20104086 TransferE Energietechniek WB titelpag · 2 ENERGIETECHNIEK 2-3 MK Roterende en statische...
Transcript of 20104086 TransferE Energietechniek WB titelpag · 2 ENERGIETECHNIEK 2-3 MK Roterende en statische...
ENERGIETECHNIEK 2-3MK ENERGIE-OMZETTING/BESTURINGSTECHNIEKD o c e n t e n h a n d l e i d i n g
Herzien door:
A. de Bruin
A. Fortuin
20104086_TransferE_Energietechniek_WB_titelpag.indd 1 04-04-2011 10:04:36
C o l o f o n
Herzien doorA. de BruinA. Fortuin
Vormgeving binnenwerk en omslagontwerpTwinMedia bv, Culemborg
Zetwerk(MW)², Doorwerth
TekeningenP.A. Cornelis, Eindhoven
ThiemeMeulenhoff ontwikkelt leermiddelen voor Primair Onderwijs, Algemeen Voortgezet Onderwijs, Beroepsonderwijs en Volwasseneneducatie en Hoger Beroepsonderwijs
Meer informatie over ThiemeMeulenhoff en een overzicht van onze leermiddelen:www.thiememeulenhoff.nl of via onze klantenservice (088) 800 20 16
© ThiemeMeulenhoff, Amersfoort, 2011
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16 Auteurswet j° het Besluit van 23 augustus 1985, Stbl., dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Publicatie- en Reproductierechten Organisatie (PRO), Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp (www.stichting-pro.nl). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet) dient men zich tot de uitgever te wenden. Voor meer informatie over het gebruik van muziek, film en het maken van kopieën in het onderwijs zie www.auteursrechtenonderwijs.nl.
De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden.
I n h o u d
1 Energietechniek 1
Elektrische energie-omzetters 1
Roterende en statische energie-omzetters 2
Besturingstechniek 2
Zelftoets 3
2 Gelijkstroommachines 5
Gelijkstroommachine 5
Bekrachtiging van een gelijkstroommachine 6
Opbouw van een gelijkstroommachine 7
Wetmatigheden van een gelijkstroommachine 8
Zelftoets 9
3 Gelijkstroomgeneratoren 11
Energie-opwekking met gelijkstroomgeneratoren 11
Generatoren met externe bekrachtiging 12
Gelijkstroom shuntgenerator 13
Zelftoets 16
4 Gelijkstroommotoren 17
Gedrag van een gelijkstroommachine bij motorbedrijf 17
Karakteristieken van een extern bekrachtigde motor 18
Karakteristieken van een gelijkstroom-shuntmotor 21
Karakteristieken van een gelijkstroom-seriemotor en -compoundmotor 22
Snelheidsregeling en omkering draairichting 24
Aanzetmethoden van en verliezen in gelijkstroommotoren 25
Zelftoets 26
5 Draaistroommotoren 29
Indeling van draaistroommotoren 29
De stator van een draaistroommotor 30
Synchrone draaistroommotoren 31
Asynchrone draaistroommotoren 32
Aanzetten van draaistroommotoren 33
Snelheidsregeling en rendement van draaistroommotoren 35
Zelftoets 36
6 Wisselstroommotoren 39
Werking en eigenschappen 39
Synchrone wisselstroommotoren 40
Asynchrone wisselstroommotoren 41
Universeelmotor 42
Uitvoeringsvormen en onderhoud 42
Zelftoets 44
II
II
7 Servosystemen 47
Inleiding 47
Algemene eigenschappen van een servosysteem 47
AC- en DC-servomotoren 48
Stappenmotoren en lineaire motoren 49
Zelftoets 50
8 Spoelen 51
Inleiding en eigenschappen smoorspoel 51
Invloed kern op de eigenschappen en verliezen van een smoorspoel 51
Toepassingen van smoorspoelen 52
Zelftoets 55
9 Transformatoren 57
Principe en grootheden 57
Verliezen en rendement 58
Soorten transformatoren 1 59
Soorten transformatoren 2 60
Soorten transformatoren 3 61
Uitvoeringsvormen 61
Zelftoets 63
10 Besturingstechniek 65
Inleiding besturingstechniek 65
Sensoren en actuatoren 66
Besturingssysteem 68
SFC-elementen 69
Bedieningsconsole 73
Zelftoets 74
11 PLC-besturingen 77
Softwarematige besturingen 77
Opbouw van een PLC 77
PLC-programma en -instructies 79
Zelftoets 87
1 Inleiding
E l e k t r i s c h e e n e r g i e - o m z e t t e r s
1 a In een batterij wordt chemische energie omgezet in elektrische energie.
b Een windturbine zet windenergie om in elektrische energie.
c Een verwarmingselement in een wasmachine zet elektrische energie om in
thermische energie.
d Een roltrapmotor zet elektrische energie om in mechanische energie.
2 G zet een wisselspanning om in een gelijkspanning
G zet een gelijkspanning om in een wisselspanning
O zet een wisselspanning om naar een wisselspanning van een andere waarde
G zet een wisselspanning om naar een wisselspanning met een andere frequentie
O wordt onder andere gebruikt om een wisselspanning om te zetten naar een
gelijkspanning
3 In een frequentieregelaar wordt een wissel- of draaistroom omgezet in een wissel- of
draaistroom met een andere frequentie.
4 G een gelijkstroom omgezet in een wisselstroom
O een wisselstroom omgezet in een gelijkstroom
G een draaistroom omgezet in een wisselstroom en vervolgens in een gelijkstroom
G een wisselspanning omgezet naar een wisselspanning met een andere frequentie
G een gelijkstroom omgezet in een gelijkstroom met een andere waarde
5 a Een elektrische energie-omzetter is een/geen energiebron.
b Een windturbine is een/geen energiebron.
c Een transformator wekt wel/geen energie op.
d Een generator zet elektrische/mechanische energie om in elektrische/mechanische
energie.
6 De ventilatormotor zet elektrische energie om in bewegingsenergie (mechanische
energie). Via de rotorbladen wordt deze omgezet in luchtverplaatsing.
2 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
R o t e r e n d e e n s t a t i s c h e e n e r g i e - o m z e t t e r s
7 a statische
b roterende
c statische
d statische
8 a De wieken zetten windenergie om in mechanische energie.
b Een watermolen is een statische/roterende energie-omzetter.
c De energie van de wieken naar het schoepenrad is mechanische energie.
d Het schoepenrad dient ervoor om door middel van mechanische energie water te
verplaatsen naar een hoger niveau.
9 Gelijkstroommachines en wisselstroommachines.
Wisselstroommachines worden ingedeeld in éénfase- en driefasenmachines.
10 a De frequentieregelaar is een statische/roterende omzetter.
b Met de regelaar wordt de rotatiefrequentie c.q. het toerental van de motor
geregeld.
c Een statische omzetter heeft geen bewegende delen.
d Een roterende omzetter heeft draaiende onderdelen.
B e s t u r i n g s t e c h n i e k
11 P: programmable (progammeerbaar)
L: logic (logisch)
C: control (besturing)
12 Automatiseringsprocessen besturen en regelen volgens een vast programma.
13 Doordat de PLC programmeerbaar is, is het programma (besturingsvolgorde)
makkelijk te veranderen.
1 I N L E I D I N G 3
Z e l f t o e t s
1 a In roterende energie-omzetters treden meer/minder verliezen op dan in statische
energie-omzetters.
b Met windmolens wordt mechanische/elektrische energie opgewekt.
c Elektromotoren worden tot de statische/roterende energie-omzetters gerekend
omdat deze wel/geen bewegende onderdelen bevatten.
d Een net-adapter voor een portable cd-speler is een statische energie-omzetter en
zet gelijkspanning om in wisselspanning/wisselspanning om in gelijkspanning.
2 De energie van een fietsdynamo komt van de fietser. Als je fietst en de dynamo staat
aan, dan trapt de fiets zwaarder.
3 a Een accu in een auto is een statische energie-omzetter.
b De laadgenerator levert elektrische energie aan de accu. Deze energie wordt
verkregen uit de mechanische energie van de automotor.
De elektrische energie die de laadgenerator levert wordt in de accu opgeslagen in
de vorm van chemische energie.
c De startmotor is een roterende energie-omzetter. Hij zet de elektrische energie om
in mechanische energie, zodat de motor start.
4 G De zon zendt mechanische energie uit.
G Een batterij bevat elektrische energie.
O Een batterij bevat chemische energie.
O Een batterij kan elektrische energie leveren.
G Elektrische zonnepanelen leveren chemische energie.
5 a strijkijzer: elektrische energie naar thermische energie
b ventilator: elektrische energie naar wind(bewegings)energie
c koelkast: elektrische energie naar verminderde thermische energie
d centrifuge: elektrische energie naar mechanische energie
.
2 Geli jkstroommachines
G e l i j k s t r o o mm a c h i n e
1 a Gelijkstroommachines komen we voornamelijk tegen in nieuwe/bestaande
installaties.
b Een gelijkstroommachine wordt toegepast als motor/als generator/zowel als motor
én als generator.
c De constructie van een gelijkstroomgenerator is eenvoudiger dan/ingewikkelder
dan/gelijk aan die van de gelijkstroommotor.
d De rotor is het vaste/draaiende deel van de machine.
e De stator is het vaste/draaiende deel van de machine.
2 1 2 3 4 5 6 7
a luchtspleet G G G G G G O
b juk O G G G G G G
c stator G G G G O G G
d poolschoen G G G O G G G
e veldwikkeling G G O G G G G
f rotor G G G G G O G
g poolkern G O G G G G G
3 G In de stator van een gelijkstroommachine wordt een gelijkstroom opgewekt.
O In een draaiend trommelanker van een gelijkstroommachine wordt een
wisselstroom opgewekt.
G De commutator dient voor de afvoer van de opgewekte gelijkstroom.
O De commutator is een mechanische gelijkrichter.
4 a koolborstels: voeren de stroom af van het anker
b collector: verzamelt de stroom van of naar het anker
c veldwikkeling: wekt het magneetveld op
d commutator: zet de opgeweke wisselstroom via collector en koolborstels om in
een gelijkstroom
6 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
B e k r a c h t i g i n g v a n e e n g e l i j k s t r o o m m a c h i n e
5 a De bekrachtiging is het magneetveld, opgewekt in de veldwikkeling.
b Een shuntwikkeling bestaat uit veel/weinig windingen en is laagohmig/ hoogohmig.
c Een seriewikkeling bestaat uit veel/weinig windingen en is laagohmig/hoogohmig.
d Een shuntwikkeling wordt ontworpen voor een grote/kleine stroom en voor een
hoge/lage aansluitspanning.
e Een seriewikkeling wordt ontworpen voor een grote/kleine stroom en voor een
hoge/lage aansluitspanning.
6
F1A1
A2F2
E1A1
A2E2
a b
A1
D1
A2
D2
A1E1
D1
A2E2
D2
c d
7 G De eigenschappen van de afzonderlijk bekrachtigde gelijkstroommachine en die
van de machine met seriebekrachtiging zijn in grote lijnen gelijk.
O De eigenschappen van de afzonderlijk bekrachtigde gelijkstroommachine en die
van de machine met shuntbekrachtiging zijn in grote lijnen gelijk.
O De eigenschappen van een gelijkstroommachine met compoundbekrachtiging
liggen in tussen die van een seriemachine en die van een shuntmachine.
G De seriemachine wordt voornamelijk toegepast als generator.
8 a Voor toepassing van vermogenselektronica met gelijkstroommachines is vooral de
afzonderlijk bekrachtigde machine/machine met seriebekrachtiging van belang.
b Bij een machine met shuntbekrachtiging is het magneetveld afhankelijk/
onafhankelijk van de belastingsstroom.
c Bij een machine met seriebekrachtiging is het magneetveld afhankelijk/
onafhankelijk van de belastingsstroom.
d De shuntwikkeling van een gelijkstroommachine staat parallel aan/in serie met het
anker.
2 G E L I J K S T R O O M M A C H I N E S 7
O p b o u w v a n e e n g e l i j k s t r o o m m a c h i n e
9 1 motorschild
2 borstelbrug
3 borstelhouder
4 stator (motorhuis)
5 poolschoen
6 veldwikkeling
7 motorschild
8 collector
9 rotor met ankerwikkeling
10 koelventilator
11 rotoras
10 a Grote gelijkstroommachines hebben een massief/gelamelleerd juk.
b Het doel hiervan is om de koperverliezen/ijzerverliezen te beperken.
c In een gelijkstroommachine heeft alleen de stator/alleen de rotor/zowel de stator
als de rotor een magnetisch veld.
d In grote gelijkstroommachines worden permanente magneten/elektromagneten
gebruikt.
11 a 1 rotor
2 poolschoen
3 stator
4 poolkern
5 veldwikkeling
6 luchtspleet
b Het magneetveld loopt van de poolkern naar de poolschoen, via de luchtspleet
naar de tanden van de rotor.
c Aan de omtrek van de rotor zitten gleuven en tanden. In de gleuven zit de
ankerwikkeling. Het magneetveld loopt via de tanden.
12 a Figuur 5a toont een binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.
b Figuur 5b toont een binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.
c Bij een binnenpoolmachine zitten de polen in de stator/rotor.
c Bij een buitenpoolmachine zitten de polen in de stator/rotor.
d Gelijkstroommachines worden meestal uitgevoerd als
binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.
e Elektrische energie in centrales wordt meestal opgewekt in
draaistroomgeneratoren, uitgevoerd als binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.
13 Een gelijkstroommachine is storingsgevoelig omdat het grote vermogen naar het
anker loopt via bewegende delen (collector) en stilstaande koolborstels.
8 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
W e t m a t i g h e d e n v a n e e n g e l i j k s t r o o m m a c h i n e
14 O Het inwendig vermogen Pi is groter dan het uitwendig vermogen P
o.
G Het inwendig vermogen Pi is kleiner dan het uitwendig vermogen P
o.
G Het verschil tussen beide vermogens is het koperverlies.
O Het verschil tussen beide vermogens is het totale verlies.
G Het verschil tussen beide vermogens is het ijzerverlies.
