Villamos Vezérlés Fogalma és Alkalmazásai

A lakóházakban és ipari létesítményekben számos gép és berendezés működik villamos energiával. Ezek működését mi irányítjuk, ki- és bekapcsoljuk, szabályozzuk, amihez a belső villamos hálózat kiépítéséhez villamos szerelési anyagokat és eszközöket használunk. A villamos energia hatékony és biztonságos felhasználásához elengedhetetlen a vezérlés, amelynek többféle formája létezik.

Kézi és Automatikus Vezérlés

A vezérlés alapvetően két fő típusra osztható: kézi és önműködő (automatikus) vezérlésre. Az adott folyamat kézi szabályozásakor a folyamat jellemzőjét ugyancsak az operátor érzékeli és avatkozik be a folyamatba.

Önműködő (automatikus) a vezérlés, ha az indítójelet valamilyen kapcsoló elem (pl. kapcsoló óra) szolgáltatja. Az adott folyamat automatikus szabályozásakor a szabályozni kívánt jellemző értékét az érzékelő szerv érzékeli.

Automatikus az irányítás, amikor az irányításhoz sem emberi érzékelésre, illetve kiértékelésre, sem emberi beavatkozásra nincs szükség. A folyamatirányítási rendszer összetettsége alapján beszélhetünk egyedi gépek (műveletek), gépláncok (műveletláncok), géprendszerek, illetve a folyamatok komplex irányításáról. Az egyedi és a komplex irányítás is lehet kézi vagy önműködő, illetve vezérlés vagy szabályozás. A komplex irányítás széles körben elterjedt kézi irányítású változata a központi diszpécser-irányítás.

Kisfeszültségű Kapcsoló- és Vezérlőberendezések

A villamos vezérlési rendszerek megbízható és biztonságos működésének alapját nemzetközi szabványok és műszaki előírások képezik. Az alapszabvány pontos megnevezése a következő: MSZ EN 60439-1:2000 Kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlőberendezések, 1. rész: Tipizált és részlegesen tipizált berendezések.

Ez a nemzetközi szabvány olyan kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlőberendezésekre vonatkozik, amelyeknek névleges feszültsége az 1000 V váltakozó feszültséget legfeljebb 1000 Hz frekvencia mellett, vagy az 1500 V egyenfeszültséget nem haladja meg. A berendezések lehetnek burkolattal ellátottak, burkolat nélküliek, helyhez kötöttek vagy áthelyezhetők.

A szabvány szerint a kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlőberendezés (berendezés) egy vagy több kisfeszültségű kapcsolókészülék kombinációja a hozzá tartozó vezérlő-, mérő-, jelző-, védő- és szabályozókészülékekkel stb.

Szerkezeti Elemek és Kialakítások

• A gyűjtősín (fő vagy elosztó) az olyan kis impedanciájú vezető, amelyhez több villamos áramkör különállóan csatlakoztatható.
• A funkcionális egység a berendezésnek minden olyan villamos és mechanikai alkatelemét magában foglaló része, amely ugyanannak a funkciónak a teljesítéséhez járul hozzá.
• A mező a berendezés olyan szerkezeti egysége, amely egymást követő két függőleges osztás közé esik.
• A rekesz az összekötéshez, vezérléshez vagy szellőzéshez szükséges nyílások kivételével burkolt (tokozott) mező vagy részmező. A rekeszfal a burkolatnak olyan része, amely ezt más rekeszektől elválasztja.
• A csatlakoztatott állapot (helyzet) a berendezésnek vagy egy részének (az eltávolítható vagy kihúzható részeknek is) olyan állapota, amelyben a vonatkozó főáramkör és a hozzá tartozó segédáramkörök üzemszerű funkciójukhoz csatlakoztatva vannak.

A berendezések külső kialakítás szerint lehetnek nyitottak, a mellső oldalon védettek, burkoltak vagy tokozottak, szekrényes (többszekrényes), pult alakú vagy dobozos (többdobozos) elrendezésűek.

