LP_bis

POPESCU LIZETAECHIPAMENTE ELECTRICEVolumul IIEditura ALMA MATERSibiu 2008

2

Cursul de ECHIPAMENTE ELECTRICE se adreseaza, n special studenUilor de la secUia de Inginerie Electrica, dar i celorlalUi studenUi ai facultaUilor de profil tehnic care doresc sa cunoasca fenomenele de comutaUie i protecUie electrica.NoUiunea de echipament electric este foarte larga i se preteaza la numeroaseinterpretari; echipamentde aceea trebuie saprecizam ca dispozitivelen domeniul Electrotehnicii prinnUelegemdestinatecomutaUieielectricelectrice,protecUiei consumatorilor electrici i unele dispozitive folosite n acUionarile electrice.Transferul de energie electrica de la locul de producere la locul de utilizare se realizeaza prin intermediul reUelelor electrice. Att la producatorii de energie electrica ct i n reUelele de transport, dar mai ales la consumatorii industriali sau casnici sunt utilizate aparate i echipamente electrice de comutaUie i protecUie.Definind un echipament de comutaUie ca un ansamblu de dispozitive electromecanice sau electrice cu ajutorul carora se stabilesc sau se ntrerup circuitele electrice, rezulta ca din punct de vedere structural echipamentele de comutaUie se mpart n doua mari categorii: echipamente de comutaUiei mecanica, ce au cel puUin un element mobil pe durata efectuarii comutaUiei. La rndul lor aceste aparate pot fi:a) neautomate, cum ar fi: ntrerupatoarele i comutatoarele cu prghie, ntre- rupatoarele i comutatoarele pachet, butoane de acUionare, ntrerupatoare bascu- lante, separatoare i controlere;b) automate din care amintim: contactoarele, ntrerupatoarele nalta tensiune i separatoare de scurtcircuitare;echipamente cu comutaUie statica, ce nu au componente nde joasa imicare iarconectarea sau deconectarea este comandata i realizata electronic. Aceasta categorie de aparate de comutaUie se realizeaza cu dispozitive semiconductoare de putere ca: diode, tiristoare, triacuri sau tranzistoare de putere.n afara echipamentelor de comutaUie exista o categorie larga de echipamente electrice de protecUie, cu rolul de a proteja generatoarele electrice, liniile electrice, transformatoarele i consumatorii mpotriva suprasarcinilor, supracurenUilor, scurtcircuitelor, supratensiunilor sau a oricaror regimuri anormale de funcUionare. Din categoria echipamentelor electrice de protecUie fac parte: siguranUele fuzibile, releele de protecUie, declanatoarele, bobinele de reactanUa, eclatoarele i descarcatoarele.3

n volumul doi alk cursului de Echipamente Electrice sunt prezentateprincipalele tipuri de aparate i echipamente electrice de comutaUie i protecUie de joasa, medie i nalta tensiune, precum i echipamentele electrice pentru pornirea i reglarea turaUiei mainilor electrice.MulUumesc pentru sprijinul colegilor i a colaboratorilor.primitlarealizarea acestuicursdinparteaAutorul4

CUPRINSAPARATE ELECTRICE NEAUTOMATECLASIFICAREA APARATELOR ELECTRICE NEAUTOMATECARACTERISTICILE TEHNICE ALE APARATELOR ELECTRICE NEAUTOMATE1.3. SEPARATOARE DE JOASA TENSIUNENTRERUPATOARE I COMUTATOARE CU PRGHIENTRERUPATOARE I COMUTATOARE TIP PACHETNTRERUPATOARE I COMUTATOARE BASCULANTELIMITATOARE DE CURSA I MICRONTRERUPATOAREBUTOANE, CHEI DE COMANDA I LAMPIPRIZE, FIE, CUPLE I CONECTOAREREOSTATE INDUSTRIALEAPARATE PENTRU COMANDA MANUALA A MOTOARELORTEST DE VERIFICARE A CUNOTINTELORECHIPAMENTE ELECTRICE DE COMUTATIE DE JOASA TENSIUNECONTACTOARE ELECTROMAGNETICEClasificarea contactoarelor electromagneticeContactoare electromagnetice de curent alternativContactoare de curent continuuComanda contactoarelor electromagneticeCONTACTOARE STATICEContactoare statice de curent alternativContactoare statice de curent continuuContactoare hibrideRELEE INTERMEDIARERelee miniaturizateRelee ReedNTRERUPATOARE AUTOMATE DE JOASA TENSIUNEClasificarea ntrerupatoarelor automate de joasa tensiune2.4.2 Elementele construcxtive ale ntrerupatoarelor automatentrerupatoare automate de c.a.ntrerupatoare automate de c.c.2.5. DISJUNCTOARETEST DE VERIFICARE A CUNOTINTELOR5

APARATE ELECTRICE DE PROTECTIESIGURANTE FUZIBILEPrincipiul de funcUionare al siguranUelor fuzibileMarimile caracteristice ale siguranUelor fuzibileSiguranUe fuzibile de joasa tensiuneSiguranUe fuzibile de medie i nalta tensiuneRELEE DE PROTECTIEClasificarea releelor de protecUieCaracteristicile releelor de protecUie.Relee termobimetalicePrincipiul de functionare al releelor termobimetaliceCaracteristica de protecUie a releului termobimetalicVariante constructive de relee termobimetaliceCalculul lamelei termobimetaliceRelee electromagneticeRelee electromagnetice maximale de curentRelee electromagnetice de tensiuneRelee de inducUieRelee de inducUie cu rotor discRelee de inducUie cu rotor cilindricRelee BuchholtzDECLANATOARE.DESCARCATOAREEclatoare electrice3.4.2 Principiul de funcUionare al descarcatoarelor electriceVariante constructive de descarcatoareMarimile caracteristice ale unui descarcatorRELEE DE TIMPlasificarea releelor de temporizareVariante constructive de relee electromagnetice de temporizareRelee de timp electriceRelee electronice de temporizareTEST DE VERIFICARE A CUNOTINTELORAPARATE DE COMUTATIE DE MEDIE I NALTA TENSIUNESEPARATOARE DE MEDIE TENSIUNEClasificarea separatoarelor.Principalele variante constructive ale separatoarelor de medie tensiune6

SEPARATOARE DE NALTA TENSIUNElasificarea separatoarelor de nalta tensiuneSeparatoare rotativeSeparatoare de translaUieSeparatoare pantografSeparatoare de secUionare i punere la pamntCONTACTOARE DE MEDIE TENSIUNEContactoare de medie tensiune n vidNTRERUPATOARE DE MEDIE TENSIUNEntrerupatoare cu vidMecanisme de acUionare a ntrerupatoarelor de medie tensiuneNTRERUPATOARE DE NALTA TENSIUNEntrerupatoare cu uleintrerupatoare cu hexafluorura de sulf TEST DE VERIFICARE A CUNOTINTELORPROTECTIA ECHIPAMENTELOR ELECTRICEPROTECTIA MOTOARELOR ELECTRICEComanda i protecUia motoarelor asincrone cu conectare directa la reUeaComanda cu inversare de sens i protecUia unui motor asincronComanda i protecUia unui motor asincron cu pornire stea- triunghiComanda i protecUia unui motor asincron cu pornire cu reostate statoriceComanda i protecUia unui motor asincron pornit cu autotransformatorComanda i protecUia unui motor asincron pornit cu rezistenUe rotoriceProtecUia minimala de tensiune a motoarelor electriceProtecUia motoarelor asincrone de putere la scurtcircuite polifazateProtecUia diferenUial longitudinala a motoarelor sincrone de puterePROTECTIA GENERATOARELOR SINCRONEProtecUia diferenUiala longitudinala a unui generator sincronProtecUia mpotriva scurtcircuitelor rotorice a generatoarelor sincroneProtecUia maximala cu taiere de curent a unui generator sincron7

5.2.4. ProtecUia prin bobine de reactanUa a generatoarelor sincronePROTECTIA TRANSFORMATOARELOR ELECTRICEProtecUia de gaze a transformatoarelor n uleiProtecUia diferenUial longitudinala a unui transformatorProtecUia maximala de curent cu blocaj de tensiune minima a unui transformatorPROTECTIA RETELELOR ELECTRICEProtecUia maximala de curent a liniilor electrice radialeProtecUia maximala de curent temporizata a liniilor electrice radialeProtecUia maximala de curent direcionala a liniilor electrice cu alimentare bilateralaProtecUia de distanUa a reUelelor electrice complexeAUTOMATIZAREA SISTEMELOR ENERGETICEReanclanarea Automazta Rapida (RAR)Anclanarea automata a Rezervei (AAR)Descarcarea Automata a Sarcinii la Scaderea FrecvenUeiDescarcarea Automata a Sarcinii la Scaderea TensiuniiPROTECTII NUMERICE A RETELELOR ELECTRICEFuncUiile protecUiilor numerice a reUelorFuncUia protecUie de distanUaFuncUia de supraveghere a circuitelor de tensiuneFuncUia de accelerare a protecUiei la conectarea pe defectFuncUia de protecUie maximala de curent instantaneeFuncUia de protecUie homopolara de curent direcUionataFuncUia de locator de defecteFuncUia de nregistrator secvenUial de evenimenteFuncUia RARFuncUia de protecUie maximala de tensiuneFuncUii de supraveghere sistemFuncUia de interfaUare cu operatorulPROTECTIA INTEGRATA A RETELELOR ELECTRICE5.7.1 ProtecUia integrata a unei linii electrice cu releul DIPA 1005.7.2. Caracteristici tehnice generale ale DIPA 100SISTEME SCADA SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITIONFuncUiile de baza ale sistemului SCADASupravegherea i controlul de la distanUaAlarmarea 5.8.1.3.Analiza post avarie5.8.1.4.Urmarirea ncarcarii reUelelor8

5.8.1.5.Planificarea i urmarirea reviziilor i reparaUiilor n scopulevitarii caderilorFuncUii EMS Energy Management SystemFuncUii DMSTEST DE VERIFICARE A CUNOTINTELOR BIBLIOGRAFIE9