15 G Ei = P
i @ I
a
O Pi = E
i @ I
a
G Pi = E
i/I
a
O Ei = P
i/I
a
O Ia = P
i/E
i
16 c totale verliezen = mechanische verliezen + koperverliezen = 125 W +75 WPvt
= 200 W.
Po = P
i ! = 1000 W ! 200 W = 800 WP
vt
17 c Pi = P
o + = 2100 W + 250 W = 2350WP
vt
Ei = = = 235 V
Pi
Ia
2350W
10 A
18 b Ei = c
1 @ M @ n
19 d Ei = 100 V bij n
1 en M
1
n2 = n
1 + 50% = 1,5 n
1
M2 =M
1 ! 50% = 0,5 M
1
E1 = c @ M
1 @ n
1 = 100 V
E2 = c @ M
2 @ n
2 = c @ o,5 M
1 @ 1,5 n
1 = 0,75 @ c @ M
1 @ n
1 = 0,75 × 100 V = 75 V
20 G Ti = P
i/n
O Ti = c
2 @ M @ I
a
O Ti = P
i/T
G Ti= c
2 @ M @ n
21 b Ti = = = 3 N @ mi
P
ω
3000W
1000 r/s
22 c = c @ M @ = c @ M @ Ti2
Ia2
Ti1
Ia1
= = = = = 0,2T
i2
Ti1
Ti2
5 N @ m
2
1
a
a
c I
c I
⋅Φ ⋅
⋅Φ ⋅
Ia2
Ia1
2 A
10 A
Y = 5 N @ m × 0,2 = 1 N @ mTi2
2 G E L I J K S T R O O M M A C H I N E S 9
Z e l f t o e t s
1 a Het vaste gedeelte van een gelijkstroommachine noemen we stator.
b Het draaiende gedeelte van een gelijkstroommachine heet rotor.
c De veldwikkeling bevindt zich om de poolkernen. Het uiteinde hiervan zijn de
poolschoenen. De veldlijnen van het magneetveld lopen hier vandaan door de
luchtspleet naar de tanden van het anker.
d De commutator bestaat uit borstels en collector. Het doel is mechanisch
gelijkrichten van de opgewekte wisselspanning.
2 1 achterschild
2 borstelbrug
3 complete borstelhouder
4 commutator
5 anker
6 huis
7 veldspoel
8 poolkern
3 a
A1 A2
D1 D2
E1 E2
ankerwikkeling
seriewikkeling
shuntwikkeling
D1 D2
E1
E2
compoundwikkeling
F1 F2
afzonderlijke wikkeling
b Een seriewikkeling bestaat uit veel/weinig wikkelingen van dik/dun draad en is
laagohmig/hoogohmig.
c Een shuntwikkeling bestaat uit veel/weinig wikkelingen van dik/dun draad en is
laagohmig/hoogohmig.
d Door de commutator loopt de ankerstroom/veldstroom.
4 a Het magnetisch veld van een gelijkstroommachine noemen we bekrachtiging.
b Een shuntwikkeling staat parallel aan/met het anker.
c Een seriewikkeling staat in serie aan/met het anker.
5 G blijft het magneetveld bij een seriemachine constant
O verandert het magneetveld in een seriemachine evenredig met de ankerstroom
O blijft het magneetveld bij een shuntmachine constant
G verandert het magneetveld in een shuntmachine evenredig met de veldstroom
6 Bij een buitenpoolmachine zitten de vaste polen aan de stator, bij een
binnenpoolmachine zitten de polen op de rotor.
10 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
7 a Draaistroomgeneratoren zijn meestal uitgevoerd als
binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.
b Gelijkstroommachines zijn meestal uitgevoerd als
binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.
8 G is gelijk aan Po ! P
i
O is gelijk aan Pi ! P
o
G bestaat uit alleen mechanische verliezen
O bestaat uit elektrische en mechanische verliezen
G bestaat uit alleen elektrische verliezen
9 d Totale verliezen = 100 W+ 100 W= 200 WPvtot
Pi = P
o + = 1200 W + 200 W = 1400WP
vtot
10 c E = c @ M @ n Y n ‰ E Y = n1
n2
E1
E2
= Y n2 = × 50 s!1 = 75 s!1
50 s!1
n2
100 V
150 V
150 V
100 V
11 d Ti = = = 2 N @ mi
P
ω
1000W
500 r/s
3 Geli jkstroomgeneratoren
E n e r g i e - o p w e k k i n g m e t g e l i j k s t r o o m g e n e r a t o r e n
1 bezwaar toelichting
1 vaste spanning/stroom Bij gelijkstroom is het omzetten in een andere
spanning of stroom moeilijk.
2 duur De constructie van een gelijkstroommachine is
duurder dan die van een wisselstroom- of
draaistroommachine.
3 onderhoud Gelijkstroommachines zijn niet zo bedrijfszeker
en hebben dus meer onderhoud nodig.
2 a Bij meerkwadrantenbedrijf kan de gelijkstroommachine alleen als generator/
alleen als motor/als generator én als motor werkzaam zijn.
b Generatorbedrijf treedt op bij weerstandremmen/elektrisch remmen als het aan de
gelijkstroommachine gekoppelde werktuig energie levert/ontvangt van de
gelijkstroommachine.
c Gelijkstroomgeneratoren vinden we vooral in nieuwe/bestaande installaties.
3 Dit is meestal een gelijkstroomshuntgenerator of een extern bekrachtigde generator,
aangedreven door een dieselmotor. Wordt toegepast als noodvoorziening wanneer de
stroom uitvalt (noodaggregaat).
4 G elekrische energie omgezet in mechanische energie
O mechansche energie omgezet in elektrische energie
G energie onttrokken aan het elekriciteitsnet
O energie onttrokken aan een mechanische energiebron
5 a Het drijvend koppel Td is kleiner/groter dan het tegenkoppel T
t.
b Bij verhoging van de rotatiesnelheid n van de dieselmotor wordt de waarde van de
bronspanning E groter/kleiner.
c Om de bronspanning E van de generator constant te houden wordt toerenregeling/
spanningsregeling toegepast.
12 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
G e n e r a t o r e n m e t e x t e r n e b e k r a c h t i g i n g
6
7 a In een belaste gelijkstroomgenerator is de bronspanning E groter/kleiner dan de
klemspanning Uk.
b In een belaste gelijkstroomgenerator is het spanningsverlies Uv onafhankelijk/
afhankelijk van de belasting.
c In een afzonderlijk bekrachtigde gelijkstroomgenerator is het magnetisch veld Φ
onafhankelijk/afhankelijk van de bekrachtigingsstroom Im.
8 a Uk = E ! U
v = E ! I
b @ R
a
b
Ib
Uk
00
E Uk = f (Ib)Uv
9 a E = Uk + I
a @ R
a = 140 V + 50A × 0,4 Ω = 140 V + 20 V = 160 V
Ib (A) E (V) U
v (V) U
k (V)
0 160
10 160
20 160
30 160
40 160
50 160
3 G E L I J K S T R O O M G E N E R A T O R E N 13
b Uv = I
a @ R
a = I
a × 0,4 Ω
Ib (A) E (V) U
v (V) U
k (V)
0 160 0
10 160 4
20 160 8
30 160 12
40 160 16
50 160 20
c Uk = E ! U
v = 160V ! U
v
Ib (A) E (V) U
v (V) U
k (V)
0 160 0 160
10 160 4 156
20 160 8 152
30 160 12 148
40 160 16 144
50 160 20 140
10
Ib
Uk
0
60
40
20
80
100
120
140V
160
0 10 20 30 40 50A
Uk = f (Ib)
G e l i j k s t r o o m s h u n t g e n e r a t o r
11 a Bij een gelijkstroom shuntgenerator is de bekrachtiging constant/afhankelijk van
de klemspanning/onafhankelijk van de klemspanning.
b In een belaste shuntgenerator is de ankerstroom gelijk aan/groter dan/kleiner dan
de belastingsstroom.
c De klemspanning van een shuntgenerator wordt geregeld met behulp van een
regelaar in de ankerkring/regelaar in de veldkring/toerenregelaar van de aandrijving.
d De verandering van de klemspanning van een shuntgenerator is gelijk aan/iets
groter dan/iets kleiner dan die van de afzonderlijk bekrachtigde generator.
14 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
12 a t/m d
Rb
Rvmn
Ia
Ib
Im
Im
A1
E1
E2
A2
Uk
Ib = Ia – Im
E
RaRm
13 a Ia = I
b + I
m of I
b = I
a ! I
m
b Uk = E
t ! U
v = c
1 @ M @ n ! I
b @ R
a
c Et = c
1 @ M @ n
14 a = = = 2,4 AIm
0
Uk0
Rm
240 V
100 Ω
= = = 2,2 AIm
v
Ukv
Rm
220 V
100 Ω
b Daling Im is = = 0,9167
Im
2
Im
1
2,2 A
2,4 A
= 91,67% van , dus 100% ! 91,67% = 8,33% gestegen/gedaaldIm
2
Im
1
c 8,33% gedaald/ % gestegen/gelijk gebleven
15 a/b
Im
Uk
00
Uk = f (Im)
externshunt
c Bij de extern bekrachtigde generator daalt de klemspanning licht met toenemende
belasting Uk = E ! U
v. Omdat E = c @ M @ n is E bij de extern bekrachtigde
generator constant. Bij de shuntgenerator daalt Im, dus M, dus E als de
klemspanning daalt. Hierdoor neemt de klemspanning extra af.
16 a 1 Als Ib toeneemt, neemt U
v toe, dus daalt U
k.
2 Als Uk daalt, daalt M, dus daalt ook E, waardoor U
k sterker daalt.
b Als de rotatiefrequentie n bij toenemende belasting daalt, neemt E af en neemt dus
ook Uk af.
3 G E L I J K S T R O O M G E N E R A T O R E N 15
17 Bij toenemende belasting neemt het spanningsverlies Uv toe, waardoor U
k daalt.
Hierdoor daalt Im en dus M, zodat E daalt. Als de rotatiefrequentie n daalt, neemt U
k
verder af. Als we nu door te verminderen de magneetstroom Im laten toenemen,R
vm
wordt E = c @ M @ n weer groter, zodat Uk toeneemt. De spanningsregeling vindt
plaats door middel van veldregeling.
18 G is de klemspanning onafhankelijk van de bekrachtiging
O is de klemspanning afhankelijk van de magneetstroom
G is de klemspanning niet afhankelijk van de belasting
O is de klemspanning afhankelijk van de ankerstroom
O is de klemspanning afhankelijk van de toerenkarakteristiek (rotatiefrequentie) van
de aandrijving
O wordt de klemspanning geregeld met de bekrachtigingsstroom
G wordt de klemspanning geregeld met de ankerstroom
16 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
Z e l f t o e t s
1 a Spanning en stroom van een gelijkstroom zijn makkelijker/moeilijker om te zetten
naar een hogere of lagere waarde dan bij wissel- of draaistroom.
b De constructie van gelijkstroommachines is goedkoper/duurder dan die van wissel-
of draaistroommachines.
c Gelijkstroommachines zijn meer/minder bedrijfszeker dan wissel- of
draaistroommachines.
d Wissel- en draaistroommachines hebben minder/meer onderhoud nodig dan
gelijkstroommachines.
2 Gelijkstroommachines kunnen als motor én als generator werken. Bij motorbedrijf
wordt de machine aangedreven, bij generatorbedrijf wordt de machine elektrisch
geremd.
3 G het koppel van de generator groter dan dat van de dieselmotor
O het drijvend koppel Td groter dan het tegenkoppel T
t
G de bronspanning E alleen afhankelijk van de ankerstroom
O de bronspanning E afhankelijk van de rotatiefrequentie en de bekrachtiging
4 Uk = E ! I
b @ R
a = E ! U
v
Als de belasting Ib toeneemt, neemt het verlies U
v toe, zodat de klemspanning U
k daalt.
5 a Uk = E ! I
a @ R
a Y 240 V = E ! 0 A @ R
a Y E = 240 V
b Uk = E ! I
a @ R
a Y 230 V = 240 V ! 50 A @ R
a
50 A @ Ra = 240 V ! 230 V = 10 V Y R
a = = 0,2 Ω
10 V
50 A
c Uk = E ! I
a @ R
a = 240 V ! 100 A × 0,2 Ω = 240 V ! 20 V = 220 V
6 a Uk = I
b @ R
b = 10A × 20 Ω = 200 V
b Ia = I
b + I
m= 10A + 1 A =11 A
c Ei = U
k + I
a @ R
a = 200 V + 11 A × 1 Ω = 211 V
d Pi = E
i @ I
a = 211 V × 11 A = 2321 W
e Po = U
k @ I
b = 200 V × 10 A = 2000 W
Uk (V) I
a (A) E (V) P
i (W) P
o (W)
200 11 211 2321 2000
7 b elekronische regelaar in de veldkring
4 Geli jkstroommotoren
G e d r a g v a n e e n g e l i j k s t r o o m m a c h i n e b i j m o t o r b e d r i j f
1 a het werktuig energie levert/vraagt en de gelijkstroommachine energie vraagt/levert.
b de gelijkstroommachine het remmend/drijvend koppel levert.
c het tegenkoppel/drijvend koppel van de motor/het werktuig gelijk en tegengesteld is
aan het tegenkoppel/drijvend koppel van de motor/het werktuig.
d elektrische/mechanische energie in de gelijkstroommachine wordt omgezet in
elektrische/mechanische energie.
2 a/d
Mn TtTd
motor werktuig
Im
In Ia
Uk
3 Het uit het net afkomstige elektrische vermogen P = Uk @ I
n wordt in de motor
omgezet in een drijvend koppel Td bij een snelheid n.
4 1 toeren-koppelkarakteristiek
2 koppel-stroomkarakteristiek
5 c toeren-koppelkarakteristiek
e de rotatiesnelheid en het daarbij geleverde koppel
6 b koppel-stroomkarakteristiek
e het geleverde koppel bij een bepaalde opgenomen ankerstroom
18 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
K a r a k t e r i s t i e k e n v a n e e n e x t e r n b e k r a c h t i g d e m o t o r
7 a De klemspanning Uk is groter/kleiner dan de bronspanning E
t.
b Het magneetveld is afhankelijk/onafhankelijk van de ankerstroom Ia.
c De bronspanning Et is afhankelijk/onafhankelijk van de rotatiefrequentie n.
d De bronspanning Et is afhankelijk/onafhankelijk van het ankerspanningsverlies U
v.
