COLEGIUL TEHNIC REIA

TEMA proiectului:

DEFECTELE MASINI ASINCRONE SI MODUL DE REMEDIERE A LOR

EXAMENDE CERTIFICARE A COMPETENELOR PROFESIONALE NIVEL 3

ndrumtor de proiect

Ing. Tomi Codrua Candidat Gadea Mihai Clasa RP XIII/1 Ruta de pregtire profesional Progresiv Forma de nvmnt Zi Profil/domeniu Tehnic/Electric Calificarea profesional Tehnician electromecanic Anul absolvirii 2012

MEMORIU JUSTIFICATIVtiina este un ansamblu de cunotine abstracte i generale fixate intr-un sistem coerent obinut cu ajutorul unor metode adecvate i avnd menirea de explica, prevedea i controla un domeniu determinant al realitii obiective. Descoperirea i studierea legilor i teoremelor electromagnetismului n urm cu un secol i jumtate n urm au deschis o er noua a civilizaiei omeneti Mecanizarea proceselor de producie a constituit o etap esenial n dezvoltarea tehnic a proceselor de respective i a condus la uriae creteri ale productivitii muncii. Datorit mecanizrii s-a redus considerabil efortul fizic depus de om n cazul proceselor de producie, ntruct mainile motoare asigur transformarea diferitelor forme de energie din natur n alte forme de energie direct utilizabile pentru acionarea mainilor unelte care execut operaiile de prelucrare a materialelor prime i a semifabricatelor. Pentru a putea fi utilizat la consumator, energia sub form de energie electric trebuie, n primul rnd obinut din alte forme de energie i apoi distribuit fiecrui consumator n parte. Dezvoltarea industrial i agricol din ultimele dou secole, a determinat o cretere considerabil a consumului de energie, in special de energie electric. Dac la nceput, necesitile reduse de energie determinau amplasarea consumatorilor lng sursele de energie (eolian, hidraulic), introducerea mainilor cu abur a mrit independena omului de formele de energie (vnt, ap) i puterile utilizate n procesele de producie. Constituirea unor centre industriale i asigurarea acestora cu resurse de energie a determinat necesitatea transportului acestor resurse, deoarece centrele de consum i cele cu surse de energie nu coincideau. A aprut astfel problema gsirii cilor prin care aceste resurse s fie transportate de la surs la locurile de consum. Forma sub care energia este cel mai rentabil s fie transportat, este cea electric. Datorit unor considerente practice i tehnice a aprut i problema transportului energiei electrice la distane apreciabile i distribuirii judicioase a acesteia ctre consumatori. Lucrarea de fa realizat la sfritul perioadei de perfecionare profesional n cadrul liceului, consider c se ncadreaz n contextul celor exprimate mai sus. n acest fel am corelat cunotinele teoretice i practice dobndite n timpul colii cu cele ntlnite n documentaia tehnic de specialitate parcurs n perioada de elaborare a lucrrii de diplom. Lucrarea prezint aparatele electrice din instalaiile electrice de for. Am ales aceast tem deoarece mi s-a prut interesant s realizez o descriere a aparatelor electrice care apar n aceste reele. Prezentarea acestei teme se poate aprofunda i se poate realiza o lucrare mult mai vast referitor acest tip de reele de transport i distribuie a energiei electrice, iar noutile referitoare la acest tip de aparate aprnd an de an. Consider c tema aleas n vederea obinerii diplomei de atestare n specialitate de ,,Tehnician electromecanic dovedete capacitatea mea de a sistematiza i sintetiza cunotinele, de a rezolva problemele teoretice, dar i practice folosind pregtirea obinut n specializarea tehnic n care m-am pregtit n timpul liceului. Referinele bibliografice s-au utilizat dup cum urmeaz: la capitolele I i II s-au utilizat referinele bibliografice [1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8],[9],[10], [11],[12],[13],[14,[15],[16]. la capitolul III s-au utilizat extrase din NSSM naionale n vigoare;

2

CUPRINSARGUMENT Capitolul I.1.1. 1.2.

INSTALAII ELECTRICE DE FORRol Descriere

Pag.3 Pag.4 Pag. 4 Pag. 5 Pag.6 Pag. 6 Pag. 12 Pag.19 Pag.21

Capitolul II.

APARATE ELECTRICE SPECIFICE INSTALAIILOR ELECTRICE DE FOR2.1. Sigurane fuzibile i automate 2.2. Relee termice

2.3. Contactorul

Capitolul III. BIBLIOGRAFIE

NORME DE SNTATEA I SECURITATEA MUNCII

Pag.23

3

CAPITOLUL I. INSTALAII ELECTRICE DE FOR1.1.

