3. M. 1. L. 1. Bevezetés 3. M. 1. L. 1.1, A lecke célja, a villamos szakrajz szerepe a szakember tevékenységében Gondoltunk-e már arra, hogy milyen nagy és szép munkát végeztek a villanyszerelők, amikor pl. a 750 kV-os távvezeték, vagy egy családi ház szerelésén dolgoztak? Hosszú az út a papírra vetett tervektől az ünnepélyes bekapcsolásig, az avatásig, pedig a szerelőknek és a tervezőknek van közös nyelve. Ez a közös nyelv a műszaki rajz, a villamosipari rajz. A szerelőknek ismerni kell a villamos szakrajz fajtáit, a nyelvezetét, jelölésmódjait ahhoz, hogy a nyomvonalon fel tudják szerelni a vezetékeket, a szerelvényeket, vagy a lakásoknál be tudják kötni a különböző áramköröket. Ha meghibásodik egy villamos berendezés, akkor is a villamos rajzok segítenek a hibakeresésben, mert eligazítást adnak a működésről és az áramkörökről. A rajzok olvasásához és a különböző áramkörök tervezéséhez is először a rajzok készítését kell elsajátítani. A villamosipari szakrajz szerepe tehát jelentős és kettős funkciójú. Külön kihangsúlyozzuk a rajzolvasás funkcióját, lépéseit. Tanítványainknak is ezt a kettős fő feladatot kell közvetíteni. Fő célkitűzésünk itt is az áramkörökben való gondolkodás és a térszemlélet fejlesztése. Ma már nem csak egyedi és hagyományos eszközökkel és módon készíthetők villamos tervek és rajzok, hanem számítógépes programokkal különböző installációs tervek, lakásvilágítási rajzok, kapcsoló-elosztó hálózatok tervei és rajzai, ezeket alkalmazó ipari automatikák, nyomtatott áramkörök stb. 3. M. 1. L. 1.2, A szabvány fogalma, jelentősége A szabványosítás összetett tevékenység, amely a legjobb lehetőséget, a legkorszerűbbet választja, amely anyagminőségre, méretre, alakra, szerelési módra, rajzolásra különböző előírásokat fogalmaz meg. Sok egyéb területre is kiterjed és ösztönöz biztonságos kivitelre, takarékosságra, esztétikus és környezetkímélő megoldásokra. A szabványok tehát a villamos szakterületen is jelentősek, alkalmazásuk utat mutat. Állami (nemzeti) és nemzetközi szabványokat különböztethetünk meg a villamos szakmákban is. A villamosipar nemzetközi előírásait a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) adja ki. A villamos rajzdokumentációk készítésének követelményeit az EN 61082-1:1993 szabvány írja elő. A rajzok egységes szimbólumait az MSZ IEC 617-1 – 617-13:1993 szabványok (lapok) rögzítik.
3. M. 1. L. 1.3, Hogyan kell tanulni és tanítani a szakrajzot? Egyik fontos szempont, hogy a tanulásnál is és a tanításnál is a szakrajzok készítése és olvasása szerves egységet, megfelelő arányt és harmóniát alkosson. A szakrajz tanulása elvont gondolkodásra, a szimbolikus jelek megértésére és megértetésére épül, tehát fontos, hogy ezeket a szabványos rajzjeleket elsajátítsuk, illetve elsajátítassuk. A szabványok változnak, velük együtt a rajzjelek is. Ezeket igyekezzünk követni. Fontos, hogy a rajzjel és a tervjel fogalmát, különbségét megvilágítsuk és megértessük. A rajzjelek szabályos, méretarányos megrajzolása, rajzoltatása mellett magyarázzuk el az adott elem jelentését, funkcionális „beazonosítását”. Az egyszerű kapcsolási rajzok, áramkörök megrajzolását a táblán, egyszerű kivetítési eszközöknél magunk készítsük és magyarázzuk el az áramkör kialakítás rajzi szabályait. Bonyolultabb kapcsolási rajzoknál bontsuk lépésekre a rajzolást, mutassuk be ezeket a lépéseket. A rajzolvasás általános és témákhoz igazodó szempontjait később ismertetni fogjuk. Az egyes rajzi elemek elosztását, illetve szám és betű azonosítását is ismertessük, magyarázzuk el az adott rajzfajtáknál, illetve szakterületeknél. Ezekre mutatunk példát az alábbiakban, amely már részben a rajzolvasás tanításánál is alkalmazható az áramkörben, működési elvekben és elhelyezésben való gondolkodás kialakításához. Első ábránk az elemek háromféle elosztását mutatja.
