Echipamente_Electrice.pdf

7/25/2019 Echipamente_Electrice.pdf

1/271


2/271


3/271

2


4/271

3

Cursul de ECHIPAMENTE ELECTRICE se adreseaz, n specialstudenilor de la secia de Inginerie Electric, dar i celorlali studeni ai facultilorde profil tehnic care doresc s cunoasc fenomenele de comutaie i protecieelectric.

Noiunea de echipament electric este foarte largi se preteazla numeroaseinterpretri; de aceea trebuie s precizm c n domeniul Electrotehnicii prinechipament electric nelegem dispozitivele destinate comutaiei electrice,proteciei consumatorilor electrici i unele dispozitive folosite n acionrileelectrice.

Transferul de energie electricde la locul de producere la locul de utilizarese realizeaz prin intermediul reelelor electrice. Att la productorii de energieelectricct i n reelele de transport, dar mai ales la consumatorii industriali saucasnici sunt utilizate aparate i echipamente electrice de comutaie i protecie.

Definind un echipament de comutaie ca un ansamblu de dispozitiveelectromecanice sau electrice cu ajutorul crora se stabilesc sau se ntrerupcircuitele electrice, rezult c din punct de vedere structural echipamentele decomutaie se mpart n doumari categorii:

echipamente de comutaiei mecanic, ce au cel puin un element mobilpe durata efecturii comutaiei. La rndul lor aceste aparate pot fi:

a) neautomate, cum ar fi: ntreruptoarele i comutatoarele cu prghie, ntre-ruptoarele i comutatoarele pachet, butoane de acionare, ntreruptoare bascu-lante, separatoare i controlere;

b) automate din care amintim: contactoarele, ntreruptoarele de joas inalttensiune i separatoare de scurtcircuitare;

echipamente cu comutaie static, ce nu au componente n micare iarconectarea sau deconectarea este comandat i realizat electronic. Aceastcategorie de aparate de comutaie se realizeazcu dispozitive semiconductoare deputere ca: diode, tiristoare, triacuri sau tranzistoare de putere.

n afara echipamentelor de comutaie exist o categorie larg deechipamente electricede protecie, cu rolul de a proteja generatoarele electrice,liniile electrice, transformatoarele i consumatorii mpotriva suprasarcinilor,supracurenilor, scurtcircuitelor, supratensiunilor sau a oricror regimuri anormalede funcionare. Din categoria echipamentelor electrice de protecie fac parte:siguranele fuzibile, releele de protecie, declanatoarele, bobinele de reactan,eclatoarele i descrctoarele.


5/271

4

n volumul doi alk cursului de Echipamente Electrice sunt prezentateprincipalele tipuri de aparate i echipamente electrice de comutaie i protecie dejoas, medie i nalttensiune, precum i echipamentele electrice pentru pornirea ireglarea turaiei mainilor electrice.

Mulumesc pentru sprijinul primit la realizarea acestui curs din partea

colegilor i a colaboratorilor.

Autorul


6/271

5

CUPRINS

1. APARATE ELECTRICE NEAUTOMATE1.1. CLASIFICAREA APARATELOR ELECTRICE

NEAUTOMATE1.2. CARACTERISTICILE TEHNICE ALE APARATELOR

ELECTRICE NEAUTOMATE1.3. SEPARATOARE DEJOASTENSIUNE

1.4. NTRERUPTOARE I COMUTATOARE CU PRGHIE1.5. NTRERUPTOARE I COMUTATOARE TIP PACHET1.6. NTRERUPTOARE I COMUTATOARE BASCULANTE1.7. LIMITATOARE DE CURSI MICRONTRERUPTOARE1.8. BUTOANE, CHEI DE COMANDI LMPI

1.9. PRIZE, FIE, CUPLE I CONECTOARE1.10. REOSTATE INDUSTRIALE1.11. APARATE PENTRU COMANDA MANUALA

MOTOARELORTEST DE VERIFICARE A CUNOTINELOR

2. ECHIPAMENTE ELECTRICE DE COMUTAIE DE JOASTENSIUNE

2.1. CONTACTOARE ELECTROMAGNETICE2.1.1. Clasificarea contactoarelor electromagnetice

2.1.2. Contactoare electromagnetice de curent alternativ2.1.3. Contactoare de curent continuu2.1.4. Comanda contactoarelor electromagnetice

2.2. CONTACTOARE STATICE2.2.1. Contactoare statice de curent alternativ2.2.2. Contactoare statice de curent continuu2.2.3. Contactoare hibride

2.3. RELEE INTERMEDIARE2.3.1. Relee miniaturizate2.3.2. Relee Reed

2.4. NTRERUPTOARE AUTOMATE DE JOASTENSIUNE2.4.1. Clasificarea ntreruptoarelor automate de joastensiune2.4.2 Elementele construcxtive ale ntreruptoarelor automate2.4.3. ntreruptoare automate de c.a.2.4.4. ntreruptoare automate de c.c.

2.5. DISJUNCTOARETEST DE VERIFICARE A CUNOTINELOR


7/271

6

3. APARATE ELECTRICE DE PROTECIE3.1. SIGURANE FUZIBILE

3.1.1. Principiul de funcionare al siguranelor fuzibile3.1.2. Mrimile caracteristice ale siguranelor fuzibile3.1.3. Sigurane fuzibile de joastensiune3.1.4. Sigurane fuzibile de medie i nalttensiune

3.2. RELEE DE PROTECIE3.2.1. Clasificarea releelor de protecie3.2.2. Caracteristicile releelor de protecie.3.2.3. Relee termobimetalice

3.2.3.1. Principiul de functionare al releelor termobimetalice3.2.3.2. Caracteristica de protecie a releului termobimetalic3.2.3.3. Variante constructive de relee termobimetalice

3.2.3.4. Calculul lamelei termobimetalice3.2.4. Relee electromagnetice

3.2.4.1. Relee electromagnetice maximale de curent3.2.4.2. Relee electromagnetice de tensiune

3.2.5. Relee de inducie3.2.5.1. Relee de inducie cu rotor disc3.2.5.2. Relee de inducie cu rotor cilindric

3.2.6. Relee Buchholtz3.3. DECLANATOARE.

3.4. DESCRCTOARE3.4.1. Eclatoare electrice3.4.2 Principiul de funcionare al descrctoarelor electrice3.4.3. Variante constructive de descrctoare3.4.4. Mrimile caracteristice ale unui descrctor

3.5. RELEE DE TIMP3.5.1.Clasificarea releelor de temporizare3.5.2.Variante constructive de relee electromagnetice de

temporizare3.5.3. Relee de timp electrice

3.5.4. Relee electronice de temporizareTEST DE VERIFICARE A CUNOTINELOR

4 APARATE DE COMUTAIE DE MEDIE I NALTTENSIUNE4.1. SEPARATOARE DE MEDIE TENSIUNE

4.1.1. Clasificarea separatoarelor.4.1.2. Principalele variante constructive ale separatoarelor de

medie tensiune


8/271

7

4.2. SEPARATOARE DE NALTTENSIUNE4.2.1.Clasificarea separatoarelor de nalttensiune4.2.2. Separatoare rotative4.2.3. Separatoare de translaie4.2.4. Separatoare pantograf4.2.5.Separatoare de secionare i punere la pmnt

4.3. CONTACTOARE DE MEDIE TENSIUNE4.3.1. Contactoare de medie tensiune n vid

4.4. NTRERUPTOARE DE MEDIE TENSIUNE4.4.1. ntreruptoare cu vid4.4.2. Mecanisme de acionare a ntreruptoarelor de medie

tensiune4.5. NTRERUPTOARE DE NALTTENSIUNE

4.5.1. ntreruptoare cu ulei4.5.2. ntreruptoare cu hexafluorurde sulf

TEST DE VERIFICARE A CUNOTINELOR5. PROTECIA ECHIPAMENTELOR ELECTRICE

5.1. PROTECIA MOTOARELOR ELECTRICE5.1.1. Comanda i protecia motoarelor asincrone cu conectare

directla reea5.1.2. Comanda cu inversare de sens i protecia unui motor

asincron5.1.3. Comanda i protecia unui motor asincron cu pornire stea-

triunghi

5.1.4. Comanda i protecia unui motor asincron cu pornire cureostate statorice5.1.5. Comanda i protecia unui motor asincron pornit cu

autotransformator5.1.6. Comanda i protecia unui motor asincron pornit cu

rezistene rotorice5.1.7.Protecia minimalde tensiune a motoarelor electrice5.1.8. Protecia motoarelor asincrone de putere la scurtcircuite

polifazate5.1.9. Protecia diferenial longitudinala motoarelor sincrone de

putere5.2. PROTECIA GENERATOARELOR SINCRONE

5.2.1. Protecia difereniallongitudinala unui generator sincron5.2.2. Protecia mpotriva scurtcircuitelor rotorice a generatoarelor

sincrone5.2.3. Protecia maximalcu tiere de curent a unui generator

sincron


9/271

8

5.2.4. Protecia prin bobine de reactana generatoarelor sincrone5.3. PROTECIA TRANSFORMATOARELOR ELECTRICE

5.3.1. Protecia de gaze a transformatoarelor n ulei5.3.2. Protecia diferenial longitudinala unui transformator5.3.3. Protecia maximalde curent cu blocaj de tensiune minima

unui transformator5.4. PROTECIA REELELOR ELECTRICE

5.4.1. Protecia maximalde curent a liniilor electrice radiale5.4.2. Protecia maximalde curent temporizata liniilor electrice

radiale5.4.3. Protecia maximalde curent direcionala liniilor electrice

cu alimentare bilateral5.4.4. Protecia de distana reelelor electrice complexe

5.5. AUTOMATIZAREA SISTEMELOR ENERGETICE5.5.1. Reanclanarea AutomaztRapid(RAR)

5.5.2. Anclanarea automata Rezervei (AAR)5.5.3. Descrcarea Automata Sarcinii la Scderea Frecvenei5.5.4. Descrcarea Automata Sarcinii la Scderea Tensiunii

5.6. PROTECII NUMERICE A REELELOR ELECTRICE5.6.1. Funciile proteciilor numerice a reelor

5.6.1.1. Funcia protecie de distan5.6.1.2. Funcia de supraveghere a circuitelor de tensiune5.6.1.3. Funcia de accelerare a proteciei la conectarea pe defect5.6.1.4. Funcia de protecie maximalde curent instantanee

5.6.1.5. Funcia de protecie homopolarde curent direcionat5.6.1.6. Funcia de locator de defecte5.6.1.7. Funcia de nregistrator secvenial de evenimente5.6.1.8. Funcia RAR5.6.1.9. Funcia de protecie maximalde tensiune5.6.1.10. Funcii de supraveghere sistem5.6.1.11. Funcia de interfaare cu operatorul

5.7. PROTECIA INTEGRATA REELELOR ELECTRICE5.7.1 Protecia integrata unei linii electrice cu releul DIPA 1005.7.2. Caracteristici tehnice generale ale DIPA 100

5.8. SISTEME SCADA SUPERVISORY CONTROL AND DATAACQUISITION

5.8.1. Funciile de bazale sistemului SCADA5.8.1.1. Supravegherea i controlul de la distan5.8.1.2. Alarmarea5.8.1.3.Analiza post avarie5.8.1.4.Urmrirea ncrcrii reelelor


10/271

9

5.8.1.5.Planificarea i urmrirea reviziilor i reparaiilor n scopulevitrii cderilor

5.8.2. Funcii EMS Energy Management System5.8.3. Funcii DMSTEST DE VERIFICARE A CUNOTINELORBIBLIOGRAFIE


11/271

10

1. APARATE ELECTRICE NEAUTOMATE

Aparatele electrice neautomate sunt destinate conectrii i deconec-trii circuitelor electrice de curent continuu sau alternativ de joas tensiune.Ele au urmtoarele caracteristici:

acionare manualatt la nchidere ct i la deschidere; nu au elemente de protecie, msurare i reglaj; nu pot ntrerupe cureni de serviciu mai mici sau egali cu curentul

nominal; nu au rolul i nu pot sntrerupcurenii mari de suprasarcinsau de

scurtcircuit; au o manevrare rar, cu o frecvenredusde conectare;

sunt acionate manual, att la deschidere ct i la nchidere.Din aceastcategorie de aparate fac parte: separatoarele, ntreruptoa-

rele i comutatoarele cu prghie, ntreruptoarele i comutatoarele pachet,prizele i fiele industriale, conectoarele, limitatoarele de curs;microntreruptoarele; precum i echipamentul electric folosit la pornirea ireglarea manual a turaiei mainilor electrice (inversoare de sens,comutatoare Stea Triunghi, controlere, manipulatoare, limitatoare de cursi reostatele).