8 G Uk = E
t ! U
v
O Uk = E
t + U
v
O Ei = c
1 @ M @ n
G Ei = c
1 @ M @ I
a
G Uv = I
n @ R
a
O Uv = I
a @ R
a
G Uv = I
m @ R
a
9 a Uk = E
t + U
v
b Et = c
1 @ M @ n
c Uv = I
a @ R
a
d Uk = c
1@ M @ n + I
a @ R
a
e Uit formule d volgt: c1 @ M @ n = U
k ! I
a@ R
a Y n = k a a
1
U I R
c Φ
− ⋅
⋅
10 a
Ia
n
00
n = f (Ia)
b n = . Omdat Uk en c
1 @ M constant zijn, daalt n bij toenemendek a a
1
U I R
c Φ
− ⋅
⋅
stroom (verlies).
c De invloed van de belasting op de rotatiefrequentie is
groot/gering/verwaarloosbaar
omdat Ia @ R
a klein is ten opzichte van U
k.
11 a Het askoppel Ta /inwendig koppel T
i is evenredig met/afhankelijk van de netstroom
In.
b Het askoppel Ta /inwendig koppel T
i is evenredig/omgekeerd evenredig met de
ankerstroom Ia.
c Het askoppel Ta is groter/kleiner dan het inwendig koppel T
i.
d Het verlieskoppel Tv is nagenoeg onafhankelijk/sterk afhankelijk van de belasting.
4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 19
12 G Td= T
i + T
v
O Tas = T
i ! T
v
O Tas= T
d
G Ti = c
2 @ M @ n
O Ti = c
2 @ M @ I
a
G = T
i1
Ti2
n1
n2
O = T
i1
Ti2
Ia1
Ia2
13 a Ti = c
2 @ M @ I
a
b Tas = T
i ! T
v
c lineaire functie (rechte lijn door de oorsprong)
d = of = T
i1
Ti2
Ia1
Ia2
Ti2
Ti1
Ia2
Ia1
14 a
T
00
Ti = f (Ia)
Ta = f (Ia)
Ia
Tv
b Ti = c @ M @ I
a is een lineaire functie (zie vraag 13c). Het verlieskoppel T
v is
nagenoeg constant. Ta = T
i ! T
v ligt dus lager dan en evenwijdig met T
i.
Theoretisch is bij Ia = 0 A ook het verlieskoppel T
v . 0.
20 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
15 a Uk = 240 V (gegeven)
Uv = I
a @ R
a = I
a × 0,5 Ω
Et = U
k ! U
v =240 V ! U
v
Uk = c @ M @ n + I
a @ R
a Y 240 V = c @ M × 25 s!1 + 80 A × 0,5 Ω
c @ M × 25 s!1 = 240 V ! 40 V = 200 V
n2 = @ n
1 E
1 = 200 V en n
1 = 25 s!1 bij I
a = 80 A
E2
E1
Opmerking: Deze berekening van Uv, E
t en n geldt voor I
a = 80 A. De overige
berekeningen worden uitgevoerd met de in de tabel actuele stroomwaarden.
Ia (A) U
k (V) U
v (V) E
t (V) n (s!1) T
i (N @ m)
0 240 0 240 30
20 240 10 230 28,75
40 240 20 220 27,5
60 240 30 210 26,25
80 240 40 200 25
b
Ti
n
0
15
10
5
20
25
30s–1
0 10 20 30 40Nm
n = f (Ti)
c = Y T2 = @ T
1
T2
T1
2
1
a
a
c I
c I
Φ
Φ
⋅ ⋅
⋅ ⋅
Ia2
Ia1
T1 = 40 N @ m bij = 80 AI
a1
Ia (A) U
k (V) U
v (V) E
t (V) n (s!1) T
i (N @ m)
0 240 0 240 30 0
20 240 10 230 28,75 10
40 240 20 220 27,5 20
60 240 30 210 26,25 30
80 240 40 200 25 40
4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 21
d
Ia
Ti
0
30
20
10
40
50Nm
0 20 40 60 80A
Ti = f (Ia)
K a r a k t e r i s t i e k e n v a n e e n g e l i j k s t r o o m - s h u n t m o t o r
16 Het verschil zit in de bekrachtiging. Bij de shuntmotor levert de netstroom ook de
bekrachtigingsstroom (In = I
a + I
m). Zowel de toeren-stroomkarakteristieken (n =
f(T)) als de koppel-stroomkarakteristieken (T = f(Ia)) zijn voor beide gelijk.
17
Ia
n
00
n = f (Ia)
18
T
00
Ti = f (Ia)
Ta = f (Ia)
Ia
Tv
19 a Tas = as
P
ω
b Tas = = = 159,2 N @ mas
P
ω
20000W
2× π× 20 s!1
c T ‰ I ‰ P
= Y T2 = @ T
1 = × 159,2 N @ m = 79,6 N@ m
T2
T1
P2
P1
P2
P1
10000W
20000W
22 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
K a r a k t e r i s t i e k e n v a n e e n g e l i j k s t r o o m - s e r i e m o t o r e n
- c o m p o u n d m o t o r
20 a het magneetveld onafhankelijk van/evenredig met de ankerstroom is.
b bij verwaarlozing van het spanningsverlies en bij constante klemspanning de
rotatiefrequentie evenredig/ongekeerd evenredig is met de ankerstroom.
c het verloop van de toeren-koppelkromme lineair/parabolisch/hyperbolisch
verloopt.
d bij geringe belasting de rotatiefrequentie hoog/laag is en bij zware belasting
hoog/laag is.
21 G In = I
m +I
a
O Im = I
n
O In = I
a
G Uv = I
a @ R
a
O Uv = I
a @ (R
a + R
m)
O Ti = c
2 @ M @ I
a
G = n2
n1
Ia2
Ia1
O = n2
n1
Ia1
Ia2
22 a hyperbolisch verloop
b motor slaat op hol
23 a
n
00
n = f (T )
T
b Voor lage waarden van T. Het toerental (de rotatiefrequentie) wordt te hoog. De
motor slaat op hol.
24 G Ti = c
2 @ M @ n
O Ti = c
2 @ M @ I
a
G Ta = T
i + T
v
O Ta = T
i ! T
v
O Ti = k @ I
a
2
4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 23
25 a
T
00
Ti = f (Ia)
Ta = f (Ia)
Ia
Tv
parabolisch
b Onbelast (zeer kleine Ia). Omdat dan T klein is, slaat de motor op hol (zie
opdracht 23).
c Parabolisch verloop: = Y Als I tweemaal zo groot wordt, dan wordtT2
T1
Ia2
Ia1
2
T viermaal zo groot.
26 a O 40 s!1
n2 = @ n
1 = × 20 s!1= 40 s!1
In1
In2
20 A
10 A
b O 4 N @ m
T2 = @ T
1 = × 16 N @ m = 4 N @ m
I2
I1
2
10 A
20 A
2
27 a Het veld van een compoundmotor bestaat uit een serieveld en een shuntveld.
b Bij de meegecompoundeerde motor versterken/verzwakken de magneetvelden
elkaar.
c Bij de tegengecompoundeerde motor versterken/verzwakken de magneetvelden
elkaar.
d De meest voorkomende compoundmotor is van het type tegengecompoundeerd/
meegecompoundeerd.
28 a De rotatiefrequentie is stabieler dan bij de seriemotor, maar minder constant dan
bij de shuntmotor. Slaat onbelast niet op hol.
b Ligt tussen die van de seriemotor en de shuntmotor in. Beter dan de shuntmotor,
minder dan de seriemotor.
c Het aanloopkoppel is hoger dan bij de shuntmotor en lager dan bij de seriemotor.
d Ja. Slaat niet op hol.
24 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
S n e l h e i d s r e g e l i n g e n o m k e r i n g d r a a i r i c h t i n g
29 a Met regelaar a wordt de rotatiesnelheid verhoogd/verlaagd. We noemen dit
principe ankerspanningsregeling/veldverzwakking.
b Met regelaar b wordt de rotatiesnelheid verhoogd/verlaagd . We noemen dit
principe ankerspanningsregeling/veldverzwakking.
c Elektronische regelaars. Als het voedingsnet draaistroom is, gebruiken we
mutatoren. Bij een gelijkstroomnet gebruiken we choppers.
d Uit de formule n = blijkt dat n daalt als Uk (U
a) daalt. We doen dit verlagenk
U
c Φ⋅
van de ankerspanning met elektronische regelaar b.
e Als we de magneetstroom Im verminderen, wordt het veld M verzwakt, zodat n
toeneemt. Deze veldverzwakking doen we met elektronische regelaar a.
30 a We doen dit met regelaar a/b.
b We doen dit met regelaar a/b.
c
T
n
00
n = f (T)
veldverzwakking
(toerenverhoging)
(toerenverlaging)
ankerspanningsregeling
31 a Uit de formule n = volgt dat we n verlagen door Uk (U
a) te verlagen. Ditk
U
c Φ⋅
noemen we ankerspanningsregeling. Deze regeling vindt elektronisch plaats.
b Uit de formule n = volgt dat we n verhogen als we Im, dus M verzwakken.k
U
c Φ⋅
We doen dit door parallel over de seriewikkeling een puntgestuurde (elektrische)
weerstand te plaatsen.
32 G polariteit van de aansluitspanning(en) om te keren
O polariteit van het anker om te keren
O polariteit van het veld om te keren
G stromen in zowel anker als veld om te keren
33 Als, gezien vanuit de aandrijfzijde, de as van de motor met de wijzers van de klok
meedraait.
4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 25
A a n z e t m e t h o d e n v a n e n v e r l i e z e n i n
g e l i j k s t r o o m m o t o r e n
34 a 0 s!1
b Uk = 0 + @ R
a Y = I
a2
Ia2
Uk
Ra
c kortsluitstroom
d Door middel van voorschakelweerstanden (aanloopweerstanden) of door middel
van elektronische ankerpanningsverlaging. De laatste is de meest gebruikelijke
methode.
e Bij beide methoden (zie vraag d) moeten we zorgen dat het veld aan de volle
(nominale) spanning wordt aangesloten.
35
Et
Ra
n
In Is
IaA1
D2
D1
A2
Uk
Rs
Rv
Door de weerstand Rv wordt de aanloopstroom beperkt. Naarmate de motor op
snelheid komt, kan de waarde van Rv worden verminderd.
36 a O 16 A
Iaz = I
a + 60% = 10 A + 6 A = 16 A
b O 240 V
Uv = U
k = 240 V
c O 14,5 Ω
Uk = I
az @ R
totaal Y 240 V = 16 A × R
totaal Y R
totaal = = 15Ω
240 V
16 A
Rv = R
totaal ! R
a = 15 Ω ! 0,5Ω = 14,5 Ω
37 1 elektrische verliezen
Bestaan uit de koperverliezen (PCu
= I2 @ R) in anker- en veldwikkeling.
2 magnetische verliezen
Bestaan uit hysteresis- en wervelstroomverliezen in zowel de stator als de rotor.
3 mechanische verliezen
Bestaan uit wrijvingsverliezen in lagers en borstels en uit ventilatieverliezen.
38 a Pt = U
k @ I
a = 250 V × 10 A= 2500 W
b Paf = P
toe ! P
v = 2500 W ! 500 W = 2000 W
c 0 = × 100% = × 100% = 80%Paf
Ptoe
2000 W
2500W
26 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
Z e l f t o e t s
1 a Het verloop van de toeren-stroomkromme van een seriemotor verloopt lineair/
licht dalend/parabolisch/hyperbolisch.
b Het verloop van de toeren-koppelkromme van een shuntmotor verloopt lineair/
licht dalend/parabolisch/hyperbolisch.
c Het verloop van de koppel-stroomkromme van een seriemotor verloopt lineair/
licht dalend/parabolisch/hyperbolisch.
d Het verloop van de koppel-stroomkromme van een shuntmotor verloopt lineair/
licht dalend/parabolisch/hyperbolisch.
2 a = 30 A; = 20 A; = 10 AIa1
Ia2
Ia3
n1 = 10 s!1
n2 = @ n
1 = × 10 s!1 = 15 s!1
Ia1
Ia2
30 A
20 A
n3 = @ n
1 = × 10 s!1 = 30 s!1
Ia1
Ia3
30 A
10 A
b
n
00
Ia
10
20
30
s–1
10 20 30A
c ja, hyperbolisch
3 a/b
Uk
Et
Ra
n1
In Ia1
Im
A1
F1
F2
A2
1
1
2
2
0
0
4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 27
4 a = = Y T2 = @ T
1
T2
T1
2
1
a
a
c I
c I
Φ
Φ
⋅ ⋅
⋅ ⋅
Ia2
Ia1
Ia2
Ia1
Bij 50 A: T2 = × 50 N @ m = 50 N @ m
50 A
50 A
Bij 40 A: T2 = × 50 N @ m = 40 N @ m
40 A
50 A
Bij 30 A: T2 = × 50 N @ m = 30 N @ m
30 A
50 A
Bij 20 A: T2 = × 50 N @ m = 20 N @ m
20 A
50 A
Bij 10 A: T2 = × 50 N @ m = 10 N @ m
10 A
50 A
Bij 0 A: T2 = × 50 N @ m = 0 N @ m
0 A
50 A
Ia (A) 50 40 30 20 10 0
Ti (N @ m) 50 40 30 20 10 0
b/d
T
00
Ti = f (Ia)
Ta = f (Ia)
Ia
Tv
10
20
30
40
50
60Nm
10 20 30 40 50A
5 G veldverzwakking toegepast voor toerenverlaging
O veldverzwakking toegepast voor toerenverhoging
G ankerspanningsregeling toegepast voor toerenverhoging
O ankerspanningsregeling toegepast voor toerenverlaging
28 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
6 a Elektronisch door de ankerspanning Ua te verlagen.
b Elektronische veldverzwakking door middel van puntgestuurde weerstand,
parallel aan serieveld.
c/d
T
n
00
n = f (T) veldverzwakking
(toerenverhoging)
(toerenverlaging)
ankerspanningsregeling
7 a Beperken van de aanzetstroom. Omdat E = c @ M @ n op het eerste moment nul is,
is de ankerstroom op het eerste moment Iaz = .