3 M 1.1. ábra rajzi elemek elosztási módjai Forrás: Kiss László:2014
M 3.1.2. ábra Független elemek rajzi elosztása Forrás: Kiss László, 2014
3. M. 1. L. 2, Villamos rajzjelek és alkalmazásuk 3. M. 1. L. 2.1, A villamos rajzok fajtái, kivitele 3. M. 1. L. 2.1.1, A villamos rajzok felosztása 1.Az egyes elemek egymáshoz való csatlakoztatása szempontjából: •Többvonalas kapcsolási rajzok •Egyvonalas kapcsolási ajzok 2.Az egyes elemek egymáshoz való elhelyezkedése szerint: •Funkcionálisak (az elemek egymás közötti funkcionális kapcsolata dominál) •Topologikus (az elemek rajzbeli helyzete megfelel a fizikai elhelyezkedésüknek) 3. A logikai összefüggések szerint: •Tömbvázlat •Elvi rajz •Kapcsolási rajz •Méretezési részletrajz •Elvi huzalozási rajz •Kábelezési rajz •Általános kapcsolási vázlat •Bekötési rajz •Elrendezési rajz •Szerelési rajz •Állapotdiagram
•Idődiagram •Nyomtatott áramköri rajz Nyomvonalrajz (Kábel és szabadvezetéki hálózatoknál) 2.1.2, A különböző rajzfajták hierarchiája
3 M 3.1.1. táblázat A villamos rajzok fajtáinak hierarchiája Forrás: Kiss László, 2014 Egy további csoportosítás lehet a céljuk szerint. Csoport
Típus
Számjel
Megnevezés
1
01
101
Tömbvázlat
02
102
Blokkvázlat Működési vázlat
2
3
4
01
201
Elvi rajz
02
202
Méretezési részletrajz
01
301
Elvi kábelezési rajz
02
302
Általános kapcsolási vázlat
03
303
Bekötési rajz
01
401
Elrendezési (elhelyezési) rajz
02
402
Szerelési rajz
03
403
Nyomvonalrajz Külső kábelezési rajz
3 M 3.1.2. táblázat. Villamos ipari rajzok csoportosítása céljuk szerint, Forrás: saját szerkesztés
A villamos szakrajz tantárgy, vagy modul témák szempontjából három leggyakoribb fajtái az egyvonalas, a működési és az áramutas kapcsolási rajz.
3 M 3.1.3.ábra. A leggyakoribb villamos rajzok értelmezése és alapelve Forrás: saját szerkesztés
Gyakori és sajátos rajzfajta a nyomtatott áramköri rajz, amelynek alapján készül a tényleges nyomtatott áramköri lap.
3 M 3.1.4. ábra Nyomtatott áramköri rajz, Forrás: Kiss László 2014 Az irányítástechnikában a vezérléstechnikai rendszereknél,-elsősorban a sorrendi hálózatoknál- alkalmazzák az u.n állapotdiagramot, amely az állapotok és azok feltételeit írja le.
3 M 3.1.5. ábra Állapotdiagram, Kiss László 2014
3. M. 1. L. 2.2, Villamos rajzjelek fajtái Mi a különbség rajzjel és tervjel között? Egy egyszerű ábra segítségével megadjuk a választ az alábbiakban. Tervjellé akkor válik egy rajzjel, ha kiegészítő jelölésekkel és műszaki adatokkal (áramerősség, feszültség, teljesítmény, típus stb.) látják el.
3 M 3.1.6. ábra. Rajzjel és tervjel összehasonlítása Forrás: saját szerkesztés A villamos rajzjelek mindig valamilyen fontos alkatrészt, vagy elemet hangsúlyoznak ki a valóságos szerelvényből. Ehhez a szimbolikus ábrázoláshoz összegyűjtöttünk néhány alapelemet (körök, vonalak, nyilak, síkidomok) amelyek a legtöbb rajzjelben előfordulnak.(3.M 3.1.7. ábra)
3 M 3.1.7. ábra Villamos szerelvények, elemek rajzjelei a méretekkel. Forrás: saját szerkesztés
A vonalak lehetnek folyamatos, szaggatott, pont, kétpont-, hárompont vonal. Kiemelt, vastag, közepes és vékony vonalvastagságot alkalmaznak a rajzlap méretétől és a rajz céljától függően. A villamos rajzjeleket szabvány sorozat lapjai tartalmazzák. Közülük néhányat ismertetünk az alábbiakban.