ROL FUNCTIONAL

Instalaia electrica definete un ansamblu de echipamente electrice interconectate ntr-un spaiu dat, formnd un singur tot si avnd un scop funcional bine determinat. n diversitatea cazurilor concrete, care pot fi luate n considerare, comun este faptul ca orice instalaie electric presupune o serie de echipamente electrice, precum si interconexiunile dintre acestea, realizate prin diferite tipuri de conducte electrice. Prin echipament electric se nelege, n general, orice dispozitiv ntrebuinat pentru producerea, transformarea, distribuia, transportul sau utilizarea energiei electrice. Aceasta ultima destinaie, reprezentnd scopul final al ntregului proces de producere, transport si distribuie, definete o categorie distinct de echipamente, denumite receptoare. Receptoarele electrice sunt dispozitive care transform energia electric n alt form de energie util. Receptoarele electrice se mpart n: - receptoare de iluminat, cuprinznd corpurile de iluminat prevzute cu surse electrice de lumina; - receptoare de for, care pot fi electromecanice (motoare electrice, electromagnei, electroventile), electrotermice (cuptoare electrice, agregate de sudura) sau electrochimice (bi de electroliz). Tipul receptoarelor electrice are o influen major asupra alctuirii ntregii instalaii din care acestea fac parte, determinnd att tipul i caracteristicile restului echipamentelor i conductele electrice, ct i tehnologia de execuie. n majoritatea cazurilor, receptoarele electrice nu sunt elemente izolate, ele fiind grupate pe utilaje cu destinaii tehnologice bine determinate. Ansamblul utilajelor i receptoarelor izolate care necesit alimentare cu energie electric i concur la realizarea procesului de producie dintr-o hal sau ntreprindere, face parte din echipamentul tehnologic al acestora. Cnd se fac referiri la anumite instalaii concrete, prin echipamentul electric al acestora se nelege totalitatea mainilor, aparatelor, dispozitivelor i receptoarelor electrice ataate instalaiei respective (sau utilajului respectiv). n aceast accepiune, esenial este faptul c suma de aparate, maini sau alte dispozitive care intr n compunerea echipamentului, reprezint un tot unitar, cu o funcionalitate bine determinat. n practic, noiunile de instalaie i echipament sunt strns corelate. Astfel, un dispozitiv considerat ca echipament al unei instalaii, poate avea el nsui o instalaie electric proprie i un echipament destul de complex i divers. Instalaiile electrice se clasific dup diferite criterii, ca: rolul funcional, poziia n raport cu procesul energetic, locul de amplasare, nivelul tensiunii, frecvena i modul de protecie. a. Dup rolul funcional, instalaiile electrice pot fi: - de producere a energiei electrice, aferente diferitelor tipuri de centrale electrice sau unor grupuri electrogene; - de transport a energiei electrice, incluznd linii electrice (racord, distribuitor, coloan i circuit); - de distribuie a energiei electrice - staii electrice, posturi de transformare i tablouri de distribuie; - de utilizare a energiei electrice, care la rndul lor se difereniaz n raport cu tipul receptoarelor, n instalaii de for i instalaii de iluminat; - auxiliare, din care fac parte instalaiile cu funcie de meninere a calitii energiei electrice, de asigurare a unei distribuii economice a acesteia, pentru protecia personalului mpotriva electrocutrilor, pentru protecia cldirilor i bunurilor, instalaiile de telecomunicaii. Instalaiile electrice de for servesc pentru alimentarea diferitelor receptoare electrice de puteri mari, ca motoare si cuptoare electrice, aparate de sudat etc. 4

1.2.

DESCRIERE

Orice instalaie electrica se executa dup un proiect de execuie ntocmit de proiectanii de specialitate. Instalaiile electrice de iluminat sunt alimentate de la tablouri de distribuie separate de cele care alimenteaz instalaiile electrice de fora . Pentru alimentarea mainilor-unelte sau a altor receptoare de fora, instalaiile electrice de joas tensiune se pot executa subteran n canale de cabluri sau aerian cu cabluri suspendate, pe poduri de cabluri sau prin bare de alimentare. Aparatele electrice folosite la realizarea schemelor electrice de for i comand. Din punct de vedere al rolului funcional, aceste aparate electrice se pot grupa astfel : a) aparate electrice de protecie; b) aparate electrice de comand i control, care permit darea unei comenzi, manuale sau automat care, urmrind valoarea unei anumite mrimi, transmit o comand la depirea unei valori de prag de ctre aceasta; c) aparate electrice de semnalizare i avertizare; Exemplu:

Partea de for

figura 1. Schema de for i comand pentru pornirea unui motor asincron trifazat cu rotorul n scurtcircuit[6] Se observ, pe partea de for, prezena siguranelor fuzibile(e1,e2,e3), a contactelor de for ale contactorului(1C) i a contactelor principale ale releului termic (e4).

5

CAPITOLUL II. APARATE ELECTRICE SPECIFICE INSTALAIILOR ELECTRICE DE FOR2.1.

SIGURANE FUZIBILE I AUTOMATE

SIGURANE FUZIBILE Aparatele de protecie au rolul de a sesiza depirea limitelor impuse de regimul nominal i prin comenzile pe care le dau evita producerea avariei. Cele mai frecvente deranjamente in instalaiile electrice se datoreaz regimurilor de supracureni, care sunt de 2 feluri: de scurtcircuit si de sarcina. Regimul de supracureni de scurtcircuit are loc cnd curentul creste de la 6 pana la 10 ori curentul nominal. Prile din instalaie parcurse de cureni de scurtcircuit se deterioreaz rapid dac aceti cureni dureaz un timp ndelungat. De aceea protecia la acest regim trebuie sa fie teoretic instantanee. Aparatele care protejeaz la scurtcircuit in instalaiile de joas tensiune sunt siguranele fuzibile si releele electromagnetice. Regimul de supracureni de sarcin are loc cnd curentul crete peste valoarea curentului nominal cu 1020 %. Supracurentul de sarcina este periculos numai dac este meninut in timp mai mare dect cel dup care se atinge limita solicitrii termice. Acesta se atinge mai repede, daca supracurentul este mai mare si mai ncet. De aceea, protecia la acest regim este temporizat i se asigur prin sigurane fuzibile si relee termice. Siguranele fuzibile sunt aparate pentru protecie att la suprasarcina, cat si la scurtcircuit. Au in construcia lor un fuzibil strbtut de curentul supravegheat si care ntrerupe circuitul prin topire. Legtura dintre curentul electric si timpul in care are loc topirea fuzibilului se numete caracteristica siguranei fuzibile I=f(t). Siguranele fuzibile de joasa tensiune se execut in 2 variante constructive: cu filet (pana la 100 A) i cu mare putere de rupere (de la 100 la 630 A). Siguranele cu filet sunt formate din 3 elemente principale: soclul, patronul si capacul. Siguranele cu mare putere de rupere se mai numesc si sigurane cu mner datorita mnerului cu care se poate monta fuzibilul in soclul siguranei. Sigurane nurubate cu element fuzibil Aceste sigurane, nc mult rspndite, constau dintr-un corp de ceramic, format din cilindri de diametre diferite. La ambele capete se gsesc contacte metalice, legate printr-un fir amplasat ntr-o cma de nisip cuaros. La o anumit depire a curentului nominal (suprasarcin) acest fir se topete i se ntrerupe circuitul, nainte s apar defeciuni n reea. Timpul de reacie variaz dup intensitatea curentului ntre cteva fraciuni de secund i mai multe secunde. La exterior se recunoate o siguran ars dup pastila de identificare czut sau topit. Aceasta este o plcu mic metalic amplasat pe centrul capacului de contact exterior. Capacele soclurilor sunt prevzute cu un vizor de sticl pentru observarea strii siguranelor dintro privire. Pentru o verificare precis trebuie demontat elementul de siguran, deoarece se poate ntmpla ca i dup topirea firului, pastila s adere n continuare la corpul ceramic.Elementul fuzibil este redat n figura 2:

figura 2. Elementul fuzibil al unei sigurane fuzibile[6] 6

Elementele fuzibile au diametre diferite la captul subire; cu ct este mai mare curentul nominal, cu att este mai mare i diametrul. Pentru a evita montarea unor elemente fuzibile prea puternice, care s fie ineficiente n cazul unei suprasarcini, soclurile acestora sunt prevzute cu uruburi de reglaj care corespund diametrelor corecte ale fiecrui element de siguran. Dac n caz de urgen se folosete un element mai slab (mai subire), aceasta nu prezint risc pentru protecie. n cel mai ru caz se arde sigurana la punerea n funciune a consumatorului. Utilizare: siguranele cu element fuzibil se utilizeaz astzi de regul naintea contorului, ntre rampa de alimentare i tabloul de distribuie al locuinei. La echipamentele mai vechi se ntlnesc i n tablourile de distribuie ale locuinelor, domeniu n care predomin de mult vreme siguranele automate i ntreruptoarele automate de protecie. Ocazional se instaleaz sigurane fuzibile i la construcii noi. Acestea se utilizeaz de regul la circuite destinate alimentrii unor maini sau utilaje de putere mare pe o perioad scurt. Din punct de vedere constructiv, siguranele pot fi: auto, mignon, normale cu filet si cu furci. Siguranele cu filet sunt construite n dou variante: cu legtura spate LS si cu legtur fa

figura 3. Structura i dimensiunile unui sistem de sigurane fuzibile monopolar i tripolar[6] Sigurane cu mare putere de rupere putere de rupere mrime caracteristic unui aparat electric dependent de tensiunea din circuit i de valoarea celui mai mare curent care poate fi ntrerupt de aparatul respectiv. Structura siguranelor MPR este redat n Figura 4:

a

b

Figura 4 Siguran tip MPR.[6] a Soclu pentru siguran MPR 630 A cod 2380, b Seciune prin patronul fuzibil al unei sigurane de joas tensiune cu mare putere de rupere: 1 tub de porelan; 2 fir fuzibil; 3 cuit de contact; 4 capac de nchidere; 5 inel de fixare; 6 rondel de azbest; 7 nisip cuaros. 7

La aceste sigurane, firul fuzibil a fost nlocuit cu benzi metalice subiri, benzi care au reduceri de seciune sau perforri n anumite locuri. n acest fel, zona de nclzire a fuzibilului se concentreaz n aceste locuri, reducndu-se cantitatea de metal topit i implicit limitarea curentului de scurtcircuit i o reducere important a nclzirii bornelor de serviciu. La aceste sigurane, fora de apsare pe contact este asigurat cu resoarte spirale, iar patronul are contactele realizate din bare plate. Sigurane fuzibile rapide (fast) Siguranele fuzibile rapide sunt caracterizate prin punct de vedere constructiv prin aceea c firul fuzibil este realizat dintr-un singur metal ( cupru sau argint) i, uneori, este pretensionat. Avantaje. Ele reprezint tipul cel mai folosit de sigurane fuzi bile, avnd o construcie relativ simpl i o putere mare de rupere. Siguranele rapide prezint ns i unele neajunsuri, printre care cele mai importante sunt urmtoarele: argintul si cuprul (metale folosite pentru realizarea firului fu zibil) ou o temperatur de topire foarte ridicat (967C cuprul i 1083"C argintul) ceea ce, n cazul unor cureni de serviciu foarte apropiai de cel nominal, determin nclziri importante ale bornelor i ale conductoarelor de racord; temperatura ridicat a firului fuzibil favorizeaz oxidarea trep tata a firului fuzibil (ndeosebi la ilizibilele din cupru), ceea ce deter min reducerea seciunii active a acestuia i provoac, dup un timp relativ scurt de exploatare, topirea sa chiar la cureni mai mici dect curenii nominali. n cazul consumatorilor caracterizai prin supracureni inevita bili de scurt durat, la punerea sub tensiune (ca de exemplu: mo toarele electrice cu rotorul n scurtcircuit, instalaiile mari de iluminat incandescent, transformatoarele), aceste sigurane nu pot realiza o protecie eficace, deoarece, dac sunt dimensionate astfel nct s nu se topeasc la supracureni obinuii, ele nu mai realizeaz o protec ie suficient de rapid la curenii de scurtcircuit. Caracteristicile siguranelor fuzibile 1. Curentul nominal Valori uzuale ale curentului nominal a siguranelor fuzibile sunt : 1, 2A, 3A, 5A, 6A, 10A, 16A, 25A, 63A, 100A, 200A, 350A, 630A, 1000A c.c sau c.a. n funcie de curentul nominal se dimensioneaz contactele soclului i fuzibilul. 2. Tensiunea nominal Valorile uzuale ale tensiunii nominale a a siguranelor fuzibile sunt de obicei: 120 V c.a., 220 V c.a., 380 V c.a. n funcie de tensiunea nominal se dimensioneaz izolaia siguranei 3. Puterea de rupere 4. Clasa de protecie 5. Timpul de declanare 6. Caracteristica de topire a fuzibilului 7. Caracteristici speciale: poziia de funcionare, modul de montare, etc. SIGURANE AUTOMATE Sigurane automate Sigurana automat este un dispozitiv mecanic de comutare, care servete la: decuplarea automat a circuitului electric de la reea, atunci cnd curentul depete o anumit valoare maxim conectarea manual circuitului electric la reea sau deconectarea de la aceasta PROTECIA PERSOANELOR o Protecie fa de curenii periculoi prin corp, n cazul tensiunilor nalte de contact 8