1. APARATE ELECTRICE NEAUTOMATEAparatele electrice neautomate sunt destinate conectarii i deconec-tarii circuitelor electrice de curent continuu sau alternativ de joasa tensiune. Ele au urmatoarele caracteristici:acUionare manuala att la nchidere ct i la deschidere;nu au elemente de protecUie, masurare i reglaj;nu pot ntrerupe curenUi de serviciu mai mici sau egali cu curentul nominal;nu au rolul i nu pot sa ntrerupa curenUii mari de suprasarcina sau de scurtcircuit;au o manevrare rara, cu o frecvenUa redusa de conectare;sunt acUionate manual, att la deschidere ct i la nchidere.Din aceasta categorie de aparate fac parte: separatoarele, ntrerupatoa- rele i comutatoarele cu prghie, ntrerupatoarele i comutatoarele pachet,prizeleifieledecursa;industriale,conectoarele,limitatoarelemicrontrerupatoarele; precum i echipamentul electric folosit la pornirea ireglareamanualaaturaUieimainilorelectrice(inversoaredesens,comutatoare Stea Triunghi, controlere, manipulatoare, limitatoare de cursai reostatele).1.1. CLASIFICAREA APARATELOR ELECTRICE NEAUTOMATEAparatele electrice de joasa tensiune sunt aparate ce se construiescpentru tensiuni nominale ce nu depaesc 1000V curent alternativ i 1200V curent continuu. Se realizeaza ntr-o mare varietate de tipuri i se folosesc nu numai n centrale i staUii electrice, ci i in sectorul casnic pe scara foarte larga.Clasificarea aparatelor neautomate de joasa tensiune se poate face dupa mai multe criterii:A) Dupa funcUia de utilizare aparatele electrice se pot clasifica astfel:a) Aparate electrice industriale, destinate instalaUiilor electrice industriale de putere: pentru comanda motoarelor electrice: comutator Stea - Triunghi, inversor de sens, comutator de poli, reostat de pornire i reglaj, reostat de excitaUie, controlere.10

pentru acUionari: butoane, chei, ntrerupatoare, comutatoare.pentru semnalizare avem: lampi, hupe, sonerii.b) Aparate pentru instalaUii, aparate destinate instalaUiilor electrice de mica putere:ntrerupatoare folosite n circuite de lumina, aparate de ncalzit sau motoare mici;comutatoare folosite in circuite de lumina, de capat, de hotel, cruce, scara);prize fixe i mobile;cuple;butoane pentru sonerii i lumina.B) Dupa felul curentului: aparate de curent continuu i aparate de curent alternativ, iar cele de curent alternativ pot fi monofazate sau trifazate.C) Dupa tensiunea nominala standardizata sub 1000V curent alternativi 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) Dupa curenUii nominali standardizaUi sunt: 3, 6, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 160, 200, 315, 400, 630, 1600, 2000, 2500, 3150 ADin punct de vedere al protecUiei muncii, aparatele cu tensiunea nominala mai mare de 48 V sunt considerate potenUial periculoase i deci trebuie sa corespunda normelor de protecUia muncii.Fiecare aparat din cele enumerate prezinta o bogata varietate de tipuri constructive aparute ca urmare a funcUiilor pe care trebuie sa le satisfaca, precum i a condiUiilor mediului n care va funcUiona.1.2. CARACTERISTICILE TEHNICE ALE APARATELORELECTRICE NEAUTOMATEFuncUionarea aparatelor electrice neautomate este posibila numai ncondiUiile tehnice date de parametrii electrici i mecanici nominali, pentru care aceste aparate au fost construite. Daca este necesara modificarea unuia dintre aceti parametrii trebuie ales un aparat cu alte caracteristici electrice i constructive.Valorile pentru care au fost calculate aparatele se numesc valori nominale, iar valorile la care se folosesc aparatele i care sunt mai mici sau egale cu aceste valorile nominale se numesc valori de serviciu. Pentru a se evita nsa construirea unei varietaUi prea mari de aparate, n funcUie de valorile11

necesare s-a standardizat o gama de valori care satisfac cerinUele industriei.Cele mai importante caracteristici tehnice ale aparatelor electrice sunt:A.Tensiuneanominala:careesteposibilala care funcUionareaestetensiunealafuncUionarea aparatului sau tensiunea maxima a reUeleiare loc fara pericol de distrugere a aparatului. Aceasta condiUie determinamaterialele electroizolante folosite la construcUia aparatului, distanUa dintre contacte etc. Din acest punct de vedere aparatele vor putea lucra i la tensiuni mai mici, adica la 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 reprezinta valoarea intensitaUi curentului care poate trece prin aparat un timp nedefinit de lung fara deteriorarea acestuia,sau pentru care funcUionarea aparatului este optimaacUionare etc.).(n cazul bobinelor decurentuluideterminasecUiuneaconductoareloriIntensitateaacontactelor aparatului. Din aceasta cauza utilizarea aparatului la intensitaUi alecurentuluiiraUionala. curenUilordenserviciu cu mult maistandarde se stabilescmici decturmatoarelevaloarea nominala estevalori ale intensitaUilorelectrici pentru care se construiesc aparatele electrice de joasatensiune: 6, 10, 16, 32, 40, 80, 100, 160, 200, 250, 315, 400, 630, 1000, 1600,2000, 2500, 3150A.n general aparatele admit o suprasarcina care este limitata valoric (i n timp) de condiUiile de racire. Aceasta suprasarcina se numete curent limita termic i se refera la o durata de o secunda (sau alta valoare precizata).C. RezistenUa la uzura mecanica este o caracteristica pur mecanica i determina numarul de manevrari pentru care funcUionarea este garantata, deci i timpul dupa care un aparat va trebui sa fie nlocuit RezistenUa mecanica esteindicatasubformanumaruluideciclurisaumanevrari(conectare-deconectare). Aceasta caracteristica este indicata pentru principalele tipuri deaparate, dupa cum urmeaza:ntrerupatoare i comutatoare rotative 20.000 ciclurintrerupatoare pachet 10.000 cicluriprize i fie industriale 1.000 cicluricomutatoare stea-triunghi manuale 10.000 cicluriD. FrecvenUade conectare reprezinta numarul maximposibil detimp (ora,12manevrari la tensiune i intensitatea nominala, n unitatea de

minut). Aparatele electrice sunt mparUite dupa frecvenUa de conectare n 5clase, dupa cum urmeaza:clasa I - pna la 30 acUionari pe ora;clasa II- pna la 150 acUionari pe ora;clasa III - pna la 600 acUionari pe ora;clasa IV - pna la 1200 acUionari pe ora;clasa V - pna la 3000 acUionari pe ora.E. Durata de funcUionare reprezinta timpul, exprimat n procente, din durata totala a unui ciclu de lucru n care aparatul se gasete sub tensiune.AceastaduratacondiUioneazancalzireaaparatului.Suntnormalizateurmatoarele durate relative de funcUionare: 15%, 25%, 40%, 60%, 100%. Dinpunct de vedere al duratei de conectare deosebim trei servicii de funcUionare: serviciul de scurta durata (temporar), corespunzator conectarii pentru scurt timp i deconectarii ndelungate (cazul reostatelor de pornire, butoanele de comanda etc.);serviciul intermitent (conectari i deconectari frecvente);serviciul de durata, cnd aparatul este conectat vreme ndelungata (cazul separatoarelor)F. Capacitatea de rupere reprezintacurentului pe care l poate ntrerupe aparatulvaloarea maxima (efectiva) afara a se deteriora. Ea poate finula (separatoare), egala cu curentul nominal (ntrerupatoare cu prghie) saumai mare dect curentul nominal.Capacitatea de nchidere este curentul maxim care se poate stabili prin aparat. Deoarece majoritatea consumatorilor de curent electric absorb la pornire un curent mare, aparatele vor trebui sa suporte curenUi de scurta durata mai mari dect curenUii nominali. Din acest punct de vedere aparatele pot fi:cu capacitate de nchidere mai mica, egala, sau mai mare dect curentul nominal. n general, capacitatea de nchidere este mai mare dect cea de rupere.Gradul de protecUie n cazul aparatelor electrice, reprezinta gradul de siguranUa mpotriva patrunderii corpurilor straine sau a apei n interiorul lor. Acest lucru se menUioneaza printr-un indicativ format din literele I.P. urmate de trei cifre: prima se refera la protecUia contra atingerilor pieselor sub tensiune, a doua la protecUia contra patrunderii apei, iar a treia la protecUia mpotriva deteriorarilor mecanice.n cazul n care utilajul prezinta protecUie speciala (de exemplu protecUie antiexploziva), se face o menUiune speciala n acest sens. Daca unele parUi aleaparatului electric, sau ale mainiielectrice se executa la un alt grad deprotecUie, se indica mai nti gradul de protecUie pentru ntregul ansamblu13

urmat de gradul de protecUie pentru partea diferit protejata, menUionndu-se ipartea constructiva la care se refera aceasta indicaUie. Cea de-a treia cifra se indica doar n cazul aparatelor electrice (de exemplu I.P.332).Tabelul 1.1. Gradele de protecUietensiune i a patrunderii corpurilor strainempotrivaatingeriipieselorsubn tabelele 1.1. i 1.2. sunt prezentate celemai utilizate grade deprotecUie mpotriva atingerii i patrunderii corpurilor straine i a apei, precumi tabelul cu gradele de protecUie mpotriva deteriorarilor mecanice (numai pentru aparate electrice). IndicaUia referitoare la gradul de protecUie seplaseaza ntr-un loc vizibil, de regula pe placuUa indicatoare, alaturicaracteristici ale aparatului.Tabelul 1.2. Gradele de protecUie contra patrunderii lichidelordealte14SimbolGradul de protecUie0Fara protecUie1ProtecUie contra picaturilor de apa condensata2ProtecUia contra picaturilor de lichide ce cad sub un unghi de maxim 15 faUa de verticala3ProtecUie contra ploii4ProtecUia contra stropirii cu lichide5ProtecUia contra apei sub forma de jet6ProtecUia mpotriva condiUiilor de pe puntea navelor7ProtecUia mpotriva scufundarii n lichid8ProtecUia mpotriva scufundarii n apa sub presiuneSimbolProtecUia contra atingerilorProtecUia contra patrunderii corpurilor straine0Fara protecUieFara protecUie1ProtecUie mpotriva atingerii cu o suprafaUa mare a miniiFara protecUie pentru corpuri straine mari (sub 50 mm)2ProtecUie la atingerea cu degeteIdem pentru mijlocii (sub 12 mm)3ProtecUie contra atingerii cu unelte peste 2,5 mmFara protecUie la corpuri sub 2,5 mm4ProtecUie contra atingerii cu obiecte peste 1 mmFara protecUie contra corpurilor sub 1 mm5ProtecUie contra atingerii cu orice fel de mijloaceProtecUie parUiala contra prafului6IdemProtecUie totala contra prafului

