🔁 De Omkeerschakeling

🔁 De Omkeerschakeling: De Draairichting van uw Motor Wijzigen

De Omkeerschakeling (of Reversing Starter) is een elektrisch circuit waarmee de draairichting van een driefasige asynchrone motor eenvoudig kan worden omgekeerd, meestal van rechtsom (rechtsdraaiend/vooruit) naar linksom (linksdraaiend/achteruit).

1. Het Elektrische Principe: Faseverwisseling

De draairichting van een driefasige asynchrone motor wordt bepaald door de fasevolgorde van de voedingsspanning (L₁, L₂, L₃).

Om de draairichting om te keren, is er maar één cruciale ingreep nodig: twee van de drie fasen moeten worden verwisseld.

• Rechtsom (Vooruit): De motor ontvangt de fasen in de originele volgorde (L₁, L₂, L₃).
• Linksom (Achteruit): Een schakelmechanisme verwisselt bijvoorbeeld L₁ met L₃. De motor draait nu in tegengestelde richting.

2. Componenten en het Vermogensschema

De omkeerschakeling vereist twee hoofdcontactors en één thermisch beveiligingsrelais:

• Contactor 1 (KM1): Voor de ene draairichting (meestal Rechtsom). De fasen (L₁, L₂, L₃) worden direct doorgegeven.
• Contactor 2 (KM2): Voor de tegengestelde draairichting (meestal Linksom). Dit contactor is bedraad om twee fasen te verwisselen (bijvoorbeeld L₁ naar U3 en L₃ naar U1).
• Thermisch Beveiligingsrelais (F2): Beschermt de motor tegen overbelasting in beide draairichtingen.

Het vermogensschema visualiseert hoe de fasen worden verwisseld door de tweede contactor:

3. Essentiële Veiligheid: De Dubbele Vergrendeling

Het grootste gevaar van de Omkeerschakeling is het gelijktijdig inschakelen van KM1 en KM2. Dit zou leiden tot een kortsluiting tussen twee fasen, wat de installatie en de contactors onherstelbaar beschadigt.

Om dit te voorkomen, zijn twee niveaus van vergrendeling absoluut verplicht:

A. Mechanische Vergrendeling

Dit is een fysiek blokkeermechanisme tussen de twee contactors. Het zorgt ervoor dat als de spoel van de ene contactor bekrachtigd wordt, de andere spoel fysiek niet kan inschakelen.

B. Elektrische Vergrendeling

Dit is de veiligheid op het stuurcircuit. De spoel van KM1 wordt gevoed via een Normaal Gesloten (NC) hulpcontact van KM2, en vice versa.

• Als KM1 is ingeschakeld, is zijn NC-contact geopend, waardoor het circuit naar KM2 wordt verbroken.
• Dit garandeert dat zelfs bij een bedieningsfout of een storing, slechts één contactor tegelijk stroom kan ontvangen.

4. Het Stuurstroomschema

Het stuurstroomschema bevat de bedieningselementen (Start/Stop-knoppen) en de cruciale elektrische vergrendeling:

Het schema bevat meestal:

• Een hoofd Stop-knop (S0).
• Twee Start-knoppen (S1 voor Rechtsom, S2 voor Linksom).
• Zelfhoudcontacten (parallel aan de Start-knoppen) om de contactor ingeschakeld te houden.
• De Normaal Gesloten (NC) contacten van de tegenoverliggende contactors (de elektrische vergrendeling).

Via : M. Jacobs

⚙️ De Ster-Driehoek Schakeling: De Zachte Start voor Zware Motoren

Het Probleem: De Hoge Startstroom

Wanneer een grote motor direct op het net wordt aangesloten (directe inschakeling), trekt deze gedurende de eerste milliseconden een extreem hoge stroom, vaak 5 tot 7 keer de nominale stroom (I_n).

Het verschil in prestatie is significant:

🔌 Het Vermogensschema

De Ster-Driehoek Schakeling vereist dat de motor geschikt is voor zowel ster- als driehoekschakeling (meestal aangeduid als 400V/Δ en 690V/Y). De motor moet zes aansluitklemmen hebben in het klemmenbord.

Het vermogenscircuit bestaat uit drie hoofdcontactors: Hoofdcontactor (KM1), Driehoekcontactor (KM3) en Stercontactor (KM2).