3 M 3.1.8.ábra Kapcsolók, jelfogók és érintkezők rajzjelei, Forrás: saját szerkesztés
3 M 3.1.9.ábra Erősítők rajzjeleiből részletek
3 M 3.1.10. ábra Félvezetők rajzjelei
3. M. 1. L. 3, A rajzolvasás általános szabályai A rajzolvasás alapelveként a következőket célszerű megjegyezni: Mindenek előtt azokat az elemeket kell megkeresni, amelyeket hasonló rajzok készítésénél használtunk. Ez a keresés (rajzolvasás) a rajzolási lépések ellentétes sorrendjében történhet. Vagyis: 1, A rajz jellegének, fajtájának meghatározása. Ezt a szövegmező, a rajzjelek és a szöveges utasítások alapján végezhetjük. 2, Rajzjelek felismerése, áramköri elemzés 3, A feltüntetett műszaki adatok (áramnem, feszültség, áramerősség, frekvencia, teljesítmény, érintésvédelmi megoldás stb.) megkeresése. 4, A villamos berendezések (gép, szerelvény, készülék) azonosítása a kiegészítő jelölések alapján, valamint az áramköri funkció megállapítása. 5, A szerelésre, kivitelezésre, beültetésre stb. vonatkozó adatok, utasítások megkeresése, értelmezése.
3. M. 1. L. 4, Fővezetéki és épületek lakásvilágítási terveinek kapcsolási rajzai 3. M. 1. L. 4.1, A fővezetéki terv és az erősáramú elosztók fogalma, részei A különböző épületek hálózatra csatlakozása történhet kábelről és szabadvezetékről. Egy szabadvezetéki hálózatra kapcsolás részeit mutatja a 3 M 3.1.11. ábra. A leágazás 6. jelű vezetéke a fővezeték, amely mért és méretlen szakaszokból áll.
3 M 3.1.11. ábra. Családi ház hálózatra kapcsolása MLper-30 jelű szabadvezetékkel, Forrás: saját szerkesztés
A fővezetéki terv készítésének elektrotechnikai, szakmai alapelve a lakásonkénti, illetve szintenkénti villamosenergia- szükséglet biztosítása, szétosztása, az áramerősségnek megfelelő vezeték-keresztmetszet és túláramvédelmi szerelvény kiválasztása. A rajzolás alapelve pedig az egyvonalas kapcsolási rajzot egszintes épületnél az alaprajzba, többszintesnél pedig a metszetrajzba rajzoljuk.
3. M. 1. L. 4. 2, Rajzjelek és segédletek A fővezetéki tervek és csatlakozások leggyakoribb szerelvényei az olvadóbiztosítók. Ezért a rajzjelek közül az alábbi táblázatban ezeket ismertetjük.
3 M 3.1.12. ábra Olvadóbiztosítók és túlfeszültség levezetők rajzjelei, Forrás: saját szerkesztés A különböző vezetékek, elosztók, csatlakozók rajzjelei szintén fontosak.
3 M 3.1.13. ábra Vezetékek, elosztók, kapcsolók rajzjelei, Forrás: saját szerkesztés A fővezetéki tervek készítésénél fontos ismernünk a lakások áramköreinek jellegét, mert ezekhez kell kiválasztani a kisautomatákat. Ehhez nyújt segítséget az alábbi ábra
3 M 3.1.14. ábra. Lakásáramkörök jellege, Forrás: saját szerkesztés
Az MSZ szerint a lakások méretezési teljesítménye villamos tűzhely nélkül 10 kW, tűzhellyel 12 KW. Többlakásos épületnél azonban az u.n egyidejűségi tényezővel módosított teljesítményre méretezzük a fő és elosztóvezetéket és a biztosítót. Ehhez ad segítséget a következő méretezési segédlet. Lakás- Egyidejűségi szám tényező
Világítás (10 kW)
kW
Világítás + tűzhely (12 kW)
Fővezeték
A
keresztmetszet mm2
biztosító, A
kW
A
1
1
10,0
15,1
12
18,2
2
0,76
15,2
23,0
18,2
27,6
3
0,66
19,8
30,0
23,7
36
4
0,60
24,0
36,4
28,8
43,6
5
0,56
28,0
42,5
33,6
51
6
0,53
31,8
48,0
38,2
57,8
7
0,50
35,0
53,0
42
63,5
8
0,48
38,4
58,0
46,5
70,5
9
0,47
42,3
64,0
51
77
10
0,45
45,0
68,0
54
82
12
0,43
51,6
78,0
62
94
14
0,41
57,4
87,0
69
105
15
0,41
61,5