1.3. SEPARATOARE DE JOASA TENSIUNESeparatoarele de joasa tensiune servesc la separarea vizibila a unuicircuit, pentru efectuarea unor operaUiuni de revizie sau reparaUii ce nu se pot executa sub tensiune. Ele pot ntrerupe doar circuite aflate sub tensiune, dar neparcurse de curent.Deoarece n poziUia nchis separatoarele sunt parcurse de curent nominal, presiunea de contact realizata de contactul fix pe cuUitul de contact trebuie sa asigure o rezistenUa de contact ct mai redusa. ntructseparatoarele se nchid i sedeschid cnd prin circuit nu trece curent, nu secontactele separatorului i de aceea nu suntformeazaprevazutearc electric ntrecu camere de stingere. Separatoarele nu pot asiguraprotecUia lasuplimentarsupracurent a consumatorilor, drept care este necesar un aparat(siguranUa fuzibila sau ntrerupator automat).Figura 1.1. Separator tip cuUit1 - cadru metalic; 2 - izolatoare suport; 3 - borne de legatura;4 - contact fix; 5 - contact mobil; 6 - urechea de acUionare; 7 ax; 8 borna de legare la pamnt.Separatoarele de joasa tensiune sunt de regula de tip interior,semonteaza vertical i se acUioneaza manual. Separatoarele lucreaza n poziUienchis n regim de lunga durata (adica durata relativa de conectare este 100%), fiind echipate cu contacte inoxidabile de mare presiune. Pentru a compensa forUele de repulsie dintre contacte, la valori semnificative ale curentului (n caz de scurtcircuit) unele separatoare sunt prevazute cu mai multe cuUite (cai de curent) n paralel. Separatoarele de joasa tensiune mono- polare, bipolare i tripolare de construcUie romneasca au urmatoarele caracteristici: UN = 500 i 1000V; IN = 200, 350, 600 sau 1000 A.15

1.4. NTRERUPATOARE I COMUTATOARE CU PRGHIEntrerupatoareleiprghiesuntaparatecomutatoarelecucare se utilizeaza n circuite deiluminat sau forUa, de curentneautomatecontinuu ialternativ. Piesa mobila de contact este de forma unui braU deprghie, de unde le provine i numele (se mai numesc i hebluri). ComutaUiaare loc sarcina i sunt necesare camere de stingere, construite din azbocimenti prevazute cu gratare din materiale feromagnetice (care folosesc principiuldivizarii arcului, ncazul aparatelor de curent alternativ) sau cu icaneelectroizolantecontinuu).CuUitele(carefolosesc principiul deion n cazulaparatelor de curentde contact sunt acUionate direct sauprintr-un sistem dedeplasare a arculuiprghii. La ntreruperea curenUilor inteni, viteza deelectricarelocsubacUiuneaautosuflajuluielectrodinamic,forUafiindproporUionala cu patratul curentului din circuit (i nu este influenUataalungirea mecanica). n cazul curenUilor de intensitate redusa, viteza deplasare a pieselor mobile de contact are un rol determinant, pentrudede caforUele electrodinamice au valori reduse. n acest caz, trebuie marita viteza dendepartare a pieselorde contact i se folosesc contacte de rupere, n paralelcu contactele principale.ntrerupatoarele cu curenUi nominali mai mici de 500 A au piesele mobile ale contactelor de rupere n forma de cuUit acUionate prin resoarte prinse de piesele mobile ale contactelor principale.n figura 1.2. este prezentat un ntrerupator cu prghie i respectiv uncomutator cu prghie.Figura 1.2. ntrerupator i comutator cu prghie1, 6-bome; 2-piesa fixa de contact; 3-cuUit principal; 4-ax;5-portpiesa de contact; 7-mner; 8-platou; 9-cuUit de rupere; 10-resort16

Dupa deschiderea fara arc electric a contactelor principale, resoartele sentind i determina accelerarea pieselor mobile ale contactelor de rupere. Comutatoarele au doua rnduri de piese fixe de contact, astfel nct deschiderea primului rnd de contacte este urmata de nchiderea celuilalt rnd de contacte i invers.La ntrerupatoarele cu prghie tripolare, de multe ori maneta de acUionare este poziUionata lateral aa cum este prezentata n figura 1.3.Figura 1.3. ntrerupator 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 acUionare; 9-dispozitiv de stingere a arcului electric.AcUionarea acestor aparate se face manual, putnd fi directa (cnd ntre-rupatorul este aezat n faUa tabloului), sau indirecta, cnd ntrerupatorul este aezat n spatele tabloului.ntrerupatoarele se fixeaza pe tablou astfel ca deschiderea circuitului sase faca prin acUionarea n jos a manetei. ReUeaua de alimentarebornele de sus, iar receptorul la bornele de jos.ntrerupatoarele i comutatoarele cu prghie monopolare, tripolare de construcUie romneasca au urmatoarele caracteristici:se leaga labipolare ipentru 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 Apentru aparatele de curent continuu: UN, =175 V, 230 V, 440V; IN = 200 A, 350 A, 600 A, 1000 A.Dupa modul de protejare a aparatului, exista urmatoarele tipuri de ntrerupatoare cu prghiea. ntrerupatoare n execuUie neprotejata, utilizate pna la 230 V. b.ntrerupatoare n execuUie protejata contra atingerilor accidentale,pentru tensiuni de 380 V i 500 V i curenUi de peste 400 A. Aceste ntrerupatoare sunt protejate printr-un capac de protecUie din material electroizolant (carton, prepan sau bachelita).17

ntrerupatoare n execuUie nchisa n cutii metalice, pentru tensiunide 380 V i 500 V i curenUi de pna la 400 A. Cutiile de distribuUie pot conUine pe lnga ntrerupator i siguranUe fuzibile, relee, diferite aparate de masura ca ampermetre, voltmetre, wattmetre.ntrerupatoare n execuUie capsulata, care se folosesc n aer liber, n ncaperi umede, n atmosfera ncarcata cu diferiUi vapori combustibili (amoniac, acizi etc.), n ncaperi cu praf i murdarie sau cu pericol de ex- plozie. La aceste ntrerupatoare, capacele cutiilor i intrarile conductoarelor n cutie sunt etanate ermetic.1.5. NTRERUPATOARE I COMUTATOARE TIP PACHETntrerupatoarele i comutatoarele pachet (cuneautomate care se utilizeaza n circuitele de comandacame) sunt aparate(n care intensitaUilecurenUilor sunt mai mici dect 100 A), de curent continuu sau alternativ i ncircuitele de automatizare unde se cer funcUii de comutare complexe.Figura 1.4. ntrerupator pachet tripolar1- maneta de acUionare; 2-ax de acUionare; 3-mecanism de sacadare; 4-borne; 5-disc electroizolant; 6-tiranUi; 7-placa metalica de fixare;8-piese mobile de contact; 9-izolaUie de pertinax; 10-distanUor din pertinax.18

ntrerupatoareleitensiune i sunt acUionatecomutatoarelepachetsefolosesclajoasamanual. Ele se caracterizeaza prin faptul caansamblul aparatului se obUine prin niruirea pe acelai ax a unui numarvariabil de elemente (pachete) de construcUie similara, fiecare element cuprinznd o cale de curent. ntrerupatoare i comutatoarele cuprind o serie de discuri de bachelita suprapuse pe care sunt montate contactele fixe.Contactele mobile din material conductor, sunt aezate pe un ax central i se deplaseaza solidar cu aceasta n timp ce un sistem de sacadare realizeaza ntreruperea brusca, independent de viteza cu care este acUionata maneta.Deoarece aceste ntrerupatoare au avantajul unei construcUii compacte i fiabile sunt folosite pentru comanda circuitelor electrice ale mainilor, ca ntrerupatoare i comutatoare pe panouri i pupitre de comanda i ca ntrerupatoare capsulate mpotriva prafului i umiditaUii.ntrerupatoarele i comutatoarele pachet au urmatoarele caracteristici tehnice:tensiunea nominala i tensiunea de lucru n c.a. 400V i c.c.230Vcurentul nominal n c.a. i c.c. 6A, 10A, 25A, 40A, 63A i 100A.frecvenUa reUelei n c.a. 50Hz,durata de viaUa mecanica n c.a. i c.c. 20 000 schimbari de poziUie.frecvenUa de conectare n c.a. i c.c. 30 conectari/h.tensiunea de ncercare n c.a. 418 V iar c.c. 242 V.pauzele ntre doua cicluri n c.a. i c.c. 10s.tipul protecUiei I.P.000.poziUia de montare: oarecare.Principaleleavantajetehnicealeacestorntrerupatoaresunt:flexibilitatea funcUiilor de comutaUie, puterea de rupere suficient de mare la ungabarit relativ redus, posibilitatea de capsulare, funcUionarea n orice poziUie, stabilitatea la vibraUii i ocuri.Figura 1.5. ntrerupatoare pachet19