Het schakelschema toont de verbindingen tussen de drie contactors en de zes motorwikkelingen. Hier ziet u hoe de motor met deze contactors in de ster- en daarna in de driehoekconfiguratie wordt geschakeld:

⚙️ Het Stuurstroomschema (De Logica)

Het stuurstroomschema is de 'intelligentie' achter de schakeling. Het zorgt ervoor dat de contactors in de juiste volgorde en op het juiste moment schakelen, met behulp van een tijdsrelais (KT) en logische vergrendelingen om kortsluiting te voorkomen.

Dit schema toont de logica van de start- en stopknoppen, het thermisch relais en het tijdsrelais dat de overschakeling van ster (KM2) naar driehoek (KM3) regelt:

Sequentie	Contactor Status	Werking
Start Commando	KM1 (AAN), KM2 (AAN), KM3 (UIT)	Motor start in Ster (Y).
Na Tijdvertraging	KM2 (UIT), KM3 (AAN)	KM2 verbreekt eerst; KM3 schakelt in na korte vertraging (dodemoment) om kortsluiting te voorkomen. Motor loopt in Driehoek (Δ).

⚙️ De PLC: Het Brein van Industriële Automatisering

Na het begrijpen van de basisprincipes van elektrische schakelingen (serie en parallel) en de levensbelangrijke rol van aarding, duiken we in het hart van elke moderne fabriek: de Programmeerbare Logische Controller (PLC).

Vroeger werden complexe machines bestuurd door kasten vol met honderden, soms duizenden, mechanische relais. Als er iets veranderd moest worden, betekende dat dagenlang sleutelen en herbedraden. De PLC heeft dit landschap compleet veranderd. Een PLC is in feite een robuuste, industriële computer die machines en processen bestuurt.

Klaar om te ontdekken hoe deze compacte eenheden complete fabrieken aansturen?

Shutterstock

---

1. Wat is een PLC? (Definitie en Functie)

Een PLC (Programmeerbare Logische Controller) is een microprocessor-gebaseerd systeem dat speciaal is ontworpen om te functioneren in ruwe industriële omgevingen (stof, trillingen, extreme temperaturen).

De kerntaak van de PLC is het uitvoeren van logische beslissingen op basis van invoer van buitenaf, en vervolgens acties (uitvoer) te activeren.

Vroeger (Relais)	Nu (PLC)
Grote kasten, complex te bedraden	Compacte behuizing, eenvoudige bedrading
Veranderingen vereisen fysiek herbedraden	Veranderingen gebeuren via software (programmeren)
Langzaam, gevoelig voor slijtage	Supersnel, extreem betrouwbaar en duurzaam

2. De Anatomie van de PLC

Elke PLC, ongeacht het merk (Siemens, Allen-Bradley, Schneider, enz.), bestaat uit drie hoofdcomponenten die continu samenwerken:

A. De CPU (Central Processing Unit)

Dit is het brein van de PLC. De CPU leest het geschreven programma (de logica) en voert dit razendsnel uit. Het is de motor die alle beslissingen neemt.

B. Ingangen (Inputs – I/O)

Ingangen zijn de ‘ogen en oren’ van de PLC. Ze verzamelen informatie van buitenaf, zoals:

• Sensoren: Is het product aanwezig? (Lichtsluis)

• Drukknoppen: Heeft de operator op de START-knop gedrukt?

• Eindschakelaars: Heeft de transportband het einde bereikt?

C. Uitgangen (Outputs – O/O)

Uitgangen zijn de ‘spieren’ van de PLC. Ze voeren de acties uit die de CPU beslist, door spanning naar de machine te sturen:

• Actuatoren: Schakel de motor AAN.

• Verlichting: Schakel het storingslampje AAN.

• Kleppen: Open de waterklep.

3. Het Werkprincipe: De Scan-Cyclus

De PLC neemt geen pauze. Hij werkt continu door een proces dat de scan-cyclus wordt genoemd. Dit proces herhaalt zich duizenden keren per seconde:

1. Lees de Ingangen: De PLC controleert snel de status van alle ingangen. (Is de START-knop ingedrukt? – Ja/Nee).

2. Voer het Programma Uit: De PLC verwerkt de logica in zijn geheugen. (ALS de START-knop is ingedrukt EN de noodstop is NIET ingedrukt, DAN activeer de motor.)

3. Schrijf de Uitgangen: De PLC stelt de uitgangen in volgens de berekende logica. (Zet de motor NU aan.)

De snelheid van deze cyclus bepaalt hoe snel en nauwkeurig de machine reageert.

