Praktische Motorschakelingen

(1)

2016-2017

Praktische

Motorschakelingen

Werkboek

Frank Rubben

(2)

1 

Praktische Motorschakelingen

Werkboek

(3)

2 

1. Elektrische Motor

1.1. Intro

Er bestaan een veel soorten motoren die elektrische energie omzetten naar mechanisch vermogen.

Opdracht A:

 Teken hieronder een mindmap met de verschillende soorten elektrische motoren.

(4)

3  1.2. Vragen: (p244)

In de praktijk wordt de asynchrone motor het vaakst gebruikt. Men noemt dit type in de praktijk dan ook het ‘industrieel werkpaard’

De theorie van de asynchrone motor wordt behandeld in het boek ‘Watt met Elektriciteit’; hoofdstuk 10. Wanneer je de theorie hebt doorgenomen dan kun je antwoorden op de volgende vragen:

Vraag 1: Wat is het doel van een elektrische motor?

………

Vraag 2:

a) Teken het symbool van een driefasige asynchrone motor met kooianker.

b) Teken het symbool van een driefasige asynchrone motor met sleepringanker.

Vraag extra: Wat betekent het woord ASYNCHROON bij een elektrische motor?

………

(5)

4  Vraag 3: Wat zijn de belangrijkste onderdelen van een driefasige asynchrone motor?

(zie figuur 10.4)

1: ………

2: ………

3: ………

4: ………

5: ………

6: ………

7: ………

8: ………

9: ………

10: ………

(6)

5  Vraag 4: Detailtekening (fig 10.5) – benoem de onderdelen op de onderstaande figuur

1: ………

2: ………

3: ………

5: ………

6: ………

7: ………

13: ………

14: ………

(7)

6 

21: ………

22: ………

23: ………

25: ………

26: ………

27: ………

30: ………

39: ………

50: ………

54: ………

59: ………

60: ………

71a: ………

71b: ………

78: ………

84: ………

85: ………

98: ………

308: ………

(8)

7  Vraag 5: Welke gegevens vindt men op het kenplaatje van de motor?

 5A: Schrijf het juiste nummer bij de omschrijving van het kenplaatje.

Toerental bij nominaal vermogen Beschermingsgraad

Nominale werkspanning en -stroom bij driehoekschakeling Arbeidsfactor

Nominaal nuttig vermogen op de as

Nominale werkspanning en -stroom bij sterschakeling Isolatieklasse

Nominale frequentie van de motor

(9)

8 

 5B: Noteer de juiste waarde van het onderstaande kenplaatje:

rpm Toerental bij nominaal vermogen Beschermingsgraad

V

A Nominale werkspanning en -stroom bij driehoekschakeling Arbeidsfactor

Nominaal nuttig vermogen op de as V

A Nominale werkspanning en -stroom bij sterschakeling Isolatieklasse

Nominale frequentie van de motor Serienummer

Voldoet aan de Europese richtlijnen (volgens de fabrikant)

(10)

9  Vraag extra: hoe kan men op het kenplaatje al het verschil zien tussen asynchrone

motor en een synchrone motor?

………

Vraag 8: hoeveel klemmen heeft een motor standaard op zijn klemmenbord?

(11)

10 

Praktische Oefening ‘ASM – DOL – automaat’

We brengen een motor direct-on-line.

Dit doen we aan de hand van een automaat.

De bedoeling is dat je eerst op papier deze oefening voorbereidt.

Daarna teken je het in EPLAN.

Pas als dit in orde is, mag je de oefening schakelen.

 Materialen

 CEE-stekker of bananenstekkers

 Hoofdschakelaar

 Automaat

 Klemmen

 Asynchrone motor

 Verschillende pagina’s:

 Inkomende voedingen

 Nieuwe voedingen (indien nodig)

 Veiligheidskring (Indien nodig)

 Vermogenkring o Verbruikers

 Elektrisch

 Pneumatisch

 Hydraulisch

 Stuurkring

o Afhankelijk van de gebruikte logica

 Relaisschakelingen

 Elektronisch

 Geprogrammeerd

 …

(12)

11  1. Inkomende voeding:

(13)

12  2. Vermogenkring

(14)

13  3. Stuurkring

(15)

14 

(16)

15  Let op: deze vragen beantwoord je best voordat en terwijl je oefening nog werkt!

 FOTO’S

o Print deze foto’s af, en plak ze op p14 van uw werkboek.