Uk
Rv% R
a
b Het veld mag niet verzwakt worden, dus staat op de volle klemspanning.
c Im = = = 1 A
Uk
Rm
240 V
240 Ω
d Ia = = = 20 A
Uk
Rv% R
a
240 V
11 Ω % 1 Ω
In = I
a + I
m = 20 A +1 A = 21 A
e Ia = = = 240 A
Uk
Rv% R
a
240 V
0 Ω % 1 Ω
In = I
a + I
m = 240 A + 1 A = 241 A
f Kortsluiting van het net en kans op beschadiging van de motor.
8
PafPtoe
Pcu1Pij1
Pcu2Pwrijv
Pvent
statorrotor
5 Draaistroommotoren
I n d e l i n g v a n d r a a i s t r o o m m o t o r e n
1 a type 1: synchrone motoren
type 2: asynchrone motoren
b constructie A: KA-motoren
constructie B: SA-motoren
2 a In combinatie met frequentieregelaars worden vooral asynchrone motoren
toegepast.
b De motor waarvan de rotatiefrequentie exact de netfrequentie volgt, is de
synchrone motor.
c Het meest toegepaste type draaistroommotor is het asynchrone type.
d De stator/rotor is van alle draaistroommotoren in principe gelijk.
e Voor aandrijvingen van groot vermogen met een constante rotatiefrequentie
worden voornamelijk synchrone/asynchrone motoren toegepast.
3 G De rotor van een asynchrone motor is een magneetrotor.
O De stator van de synchrone motor is in principe gelijk aan die van de asynchrone
motor.
G De SA-motor heeft een bewikkelde rotor met extra voeding.
O KA-motoren en SA-motoren werken volgens hetzelfde principe.
O Een magneetrotor komt alleen voor bij een synchrone machine.
4 a De rotatiefrequentie van een asynchrone/synchrone motor is onafhankelijk van de
belasting.
b Een magnetisch draaiveld in de stator kan alleen in een synchrone/alleen in een
asynchrone/zowel in een synchrone als een asynchrone machine worden opgewekt.
c Een bewikkelde rotor komt voor bij een KA-motor/SA-motor/synchrone motor.
d Een KA-motor is constructief kwetsbaarder/minder kwetsbaar dan een SA-motor.
5 a KA-motoren en SA-motoren behoren tot synchrone/asynchrone machines.
b kortsluitankermotor
c sleepringankermotor
30 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
D e s t a t o r v a n e e n d r a a i m o t o r
6 a Een stator van een draaistroommachine kan worden voorgesteld door twee/drie
spoelen die ruimtelijk 90E/120E/180E over de statoromtrek zijn verdeeld.
b De statorspoelen worden aangesloten op wisselstroom/draaistroom waardoor
langs de statoromtrek een wisselend magneetveld/magnetisch draaiveld ontstaat.
c Bij een vierpolige/tweepolige draaistroomstator draait het magneetveld in één
periode eenmaal rond.
d In elke afzonderlijke spoel van de aangesloten stator wordt een wisselend
magneetveld/magnetisch draaiveld opgewekt.
7 a een eenparig ronddraaiend magneetveld met een constante waarde
b een ronddraaiend magneetveld waarbij de groote van het veld varieert
8 a Op het tijdstip t1 is de stroom I
1 in spoel 1 positief/negatief, zodat spoelzijde a een
noordpool/zuidpool is en spoelzijde b een zuidpool/noordpool.
b Op het tijdstip t1 is de stroom I
2 in spoel 2 positief/negatief, zodat spoelzijde a een
noordpool/zuidpool is en spoelzijde b een zuidpool/noordpool.
c Op het tijdstip t1 is de stroom I
3 in spoel 3 positief/negatief, zodat spoelzijde a een
noordpool/zuidpool is en spoelzijde b een zuidpool/noordpool.
d/f
N
Z
N
N
ZZ
1
3 2
I1
I2
I3
a
b
a
b
a
bN
Z
N
Z
N
Z
1
3 2
I1
I2
I3
a
b
a
b
a
b
a b
Z
N
N
Z
Z
N
1
3 2
I1
I2
I3
a
b
a
b
a
b
c
5 D R A A I S T R O O M M O T O R E N 31
g
tijd-
stip
stroom spoel 1 spoel 2 spoel 3
I1
I2
I3
a b a b a b
t1
+/! +/! +/! N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z
t2
+/! +/! +/! N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z
t3
+/! +/! +/! N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z
h Uit de figuren 5.2 a, b en c blijkt dat het magneetveld rechtsom/linksom draait.
9 a De rotatiesnelheid van een draaiveld in de stator van een draaistroommachine is
onafhankelijk/afhankelijk van de netfrequentie en is onafhankelijk/afhankelijk van
het aantal poolparen.
b We spreken van een tweepolige machine als er per fase een/twee spoel(en)
aanwezig is/zijn.
c Bij een vierpolige-machine is p gelijk aan twee/vier.
d Als om de statoromtrek zes spoelen zijn verdeeld, is er sprake van een vierpolige-/
10 a vierpolig
b p = 2
c 25 s!1
11 a U1-U2
b V1-V2
c W1-W2
d U2, V2, W2
e U1, V1, W1
f rechtsom
12 a In figuur a is de draairichting rechtsom/linksom.
b In figuur b is de draairichting rechtsom/linksom.
c In figuur c is de draairichting rechtsom/linksom.
d In figuur d is de draairichting rechtsom/linksom.
S y n c h r o n e d r a a i s t r o o m m o t o r e n
13 a De rotor van een synchrone draaistroommotor noemen we het poolrad.
b De rotor van een synchrone draaistroommotor heeft een draaistroom-/
gelijkstroom-wikkeling.
c De bekrachtiging van de rotor van een synchrone draaistroommotor vindt plaats
door middel van twee/drie sleepringen.
d De constructie van de stator van een synchrone draaistroommotor is gelijk aan/
verschillend van die van de asynchrone motor.
32 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
14 G De rotatiefrequentie van de rotor is lager dan die van het draaiveld.
O De rotatiefrequentie van de rotor is gelijk aan die van het draaiveld.
G Als de stator op het net wordt aangesloten, start de rotor vanzelf.
O Als de stator op het net wordt aangesloten, moet de rotor worden aangedreven
om te starten.
15 a De rotor van een synchrone draaistroommotor draait ten gunste van het inductie-
principe/door de aantrekkingskracht van tegengestelde polen in de stator en rotor.
b nr = n
d = 50 s!1
A s y n c h r o n e d r a a i s t r o o m m o t o r e n
16 a KA-motor, te zien aan de eenvoudige kooirotor.
b SA-motor, te zien aan de bewikkelde rotor, naar buiten aangesloten door middel
van drie sleepringen.
17 a De rotor van een KA-motor noemen we een kooirotor.
b De KA-motor werkt volgens het inductieprincipe.
c In de kortgesloten rotorstaven worden door het stator draaiveld kortsluitstromen
opgewekt.
d Het draaiveld oefent op de stroomvoerende rotorstaven de zogenoemde
lorenzkracht uit, waardoor in de rotor het drijvend koppel ontstaat.
18 a
K L MU V W
L1 L2 L3
6
4
5
1
3
2
b 1 statorwikkeling aangesloten op het draaistroomnet zorgt deze wikkeling
voor het draaiveld
2 rotoras draagt rotorwikkelingen en sleepringen
3 rotorwikkeling hierin worden kortsluitstromen opgewekt zodat een
drijvend koppel ontstaat
4 sleepringen voeren de rotorstromen naar buiten
5 koolborstels dienen voor het overbrengen van de rotorstroom naar de
RAWZ
6 rotor- hiermee worden de aanloopstroom en het koppel geregeld
aanzetweerstanden
5 D R A A I S T R O O M M O T O R E N 33
19 a Een KA-motor heeft een hoge/lage aanloopstroom.
b Een KA-motor heeft tijdens het aanzetten een gunstige/ongunstige cos n.
c Een KA-motor heeft een hoog/laag aanzetkoppel.
d Betere aanloopeigenschappen worden verkregen met een speciale rotorconstructie/
ster-driehoekaanzetter.
20 a
b Voordelen: goede aanloopeigenschappen van stroom en koppel
Nadelen: kwetsbare constructie, meer onderhoud
21 a Een SKA-motor heeft een bewikkelde rotor/dubbelkooirotor.
b De buitenkooi noemen we aanzetkooi. Deze bevat dikke/dunne staven met een
hoge/lage ohmse weerstand en met een hoge/lage zelfinductie.
c De binnenkooi noemen we bedrijfskooi. Deze bevat dikke/dunne staven met een
hoge/lage ohmse weerstand en met een hoge/lage zelfinductie.
d Tijdens het aanlopen is voornamelijk de binnenkooi/buitenkooi werkzaam
waardoor de aanloopstroom wordt beperkt tot drie à vier maal In.
e Tijdens de bedrijfstoestand is de binnenkooi/buitenkooi werkzaam.
f Ten gevolge van de lage rotorfrequentie is de zelfinductie van de beide kooien niet
zo belangrijk. De stroom kiest de laagste ohmse weerstand van de binnenkooi.
A a n z e t t e n v a n d r a a i s t r o o m m o t o r e n
22 a Aanzetters van KA-motoren bevinden zich meestal in de stator-/rotor-kring.
b We noemen deze aanzetters statoraanzetters.
c Aanzetters van SA-motoren bevinden zich meestal in de stator-/rotor-kring.
d We noemen deze aanzetters rotoraanzettesrs.
23 a Zeer grote aanzetstroom (Iaz . vijf à zeven maal I
n). Hoog aanzetkoppel kan
mechanische beschadiging veroorzaken. Ongecontroleerd aanzetten kan
productieproces verstoren.
b door middel van een ster-driehoekschakeling;
door middel van softstarters en frequentieregelaars
34 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
24 a de spoelspanning tijdens het aanzetten verlaagd/verhoogd met een factor %3/een
factor 3.
b de lijnstroom uit het net tijdens het aanzetten verlaagd/verhoogd met een factor %3/
een factor 3.
c het aanzetkoppel groter dan/gelijk aan/kleiner dan het nominale koppel.
25 b Iaz = 6 × I
n = 6 × 5 A= 30 A
Met YD-schakelaar wordt de aanzetstroom eenderde van die bij directe aanzet,
dus = = = 10 AIaz
YD
Iaz
direct
3
30 A
3
26 a 0-stand: motor uitgeschakeld
Y-stand: motorwikkeling in ster op het net
)-stand: motorwikkeling in driehoek op het net
b L1-U1, L2-V1, L3-W1, U2-V2-W2
c L1-U1-W2, L2-V1-U2, L3-W1-V2
27 G Een softstarter is een elektronische frequentieregelaar.
O Met een softstarter kan de aanzetstroom van een KA-motor worden beperkt.
G Een frequentieregelaar beïnvloedt niet de aanloopeigenschappen van een KA-
motor maar dient om de rotatiefrequentie te regelen.
O Toepassing van een frequentieregelaar maakt aanlopen met het vollastkoppel
mogelijk waarbij de aanloopstroom wordt beperkt.
28 a bij een juist gekozen weerstand in de rotorkring de aanzetstroom
toeneemt/afneemt en het aanzetkoppel kleiner/groter wordt.
b bij verandering van de rotorweerstand de koppel-toerenkarakteristiek wel/niet
verandert.
c ondersynchrone cascadeschakeling
29 a/b
T
n nd
Tmax
Taz2
Taz1
0
c Het aanzetkoppel is groter/kleiner geworden.
5 D R A A I S T R O O M M O T O R E N 35
S n e l h e i d s r e g e l i n g e n r e n d e m e n t v a n
d r a a i s t r o o m m o t o r e n
30 a De snelheid van een KA-motor kan het best worden geregeld door middel van een
softstarter/frequentieregelaar/ster-driehoekschakelaar/weerstanden in de stator.
b De snelheid van een SA-motor kan verliesarm worden geregeld door middel van
een frequentieregelaar/slipregelaar/regelweerstanden in de rotor/ondersynchrone
cascadeschakeling.
c De snelheid van een synchrone motor kan het best worden geregeld door middel
van een frequentieregelaar/verandering van het aantal poolparen/weerstanden in de
gelijkstroombekrachtiging.
31 a nd = = = 25 s!1
f
p
50 Hz
2 poolparen
b slip 4% Y s = = 0,044
100
c nr = n
d(1! s) = 25 s!1 × (1 ! 0,04) = 24 s!1
32 a Pmech
= P0 = 1650 W
b Paf = T @ T
as = 2 @ π @ n @ T
as = 2 × π × 47 s!1 × 40,7 N @ m . 12 000 W
c PCu
= Pv ! P
mech = (P
toe ! P
af) ! P
mech = 15 000 W ! 12 000 W ! 1650 W =
1350 W
d 0 = = = 0,8Paf
Ptoe
12 000W
15 000W
e Ptoe
= U @ I @ %3 @ cos n Y cos n = = = 0,85Ptoe
U @ I @ 3
15 000W
400 V× 25,5 A × 3
36 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
Z e l f t o e t s
1 a De stator bestaat uit drie spoelen, ruimtelijk 120E over de omtrek verdeeld in
gleuven in het blikpakket. Het doel is het opwekken van het cirkelvormige
draaiveld nd.
b Uit een blikpakket met een kooi, bestaande uit kortgesloten koperen staven. Door
het draaiveld worden in de kooi stromen opgewekt. Door de lorentzkracht
ontstaat een drijvend koppel.
c Driefasenwikkeling in sterschakeling. De uiteinden worden door sleepringen en
koolborstels aangesloten op drie rotoraanzetweerstanden. Het doel is de
aanloopeigenschappen ten opzichte van de KA-motor te verbeteren.
d Poolrad. Deze bestaat uit een twee- of meerpolige bewikkelde rotor, toegevoerd
via twee sleepringen met koolbostels.
e Bij asynchroon draait de rotor langzamer dan het draaiveld van de stator (nr< nd).
Bij synchroon loopt de rotor in de pas met het draaiveld van de stator (nr = nd).