93,0
74
112
16
0,40
64,0
97,0
77
117
18
0,39
70,2
106,5
84
127
20
0,38
76,0
115,0
91
138
21
0,37
77,6
118,0
93
141
22
0,37
81,5
123,0
98
149
24
0,36
86,5
131,0
104
158
25
0,36
90,5
136,0
108
164
27
0,35
94,5
143,0
113
171
28
0,35
98,0
148,0
118
179
30
0,35
105,0
159,0
126
191
32
0,34
109,0
165,0
130
197
102
50
162
60
252
80
352
502
702
952
100
125
160
200
Fővezeték keresztmetszet mm2
biztosító, A
102
50
162
60
252
80
352
100
502
125
702
160
952
200
33
0,34
112,0
170,0
135
204
35
0,34
119,0
180,0
143
217
36
0,33
119,0
180,0
143
217
40
0,33
132,0
200,0
158
240
42
0,32
134,5
204,0
161
244
44
0,32
141,0
214,0
169
256
45
0,32
144,0
218,0
173
262
1202
225
1202
225
1502
250
3 M 3.1.3. táblázat. Fővezeték méretezési segédlet, Forrás: saját szerkesztés
3. M. 1. L. 5. Főelosztók és épületvilágítási áramkörök rajzainak olvasási módja
Az áramszolgáltatónak benyújtott főelosztó (fővezetéki) tervnek tartalmazni kell a a csatlakozó fővezeték nyomvonalát a főelosztó tábláig, a nyomvonal hosszát, a szerelés módját, főkapcsoló, főbiztosító típusát, névleges teljesítményét, illetve áramerősségét, az áramnemre, feszültségre, és érintésvédelemre vonatkozó adatokat. A rajzolvasásánál tehát a következőket kell keresni és elemezni: - A fővezetéki terv fentiekre vonatkozó tervjeleit, adatait. - A betáplálás megkeresése - Leágazások, áramkörök megkeresése, követése nyomvonalak alapján - Szerelvények felismerése rajzjelek alapján és azonosítása a szerelvényterv szerint. - A szerelésre, fővezetékre vonatkozó adatok értelmezése( keresztmetszet, csőátmérő, típus, vezetőér száma) Az épületvilágítási tervek és áramkörök olvasási módja A rajzolvasás lépéseit a következő sorendben javasoljuk. - Az építészeti rajz méretarányának, az épületek méreteinek a megkeresése - Az egyes helyiségekben lévő épületgépészeti és villamossági jelek megkeresésée - A villamos betáplálás megkeresése és adatainak értelmezése(vezeték fajtája, érszáma, elhelyezése, anyaga, keresztmetszete. - Az egyes áramkörök követése a nyomvonal mentén. - Rajz és tervjelek felismerése az egyes áramköröknél és azok elemzése - Érintésvédelemre vonatkozó adatok keresése, elemzése.
3. M. 1. L. 6, Villamos gépek és automatikák kapcsolási rajza 3. M. 1. L. 6.1, Villamos gépek felosztása, forgógépek rajzjelei A villamosenergia előállítására, átalakítására szolgáló berendezéseket, a villamos gépeket többféle szempont szerint lehet osztályozni. Az egyik szempont szerint két főcsoport van, az álló és a forgó gépek. A forgógépek lehetnek generátorok és motorok, aszerint, hogy a
villamos energiát előállítják, vagy felhasználják/átalakítják. A rajzjeleikbe beleírt G és M betűk erre utalnak. Működési elvük szerint a forgógépek lehetnek: egyenáramú, váltakozó áramú, szinkron, aszinkron és különleges villamos forgógépek. Többféle forgógépen is megtalálhatók ugyanazon szerkezeti elemek(pl. tekercs, állórész, forgórész, szénkefe stb.). A rajzjelek ezeket az elemeket ábrázolják, közülük néhányat a 3 M 3.1.4. táblázatban megadtunk.
3 M 3.1.4. táblázat. Villamos forgógép elemeinek rajzjelei, Forrás: saját szerkesztés A forgógépek rajzjelei kétfélék lehetnek: egyszerűsített és teljes. Az ábrázolásukhoz a köröket(teljes, és félkör), a vonalakat és a síkidomokat használják elsősorban. A teljes rajzjeleken a tekercseket is kirajzolják, melynek jele és mérete a… sz. ábrán látható.