1.1. CLASIFICAREA APARATELOR ELECTRICE NEAUTOMATE

Aparatele electrice de joas tensiune sunt aparate ce se construiescpentru tensiuni nominale ce nu depesc 1000V curent alternativ i 1200Vcurent continuu. Se realizeazntr-o mare varietate de tipuri i se folosesc nunumai n centrale i staii electrice, ci i in sectorul casnic pe scara foartelarg.

Clasificarea aparatelor neautomate de joastensiune se poate face dupmai multe criterii:

A)Dupfuncia de utilizareaparatele electrice se pot clasifica astfel:

a) Aparate electrice industriale, destinate instalaiilor electriceindustriale de putere:

pentru comanda motoarelor electrice: comutator Stea - Triunghi,inversor de sens, comutator de poli, reostat de pornire i reglaj, reostat deexcitaie, controlere.


12/271

11

pentru acionri: butoane, chei, ntreruptoare, comutatoare. pentru semnalizare avem: lmpi, hupe, sonerii.

b)Aparate pentru instalaii, aparate destinate instalaiilor electrice demicputere:

ntreruptoare folosite n circuite de lumin, aparate de nclzit sau

motoare mici; comutatoare folosite in circuite de lumin, de capt, de hotel, cruce,scar);

prize fixe i mobile; cuple; butoane pentru sonerii i lumin.

B) Dup felul curentului: aparate de curent continuu i aparate decurent alternativ, iar cele de curent alternativ pot fi monofazate sau trifazate.

C) Duptensiunea nominalstandardizatsub 1000V curent alternativ

i 1200V curent continuu sunt: n curent alternativ: 24, 48, 127, 220, 400, 660, 1000 Vc.a.

n curent continuu: 24, 48, 125, 400, 800, 1200 Vc.c.

D) Dupcurenii nominalistandardizai sunt: 3, 6, 10, 16, 25, 32, 40,63, 80, 100, 160, 200, 315, 400, 630, 1600, 2000, 2500, 3150 A

Din punct de vedere al proteciei muncii, aparatele cu tensiuneanominal mai mare de 48 V sunt considerate potenial periculoase i decitrebuie scorespundnormelor de protecia muncii.

Fiecare aparat din cele enumerate prezinto bogatvarietate de tipuri

constructive aprute ca urmare a funciilor pe care trebuie s le satisfac,precum i a condiiilor mediului n care va funciona.

1.2. CARACTERISTICILE TEHNICE ALE APARATELORELECTRICE NEAUTOMATE

Funcionarea aparatelor electrice neautomate este posibil numai ncondiiile tehnice date de parametrii electrici i mecanici nominali, pentru

care aceste aparate au fost construite. Dac este necesarmodificarea unuiadintre aceti parametrii trebuie ales un aparat cu alte caracteristici electrice iconstructive.

Valorile pentru care au fost calculate aparatele se numesc valorinominale, iarvalorilela care se folosesc aparatele i care sunt mai mici sauegale cu aceste valorile nominale se numesc valori de serviciu. Pentru a seevita nsconstruirea unei varieti prea mari de aparate, n funcie de valorile


13/271

12

necesare s-a standardizat o gamde valori care satisfac cerinele industriei.Cele mai importante caracteristici tehnice ale aparatelor electrice sunt:

A. Tensiunea nominal: este tensiunea la care este posibilfuncionarea aparatului sau tensiunea maxim a reelei la care funcionareaare loc fr pericol de distrugere a aparatului. Aceast condiie determin

materialele electroizolante folosite la construcia aparatului, distana dintrecontacte etc. Din acest punct de vedere aparatele vor putea lucra i la tensiunimai mici, adicla tensiuni de serviciu.

Valorile nominale ale tensiunilor sunt: n curent continuu: 24, 48, 110 (125), 230 (250), 440, 600, 800 (750),

1200 Vc.c. n curent alternativ: 24, 36, 48, (42), 110, (127), 230 (250), 400, 660

(500), 1000 Vc.a..

B. Curentul nominal reprezint valoarea intensiti curentului care

poate trece prin aparat un timp nedefinit de lung fr deteriorarea acestuia,sau pentru care funcionarea aparatului este optim (n cazul bobinelor deacionare etc.).

Intensitatea curentului determin seciunea conductoarelor i acontactelor aparatului. Din aceastcauzutilizarea aparatului la intensiti alecurentului de serviciu cu mult mai mici dect valoarea nominal esteiraional. n standarde se stabilesc urmtoarele valori ale intensitilorcurenilor electrici pentru care se construiesc aparatele electrice de joastensiune: 6, 10, 16, 32, 40, 80, 100, 160, 200, 250, 315, 400, 630, 1000, 1600,2000, 2500, 3150A.

n general aparatele admit o suprasarcincare este limitatvaloric (i ntimp) de condiiile de rcire. Aceast suprasarcin se numete curent limittermic i se referla o duratde o secund(sau altvaloare precizat).

C. Rezistena la uzurmecaniceste o caracteristicpur mecanicideterminnumrul de manevrri pentru care funcionarea este garantat, decii timpul dupcare un aparat va trebui sfie nlocuit Rezistena mecanicesteindicat sub forma numrului de cicluri sau manevrri (conectare-deconectare). Aceastcaracteristiceste indicatpentru principalele tipuri deaparate, dupcum urmeaz:

ntreruptoare i comutatoare rotative 20.000 cicluri ntreruptoare pachet 10.000 cicluri prize i fie industriale 1.000 cicluri comutatoare stea-triunghi manuale 10.000 cicluri

D. Frecvena de conectare reprezint numrul maxim posibil demanevrri la tensiune i intensitatea nominal, n unitatea de timp (or,


14/271

13

minut). Aparatele electrice sunt mprite dup frecvena de conectare n 5clase, dupcum urmeaz:

clasa I - pnla 30 acionri pe or; clasa II- pnla 150 acionri pe or; clasa III - pnla 600 acionri pe or; clasa IV - pnla 1200 acionri pe or; clasa V - pnla 3000 acionri pe or.

E. Durata de funcionarereprezinttimpul, exprimat n procente, dindurata total a unui ciclu de lucru n care aparatul se gsete sub tensiune.Aceast durat condiioneaz nclzirea aparatului. Sunt normalizateurmtoarele durate relative de funcionare: 15%, 25%, 40%, 60%, 100%. Dinpunct de vedere al duratei de conectare deosebim trei servicii de funcionare:

serviciul de scurt durat (temporar), corespunztor conectriipentru scurt timp i deconectrii ndelungate (cazul reostatelor de pornire,butoanele de comandetc.);

- serviciul intermitent(conectri i deconectri frecvente);- serviciul de durat, cnd aparatul este conectat vreme ndelungat

(cazul separatoarelor)

F. Capacitatea de rupere reprezint valoarea maxim (efectiv) acurentului pe care l poate ntrerupe aparatul fr a se deteriora. Ea poate finul(separatoare), egalcu curentul nominal (ntreruptoare cu prghie) saumai mare dect curentul nominal.

G. Capacitatea de nchidereeste curentul maxim care se poate stabili

prin aparat. Deoarece majoritatea consumatorilor de curent electric absorb lapornire un curent mare, aparatele vor trebui ssuporte cureni de scurtduratmai mari dect curenii nominali. Din acest punct de vedere aparatele potfi:cu capacitate de nchidere mai mic, egal, sau mai mare dect curentulnominal. n general, capacitatea de nchidere este mai mare dect cea derupere.

H. Gradul de protecien cazul aparatelor electrice, reprezintgradulde siguran mpotriva ptrunderii corpurilor strine sau a apei n interiorullor. Acest lucru se menioneaz printr-un indicativ format din literele I.P.

urmate de trei cifre: prima se referla protecia contra atingerilor pieselor subtensiune, a doua la protecia contra ptrunderii apei, iar a treia la proteciampotriva deteriorrilor mecanice.

n cazul n care utilajul prezintprotecie special(de exemplu protecieantiexploziv), se face o meniune specialn acest sens. Dacunele pri aleaparatului electric, sau ale mainii electrice se execut la un alt grad deprotecie, se indic mai nti gradul de protecie pentru ntregul ansamblu


15/271

14

urmat de gradul de protecie pentru partea diferit protejat, menionndu-se ipartea constructiv la care se refer aceast indicaie. Cea de-a treia cifr seindicdoar n cazul aparatelor electrice (de exemplu I.P.332).

Tabelul 1.1. Gradele de protecie mpotriva atingerii pieselor subtensiune i a ptrunderii corpurilor strine

Simbol Protecia contra atingerilor Protecia contra ptrunderii corpurilorstrine

0 Frprotecie Frprotecie1 Protecie mpotriva atingerii

cu o suprafamare a miniiFrprotecie pentru corpuri strinemari (sub 50 mm)

2 Protecie la atingerea cudegete

Idem pentru mijlocii (sub 12 mm)

3 Protecie contra atingerii cuunelte peste 2,5 mm

Frprotecie la corpuri sub 2,5 mm

4 Protecie contra atingerii cu

obiecte peste 1 mm

Frprotecie contra corpurilor sub

1 mm5 Protecie contra atingerii cu

orice fel de mijloaceProtecie parialcontra prafului

6 Idem Protecie totalcontra prafuluin tabelele 1.1. i 1.2. sunt prezentate cele mai utilizate grade de

protecie mpotriva atingerii i ptrunderii corpurilor strine i a apei, precumi tabelul cu gradele de protecie mpotriva deteriorrilor mecanice (numaipentru aparate electrice). Indicaia referitoare la gradul de protecie seplaseaz ntr-un loc vizibil, de regul pe plcua indicatoare, alturi de alte

caracteristici ale aparatului.Tabelul 1.2. Gradele de protecie contra ptrunderii lichidelor

Simbol Gradul de protecie0 Frprotecie1 Protecie contra picturilor de apcondensat2 Protecia contra picturilor de lichide ce cad sub un unghi de maxim

15 fade vertical3 Protecie contra ploii4 Protecia contra stropirii cu lichide

5 Protecia contra apei sub formde jet6 Protecia mpotriva condiiilor de pe puntea navelor7 Protecia mpotriva scufundrii n lichid8 Protecia mpotriva scufundrii n apsub presiune


16/271

15

1.3. SEPARATOARE DE JOASTENSIUNE

Separatoarele de joas tensiune servesc la separarea vizibil a unuicircuit, pentru efectuarea unor operaiuni de revizie sau reparaii ce nu se potexecuta sub tensiune. Ele pot ntrerupe doar circuite aflate sub tensiune, darneparcurse de curent.

