalet og kurven skal
være en ret linie.
• Linearitetsafvigelsen angives i % af måleområdet og kan både være
positiv og negativ.
•
%100=
b
a
L
I
Dynamisk nøjagtighed:
• Ved dynamisk nøjagtighed forstås, hvor nøjagtig en følers udgangssignal følger indgangssignalet i løbet af den
tid, hvor ændringen sker.
Aflæsning:
Kviksølv aflæses ved det højeste punkt,
mens andre søjler aflæses ved det laveste punkt.
Her skal man også tage hensyn til
parallelakselfejl.
114
Dødvægtstester:
• Dødvægtstesteren anvendes til at kalibrere trykmåleudstyr med.
• Den virker direkte efter definitionen på tryk. Nemlig ved at en
masse hviler på et bestemt areal, og derved fås et nøje defineret
tryk.
• Trykket der udøves er lig med massen divideret med
stempelarealet.
A
K
P =
• Apparaterne kan anvendes ved tryk fra 0 – ca. 20kbar med en
nøjagtighed på 0,01 – 0,1% relativ.
• Under målingen roteres stemplet i cylinderen for at eliminere
friktionen mest muligt.
• Ved måling med en dødvægtstester skal man blandt andet korrigere for tyngdeaccelerationen.
Trykkalibrator:
• Udlæsningen sker enten i bar eller PSI på et 4½ ciffer display, der enten
viser middel – eller spidstrykværdier.
• Urør: Ved kalibrering af trykmåleudstyr til små tryk, kan der anvendes et
urør sammen med en reduktionsventil.
Beamex kalibreringsinstrument:
• Kalibreringsinstrumentet har to trykområder et 10
bar og et 1 bar område.
• Nøjagtigheden for trykområderne er mindre end
0,1% af fuld skala.
115
LAUS:
OB = Overbelastningsbeskyttelse.
KB = Kortslutningsbeskyttelse.
Diazed → hurtig → diodesikring
→ normal
→ træg
Neozed – DO 1, 2, 3
1, 2, 3 står for forskellige ampereområder.
Sikkerhed.
At = Arbejdstilsynets anvisning
SB= Stærkstrømsbekendelsen.
At-anvisning nr. 2.2.0.1 okt. 1990 omhandler ”maskiner og maskinanlæg”
Elektrisk sikkerhed:
AT§3.5.4: 0
AT§6.2.3.1: Maskiner, som af arbejdstekniske grunde ikke kan indrettes eller afskærmes, så risiko for personale er
udelukket, skal have nødstop ved farestederne.
AT§6.2.4.1: Hvis unormale driftsforhold ved en maskine, f.eks. for højt eller lavt tryk, for høj temperatur, for stor
hastighed, for lang bevægelse, medfører fare, skal maskinen så vidt muligt have en anordning som
automatisk afbryder energitilførslen eller på anden måde forhindrer ulykkestilfælde.
AT§6.1.2: Maskiner som er tilsluttet elektrisk ledningsnet, og som har overbelastningsværn, må ikke startes
automatisk, når overbelastningsværnet tilbagestilles, f.eks. efter afkøling af termiske udløsningselementer,
medmindre genstart er helt risikofrit.
SB5.3 & § 2.54: Omtaler nødstop og forsyningsadskiller. En maskine skal indeholde indretninger, som kan stoppe
maskinen i tilfælde af fare, og hvis det er nødvendigt reversere visse bevægelser for at tilvejebringe en
frigørelse, adskille det elektriske materiel fra forsyningen.
SB tillader, at nødstop og adskiller er samme kontakt. Dette accepteres normalt ikke af
Arbejdstilsynet.
SB§9.1: Afbrydere for styrekredse skal have tilstrækkelig brydeevne til ar bryde strømmen. I henhold til IEC-337-1
er det gældende at største kortslutningsstrøm er 1 KA, såfremt andet ikke oplyses. Dette kan kun opfyldes
ved brug af transformer.
SB§10.1.3: Mekanisk aktiverede positionsfølere, der anvendes i sikkerhedskredse, skal have positiv brydefunktion.
Styrekredsen:
At-anvisning nr. 2.2.0.3 apr. 1989 omhandler automatisk styrede maskinanlæg inklusiv
industrirobotanlæg.
AT§3.1.2.1: Alle sikkerhedsfunktioner som har med personsikkerhed at gøre skal indgå i en sikkerhedsstyrekreds,
som skal være indrettet således at anlægget i tilfælde af fejl indtager en sikker tilstand.