Figura 1.6. Reprezentarea desfaurata a unui ntrerupator pachet.maneta de acUionare, 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 bila, 10-cilindru de comanda, 11-camera de stingere, 12-sfera de sticla,tachet, 14-placa de acoperire, 15- ina de contact, 16-puntea de contact mobila, 17-resort pentru asigurarea presiunii pe contact.ntrerupatoarele i comutatoarele pachet de construcUie romneasca (corespund STAS 5414-83) au urmatoarele 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 ntrerupatoare se realizeaza n construcUie normala, etana i antiexploziva.20

1. 6. NTRERUPATOARE I COMUTATOARE BASCULANTEntrerupatoarele i comutatoarele basculante (cumpana) realizeazanchiderea sau deschiderea circuitelor (n general de iluminat), prin apasarea pe extremitaUile unui buton (cumpana) sau pe o mica maneta (basculant). Cu aceste aparate se pot realiza diferite scheme de conectare.ntrerupatoarele i comutatoarele cumpana montate sub tencuiala se utilizeaza n instalaUiile electrice interioare de iluminat cu incandescenUa sau fluorescenUa. Se monteaza ngropat prin fixare n dozele de aparat. Un astfel de ntrerupator basculant este prezentat n figura 1.7.Figura 1.7. ntrerupator sau comutator cumpana montat sub tencuiala.Caracteristicile tehnice ale ntrerupatoarelor i comutatoarelor cumpana sau basculante de fabricaUie romneasca sunt prezentate mai jos.curentul nominal n c.a. 10A iar n c.c. 4A,frecvenUa reUelei n c.a. 50Hz,tensiunea nominala n c.a. 250V iar n c.c. 36V,durata de viaUa mecanica i electrica n 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. 36Vtensiunea de ncercare n c.a. 242V iar n c.c. 36V,tipul de protecUie I.P.301,conductoare de legatura n c.a. min 1mm2 iar n c.c. min 2,5mm2,poziUia de montare verticala.1.7. LIMITATOARE DE CURSA I MICRONTRERUPATOARE.Din categoria aparatelor pentru automatizari unele dintre cele mai desutilizate sunt limitatoarele de cursa i microntrerupatoarele. Limitatoarele de cursa se folosesc pentru reglarea lungimii cursei organelor mobile ale21

mainilor-unelte sau ale altor utilaje similare.Ele se monteaza fie n circuitul principal, fie n cel de comanda.Dupa forma constructiva a elementului palpator limitatoarele de cursa pot fi: cu tija, cu rola, cu bila, cu prghie sau rotative.Constructiv. ele pot fi de tipul cu contact mobil avnd un contact (NI sau ND) sau doua contacte (NI i ND), ori cu microntrerupator ncorporat, n construcUie capsulata sau deschisa. De obicei contactele sunt n aer, dar se construiesc i limitatoare de cursa pentru puteri mari n ulei.Pentru varianta n aer curentul nominal este de circa 6 A (la 500 V), iar n al doilea caz poate ajunge pna 1a 60 A.Figura 1.8. Variante constructive ale limitatoarelor de cursa.Daca viteza de deplasare a contacte1or mobile depinde de viteza dedeplasare a organuluilimitatorul este simplu. Dacavitezademobil care acUioneaza asupra palpatorului atuncideplasareaorganu1uicareacUioneazaasuprapalpatorului nu inf1uenUeaza viteza de comutare a contactelor, limitatorul estecu acUiune instantanee, adica el intra n acUiune instantaneu n momentul n care forUa exercitata asupra lui atinge o anumita valoare. Toate limitatoarele care au ncorporate microntrerupatoare sunt cu acUiune instantanee.Figura 1.9. Limitator de cursa cu acUionare instantanee.Pentru limitatorul de cursa din figura 1.9. acUionarea elementului mobil al limitatorului de cursa se face direct de catre organul mobil sau de catre o cama fixata pe organu1 mobil a carui poziUie se poate regla. Unghiu1 este22

de circa 60 ... 65. Limitatorul este prevazut eu doua perechi de contacte, 1 NIi 1 ND care pot conecta curenUi de maximum 6A la o tensiune de 500V.Microntrerupatoarele sunt aparate neautomate foarte des utilizate n schemele de automatizare datorita gabaritului redus (adesea sub 20156 mm), vitezei mari de raspuns la comanda primita, numarul mare de manevrari sub sarcina (5 ... 10 milioane), cursei mici a elementului mobil (0,2 ... 1,5 mm), forUei mici de acUionare (0,5 ... 3,7 N) etc.Microntrerupatoarele suporta curenUi nominali de 2 ... 8 A i tensiuni de 125, 220, 380 V c.a. sau 48, 110 Vc.c..Din punct de vedere constructiv un microntrerupator se prezinta sub forma unei carcase prismatice din material electroizolant n interiorul careia se gasesc contactele fixe i contactul mobil dublu care se afla pe un cadru elastic. Trecerea brusca dintr-o poziUie n alta a contactului mobil se face cu ajutorul unui resort.Figura 1.10. Variante constructive de microntrerupatoare..AcUionarea asupra lamelei elastice se face fie direct, fie prin intermediul unei tije, braUe, etc.Microntrerupatoarele se realizeaza i n construcUie capsulata, n carcase din silumin sau zamac.1.8. BUTOANE, CHEI DE COMANDA I LAMPIButoanele de comanda sunt aparate neautomate cu o singura poziUie derepaus, care se utilizeaza n circuitele de comanda ale acUionarilor electrice. Ele sunt prevazute cu unul sau mai multe grupuri de contacte normal nchise (de oprire) i normal deschise (de pornire).Butoanele de comanda se folosesc n instalaUiile de comanda i atomati- zare fiind destinate comenzii de la distanUa n special a contactoarelor i releelor intermediare. Ele pot avea doua butoane care nchid sau deschid23

contactele normal deschise NI, respectiv normal nchise ND sau un singurbuton.Butoanele care au att contacte NI ct i ND, pot fii astfel folosite ca butoane de pornire sau/i ca butoane de oprire.Butoanele de comanda pot fi cu revenire sau cu reUinere. Butoanele cu reUinere ramn n poziUia comandata i dupa ncetarea comenzii.Exista o varietate foarte mare de butoane. Dintre acestea cele mai utilizate sunt:buton de comanda cu reUinerebuton cu pipabuton ciupercabuton ciuperca cu reUinerebuton cu lampa etc.Butoanele de comanda pot avea contactele neprotejate (vizibile) sau nchise ntr-un corp de forma paralelipipedica. Ultima varianta este cea mai des ntlnita. Se construiesc butoane pentru curenUi de pna la 6 A i tensiuni pna la 500 V c.a.Butoanele pot avea una din urmatoarele culori:rou, galben, verde,prevede i funcUiilenegru i alb (sau albastru deschis). Acelaicorespunzatoare fiecarei culori (de exemplu: verde-pornire etc.).standardrou-oprire sau oprire rapida,Exista variante constructive speciale care au doua poziUii de repaus.Starea normala a unui contact este starea n care se afla acel contact n absenUa forUei de acUionare.Butoanele de comanda se executa n doua variante constructive: pentru montaj aparent i pentru montaj ngropat.Figura 1.11. Variante constructive de butoane de comanda.24

Din punct de vedere al acUionarii se disting urmatoarele construcUii:butoane de comanda la care acUionarea se face prin apasarea unui buton ngropat; butoane tip ciuperca (cu sau fara reUinere) la care acUionarea se face cu ajutorul unui buton aparent; butoane cu reUinere la care acUionarea se face prin apasarea unei chei, iar reUinerea prin rotirea cheii cu 90; butoane cupipa la care acUionareapipe), iar reUinerea prinse face prin apasarea unei manete (de forma unuirotirea pipei cu 90. Exista numeroase alte tipuri debutoane de comanda unele prevazute cu o lampa de 24 V care lumineaza princorpul transparent al butonului.Exista situaUii n care funcUionarea unei maini-unelte sau a unui agregat ntr-un anumit regim este periculoasa sau nu este permis sa fie modificata. n aceste cazuri sunt folosite cheile de comanda.Figura 1.12. Chei de comanda. ConstrucUie i schema electrica.n figura 1.12. este prezentata o astfel de cheie cu trei poziUii i diagrama de nchidere a contactelor. Cheia pozate fi folosita pna la 2 A (la 400 V c.a.). Cheia de comanda are opt perechi de contacte (exista variante constructive i cu patru perechi) montate n socluri de bachelita, i un mecanism de acUionare a contactelor mobile. lntroducnd cheia (tip yalle) n broasca mecanismului i rotind-o spre stnga sau spre dreapta cu 600 se nchide o pereche sau alta de contacte.Contactele ramn blocate n poziUia acUionata i dupa scoaterea cheii. Revenirea la poziUia iniUiala se poate face numai prin introducerea cheii n broasca i rotirea ei.Lampile de semnalizare se monteaza pe panouri i pupitre de comanda i se utilizeaza pentru semnalizarea luminoasa a poziUiei de funcUionare a aparatelor de comanda, pentru a indica regimurile normale sau anormale (de avarie) din instalaUia supravegheata. Lampile pot fi alimentate la tensiunea reUelei (110 - 230 V) sau la tensiune redusa (24 V, fiind prevazute ce25

rezistenUe sau transformatoare de adaptare a tensiunii).aFigura 1.13. Lampi de semnalizareCodul culorilor la lampile de semnalizare este acelai ca la butoanele decomanda i se pot monta pe panouri metalice sau electroizolante n funcUie de inelul de garda.Figura 1.14. Lampi de semnalizare26