Deoarece n poziia nchis separatoarele sunt parcurse de curentnominal, presiunea de contact realizatde contactul fix pe cuitul de contacttrebuie s asigure o rezisten de contact ct mai redus. ntructseparatoarele se nchid i se deschid cnd prin circuit nu trece curent, nu seformeaz arc electric ntre contactele separatorului i de aceea nu suntprevzute cu camere de stingere. Separatoarele nu pot asigura protecia lasupracurent a consumatorilor, drept care este necesar un aparat suplimentar(siguranfuzibilsau ntreruptor automat).

Figura 1.1. Separator tip cuit1 - cadru metalic; 2 - izolatoare suport; 3 - borne de legtur;

4 - contact fix; 5 - contact mobil; 6 - urechea de acionare; 7 ax;8 bornde legare la pmnt.

Separatoarele de joas tensiune sunt de regul de tip interior, semonteazvertical i se acioneazmanual. Separatoarele lucreaz n poziie

nchis n regim de lung durat (adic durata relativ de conectare este100%), fiind echipate cu contacte inoxidabile de mare presiune. Pentru acompensa forele de repulsie dintre contacte, la valori semnificative alecurentului (n caz de scurtcircuit) unele separatoare sunt prevzute cu maimulte cuite (ci de curent) n paralel. Separatoarele de joastensiune mono-polare, bipolare i tripolare de construcie romneasc au urmtoarelecaracteristici: UN= 500 i 1000V; IN= 200, 350, 600 sau 1000 A.


17/271

16

1.4. NTRERUPTOARE I COMUTATOARE CU PRGHIE

ntreruptoarele i comutatoarele cu prghie sunt aparateneautomate care se utilizeaz n circuite de iluminat sau for, de curentcontinuu i alternativ. Piesa mobil de contact este de forma unui bra deprghie, de unde le provine i numele (se mai numesc i hebluri). Comutaiaare loc sarcini sunt necesare camere de stingere, construite din azbocimenti prevzute cu grtare din materiale feromagnetice (care folosesc principiuldivizrii arcului, n cazul aparatelor de curent alternativ) sau cu icaneelectroizolante (care folosesc principiul deion n cazul aparatelor de curentcontinuu).

Cuitele de contact sunt acionate direct sau printr-un sistem deprghii. La ntreruperea curenilor inteni, viteza de deplasare a arculuielectric are loc sub aciunea autosuflajului electrodinamic, fora fiind

proporional cu ptratul curentului din circuit (i nu este influenat dealungirea mecanic). n cazul curenilor de intensitate redus, viteza dedeplasare a pieselor mobile de contact are un rol determinant, pentru cforele electrodinamice au valori reduse. n acest caz, trebuie mritviteza de

ndeprtare a pieselor de contact i se folosesc contacte de rupere, n paralelcu contactele principale.

ntreruptoarele cu cureni nominali mai mici de 500 A au pieselemobile ale contactelor de rupere n form de cuit acionate prin resoarteprinse de piesele mobile ale contactelor principale.

n figura 1.2. este prezentat unntreruptor cu prghiei respectiv uncomutator cu prghie.

Figura 1.2. ntreruptor i comutator cu prghie1, 6-bome; 2-piesa fixde contact; 3-cuit principal; 4-ax;

5-portpiesde contact; 7-mner; 8-platou; 9-cuit de rupere; 10-resort


18/271

17

Dupdeschiderea frarc electric a contactelor principale, resoartele sentind i determin accelerarea pieselor mobile ale contactelor de rupere.Comutatoarele au dou rnduri de piese fixe de contact, astfel nctdeschiderea primului rnd de contacte este urmatde nchiderea celuilalt rndde contacte i invers.

La ntreruptoarele cu prghie tripolare, de multe ori maneta deacionare este poziionatlateral aa cum este prezentatn figura 1.3.

Figura 1.3. ntreruptor cu prghie tripolar:l-piese mobile de contact; 3-piese fixe de contact;

4-portpiese fixe de contact cu ax; 5-platou; 8-maneta de acionare;9-dispozitiv de stingere a arcului electric.

Acionarea acestor aparate se face manual, putnd fi direct(cnd ntre-ruptorul este aezat n faa tabloului), sau indirect, cnd ntreruptorul esteaezat n spatele tabloului.

ntreruptoarele se fixeazpe tablou astfel ca deschiderea circuitului sse fac prin acionarea n jos a manetei. Reeaua de alimentare se leag labornele de sus, iar receptorul la bornele de jos.

ntreruptoarele i comutatoarele cu prghie monopolare, bipolare itripolare de construcie romneascau urmtoarele caracteristici:

pentru aparatele de curent alternativ: UN= 400 V, 500 V sau 660 V;IN= 25 A, 63 A, I00A, 200 A, 350 A, 600 A, 1000 A

pentru aparatele de curent continuu: UN, =175 V, 230 V, 440V;IN= 200 A, 350 A, 600 A, 1000 A.

Dup modul de protejare a aparatului, exist urmtoarele tipuri dentreruptoare cu prghiea. ntreruptoare n execuie neprotejat, utilizate pnla 230 V.b.ntreruptoare n execuie protejat contra atingerilor accidentale,

pentru tensiuni de 380 V i 500 V i cureni de peste 400 A. Acestentreruptoare sunt protejate printr-un capac de protecie din materialelectroizolant (carton, prepan sau bachelit).


19/271

18

c. ntreruptoare n execuie nchis n cutii metalice, pentru tensiunide 380 V i 500 V i cureni de pn la 400 A. Cutiile de distribuie potconine pe lng ntreruptor i sigurane fuzibile, relee, diferite aparate demsurca ampermetre, voltmetre, wattmetre.

d. ntreruptoare n execuie capsulat, care se folosesc n aer liber, nncperi umede, n atmosfer ncrcat cu diferii vapori combustibili(amoniac, acizi etc.), n ncperi cu praf i murdrie sau cu pericol de ex-plozie. La aceste ntreruptoare, capacele cutiilor i intrrile conductoarelor ncutie sunt etanate ermetic.

1.5. NTRERUPTOARE I COMUTATOARE TIP PACHET

ntreruptoarele i comutatoarele pachet (cu came) sunt aparate

neautomate care se utilizeaz n circuitele de comand (n care intensitilecurenilor sunt mai mici dect 100 A), de curent continuu sau alternativ i ncircuitele de automatizare unde se cer funcii de comutare complexe.

Figura 1.4. ntreruptor pachet tripolar1- maneta de acionare; 2-ax de acionare; 3-mecanism de sacadare;4-borne; 5-disc electroizolant; 6-tirani; 7-placmetalicde fixare;

8-piese mobile de contact; 9-izolaie de pertinax; 10-distanor din pertinax.


20/271

19

ntreruptoarele i comutatoarele pachet se folosesc la joastensiune i sunt acionate manual. Ele se caracterizeaz prin faptul cansamblul aparatului se obine prin niruirea pe acelai ax a unui numrvariabil de elemente (pachete) de construcie similar, fiecare elementcuprinznd o cale de curent. ntreruptoare i comutatoarele cuprind o seriede discuri de bachelitsuprapuse pe care sunt montate contactele fixe.

Contactele mobile din material conductor, sunt aezate pe un ax centrali se deplaseazsolidar cu aceasta n timp ce un sistem de sacadare realizeaz

ntreruperea brusc, independent de viteza cu care este acionatmaneta.Deoarece aceste ntreruptoare au avantajul unei construcii compacte i

fiabile sunt folosite pentru comanda circuitelor electrice ale mainilor, cantreruptoare i comutatoare pe panouri i pupitre de comand i cantreruptoare capsulate mpotriva prafului i umiditii.

ntreruptoarele i comutatoarele pachet au urmtoarele caracteristici

tehnice: tensiunea nominali tensiunea de lucru n c.a. 400V i c.c.230V curentul nominal n c.a. i c.c. 6A, 10A, 25A, 40A, 63A i 100A. frecvena reelei n c.a. 50Hz, durata de viamecanicn c.a. i c.c. 20 000 schimbri de poziie. frecvena de conectare n c.a. i c.c. 30 conectri/h. tensiunea de ncercare n c.a. 418 V iar c.c. 242 V. pauzele ntre doucicluri n c.a. i c.c. 10s. tipul proteciei I.P.000.

poziia de montare: oarecare.Principalele avantaje tehnice ale acestor ntreruptoare sunt:flexibilitatea funciilor de comutaie, puterea de rupere suficient de mare la ungabarit relativ redus, posibilitatea de capsulare, funcionarea n orice poziie,stabilitatea la vibraii i ocuri.

Figura 1.5. ntreruptoare pachet


21/271

20

Figura 1.6. Reprezentarea desfurata unui ntreruptor pachet.1-maneta de acionare, 2-placa de marcaj, 3-placa raster, 4-placa de acoperire,5-suport de solidarizare, 6-tift, 7, 8, 9,- dispozitivul de sacadare cu resort i

bil, 10-cilindru de comand, 11-camera de stingere, 12-sferde sticl,13-tachet, 14-placde acoperire, 15- ina de contact, 16-puntea de contact

mobil, 17-resort pentru asigurarea presiunii pe contact.

ntreruptoarele i comutatoarele pachet de construcie romneasc(corespund STAS 5414-83) au urmtoarele caracteristici tehnice:

pentru aparatele de curent alternativ: UN= 400 V;la IN= 10A, Irup= 6IN;

la IN= 25 A, 63 A, Irup= 1,5IN, la cos> 0,4; pentru aparate de curent continuu: UN= 250 V;

IN= 10A, 25 A, 63 A, lrup= IN.Aceste ntreruptoare se realizeaz n construcie normal, etan i

antiexploziv.


22/271

21

1. 6. NTRERUPTOARE I COMUTATOARE BASCULANTE

ntreruptoarele i comutatoarele basculante (cumpn) realizeaznchiderea sau deschiderea circuitelor (n general de iluminat), prin apsareape extremitile unui buton (cumpn) sau pe o micmanet(basculant). Cuaceste aparate se pot realiza diferite scheme de conectare.

ntreruptoarele i comutatoarele cumpn montate sub tencuial seutilizeaz n instalaiile electrice interioare de iluminat cu incandescen saufluorescen. Se monteazngropat prin fixare n dozele de aparat. Un astfelde ntreruptor basculant este prezentat n figura 1.7.

Figura 1.7. ntreruptor sau comutator cumpnmontat sub tencuial.

Caracteristicile tehnice ale ntreruptoarelor i comutatoarelor cumpnsau basculante de fabricaie romneascsunt prezentate mai jos.

curentul nominal n c.a. 10A iar n c.c. 4A, frecvena reelei n c.a. 50Hz, tensiunea nominaln c.a. 250V iar n c.c. 36V, durata de viamecanici electricn c.a. i c.c. 50.000 manevre, curentul de conectare i deconectare n c.a. 10A iar n c.c. 4A, tensiunea de lucru n c.a. 230V iar n c.c. 36V tensiunea de ncercare n c.a. 242V iar n c.c. 36V, tipul de protecie I.P.301, conductoare de legturn c.a. min 1mm2iar n c.c. min 2,5mm2, poziia de montare vertical.

1.7. LIMITATOARE DE CURSI MICRONTRERUPTOARE.

Din categoria aparatelor pentru automatizri unele dintre cele mai desutilizate sunt limitatoarele de cursi microntreruptoarele. Limitatoarele decursa se folosesc pentru reglarea lungimii cursei organelor mobile ale


23/271

22

mainilor-unelte sau ale altor utilaje similare.Ele se monteazfie n circuitul principal, fie n cel de comand.Dup forma constructiv a elementului palpator limitatoarele de curs

pot fi: cu tij, cu rol, cu bil, cu prghie sau rotative.Constructiv. ele pot fi de tipul cu contact mobil avnd un contact (NI

sau ND) sau doucontacte (NI i ND), ori cu microntreruptor ncorporat, nconstrucie capsulat sau deschis. De obicei contactele sunt n aer, dar seconstruiesc i limitatoare de curspentru puteri mari n ulei.