 Neem een foto van uw motor

 Neem een foto van het kenplaatje van uw motor

 Neem een foto van de aansluitingen van uw motor

 Los de onderstaande vragen op aan de hand van uw motor:

rpm Toerental bij nominaal vermogen V

A Nominale werkspanning en -stroom bij driehoekschakeling V

A Nominale werkspanning en -stroom bij sterschakeling Nominaal nuttig vermogen op de as

Arbeidsfactor Beschermingsgraad

Isolatieklasse

Nominale frequentie van de motor Serienummer

Voldoet aan de Europese richtlijnen (volgens de fabrikant)

Extra vragen:

 Hoe heb jij je motor geschakeld tijdens het testen? STER DRIEHOEK

 Welke spanning heeft het inkomende voedingsnet? 3 x …………. V + ……….

 Kun je je motor anders schakelen dan je gedaan hebt? JA NEEN

 Heb je dit geprobeerd? (indien ja geantwoord hierboven) JA NEEN

 Indien je dit geprobeerd hebt, wat merk je op?

………

(17)

16 

EVALUATIE PRAKTIJK 01: Controle van uw schakeling: /100

STELLING Leerling Leerkracht Pnt

Er zijn foto’s geplakt op p14? / 15 ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁵

 Er is een kenplaatje aanwezig op uw motor: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN}

 Foto van kenplaatje van de motor is aanwezig op p14?:

JA / NEEN JA / NEEN 5

 Foto van de aansluitklemmen is aanwezig op p14?

Het schema op papier is getekend: / 10 JA / NEEN JA / NEEN 4

 De gegevens van de motor op het schema (papier) kloppen met de foto’s:

 Alle symbolen zijn correct getekend: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ³ Het schema is gemaakt in EPLAN: / 20 ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ²

 De inkomende voeding is correct t.o.v. de aanwezig voeding in klas:

 De hoofdautomaat is correct benoemd (EPLAN)

 De gegevens van de hoofdautomaat staan vermeld (EPLAN)

 De keuze van de hoofdautomaat is afgestemd op de motor (EPLAN):

 De keuze van de draadsectie is afgestemd op de automaat (EPLAN):

 Het type motor getekend in EPLAN is juist: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ²

 De gegevens van het kenplaatje staan vermeld in EPLAN:

 De X-klemmen zijn getekend: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ²

 De X-klemmen zijn benoemd: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ² Praktijkevaluatie: / 45

 De oefening werd binnen tijd gerealiseerd: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁵

 De oefening werd gemaakt zonder hulp: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁵

 De oefening werkte meteen foutloos: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁵

 De oefening is gemaakt zonder dat er koper zichtbaar is:

 Alle schroeven zijn correct aangespannen: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁶

 De kleurcodes voor de bedrading is gerespecteerd:

 De aarding is aangesloten: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁶

(18)

17 

 Alle beschermingsgeleiders tussen alle verbruikers zijn aangesloten:

JA / NEEN JA / NEEN 6 Attitude: / 10

 Zelfevaluatie is ingevuld: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ²

 De zelfevaluatie is correct gemaakt: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ²

 De leerling was niet afwezig (gewettigd is ok):

 De leerling is beleefd: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ²

 De leerling kan op zijn beurt wachten: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ³

Persoonlijke opmerkingen door leerling bij de evaluatie (vooraf):

………

Opmerkingen door leerkracht bij de evaluatie en bij deze oefening:

………

(19)

18  Vraag 9: De lijndraden L1, L2 en L3 worden respectievelijk aangesloten op U1, V1 en W1.

 Hoe draait de motor? LINKS RECHTS

 Kun je de motor laten draaien van kant? JA NEEN

 Indien je “ja” antwoordde op de vorige vraag, leg uit in eigen woorden wat je gaat doen.

