ET-Systeme Übung 8 PDF

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ET Systeme Übung Wintersemester...

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Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik

Professur für Hochspannungs- und Hochstromtechnik, Prof. Dr.-Ing. Steffen Großmann Elektrotechnische Systeme im Maschinenbau

Schützsteuerung und logische Schaltungen

Steuerstromkreis

Schütz

Stromlaufplan, Schütz, Schließer, Taster, Zeitrelais, Thermorelais, Schmelzsicherung, Öffner, Schaltbelegungstabelle, Schaltfunktion, AND, OR, NAND, NOR

Aufgabe 8.1

Hauptstromkreis

L1 N

Öffner

Begriffe und Definitionen:

Schließer

Übung 8

L1 L2 L3

Funktionsweise von Schützen

Hinweis: Machen Sie sich mit der Funktionsweise von Schützen vertraut. a. Mit Hilfe von Schützen lassen sich die Schaltungen „Dominierend AUS“ und „Dominierend EIN“ realisieren. Welche der in Bild 8.1 dargestellten Schaltungen erfüllt welche der beiden genannten Funktionen? AUS AUS EIN

K1

K1

1)

K1

EIN

K1

2)

Bild 8.1 Schütz-Schaltungen zur Realisierung der Funktionen "Dominierend Ein" und "Dominierend Aus"

Ausgabe V4 Gz/He/Dr/Ga/Ma, 26.01.2019

Seite 1

b. Spezielle Schütze können zeitgesteuert schalten. Bei den beiden abgebildeten Schützen besteht die Möglichkeit, verzögert an- oder abzuschalten. Ergänzen Sie entsprechend die zugehörigen „y“-Verläufe in Bild 8.2.

x 1

K Dt

0 x

y

t

y 1 0

t

x 1 KDt x

y

0

t

y 1 0

t

Bild 8.2: Schütze mit Zeitsteuerung

Seite 2

Aufgabe 8.2

Schützsteuerung

Eine Förderbandanlage wird durch einen Drehstrom-Asynchronmotor angetrieben und über Schütze geschaltet. Der Motor wird durch ein Thermorelais vor langzeitiger Überlast geschützt. Ein Hauptschalter dient zur Trennung der Bandanlage vom 400 V Drehstromnetz. Der Bandantrieb läuft nur in eine Richtung. a. Entwerfen Sie den Stromlaufplan des Hauptstromkreises in aufgelöster Darstellung. Zeichnen Sie dazu die notwendigen Bauteile in unten stehende Schaltung (Bild 8.3) ein und beschriften Sie die einzelnen Komponenten.

L1 L2 L3 PEN 230 V Steuerspannung

Ergänzen Sie im Stromlaufplan:    

Schmelzsicherung F1 Handbetätigter Trennschalter T1 Schütz K1 Thermorelais F2

M3~

Bild 8.3: Stromlaufplan für den Asynchronmotor der Förderbandanlage

Seite 3

b. Entwerfen Sie den Stromlaufplan des Steuerkreises. Nutzen Sie dazu die unten stehende Abbildung. Die Steuerung soll folgende Komponenten enthalten: „NOT-AUS“, „AUS“-Taster, „EIN“-Taster, Schütz mit Selbsthaltung, Schmelzsicherung, Überstromschutz.

L1

Ergänzen Sie im Steuerkreis:  

Schmelzsicherung F3 Not-Aus S3

   

Überstromschutz F2 AUS-Taster S2 EIN-Taster S1 Schütz K1

PEN

Seite 4

Aufgabe 8.3 Logische Schaltungen

Die Addition zweier einstelliger binärer Zahlen erfolgt mit einer logischen Schaltung, einem so genannten Halbaddierer (HA) mit zwei Eingangs- (x1 und x2) und zwei Ausgangssignalen. Ein Ausgangssignal (Summe s) soll genau dann ausgegeben werden, wenn nur x1 oder nur x2 den Zustand „EIN“ (=1) haben. Das andere Ausgangssignal (Übertrag ü) soll nur dann ausgegeben werden, wenn x1 und x2 den Zustand „EIN“ (=1) haben. Entwickeln Sie eine Schaltung, mit der ein Halbaddierer unter ausschließlicher Verwendung von NAND-Gliedern aufgebaut werden kann. Gehen Sie dabei wie folgt vor: a. Geben Sie die Schaltbelegungstabelle an. b. Ermitteln Sie die Schaltfunktionen für s und ü und formen Sie diese so um, dass die Schaltung nur aus NAND-Gliedern aufgebaut werden kann. c. Geben Sie die Schaltung an.

Zusatzaufgabe:

Zur Berechnung einer mittleren Binärstelle wird ein Volladdierer (VA) benötigt, der neben x1 und x2 noch den Übertrag üin einer niederwertigeren Binärstelle verarbeiten kann. Geben Sie die Blockschaltung mit Halbaddierern an. Wählen Sie dabei wieder den Weg über die neben stehende Schaltbelegungstabelle und die Schaltfunktion.

x1

x2

üin

üout

s

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

Seite 5

Lösungen:

8.1 a. 1  dominierend EIN 2  dominierend AUS b. Schaltet später ein und sofort aus. 1

Schaltet sofort ein und später aus.

x

1

x

KDt

KDt 0 x

y

1

y

Dt

0

t

t

0 x

y

1

y

Dt

0

t

8.2 a. Hauptstromkreis L1

L2 L3 PEN F1

230 V Steuerspannung

T1

t

K1

F2

M3~

Seite 6

8.3 Halbaddierer (HA) a. Schaltbelegungstabelle: x1

x2

s

ü

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

b. Schaltfunktion    s=(x 1 ·x2 )·(x 1 ·x2 ) ü=x 1 ·x2

s = Summe ü = Übertrag

Zusatzaufgabe: Volladdierer (x3 = üin)



s  x x x x

x  x x x x

sHA 1

s  sHA x3

x

s HA 1

 sHA x3



üout  x1 x2 x  x



x x 1

2



 x1 x2 x3

1

üout  üHA 1  üHA 2

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