datorate defeciunilor de izolaie, legturii la mas PROTECIA CONTRA INCENDIILOR o Protecia cablurilor i conductorilor mpotriva supranclzirii n caz de suprasarcin, scurtcircuit i scurtcircuit la pmnt n cazul unui scurtcircuit acioneaz sistemul electromagnetic, care ntrerupe reeaua n cteva fraciuni de secund. Mecanismul de declanare este astfel construit, nct nu poate fi recuplat ct timp defectul se menine, chiar dac este blocat prghia ntreruptorului basculant. Principiul de funcionare al siguranei automate este redat n figura 5: figura 5. Principiul de funcionare al siguranei automate[7] Defectele de izolaie, care pot aprea in instalaiile electrice, pot duce, printre altele, la apariia curentului diferenial rezidual. Efectele acestuia sunt periculoase: risc de oc electric pentru persoane, risc de incendiu sau explozie, risc de indisponibilitate a energiei electrice. Curentul de defect este adesea prea slab pentru a putea fi detectat i eliminat de proteciile la scurtcircuit sau la suprasarcin convenional. Ca urmare, este nevoie de dispozitive specifice pentru detectarea si eliminarea lui, dispozitivele difereniale reziduale. Noiunea de "protecie diferenial" sau "diferenial" in limbaj curent reprezint unul sau mai multe dispozitive de msurare care au funcia de a detecta o diferen intre curentul de intrare i curentul de ieire dintr-o anumita parte a instalaiei: linie, cablu, transformator, generator, motor etc. Protecia diferenial rezidual este protecia mpotriva acelui curent de defect care nu se nchide la sursa prin conductoarele active, ci pe un traseu anormal, constituit, in general, din diverse elemente conductoare (carcasa metalica, conductor PE sau PEN, corpul unei persoane... i, eventual, pmnt). Acest curent de defect este numit curent diferenial rezidual. Traseul si valoarea lui depind de schema de legare la pmnt. Dispozitivul diferenial rezidual (DDR) este numit i "diferenial". Siguranele automate se mai numesc i ntreruptoare automate, protecii difereniale, etc. In multe domenii elementele fuzibile au fost nlocuite de mult vreme cu sigurane automate. Denumirea este depit, deoarece pe vremuri siguranele automate nlocuiau siguranele fuzibile n soclurile cu filet. Astzi ne referim de fapt la ntreruptoare automate de protecie. Acestea au avantajul c, dup ndeprtarea defectului, pot fi reconectate imediat. La nevoie, pentru lucrri de ntreinere sau reparaii la instalaia electric, pot fi utilizate ca un ntreruptor obinuit. Pe termen lung utilizarea acestora este la fel de ieftin ca i a siguranelor fuzibile, deoarece nu necesit elemente consumabile pentru refacerea circuitului. n exterior ntreruptoarele automate de protecie sunt prevzute cu o carcas de material plastic, echipat frontal cu un ntreruptor basculant. Pentru identificarea circuitelor (de ex. maina de splat) se pot aplica pe carcas etichete adezive. n interior sunt dou mecanisme de protecie, unul termic i unul electromagnetic. Sistemul termic reacioneaz la nclzirea generat de supracureni. Un mecanism bimetalic ntrerupe circuitul la depirea curentului nominal. Curentul nominal, marcat pe sigurane / ntreruptoarele de protecie, reprezint curentul maxim, la depirea cruia acestea ntrerup circuitul (25 A, de ex.) n cazul unui scurtcircuit acioneaz sistemul electromagnetic, care ntrerupe reeaua n cteva fraciuni de secund. Mecanismul de declanare este astfel construit, nct nu poate fi recuplat ct timp defectul se menine, chiar dac este blocat prghia ntreruptorului basculant. Siguranele fuzibile i ntreruptoarele automate de protecie protejeaz reeaua contra suprasarcinilor i scurtcircuitelor, evitnd incendiile i alte pagube costisitoare, dar nu asigur protejarea persoanelor. Spre deosebire de siguranele electrice, care dup fiecare declanare trebuiesc nlocuite (deoarece se arde fuzibilul), ntreruptoarele automate trebuiesc doar reanclanate (manual sau automat), dup nlturarea defectului. ntreruptoarele automate exist ntro larg diversitate de mrimi, de la ntreruptoare miniatur pn la ntreruptoare de foarte mari 9

dimensiuni, folosite la tensiuni foarte nalte (e.g. 400kV). Numrul de poli poate fi 1, 1+N, 2, 2+N, 3, 3+N. n schimb, ntreruptoarele de protecie la curent rezidual (FI / RCD) protejeaz persoanele contra electrocutrilor. n cazul n care corpul uman intr n contact cu o reea electric, curentul electric peste o anumit intensitate are mai multe efecte vtmtoare. Electrocutrile produc frecvent arsuri, n mod deosebit sunt afectai negativ nervii i funciile muchilor. Pericolul devine mortal la cureni peste 30 mA care traverseaz inima (muchii). n acest caz inima intr n fibrilaie, fiind perturbat funcia de pompare. Drept urmare nu se mai asigur oxigenarea creierului i n cteva minute survine moartea. ntreruptoarele la curent rezidual, pe scurt FI, sau n nomenclatura englez RCD (Residual Current Device), sunt disponibile n variante cu doi i patru poli, pentru diferii cureni nominali de defect. Pentru asigurarea proteciei contra electrocutrii n cazul atingerii directe a prilor sub tensiune, trebuie ales un model care are curentul nominal 30 mA. figura 6. Siguran automat - aspect exterior [13] Funcionarea siguranelor automate ntreruptoarele FI / RCD funcioneaz pe principiul sumrii curenilor ntre faze i neutru: suma acestora trebuie s fie nul. Pentru un circuit monofazic, curenii de faz i neutru trebuie s fie egali i de semn contrar. n cazul atingerii conductorului de ctre o persoan, o parte din curent tinde s se scurg spre pmnt prin corp, astfel nct curenii de faz i neutru nu mai au valori egale. Sistemul comand printr-un releu ntreruperea imediat a circuitului. La instalaiile noi, ntreruptoarele FI / RCD exemplific de mult vreme evoluia tehnicii n domeniu. De atunci numrul accidentelor prin electrocutare s-a redus simitor, de asemenea s-au redus pagubele mari (incendii de ex.) cauzate de scurtcircuite la pmnt, generate de defecte n maini sau instalaii. Din motivele menionate trebuie echipate de ctre electricieni cu sisteme FI / RCD i reelele vechi. Contact fix figura 7. Structur siguran automat[14] Comutator