Dette kan gøres ved dublering og overvågning af sikkerhedsstyrekredsen. Dublering betyder, at der
findes to kredse. Hvis den ene svigter, overtager den anden kreds funktionen. Overvågning betyder, at
hvis der opstår en fejl i kredsen, vil den blive detekteret og kredsen vil afbryde.
Kontaktorer og relæer skal være tvangsførte, hvilket vil sige, at en slutte – og brydekontakt ikke kan
være sluttet samtidig.
Endestop skal være tvangsbrydende, det vil sige at stopsignal gives via en mekanisk forbindelse til
brydekontakten.
116
EMC:
Står for elektromagnetisk støj.
q
L
R
=
, hvor (ro) er 0,0175 for kobber, L er længden og q er tværsnittet.
=
= 018,0
1
10175,0
2
mm
m
R
Ved induktiv støj.
L = 1,5H/meter
==
=
−
1000105,1101002
2
66
L
L
X
LfX
Hvis man får et antal meter oplyst, og skal beregne L, skal man bare gange det antal meter der står med
1,5H
Ved kapacitiv støj:
C = Ca. 30pF/meter
=
=
=
−
50
02
1
2
1
126
C
C
X
cf
X
Hvis man får et antal meter oplyst, og skal beregne C, skal man huske at dele det antal meter der
står med 2, da man både skal frem og tilbage, og så skal man gange med de 30pF.
Diverse:
Fra prøver:
• Ved direkte start skal sikringens størrelse være ca. 3xfuldlaststrøm ved Y/ igangsætning skal sikringernes
størrelse være ca. 2xI
n
• Termorelæ ved stjerne/trekant start skal stilles på fuldlaststrøm divideret med
3
• Pressostat skal stilles på atmosfære tryk.
• Termorelæ ved direkte start skal stilles på motorens fuldlaststrøm.
• Differentialebeskyttelse er en indretning, der sikre hurtig udkobling ved fasebrud.
• En svækkelse af de permanente magnetpoler medfører forhøjet tomgangshastighed og større ankerstrøm under
belastning.
• AlNICO – tåler ikke at man fjerner jernet.
• Bariumferit – tåler ikke at man fjerner jernet.
• Neodym – tåler kort at blive fjernet.
• Samarium Cobolt ( meget hårdt ) – kan tåle at blive fjernet.
• En motors afgivne effekt afhænger af den drevne maskines belastningsmoment.
• Kommutatoren ensretter strømmen i ankerviklinger.
• Shuntmotor: omdrejningstallet falder, hvis klemspændingen gøres mindre.
• I
a
begrænses af E
m
når den kører tomgang.
• Magnetiseringsviklingen i en shuntmotor mister sin forbindelse til U
kl
i tomgang ( feltet er afbrudt ) →
omdrejningstallet øges.
• Ankerviklingen → den går i stå.
• 2 kontaktsæt = dublering Redundans = Dublering og overvågning.
• Viklingsmodstanden måles med multimeter.
117
Pi
Po
pdb log20=
Ui
Uo
udb log20=
i
o
i
i
idb log20=
• Isolationsmodstanden måles med megger.
• Isolationsmodstandens mindste krav
M5,0
• Maskinens isolationsmodstand mindste krav =
M1
• U/I konverter: Hvis U
in
reguleres op, stiger strømmen.
• Hvis R
1
gøres større, falder strømmen.
• Summationskobling:
• Formel for beregning af db:
Kpdb log20=
Fra DC-test.
U
I
R
1
44
0,8
55
2
61,6
2,2
28
3
26,4
2,2
12
4
44
4
11
5
88
1,3
67,7
6
88
1,3
67,7
Tot
132
4,8
27,8
( ) ( )( )
1
3
2211
R
R
KpUKpUKpU
out
=+−=
mmout
IR
R
U
R
U
RU −=
+−=
2
2
1
1
3
118
Bilag til styringsteknik.
119
Endestopskontakter:
Endestopskontakter fås som enpolet afbryder beregnet til styrestrøm eller som trepolet afbryder beregnet
til at føre hovedstrømmen.
120
121
122
123
124
Bilag til hydraulik.
Direkte styret aflastningsventil.
Den anvendes, hvor der ønskes en trykstyret aflastning af pumpen.
Indirekte styret aflastningsventil
125
126
127
128
129
130
131
132
Bilag til pneumatik:
Cylinder med stempelstangslås.
3/2-retningsventil 2/2-retningsventil
5/2-retningsventil
133
Vekselventil. Hurtigudluftningsventil Drøvleventil Drøvleventil med indbygget lyddæmper
Kontraventil Drøvle – kontra ventil Smøreapparat
Kombination af filter, reduktionsventil,
manometer og smøreapparat.
Reduktionsventil
134
135
Bilag til regulering:
136
137