A Berendezések Elektromos Jellemzői

• A berendezés egy áramkörének névleges áramát (In) a gyártó határozza meg, tekintetbe véve a berendezésen belüli villamos készülékek alkatelemeinek névleges adatait, azok elhelyezését és alkalmazását.
• A berendezés egy áramkörének független zárlati árama (Icp) az az áram, amely akkor folyna, ha az áramkörhöz vezető hálózati vezetékeket a berendezés hálózati csatlakozókapcsaihoz a lehető legközelebb, elhanyagolható impedanciájú vezetővel rövidre zárnánk.
• A berendezés egy áramkörének névleges szigetelési feszültsége (Ui) az a feszültségérték, amelyre a dielektromos próbafeszültségeket és a kúszóáramutakat vonatkoztatják.
• A berendezés egy áramkörének névleges lökőfeszültség-állósága (Uimp) annak az előírt alakú és polaritású lökőfeszültségnek a csúcsértéke, amelyet a berendezés áramköre hiba nélkül kiállni képes az előírt vizsgálati feltételek mellett, és amelyekre a légközértékeket vonatkoztatják.
• A berendezés egy áramkörének névleges rövid idejű határárama (Icw) a gyártó által arra az áramkörre megadott rövid idejű effektív áramérték, amelyet az áramkör megadott feltételek mellett károsodás nélkül vezetni képes.
• A berendezés egy áramkörének névleges feltételes zárlati árama (Icc) a gyártó által meghatározott független zárlati áram azon értéke, amelyet a gyártó által előírt zárlatvédelmi eszközzel védett áramkör megadott vizsgálati feltételek mellett az eszköz (készülék) működési idejéig megfelelően kiállni képes.
• Több áramkörrel rendelkező berendezésnek vagy a berendezés egy részének névleges egyidejűségi tényezője a benne lévő összes főáramkör bármely időben feltételezett áramai legnagyobb összegének és a berendezés vagy a berendezés kiválasztott része összes főáramköre névleges áramai összegének a hányadosa.
• A berendezés névleges frekvenciája az a frekvenciaérték, amely arra meghatározó, és amelyre a működési feltételek vonatkoznak.

Környezeti Feltételek és Mechanikai Követelmények

A vezérlőberendezések tervezésekor és telepítésekor kulcsfontosságú figyelembe venni a környezeti feltételeket és a mechanikai követelményeket, amelyek befolyásolják azok élettartamát és megbízhatóságát.

Környezeti Feltételek

• A berendezések belsőtéri elhelyezésének szokásos légköri feltételei: a környezeti levegő-hőmérséklet -5 °C és +40 °C között legyen, 24 órás időszak folyamán vett átlagértéke nem haladhatja meg a +35 °C-ot. A legnagyobb relatív légnedvességre vonatkozó előírás: +40 °C-nál 50%, +20 °C-nál 90%. Figyelemmel kell lenni a páralecsapódásokra is.
• A berendezések szabadtéri elhelyezésének szokásos légköri feltételei közül a környezeti levegő-hőmérséklet felső határa és átlagértéke megegyezik a belsőtéri berendezésekre előírtakkal. Az üzemelési hőmérséklettartomány alsó értéke mérsékelt klímaövezetben -25 °C, sarki klímaövezetben -50 °C. A relatív légnedvesség átmenetileg 100 % is lehet +25 °C legnagyobb hőmérséklet mellett.
• A környezeti feltételek szennyeződési fokozata olyan egyezményes szám (1-től 4-ig), amely a relatív légnedvességen kívül a levegőben lévő szilárd (pl. só, por) és gáznemű anyagoknak a villamos szilárdságot csökkentő hatását is figyelembe veszi.

Mechanikai Kialakítás és Védelem

• A berendezéseket csak olyan anyagokból szabad kialakítani, amelyek képesek ellenállni azoknak a mechanikai, villamos és termikus igénybevételeknek, valamint a légnedvesség hatásainak, amelyek a rendeltetésszerű használatban előfordulhatnak.
• Minden burkolat és rekeszfal - beleértve az ajtók zárszerkezeteit, a kihúzható részeket stb. - kielégítő mechanikai szilárdságú legyen, hogy ellenálljon azoknak az igénybevételeknek, amelyeknek azok a rendeltetésszerű használatban alá lehetnek vetve.
• A berendezés szigetelőanyagból készült részeinek különleges ellenállást kell biztosítaniuk a rendellenes melegedéssel és a tűzzel szemben.
• A külső réz- vagy alumínium-vezetők csatlakoztatására szolgáló csatlakozókapcsoknak biztosítaniuk kell a névleges áramnak megfelelő, szükséges érintkezőnyomást, és a készülékek, valamint az áramkör zárlati szilárdságát.
• A rendelkezésre álló vezetéktér tegye lehetővé a külső vezetők megfelelő csatlakoztatását és többerű kábelek esetén az erek kifejtését.
• A berendezésnek az aktív részek érintése elleni, a szilárd idegen testek és folyadékok behatolása elleni védettségi fokozatot az MSZ EN 60529 szabvány szerinti IP-jelöléssel kell megadni. A burkolt berendezés védettsége a mellső oldalon legalább IP 2X legyen.
• Az áramütés elleni védelem követelményei annak biztosítására szolgálnak, hogy a szükséges védőintézkedések megvalósuljanak, ha a berendezést a vonatkozó előírásoknak megfelelően létesítik.
• A zárlatvédelem és a zárlati szilárdság követelményeinek legáltalánosabb megfogalmazása: a berendezéseket úgy kell kialakítani, hogy képesek legyenek ellenállni a névleges értékekig terjedő zárlati áramokból eredő termikus és dinamikus igénybevételeknek. A védelem eszközeként például áramkorlátozó megszakítókat, biztosítókat vagy e kettő kombinációját kell alkalmazni.