figura 8.Curba de funcionare a unui ntreruptor automat cu protecie magnetic i Contact termic[15] mobil Prindere ntreruptoarele au n construcie un releu magnetic, care comand declanri foarte rapide n caz de scurtcircuit, care este, de altfel, i funcia principal a ntreruptoarelor. Curentul magnetic este reglabil, i se alege mai mare dect al supracurenilor temporari de scurt durat, cum ar fi cei ce apar la pornirea motoarelor. ntreruptoarele pot fi prevzute i cu releu termic. Acesta funcioneaz pe principiul bi-metalului, oferind o protecie temporizat la deschidere, n funcie de suprasarcin. ntreruptoarele automate pot fi prevzute i cu releu de detecie al curenilor reziduali, care detecteaz posibilele scurgeri de curent spre exteriorul circuitului. Ele msoar suma curenilor prin cele trei faze, care n condiii normale trebuie s fie zero, orice alt valoare (peste un anumit prag reglabil) ducnd la ntrerupere sau alarmare. Dei ntreruptoarele pot avea i funcia de pornire/oprire a consumatorului, acest regim de funcionare nu este recomandat, deoarece ele sunt garantate la un numr limitat de nchideri/deschideri.

2.2.Proprieti generale ale releelor

RELEE TERMICE

10

Releul de protecie este un aparat a crui acionare este determinat de una sau mai multe mrimi electrice sau neelectrice, cnd acestea variaz n afara limitelor admisibile, n cazul defectelor sau al regimurilor anormale de funcionare ale sistemului electroenergetic Un releu este constituit, n general, din trei elemente funcionale fundamentale (Figura 9), i anume: - elementul sensibil 1 cruia i se aplic mrimea de intrare pentru a o transforma n mrimea fizic necesar funcionrii releului; elementul de comparaie 2, care are rolul de a compara mrimea transformat cu mrimea de referin (etaIonul) i care, la o anumit valoare a mrimii transformate, acioneaz asupra elementului urmtor: elementul de execuie 3, care are rolul de a aciona asupra circuitului comandat, respectiv asupra parametrului de ieire. figura 9 Elementele funcionale ale unui releu[2] x 1 elementul sensibil; 2 elementul de comparaie; 3 elementul de execuie Principala caracteristica de funcionara a oricrui releu este caracteristica intrare-ieire, care reprezint relaia dintre mrimea de intra re x i cea de ieire y (Figura 10). Din aceast caracteristic rezult c releele de protecie funcioneaz pe baza ciclului da nu sau nchis des chis, motiv pentru care au fost ncadrate n categoria aparate lor pentru comenzi discontinue. Caracterul discontinuu al comenzii rezult pregnant din analiza caracteristicii intrare -ieire a releului. Astfel, cnd m rimea de intrare x variaz n tre limitele zero i x 0 mrimea de ieire y rmne la valoarea zero (sau la ymin n cazul relee lor fr contacte). n momentul n care x =x 0 (unde x 0 este valoarea de acionare), y variaz brusc de la z/ero (respec tiv y min ) la valoarea y max i rmne constant (sau n jurul valorii y max ) chiar dac x crete n continuare. Dac x sca de pn la valoarea x' r (x' r fiind valoarea de revenire adic valoarea la care contactul mobil revine n poziia iniial y rmne, de asemenea, constant. Cnd x~x' r, mrimea yvariaz brusc de la y max ]a zero (respectiv y min ). figura 10.Caracteristica de intrare - ieire a unui releu[11] Releele cu contacte, indiferent de tipul lor, au o serie de caracteristici comune dintre care cele principale sunt prezentate n continuare. Coeficientul de revenire k , reprezint raportul dintre repaus i valoarea de ac ionare a releului, adic valoarea de revenire n stare de

Coeficientul de revenire variaz, n special, cu. tipul constructiv al releelor, deoarece factorul cel mai important care determina acest coeficient este variaia diferit a ce lor dou cupluri (momente) ale releului, cuplul activ si cuplul antagonist -- in funcie de deplasarea elementului mobil al acestuia. Astfel, n timp ce cuplul antagonist (care n mod obinuit este produs de un resort) variaz liniar cu deplasarea elementului mobil, cuplul activ (pro dus de mrimea electric ce determin acionarea releului) poate avea o valoare constant (figura 11,a) sau poate crete dup o curb oarecare (figura 11, b) n funcie de de plasarea aceluiai element mobil. Dac la sfritul cursei echipamentului mobil diferena ntre cele dou cupluri este mic, releul va avea un coeficient de revenire foarte bun (practic egal cu 1), deoarece la cea mai mic scdere a cuplului activ, contactele se vor deschide, dar presiunea contactelor va fi mic ntruct cuplul activ este numai cu puin mai mare dect cel antagonist (practic egale). Cnd ns cuplul activ crete cu deplasarea contactului mobil dup o astfel de curb nct 11