 Speelt de draaizin van een motor een rol? Leg je antwoord uit.

 Welke draadkleur gebruikt men volgens de EN60204-1 voor de fasedraden, nulgeleider en de beschermingsgeleider?

 L1:

………

 L2:

………

 L3:

………

 N:

………

 PE:

………

 Er bestaat een alternatieve normering voor de fasedraden (EN….), die drie verschillende kleuren voorstelt:

 L1:

………

 L2:

………

 L3:

………

 N:

………

 PE:

………

 Welke spanning zit er tussen L1 en L2? ………V

 Welke stroom loopt er door L1? ………A

(20)

19 

 Welk vermogen neemt je motor op?

………W

Ter info: RECHTSDRAAIEND VERSUS LINKSDRAAIEND?

 Rechtsdraaiend =

………

 Linksdraaiend =

………

Figuur 1: schakelschemaboekje EATON

Praktische Oefening

(21)

20 

‘ASM – DOL – automaat – LINKS/RECHTS’

 Materialen

 Hoofdschakelaar

 Automaat

 Klemmen

 Nokkenschakelaar

 Elektrisch

 Pneumatisch

 Hydraulisch

 Stuurkring

 Elektronisch

 Geprogrammeerd

 … 1. Inkomende voeding:

(22)

21 

2. Vermogenkring

(23)

22 

3. Stuurkring

(24)

23 

Benoemen van de markering van de motorklemmen volgens de norm IEC34-8.

(25)

24 

 Let op dat er bij ster twee mogelijke configuraties zijn, maar de motor zal in beide gevallen rechts draaien!

EVALUATIE PRAKTIJK 01: Controle van uw schakeling: /100

(26)

25 

Er zijn foto’s geplakt op p14? / 15 ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁵

 Er is een kenplaatje aanwezig op uw motor: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN}

 Foto van kenplaatje van de motor is aanwezig op p14?:

 Foto van de aansluitklemmen is aanwezig op p14?

Het schema op papier is getekend: / 10 ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁴

 De oefening werd binnen tijd gerealiseerd: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁵

 De oefening werd gemaakt zonder hulp: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁵

 De oefening werkte meteen foutloos: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ⁵

JA / NEEN JA / NEEN 6 Attitude: / 10

(27)

26 

………

Soorten kooiankerrotoren:

(28)

27  De eerste oefening in deze werkbundel bestond er uit om een overzicht te maken van de

soorten motoren. De asynchrone motor met kooirotor werd als belangrijkste aangeduid.

Er bestaan echter verschillende kooirotormotoren:

o In uw boek worden de kooiankerrotoren nog verder opgesplitst

 Motoren met één snelheid

 Motoren met één spanning (Ster of Driehoek)

 Motoren met twee spanningen (Ster én Driehoek)

 Motoren met serie- en parallelschakeling

 Motoren met twee snelheden

 Gescheiden wikkelingen

o stator heeft twee soorten wikkelingen, gescheiden van elkaar

 Dahlandermotor

o een stator met gescheiden wikkelingen zorgt voor veel koper dat niet nuttig gebruikt wordt. Men heeft een mogelijkheid gevonden om de statorwikkelingen zo te wikkelen dat er meerdere configuratie mogelijk zijn. Bij elke configuratie worden de statorwikkelingen zo goed mogelijk gebruikt.

 Motoren met meerdere snelheden

o Motoren met een verschillende configuratie bestaan om historische redenen. Bij draaibanken had men verschillende snelheden nodig, die men niet alleen via mechanische vertanding wou bereiken. Tegenwoordig kan men echter met één kooiankermotor met één statorconfiguratie verschillende snelheden bereiken.

Hiervoor gebruikt men een frequentieregelaar.

Vragen bij Figuur 10.14: Watt met elektriciteit deel 1

(29)

28  - Welke configuratie kan een motor met één snelheid én twee spanningen

aannemen?