Pentru varianta n aer curentul nominal este de circa 6 A (la 500 V), iarn al doilea caz poate ajunge pn1a 60 A.

Figura 1.8. Variante constructive ale limitatoarelor de curs.

Dac viteza de deplasare a contacte1or mobile depinde de viteza dedeplasare a organului mobil care acioneaz asupra palpatorului atuncilimitatorul este simplu.

Dac viteza de deplasare a organu1ui care acioneaz asupra

palpatorului nu inf1ueneazviteza de comutare a contactelor, limitatorul estecu aciune instantanee, adic el intr n aciune instantaneu n momentul ncare fora exercitatasupra lui atinge o anumitvaloare. Toate limitatoarelecare au ncorporate microntreruptoare sunt cu aciune instantanee.

Figura 1.9. Limitator de curscu acionare instantanee.

Pentru limitatorul de cursdin figura 1.9. acionarea elementului mobilal limitatorului de cursse face direct de ctre organul mobil sau de ctre ocamfixatpe organu1 mobil a crui poziie se poate regla. Unghiu1 este


24/271

23

de circa 60 ... 65. Limitatorul este prevzut eu douperechi de contacte, 1 NIi 1 ND care pot conecta cureni de maximum 6Ala o tensiune de 500V.

Microntreruptoarele sunt aparate neautomate foarte des utilizate nschemele de automatizare datoritgabaritului redus (adesea sub 20156 mm),vitezei mari de rspuns la comanda primit, numrul mare de manevrri subsarcin(5 ... 10 milioane), cursei mici a elementului mobil (0,2 ... 1,5 mm),forei mici de acionare (0,5 ... 3,7 N) etc.

Microntreruptoarele suport cureni nominali de 2 ... 8 A i tensiunide 125, 220, 380 V c.a. sau 48, 110 Vc.c..

Din punct de vedere constructiv un microntreruptor se prezint subforma unei carcase prismatice din material electroizolant n interiorul creiase gsesc contactele fixe i contactul mobil dublu care se afl pe un cadruelastic. Trecerea bruscdintr-o poziie n alta a contactului mobil se face cuajutorul unui resort.

Figura 1.10. Variante constructive de microntreruptoare..

Acionarea asupra lamelei elastice se face fie direct, fie prin intermediulunei tije, brae, etc.

Microntreruptoarele se realizeaz i n construcie capsulat, ncarcase din silumin sau zamac.

1.8. BUTOANE, CHEI DE COMANDI LMPI

Butoanele de comandsunt aparate neautomate cu o singurpoziie derepaus, care se utilizeaz n circuitele de comand ale acionrilor electrice.Ele sunt prevzute cu unul sau mai multe grupuri de contacte normal nchise(de oprire) i normal deschise (de pornire).

Butoanele de comandse folosesc n instalaiile de comandi atomati-zare fiind destinate comenzii de la distan n special a contactoarelor ireleelor intermediare. Ele pot avea dou butoane care nchid sau deschid


25/271

24

contactele normal deschise NI, respectiv normal nchise ND sau un singurbuton.

Butoanele care au att contacte NI ct i ND, pot fii astfel folosite cabutoane de pornire sau/i ca butoane de oprire.

Butoanele de comandpot fi cu revenire sau cu reinere. Butoanele cureinere rmn n poziia comandati dupncetarea comenzii.

Exist o varietate foarte mare de butoane. Dintre acestea cele maiutilizate sunt:

buton de comandcu reinere buton cu pip buton ciuperc buton ciuperccu reinere buton cu lampetc.Butoanele de comand pot avea contactele neprotejate (vizibile) sau

nchise ntr-un corp de forma paralelipipedic. Ultima variant este cea mai

des ntlnit. Se construiesc butoane pentru cureni de pnla 6 A i tensiunipnla 500 V c.a.

Butoanele pot avea una din urmtoarele culori: rou, galben, verde,negru i alb (sau albastru deschis). Acelai standard prevede i funciilecorespunztoare fiecrei culori (de exemplu: rou-oprire sau oprire rapid,verde-pornire etc.).

Existvariante constructive speciale care au doupoziii de repaus.Starea normala unui contact este starea n care se aflacel contact n

absena forei de acionare.

Butoanele de comandse executn douvariante constructive: pentrumontaj aparent i pentru montaj ngropat.

Figura 1.11. Variante constructive de butoane de comand.


26/271

25

Din punct de vedere al acionrii se disting urmtoarele construcii:butoane de comand la care acionarea se face prin apsarea unui buton

ngropat; butoane tip ciuperc (cu sau fr reinere) la care acionarea seface cu ajutorul unui buton aparent; butoane cu reinere la care acionarea se

face prin apsarea unei chei, iar reinerea prin rotirea cheii cu 90; butoane cupip la care acionarea se face prin apsarea unei manete (de forma unuipipe), iar reinerea prin rotirea pipei cu 90. Existnumeroase alte tipuri debutoane de comandunele prevzute cu o lampde 24 V care lumineazprincorpul transparent al butonului.

Existsituaii n care funcionarea unei maini-unelte sau a unui agregatntr-un anumit regim este periculoassau nu este permis sfie modificat. naceste cazuri sunt folosite cheile de comand.

Figura 1.12. Chei de comand. Construcie i schema electric.n figura 1.12. este prezentat o astfel de cheie cu trei poziii i

diagrama de nchidere a contactelor. Cheia pozate fi folositpnla 2 A (la400 V c.a.). Cheia de comand are opt perechi de contacte (exist varianteconstructive i cu patru perechi) montate n socluri de bachelit, i unmecanism de acionare a contactelor mobile. lntroducnd cheia (tip yalle) nbroasca mecanismului i rotind-o spre stnga sau spre dreapta cu 600 se

nchide o pereche sau alta de contacte.Contactele rmn blocate n poziia acionat i dup scoaterea cheii.

Revenirea la poziia iniial se poate face numai prin introducerea cheii nbroasci rotirea ei.

Lmpile de semnalizarese monteazpe panouri i pupitre de comandi se utilizeaz pentru semnalizarea luminoas a poziiei de funcionare aaparatelor de comand, pentru a indica regimurile normale sau anormale (deavarie) din instalaia supravegheat. Lmpile pot fi alimentate la tensiuneareelei (110 - 230 V) sau la tensiune redus (24 V, fiind prevzute ce


27/271

26

rezistene sau transformatoare de adaptare a tensiunii).

Figura 1.13.Lmpi de semnalizare

Codul culorilor la lmpile de semnalizare este acelai ca la butoanele decomandi se pot monta pe panouri metalice sau electroizolante n funcie deinelul de gard.

Figura 1.14.Lmpi de semnalizare

a


28/271

27

1.9. PRIZE, FIE, CUPLE I CONECTOARE.

Prizele i fiele se utilizeaz pentru conectarea la reelele de joastensiune a anumitor consumatori mobili. Prizele i fiele bipolare au contactde protecie, atunci cnd sunt destinate racordrii unor aparate care necesitlegarea la instalaia de protecie n scopul evitrii pericolului de electrocutare.

Aparatele care sunt prevzute cu contact de protecie au o bornn plus,care se leag la conductorul de nul de protecie al instalaiei sau direct lainstalaia de legare la pmnt. Piciorul de contact destinat racordrii utilajuluila conductorul de protecie este mai lung sau astfel dispus nct, laintroducerea fiei n priz, contactul de protecie s se stabileasc nainteacontactelor de lucru. Construcia prizelor i fielor corespunztoare esteasimetric, astfel nct introducerea fiei s se poat face ntr-o singurpoziie.

Figura 1.15. Prize bipolare montate aparent pe tencuial.

Acest tip de priz se utilizeaz n instalaiile electrice interioare nexecuie aparent. Capacul aparatului este prevzut cu locauri ce se potdecupa pentru introducerea conductoarelor, a tuburilor I.P. sau a altor tuburisimilare (IPY, PEL, etc.).

Figura 1.16. Prizbipolare sub tencuial.


29/271

28

Cuplele sunt prize mobile care au o construcie asemntoare cu cea aprizelor fixe, fra avea nselementele de fixare ci o carcasnchis. Dintrenumeroasele variante constructive de prize, fie i cuple n figurileurmtoarele sunt prezentate cele mai des utilizate.

Figura 1.17. Prize R/TV i R/TV Satelit

Figura 1.18. Fie bipolare

Se utilizeazpentru racordarea receptoarelor mobile la prize cu contactde protecie; se poate conecta de asemenea i la prizele normale de 10 A (frcontact de protecie).


30/271

29

Figura 1.19. Variante constructive de prize i fie tripolare.

Prizele, fiele i cuplele industriale nu sunt prevzute cu dispozitivede stingere a arcului electric i de aceea la cureni nominali de intensitatemare trebuie evitatcu orice predeschiderea sub sarcin. Din aceastcauzprizele fiele i cuplele sunt prevzute cu dispozitive de blocare mecanicmenite s evite deschiderea accidental sub sarcin sau s avertizezeutilizatorul asupra pericolului la care se expune la deschiderea sub sarcin.

Figura 1.20. Prize i fie industriale

Pe lngconstruciile normale, existi construcii protejate n carcasede bachelit i carcase metalice. Prizele bipolare protejate n carcas dinbachelit, destinate ncperilor cu umiditate sporit sau instalaiilor electriceexterioare realizate aparent i protejate mpotriva ptrunderii corpurilorstrine. Intrarea conductelor electrice n manta de cauciuc sau de plumb sau ntuburi etane se face prin presetupe. Partea frontala prizei este protejatcuun capac rabatabil acionat de un resort. Prizele bipolare protejate n carcasmetalic se utilizeaz n instalaiile industriale interioare i exterioarerealizate aparent. Carcasa metalic se leag la pmnt. Conductele se


31/271

30

protejeaz n tuburi IPE. Partea frontal a prizei este protejat cu un capacrabatabil acionat de un resort.

Conectoarele se folosesc la realizarea legturilor electrice ntreaparatele electrice din panourile de distribuie. Existvariante constructive nfuncie de seciunea conductoarelor.

Figura 1.21 Conector de legturpentru conductoare de 2,5 sau 4 mm.

Figura 1.22Conector de legturpentru conductoare de 1,5 mm.


32/271

31

1.10. REOSTATE INDUSTRIALE

Reostatele de pornire sunt utilizate pentru a micora curentul absorbit lapornire de motoarele electrice. Din punct de vedere al nclzirii, reostatele depornire se pot dimensiona pentru o durat scurtde funcionare, caz n carenu pot fi folosite i pentru reglarea vitezei motoarelor. Reostatele de pornire,construite pentru regim de scurtdurat, pnla 30 s, i reostatele de pornirei reglare, construite pentru regim de lung durat, sunt comandate princontrolere.

Exist variante constructive de reostate de pornire n c.c. (pentru 110Vcc; 1,7 ... 12,5 kW) i de curent alternativ (pentru 500 Vca; 17 ... 200 kW).Exist i variante constructive de reostate de pornire i reglare de curentcontinuu (pentru 110 Vcc; 2 ... 4 kW) i de curent alternativ (pentru 500 V),construite special pentru anumite tipuri de motoare. Constructiv se deosebesc

reostate plane i reostate cu controler. Un reostat plan sau cu ploturi secompune din elemente rezistoare (ca n figura 1.23. a) Borna L se leag lareea, borna M se leag la inductorul motorului direct sau prin intermediulreostatului pentru modificarea curentului de excitaie, iar borna R se leaglaindusul motorului. Reostatul este astfel construit nct circuitul de excitaie snu se poat ntrerupe. n figura 1.23. b) este prezentat schema unui reostatplan pentru pornirea unui motor asincron trifazat cu rotor bobinat. Acesta esteformat dintr-un rezistor trifazat la care variaia simultan a rezistenelor pefaz se obine prin rotirea manetei. iar n poziia (a, b, c) rezistena are

valoarea minim, iar n poziia (x. y, z) rezistena are valoare maxim.

a) b)Figura 1.23. Reostatul plan cu 3 borne.

a)pentru pornirea unui motor de c.c.,b)pentru pornirea unui motor asincron cu rotor bobinat.