diferena dintre cuplul activ i cel antagonist, mic Ia nceputul cursei, devine mare la sfritul acesteia, releul va avea un coeficient de reve nire mic, n schimb presiunea de contact va fi mare. figura 11. Variaia cuplului activ i a cuplului antagonist n funcie de deplasarea a elementului mobil al releului[2] a cuplu activ constant; b cuplul activ cresctor Descrierea i funcionarea unor tipuri de relee termice Termobimetale Termobimetalele sunt elemente foarte larg utilizate n construcia apa ratelor electrice, pentru sesizarea unei temperaturi sau pentru protecia la suprasarcin a unor receptoare electrice, n principal motoare electrice. Aceast protecie este bazai pe nclzirea bimetalului datorit curentului electric. figura 12.Principiul de funcionare al unui termobimetal[2] a bimetal rece; b bimetal deformat prin nclzire; 1 strat cu coeficient de dilatare mare; 2 strat cu coeficient de dilatare mic; 3 nfurare de nclzire; f - sgeata Bimetalul este format din dou metale sau aliaje cu coeficieni de dilatare cit mai diferii, sudate ntre ele i laminate mpreun sub forma unor table sau benzi suprapuse, de diferite dimensiuni. Dac o lamela bimetalic este nclzit, stra tul avnd coeficientul de dilatare mai mare se va alungi mai mult dect cellalt strat si lamela va ncovoia n direcia stratului cu coeficientul de dilatare mai mic (Figura 12). Prin ncovoierea sa, lamela acioneaz asupra unui contact sau asupra mecanismului unui aparat, producnd o anumit funciune a acesteia, de obicei o comutare a unor contacte sau declan area aparatului. Pentru a se obine o ncovoiere specific ( ncovoierea pentru variaia temperaturii cu 1K) ct mai mare este necesar ca diferena dintre coeficienii de dilatare ai celor dou straturi s fie ct mai mare. Este necesar de asemenea ca sgeata specific s fie constant ntr-un domeniu de temperatur ct mai larg. Prin funcionarea sa, bimetalul trebuie s fie rezistent i la temperaturi ridicate, adic componentele sa nu se desfac i oxidarea s fie redus. Componenta pasiv (cea avnd coeficientul de dilatare redus) este confecionat n multe cazuri din aliaj de fier cu nichel cu coninut mare de Ni de tipul invar (36,1% Ni +f 63,1% Fe +f 0,4% M n + 0,4% Cu). Componenta activ este realizat din diferite metale sau aliaje, cele mai folosite fiind: alam, constantan, oel, nichel sau aliaj 35% Ni + 53% Fe + 5% M n. Cele mai utilizate tipuri de bimetale sunt: bimetale lamelare drepte; bimetale lamelare n form de U; bimetale n form de disc sau, n funcie de modul de nclzire al bimetalului: termobimetale cu nclzire direct nclzirea se realizeaz prin trecerea curentului electric prin lamel; termobimetale cu nclzire indirect cldura provine de la o rezisten nfurat pe lamela bimetalului sau aezat alturi de lamel i strbtut de curent; termobimetale cu nclzire mixt curentul trece i prin rezisten i prin lamel. Funcionarea releelor termice Releele termice cele mai utilizate n instalaiile de protecie sunt releele cu bimetal, constituite dintr-o lama obinut prin laminarea, lipirea sau sudarea a dou lamele din metale diferite avnd coeficieni de dilatare li niar a, i a 2.

12

Prin lama bimetalic trece curentul din instalaia protejat care provoac nclzirea sa. La nclzirea lamei bimetalice peste o anumit limit, aceasta se va curba spre lamela cu coeficient de dilatare mai mic (figura 12) i poa te aciona contactul releului. Constructiv, releele termice se prezint sub form de lamele (figura13), discuri, spirale etc. Trecerea curentului se poate face direct prin bimetal, indirect prin--o nfurare de nclzire sau prin ambele ci. Releele termice prezint urmtoarele avantaje n comparaie cu alte tipuri de relee: nu necesit o supraveghere deosebit n exploatare fiind simple i robuste; la un curent mare prin bimetal acioneaz cu o temporizare mic, iar la un curent mic acioneaz cu o temporizare mare. Dezavantajele lor sunt: puterea de rupere a contactelor este mic (contactul mobil se deplaseaz ncet), revenirea la poziia iniial se face dup un anumit timp (dup rcirea bimetalului), astfel c releul nu este gata imediat pentru o nou acionare, funcionarea este influenat de temperatura mediului ambiant. Releele termice se utilizeaz ca relee de curent pentru protecia de suprasarcin mai ales a motoarelor electrice, ca relee care comand pornirea unor motoare n funcie de valoarea curentului, ca relee de timp, precum i ca declanatoare termice la ntreruptoarele automate. Condiiile de funcionare a releelor termice sunt: a) la un curent releul nu trebuie s acioneze; b) la un curent releul trebuie s acioneze ntr-o or; c) la un curent releul trebuie s acioneze n 2 minute; d) la un curent releul trebuie s acioneze n 2 secunde pentru motoare cu pornire normal i n 6 secunde pentru motoare cu pornire grea a) b)

figura 13. Caracteristicile t = f(I) pentru relee termice (a) cu nclzire direct i (b) pentru rele termice cu nclzire indirect [2] Verificarea releelor termice const n verificarea acestor caracteristici, care trebuie s se apropie de curbele din figura 13 a i b. Relee termice cu bimetal Releele termice conin o lamel bimetalic care este nclzit n funcie de curentul motorului i care provoac deschiderea unui contact de ndat ce releul a atins temperatura sa de funcionare. Datorit nclzirii, bimetalul se curbeaz i ca urmare, prezint o sgeat varia bil cu temperatura sa, precum i fora capabil s execute un lucru mecanic. nclzirea bimetalului este proporional cu ptratul curentului, iar sgeata sa depinde de aceast nclzire i de temperatura mediului am biant. nclzirea bim etalului poate fi obinut fie prin trecerea curentului printr-o rezisten nclzitoare montata pe bimetal sau ling el (nclzire indirect), fie trecnd direct curentul prin lamela bimetalic. In Figura 14 i Figura 15 sunt prezentate elementele componente ale unui releu termic tripolar, iar n Figura 16, i se poate urmri principiul de funcionare al releului. Lamelele bimetalice acioneaz prin intermediul unei tije izolante comune 2 asupra prghiei compensatoare 3 care elibereaz colarul 4, provocnd astfel deschiderea contactelor 5 din circuitul de comand. Reglajul se face prin deplasarea articulaiei 6, variind astfel distana ntre captul tijei 2 si prghia 3. Se vede c acest tip de releu are de clanare liber, adic la apsarea pe butonul O, contactele 5 sunt men inute deschise n tot cursul operaiei de deszvorre. Dac condiiile de declanare exist nc, prghia 3 este nclinat i colarul 4 nu poate reveni n poziia normal, nepermind nchiderea contactelor 5. 13