………

- Welke configuratie kunnen Dahlandermotoren hebben?

………

- Volgens welke configuratie kunnen motoren met gescheiden wikkelingen geconfigureerd worden?

………

STER of DRIEHOEK?

(30)

29  Een beetje theorie

Driefasige spanningen:

 Een generator in het elektrisch net genereert driefasespanningen.

 De drie spanningen in het net zijn:

 Qua amplitude

………

 Qua effectieve waarde

………

 Qua frequentie

………

 De drie spanningen zijn NIET synchroon:

 L1 is de spanning zoals in de vorige cursus beschreven.

 L2 begint 120° na het begin van de eerste sinus.

 L3 begint 240° na het begin van de eerste sinus.

 Een driefasige spanning op de motor zal afhankelijk van de configuratie er voor zorgen dat de spanning over de wikkelingen te groot, goed of te klein is.

(31)

30 

 Om een goed vermogen aan de as te krijgen, moet de spanning over de wikkeling even groot zijn als op het kenplaatje vermeldt.

 Als de spanning te klein is dan zal het vermogen groter/kleiner zijn dan gewenst.

Dit kan bij opstarten gewenst zijn.

 Wat gebeurt er als de spanning over de wikkeling te groot is?

………

Figuur 2: schakelschemaboekje EATON Lijnspanning van het net? Spanning over de fase in

driehoek? (Uf = Uw) Spanning over de fase in ster?

(Uf = Uw) 3 x 230V

3 x 400V

3 x 690 V

 Welke configuratie kan een 230/400V motor aannemen bij elk net?

(32)

31  Lijnspanning van het

net? Kenplaatje motor Spanning over de fase

in driehoek? (Uf = Uw) Spanning over de fase in ster? (Uf = Uw)

3 x 230V 230 / 400V ………. V

OK / NOK

………. V OK / NOK

3 x 400V 230 / 400V ………. V

OK / NOK

3 x 690 V 230 / 400V ………. V

OK / NOK

 Welke configuratie kan een 400/690V motor aannemen bij elk net?

Lijnspanning van het

net? Kenplaatje motor Spanning over de fase

in driehoek? (Uf = Uw) Spanning over de fase in ster? (Uf = Uw)

3 x 230V 400 / 690 V ………. V

OK / NOK

3 x 400V 400 / 690 V ………. V

OK / NOK

3 x 690 V 400 / 690 V ………. V

OK / NOK

Oefeningen op de keuze tussen ster en driehoek:

o Oefening 1

(33)

32 

 Het kenplaatje van een kooirotormotor vermeldt:

230V/400V 3A / 1,73A

 Het net waar de motor moet geplaatst worden is 3x230V+N.

 Welke motorconfiguratie moet deze motor aannemen?

 Kan men de motor in ster schakelen?

 Kan men de motor in driehoek schakelen?

o Oefening 2

230V/400V 3A / 1,73A

o Oefening 3

230V/400V 3A / 1,73A

o Oefening 4

400V/690V 1,73A/1A

o Oefening 5

400V/690V 1,73A / 1A

Praktische Oefening

(34)

33 

‘ASM –automaat – STER/DRIEHOEK’

 Materialen

 Hoofdschakelaar

 Automaat

 Klemmen

 Nokkenschakelaar

 Elektrisch

 Pneumatisch

 Hydraulisch

 Stuurkring

 Elektronisch

 Geprogrammeerd

 … 1. Inkomende voeding:

(35)

34  -

-

(36)

35  2. Vermogenkring

3. Stuurkring

(37)

36 

(38)

37 

EVALUATIE PRAKTIJK 01: Controle van uw schakeling: /100

(39)

38 

Het schema op papier is getekend: / 10 JA / NEEN JA / NEEN 4

 De oefening werd binnen tijd gerealiseerd: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ¹⁰

 De oefening werd gemaakt zonder hulp: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ¹⁰

 De oefening werkte meteen foutloos: ^{JA / NEEN} ^{JA / NEEN} ¹⁰

Attitude: / 10

(40)

39 

………

(41)

40  Ter illustratie (Danfoss)

(42)

41 

(43)

42 

(44)

43 

Bouwvormen van asynchrone motoren

IEC-frame of NEMA-frame?