1.9. PRIZE, FIE, CUPLE I CONECTOARE.Prizele i fiele se utilizeaza pentru conectarea la reUelele de joasatensiune a anumitor consumatori mobili. Prizele i fiele bipolare au contact de protecUie, atunci cnd sunt destinate racordarii unor aparate care necesita legarea la instalaUia de protecUie n scopul evitarii pericolului de electrocutare. Aparatele care sunt prevazute cu contact de protecUie au o borna n plus,care se leaga la conductorul de nul de protecUie al instalaUiei sau direct la instalaUia de legare la pamnt. Piciorul de contact destinat racordarii utilajului la conductorul de protecUie este mai lung sau astfel dispus nct, la introducerea fiei n priza, contactul de protecUie sa se stabileasca naintea contactelor de lucru. ConstrucUia prizelor i fielor corespunzatoare este asimetrica, astfel nct introducerea fiei sa se poata face ntr-o singura poziUie.Figura 1.15. Prize bipolare montate aparent pe tencuiala.Acest tip de priza se utilizeazaexecuUie aparenta. Capacul aparatuluin instalaUiileeste prevazutelectrice interioare ncu locauri ce se potdecupa pentru introducerea conductoarelor, a tuburilor I.P. sau a altor tuburisimilare (IPY, PEL, etc.).Figura 1.16. Priza bipolare sub tencuiala.27

Cuplele sunt prize mobile care au o construcUie asemanatoare cu cea aprizelor fixe, fara a avea nsa elementele de fixare ci o carcasa nchisa. Dintrenumeroaselevarianteconstructivedeprize,fieicupleurmatoarele sunt prezentate cele mai des utilizate.nfigurileFigura 1.17. Prize R/TV i R/TV SatelitFigura 1.18. Fie bipolareSe utilizeaza pentru racordarea receptoarelor mobile la prize cu contactde protecUie; se poate conecta de asemenea i la prizele normale de 10 A (fara contact de protecUie).28

Figura 1.19. Variante constructive de prize i fie tripolare.Prizele, fiele i cuplele industriale nu sunt prevazute cu dispozitivede stingere a arcului electric i de aceea la curenUi nominali de intensitate mare trebuie evitata cu orice preU deschiderea sub sarcina. Din aceasta cauzaprizele fiele icuplele sunt prevazute cudispozitive de blocare mecanicasub sarcina sau sa avertizezemenite sa evite deschiderea accidentalautilizatorul asupra pericolului la care se expune la deschiderea sub sarcina.Figura 1.20. Prize i fie industrialePe lnga construcUiile normale, exista i construcUii protejate n carcasede bachelita iprotejate n carcasa dinsau instalaUiilor electricecarcase metalice. Prizele bipolarebachelita, destinate ncaperilor cu umiditate sporitaexterioare realizate aparent i protejate mpotriva patrunderii corpurilorstraine. Intrarea conductelor electrice n manta de cauciuc sau de plumb sau n tuburi etane se face prin presetupe. Partea frontala a prizei este protejata cu un capac rabatabil acUionat de un resort. Prizele bipolare protejate n carcasa metalica se utilizeaza n instalaUiile industriale interioare i exterioare realizate aparent. Carcasa metalica se leaga la pamnt. Conductele se29

protejeaza n tuburi IPE. Partea frontala a prizei este protejata cu un capacrabatabil acUionat de un resort.Conectoarele se folosesc la realizarea legaturilor electrice ntre aparatele electrice din panourile de distribuUie. Exista variante constructive n funcUie de secUiunea conductoarelor.Figura 1.21 Conector de legatura pentru conductoare de 2,5 sau 4 mm.Figura 1.22 Conector de legatura pentru conductoare de 1,5 mm.30

1.10. REOSTATE INDUSTRIALEReostatele de pornire sunt utilizate pentru a micora curentul absorbit lapornire de motoarele electrice. Din punct de vedere al ncalzirii, reostatele de pornire se pot dimensiona pentru o durata scurta de funcUionare, caz n care nu pot fi folosite i pentru reglarea vitezei motoarelor. Reostatele de pornire, construite pentru regim de scurta durata, pna la 30 s, i reostatele de pornire i reglare, construite pentru regim de lunga durata, sunt comandate prin controlere.Exista variante constructive de reostate de pornire n c.c. (pentru 110 Vcc; 1,7 ... 12,5 kW) i de curent alternativ (pentru 500 Vca; 17 ... 200 kW). Exista i variante constructive de reostate de pornire i reglare de curent continuu (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 se compune din elemente rezistoare (ca n figura 1.23. a) Borna L se leaga la reUea, borna M se leaga la inductorul motorului direct sau prin intermediul reostatului pentru modificarea curentului de excitaUie, iar borna R se leaga la indusul motorului. Reostatul este astfel construit nct circuitul de excitaUie sa nu se poata ntrerupe. n figura 1.23. b) este prezentata schema unui reostat plan pentru pornirea unui motor asincron trifazat cu rotor bobinat. Acesta esteformat dintr-un rezistor trifazat la care variaUia simultanafaza se obUine prin rotirea manetei. iar n poziUia (a, b,a rezistenUelor pec) rezistenUaarevaloarea minima, iar n poziUia (x. y, z) rezistenUa are valoare maxima.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.31

Figura 1.24. Reostate de excitaUie pentru generatoare de c.c.a) pentru excitaUie derivaUie; b) pentru excitaUie separata.1- rezistoare, 2-placa suport; 3, 4, 5-borne; 6-contact glisant; 7-maneta; 8-ax;i 9-perie.Reostatele de pornire pot fi comandate i prin controlere. Reostatele cu controler se folosesc la un numar mai mare de 20 porniri pe ora.Reostatele de reglare sunt reostate pentru reglarea tensiunii genera- toarelor i reostate pentru reglarea vitezei motoarelor. Reostatele pentru reglarea tensiunii generatoarelor servesc la modificarea curentului de excitaUie a generatoarelor. Se construiesc ca reostate plane i au dimensiuni relativ mici, fiind parcurse de curentul de excitaUie care are intensitate mica. Periile sunt mai late dect distanUa dintre doua ploturi succesive astfel nct circuitul de excitaUie sa nu fie niciodata ntrerupt.Reostatele pentru reglarea vitezei motoarelor se utilizeaza la motoarele de curent continuu i alternativ. La motoarele de curent continuu cu excitaUie derivaUie, reglarea vitezei se face prin modificarea excitaUiei i deci reostatul este asemanator cu un reostat pentru reglarea tensiunii generatoarelor. De obicei, se construiesc aparate complexe, care conUin att reostatul de reglare a turaUiei ct i reostatul de pornire. La motoarele de curent continuu cu excitaUie serie i la motoarele asincrone, reostatele de reglare sunt calculate pentru a funcUiona n regim de lunga durata, i se pot folosi i ca reostate de pornire. Pentru asigurarea comutaUiilor se utilizeaza controlere.Introducerea unor rezistenUe de reglare n circuitul rotoric al motorului asincron este nsoUita de pierderi de energie i din aceasta cauza se limiteaza la durate scurte de timp, n condiUii speciale, ca de exemplu la acUionarea electrica a mecanismelor de ridicat i transportat (macarale i poduri rulante) unde este nevoie de o variaUie lina a vitezei de ridicare a sarcinii.32

1.11. APARATE PENTRU COMANDA MANUALA A MOTOARELORAparatele pentru comanda manuala a motoarelor electrice sunt aparatecu contactele n aer sau ulei care servesc la comanda manuala a pornirii, schimbarii sensului de rotaUie, modificarea vitezei de rotaUie i pentru reglarea excitaUiei generatoarelor.Cele mai utilizate aparate electrice neautomate folosite n acest scop sunt: comutatoarele stea-triunghi, inversoarele de sens, autotransformatoarele, reostatele de pornire i reglare, controlerele i electromagneUii de frnare.Comutatoarele stea-triunghi se utilizeaza pentru reducerea curentului de pornire al motoarelor asincrone mari cu rotorul n scurtcircuit, care au tensiunea nominala a nfaurarii statorice conectate n triunghi, egala cu tensiunea de linie a reUelei.Comutatoarele stea-triunghi manuale au trei poziUii de funcUionare: zero, stea i triunghi, manevra fiind imposibila din poziUia zero n poziUia triunghi.n poziUia stea, curentul absorbit de la reUea este de trei ori mai mic dect cel din poziUia triunghi.Din punct de vedere al variantei constructive exista mai multe variante de comutatoare stea-triunghi manuale: de 32 A n aer (utilizate pentru motoare cu puteri pna la 7,5 kW la 230V i pna la 10 kW la 380 V sau 500 V), de 63 A n aer (utilizate pentru motoare cu puteri pna la 10 kW la 230V i pna la 17 kW la 380 V sau 500 V), n ulei pentru curenUi nominali de 100A i 200 A, latensiunea nominala de 500 V (utilizate pentru motoare de 50kW i respectiv 100 kW, la 500 V).Figura 1.25. VariaUia curentului i momentului la pornirea stea-triunghi.33

Comutatoarele stea-triunghi se realizeaza cu comutatoare tip tambur,sau cu came cu controlere sau comutatoare pachet.Figura 1.26. Schema electrica a comutatorului stea-triunghi cu came.Figura 1.27. Schema electrica a comutatorului stea-triunghi cu tambur.34