33/271

32

Figura 1.24. Reostate de excitaie pentru generatoare de c.c.a) pentru excitaie derivaie; b) pentru excitaie separat.

1- rezistoare, 2-placa suport; 3, 4, 5-borne; 6-contact glisant; 7-manet; 8-ax;i 9-perie.

Reostatele de pornire pot fi comandate i prin controlere. Reostatele cucontroler se folosesc la un numr mai mare de 20 porniri pe or.

Reostatele de reglare sunt reostate pentru reglarea tensiunii genera-toarelor i reostate pentru reglarea vitezei motoarelor. Reostatele pentrureglarea tensiunii generatoarelor servesc la modificarea curentului de excitaiea generatoarelor. Se construiesc ca reostate plane i au dimensiuni relativmici, fiind parcurse de curentul de excitaie care are intensitate mic. Periile

sunt mai late dect distana dintre douploturi succesive astfel nct circuitulde excitaie snu fie niciodatntrerupt.Reostatele pentru reglarea vitezei motoarelor se utilizeazla motoarele

de curent continuu i alternativ. La motoarele de curent continuu cu excitaiederivaie, reglarea vitezei se face prin modificarea excitaiei i deci reostatuleste asemntor cu un reostat pentru reglarea tensiunii generatoarelor. Deobicei, se construiesc aparate complexe, care conin att reostatul de reglare aturaiei ct i reostatul de pornire. La motoarele de curent continuu cuexcitaie serie i la motoarele asincrone, reostatele de reglare sunt calculatepentru a funciona n regim de lungdurat, i se pot folosi i ca reostate depornire. Pentru asigurarea comutaiilor se utilizeazcontrolere.

Introducerea unor rezistene de reglare n circuitul rotoric al motoruluiasincron este nsoitde pierderi de energie i din aceastcauzse limiteazla durate scurte de timp, n condiii speciale, ca de exemplu la acionareaelectrica mecanismelor de ridicat i transportat (macarale i poduri rulante)unde este nevoie de o variaie lina vitezei de ridicare a sarcinii.


34/271

33

1.11. APARATE PENTRU COMANDA MANUALA MOTOARELOR

Aparatele pentru comanda manuala motoarelor electrice sunt aparatecu contactele n aer sau ulei care servesc la comanda manual a pornirii,schimbrii sensului de rotaie, modificarea vitezei de rotaie i pentru reglareaexcitaiei generatoarelor.

Cele mai utilizate aparate electrice neautomate folosite n acest scopsunt: comutatoarele stea-triunghi, inversoarele de sens, autotransformatoarele,reostatele de pornire i reglare, controlerele i electromagneii de frnare.

Comutatoarele stea-triunghise utilizeazpentru reducerea curentuluide pornire al motoarelor asincrone mari cu rotorul n scurtcircuit, care autensiunea nominal a nfurrii statorice conectate n triunghi, egal cutensiunea de linie a reelei.

Comutatoarele stea-triunghi manuale au trei poziii de funcionare:zero, stea i triunghi, manevra fiind imposibil din poziia zero n poziia

triunghi.n poziia stea, curentul absorbit de la reea este de trei ori mai mic

dect cel din poziia triunghi.Din punct de vedere al variantei constructive existmai multe variante

de comutatoare stea-triunghi manuale: de 32 A n aer (utilizate pentrumotoare cu puteri pnla 7,5 kW la 230V i pnla 10 kW la 380 V sau 500V), de 63 A n aer (utilizate pentru motoare cu puteri pnla 10 kW la 230Vi pnla 17 kW la 380 V sau 500 V), n ulei pentru cureni nominali de 100A i 200 A, la tensiunea nominalde 500 V (utilizate pentru motoare de 50

kW i respectiv 100 kW, la 500 V).

Figura 1.25. Variaia curentului i momentului la pornirea stea-triunghi.


35/271

34

Comutatoarele stea-triunghi se realizeaz cu comutatoare tip tambur,sau cu came cu controlere sau comutatoare pachet.

Figura 1.26. Schema electrica comutatorului stea-triunghi cu came.

Figura 1.27. Schema electrica comutatorului stea-triunghi cu tambur.


36/271

35

Inversoarele de sens se utilizeaz pentru a comanda inversareasensului de rotaie al motoarelor asincrone trifazate prin inversarea a doufaze sau prin inversarea curentului rotoric sau de excitaie la motoarele de c.c.Inversoarele de sens cu comanda manual direct pot fi realizate nurmtoarele variante constructive: cu came, pachet sau cu tambur. Ele au treipoziii: stnga, zero i dreapta i permit inversarea sensului de rotaie al unuimotor aflat n micare, avnd o capacitate de conectare i deconectare de 6IN.Se construiesc pentru cureni nominali de 32 A i se utilizeazpentru motoarecu o putere pnla 7 kW la 230 V, pnla 10 kW la 400 V i pnla 14 kWla 500 V.

Conform figurii 1.28 pe tambur patineazperiile fixe 1 ... 6 legate lareea i respectiv la nfurrile motorului. Cnd periile se afl n poziia 0motorul nu este alimentat. Prin rotirea tamburului n poziia I, se realizeazunul din sensurile de rotaie. Pentru inversarea sensului de rotaie al motoruluise aduce maneta de acionare n poziia 0 i apoi n poziia II.

Figura 1.28. Schema electrica unui inversor de sens de tip tambur.

Electromagneii de frnare servesc la decuplarea automat a frnei lapornirea unui motor electric i la cuplarea ei automat la oprirea motorului.Aceti electromagnei de frnare se folosesc la macarale i ascensoare, nspecial pentru frnarea automat a mecanismului de ridicare a sarcinii ladeconectarea motorului sau la dispariia tensiunii de alimentare.

Electromagneii de frnare se construiesc n variante monofazate sautrifazate. Cei trifazai se pot conecta n stea sau triunghi i se leagn paralel


37/271

36

cu nfurarea statorului motorului electric de antrenare.


38/271

37

Pentru a verifica modul de nsuire a cunotinelor prezentate n acestcapitol rspundei pe scurt la urmtoarele ntrebri:

1. Definii un aparat electric neautomat.2. Cum sunt acionate aparatele electrice neautomate?3. Ce aparate electrice neautomate se folosesc la acionri cu frecvenmare?4. Ce cureni comutaparatele electrice neautomate?5. Ce tipuri de ntreruptoare neautomate cunoatei?6. La ce tensiuni se folosesc aparatele electrice neautomate de curent

alternativ?7. La ce tensiuni se folosesc aparatele electrice neautomate de curent

continuu?8. Cum se clasificaparatele electrice neautomate dupdomeniul de

utilizare?9. Cu ce dispozitive de protecie sunt dotate aparatele electrice neautomate?

10. Definii curentul de serviciu al unui aparat electric.11. Ce este frecvena de conectare a unui aparat electric?12. n cte clase se mpart aparatele electrice neautomate dup frecvena de

conectare?13. Definii capacitatea de rupere a unui aparat electric.14. Definii capacitatea de nchidere a unui aparat electric.15. Explicai codul I.P.45.16. Explicai codul I.P.334.17. Definii un separator electric.

18. La ce se folosesc ntreruptoarele i comutatoarele cu prghii?19. Cum se mai numesc ntreruptoarele cu prghii?20. Unde se folosesc ntreruptoarele i comutatoarele pachet?21. Ce rol are mecanismul de sacadare al unui ntreruptor pachet?22. Ce avantaje prezintntreruptoarele pachet?23. Ce funcii pot ndeplini comutatoarele pachet?24. Ce tipuri de ntreruptoare basculante cunoatei?25. La ce se folosesc limitatoarele de curs?26. Ce tipuri constructive de limitatoare de curscunoatei?27. Ce este un limitator de curscu aciune instantanee?

28. La ce se folosesc microntreruptoarele?29. Ce tipuri de butoane de comandcunoatei?30. Ce este un contact NI?31. Ce este un contact ND?32. Ce culoare are un buton de pornire?33. Ce culoare are un buton de oprire?34. Unde se folosesc butoanele tip ciuperc?


39/271

38

35. Cnd se folosesc cheile de comand?36. Ce semnalizeazo lampaprinsde culoare roie?37. Ce tipuri de prize i fie cunoatei?38. Ce tipuri de reostate cunoatei?39. Ce aparate se folosesc la comanda manuala motoarelor?40. Cu ce aparate electrice neautomate putei realiza un comutator Y?41. Cu ce aparate electrice neautomate putei realiza un inversor de sens?42. Cum se realizeazinversarea sensului de rotaie a unui motor asincron?43. Cum se poate realiza inversarea sensului de rotaie a unui motor de c.c.?44. De ce folosim pornirea Ya unui motor?45. La ce motoare se poate folosi pornirea Y?46. De cte ori scade curentul de pornire la pornirea Y?47. De cte ori scade momentul de pornire la pornirea Y?48. Cum se clasificreostatele n funcie de durata relativde funcionare?49. Ce rol au electromagneii de frnare?50. Ce rol au irurile de cleme?


40/271

39

2. ECHIPAMENTE ELECTRICE DE COMUTAIE DE JOASTENSIUNE

Aparatele electrice de comutaie servesc la nchiderea i deschidereacircuitelor electrice, realiznd sau suprimnd legturile electrice dintrebornele aparatelor, mainilor sau echipamentelor electrice.

Aparatele de conectare se considerautomate cnd cel puin una dintreacionri poate avea loc automat. De obicei deschiderea este automat(eventual comandat de ctre protecii) iar nchiderea este fie automat fiecomandat manual. Din categoria echipamentelor automate de conectare la

joastensiune fac parte: contactoarele electromagnetice sau statice, ntrerup-toarele automate i releele intermediare.

2.1. CONTACTOARE ELECTROMAGNETICE

Contactorul electromagnetic este definit ca un aparat de comutaieelectromecanic, acionat altfel dect manual (de un electromagnet la joastensiune), cu o singurpoziie de repaus, capabil sstabileasc, ssuporte isntrerupcureni nominali i cureni mai mari dect cei nominali, dar careapar n mod normal (nu cureni de scurtcircuit). Este destinat efecturii unui

mare numr de comutaii n sarcin(105

106

) i unui numr i mai mare decomutaii frsarcin(107).Contactoarele sunt aparate de comutaie care pot realiza operaiile de

nchidere, deschidere i comutare a unor circuite ca urmare a unei comenzidate de un releu, de un traductor sau de operatorul uman, la anumii parametrielectrici prestabilii. Ele pot fi acionate de un operator, prin utilizarea unuibuton de comandmontat n apropierea aparatului sau de la distan.

Contactoarele se caracterizeazprin faptul cele conecteazun circuitsub aciunea comenzii i menin nchis circuitul atta vreme ct dureazaceast comand (adic au contactele principale normal deschise ND).Astfel de aparate au funcia de ruptor. Mai puin utilizate sunt contactoarelecu funcie de conjunctor (care au contactele de fornormal nchise NI).

Contactoarele trebuie spoatsuporta trecerea prin ele, un timp scurt, acurentului de scurtcircuit i s deconecteze supracurenii de ordinul 4-6 oricurentul nominal. Contactoarele i ruptoarele au capacitatea de rupere redus

nsau rezistena mecanicfoarte bun, asigurnd un numr mare de manevre


41/271

40

cu frecvende comutare ridicat.Aceste aparate pot fi de curent continuu, curent alternativ sau mixte. La

aparatele n regim mixt, contactele principale funcioneazn curent continuu,iar bobina de excitaie n curent alternativ sau invers.