(45)

44  Er zijn afspraken gemaakt tussen allerlei landen en instanties om gelijke type motoren te kunnen uitwisselen. Wanneer een motor kapot is kan men een andere motor bestellen:

o Wat moet men doorgeven bij een bestelling als een motor stuk is?



………



………



………



………

Vraag 16: Door welke factoren wordt de uitvoeringsvorm van een motor bepaald?



………

 Uitleg:

………



………

 Uitleg:

………

Vraag 17:

 Wat versta je onder ‘de bouwvormen van een motor’?

………

 Hoe wordt de bouwvorm weergegeven?

………

 Geef drie voorbeelden van bouwvormen:

(46)

45  Extra vraag: Hoe wordt de IEC-code samengesteld?

(47)

46  De volgende figuur helpt u om de juiste code volgens de norm IEC 34-7 te kiezen.

(48)

47  Vraag: Welk IEC-code heb ik nodig als: (gebruik tabel p46)

 ik een flensmotor (grote flens) wil met een as volgens de standaardafmetingen. De motor moet horizontaal ingebouwd worden.

 CODE: ……….

 ik wil een motor op een voet, maar de voet moet onder de tafel van de transportband ingebouwd worden. De as (gestandaardiseerd, 1 kant) moet horizontaal uit de motor komen na montage:

 CODE: ……….

 een motor – met twee assen – een flens en een horizontale voet moet hebben. De eerste as dient om uitgelijnd te staan met een pomp (via de flens). De tweede as dient om

verbonden te worden met een generator (via de voet uitgelijnd).

 CODE: ……….

(49)

48  Vraag 18: Hoe wordt de beschermingsgraad van een behuizing (van b.v. een motor) weergegeven? Leg uit.

………

Vraag 19: Een motor heeft een beschermingsgraad IP55-7. Verklaar de code.

 IP:

………

 5:

………

 5:

………

 7:

………

(50)

49  Ter informatie:

Vraag: Vul de onderstaande tabel verder aan: (of is dit niet nodig?)

(51)

50 

(52)

51 

Isolatieklasse

Vraag 20: Standaardmotoren zijn uitgerust met wikkelingen met een isolatiesysteem van klasse B. Leg dit uit.

………

(53)

52 

(54)

53  Vraag: Op welke twee manieren kan men de isolatie van de wikkelingen controleren?

………

(55)

54 

Koeling van de motor

Vraag 21: Hoe wordt de koeling van een toestel aangeduid?

………

Vraag 22: De meest gebruikte koelwijze bij standaardmotoren is die met de code IC411.

Leg uit in eigen woorden

………

(56)

55 

Industriële Beveiligingen

In het kader van onze motorschakelingen moeten we de beveiligingen eens van nabij bekijken. In het boek “Watt met elektriciteit – deel 1” wordt dit in hoofdstuk 9 besproken.

Vraag: Welke soorten beveiligingen bestaan er op industrieel niveau? (TIP: Figuur 9.1.)

De industriële beveiligingen moeten ons beveiligen tegen:

- Te grote stroom

o In de vorm van kortsluiting o In de vorm van overbelasting - Te grote spanning

- Te kleine spanning

De stroombeveiliging is in eerste instantie het belangrijkste.

(57)

56  Een beetje woordenschat:

Vraag 2,3,4,5,6: Wat bedoelt men met de volgende termen?

Term Afkorting Uitleg

De nominale stroom In

Icc = Ik

Uitschakelvermogen Of

Afschakelvermogen

Overstroom

Ideële

kortsluitstroom

Begrensde kortsluitstroom of Kapstroom

(58)

57  Voorbeeld bij het berekenen van de kortsluitstroom:

 Kortsluitstroom in een installatie wordt bepaald door

 de ……… in de installatie. (Ik1)

 De lengte en de diameter van de ………. tot waar de fout optreedt. (Ik2)

 Figuur 9.2 geeft een overzicht van de kortsluitstromen in het net. Teken deze figuur over.