figura 14 Releu termic vedere general[2] 1 lamel bimetalic; 2 mecanismul diferenial; 3 contact; 4 buton de reglaj; 5- buton de armare; 6 born de intrare figura 15 Bornele unui releu termic trifazat[2] 7 born de ieire; 8 bornele circuitului de comand; 9 cutie din material izolant figura 16 Releu termic principiul de funcionare[2] Aceste condiii urmresc fidel condiiile de funcionare impuse motoarelor electrice, care trebuie s suporta i ele o suprasarcin de 20% timp de 2 ore i o suprasarcin de 50% timp de 2 minute fr ca nclzirea s depeasc valorile stabilite n STAS 1893-65. Releele termice sunt folosite n special pentru protecia la suprasarcin a motoarelor. Ele au avantajul c posed caracteristica de declanare cea mai apropiat de capacitatea de suprancrcare a funcionrii motorului. Domeniul de reglaj al releelor termice aste de (0,6...1) In. Relee bimetalice sensibile Ia ntreruperea unei singure faze. Deoarece cea mai frecvent defeciune contra creia trebuie protejate motoarele electrice trifazate, este rmnerea n dou faze, construcia releelor bimetalice moderne asigur acestora o sensibilitate sporit la acest defect, astfel ca ele produc declanarea in cazul ntreruperii unei faze chiar dac celelalte dou faze nu se suprancarc. n Figura 17 este reprezentat principiul de funcionare al unor asemenea relee denumite relee cu protecie diferenial. figura 17 Principiul de funcionare al releului cu protecie diferenial[2] In stare rece (poziia 1 din Figura 17) tijele A i B nu acioneaz asu pra zvorului, deoarece bimetalele nu sunt parcurse de curent. Dac bimetalele celor trei faze se nclzesc egal, ele deplaseaz tijele cu distana d, nct acestea se sprijin pe zvor (poziia 2). In cazul n care nclzirea bimetalelor depete o anumit limit, ele deplaseaz tijele cu distana, D>d (poziia 3) i acestea apas asupra zvorului, produ cnd deschiderea contactului C. Dac se ntrerupe una din faze, tija A va sta pe loc i se deplaseaz tija B, care acioneaz asupra zvorului, provocnd deschiderea contactului C (poziia 4). Releele termice moderne se construiesc cu o lamel compensatoare, care are rolul de a elimina influena temperaturii ambiante. Principiul funcionrii unui compensator este reprezentat n figura 18. figura 18 Principiul de funcionare al compensatorului termic[2] Com pensatorul se execut dintr-o lamel bimetalic identic cu cea activ i aezat n acelai fel. Dac variaia de temperatur duce la ndoirea bimetalului activ ntr-un anumit sens, lamela corespunztoare se va ndoi in acelai sens, distana ntre lamele deci reglajul pstrndu-se constant i independent de temperatura ambiant. Sonda bimetalic: o soluie mai eficient, destinat n special pentru regimul intermitent, este utilizarea unei protecii care sa supra vegheze direct temperatura nfurrilor motorului, si mu curentul ab sorbit de motor, ca n cazul releelor termice. Una din soluiile utilizate bazate pe acest principiu este cea a sondelor bimetalice. Elementul de protecie este un disc bimetalic m brcat ntr-o capsul metalic. In cazul atingerii temperaturii de pro tecie, discul bimetalic se curbeaz brusc realiznd un contact care printr-un releu intermediar ntrerupe .alimentarea motorului. 14

Capsulele se introduc n interiorul bobinajelor statorice, urmrindu-se o transmisie ct mai bun a cldurii de la bobinaj la capsul. Utilizarea capsulelor este recomandabil pentru motoarele care su port un numr mare de inversri, de comutri de poli pentru motoa rele cu pornire grea. Dezavantajul sondelor bimetalice este, n afar de complicarea schemei de protecie, faptul c nclzirea indirect a lor se face cu oarecare ntrziere fa de nclzirea bobinajelor. In plus, dup funcionare aceste sonde se rcesc foarte lent, n acelai timp cu masa bobinajului, i pot conduce la opriri de exploatare foarte lungi.

2.3.

CONTACTORUL

Contactoarele. Comanda unui motor electric necesit dou sau mai multe din urmtoarele operaii : pornirea, limitarea curentului de pornire, reglarea vitezei, inversarea sensului de rotaie, oprirea. Aparatul electric conceput i realizat pentru a permite comanda unui motor electric este contactorul electromagnetic. Acesta execut nchiderea, deschiderea i comutarea circuitelor, la comenzi (locale sau de la distan), realizate prin contactul unui buton sau al unui releu. Astfel, contactorul nchide sau deschide o serie de contacte de lucru (CL), care au capacitate de rupere, sau auxiliare (CA), datorit deplasrii unei armaturi mobile, parte component a circuitului magnetic. figura 19. Principiul de funcionare al unui contactor[10] Armatura mobil, n mod normal este inut deprtat de partea fix a circuitului magnetic, datorit unui resort. Pentru a o atrage este necesar o for electromagnetic, produs de cmpul magnetic determinat de curentul ce strbate bobina. Spre deosebire de celelalte aparate de conectare, contactorul electromagnetic are numai o poziie stabila, cea corespunztoare lipsei curentului prin bobin. Acionarea contactorului se asigur prin ncadrarea bobinei sale ntr-o schem electrica de alimentare i comand. Electromagneii contactoarelor ndeplinesc urmtoarele condiii : - pot suporta un timp nelimitat 1,05 Un; - atrag i rein armtura la 0,85 Un; - ntre 0,7 Un i 0,35 Un armtura se desprinde; figura 20. Aspectul exterior al unui contactor[11] Contactoarele se fabric pentru acionare att n curent alternativ, ct si n curent continuu i pot fi contactoare de for i de comand. Contactoarele de comand sunt folosite n schemele de acionri electrice ca relee intermediare pentru multiplicarea unor semnale. Constructiv, contactoarele de comand se aseamn cu cele de for, cu excepia sistemului de contacte, care permit posibiliti variate de combinaii normal deschise sau normal nchise.