2.1.1. Clasificarea contactoarelor electromagnetice

Exist mai multe criterii de clasificare a contactoarelor electromagne-tice. Dintre acestea cele mai importante sunt:

A. Dup felul curentului comutat (din circuitul cilor principale decurent): -- contactoare de curent alternativ, monofazate sau trifazate.

- contactoare de curent continuu.

B. Dupfelul curentului din circuitul de comand(curent de excita-ie):

- comandate n curent continuu;- comandate n curent alternativ monofazat sau trifazat.

C. Dupnumrul polilor:- monopolare;- multipolare.

D. Dupsistemul de acionare:- electromagnetice;- electropneumatice.

E. Dupcinematica micrii contactelor:-cu micare de translaie pe orizontal (cazul contactoarelor de c.a. n

aer);-cu micare de rotaie (cazul contactoarelor de c.c.);-cu micare combinat, de rotaie i translaie (cazul contactoarelor de

c.a. de cureni mari);-cu micare de translaie pe vertical(cazul contactoarelor n ulei).

F. Dup tipul sarcinii (conform recomandrii CEI 158/1 i STAS4479/74): Contactoarele de curent alternativ se clasificn 4 grupe:

AC1 pentru comanda receptoarelor cu sarcini neinductive sau slab

inductive AC2 pentru pornirea motoarelor cu inele de contact i la frnarea

prin contracurent; AC3 pentru pornirea motoarelor n scurtcircuit i la oprirea acestora

n plin mers; AC4 pentru pornirea motoarelor n scurtcircuit la mersul cu locuri i


42/271

41

la inversarea sensului de rotaie al motoarelor.Contactoarele de curent continuu se clasificn 5 grupe: DC1 pentru comanda receptoarelor cu sarcini neinductive sau slab

inductive; DC2 pentru pornirea motoarelor cu derivaie sau pentru pornirea

acestora n plin mers; DC3 pentru pornirea motoarelor derivaie la mersul cu ocuri i la

inversarea sensului de rotaie al motoarelor; DC4 pentru pornirea motoarelor serie i oprirea acestora n plin

mers; DC5 pentru pornirea motoarelor serie la mersul cu ocuri i la inver-

sarea sensului de rotaie n plin mers al motoarelor.G.Din punctul de vedere al rezistenei mecanicela uzura contacte-

lor, contactoarele se clasific n funcie de durata de serviciu n gol (frsarcin), exprimatprin numrul de acionri minime, astfel:

Tabel 2.1.Numrul minim de acionri.Clasa Numrul de acionri minime

I 250.000II 1.000.000II 5.000.000IV 10.000.000

Din punct de vedere constructiv, contactorul electromagnetic estealctuit din urmtoarele elemente: organul motor (electromagnetul), resortulantagonist, polii principali, cile de curent, camerele de stingere, contacteauxiliare (contacte normal nchise i deschise, necesare automeninerii,semnalizrii i interblocajului) i carcasa aparatului, ca suport material pentruelementele active.

2.1.2. Contactoare electromagnetice de curent alternativ.

Aceste contactoare sunt destinate conectrii motoarelor care lucreaznregim intermitent (conectri repetate de scurt durat), pentru conectarea

reostatelor de pornire i pentru diverse comutaii n reele de fori iluminatde curent alternativ.

Au bobina de acionare alimentat n majoritatea cazurilor n curentalternativ i circuitul magnetic se executdin tole de 0,35 ... 1 mm grosime,pentru limitarea curenilor turbionari.

Pentru amortizarea vibraiilor armturii datorit pulsaiei forei deatracie polii miezului sunt parial ecranai cu spire n scurtcircuit.


43/271

42

La contactoarele acionate cu electromagnei n curent alternativ,inductivitatea bobinei variind invers proporional cu ntrefierul, curentulabsorbit de bobinn momentul anclanrii (cnd inductivitatea are valoareacea mai redus) poate lua valorii de cca. 10- 15 ori mai mari dect n cazulcnd armtura este complet atras la capt de surs. Acest oc de curent semicoreaztreptat, pe msurce armtura se deplaseazi atinge valoarea saminim cnd ntrefierul =0. Raportul dintre ocul de curent i valoareaminim (de regim permanent) depinde de ntrefierul iniial i de formacircuitului magnetic. Contactoarele cu ocuri mari de curent n momentulanclanrii nu pot fi utilizate la frecvene mari de conectare, de aceeabobinele de acionare se recomanda fi alimentate n curent continuu.

Contactoarele de curent alternativ este construiesc n dou variante, ianume: cu simplmicare de translaie i cu dublmicare de translaie.

Contactorul cu micare simpl de translaie este reprezentatschematic n figura 2.1.

Figura 2.1Elementele constructive ale contactorului cu micare de translaieConform figurii 2.1. organul motor este un electromagnet monofazat cu

spirn scurtcircuit (reperele 1, 2, 3). Resorturile antagoniste 4 asigurstareade repaus. Pe calea de curent 5 sunt plasate elementul fix de contact i una dinborne. Calea de curent are doulocuri de rupere, n zone plasate ntre plcileferomagnetice 6. Piesele mobile de contact sunt lipite de puntea 7. Resortul 8,asigurfoa de apsare pe contacte i este plasat n caseta 9.

Camera de stingereare ca principiu efectul de electrod i ni. Prin


44/271

43

efectul de ni, arcul dintre piesele de contact este introdus n camera destingere i apoi este divizat ntr-un numr de segmente egal cu numrul deintervale dintre plcile feromagnetice sub forma literei V. n acest mod apareefectul de electrod, adicde divizare a tensiunii dintre anod i catod.

Figura 2.2.Diagrama forei rezistente n funcie de ntrefier lacontactorul cu micare simplde translaie.

Pentru determinarea numrului de segmeni ai camerei de stingerepornim de la expresia cderii de tensiune pe arcul electric.

Pentru un arc electric scurt, tensiunea de ardere este:

Ua = ni (2.1)

unde n este numrul de intervale, i 25V tensiunea pe interval, iar Uaeste tensiunea arcului electric. Ca urmare trebuie ndeplinitcondiia:

Us < ni (2.2)

unde Useste tensiunea sursei.

Procesul de stingere este n realitate uurat de faptul c n curentalternativ curentul trece prin valoarea 0 i, pe de alt parte, ngreunat deapariia tensiunii de restabilire care are o amplitudine mai mare dect

tensiunea sursei.Pentru a se aprecia valoarea tensiunii de restabilire este necesar s secunoasc momentul trecerii prin 0 a curentului deoarece n acest momentapare tensiunea de restabilire.

Pentru ca ntreruperea sfie reuiteste necesar ca tensiunea derefacere a rigiditii electrice Udsa fie mai mare dect tensiunea de restabilireUr, adic: Ud > Ur (2.3)


45/271

44

Numrul de intervale dintre plcile feromagnetice se calculeaz curelaia:

ni = 0,866knksUn/Udi (2.4)n care s-a notat:kn factorul de neuniformitate a repartizrii tensiunii de restabilire, `

kn1,1;ks coeficient de siguran, ks1,1;Udi tensiunea pe interval n funcie de curentul limitntrerupt;Un tensiunea nominala reelei (ntre faze).Contactorul cu micare dubl de translaie. Pentru intensiti mari

ale curentului nominal (100... 400A), masele n deplasare fiind mai mari,energia cinetic corespunztoare este important. n aceste cazuri estenecesar micorarea vitezei de nchidere a contactelor, iar cinematicaaparatului comport o micare de translaie dubl: a contactelor i aelectromagnetului.

Schema cinematiceste prezentatn figura 2.2.Conform figurii 2.3. un pol al aparatului este reprezentat prin

conductoarele 1, 2 pe care sunt plasate contactele fixe i bornele aparatului A,B. Pe puntea conductoare 3 sunt plasate contactele mobile. n caseta 4 se aflresortul precomprimat 5. Electromagnetul de acionare este figurat prinarmtura mobil7, bobina 8 i armtura fix9. Transmiterea micrii de laarmtura mobil7 la puntea 3 cu contactele mobile se realizeazcu sistemulde prghii 10, 11, 12. Resortul precomprimat 6 asigur fora necesarmeninerii contactorului deschis.

Figura 2.3.Cinematica contactorului cu micare dublde translaie


46/271

45

Figura 2.4.Diagrama forei rezistente n funcie de ntrefier la contactorul cumicare dublde translaie.

Dupcum se observn figura 2.5. calea de curent este contorsionatnzona contactelor, n vederea formrii unei bucle la dispariia arcului electric ideci n vederea mpingerii acestuia din urmn camera de stingere.

Figura 2.5. Calea de curent i camera de stingere cu efect de electrod i ni

Aceast camer de stingere este format din plci feromagnetice cunie simple sau cu nie multiple.

n execuie normal, contactorul nu este aparat de protecie. Dac nsn serie cu polii principali se conecteazun bloc de relee termice, contactorulndeplinete i funcia de protecie mpotriva suprasarcinii.


47/271

46

Contactoarele de curent alternativ au vitezde acionare mult mai maredect la cele de curent continuu, deoarece la nceputul micrii curentul ifluxul cresc foarte rapid. n ipoteza unei variaii sinusoidale a fluxului acestaproduce fora maximdupT/4 adicdupun timp de 0,005 s (la 50 de Hz)de la conectarea bobinei. Durata conectrii depinde mai ales de masaechipajului mobil, rezultnd o temporizare proprie la nchidere ntre 0,05 0,1 s i la deschidere ntre 0,02-0,1 s.

n conformitate cu recomandarea CEI 158/1 fiecrei categorii deutilizare a contactoarelor de c.a. i corespund condiii tehnice prin care sestabilete sarcina comutat(tabelul 2.2.). Standardele mai prevd i clasa deuzur prin care se precizeaz durata relativ de conectare i numrul deconectri pe or.

Semnificaia, mrimilor din tabel: I curent stabilit msurat ca valoare efectiv; Ic curent stabilit i ntrerupt msurat ca valoare efectiv;

Ie curent de folosire; U tensiune aplicat; Ur tensiune de restabilire la frecvena industrial; Ue tensiunea de folosire la frecvenindustrial.

Tabelul 2.2. Condiiile tehnice ale contactoarelor de c.a.

Condiii de nchidere i deschidereCate-goria Ur/Ue Cos Durata trecerii

curentului [s]Durata depauz[s]

Numrul de ciclu-ri de manevr

AC1 1,5 1,05 0,8 0,05 * 50AC2 4,0* 1,05 0,65* 0,05 * 50

AC3* 8,0 1,05 * 0,05 * 50AC4* 10,0 1,05 * 0,05 * 50AC5a 3,0 1,05 0,45 0,05 * 50AC5b 1,5* 1,05 * 0,05 60 50AC6a * * * * * *AC6b * * * * * *AC7a 1,5 1,05 0,8 0,05 * 50

AC7b 8,0 1,05 * 0,05 * 50AC8a 6,0 1,05 * 0,05 * 50AC8b 6,0 1,05 * 0,05 * 50


48/271

47

2.1.3. Contactoare de curent continuu

Contactoarele de curent continuu au circuitul magneticde tip clapet,cu armtura mobilde tip clapeti cu armtura mobilsprijinitpe o prismpentru asigurarea unei rezistene la uzurmai mare. Uneori aceste contactoaresunt prevzute cu rezistene economizoare, legate n serie cu bobina deacionare. n poziia deschis aceste rezistene sunt scurtcircuitate de uncontact auxiliar (normal nchis NI) i curentul care parcurge bobina deacionare are o valoare mare, fiind limitat numai de rezistena bobinei. npoziia nchis a contactorului, se deschide contactul auxiliar i curentul semicoreaz, deoarece n acest caz el este limitat de rezistena bobinei i derezistena economizatoare, legate n serie pe surs.