Inversoarele de sens se utilizeazasensului de rotaUie al motoarelor asincronepentru a comanda inversareatrifazate prin inversarea a douafaze sau prin inversarea curentului rotoric sau de excitaUie la motoarele de c.c.Inversoarele de sens cu comanda manuala directa pot fi realizate n urmatoarele variante constructive: cu came, pachet sau cu tambur. Ele au trei poziUii: stnga, zero i dreapta i permit inversarea sensului de rotaUie al unui motor aflat n micare, avnd o capacitate de conectare i deconectare de 6IN. Se construiesc pentru curenUi nominali de 32 A i se utilizeaza pentru motoare cu o putere pna la 7 kW la 230 V, pna la 10 kW la 400 V i pna la 14 kW la 500 V.Conform figurii 1.28 pe tambur patineaza periile fixe 1 ... 6 legate la reUea i respectiv la nfaurarile motorului. Cnd periile se afla n poziUia 0 motorul nu este alimentat. Prin rotirea tamburului n poziUia I, se realizeaza unul din sensurile de rotaUie. Pentru inversarea sensului de rotaUie al motorului se aduce maneta de acUionare n poziUia 0 i apoi n poziUia II.Figura 1.28. Schema electrica a unui inversor de sens de tip tambur.ElectromagneUii de frnare servesc la decuplarea automata a frneilapornirea unui motor electric ila cuplarea ei automata la oprirea motorului.Aceti electromagneUi de frnare se folosesc la macarale i ascensoare, nspecial pentru frnarea automata a mecanismului de ridicare a sarcinii la deconectarea motorului sau la dispariUia tensiunii de alimentare.ElectromagneUii de frnare se construiesc n variante monofazate sau trifazate. Cei trifazaUi se pot conecta n stea sau triunghi i se leaga n paralel35

cu nfaurarea statorului motorului electric de antrenare.36

Pentru a verifica modul de nsuire a cunotinUelor prezentate n acestcapitol raspundeUi pe scurt la urmatoarele ntrebari:DefiniUi un aparat electric neautomat.Cum sunt acUionate aparatele electrice neautomate?Ce aparate electrice neautomate se folosesc la acUionari cu frecvenUa mare?Ce curenUi comuta aparatele electrice neautomate?Ce tipuri de ntrerupatoare neautomate cunoateUi?La ce tensiuni se folosesc aparatele electrice neautomate de curent alternativ?La ce tensiuni se folosesc aparatele electrice neautomate de curent continuu?Cum se clasifica aparatele electrice neautomate dupa domeniul de utilizare?Cu ce dispozitive de protecUie sunt dotate aparatele electrice neautomate?DefiniUi curentul de serviciu al unui aparat electric.Ce este frecvenUa de conectare a unui aparat electric?n cte clase se mpart aparatele electrice neautomate dupa frecvenUaconectare?DefiniUi capacitatea de rupere a unui aparat electric.DefiniUi capacitatea de nchidere a unui aparat electric.ExplicaUi codul I.P.45.ExplicaUi codul I.P.334.DefiniUi un separator electric.La ce se folosesc ntrerupatoarele i comutatoarele cu prghii?Cum se mai numesc ntrerupatoarele cu prghii?Unde se folosesc ntrerupatoarele i comutatoarele pachet?Ce rol are mecanismul de sacadare al unui ntrerupator pachet?Ce avantaje prezinta ntrerupatoarele pachet?Ce funcUii pot ndeplini comutatoarele pachet?Ce tipuri de ntrerupatoare basculante cunoateUi?La ce se folosesc limitatoarele de cursa?Ce tipuri constructive de limitatoare de cursa cunoateUi?Ce este un limitator de cursa cu acUiune instantanee?La ce se folosesc microntrerupatoarele?Ce tipuri de butoane de comanda cunoateUi?Ce este un contact NI?Ce este un contact ND?Ce culoare are un buton de pornire?Ce culoare are un buton de oprire?Unde se folosesc butoanele tip ciuperca?de37

Cnd se folosesc cheile de comanda?Ce semnalizeaza o lampa aprinsa de culoare roie?Ce tipuri de prize i fie cunoateUi?Ce tipuri de reostate cunoateUi?Ce aparate se folosesc la comanda manuala a motoarelor?Cu ce aparate electrice neautomate puteUi realiza un comutator Y?Cu ce aparate electrice neautomate puteUi realiza un inversor de sens?Cum se realizeaza inversarea sensului de rotaUie a unui motor asincron?Cum se poate realiza inversarea sensului de rotaUie a unui motor de c.c.?De ce folosim pornirea Ya unui motor?La ce motoare se poate folosi pornirea Y?De cte ori scade curentul de pornire la pornirea Y?De cte ori scade momentul de pornire la pornirea Y?Cum se clasifica reostatele n funcUie de durata relativa de funcUionare?Ce rol au electromagneUii de frnare?Ce rol au irurile de cleme?38

2. ECHIPAMENTE ELECTRICE DE COMUTATIE DE JOASATENSIUNEAparatele electrice de comutaUie servesc la nchiderea i deschidereacircuitelor electrice, realiznd sau suprimnd legaturile electrice dintre bornele aparatelor, mainilor sau echipamentelor electrice.Aparatele de conectare se considera automate cnd cel puUin una dintre acUionari poate avea loc automat. De obicei deschiderea este automata (eventual comandata de catre protecUii) iar nchiderea este fie automata fie comandata manual. Din categoria echipamentelor automate de conectare la joasa tensiune fac parte: contactoarele electromagnetice sau statice, ntrerupa- toarele automate i releele intermediare.2.1. CONTACTOARE ELECTROMAGNETICEContactorul electromagnetic este definit ca un aparat de comutaUieelectromecanica, acUionat altfel dect manual (de un electromagnet la joasa tensiune), cu o singura poziUie de repaus, capabil sa stabileasca, sa suporte i sa ntrerupa curenUi nominali i curenUi mai mari dect cei nominali, dar care apar n mod normal (nu curenUi de scurtcircuit). Este destinat efectuarii unui mare numar de comutaUii n sarcina (105 106) i unui numar i mai mare de comutaUii fara sarcina (107).Contactoarele sunt aparate de comutaUie care pot realiza operaUiile de nchidere, deschidere i comutare a unor circuite ca urmare a unei comenzi date de un releu, de un traductor sau de operatorul uman, la anumiUi parametri electrici prestabiliUi. Ele pot fi acUionate de un operator, prin utilizarea unui buton de comanda montat n apropierea aparatului sau de la distanUa.Contactoarele se caracterizeaza prin faptul ca ele conecteaza un circuit sub acUiunea comenzii i menUin nchis circuitul atta vreme ct dureaza aceasta comanda (adica au contactele principale normal deschise ND). Astfel de aparate au funcUia de ruptor. Mai puUin utilizate sunt contactoarele cu funcUie de conjunctor (care au contactele de forUa normal nchise NI).Contactoarele trebuie sa poata suporta trecerea prin ele, un timp scurt, a curentului de scurtcircuit i sa deconecteze supracurenUii de ordinul 4-6 ori curentul nominal. Contactoarele i ruptoarele au capacitatea de rupere redusa nsa au rezistenUa mecanica foarte buna, asigurnd un numar mare de manevre39

cu frecvenUa de comutare ridicata.Aceste aparate pot fi de curent continuu, curent alternativ sau mixte. La aparatele n regim mixt, contactele principale funcUioneaza n curent continuu, iar bobina de excitaUie n curent alternativ sau invers.2.1.1. Clasificarea contactoarelor electromagneticeExista mai multe criterii de clasificare a contactoarelor electromagne-tice. Dintre acestea cele mai importante sunt:A. Dupa felul curentului comutat (din circuitul cailor principale de curent): -- contactoare de curent alternativ, monofazate sau trifazate.- contactoare de curent continuu.B. Dupa felul curentului din circuitul de comanda (curent de excita-Uie):comandate n curent continuu;comandate n curent alternativ monofazat sau trifazat.C. Dupa numarul polilor:monopolare;multipolare.D. Dupa sistemul de acUionare:electromagnetice;electropneumatice.E. Dupa cinematica micarii contactelor:-cu micare de translaUie pe orizontala (cazul contactoarelor de c.a. naer);-cu micare de rotaUie (cazul contactoarelor de c.c.);-cu micare combinata, de rotaUie i translaUie (cazul contactoarelor dec.a. de curenUi mari);-cu micare de translaUie pe verticala (cazul contactoarelor n ulei).F. Dupa tipul sarcinii (conform recomandarii CEI 158/1 i STAS 4479/74): Contactoarele de curent alternativ se clasifica n 4 grupe:AC1 pentru comanda receptoarelor cu sarcini neinductive sau slab inductiveAC2 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 i40

la inversarea sensului de rotaUie al motoarelor.Contactoarele de curent continuu se clasifica n 5 grupe:DC1 pentru comanda receptoarelor cu sarcini neinductive sau slab inductive;DC2 pentru pornirea motoarelor cu derivaUie sau pentru pornirea acestora n plin mers;DC3 pentru pornirea motoarelor derivaUie la mersul cu ocuri i la inversarea sensului de rotaUie al motoarelor;DC4 pentru pornirea motoarelor serie i oprirea acestora n plinmers;DC5 pentru pornirea motoarelor serie la mersul cu ocuri i la inver- sarea sensului de rotaUie n plin mers al motoarelor.G. Din punctul de vedere al rezistenUei mecanice la uzura a contacte- lor, contactoarele se clasifica n funcUie de durata de serviciu n gol (fara sarcina), exprimata prin numarul de acUionari minime, astfel:Tabel 2.1. Numarul minim de acUionari.Din punct de vedere constructiv, contactorul electromagnetic estealcatuit din urmatoarele elemente: organul motor (electromagnetul), resortul antagonist, polii principali, caile de curent, camerele de stingere, contacte auxiliare (contacte normal nchise i deschise, necesare automenUinerii, semnalizarii i interblocajului) i carcasa aparatului, ca suport material pentru elementele active.2.1.2. Contactoare electromagnetice de curent alternativ.Aceste contactoare sunt destinate conectarii motoarelor care lucreaza nregim intermitent (conectari repetate de scurta durata), pentru conectarea reostatelor de pornire i pentru diverse comutaUii n reUele de forUa i iluminat de curent alternativ.Au bobina de acUionare alimentata n majoritatea cazurilor n curent alternativ i circuitul magnetic se executa din tole de 0,35 ... 1 mm grosime, pentru limitarea curenUilor turbionari.Pentru amortizarea vibraUiilor armaturii datorita pulsaUiei forUei de atracUie polii miezului sunt parUial ecranaUi cu spire n scurtcircuit.41ClasaNumarul de acUionari minimeI250.000II1.000.000II5.000.000IV10.000.000