3 M 3.1.5. táblázat. Forgógépek rajzjelei - Egyenáramú gépek rajzjelei, Forrás: saját szerkesztés
3 M 3.1.15. ábra. Háromfázisú váltakozóáramú gép (motor) rajzjelei és méretei, Forrás: saját szerkesztés
A különböző gerjesztési módú egyenáramú generátorok, vagy motorok rajzjeleit az előzőekben megadott táblázatban láthatjuk, míg a váltakozó áramú gépek rajz és tervjeleit a 3 M 3.1.6. sz. alábbi táblázatunkban.
3 M 3.1.6. táblázat. Váltakozóáramú gépek rajzjelei, Forrás: saját szerkesztés
3 M 3.1.6. táblázat folytatása. Váltakozóáramú gépek rajzjelei, Forrás: saját szerkesztés A váltakozó áramú gépek tekercseinek ábrázolási módját az alábbi ábrák szemléltetik.
3 M 3.1.16. ábra. Csillagkapcsolású tekercs ábrázolása, Forrás: saját szerkesztés
3. M. 1. L. 6.2, Villamos forgógépek (szinkron, aszinkron, egyenáramú) kapcsolási rajzai
Az egyenáramú gépek kapcsolási rajzainak elkészítéséhez fel kell eleveníteni a szerkezeti felépítésről, működési elvről, gerjesztési módokról tanultakat. Meg kell tanulni a kapocsjelöléseket, valamint a gerjesztés szabályozó bekötését. A tekercs megnevezése
Kapocsjelölés
A végek száma
régi
kezdet
vég
Forgórész (aratúra) tekercs
2
A-B
A1
A2
Segédpólus tekercs
2
G-H
B1
B2
4 (2x2)
1B1 2B1
1B1 2B2
2
C1
C2
4 (2x2)
1C1 2C1
1C2 2C2
Segédpólus tekercs két részre osztva Kompenzáló tekercs Kompenzáló tekercs két részre osztva Soros gerjesztőtekercs
2
E-F
D1
D2
Párhuzamos (sönt) gerjesztőtekercs
2
C-D
E1
E2
Külső gerjesztőtekercs
2
J-K
F1
F2
I
F1 F5
F2 F6
Külső gerjesztőtekercs két tekerccsel
4 (2x2)
Kiegészítő tekercs, amely a gép villamos hossztengelyében hat
2
H1
H2
Kiegészítő tekercs, amely a gép villamos kereszttengelyében hat
2
J1
J2
3 M 3.1.7. táblázat Egyenáramú forgógépek kapocsjelölése, Forrás: saját szerkesztés A külső gerjesztésű generátornál az armatúra és az F1-F2 jelű tekercsek közötti villamos kapcsolat nincs, ezért külön hálózatra csatlakoznak.
3 M 3.1.17. ábra. Külső gerjesztésű egyenáramú generátor kapcsolási rajza, Forrás: saját szerkesztés
A főáramkörű, vagy soros gerjesztésű generátor kapcsolási rajzán az armatúra(A1-A2) a segédpólus tekercse (B1-B2) és a főpólus tekercse (D1-D2) sorba vannak kötve. Utóbbit a kapocstáblán (B2-D1) egy lamellával kell összekötni. A mellékáramkörű, másképpen sönt, vagy párhuzamos gerjesztésű generátor belső kapcsolási rajzát úgy alakítják ki, hogy a gépen belül összekötik az A2 kefét és a segédpólus B1 pontját. Az A1 kefét és a B2 tekercsvéget a kapocstáblán keresztül a hálózatra csatlakoztatták. Párhuzamosan kötötték az A1-B2 kapcsokkal az E1-E2 jelű gerjesztőtekercset a szabályozó ellenálláson keresztül. Motorok kapcsolási rajzát hasonlóan alakítják ki, de itt a forgásirány váltás póluscseréjét is feltüntetik a kapocstáblán. A kapcsolási rajz az alábbi ábrán látható.
3 M 3.1.18. ábra. Mellékáramkörű egyenáramú motor kapcsolási rajza, Forrás: saját szerkesztés
A váltakozó áramú forgógépek (szinkron, aszinkron) szekunder tekercseinek kapcsait az U1, V1, WW1 és U2, V2, W3 betűkkel jelölik. Alapvetően csillag, illetve delta(háromszög) kapcsolásúak lehetnek a háromfázisú gépek. A bekötési rajzok készítéséhez ad módszertani segítséget egy négy lépésre bontott rajzolás fázisait ábrázoló rajz.