Villamos Biztonságtechnikai Alapfogalmak

• Aktív rész az üzemszerűen táplálására szolgáló vezető (vagy -rész), beleértve a nullavezetőt is, de a PEN-vezetőt nem.
• A védővezető (PE) a villamos áramütés elleni vezető, amely vagy a megérinthető vezetőrészekhez, vagy az idegen vezetőrészekhez, vagy a fő védőkapocshoz, vagy a földelőhöz, vagy az áramforrás földelt pontjához, vagy a mesterséges nullaponthoz van csatlakoztatva.
• A nullavezető (N) a rendszer nullapontjához csatlakoztatott vezető.
• A PEN-vezető a védővezető és a nullavezető funkcióját egyesítő, földelt vezető.
• Hibaáram szigetelési hibából vagy a szigetelés áthidalásából eredő áram. A földzárlati hibaáram a föld felé folyik.
• Közvetlen érintés elleni védelem az aktív részek személyek által történő veszélyes érintésének megakadályozása.
• A szigeteléskoordináció gyűjtőnévvel összefoglalt fogalomegyüttes (pl. légköz, kúszóáramút, túlfeszültségek, feszültségállóságok stb.), mely a villamos berendezések biztonságos működéséhez szükséges szigetelési jellemzőket határozza meg.

Az Automatizálás Eszköze: a PLC

A modern villamos vezérlés fejlődése szorosan összefügg az automatizálási technológiákkal, mint például a programozható logikai vezérlők (PLC-k). Az automatizálás, vagy más néven irányítástechnika területén a tervezés, kivitelezés, beüzemelés feladatai komplex mérnöki munkát igényelnek.

A PLC (Programmable Logic Controller) egy programozható vezérlő. Egy készülék mikroprocesszorral (esetleg mikrovezérlővel), ki- és bemenetekkel, valamint kommunikációs porttal rendelkezik. A PLC-ket elsősorban az iparban használják gépek, berendezések, gyártósorok vezérlésére. Digitális (két állapotú) és analóg ki- és bemenetei vannak, amelyek az iparban szabványos jelek fogadására és kiadására alkalmasak (gyakori digitális jelek: 24V DC, 24V AC, 120/230V AC; gyakori analóg jelek: 0-10V, 0-20mA, 4-20mA, 0-5V, hőelemek, ellenállás hőmérők).

PLC Bemenetek és Kimenetek

A PLC-k bemenetei és kimenetei kulcsfontosságúak a vezérlési folyamatokban:

• A digitális kimenetek közvetve vagy közvetlenül a berendezés beavatkozó szerveire kapcsolódnak, például mágnesszelepekre, villanymotorokra.
• A digitális bemenetek a berendezés részeinek állapotáról (végállás kapcsolók, pozíció érzékelők, fotocellák) vagy kezelőszervekről jövő jeleket fogadnak (kapcsolók, nyomógombok).
• Az analóg bemenetek mérőjeleket fogadnak (nyomás, áram, feszültség, hőmérséklet, áramlás, stb.).

PLC Bemenetek és Kimenetek Típusai

A PLC legfontosabb tulajdonságai, hogy valamilyen magasabb szintű programozási nyelven programozható, gyakorlatilag minden vezérlésben és szabályozásban használt szabványos ipari jelhez közvetlenül illeszthető, vagy van már kész megoldás az illesztés fizikai megvalósítására.

tags: #villamos #vezerles #fogalma