 Berekening: Wat is de korstsluitstroom die de driefasige transfo (S=1 MVA, 20kV/690V; 4%) kan leveren?

(59)

58 

Grootheden in de elektriciteit

In de elektriciteit werden tot nu toe enkel 3 grootheden bekeken: U, I en R. Nochtans is er bij wisselspanning meer dan dit; ook vermogen speelt een rol.

Grootheid Afkorting grootheid Eenheid Afkorting grootheid U

I R P S Q cos 𝜑

𝑆 = 𝑈 . 𝐼

𝑃 = 𝑈 . 𝐼 . cos 𝜑 = 𝑆. cos 𝜑

𝑄 = 𝑈. 𝐼 . sin 𝜑 = √𝑆

²

− 𝑃

²

(60)

59  Vraag 57: (figuur 9.55) Teken de symbolen voor:

Toestel Letter op

schema Symbool Smeltveiligheid

Automatische schakelaar met

thermisch-magnetische én minimimspannings- beveiliging

Driefasige motor met directe beveiliging door PTC-voelers

Automatische schakelaar met aardlekbeveiliging

Thermisch beveiligde hulpcontacten (bimetaal)

(61)

60  Smeltveiligheid met

slagstift

thermisch-magnetische beveiliging (2

symbolen – 1ste)

thermisch-magnetische beveiliging (2

symbolen - 2de)

Automatische schakelaar met minimum-

spanningsbeveiliging

Automatische schakelaar met magnetische beveiliging

(2 symbolen – 1ste)

Automatische schakelaar met magnetische beveiliging

(2 symbolen – 2de)

(62)

61  NO- en NG-

hulpcontact van thermisch-magnetische beveiliging

Automatische

schakelaar met verlies- spanningsbeveiliging

Elektronische

overstroombeveiliging met

stroomtransformatoren

Monofasige overspannings- beveiliging

(63)

62  Vraag: Bij onze motorschakelingen (1,2,3) gebruikten we ter beveiliging altijd een

automaat. Is dit altijd een goede keuze bij een motorschakeling?

 JA / NEEN

 Uitleg:

(64)

63  Vraag: Los de volgende vragen op:

 Een thermische beveiliging beschermt uw installatie tegen: (kleur het bolletje) o Kortsluiting

o Overspanning o Verliesstroom o Overbelasting o Minimumspanning

 Een HOV beveiligt uw installatie tegen: (kleur het bolletje) (H9 §3) o Kortsluiting

 Een magnetische overstroombeveiliging beschermt uw installatie tegen: (kleur het bolletje)

o Kortsluiting o Overspanning o Verliesstroom o Overbelasting o Minimumspanning

 Een thermisch-magnetische overstroombeveiliging beschermt uw installatie tegen: (kleur het bolletje)

o Kortsluiting o Overspanning o Verliesstroom o Overbelasting o Minimumspanning

 Een automaat beveiligt uw installatie tegen: (kleur het bolletje) o Kortsluiting

(65)

64  Vraag: Welk type toestel is het toestel op de figuur hieronder:

………..

(66)

65  Uitschakelkarakteristieken van beveiligingen:

 Teken de uitschakelkarakteristiek een thermische beveiliging.

 Teken de uitschakelkarakteristiek een magnetische beveiliging.

(67)

66 

 Teken de uitschakelkarakteristiek een thermisch-magnetische beveiliging.

 Teken de uitschakelkarakteristiek een HOV.

 Teken de uitschakelkarakteristiek een automaat. (b.v. C20)

(68)

67  Vraag: vergelijk de uitschakelkarakteristiek van de volgende automaten:

B20 vs C20 vs D20

Vraag: Waarom kiest men soms toch voor smeltveiligheden en niet voor een automaat om de inkomende voeding van de installatie te beschermen?



(69)

68 