Circuitele magnetice ale contactoarelor de curent continuu au ntrefierde lucru la poziia nchis foarte mic, pentru micorarea solenaiei necesareobinerii forei portante dorite. ntrefierul este de cca 4-10 mm.

Contactorul de curent continuu este folosit n traciunea electrici ninstalaiile de acionri electrice.

Din punct de vedere constructiv, existdouvariante, n funcie deprincipiul de stingere a arcului electric i anume:

A. Contactorul cu micare de translaie cu ntrerupere dubl, lacare se folosete efectul de electrod pentru stingerea arcului electric. Acestaeste introdus n camera de stingere prin efectul de buclal cii de curent iefectul de ni

B. Contactorul cu micare de rotaie, ntrerupere simpl, la care se

folosete principiul contactului arcului electric cu perei reci n vederea rciriii stingerii lui (efectul deion). Arcul electric este introdus n camera destingere cu ajutorul suflajului magnetic.

Contactorul cu micare de translaie folosete ruperea arcului electric ndou locuri iar camera de stingere este identic cu aceea a contactorului decurent alternativ. Principiul de stingere a arcului electric este cel al efectuluide niasociat cu efectul de electrod.

Contactorul cu micare de rotaie este prezentat n figura 2.6.Acest tip de contactor se realizeaz n trei variante de camere de

stingere i anume:-cu perei reci de azbociment;-cu perei reci din azbociment sau material ceramic, cu fantngust;-cu perei reci din ceramiccu fantngusticanat.Dupsepararea pieselor de contact 1, 2, se formeazarcul electric ce se

dezvoltntr-o zonn care este dirijat fluxul magnetic al bobinei de suflaj 4cu ajutorul tlpilor polare 5. Fluxul magnetic dezvoltat de bobina de suflaj


49/271

48

este dirijat transversal pe direcia arcului electric.

Figura 2.6.Contactorul cu un loc de rupere i micare de rotaie, de c.c.

1-element fix de contact; 2-element mobil de contact;3-miezul magnetic al bobinei de suflaj; 4-nfurarea bobinei de suflaj;5-pol magnetic; 6- resort pentru asigurarea

Sub aciunea forei Lorentz: F=JxB arcul electric este dirijat n camerade stingere alungit apreciabil ntre rampele 8 i 10, pus n contact cu pereiireci i apoi stins.

n figurile urmtoare sunt prezentate cteva variante constructive decontactoare de curent alternativ i curent continuu.

Figura 2.7.Contactor CRF1 AC3.

Contactor cu acionare magnetictri i tetrapolarpentru comandamotoarelor (circuitul de comandeste alimentat in c.a. i c.c.).

Imax=150A, tensiunea 48V, frecvena 40.. 400Hz.


50/271

49

Figura 2.8.Contactor LP4 D (DC, AC3)

Contactor tripolar de larg consum pentru comanda motoarelor 9-25A(comanda n curent continuu). Contactorul, alimentat n curent continuu nunecesitnici o interfa, consumul redus l recomand la comanda direct aprilor statice. Este ideal pentru coexistena circuitelor de putere i celeelectronice.

Contactor tripolar de larg consum pentru comanda motoarelor 115-800A (comanda n curent alternativ).

Figura 2.9.Contactor LP4 K (DC, AC3) 6-12A

Minicontactor tripolar pentru comanda motoarelor (circuit de comandn curent continuu)


51/271

50

Figura 2.10.Contactor pe bartripolar LC1 B (AC, AC3)750-1800A pentru comanda motoarelor.

2.1.4. Comanda contactoarelor electromagnetice

Pentru comanda contactoarelor electromagnetice se folosete de obiceiun buton dublu de acionare, cu revenire (format din nserierea a doucontacte unul NI i unul ND). Alimentarea bobinei contactorului se face de lao surs de curent alternativ, de la o surs de curent continuu sau de la unredresor.

Dacbutonul de comandeste cu revenire trebuie s se foloseascuncontact auxiliar ND a contactorului pentru memorarea comenzii (contact deautomeninere). Acest contact este n paralel cu contactul ND al butonului depornire.

Rezult c pentru comanda cu butoane cu revenire a contactoarelorelectromagnetice,

Acestea vor fi prevzute cu cel puin un contact auxiliar (ND).Reprezentarea grafica schemelor electrice se poate face conform stan-

dardelor naionale prin:- scheme de lucru (complet), n care aparatele electrice i prile lor

componente sunt reprezentate aa cum sunt plasate n realitate (conformlegturilor lor fizice),

-scheme electrice desfurate (funcionale) n care elementelecomponente ale aparatelor sunt reprezentate n mod logic, separnd circuitelede for i cele de comand i control. Deoarece sunt mai sugestive i maiuor de utilizat se recomandutilizarea n documentaiile tehnice a schemelor


52/271

51

electrice desfurate.

Figura 2.11. Schema de lucru (complet) de alimentare i comandu unuicontactor trifazat cu electromagnet de c.a.

n figura 2.11. este prezentatschema de comanda unui contactor tri-fazat acionat de un electromagnet de c.a..

Comanda contactorului se face printr-un buton dublu sau prin doubutoane simple (S1, S2). Prin apsarea butonului de pornire S2se alimenteazbobina contactorului K (0-1) de la faza R i nulul reelei O, ceea ce duce la

nchiderea contactelor principale K (2-4, 6-8, 10-12), ceea ce duce laalimentarea consumatorului conectat la bornele A, B, C, cu tensiunile fazelorR, S, T. Concomitent se nchide contactul auxiliar K (14-16), deautomeninere care asigur meninerea sub tensiune a bobinei contactoruluidup ce butonul de comand (cu revenire) revine la starea iniial.ntreruperea alimentrii consumatorului se face de la butonul de oprire S1,care ntrerupe alimentarea bobinei contactorului ceea ce conduce ladeschiderea contactelor principale.

Aceeai schem de comand a contactorului este reprezentat subforma unei scheme electrice desfurate (funcional) n figura 2.12. Dinaceast reprezentare a schemei electrice, mai clar i mai simpl reiese

justeea afirmaiei c reprezentarea desfurat a schemelor electrice esterecomandabil.


53/271

52

Figura 2.12.Schema electricdesfuratde alimentare i comanda unui

contactor trifazat cu electromagnet de c.a.

Pentru cazul contactoarelor de c.c. acionate de electromagnei de c.c.,alimentarea se face de la o sursde c.c.. n figura 2.13. este prezentat attschema electricdesfuratct i cea de lucru pentru alimentarea i comandaunui contactor de c.c..

Funcionarea schemei este similar celei precedente. La acionareabutonului S2 este alimentat bobina contactorului K (0-1) i se nchidcontactele principale K (2-4, 6-8) alimentndu-se cu de la sursa de tensiune

continuconsumatorul racordat la bornele A, B.Comanda de pornire este memorat de contactul de automeninere K(10-12). Oprirea se face de la butonul S1 care ntrerupe alimentarea bobineicontactorului. La electromagnei de acionare de c.c. se poate dimensionaeconomic bobina electromagnetului deoarece n poziia nchis a contactoruluifora dezvoltat de electromagnet este maxim i mult superioar celeinecesare asigurrii presiunii pe contacte. Se poate deci folosi o rezisteneconomizatoare R, nseriat cu bobina contactorului i scurtcircuitat decontactul auxiliar NI al acestuia K (3-5).

La acionarea butonului de pornire S2 bobina va fi parcurs de uncurent mare, limitat doar de rezistena bobinei iar dupacionarea contactoru-lui contactul K (3-5) deschizndu-se rezistena R este nseriat cu bobinacontactorului reducnd mult valoarea curentului ce parcurge bobina. Scadeastfel solicitarea termica bobinei i consumul.


54/271

53

Figura 2.13.Schema complet(de lucru) i Schema electricdesfurat(funcional) pentru alimentarea i comanda unui contactor bipolar de c.c.

acionat de un electromagnet de c.c.

Pentru contactoare de c.a. care alimenteazconsumatori cu ocuri maride curent n momentul anclanrii nu se pot face conectri la frecvene mari ide aceea se recomand acionarea cu electromagnei de c.c. alimentai prinpuni redresoare.

Figura 2.14. Schema completi Schema electricdesfuratpentrualimentarea i comanda unui contactor trifazat acionat de un electromagnet

de c.c.


55/271

54

n figura 2.14. este prezentatschema de lucru i schema electricdes-furatpentru alimentarea i comanda unui contactor trifazat acionat de unelectromagnet de c.c.. Funcionarea schemei este similarschemei precedentedoar calimentarea bobinei de c.c. a electromagnetului de acionare se faceprin puntea redresoare V de la tensiunea de faz a reelei trifazate. Rolulrezistenei economizatoare R este acelai ca la schema precedent.

Toate schemele prezentate pot fi completate cu circuite de semnalizareformate din becuri nseriate cu contacte auxiliare NI sau ND ale contactoruluii care semnalizeazpoziia acionat sau neacionat a contactorului.

2.2. CONTACTOARE STATICE

Odatcu dezvoltarea unor componente semiconductoare pentru cureniinteni i la preuri accesibile, a aprut posibilitatea introducerii lor n tehnica

comutaiei ca nlocuitoare pentru contactoarele electromagnetice.Contactoarele statice folosesc dispozitive semiconductoare de putere

cum sunt dioda, tiristorul diacul sau triacul.Structura circuitului energetic al contactoarelor statice de c.c. i c.a. este

asemntoare cu a variatoarelor, diferind doar dispozitivul de comandce arede regul o structur mai simpl n concordan cu regimul de comutaie.Contactoarele statice pot ntrerupe i conecta sarcini la comenzi individualesau periodice.

Deoarece contactoarele statice pot fi privite ca variatoare ce

funcioneaz n regim nchis-deschis, funcionarea lor poate fi dedus prinanalogie cu funcionarea variatoarelor statice.

2.2.1. Contactoare statice de curent alternativ

Pentru analiza fenomenelor ce au loc n cazul comutaiei statice de c.a.considerm un contactor static de c.a. monofazat cu tiristoare ideale, legate nantiparalel alimentat cu o tensiune sinusoidal. Considerm parametriisarcinii R, L constani. Pentru ca circuitul consumatorului (R, L) s fieparcurs de curent se comand cele dou tiristoare T1 i T2 fiecare

semiperioad, n mod alternativ. La ntreruperea comenzilor se va ntrerupe icurentul din circuit.


56/271

55

Figura 2.15. Schema de principiu a unui contactor static de c.a. monofazat

Dacse ia ca origine momentul trecerii prin 0 spre valori pozitive atensiunii de alimentare, ecuaia difereniala circuitului din figura 2.15. este:

tsinU2Ridt

diL =+ (2.5.)

Soluia acestei ecuaii este suma dintre termenul corespunztorregimului permanent i cel corespunztor regimului tranzitoriu.

tp iii += (2.6.)

unde:

( )( )

+

= tsin

LR

U2i

22p (2.7.)

n care:RLtg

= (2.8.)

Soluia pentru itse deduce din iplund n considerare condiiile iniiale.Astfel, dac comanda tiristorului T1 se face la momentul t = , datoritinductivitii circuitului n primul moment, curentul total este 0.

Rezult:

( )

( )( )

+

==

sineLR

U2eii T

t

22

T

t

pt (2.9.)

Am notat cu T constanta electrica circuitului:

R

LT

= (2.10.)

Soluia generalare deci forma urmtoare:


57/271

56

( )( )

( )( )

+

=

sinetsinLR

U2i

tL

R

22 (2.11.)