15

CAPITOLUL III. NORME DE SNTATEA I SECURITATEA MUNCII1. NORME DE SNTATEA I SECURITATEA MUNCII LA UTILIZAREA CURENTULUI ELECTRIC La efectuarea rodajului i a ncercrilor este necesar s se verifice prinderea corect a agregatului pe bancul de lucru i mprejurimea locului respectiv produs de unele obiecte ce pot fi aruncate din agregatul ncercat (piulie nestrnse, scule sau piese uitate etc.) Locurile la care se efectueaz rodajul i ncercarea mainilor, mai ales cnd se lucreaz cu produse inflamabile, vor fi dotate cu tot echipamentul necesar prevenirii i stingerii incendiilor. Pentru evitarea accidentelor prin electrocutare, este necesar eliminarea posibilitii de trecere a unui curent periculos prin corpul omului. Msurile, amenajrile si mijloacele de protecie trebuie sa fie cunoscute de ctre tot personalul muncitor din toate domeniile de activitate. Principalele masuri de prevenire a electrocutrii la locurile de munca sunt: Asigurarea inaccesibilitii elementelor care fac parte din circuitele electrice si care se realizeaz prin: - amplasarea conductelor electrice, chiar izolate, precum si a unor echipamente electrice, la o nlime inaccesibila pentru om. Astfel, normele prevd ca nlimea minima la care se pozeaz orice fel de conducto electric sa fie de 4m, la traversarea prilor carosabile de 6m, iar acolo unde se manipuleaz materiale sau piese cu un gabarit mai mare, aceasta nlime se depeasc cu 2,25m gabaritele respective. Izolarea electrica a conductoarelor; Mijloacele auxiliare de protecie constau din: echipament de protecie (mnui, cizme, galoi electroizolani), covorae de cauciuc, platforme si grtare cu piciorue electroizolante din porelan etc. Aceste mijloace nu pot realiza insa singure securitatea mpotriva electrocutrilor. 16

Protecia prin legare la nul se realizeaz prin construirea unei reele generale de protecie care nsoesc in permanenta reeaua de alimentare cu energie electric a utilajelor. Reeaua de protecie are rolul unui conductor principal de legare la pmnt, legat la prize de pmnt cu rezistenta suficient de mic. Folosirea tensiunilor reduse (de 12, 24 i 36 V) pentru lmpile i sculele electrice portative, evitarea rsucirii sau ncolcirii cablului de alimentare n timpul lucrului, evitarea trecerii cablului peste drumul de acces i n locurile de depozitare a materialelor, interzicerea reparrii sau remedierii defectelor n timpul funcionrii. 3. Folosirea mijloacelor individuale de protecie (principale tije electroizolante, cleti izolani, scule cu mnere izolante i secundare echipament de protecie, covorae de cauciuc, platforme i grtare izolante) i a mijloacelor de avertizare (plci avertizoare, indicatoare de securitate, ngrdiri provizorii). 4. Deconectarea automat n cazul apariiei unei tensiuni de atingere periculoase sau unor scurgeri de curent periculoase. 5. Separarea de protecie cu ajutorul unor transformatoare de separaie. 6. Izolarea suplimentar de protecie. 7. Protecia prin legare la pmnt.

2. NORME DE SNTATEA I SECURITATEA MUNCII N LABORATORUL DE MAINI ELECTRICE 1) Aparatele i montajele vor fi folosite numai la tensiunea pentru care au fost construite . 2) Nu se vor efectua montaje sau se vor repara aparate aflate sub tensiune. 3) Nu se lucreaz cu conductori neizolai i de asemenea nu se lucreaz cu mini ude . 4) Masa de lucru trebuie s fie uscat i acoperit cu un material izolator . 5) Alimentarea de la reea se va face printr-un tablou cu sigurane fuzibile calibrate sau ntreruptoare automate . 6) Prile metalice ale aparatului sub tensiune vor fi legate la pmnt . 7) Uneltele de lucru vor avea mnere izolate, rezistente la tensiunile folosite . 8) Cablurile conductoarelor vor fi izolate . 3. NORME DE SNTATEA I SECURITATEA MUNCII SPECIFICE demontarea i montarea componentelor schemei de pornire se va executa cu scule corespunztoare; se va purta echipament de protecie corespunztor; se vor folosi scule adecvate, n bun stare i cu izolaia corespunztoare se va avea grij s nu se produc arsuri, tieturi, zgrieturi etc. la realizarea montrii, depanrii i demontrii ; se vor evita ocurile mecanice; se va evita atingerea prilor metalice datorit pericolului electrocutrii.

17

BIBLIOGRAFIE[1].Botan, V., i colab., Maini electrice i acionri Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti 1978 [2]. Cnescu, T., i colab., Manualul Electricianului de construcii i instalaii civile Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti 1972 [3]. Rdoi, C., i colab., Aparate, Echipameente i Instalaii de Electronic Profesional Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti 1994 [4]. Cosma, D. I., i colab. Electrotehnic i msurri electrice, Editura CD PRESS, Bucureti 2010 [5]. Cosma, D. I., i colab. Electrotehnica circuitelor electrice, Editura CD PRESS, Bucureti 2010 [6]. Popa, A., Aparate electrice de joas i medie tensiune, Editura Tehnic, Bucureti, 1975 [7]. http://www.scritube.com/files/tehnica%20mecanica/1633_poze/image026.jpg [8]. http://www.electricalc.ro/index.php/scheme-electrice/aparate-folosite-la-realizarea-schemelorelectrice [9]. http://www.electricalc.ro/images/stories/buton%203.jpg [10]. http://www.electricalc.ro/images/stories/schema%20contactor.jpg [11]. http://www.electricalc.ro/images/stories/contactor%202.bmp [12]. www.mesterulcasei.ro [13]. http://electronics.howstuffworks.com [14]. www.electricianul.ro/electricianul [15]. www.casa.schneider-electric.ro 18

[16]. www.schrack.ro/

19