La contactoarele acUionate cu electromagneUi n curent alternativ,inductivitatea bobinei variind invers proporUional cu ntrefierul, curentul absorbit de bobina n momentul anclanarii (cnd inductivitatea are valoarea cea mai redusa) poate lua valorii de cca. 10- 15 ori mai mari dect n cazul cnd armatura este complet atrasa la capat de sursa. Acest oc de curent se micoreaza treptat, pe masura ce armatura se deplaseaza i atinge valoarea sa minima cnd ntrefierul =0. Raportul dintre ocul de curent i valoarea minima (de regim permanent) depinde de ntrefierul iniUial i de forma circuitului magnetic. Contactoarele cu ocuri mari de curent n momentul anclanarii nu pot fi utilizate la frecvenUe mari de conectare, de aceea bobinele de acUionare se recomanda a fi alimentate n curent continuu.Contactoarele de curent alternativ este construiesc n doua variante, i anume: cu simpla micare de translaUie i cu dubla micare de translaUie.Contactorulcumicareschematic n figura 2.1.simpladetranslaUieestereprezentatFigura 2.1 Elementele constructive ale contactorului cu micare de translaUieConform figurii 2.1. organul motor este un electromagnet monofazat cu spira n scurtcircuit (reperele 1, 2, 3). Resorturile antagoniste 4 asigura starea de repaus. Pe calea de curent 5 sunt plasate elementul fix de contact i una din borne. Calea de curent are doua locuri de rupere, n zone plasate ntre placile feromagnetice 6. Piesele mobile de contact sunt lipite de puntea 7. Resortul 8, asigura foUa de apasare pe contacte i este plasat n caseta 9.Camera de stingere are ca principiu efectul de electrod i nia. Prin42

efectul de nia, arcul dintre piesele de contact este introdus n camera destingere i apoi este divizat ntr-un numar de segmente egal cu numarul de intervale dintre placile feromagnetice sub forma literei V. n acest mod apare efectul de electrod, adica de divizare a tensiunii dintre anod i catod.Figura 2.2. Diagrama forUei rezistente n funcUie de ntrefier lacontactorul cu micare simpla de translaUie.Pentru determinarea numarului de segmenUi ai camerei de stingerepornim de la expresia caderii de tensiune pe arcul electric. Pentru un arc electric scurt, tensiunea de ardere este:Ua = ni(2.1)unde n este numarul de intervale, i 25V tensiunea pe interval, iar Uaeste tensiunea arcului electric. Ca urmare trebuie ndeplinita condiUia:Us < niunde Us este tensiunea sursei.(2.2)Procesul de stingere este n realitate uurat de faptul ca n curentalternativ curentul trece prin valoarea 0 i, pe de alta parte, ngreunat de apariUia tensiunii de restabilire care are o amplitudine mai mare dect tensiunea sursei.Pentru a se aprecia valoarea tensiunii de restabilire este necesar sa se cunoasca momentul trecerii prin 0 a curentului deoarece n acest moment apare tensiunea de restabilire.Pentru ca ntreruperea sa fie reuita este necesar ca tensiunea de refacere a rigiditaUii electrice Ud sa fie mai mare dect tensiunea de restabilireUr, adica:Ud > Ur(2.3)43

Numarul de intervale dintre placile feromagnetice se calculeaza curelaUia:ni = 0,866knksUn/Udi(2.4)n care s-a notat:kn factorul de neuniformitate a repartizarii tensiunii de restabilire, ` kn1,1;ks coeficient de siguranUa, ks1,1;Udi tensiunea pe interval n funcUie de curentul limita ntrerupt; Un tensiunea nominala a reUelei (ntre faze).Contactorul cu micare dubla de translaUie. Pentru intensitaUi mari ale curentului nominal (100... 400A), masele n deplasare fiind mai mari,energia cinetica corespunzatoarenecesara micorarea vitezei de aparatului comporta o micare electromagnetului.este importanta. n aceste cazuri estenchidere a contactelor, iarcinematica de translaUie dubla: a contactelor i aSchema cinematica este prezentata n figura 2.2.Conformfigurii2.3.unpolalaparatuluiestereprezentatprin 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 afla resortul precomprimat 5. Electromagnetul de acUionare este figurat prin armatura mobila 7, bobina 8 i armatura fixa 9. Transmiterea micarii de la armatura mobila 7 la puntea 3 cu contactele mobile se realizeaza cu sistemulde prghii 10, 11, 12. ResortulmenUinerii contactorului deschis.precomprimat6asiguraforUanecesaraFigura 2.3. Cinematica contactorului cu micare dubla de translaUie44

Figura 2.4. Diagrama forUei rezistente n funcUie de ntrefier la contactorul cumicare dubla de translaUie.Dupa cum se observa n figura 2.5. calea de curent este contorsionata nzona contactelor, n vederea formarii unei bucle la dispariUia arcului electric i deci n vederea mpingerii acestuia din urma n camera de stingere.Figura 2.5. Calea de curent i camera de stingere cu efect de electrod i niaAceasta camera de stingere este formata din placi feromagnetice cunie simple sau cu nie multiple.n execuUie normala, contactorul nu este aparat de protecUie. Daca nsa n serie cu polii principali se conecteaza un bloc de relee termice, contactorul ndeplinete i funcUia de protecUie mpotriva suprasarcinii.45

Contactoarele de curent alternativ au viteza de acUionare mult mai maredect la cele de curent continuu, deoarece la nceputul micarii curentul i fluxul cresc foarte rapid. n ipoteza unei variaUii sinusoidale a fluxului acesta produce forUa maxima dupa T/4 adica dupa un timp de 0,005 s (la 50 de Hz) de la conectarea bobinei. Durata conectarii depinde mai ales de masa echipajului 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 CEIutilizare a contactoarelor de c.a. i corespund158/1 fiecarei categorii decondiUii tehnice prin care sestabilete sarcina comutata (tabelul 2.2.). Standardele mai prevad i clasa deuzura prin care se precizeaza durata relativa de conectare i numarulconectari pe ora.SemnificaUia, marimilor din tabel:I curent stabilit masurat ca valoare efectiva;Ic curent stabilit i ntrerupt masurat ca valoare efectiva;Ie curent de folosire;U tensiune aplicata;Ur tensiune de restabilire la frecvenUa industriala;Ue tensiunea de folosire la frecvenUa industriala.deTabelul 2.2. CondiUiile tehnice ale contactoarelor de c.a.46Cate- goriaCondiUii de nchidere i deschidereUr/UeCos Durata trecerii curentului sDurata de pauza sNumarul de ciclu- ri de manevraAC11,51,050,80,05*50AC24,0*1,050,65*0,05*50AC3*8,01,05*0,05*50AC4*10,01,05*0,05*50AC5a3,01,050,450,05*50AC5b1,5*1,05*0,056050AC6a******AC6b******AC7a1,51,050,80,05*50AC7b8,01,05*0,05*50AC8a6,01,05*0,05*50AC8b6,01,05*0,05*50

2.1.3. Contactoare de curent continuuContactoarele de curent continuu au circuitul magnetic de tip clapeta,cu armatura mobila de tip clapeta i cu armatura mobila sprijinita pe o prisma pentru asigurarea unei rezistenUe la uzura mai mare. Uneori aceste contactoaresunt prevazute cu rezistenUe economizoare, legate n serie cu bobinaacUionare. n poziUia deschis aceste rezistenUe sunt scurtcircuitate dedeun de ncontact auxiliar (normal nchis NI) i curentulcare parcurge bobinaacUionare are o valoare mare,poziUia nchis a contactorului, micoreaza, deoarece n acestfiind limitat numaide rezistenUabobinei.se deschide contactul auxiliar icurentul secaz el este limitat de rezistenUa bobinei i derezistenUa economizatoare, legate n serie pe sursa.Circuitele magnetice ale contactoarelor de curent continuu au ntrefier de lucru la poziUia nchis foarte mic, pentru micorarea solenaUiei necesare obUinerii forUei portante dorite. ntrefierul este de cca 4-10 mm.Contactorul de curent continuu este folosit n tracUiunea electrica i n instalaUiile de acUionari electrice.Din punct de vedere constructiv, exista doua variante, n funcUie de principiul de stingere a arcului electric i anume:Contactorul cu micare de translaUie cu ntrerupere dubla, la care se folosete efectul de electrod pentru stingerea arcului electric. Acesta este introdus n camera de stingere prin efectul de bucla al caii de curent i efectul de niaContactorul cu micare de rotaUie, ntrerupere simpla, la care se folosete principiul contactului arcului electric cu pereUi reci n vederea racirii i stingerii lui (efectul deion). Arcul electric este introdus n camera de stingere cu ajutorul suflajului magnetic.Contactorul cu micare de translaUie folosete ruperea arcului electric n doua locuri iar camera de stingere este identica cu aceea a contactorului de curent alternativ. Principiul de stingere a arcului electric este cel al efectului de nia asociat cu efectul de electrod.Contactorul cu micare de rotaUie este prezentat n figura 2.6.Acest tip de contactor se realizeaza n trei variante de camere de stingere i anume:-cu pereUi reci de azbociment;-cu pereUi reci din azbociment sau material ceramic, cu fanta ngusta;-cu pereUi reci din ceramica cu fanta ngusta icanata.Dupa separarea pieselor de contact 1, 2, se formeaza arcul electric ce se dezvolta ntr-o zona n care este dirijat fluxul magnetic al bobinei de suflaj 4 cu ajutorul talpilor polare 5. Fluxul magnetic dezvoltat de bobina de suflaj47

este dirijat transversal pe direcUia arcului electric.Figura 2.6. Contactorul cu un loc de rupere i micare de rotaUie, de c.c.1-element fix de contact; 2-element mobil de contact;3-miezul magnetic al bobinei de suflaj; 4-nfaurarea bobinei de suflaj; 5-pol magnetic; 6- resort pentru asigurareaSub acUiunea forUei Lorentz: F=JxB arcul electric este dirijat n camera de stingere alungit apreciabil ntre rampele 8 i 10, pus n contact cu pereUii reci i apoi stins.n figurile urmatoare sunt prezentate cteva variantecontactoare de curent alternativ i curent continuu.constructive deFigura 2.7. Contactor CRF1 AC3.Contactor cu acUionare magnetica tri i tetrapolara pentru comandamotoarelor (circuitul de comanda este alimentat in c.a. i c.c.).Imax=150A, tensiunea 48V, frecvenUa 40.. 400Hz.48

