Stern-Dreieck-Anlauf als SPS-Programm
Die Stern-Dreieck-Schaltung kennst du als Schützschaltung mit Zeitrelais. In einer SPS steht dieselbe Logik im Programm: Netzschütz, Sternschütz und Dreieckschütz hängen an Ausgängen, und statt des Zeitrelais misst ein Zeitglied TON die Anlaufzeit. Die Namen sind dieselben wie auf der Seite Stern-Dreieck-Schaltung. Drück S1 und sieh im Zeitdiagramm, wie nach der Zeit von Stern auf Dreieck umgeschaltet wird.
Die Pläne und das Zeitdiagramm brauchen JavaScript. Die Erklärungen unten funktionieren auch ohne.
Vier Netzwerke, ein Zeitglied
S1 schaltet das Netzschütz Q1 ein. Mit Q1 startet das Zeitglied T1, und das Sternschütz Q2 zieht an: Der Motor läuft im Stern an. Nach der Zeit PT wird T1.Q zu 1. Im selben Zyklus fällt Q2 ab, und das Dreieckschütz Q3 zieht an. S0 oder eine Überlast an F2 schalten alles ab, T1 beginnt beim nächsten Start von vorn.
Vorsicht: Ohne Pause schaltet die SPS Q2 aus und Q3 ein, im selben Zyklus. Ob der Lichtbogen im Sternschütz dann schon gelöscht ist, sieht das Programm nicht. Darum gibt es die Variante mit Umschaltpause und die Verriegelung über die Öffner 21-22 in der Verdrahtung.
Mit Pause zwischen Stern und Dreieck
Ein zweites Zeitglied T2 startet, wenn T1 abgelaufen und Q2 aus ist. Erst nach seiner Zeit zieht Q3 an. In dieser Pause ist weder das Stern- noch das Dreieckschütz angesteuert. Im Zeitdiagramm siehst du die Lücke zwischen Q2 und Q3. Sie ist hier auf 1 Sekunde verlängert, damit man sie sieht.
Die Netzwerke Schritt für Schritt
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Netzwerk 1: Netzschütz Q1 mit Selbsthaltung
S1 oder Q1 selbst, dazu in Reihe S0 und F2. Beide sind als Öffner angeschlossen und liefern in Ruhe eine 1. Darum stehen sie im Programm mit dem Schließer-Symbol. Warum das so sein soll, steht auf der Seite Selbsthaltung als SPS-Programm.
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Netzwerk 2: Zeitglied T1 statt Zeitrelais K1
Solange Q1 1 ist, läuft die Zeit. Nach PT wird T1.Q zu 1. Das entspricht dem anzugsverzögerten Zeitrelais K1 der Schützschaltung. Mehr dazu auf der Seite Zeitglieder TON und TOF.
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Netzwerk 3: Sternschütz Q2
Q1 ist an, T1 ist noch nicht abgelaufen und Q3 ist aus. T1.Q und Q3 werden darum mit dem Öffner-Symbol abgefragt. Das ist im Programm, was in der Schützschaltung der Öffner von K1 und der Öffner 21-22 von Q3 sind.
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Netzwerk 4: Dreieckschütz Q3
Q1 ist an, T1 ist abgelaufen und Q2 ist aus. Die gegenseitige Abfrage von Q2 und Q3 ist die Verriegelung im Programm: Beide Ausgänge sind nie gleichzeitig 1.
Wie lange im Stern?
Das Eaton Schaltungsbuch sagt dazu: Die Dauer des Anlaufs im Stern hängt von der Belastung des Motors ab. Sie sollte so lange dauern, bis der Motor etwa 75 bis 80 % seiner Betriebsdrehzahl erreicht hat. Dann muss er nach dem Umschalten auf Dreieck möglichst wenig nachbeschleunigen (Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 3-7). Im Programm ist das die Zeit PT von T1. Hier sind es nur 5 Sekunden, wie im Plan der Schützschaltung.
Warum eine Umschaltpause?
Schaltet man zu schnell von Stern auf Dreieck um, kann der Lichtbogen beim Ausschalten des Sternschützes einen Kurzschluss hervorrufen. Die Pause sollte deshalb so lang sein, wie das Löschen des Lichtbogens braucht (Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 3-7). Das Stern-Dreieck-Zeitrelais ETR4-51 schließt seinen Kontakt für das Dreieckschütz nach einer Umschlagszeit von 50 ms (S. 2-31). Beim automatischen Stern-Dreieck-Schalter im Schaltungsbuch öffnet das Zeitrelais zuerst den Stromkreis des Sternschützes und schließt 50 ms später den des Dreieckschützes (S. 3-44). Im Programm übernimmt das zweite Zeitglied T2 diese Pause.
Verriegelung im Programm und in der Verdrahtung
Die Verriegelung im Programm wirkt nur auf die Ausgänge. Ob ein Schütz wirklich abgefallen ist, sieht sie nicht. In der Schaltung von Eaton unterbricht deshalb der Öffner 22-21 des Dreieckschützes den Stromkreis des Sternschützes (Eaton Schaltungsbuch 10/23, S. 3-44). Auch bei Stern-Dreieck-Startern, deren Schütze über ein Kommunikationssystem angesteuert werden, bindet Eaton zur elektrischen Verriegelung den Hilfsöffner 21-22 des jeweils anderen Schützes ein (S. 2-14 und 2-15). Die Seite Stern-Dreieck-Schaltung zeigt diese Verriegelung im Stromlaufplan, dazu den Hauptstromkreis mit den drei Schützen.