3 M 3.1.19. ábra. Forgógépek bekötési rajzolásának lépései, Forrás: saját szerkesztés
Az a, ábrán a háromfázisú hálózatot, az olvadóbiztosítókat, a kapcsolót, a kapocstáblát üresen és a motor egyvonalas ábráját találjuk, míg a d, jelűnél már nem csak a kapcsok betűjeleit, hanem az összes bekötést, készülékjelet is. Ne tévesszen meg senkit, hogy a b, ábrarészen csillagba, a c, és d, részleteken deltába vannak a tekercsek kötve. A szinkrongenerátorok működési elvéből következően jelennek meg az elvi kapcsolási rajzon a fő és a segédgerjesztés forgógépei, valamint a háromfázisú állórész tekercs. A szinkrongenerátorokat párhuzamosan kapcsolják a hálózatra, ezért az üzemvitelhez és a szinkronozáshoz szükség van mérőműszerekre is, amelyeket szintén berajzolják a kapcsolási rajzokba.
3 M 3.1.20. ábra. Szinkrongenerátor elvi kapcsolási rajza, Forrás: saját szerkesztés
Az aszinkronmotorok egy és háromfázisúak lehetnek, utóbbiak csúszógyűrűs, vagy rövidrezárt forgórészűek lehetnek. Ezeknek megfelelően kell a kapcsolási rajzaiknál a tekercseket, illetve kivezetéseket, az indító-ellenállásokat jelölni. Aszinkrongépek tekercseinek jelöléseit gyűjtöttük táblázatba az alábbiakban. A tekercs megnevezése, kapcsolása Háromfázisú, hatkivezetéses szekunder tekercs
A tekercs neve
Kapocsjelölés kezdet
vég
K1 első fázis második fázis L1 harmadik fázis M1
K2 K2 M2 K
Háromfázisú, csillagkapcsolású szekunder tekercs
első fázis második fázis harmadik fázis csillagpont
L M Q
Háromfázisú, deltakapcsolású szekunder tekercs
első fázis második fázis harmadik fázis
K L M
3 M 3.1.8. táblázat. Aszinkrongépek szekunder tekercseinek kapocsjelölése, Forrás: saját szerkesztés
Viszonylagos ritkasága miatt mutatunk egy vízindítós ellenállással bekötött csúszógyűrűs aszinkron motor kapcsolási rajzot.
3 M 3.1.21. ábra. Csúszógyűrűs forgórészű motor kapcsolási rajza fémindító ellenállással, Forrás: saját szerkesztés
Az egyfázisú aszinkronmotor műkődéséhez segédfázis tekercsre és időben eltolt áramra van szükség, amit rendszerint kondenzátorral biztosítanak. Az egyfázisú motort háromfázisúból is átalakíthatjuk, ezt szemlélteti a … sz ábrán lévő kapcsolási rajz.
3 M 3.1.22. ábra. Háromfázisú motor egyfázisúra alakítása, Forrás: saját szerkesztés
Egyfázisú aszinkronmotor kapcsolási rajzát láthatjuk egy kondenzátorral a 3 M 3.1.23 sz. ábrán
3 M 3.1.23. ábra. Egyfázisú aszinkron motor elvi kapcsolásai rajza, Forrás: saját szerkesztés
3. M. 1. L. 6. 3, Transzformátorok rajzjelei, segédletei és kapcsolási rajzai A forgó villamos gépek rajzai után a transzformátorok szakrajzi vonatkozásait ismertetjük. A sokféle rendeltetésű transzformátor közül az u.n. erőátviteli, illetve készülékekben használt transzformátor, valamint a feszültségváltó és az áramváltó nézetrajzát, egy és többvonalas rajzjelét ismertetjük először.
3 M 3.1.27. ábra. Transzformátor körvonalrajza és rajzjelei méretekkel, Forrás: saját szerkesztés
3 M 3.1.28. ábra. Áramváltó körvonalrajza és rajzjelei méretekkel, Forrás: saját szerkesztés
3 M 3.1.29. ábra. Feszültségváltó körvonalrajz és rajzjelei méretekkel, Forrás: saját szerkesztés
A tekercsek, transzformátorok rajzjeleinél szintén találkozunk egyvonalas és többvonalas rajzjelekkel. Ezt a következő táblázatunkban foglaltuk össze.
3 M 3.1.9. táblázat. Tekercsek, fojtótekercsek, transzformátorok rajzjelei, Forrás: saját szerkesztés Az egyfázisú transzformátorok tekercseit sorosan, párhuzamosan és zeg-zugba lehet kapcsolni.