2 O De stator van alle typen draaistroommotoren is gelijk.
G De rotor van alle typen asynchrone draaistroommotoren is gelijk.
G De synchrone motor werkt volgens het inductieprincipe.
O De werking van de SA-motor is in principe gelijk aan die van de KA-motor.
G De synchrone motor heeft een hoge aanzetstroom.
G De SA-motor heeft een hoge aanloopstroom en een laag aanzetkoppel.
O De SA-motor heeft een lage aanloopstroom en een hoog aanzetkoppel.
3 a Een KA-motor heeft ten opzichte van een SA-motor een gecompliceerde/
eenvoudige constructie maar de aanloopeigenschappen zijn beter/slechter.
b Door toepassing van een frequentieregelaar bij KA-motoren kan de
aanloopstroom groter worden dan/kleiner worden dan/gelijk blijven aan de
aanloopstroom bij directe inschakeling, terwijl het aanzetkoppel
groter/gelijk/kleiner is dan het nominale koppel.
c Met een ster-driehoekaanzetter wordt de aanloopstroom wortel drie maal/twee
maal/drie maal zo klein als bij directe aanloop. Het aanzetkoppel wordt groter/
blijft gelijk/wordt kleiner.
d De rotorfrequentie van een KA-motor met een ster-driehoekaanzetter is
afhankelijk/onafhankelijk van de belasting.
4 a
V2
V1W2
W1
U2
U1L1
L2
L3
U1
U2V1V2
W1
W2L1
L2
L3
a sterstand b driehoekstand
b Ilijn = 9 A = = = 3 A IazYD
Ilijn
3
9 A
3
5 D R A A I S T R O O M M O T O R E N 37
5 a nr = n
d (1 ! s)
b 48 s!1 = 50 s!1 (1 ! s) Y = 1 ! s Y s = 0,04 (4%)48 s
!1
50 s!1
c halflast: s =2% Y s = 0,02
nr = n
d (1 ! s) = 50 s!1 (1 ! 0,02) = 49 s!1
6 Pas = 0 @ P
toe =0,85 × 10 000 W = = 8500 W
Pv = P
t ! P
a = 10 000 W ! 8500W = 1500 W
.
6 Wisselstroommotoren
W e r k i n g e n e i g e n s c h a p p e n
1 a Bij synchrone éénfasewisselstroommotoren is de rotatiefrequentie van de rotor
gelijk aan/lager dan die van het in de stator opgewekte magnetische veld.
b Bij asynchrone éénfasewisselstroommotoren is de rotatiefrequentie van de rotor
gelijk aan/lager dan die van het in de stator opgewekte magnetische veld.
c Bij synchrone wisselstroommotoren wordt in de stator een sinusvormig magnetisch
wisselveld/cirkelvormig draaiveld opgewekt als er stroom door de geleiders vloeit.
d Bij asynchrone wisselstroommotoren wordt in de stator een sinusvormig magnetisch
wisselveld/cirkelvormig draaiveld opgewekt als de stator is uitgevoerd met een twee
fasenwikkeling/hoofd- en hulpwikkeling met condensator.
2 1 Gaat zonder hulpmiddelen nooit uit zichzelf draaien.
2 De rotatiefrequentie is constant en onafhankelijk van de belasting.
3 Synchrone motoren kunnen niet zwaar belast worden.
4 Snelheidsregeling alleen door regeling van de frequentie.
3 1 Asynchrone motoren lopen uit zichzelf aan.
2 De rotatiefrequentie is niet constant en afhankelijk van de belasting.
3 Grote aanzetstromen en hoog aanzetkoppel.
4 Weinig onderhoud.
4 De stator. Deze moet zijn uitgevoerd voor éénfasewisselstroom. De rotorconstructies
vertonen veel overeenkomst.
5 motor A B C
1 spleetpoolmotor G O G
2 magneetrotormotor O G G
3 reluctantiemotor O G G
4 universeelmotor G G O
5 hysteresismotor O G G
6 condensatormotor G O G
40 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
S y n c h r o n e w i s s e l s t r o o m m o t o r e n
6 G is altijd uitgevoerd met een hoofd- en hulpwikkeling.
G heeft meestal een driefasenwikkeling, aangesloten op wisselstroom.
O kan zijn uitgevoerd met een, twee of drie wikkelingen.
O is veelal uitgevoerd als het type spleetpool.
7 1 in elektrische klokken
2 in schakelklokken
3 in cd-spelers
4 in videorecorders
8 G inductiemotoren
O hysteresismotoren
G universeelmotoren
O magneetrotormotoren
9 a De rotor heeft een aantal uitsparingen overeenkomstig met het pooltal van de
statorwikkeling.
b De reluctantiemotor loopt asynchroon/synchroon aan ten gevolge van de
constructie van de stator/rotor.
c Na het aanlopen is de rotatiefrequentie van de rotor gelijk aan/kleiner dan de
rotatiefrequentie van statordraaiveld.
10 a De afgebeelde motor is van het asynchrone/synchrone type.
b De naam van deze motor is reluctantiemotor/hysteresismotor/magneetrotormotor.
c De rotor bestaat uit zachtmagnetisch staal/inwendig kortgesloten wikkelingen/
hardmagnetisch staal.
d De rotor loopt asynchroon/synchroon aan omdat de rotor een permanente magneet
is/de rotor door het draaiveld gemagnetiseerd wordt.
e Dit type motor heeft een hoog/laag vermogen en een hoog/laag rendement.
11 G loopt de rotor uit zichzelf aan.
G wordt in de stator bij ingeschakelde netspanning een draaiveld opgewekt.
O wordt in de stator bij ingeschakelde netspanning een wisselend magneetveld
opgewekt.
O is de rotor uitgevoerd met permanente magneetpolen.
12 a Door het wisselend magneetveld/draaiveld in de stator worden de permanente
magneetpolen/geïnduceerde magneetpolen van de rotor afwisselend aangetrokken
en afgestoten, waardoor de rotor uit zichzelf/niet uit zichzelf aanloopt.
b De magneetrotor bestaat uit een zacht stalen/kunststof constructie met daarin
opgenomen rotorspoelen/permanente magneetjes.
c De rotorfrequentie is in het algemeen hoog/gemiddeld/laag.
6 W I S S E L S T R O O M M O T O R E N 41
A s y n c h r o n e w i s s e l s t r o o m m o t o r e n
13 a
L1 N
CE1
E2
M
b Wikkeling E1 is hoofdwikkeling/hulpwikkeling waarin een wisselveld/draaiveld
wordt opgewekt.
c Wikkeling E2 is hoofdwikkeling/hulpwikkeling waarin een wisselveld/draaiveld
wordt opgewekt.
d De twee velden afkomstig van de spoelen E1 en E2 maken een ruimtelijke hoek
van 90E.
e Om de stroom in E2 ongeveer 90E te laten vóórijlen op de stroom in E1.
f In de stator ontstaat een wisselveld/draaiveld omdat de velden ruimtelijk 90E
verschoven zijn en de twee velden ook 90E in fase verschoven zijn. Deze stellen
zich samen tot een cirkelvormig draaiveld.
14 a De motor is meestal uitgevoerd met een kooianker(kortsluit)rotor.
b De stator bestaat uit twee wikkelingen die ruimtelijk 90E verschoven zijn.
c In de stator wordt een draaiveld opgewekt.
d Loopt de motor uit zichzelf aan? Ja.
15 a 1 zacht stalen kooirotor
2 rotorstaven (kortgesloten)
3 hoofdveld
4 hulpveld
5 condensator
b inductiemotor
c Twee velden ruimtelijk 90E verschuiven.
d Het hulpveld 90E in fase te verschuiven ten opzichte van het hoofdveld.
e Het hoofd- en hulpveld stellen zich samen tot een draaiveld. In de rotorstaven
worden stromen geïnduceerd. Door de lorentzkacht gaat de rotor draaien.
16 a rotor/stator
b alleen voor in asynchrone/alleen voor in synchrone/ zowel voor in synchrone als
asynchrone
c wel/niet
d wel/niet
17 a Uit een hoofd- en een hulpwikkeling.
b Een condensator in de keten van de hulpwikkeling, alleen tijdens aanlopen.
c Een condensator die zowel tijdens het aanlopen als tijdens bedrijf ingeschakeld
blijft.
d max. 5000 W
42 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
U n i v e r s e e l m o t o r
18 a Een universeelmotor is een inductiemotor/commutatormotor/asynchrone motor.
b De universeelmotor werkt alleen op wisselstroom/alleen op gelijkstroom/zowel op
wissel- als gelijkstroom.
c De universeelmotor vertoont veel overeenkomst met de gelijkstroom shuntmotor/
seriemotor/compoundmotor.
d De draairichting van de universeelmotor kan worden omgekeerd door de
aansluitingen van de motor/rotor om te polen.
e Universeelmotoren kunnen HF-storingen veroorzaken doordat de stroom in de
rotor met een frequentie van 50Hz wordt omgepoold/er vonkvorming tussen de
commutator en koolborstels optreedt.
f Radiostoringen veroorzaakt door de univelseelmotor kunnen worden onderdrukt
door parallel aan de motor smoorspoelen/condensatoren te plaatsen.
19 a 1 collector
2 koolborstels
3 juk
4 polen
5 veldspoelen (bekrachtiging)
6 rotor(anker)wikkeling
b De veldspoelen en rotorwikkeling (via collector) zijn aangesloten op wissel-
spanning. Op de rotorwikkeling ontstaat een kracht waardoor deze gaat draaien.
Na elke omwenteling keert via de collector de stroom in de rotor om, zodat de
lorentzkracht steeds dezelfde richting houdt. Hierdoor blijft de motor draaien.
20 apparaat/toestel A B C
1 stofzuiger G G O
2 elektrische klok O G G
3 handmixer G G O
4 wasmachine G O G
5 cv-installatie G O G
6 cd-speler O G G
7 boor G G O
8 koffiemolen G G O
9 koelkast G O G
10 schakelklok O G G
U i t v o e r i n g s v o r m e n e n o n d e r h o u d
21 a I staat voor International en P voor Protection.
b IP54, 5 is stofvrij en 4 is beschermd tegen water.
22 Externe afzonderlijk gevoede ventilatoren. De koeling is dan onafhankelijk van de
rotatiefrequentie. Toegepast bij motoren waarbij voortdurend de rotatiefrequentie
wordt geregeld.
6 W I S S E L S T R O O M M O T O R E N 43
23 a International.
b Cooling.
c De koelmethode.
d De manier waarop het koelvermogen wordt geleverd.
24 1 Tussen wikkelingen en statorblik.
2 Tussen fasewikkelingen onderling.
3 Rondom de complete wikkeling (impregneren).
4 De wikkelingkop.
5 De doorverbindingen en draden van wikkeling naar klemmenbord.
25 a IM betekent International Mounting.
b Betekenis van de daaropvolgende vier cijfers:
1 Soort montage.
2 Type motor.
3 Stand van de assen.
4 Aantal aseinden of speciaal aseinde.
26 a Asynchrone driefasenmotor.
b IP 55, beschermd tegen onschadelijk stof en spuitwaterdicht.
c Isolatieklasse F.
d 75 kW.
e Driehoek.
f 400 V.
g 1480 min-1.
h 50 Hz.
44 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
Z e l f t o e t s
1 a Een spleetpoolmotor kan zowel een synchrone motor als een asynchrone
motor/zowel een synchrone motor als een commutatormotor zijn.
b Een reluctantiemotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een
commutatormotor.
c Een universeelmotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een
commutatormotor.
d Een condensatormotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een
commutatormotor.
e Een magneetrotormotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een
commutatormotor.
f Een hysteresismotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een
commutatormotor.
2 a synchrone motoren
b universeelmotoren
c asynchrone motoren
d universeelmotoren
e synchrone motoren
3 a spleetpoolmotor
b 1 hoofdpool
2 hulppool
3 statorwikkeling
4 spleetpool met kortsluitwinding
c Door de transformatorwerking wordt in kortsluitspoel 4 een sterke stroom
opgewekt waardoor in de spleetpool links een extra veld wordt opgewekt. Aan
één zijde ontstaat een sterker veld waardoor een draaiveld ontstaat.
4 a Een universeelmotor kan zowel op wisselstroom als op gelijkstroom werken.
b De opbouw is als een gelijkstroomseriemotor.
c De universeelmotor is niet onderhoudsvrij in verband met de collector en de
koolborstels.
d Geschikt voor zowel wisselstroom als gelijkstroom.
6 W I S S E L S T R O O M M O T O R E N 45
5 a Onderdelen wisselstroommotor:
1 rotor
2 rotorwikkeling
3 hoofdveld
4 hulpveld
5 condenstor voor faseverschuiving in het hulpveld
b Een inductiemotor.
c Het hoofdveld plus hulpveld zorgen voor een roterend draaiveld.
d De condensator (5) zorgt voor een faseverschuiving in het hulpveld om een
roterend draaiveld te verkrijgen.
e Aangesloten op een eenfasespanning ontstaat in het hoofdveld een wisselend
magnetisch veld. Vertikaal op het hoofdveld ontstaat een wisselend magnetisch
veld met een faseverschuiving door de condensator. De twee velden veroorzaken
een roterend magneetveld. In de rotorwikkeling wordt een stroom opgewekt,
waardoor de rotor gaat draaien. In het metaal van de rotor worden magneetpolen
opgewekt waardoor de rotor synchroon gaat draaien op het roterend
magneetveld.
.
7 Servosystemen
I n l e i d i n g
1 laser in een cd-speler
roer van een schip
flaps van de vleugel van een vliegtuig
loop van een kanon
pick and place machine (SMD)
2 Overeenkomst: in beide gevallen wordt de proceswaarde Y teruggevoerd naar de
besturing.
Verschil: bij een aandrijfsysteem ondergaat de proceswaarde weinig veranderingen en
bij een servosysteem verandert de proceswaarde voortdurend.
3 O Bij een tachogenerator is de afgegeven spanning rechtevenredig met de rotatiefre-
quentie.
G De rotor van een tachogenerator bevat een aantal permanente magneten.
O De opgewekte spanning bij een tachogenerator is een wisselspanning.
O Een tachogenerator kan zeer lage rotatiefrequenties meten.
G Een tachogenerator bezit geen koolborstels.