4. Van Relais naar PLC-Code (Het Start-Stop-voorbeeld)

Denk terug aan de mechanische Start-Stop-schakeling die we eerder bespraken. In de PLC wordt die logica niet bedraad, maar geprogrammeerd met behulp van software.

• Fysieke componenten (Startknop, Stopknop) worden aangesloten op de PLC-ingangen.

• Actuatoren (Motor) worden aangesloten op de PLC-uitgangen.

• De logica van de zelfhouding (het vasthouden van de motor, zelfs als de knop wordt losgelaten) wordt nu eenvoudig in code geschreven, meestal in een taal genaamd Ladder Diagram (LADDER).

Deze flexibiliteit stelt technici in staat om complexe wijzigingen door te voeren in minuten in plaats van uren of dagen. Dit is de reden waarom PLC's de motor zijn achter de efficiëntie van moderne productie.

Contactor

Een contactor is een relais dat naast contacten voor de stuurstroom ook hoofdcontacten of vermogencontacten heeft, waardoor de contactor de verbinding vormt tussen de stuurkring en de vermogenkring.

Onderdelen van de contactor

• De contactor voet waarmee de contactor op de rail of montageplaat gemonteerd wordt
• De contactor spoel
• De hoofdcontacten die duidelijk zwaarder zijn uitgevoerd dan de hulpcontacten
• De bluskamers van de hoofdcontacten, die de vonken moeten doven die ontstaan bij het uitschakelen van inductieve belastingen. Bij het openen van de hoofdcontacten wordt de vlamboog naar de bluskamers gedrukt waar de boog in meerdere stukken wordt gekapt.
• De hulpcontacten die opgenomen kunnen worden in de stuurkring
• De ijzeren kern die samen met de spoel een sterke elektromagneet vormt. Deze magneet sluit de contacten bij het bekrachtigen van de spoel, dus als er spanning op wordt gezet.
• De veer die de contacten moet openen als de spoel niet bekrachtigd wordt.
• De behuizing
• De aansluitklemmen kunnen veerdruk- of schroefklemmen zijn
• Het ingebouwde snubbernetwerk; de vrijloop diode, varistor of RC netwerk om de overspanning van de spoel bij afschakeling weg te filteren

Nummering van de contacten

De hoofdcontacten worden standaard aangegeven met nummers 1-2, 3-4 en 5-6. De spoel wordt aangegeven met nummering A1-A2 en de hulpcontacten worden genummerd met xy waar x staat voor het nummer van het contact en y voor de onbekrachtigde staat. Zo zijn de mogelijkheden voor y:

• x1-x2 voor een in onbekrachtigde staat gesloten (NC) contact (NC = normally closed)
• x3-x4 voor een in onbekrachtigde staat open (NO) contact (NO = normally open)
• x5-x6 voor een in onbekrachtigde staat gesloten (NC) vertraagd contact
• x7-x8 voor een in onbekrachtigde staat open (NO) vertraagd contact

als het eerste contact een NO contact is en het tweede een NC contact dan krijgen we nummering 13-14 en 21-22.

Kenmerken van de contactor

• De thermische stroom I_th van de contactor in Ampère is de stroom die de contactor permanent kan verdragen bij gesloten contacten zonder overhit te raken. Bij inductieve belastingen is deze thermische stroom groter dan de stroom die de contactor mag afschakelen!
• De nominale stroom I_n van de contactor in Ampère is de stroom die de contactor kan schakelen bij de gegeven gebruikskategorie.
• De gebruikscategorie van de hoofdcontacten van de contactor is meestal AC3 wat slaat op inductieve AC-belastingen van asynchrone motoren.
• De maximale spanning voor de contacten.
• De spoelspanning en frequentie zijn de spanning en frequentie van de stuurstroom.
• De ontstoring of het snubbernetwerk om de overspanning, die ontstaat bij het uitschakelen van de spoel, weg te werken. Er zijn verschillende vormen van ontstoringen:
  • Een vrijloopdiode enkel bij DC spoelen. Belangrijk is de polariteit van de vrijloopdiode.
  • Een varistor bij zowel AC als DC spoelen.
  • Een RC-keten bij zowel AC als DC spoelen.
• De hulpcontacten die ingebouwd zijn en de mogelijkheid om daarbij hulpcontacten aan te bouwen. Zo wordt vaak een blok met de thermische beveiliging direct aan de contactor gemonteerd.