3 M 3.1.24. ábra Egyfázisú transzformátortekercs kapcsolások, Forrás: saját szerkesztés A háromfázisú transzformátorok tekercseinek kapcsolása mind a primer, mind a szekunder oldalon szintén háromféle módon lehet. Csillagkapcsolású, delta/háromszög és zeg-zug kapcsolású. Szokás még a kapcsolási rajzoknál az u.n. feszültségek vektorábráját is felrajzolni, vagy ezek alapján meghatározható u.n. órajelet megadni.
3 M 3.1.25. ábra. Yyo kapcsolási csoportú transzformátor, Forrás: saját szerkesztés
3 M 3.1.26. ábra Zeg-zug kapcsolású transzformátortekercs rajzai
3. M. 1. L. 6.4, Villamos gépek kapcsolási rajzainak olvasási módja Mint általában más kapcsolásoknál itt is megadjuk azokat az alapszempontokat, amelyek segítenek a villamos gépek rajzainak olvasásánál. A szempontok a következők: 1, A rajzjelek felismerése(generátor, motor, aszinkron, vagy szinkron, vagy egyenáramú, vagy egyéb forgó, illetve álló villamos gép.) 2, A kiegészítő jelölések, villamos adatok felismerése, (feszültség, áramerősség, teljesítmény, fázisszám, frekvencia, fordulatszám, órajel stb.) 3, A tekercsek és kapocstáblák felismerése, azonosítása
4, A kapcsolás egyéb szerelvényeinek(kapcsoló, mérőváltó, biztosító, szabályozó ellenállás stb.) felismerése a rajzjelük alapján 5, A készülékek, áramköri elemek funkcióinak azonosítása, az áramkörök követése és a működés ismertetése
3. M. 1. L. 7, Automatizálási rajzok 3. M. 1. L. 7.1, Hatásvázlatok rajzai, áramutas tervjelek, automatika elemek rajzjelei. A villamos automatikai-mechatronikai kapcsolások rajzait a hatásvázlatokon és a rajzjeleken keresztül ismerhetjük meg, illetve készíthetjük és olvashatjuk. Az automatika két meghatározó fajtája a beavatkozás visszacsatolása szerint vezérlés vagy szabályozás lehet. Előbbinek a hatásvázlatában az elemek nyílt, egyirányú jelterjedést ábrázolunk, míg a szabályozásnál van visszacsatolás is. Az egyes vezérlő és szabályozó elemek elnevezéseit általánosságban ismertetjük az alábbi hatásvázlatokban.
3 M 3.1.27. ábra A vezérlés hatásvázlata, Forrás: saját szerkesztés
3 M 3.1.28. ábra A szabályozás hatásvázlata, Forrás: saját szerkesztés A villamos vezérlések egyik fő csoportját a villamos gépek, illetve hajtások különböző funkciójú kapcsolásai alkotják. Ide soroljuk a forgógépek indítási, forgásirány-váltási és fordulatszám szabályozási/vezérlési feladatokat megoldó különböző kapcsolásokat. A működési kapcsolási rajzok mellett leggyakoribb az áramutas kapcsolási rajzok alkalmazása. Az u.n. folyamatszabályozási, automatizálási rajzoknál a mérőműszerek, érzékelők, beavatkozók stb. elemek rajzjeleit használjuk az MSZ 2410-80 szabvány szerint. Műszerek összetartozó csoportja terepen
Műszerek összetartozó csoportja műszerszobában
Jelátviteli csatorna Vezérlő eszköz
Érzékelő A kör, vagy a T megengedett
Végrehajtó szervek és működtetésük jelölése csak kézi működtetés Csak távműködtetés Kézi és távműködtetés
Szabályozó szelep végrehajtó szervvel segédenergai kimaradása esetén nyitással Szabályozó szelep végrehajtó szervvel segédenergai kimaradása esetén zárással Szabályozó szelep végrehajtó szervvel segédenergai kimaradása esetén rögzülő szeleppel 3 M 3.1.10. táblázat Automatizálási/irányítástechnikai rajzjelek, Forrás: saját szerkesztés
3. M. 1. L. 7.2, Mechatronikai elemek és kapcsolások rajzai Az automatizálás fejlődésének markáns korszakában az elektronikus vezérlés és a mechanikus végrehajtó elemek összekapcsolódásából keletkezett a mechatronika mint mozaikszó, és mint szakmai, tudományos terület is. Ma már a bonyolult vezérlések, robotikák és számítógéppel irányított gyártási technológiák széles skáláján megtalálhatók az villamos, a pneumatikus, a hidraulikus, vagy ezek kombinációjából kialakított segédenergiával működő automatikák. A mechatronikában jelentős mértékben terjedt el a pneumatikus segédenergia. Ezért elsősorban ezeket a vezérléseket ismertetjük. A mechatronika alapelemei különböző logikai műveleteket valósítanak meg. Ezért célszerű ezeket az elemek szimbólikus jelölésénél ezekkel a műveletekkel együtt megjegyezni.