4 b opnemer die de rotatiefrequentie kan meten
5 G geeft digitale signalen af
O de stator bezit twee wikkelingen
G bepaalt de grootte van het aandrijfkoppel
O bepaalt de stand van de motoras
O bepaalt de rotatiefrequentie van de motoras
A l g e m e n e e i g e n s c h a p p e n s e r v o s y s t e m e n
6 a de factor tijd speelt een belangrijke rol ja/nee
b de acceleratie en deceleratietijd is lang ja/nee
c een servomotor bezit soms een mechanische rem ja/nee
d bij stilstand levert een servomotor vaak een groot koppel ja/nee
48 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
7 Bij een dynamische aandrijving is de acceleratietijd vaak zeer kort, waardoor de
nominale rotatiefrequntie snel wordt bereikt. Omdat veel servomotoren uitgerust zijn
met een rem, kunnen we de productietijd vaak bekorten, waardoor er economischer
geproduceerd kan worden. De remtijd bij het decelereren is vaak mede afhankelijk
van de massatraagheid van de belasting.
8 a Als de massatraagheid groot is, is de acceleratietijd klein. ja/nee
b Een servomotor bezit een klein piekkoppel. ja/nee
c Voor de besturing van een vliegtuig gebruiken we servo’s. ja/nee
d De uitlooptijd van een servo is kort. ja/nee
e Een reductiekast verhoogt het uitgaande toerental. ja/nee
f Een reductiekast verhoogt het uitgaande koppel. ja/nee
9 aandrijfschijf A = @ massa @ r2 = × 50 kg × (0,25 m)2 = 1,563 kgm21
2
1
2
aandrijfschijf B = @ massa @ r2 = × 50 kg × (0,125 m)2 = 0,391 kgm21
2
1
2
aandrijfschijf C = @ massa @ r2 = × 50 kg × (0,05 m)2 = 0,063 kgm21
2
1
2
10 Beide verlagen het toerental en verhogen het uitgaande koppel. Alleen de planetaire
uitvoering bezit weinig speling.
11 G de tandwielen vormen een vertraging
O de rotatiefrequentie van de trappers is lager dan die van het achterwiel
G het aandrijfkoppel (trappers) is gelijk aan die van het achterwiel
O de overbrenging bezit geen speling
A C - e n D C - s e r v o m o t o r e n
12 AC-servomotor DC-servomotor
de massatraagheid is gering O O
een hoog toerental is mogelijk O O
bezit een snelle koppelopbouw O O
kan thermisch hoog belast worden O G
is ouderhoudsvriendelijk O G
is goedkoop in aanschaf G O
13 Op een connector worden de voedingslijnen aangesloten. In de tweede connector
bevinden zich de aansluitingen van de encoder of resolver.
7 S E R V O S Y S T E M E N 49
14 a 6,39 kgcm2
b 14,6 Nm en 43,8 Nm
c 200%
S t a p p e n m o t o r e n e n l i n e a i r e m o t o r e n
15 a Een stappenmotor bezit een laag/hoog dynamisch gedrag.
b Bij stappenmotor wordt geen/wel terugkoppeling toegepast.
c De nauwkeurigheid van een stappenmotoraandrijving hangt af van de spanning/
staphoek.
d Bij bipolaire sturing heeft de wikkeling van de stator geen/wel een
middenaftakking nodig.
e Bij een unipolaire sturing hebben we acht/vier transistoren voor de sturing nodig.
f Bij een vierfasen-stappenmotor is het koppel lager/hoger dan bij een tweefasen-
stappenmotor.
16 a = 200360 E
1,8 E
b 6
c 8,6 W
17 1 geen roterende onderdelen
2 geen koolborstels, dus nauwelijks onderhoud
3 laag massatraagheidsmoment
4 compacte bouwvorm
50 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
Z e l f t o e t s
1 O Een closed-loop-systeem bevat altijd een regelaar.
G Een bagagetransportsysteem is een servosysteem.
G Het positioneren van een antenne is een open-loop-systeem.
2 d De polariteit van de afgegeven spanning is afhankelijk van de draairichting.
3 a Een encoder is een analoge/digitale opnemer.
b Een resolver meet de grootte van het koppel/de rotatiefrequentie.
c Een resolver is wel/niet bestand tegen schokken.
d Een encoder meet de grootte van de rotatiefrequentie/het koppel.
4 a Een AC-servomotor is een asynchrone/synchrone motor.
b Een AC-servomotor heeft wel/geen koolborstels.
c De rotor van een AC-servomotor bezit wel/geen wikkelingen.
d De thermische weerstand van een AC-servomotor is laag/hoog.
5 a Een DC-servomotor is een aangepaste gelijkstroomgenerator/gelijkstroommotor.
b Een DC-servomotor heeft wel/geen koolborstels.
c De rotor van een DC-servomotor bezit wel/geen wikkelingen.
d Een DC-servomotor is niet/wel onderhoudsvriendelijk.
6 c De nauwkeurigheid van een stappenmotoraandrijving hangt af van de staphoek.
8 Spoelen
I n l e i d i n g e n e i g e n s c h a p p e n s m o o r s p o e l
1 d Een spoel, aangesloten op een wisselspanning, wekt een inductiespanning UL op,
die tegengesteld is aan de aangelegde spanning.
2 b XL = 2 @ π @ f @ L
3 vectordiagram a
4 d 1,6 Ω
I n v l o e d k e r n o p d e e i g e n s c h a p p e n e n v e r l i e z e n v a n e e n
s m o o r s p o e l
5 G De absolute permeabiliteit μ0 is 1,256 × 10-6 m/H.
O De absolute permeabiliteit μ0 is 4 @ π @ 10!7 H/m.
O De relatieve permeabiliteit μr van lucht is 1.
G De relatieve permeabiliteit μr van dynamostaal is 0,2 tot 0,4.
O De relatieve permeabiliteit μr van ferromagnetische stoffen is >> 1.
O De relatieve permeabiliteit μr is afhankeljk van de veldsterkte H.
G μ = μ0 + μ
r
O μ = μ0 . μ
r
6 c 1,57 mH
7 G Koperverliezen ontstaan in de kern.
O Koperverliezen ontstaan in de draden.
O Als de coëfficiënt van zelfinductie L laag is, zijn de koperverliezen hoog.
G Als de coëfficiënt van zelfinductie L hoog is, zijn de koperverliezen hoog.
O Wervelstroomverliezen ontstaan in de kern.
G Wervelstroomverliezen ontstaan in de draden.
O IJzerstroomverliezen ontstaan in de kern.
O IJzerstroomverliezen spelen bij smoorspoelen nauwelijks een rol.
52 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
T o e p a s s i n g e n v a n s m o o r s p o e l e n
8 O Het voorschakelapparaat bezit een hoge coëfficiënt van zelfinductie.
G In een voorschakelapparaat ontstaan veel koperverliezen.
O Een voorschakelapparaat beperkt de stroom door de TL-buis.
O In een voorschakelapparaat ontstaat bij het uitschakelen een hoge
zelfinductiespanning.
G In een voorschakelapparaat ontstaan veel ijzerverliezen.
9 Een van de voordelen van het beperken van een snelle toename van de stroom is het
verlengen van de levensduur van met name dure halogeenlampen.
10 a Tabel 8.1
onderdeel impedantie reactantie
4,7 mH 1,5 Ω
0,47 μF 6772 Ω
4700 pF 677 255 Ω
b/c
IRL
340 kΩ
1,5 Ω
1,5 Ω
6,7 kΩ
6,7 kΩ
1,5 Ω
1,5 Ω
677 kΩ677 kΩ230 V
50 Hz 38 ΩRload
d De weerstand van 340 kΩ zorgt ervoor dat de condensatoren bij het uitschakelen
van de belasting of netspanning ontladen worden.
11 a De spoel heeft voor lage frequenties een lage impedantie en voor hoge frequenties
een hoge impedantie. Hierdoor zal de stroom door de basspeaker groot zijn als de
frequentie van het signaal laag is.
Het tegenovergestelde geldt voor de condensator. Deze heeft bij hoge frequenties
een lage impedantie waardoor de stroom door de tweeter hoog is. Bij lage
frequenties is de impedantie van de condensator hoog, zodat de tweeter geen lage
tonen kan weergeven.
8 S P O E L E N 53
b Tabel 8.2
frequentie Uin
(Hz)
XL
(Ω)
XC
(Ω)
Ubasspeaker
(V)
Utweeter
(V)
10 0,08 800 10 0
100 0,8 80 9,1 0,9
1000 8 8 5 5
10 000 80 0,8 0,9 9,1
c
f
ULS
100 101 102 1030
2
4
6
8
10
V
2 5 2 5 2 5 Hz1042 5
Utweeter
Ubasspeaker
De overgangsfrequentie is 1000 Hz.
d Waarde C 8 μF Waarde L 0,5 mH
12 a Tabel 8.3
frequentie LS1 LS2 LS3
3,3 μF 0,22 mH 10 μF 0,56
mH
33 μF 1,2 mH
(Hz) (Ω) (Ω) (Ω) (Ω) (Ω) (Ω)
5 9600 0,007 3180 0,018 960 0,038
50 960 0,07 318 0,18 96 0,38
500 96 0,7 31,8 1,8 9,6 3,8
1000 48 1,4 15,9 3,6 4,8 7,6
5000 9,6 7 3,18 18 0,96 38
10 000 4,8 14 0,318 36 0,48 76
54 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
b Tabel 8.4
type speaker LS1 LS2 LS3
woofer X
squaker X
tweeter X
8 S P O E L E N 55
Z e l f t o e t s
1 O Een spoel, aangesloten op een wisselspanning, wekt een inductiespanning UL op
die tegengesteld is aan de aangelegde spanning.
O Een spoel heeft voor wisselspanning een hogere weerstand dan voor
gelijkspanning.
G De reactantie van een condensator geven we aan met de letters Xl.
G Een luchtspoel noemen we ook wel smoorspoel.
O Een voorschakelapparaat ontsteekt een TL-lamp.
2 b 33 H
3 d I = 0,33 A, UR = 103,6 V en U
L = 207,2 V
4 In spoelen die uitgerust zijn met een ijzeren kern en aangesloten zijn op een
gelijkspanning ontstaan hoge koperverliezen en lage ijzerverliezen. Een smoorspoel
aangesloten op een wisselspanning zal een hoge impedantie bezitten en nauwelijks
verliezen hebben. Een condensator zal op gelijkspanning een hoge reactantie bezitten.
In een netfilter vormen de condensatoren voor de hoge frequenties een lage reactantie
waardoor stoorsignalen worden kortgesloten. Spoelen in een netfilter vormen voor de
stoorsignalen een hoge impedantie, waardoor stoorsignalen worden tegengehouden.
5 b stroom bij het inschakelen te beperken
6 O Een netfilter voorkomt dat storingen vanuit het net in een voeding terechtkomen.
O Een netfilter voorkomt dat storingen vanuit een systeem in het net terechtkomen.
G Het spanningsverlies in een netfilter is hoog.
O Een netfilter moet voorzien zijn van een beschermingsaansluiting (aarde-
aansluiting).
O Condensatoren in een netfilter moeten bi-polair zijn.
.
9 Transformatoren
P r i n c i p e e n g r o o t h e d e n
1 a De primaire wikkeling van de éénfase-transformator ligt aan de hoogste
spanning/is de wikkeling waaraan elektrische energie wordt toegevoerd/is met de
verbruiker verbonden.
b De secundaire zijde van de éénfase-transformator heeft de laagste spanning/is de
wikkeling die met het wisselstroomnet is verbonden/is de wikkeling die energie
afgeeft.
c In de primaire wikkeling wordt elektrische energie omgezet in magnetische energie/
magnetische energie omgezet in elektrische energie.
d In de secundaire wikkeling wordt elektrische energie omgezet in magnetische
energie/magnetische energie omgezet in elektrische energie.
2 G U1 = 4,44 @ N
2 @ f @ M
O U1 = 4,44 @ N
1 @ f @ M
G U1 = 2 @ π @ f @ N
2 @ M
O U2 = 4,44 @ N
2 @ f @ M
3 a n = N
1
N2
b k = U
1
U2
4 O = N
1
N2
U1
U2
G = N
1
N2
U2
U1
G = N
1
N2
I1
I2
O = N
1
N2
I2
I1
G = Z1
Z2
N1
N2
O =
Z1
Z2
N1
N2
2
5 d = = n = 10Z1
Z2
N1
N2
2N
1
N2
Z1 = Z
2 × 102 = 2 Ω × 100 = 200 Ω
58 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
6 a = Y = N
1
N2
U1
U2
1200 windingen
N2
240 V
12 V
N2 = × 1200 windingen = 60 windingen
12 V
240 V
b I1 = = = 2 A
Pσ
U1
480 VA
240 V
I2 = = = 40 A
Pσ
U2
480 VA
12 V
c Z2 = = = 0,3 Ω
U2
I2
12 V
40 A
Z1 = @ Z
2 = @ Z
2 = × 0,3 Ω = 120 Ω
N1
N2
2U1
U2
2
240 V
12 V
2
V e r l i e z e n e n r e n d e m e n t
7 a
Z2
I1 R1 I2R2
Xlek1Xlek2
U1 U2
b voorstelling toelichting
R ohmse weerstanden Zowel primair als secundair hebben de
wikkelingen ohmse weerstanden (R1 en R
2).
X lekveldreactanties Zowel primair als secundair treden magnetische
lekvelden op (M1 en M
2) die de lekveldreactanties
(X1 en X
2) veroorzaken.
8 a Spanningsverlies in een transformator is afhankelijk/onafhankelijk van de
belasting.
b Spanningsverlies in een transformator is afhankelijk/onafhankelijk van ohmse
weerstand van zowel primaire als secundaire wikkelingen.
c Spanningsverlies in een transformator is wel/geen vermogensverlies.
d Spanningsverlies in een transformator treedt op uitsluitend aan de secundaire
zijde/ uitsluitend aan de primaire zijde/zowel aan de primaire als secundaire zijde.
9 T R A N S F O R M A T O R E N 59
9 G Koperverliezen ontstaan ten gevolge van de lekveldreactanties.
G IJzerverliezen treden niet op bij nullast.