Se observcn cazul particular =, termenul tranzitoriu din soluiageneral (2.11.) dispare i deci n circuit se stabilete de la nceput regimul

permanent. n cazul n care situaia este invers. Se mai constatcla uncircuit puternic inductiv /2 i la

= 0, primul maxim al curentului are valoarea dublfade valoareamaximdin regimul permanent ce are loc pentru t = / 2.

Schema prezentat n figura 2.15. dei simpl prezint urmtoareledezavantaje: necesitdoudispozitive de comand izolate galvanic ntre eleiar n cazul apariiei unei supratensiuni dinspre reea sau datorate sarciniitiristoarele se pot distruge. Dac la apariia unei supratensiuni tiristorul careeste polarizat direct nu amorseazcellalt tiristor se poate strpunge.

Figura 2.16.Contactor static de c.a. cu punte redresoare semicomandat

Pentru eliminarea acestui defect se poate folosi schema din figura 2.16.n care catozii tiristoarelor sunt legai direct la o punte redresoaresemicomandati n antiparalel cu fiecare tiristor s-a montat cte o diodcarenu permite apariia unor tensiuni inverse (se asigur astfel protecia lasupratensiuni.

Schema din figura 2.16. utilizeaz un singur dispozitiv de comanddeoarece tiristoarele au catodul comun.Dacdorim sreducem numrul de tiristoare putem utiliza schema unui

contactor static cu un singur tiristor montat n braul unei puni cu diodeprezentatn figura 2.17.


58/271

57

Figura 2.17.Contactor static de c.a. cu un singur tiristor.

n aceastschemfolosim patru diode i facem economie de un tiristor.Tiristorul trebuie ns s conduc n ambele alternane ale curentuluialternativ, de aceea comanda lui trebuie s fie permanent sau sincron la

nceputul fiecrei semiperioade, ceea ce face ca solicitarea termic atiristorului T sfie chiar mai mare dect dubl(lipsete pauza de curent pe o

semiperioad) fade schemele anterioare.Un dezavantaj al schemei este acela c, la funcionarea contactorului cu

sarcinrezistiv-inductiv, n momentul ieirii din conducie a tiristorului, petiristor apare brusc tensiunea sursei ceea ce poate duce la pierdereacontrolului asupra comenzii tiristorului, acesta rmnnd n conducie tottimpul.

Contactoarele statice de curent alternativse pot realiza i cu ajutorulunui triac care nlocuiete cele doutiristoare montate n antiparalel. O astfelde schemeste prezentatn figura 2.18..

Triacul ndeplinete funcia a dou celor dou tiristoare n antiparaleliar grupul R, C realizeazo reducere a vitezei de cretere a tensiunii pe triac,fiind indispensabil n cazul sarcinilor puternic inductive.

Figura 2.18. Contactor static de c.a. cu triac.

Dintre schemele de contactoare statice de c.a. prezentate cea mai marecdere de tensiune pe tiristor este n cazul schemei din figura 2.17.

Structura dispozitivelor de comandale contactoarelor de c.a. depindede natura ventilelor semiconductoare folosite (tiristoarele sau triacuri) i de


59/271

58

regimul de funcionare.Dac trebuie s comutm o sarcin trifazat vom folosi contactoare

statice trifazate. n cazul consumatorilor trifazai se pot folosi contactoarestatice monofazate pentru fiecare faz, sau contactoare statice cu o structurproprie specificcontactoarelor statice trifazate.

n figura 2.19. am prezentat schema electrica unui contactor trifazat.Schema prezentat n figura 2.19. utilizat n cazul conectrii

motoarelor asincrone cu puteri mici (200-1000 W), cu o frecven deconectare mare (2000-10.000 conectri/h) i durata relativde acionare DA= 25 - 60%.

Figura 2.19.Schema unui contactor trifazat ce utilizeaztriacuri.

n aceast schem ventilul semiconductor este triacul. Proteciampotriva scurtcircuitelor este asiguratde siguranele fuzibile F1, F2, F3, iarinductivitile L1, L2, L3 au rolul de reducere a pantei di/dt a curentului descurtcircuit. Filtrele RC asigur protecia mpotriva supratensiunilor.Acionarea contactorului este comandatde un releu reed K trifazat excitat la24 V c.c., iar semnalizarea nchiderii se face prin dioda luminiscentD2.

2.2.2. Contactoare statice de curent continuu

Spre deosebire de contactoarele de c.a. la care stingerea tiristoarelor areloc n mod natural la trecerea prin zero a curentului comutat, contactoarele dec.c. funcioneaz cu comutaie forat fiind necesare circuite speciale pentru


60/271

59

stingerea tiristorului care a condus curentul. n schimb nu sunt necesarecircuite speciale pentru comanda grilelor tiristoarelor.

Deoarece tiristoarele nu pot fi blocate prin intermediul comenzii pegrila, n structura contactoarelor de c.c. este existena prezena unei ramuri decomutaie. La majoritatea contactoarelor de c.c. folosite n industrie, blocareatiristorului principal se realizeaz prin aplicarea unei tensiuni inverse petiristorul principal obinute de la un condensator.

n momentul n care se dorete blocarea tiristorului principal, ramurade comutaie este conectatn paralel cu tiristorul principal, cu ajutorul unuitiristor auxiliar, astfel nct tensiunea condensatorului sforeze prin tiristorulprincipal un curent invers care anuleazcurentul iniial blocnd tiristorul. nfuncie de modul n care se realizeazncrcarea condensatorului din ramurade comutaie, deosebim mai multe scheme de contactoare statice de c.c.prezentate schematic n figurile urmtoare.

n figura 2.20. este prezentat schema unui contactor static de curent

continuu, cu circuit de ncrcare R, C. Aplicnd un impuls de comandpolarizat pozitiv pe poarta tiristorului principal T1, aceasta intrn conduciei curentul alimenteaz consumatorul Zs. Tiristorul auxiliar T2 fiind blocat,condensatorul C se ncarcprin rezistena R cu tensiunea sursei i polaritateapozitiv. Pentru a ntrerupe alimentarea sarcinii se comand intrarea nconducie a tiristorului auxiliar T2, care descarc condensatorul C pestetiristorul principal T1. Prin anularea curentului prin tiristorul principal T1(polarizat invers de condensatorul C) acesta se blocheaz, iar condensatorul Cse ncarcprin impedana sarcinii Zsi tiristorul T2la polaritatea inversfa

de situaia anterioar (polaritatea prezentat n parantez). Tiristorul T2continu s conducun curent mic, limitat de rezistena R de valoare mare.La o nou comand a tiristorului principal T1, acesta intr din nou nconducie, condensatorul C este legat n paralel pe tiristorul T2polarizndu-l

n sens invers i determinnd ieirea lui din conducie.

Figura 2.20.Contactor static de c.c. cu circuit de ncrcare R, C.


61/271

60

Prin tiristorul T1 se alimenteaz consumatorul Zs i prin rezistena Rcondensatorul C se ncarccu polaritatea iniial, schema revenind la situaiainiial. Acest contactor de c.c. se folosete la frecvene de comutaie redusedatorittimpului necesar ncrcrii condensatorului.

Pentru a asigura blocarea tiristoarelor este necesar ca valoareacondensatorului C sfie suficient de mare, astfel ca procesul de ncrcare alcondensatorului s aibe o durat suficient de mare, asigurnd polarizareainversa tiristorului care se blocheazpe un interval de timp mai mare decttimpul de revenire a tiristorului. Din teoria variatoarelor de c.c., (contactorulde c.c. fiind un caz particular al unui variator de c.c.) rezultcpe rezistenai inductivitatea de sarcin, dupcomanda de blocare a tiristorului principal,apare o tensiune tranzitorie ce poate atinge valoarea 2U, motiv pentru care sefolosete dioda de mers n gol D pentru amortizarea supratensiunilor ce apar.

Figura 2.21. Contactor static de c.c. cu circuit de ncrcare L, C.

Pentru frecvene mari de comutaie se utilizeazcontactoare statice dec.c., cu circuit de ncrcare L, C,. Un exemplu de contactor static de c.c.folosit la frecvene mari de comutaie este prezentat n figura 2.21..Funcionarea acestui contactor este condiionatde aplicarea primului impulsde comand, tiristorului auxiliar T2. n caz contrar funcionarea contactoruluinu este posibil, deoarece la comutarea direct a tiristorului principal, con-

densatorul este descrcat. Astfel prin comanda lui T2 condensatorul C sencarc la tensiunea sursei i polaritatea din figura 2.21.. Conducia esteasigurat prin sarcina Zs. La sfritul procesului de ncrcare acondensatorului curentul ia valoarea 0, iar conducia prin tiristorul T2

nceteaz.Condensatorul C fiind ncrcat la tensiunea de la borne U, la comutarea

tiristorului T1, circuitul de sarcinZseste legat la sursa de alimentare, iar n


62/271

61

circuitul oscilant T1, D2, L, C, curentul variazsinusoidal conform relaiei:

tsinL

Uic

= (2.12.)

unde: LC2T;LC

1c == (2.13.)

Deoarece dioda D2 nu permite trecerea curentului n sens invers,curentul se anuleazdupo semiperioad(T/2), iar tensiunea pe condensator

i schimb polaritatea (conform polaritii din parantez). Pentrudeconectarea consumatorului se aplic un impuls de comand tiristoruluiauxiliar T2, care conecteaz n paralel peste tiristorul T1 condensatorul C cupolaritatea invers fa de sensul de conducie al tiristorului T1. Curentulprincipal este anulat prin tiristorul principal T1, iar condensatorul se descarci se ncarc apoi cu polaritatea iniial. Dup terminarea procesului de

ncrcare tiristorul T2 se blocheaz, iar schema este pregtit pentru o nouconectare.

Dioda D1are rolul de a elimina supratensiunile de comutaie, n cazulsarcinilor inductive. La frecvene de comutaie mici exist pericoluldescrcrii condensatorului prin rezistena invers a ventilelorsemiconductoare i prin rezistena dielectricului. Descrcarea condensatoruluiare ca urmare imposibilitatea blocrii tiristorului principal. Pentru evitareaacestui fenomen s-a introdus n circuit rezistena R.

Urmtoarea schemde contactor static de c.c. prezentatn figura 2.22.folosete un condensator montat n braul unei puni de tiristoare.

Figura 2.22.Contactor static de c.c. cu condensatorul montat n braul unei

puni cu tiristoare.La nceput se comandtiristoarele auxiliare T1si T2i condensatorul C

se ncarc la polaritatea din figur, dup care cele dou tiristoare seblocheaz.

Prin comanda tiristorului principal T, consumatorul Zseste strbtut decurentul de sarcin. Oprirea funcionrii consumatorului se face prin comanda


63/271

62

tiristoarelor auxiliare T3 si T4, cnd condensatorul C se polarizeaz inverstiristorul principal T provocnd blocarea lui.

Un timp circuitul se nchide prin T3, C i T4, ncrcnd condensatorulcu polaritatea invers (din paranteze). Dup ncrcarea condensatorului,tiristoarele T3i T4se blocheaz.

Pentru o nou acionare se comand tiristorul T, iar pentru o nouoprire se comand tiristoarele auxiliare T1 si T2. Procesul se reia la fiecarecomutaie.

Din analiza modului de funcionare a contactoarelor statice de c.a. i acelor de c.c. rezult avantajele i dezavantajele folosirii lor n aplicaiileindustriale i domeniile n care este recomandat utilizarea lor. Subliniemcteva caracteristici ale regimului de funcionare a contactoarelor statice.

Recapitulnd cele mai importante aspecte legate de funcionareacontactoarelor statice de c.a. i c.c. rezultcspre deosebire de contactoarelede c.a., contactoarele de c.c. funcione

Echipamente_Electrice.pdf

Documents

Transcript of Echipamente_Electrice.pdf