3 M 3.1.29. ábra Logikai alapműveletek és jelképei, Forrás: Bellák Gy., 2010
3 M 3.1.30. ábra Logikai alapműveletek pneumatikus elemekkel, Forrás: Bellák Gy., 2010
A pneumatikus vezérlések felépítése a következő ábrán látható. Ezeknek a rendszerelemeknek a szimbolikus jelei fontosak a vezérlési alapkapcsolások összeállításánál. A tanítás módszertanához a következőket javasoljuk: - A szimbolikus jelek értelmezéséhez mutassuk be az adott szerv valós példányát (ha lehet), - A szerkezeti rajzokat/képeket is használjuk fel a szimbolikus jelek részeinek értelmezéséhez - Az irányítóelemekhez tartozó útszelepeknél tanítsuk meg a betű és számjelek jelentését.
3.1.31. ábra Pneumatikus rendszerek felépítése, Forrás: Bellák Gy., 2010
Az útszelepek betű és számjelei:
Kimenő csatlakozás: Energia csatlakozás: Kilevegőzés: Vezérlő csatlakozó:
A,B, V. P R, S, T. Z, X, Y.
2, 4, 6. 1. 3, 5, 7. 10, 12, 14.
3 M 3.1.32. ábra Az útszelepek betű és számjelei, Forrás: Bellák Gy., 2010
Néhány jellegzetes vezérlési alapkapcsolást ismertetünk, amelyeknek a megrajzolását javasoljuk a táblánál, vagy egyéb rajzolási lehetőséget biztosító helyen. Sok FESTO laborban már találkozhatunk u.n mágnes táblával, amelyeknél a rendszerelemek rajzi jelképei egy mágnes lapon vannak, s amelyeket felhelyezhetünk a táblára és az adott vezérlési feladathoz ezen elemeket „kötjük” be a rajzokhoz.
Vezérlés 2/2 útszeleppel, fojtószelepen keresztül
Vezérlés VAGY elemmel, amelyben egy munkahengert két helyről lehet működtetni
3 M 3.1.33. ábra Példák vezérlési alapkapcsolásokra, Forrás: Bellák Gy., 2010
A mechatronikában is gyakori az u.n PLC vezérlés. A PLC a Programabble Logic Controller kifejezések rövidítése. A programozható és a logikai kifejezésekből adódóan a villamos gépes hajtások vezérlésénél gyakran előforduló kapcsolásokat (motirindítás, forgásirányváltás, fékezés, idő, illetve sorrendi kapcsolások) is megvalósíthatják. A PLC lényegi felépítését az automatikai témájú leckénknél ismertettük. Ezen ismeretek felhasználásával készíthetők a PLC vezérlések bekötési rajzai, programjai. A bekötési rajzoknál az áramutas rajzjelek ismeretére van szükség, amelyeket az u.n létra diagramokban az érintkezők „kiosztásával” tesszük értelmezhetővé.
3 M 3.1.34 ábra Létradiagram kialakítása áramútrajz alapján, Forrás: Bellák Gy., 2010 Az u.n huzalozási vezérlésből(áramutas rajz) alakítható ki a létradiagram. Ezt egy egyszerű mágneskapcsolós öntartás vezérlési rajzon szemléltetjük.
3 M 3.35. ábra A huzalozási vezérlés és a létradiagram logikája, Forrás: Bellák Gy., 2010
3. M. 1. L. 7.3, Villamos automatika és mechatronikai rajzok olvasási módja A villamos automatikák (folyamatszabályozás és vezérlés,mechatronika) rajzai nagyon sokfélék lehetnek. Különösen, ha az automatikák segédenergiáit, távműködtetések megvalósításait is figyelembe vesszük. Olvasásuk módját nem lehet úgy általánosítva leírni,
-
mint azt korábbi fejezeteinknél, illetve témáinknál tettük. Ennek ellenére megkísérelünk néhány szempontot adni hozzá. A rajz fajtájának meghatározása(pl. hatásvázlat, blokkvázlat, áramutas rajz, bekötési rajz, létradiagram stb.) A fontosabb egységek azonosítása jeleik alapján Az egységek közötti kapcsolat feltárása (áramutak követése, független elemek elosztásának szabályai, jelterjedés iránya, elhelyezés helyszínei stb.) Az áramutak, kapcsolási fázisok követése, meghatározása stb.