O Koperverliezen ontstaan ten gevolge van de ohmse weerstanden in de
wikkelingen.
O Koperverliezen treden nagenoeg niet op bij nullast.
G IJzerverliezen zijn sterk afhankelijk van de stroom.
O Koperverliezen zijn sterk afhankelijk van de stroom.
10 a primaire wikkeling
b
U1
IFe I0
Iwl
c 1 wattcomponent IFe
2 wattloze component Iwl
d Bij nullast treden hysteresis- en wervelstroomverliezen op. Dit veroorzaakt de
wattcomponent IFe
. De wattloze stroom Iwl
zorgt ervoor dat het magneetveld in
stand wordt gehouden.
11 Pv = P
Fe + P
Cu = 800 W + 1200 W = 2000 W = 2 kW
Pt = P
af + P
v = 48 kW + 2 kW= 50 kW
0 = × 100% = × 100% = 96% Pαφ
Pτ
48 kW
50 kW
12 Pt = U
1 @ I
1 @ cos n = 230 V × 10 A × 1 = 2300 W
Paf = U
2 @ I
2 @ cos n = 24 V × 90 A × 1 = 2160 W
0 = × 100% = × 100% = 93,9%Pαφ
Pτ
2160W
2300W
S o o r t e n t r a n s f o r m a t o r e n 1
13 a Een voedingstransformator heeft doorgaans één primaire en één secundaire
wikkeling/meerdere primaire en secundaire wikkelingen.
b Een voedingstransformator heeft veelal secundair een aantal wikkelingen met
hogere/lagere spanning dan de voedingsspanning.
c Een primaire/secundaire wikkeling wordt vaak gebruikt voor de voeding van een
gelijkrichter/het aansturen van hoogfrequente componenten van de schakeling.
d Bij kleinere voedingstransformatoren is de magneetkern meestal uitgevoerd als
rechthoekige gesloten kern/ringkern.
14 1 tv
2 audioversterker
3 cd-speler
4 pc
60 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
15 a de k-factor groter dan/gelijk aan/kleiner dan 1.
b er wel/geen elektrische verbinding van primair naar secundair mogelijk.
c er primair/secundair sprake van een zwevend net.
16 a Een zwevend net waarbij het net geheel galvanisch gescheiden is van het
voedingsnet.
b Met behulp van een beschermingstransformator. Er mag secundair geen
verbinding met aarde zijn.
c 1 in ziekenhuizen
2 in laboratoria
3 in zogenoemde ‘natte’ omgevingen in de industrie
17 a De afgebeelde transformator is een
scheidingstransformator/veiligheidstransformator/beschermingstransformator.
b Dit type transformator heeft een hoge/lage inwendige impedantie.
c Deze transformator is wel/niet bestand tegen secundaire kortsluiting.
18 G Aanraking van de secundaire actieve delen van een veiligheidstransformator is
gevaarlijk.
O Aanraking van de secundaire actieve delen van een veiligheidstransformator is
ongevaarlijk.
G De toegekende secundaire spanning is 50 V.
O De toegekende secundaire spanning is ten hoogste 50 V.
G Bij een veiligheidstransformator is er sprake van een functionele isolatie tussen de
primaire en secundaire wikkelingen.
O Bij een veiligheidstransformator is er sprake van een hoogwaardige isolatie tussen
de primaire en secundaire wikkelingen.
S o o r t e n t r a n s f o r m a t o r e n 2
19 a Lektransformatoren hebben een groot/klein magnetisch lekveld, waardoor in
onbelaste toestand de secundaire spanning hoog/laag is en in belaste toestand
hoog/laag is.
b 1 Bij gasontladingslampen als ontsteektransformator.
2 Als elektrische lastransformator.
c De spanning in onbelaste toestand noemen we de brandspanning/ontsteekspanning
in belaste toestand brandspanning/ontsteekspanning/lasspanning.
d 70 à 80 V; 20 à 40 V
20 Onbelast gaat vrijwel het gehele magneetveld door de kern van de secundaire
wikkeling. Er ontstaat een hoge ontsteekspanning die nodig is om de lasboog te
ontsteken. Bij belasting gaat een deel van het veld door de magnetische shunt zodat
de brandspanning laag is.
21 a heeft gescheiden/gemeenschappelijke primaire en secundaire wikkelingen.
b is secundair galvanisch gescheiden/verbonden met het voedingsnet.
c heeft een hoger/lager rendement dan een gewone transformator.
d is bij een secundaire spanning lager dan 50 V gevaarlijk/ongevaarlijk voor directe
aanraking.
9 T R A N S F O R M A T O R E N 61
22 Als de variac is uitgevoerd als spaartransformator, is er direct aanrakingsgevaar. Bij
toepassing van gescheiden wikkelingen is het gevaar geringer.
S o o r t e n t r a n s f o r m a t o r e n 3
23 a Een veilige scheiding tussen het hoogspanningscircuit en het meetcircuit.
b 1 stroomtransformatoren
2 spanningstransformatoren
c meettransformator voor het meten van stromen (stroomtransformator)
24 a De primaire wikkeling van een stroomtransformator bestaat uit enkele windingen
van dik draad, aangesloten op twee fasen van het hoogspanningscircuit/voert
rechtstreeks de hoofdstroom van het te meten hoogspanningscircuit.
b De secundaire wikkeling van een stroomtransformator is berekend op een
maximum meetstroom van 5A/de toegekende stroomwaarde van het te meten
hoogspanningscircuit.
c Als de ampèremeter van een stroomtransformator wordt verwijderd, moeten de
klemmen van de secundaire wikkeling in verband met de veiligheid worden
geïsoleerd/worden kortgesloten.
d Met een stroomtransformator meten we direct/indirect de hoge/lage
stroomwaarden van het hoogspanningsnet met een meter met een klein/groot
meetbereik.
e Een stroomtransformator wordt uit veiligheidsoverweging wel/niet tegen
kortsluiting beveiligd.
25 G Een spanningstransformator meet rechtstreeks de spanning van het
hoogspanningscircuit.
O Een spanningstransformator meet op een veilige indirecte manier de spanning van
het hoogspanningscircuit.
G Bij een spanningstransformator zijn om veiligheidsredenen de primaire wikkeling
en de kern met aarde verbonden.
O Bij een spanningstransformator zijn de secundaire wikkeling en de kern geaard,
zodat bij doorslag geen hogere spanningen dan de secundaire spanning kunnen
optreden.
G Een spanningstransformator mag niet tegen kortsluiting worden beveiligd.
O Een spanningstransformator bevat een drietal beveiligingen tegen kortsluiting.
U i t v o e r i n g s v o r m e n
26 1 vierkante of rechthoekige constructie
2 rechthoekige kern
3 ringvormige kern
27 a wisselstroom/draaistroom
b k = 1
c primair 220 V, secundair 220 V
d 1000 VA
e primair 4,54 A, secundair 4,54 A
62 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
28 koeling toelichting
1 luchtkoeling natuurlijke warmte-afvoer via omgeveningslucht
2 luchtkoeling met ventlator geforceerde luchtkoeling met behulp van een
ventilator
3 oliekoeling wamte wordt afgevoerd via een oliebad waarin de
transformator is gemonteerd
9 T R A N S F O R M A T O R E N 63
Z e l f t o e t s
1 a n = = N
1
N2
U1
U2
b = = Y = I1
I2
N2
N1
1
n
I1
I2
1
n
2 b = Y N2 = @ N
1 = × 2000 windingen = 50 windingen
N1
N2
U1
U2
U2
U1
400 V
16 000 V
3 a Het koperverlies is afhankelijk/onafhankelijk van de belasting.
b Het koperverlies neemt evenredig toe/kwadratisch toe met de stroom.
c Het ijzerverlies is afhankelijk/onafhankelijk van de aangelegde spanning.
d Het ijzerverlies is afhankelijk/onafhankelijk van de belastingsstroom.
4 a g = = = 0,1 Y g = 10%U
κσ
U1
40 V
400 V
5 G de nullastproef wordt uitgevoerd met een sterk verlaagde primaire spanning
G bij de nullastproef treden de toegekende stroomwaarden op
O bij de nullastproef wordt de primaire winding aangesloten op de toegekende
spanningswaarde en is de secundaire belastingsstroom nul
O de kortsluitproef wordt uitgevoerd met een sterk verlaagde primaire spanning
O bij de kortsluitproef treden de toegekende stroomwaarden op
G een kortsluitproef wordt onbelast uitgevoerd
6 c Pt = U @ I @ cos n = 230 V × 10 A × 0,8 = 1840 W
Pa = P
t ! P
v = 1840 W ! (62 W + 30 W) = 1748 W
0 = × 100% = × 100% = 95%Pα
Pτ
1748W
1840W
7 a voedingstransformator
b beschermingstransformator
c lektransformator
d spaartransformator
8 type trafo toepassing
1 stroomtransformator veilig meten van grote stromen in een HS-net
2 spanningstransformator veilig meten van hoge spanningen in een HS-net
9 a Een S-keten is een zwevend net met een galvanische scheiding met het
voedingsnet. De S-keten is niet geaard. Bij kortsluiting in een aangesloten apparaat
hoeft de belasting niet te worden afgeschakeld.
b Een S-keten wordt verkregen met behulp van een scheidingstransformator met
gelijke primaire en secundaire spanning. De secundaire wikkeling is galvanisch
gescheiden van de netzijde. De S-keten is niet geaard.
64 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
10 1 Een zwevend net wordt toegepast in ziekenhuizen en laboratoria.
2 Een zwevend net wordt ook toegepast in natte omgevingen zoals melkfabrieken.
3 Ook wordt een zwevend net toegepast in de voedingsindustrie en in de chemische
industrie.
10 Besturingstechniek
I n l e i d i n g b e s t u r i n g s t e c h n i e k
1
sensor actuator
soort - temperatuurmeter
- soms een niveaudetector
verwarmingselement
functie - de watertemperatuur meten
- uitschakelen van het
verwarmingselement
verwarmen van water
2
onderdeel soort functie
sensor - temperatuurmeter
- schakelaar
- meten van de luchttemperatuur
- detecteert of de deur gesloten is
actuator 1 magnetronbuis t.b.v. hf-
straling
verwarmen product
actuator 2 ventilator circuleren van de lucht
actuator 3 motor aandrijven draaitableau
3
onderdeel soort
sensoren temperatuurmeter (meten van de temperatuur van de
gekoelde lucht)
schakelaar (detecteert of de deur gesloten is)
muntdetector (detecteert type munt)
elektronische sensor (detecteert of er nog producten
aanwezig zijn)
actuatoren koel-unit (verlagen luchttemperatuur)
stappenmotor of gelijkstroommotor
(aandrijven uitwerpmechanisme producten)
66 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
4
onderdeel soort functie
sensor 1 optische sensor
(naderingssensor)
detecteert binnenkomende en uitgaande
personen
sensor 2 eindschakelaar detecteert begin- of eindstand deur
sensor 3 krachtsensor beveiliging aandrijving deur(delen)
indien een persoon zich tussen de twee
deurhelften bevindt
actuator aandrijfmotor aandrijven van de beide deurhelften
5 Sensoren: lusdetector in de weg
bewegingssensor gericht op de zebra
naderingssensor of drukknop (geeft de aanwezigheid van voetgangers aan)
ingang/uitgang
6 Een wasmachine, zie figuur 6, bezit een besturingssysteem. Dit is meestal een
microcontroller die de informatie van de sensoren verwerkt en de actuatoren
aanstuurt. De volgorde van het wasprogramma wordt bepaald door de software van
het besturingssysteem. De aandrijfmotor van de trommel is een actuator die door het
besturingssysteem wordt aangestuurd. Het waterniveau in de wasmachine wordt door
een sensor gemeten. De sensoren en actuatoren zijn een onderdeel van de hardware,
de wasprogramma’s zitten in de software.
7 O Een besturingsinstallatie bestaat uit een hardware-deel en een software-deel.
O Een bedieningsconsole vervult dezelfde functie als de sensoren.
G Actuatoren geven geen informatie door naar het besturingssysteem.
G De thermostaat in de huiskamer is een actuator.
O Het wassen van kleding noemen we een proces
S e n s o r e n e n a c t u a t o r e n
8 1 mechanische sensoren
2 elektronische sensoren
9 G Een normally open contact is in rust gesloten.
O Een normally closed contact dat geactiveerd wordt, verbreekt een verbinding.
G Een normally closed contact is in rust geopend.
O Een normally open contact is in rust geopend.
O Een normally open contact dat geactiveerd wordt, veroorzaakt een gesloten
verbinding.
1 0 B E S T U R I N G S T E C H N I E K 67
10
11 contact 13 -14 is een NO-contact, contact 21-22 is NC-contact
12 O Een elektronische sensor heeft voedingsspanning nodig.
G Een elektronische sensor bezit een lage schakelfrequentie.
O Een elektronische sensor bestaat uit een physische interface en een elektrische
interface.
G Een elektronische sensor kan zowel een analoge als een binaire uitgang bezitten.
G De uitgang van een elektronisch sensor kan een signaallamp aansturen.
O Elektronisch sensoren zijn zowel in NO- als in NC-uitvoering verkrijgbaar.
13 G Mechanische schakelaars bezitten een langere levensduur.
G Elektronische sensoren kunnen de voeding naar de actuatoren niet uitschakelen.
O Een mechanische schakelaar onderbreekt direct de voeding naar de actuator.
G Mechanische schakelaars kunnen sneller schakelen
14 G Een actuator meet een van de procesgrootheden en geef deze door aan het
besturingsysteem.
G Een actuator bestaat uit een bedienend element en een meetelement.
O Een actuator geeft energie door aan het proces.
G Een elektrische actuator levert mechanische energie aan het proces.
15 O Een elektromagnetisch relais kan afhankelijk van de uitvoering meerdere
contacten bezitten.
G Een solid state relais kan afhankelijk van de uitvoering meerdere contacten
bezitten.
O Een solid state relais bezit een hoge bedrijfszekerheid.
G Het vermogen dat nodig is om de contacten van een elektromagnetisch relais om
te leggen is groot.
O Het stuurvermogen van een solid state relais is gering.
O Het schakelvermogen van een solid state relais is hoog.
G Een solid state relais is zowel in een NO- als in een NC-uitvoering verkrijgbaar.
68 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
B e s t u r i n g s s y s t e e m
16 O Een besturingssysteem kan gerealiseerd worden met relais.
G Een besturingssysteem ontvangt informatie van de actuatoren.
O Sensoren geven via het besturingssysteem informatie van het proces door aan de
bedieningsconsole.
O De meeste besturingssystemen bestaan uit twee delen: een hardware-deel en een
software-deel.
G De afstandsbediening van een tv is een besturingssysteem.
17
Tabel 10.1
relais
K1
K1:1 K1:2 K1:3 K1:4 A B C D motor lamp
gr
lamp
rd
proces X X X
actuator X X X X
SR-element X X X X X X
set-functie X X X
reset-functie X
18 G De uitgang van een SR-element wordt logisch 1 als de reset-ingang permanent
actief is.
O Setten van een SR-element betekent dat de uitgang logisch 1 wordt.
G De uitgang van een SR-element wordt logisch 0 als de set-ingang even actief is.
G De uitgang van een SR-element wordt aangeduid met de letter O (output).
19 Sequential Function Chart
Een SFC beschrijft de bewerkingen en de volgorde van een besturing.
20 De volgorde van afhandeling is afhankelijk van het type apparaat. Een mogelijkheid
is:
start - 4 - 8 - 6 - 1 - 5 - 3 - 7 - 2 - einde
1 0 B E S T U R I N G S T E C H N I E K 69
21
22 a
S F C - e l e m e n t e n
23 c beveiligingen
24 De initiële stap initialiseert de besturing, dat wil zeggen dat alle uitgangen en merkers
logisch 0 worden gemaakt.
25 – Een stap in een SFC kan actief/niet actief/actief of niet actief zijn.
– Een schuifvoorwaarde in een SFC kan logisch 0/logisch 1/logisch 0 of logisch 1
zijn.
– Een stap in een SFC is soms/altijd verbonden met een actie.
– Een drukknop is in een SFC een stap/actie/schuifvoorwaarde.
– Het actief worden van een stap in een SFC noemen we setten/resetten.
– Als een stap in een SFC geset is, wordt de bijbehorende actie wel/niet uitgevoerd.
26 c de volgende stap
27 1 omschreven tekst
2 expressie van Boole
3 logische symbolen
4 ladderdiagram
70 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
28 a 5 seconden
b 5 seconden
c 10 seconden
d 30 seconden
e 35 seconden
29
groep_1
timer_1Dt#0,5 s
N
INI
1
S1
S2
2
groep_2
timer_2Dt#0,5 s
N
timer_1
3
groep_3
timer_3Dt#0,5 s
N
timer_2
4
groep_4
timer_4Dt#0,5 s
N
timer_3
5
groep_5
timer_5Dt#0,5 s
N
timer_4
timer_5
6
groep_1
timer_6Dt#0,5 s
S7
groep_2
timer_7Dt#0,5 s
S
timer_6
8
groep_3
timer_8Dt#0,5 s
S
timer_7
9
groep_4
timer_9Dt#0,5 s
S
timer_8
10
groep_5
timer_10Dt#0,5 s
S
timer_9
timer_10
11
groep_1R
groep_2R
groep_3R
groep_4R
groep_5R
12
S2
groep_5
1 0 B E S T U R I N G S T E C H N I E K 71
30 a
Tabel 10.2
STAP set reset
1 INI + (X7 @ G) X2
2 X1 @ A X3 + X6
3 X2 @ B X4
4 X3 @ C X5
5 X4 @ D X7
6 X2 @ B X7
7 X5 @ E + X6 @ F X1
b
≥1
S
R
&
X6
X3
A
X1
X2
c
≥1S
R
&
X1
F
X6
&
E
X5
X7
31 a
Tabel 10.3
STAP set reset
1 INI + (X7 @ F) X2
2 X1 @ A X3 + X6
3 X2 @ B X4
4 X3 @ C X5
5 X4 @ D X7
6 X2 @ B X7
7 X5 @ X6 @ E X1
72 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
b
≥1
S
R
&
X6
X3
A
X1
X2
c
S
R
&
X1
X6
E
X5
X7
32 a O STAP2 en STAP6 kunnen gelijktijdig actief zijn.
G STAP2 en STAP3 kunnen gelijktijdig actief zijn.
O STAP4 en STAP7 kunnen gelijktijdig actief zijn.
O STAP2 en STAP10 kunnen gelijktijdig actief zijn.
b X7 @ X9 @ H
c X0
d X6 @ F
e X10
33 a G STAP2 en STAP6 kunnen gelijktijdig actief zijn.
G STAP2 en STAP8 kunnen gelijktijdig actief zijn.
O Geen van de stappen kunnen gelijktijdig actief zijn.
b X2 + X5 + X8
c X3 @ D
d X0
e X7 @ H + X9 @ M
f X0
34 a Q1 = @ I2I1
Q2 = I2 + I3
Q3 = + I4I3
Q4 = I4 @ I5
Q5 = I5 @ + @ I6I6 I5
Q6 = @ IBI6
Q7 = @ IB + ICI6
1 0 B E S T U R I N G S T E C H N I E K 73
35 a Q1 = STAP1 + STAP2
Q2 = STAP2 + STAP3
Q3 = STAP3
Q4 = STAP4 @ TIMER
b
STAP setvoorwaarde(n) resetvoorwaarde(n)
INI stap 4 @ IC stap1 @ I1
1 INI @ I1 STAP2
2 STAP1 @ I2 @ I3 STAP3
3 STAP2 @ I3 @ I4 STAP4
4 STAP3 @ IB INI
36
B e d i e n i n g s c o n s o l e
37 O De bedieningsconsole van een besturingsinstallatie behoort bij de groep sensoren.
G De bedieningsconsole van een besturingsinstallatie behoort bij de groep actuato-
ren.
G De bedieningsconsole van een besturingsinstallatie behoort bij de groep sensoren
en actuatoren.
G Een SCADA-pakket (software) komen we ook bij een wasstraat tegen.
O Een kaartjesautomaat van een parkeergarage bevat een HMI.
G Een snoepautomaat is vaak voorzien van een HMI.
74 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
Z e l f t o e t s
1 a Een besturingsinstallatie bestaat uit een hardware-deel en een software-deel.
2 Een wasmachine bezit geen besturingssysteem. Deze bevat vaak een of meer
schakelklokken. De sturing van de aandrijfmotor van de trommel is afhankelijk van
het waterniveau. De temperatuur van het water wordt door een actuator gemeten.
Afhankelijk van de keuze van het wasprogramma wordt een deel van het
besturingsprogramma afgewerkt. Sommige wasmachines zijn uitgerust met een of
meer microcontrollers.
3 b Een normally closed contact dat geactiveerd wordt, verbreekt een verbinding.
4 Elektronische sensoren bezitten een hoge bedrijfszekerheid omdat deze géén
bewegende delen bevatten. Deze groep sensoren heeft voedingsspanning nodig om te
kunnen functioneren. Daarnaast bezit elke elektronische sensor een fysische interface
om de te meten grootheid om te zetten in een elektrisch signaal. Binaire sensoren
kunnen zowel van het type NC als van het type NO zijn uitgevoerd.
5 G De lichten in een verkeerslichtregeling zijn op de ingang van een PLC aangesloten.
O De installatie van elektrisch bediende deuren bezitten sensoren en actuatoren.
G Een elektrische schakelklok is een besturingssysteem.
G Een sensor voorziet een besturingssysteem van energie.
G Een solid state relais bezit meestal een NO- en een NC-contact.
O Een GSM-telefoon bevat vaak één of meerdere microcontrollers.
6 sensor actuator
toetsenbord van een pc O G
joystick O G
relais G O
NTC-weerstand O G
solid state relais G O
7 c Een SFC begint altijd met een initiële stap.
8
STAP setvoorwaarde resetvoorwaarde
1 X1 @ S_1 X3 + X4
2 X2 @ S_2 X5
3 X2 @ S_2 X5
4 X3 @ HA_1 + X4 @ HA_2 X1
1 0 B E S T U R I N G S T E C H N I E K 75
9 a O STAP3 en STAP7 kunnen gelijktijdig actief zijn.
G STAP4 en STAP5 kunnen gelijktijdig actief zijn.
O STAP4 en STAP7 kunnen gelijktijdig actief zijn.
O STAP5 en STAP7 kunnen gelijktijdig actief zijn.
O STAP8 en STAP5 kunnen gelijktijdig actief zijn.
b STAP3 @ STAP6
c STAP5 @ STAP8 @ D_1
10 b Een programmasprong (jump) is een OF-divergentiefunctie.
.
11 PLC-besturingen
S o f t w a r e m a t i g e b e s t u r i n g e n
1 G Softwarematige besturingen zijn star.
O Een boormachine bevat een hardwarematige snelheidsregeling.
O In een hardwarematige besturing bepaalt de bedrading onder andere de
besturingsvolgorde.
G Een autowasstraat bevat meestal een hardwarematige besturing.
G Sensoren worden op de uitgang van een PLC aangesloten.
O Programma’s voor PLC’s worden meestal op een pc ontwikkeld.
2 Informatie die sensoren aan een besturingssysteem aanbieden kunnen zowel door
middel van hardwarematige als softwarematige systemen worden verwerkt. Relais in
een hardwarematige besturing worden vaak rechtstreeks door middel van een sensor
bekrachtigd. Bij softwarematige besturingen worden actuatoren door de uitgangen
van de PLC aangestuurd. PLC’s bevatten software waarmee we snel de
besturingsvolgorde kunnen wijzigen. Bij hardwarematige besturingen moeten we de
bedrading wijzigen om de besturingsvolgorde aan te passen. De software voor een
PLC ontwikkelen we meestal op een pc.
O p b o u w v a n e e n P L C
3 – Central Processing Unit (CPU)
– memory
– inputmodule (I)
– inputregisters
– outputregister
– outputmodule (O)
4 ROM: Het programma wordt opgeslagen in een ROM. Data in dit geheugen blijft
aanwezig, ook als er geen spanning aanwezig is.
RAM: Data die tijdens het uitvoeren van het programma ingelezen wordt, slaan we
op in een RAM.
78 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
5 G triac
O opto-coupler
G thyristor
O (micro)relais
G transistor
G MOSFET
6 6 ingangen
4 uitgangen
7 14 ingangen
10 uitgangen
8 Figuur 11.4a transistoruitgangen - maximaal te belasten met 300 mA
voedingsspanning is (vast) 24 V
Figuur 11.4b microrelais-uitgangen - maximaal te belasten met 10 A
voedingsspanning is 12 V - 24 V
9
1 1 P L C - B E S T U R I N G E N 79
P L C - p r o g r a m m a e n - i n s t r u c t i e s
10 1 grafische methode
2 door middel van tekst
11
80 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
12
1 1 P L C - B E S T U R I N G E N 81
13 Q1 = I1 + I2
Q2 = I3 @ I4
Q3 = (IB + ) @ IDIC
Q4 = IB @ IC + @ IEID
14
82 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
15 a K1 = (A + C) @ (B + D)
K2 = (A + B) @ D
VAR
sensor_A AT %I0.0 :Bool;
sensor_B AT %I0.1 :Bool;
sensor_C AT %I0.2 :Bool;
sensor_D AT %I0.3 :Bool;
relais_K1 AT %Q0.0 :Bool;
relais_K2 AT %Q0.1 :Bool;
END_VAR
b
A
relais_K1
relais_K2
C
DA
B
B
D
c
≥1
&C
A
≥1
D
Brelais_K1
≥1
&B
A
D
relais_K2
1
1 1 P L C - B E S T U R I N G E N 83
16 K1 = A @ D + E
K2 = A @ B + C @ @ ED
K3 = ( + ) @ D A B
VAR
sensor_A AT %I0.0 :Bool;
sensor_B AT %I0.1 :Bool;
sensor_C AT %I0.2 :Bool;
sensor_D AT %I0.3 :Bool;
sensor_E AT %I0.4 :Bool;
relais_K1 AT %Q0.0 :Bool;
relais_K2 AT %Q0.1 :Bool;
relais_K3 AT %Q0.2 :Bool;
END_VAR
b
A relais_K1
relais_K2
E
D
A
C
B
E
D
A relais_K3D
B
c
&
D
A
Erelais_K1
≥1
≥1
&
B
A
relais_K2≥1
&
≥1
E
C
D
relais_K3
D 1
A 1
B 1
84 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
17
18
1 1 P L C - B E S T U R I N G E N 85
19
20
86 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K
21
1 1 P L C - B E S T U R I N G E N 87
Z e l f t o e t s
1 b Een boormachine bevat een hardwarematige snelheidsregeling.
2 Smart relais zoals de LOGO! en de Zelio Logic zijn ontworpen voor het gebruik in
grote automatiseringssystemen met 10 tot en met 40 ingangen/uitgangen. Ze zijn
geschikt voor installaties in kleine machines. De actuatoren op de ingang van een PLC
worden door middel van elektromagnetische relais of solid state relais bekrachtigd.
Bij hardwarematige besturingen worden actuatoren door de uitgangen van PLC
aangestuurd. Voor de galvanische scheiding tussen de ingangen en uitgangen in PLC’s
worden meestal opto-couplers toegepast. Het aantal I/O’s van een PLC’s kan vaak
uitgebreid worden door middel van uitbreidingsmodules.
3 c 9 ingangen en 7 uitgangen
4 a 8 ingangen en 6 uitgangen
5 Q1 = IN_1 @ IN_2 + IN_3
Q2 = (IN_1 + IN_2) @ (IN_3 + IN_4)
6 Q1 = (IN_1 @ IN_2) @ + @ IN_3 IN_3 (IN_1 @ IN_2)
Q2 = (IN_1 + IN_2) @ (IN_3 @ IN_4)
7 a uitgang Q1 = STAP1 uitgang Q2 = STAP2
uitgang Q3 = STAP2 + STAP3 uitgang Q3 = STAP3 + STAP4
b INI = STAP4 @ ID + INIT
STAP1 = INI @ I1 STAP2 = STAP1 @ I2 @ I3
STAP3 = STAP2 @ I4 STAP4 = STAP3 @ (IB + IC)
8 5 ingangen 6 uitgangen
.