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 nu necesita nici o interfaUa, consumul redus l recomanda la comanda directa a parUilor statice. Este ideal pentru coexistenUa circuitelor de putere i cele electronice.Contactor tripolar de larg consum pentru comanda motoarelor 115- 800A (comanda n curent alternativ).Figura 2.9. Contactor LP4 K (DC, AC3) 6-12AMinicontactor tripolar pentru comanda motoarelor (circuit de comandan curent continuu)49

Figura 2.10. Contactor pe bara tripolar LC1 B (AC, AC3)750-1800A pentru comanda motoarelor.2.1.4. Comanda contactoarelor electromagneticePentru comanda contactoarelor electromagnetice se folosete de obiceiun buton dublu de acUionare, cu revenire (format din nserierea a doua contacte unul NI i unul ND). Alimentarea bobinei contactorului se face de la o sursa de curent alternativ, de la o sursa de curent continuu sau de la un redresor.Daca butonul de comanda este cu revenire trebuie sa se foloseasca un contact auxiliar ND a contactorului pentru memorarea comenzii (contact de automenUinere). Acest contact este n paralel cu contactul ND al butonului de pornire.Rezulta ca pentru comanda cu butoane cu revenire a contactoarelor electromagnetice,Acestea vor fi prevazute cu cel puUin un contact auxiliar (ND). Reprezentarea grafica a schemelor electrice se poate face conform stan-dardelor naUionale prin:- scheme de lucru (completa), n care aparatelecomponente sunt reprezentate aa cum sunt plasate legaturilor lor fizice),electrice i parUile lorn realitate (conformelectricedesfaurate(funcUionale)-schemencareelementelecomponente ale aparatelor sunt reprezentate n mod logic, separnd circuitelede forUa i cele de comanda i control. Deoarece sunt mai sugestive i mai uor de utilizat se recomanda utilizarea n documentaUiile tehnice a schemelor50

electrice desfaurate.Figura 2.11. Schema de lucru (completa) de alimentare i comanda u unuicontactor trifazat cu electromagnet de c.a.n figura 2.11. este prezentata schema de comanda a unui contactor tri- fazat acUionat de un electromagnet de c.a..Comanda contactorului se face printr-un buton dublu sau prin doua butoane simple (S1, S2). Prin apasarea butonului de pornire S2 se alimenteaza bobina contactorului K (0-1) de la faza R i nulul reUelei O, ceea ce duce la nchiderea contactelor principale K (2-4, 6-8, 10-12), ceea ce duce la alimentarea consumatorului conectat la bornele A, B, C, cu tensiunile fazelorR,S,T.ConcomitentsenchideautomenUinere care asigura menUinerea dupacebutonuldecomanda(cucontactulauxiliarKsub tensiune a bobinei(14-16),decontactoruluirevenire)revinelastareainiUiala.ntreruperea alimentarii consumatorului se face de la butonul de oprire S1,carentrerupealimentareabobineicontactoruluideschiderea contactelor principale.Aceeai schema de comanda a contactoruluiceeaceconducelareprezentata subfigura 2.12. Dinesteforma unei scheme electrice desfaurate (funcUionala) naceasta reprezentare a schemei electrice, mai clara i mai simpla reiesejusteUea afirmaUiei ca reprezentarea desfaurata a schemelor electrice este recomandabila.51

Figura 2.12. Schema electrica desfaurata de alimentare i comanda a unuicontactor trifazat cu electromagnet de c.a.Pentru cazul contactoarelor de c.c. acUionate de electromagneUi de c.c.,alimentarea se face de la o sursa de c.c.. n figura 2.13. este prezentata att schema electrica desfaurata ct i cea de lucru pentru alimentarea i comanda unui contactor de c.c..FuncUionarea schemei este similara celei precedente. La acUionarea butonului S2 este alimentata bobina contactorului K (0-1) i se nchid contactele principale K (2-4, 6-8) alimentndu-se cu de la sursa de tensiune continua consumatorul racordat la bornele A, B.Comanda de pornire este memorata de contactul de automenUinere K (10-12). Oprirea se face de la butonul S1 care ntrerupe alimentarea bobinei contactorului. La electromagneUi de acUionare de c.c. se poate dimensiona economic bobina electromagnetului deoarece n poziUia nchis a contactorului forUa dezvoltata de electromagnet este maxima i mult superioara celeinecesare asigurarii presiuniieconomizatoare R, nseriatape contacte. Se poate deci folosi o rezistenUacu bobina contactorului i scurtcircuitata decontactul auxiliar NI al acestuia K (3-5).La acUionarea butonului de pornire S2 bobina va fi parcursa de un curent mare, limitat doar de rezistenUa bobinei iar dupa acUionarea contactoru- lui contactul K (3-5) deschizndu-se rezistenUa R este nseriata cu bobina contactorului reducnd mult valoarea curentului ce parcurge bobina. Scade astfel solicitarea termica a bobinei i consumul.52

Figura 2.13. Schema completa (de lucru) i Schema electrica desfaurata(funcUionala) pentru alimentarea i comanda unui contactor bipolar de c.c. acUionat de un electromagnet de c.c.Pentru contactoare de c.a. care alimenteaza consumatori cu ocuri maride curent n momentul anclanarii nu se pot face conectari la frecvenUe mari i de aceea se recomanda acUionarea cu electromagneUi de c.c. alimentaUi prin punUi redresoare.Figura 2.14. Schema completa i Schema electrica desfaurata pentrualimentarea i comanda unui contactor trifazat acUionat de un electromagnet de c.c.53

n figura 2.14. este prezentata schema de lucru i schema electrica des-faurata pentru alimentarea i comanda unui contactor trifazat acUionat de un electromagnet de c.c.. FuncUionarea schemei este similara schemei precedente doar ca alimentarea bobinei de c.c. a electromagnetului de acUionare se face prin puntea redresoare V de la tensiunea de faza a reUelei trifazate. Rolul rezistenUei economizatoare R este acelai ca la schema precedenta.Toate schemele prezentate pot fi completate cu circuite de semnalizare formate din becuri nseriate cu contacte auxiliare NI sau ND ale contactorului i care semnalizeaza poziUia acUionat sau neacUionat a contactorului.2.2. CONTACTOARE STATICEOdata cu dezvoltarea unor componente semiconductoare pentru curenUiinteni i la preUuri accesibile, a aparut posibilitatea introducerii lor n tehnica comutaUiei 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 asemanatoare cu a variatoarelor, diferind doar dispozitivul de comanda ce are de regula o structura mai simpla n concordanUa cu regimul de comutaUie. Contactoarele statice pot ntrerupe i conecta sarcini la comenzi individuale sau periodice.DeoarececontactoarelestaticepotfiprivitecavariatoarecefuncUioneaza n regim nchis-deschis, funcUionarea lor poate fi dedusa prinanalogie cu funcUionarea variatoarelor statice.2.2.1. Contactoare statice de curent alternativPentru analiza fenomenelor ce au loc n cazul comutaUiei statice de c.a.consideram un contactor static de c.a. monofazat cu tiristoare ideale, legate n antiparalel alimentat cu o tensiune sinusoidala. Consideram parametrii sarcinii R, L constanUi. Pentru ca circuitul consumatorului (R, L) sa fie parcurs de curent se comanda cele doua tiristoare T1 i T2 fiecare semiperioada, n mod alternativ. La ntreruperea comenzilor se va ntrerupe i curentul din circuit.54

Figura 2.15. Schema de principiu a unui contactor static de c.a. monofazatDaca se ia ca origine momentul trecerii prin 0 spre valori pozitive atensiunii de alimentare, ecuaUia diferenUiala a circuitului din figura 2.15. este:L di Ri 2 U sin t(2.5.)dtSoluUia acestei ecuaUii este suma dintre termenul corespunzatorregimului permanent i cel corespunzator regimului tranzitoriu.(2.6.)i ip i tunde:i 2 Usint (2.7.)p L2R 2LRn care: tg(2.8.)SoluUia pentru it se deduce din ip lund n considerare condiUiile iniUiale. Astfel, daca comanda tiristorului T1 se face la momentul t = , datorita inductivitaUii circuitului n primul moment, curentul total este 0.Rezulta:tTtT2 Usin(2.9.)i itpee L2R 2Am notat cu T constanta electrica a circuitului:T L(2.10.)RSoluUia generala are deci forma urmatoare:55

J R tL]2 U|sint esin|](2.11.)i L2 [R 2Se observa ca n cazul particular =, termenul tranzitoriu din soluUiagenerala (2.11.) dispare i deci n circuit se stabilete de la nceput regimul permanent. n cazul n care situaUia este inversa. Se mai constata ca la un circuit puternic inductiv /2 i la= 0, primul maxim al curentului are valoarea dubla faUa de valoarea maxima din regimul permanent ce are loc pentru t = / 2.Schema prezentata n figura 2.15. dei simpla prezinta urmatoarele dezavantaje: necesita doua dispozitive de comanda izolate galvanic ntre ele iar n cazul apariUiei unei supratensiuni dinspre reUea sau datorate sarcinii tiristoarele se pot distruge. Daca la apariUia unei supratensiuni tiristorul care este polarizat direct nu amorseaza celalalt tiristor se poate strapunge.Figura 2.16. Contactor static de c.a. cu punte redresoare semicomandataPentru eliminarea acestui defect se poate folosi schema din figura 2.16.ncarecatoziitiristoarelorsuntlegaUidirectlaopunteredresoare semicomandata i n antiparalel cu fiecare tiristor s-a montat cte o dioda carenu permite apariUia unor tensiuni inverse (se asigura astfelsupratensiuni.Schema din figura 2.16. utilizeaza un singur dispozitiv deoarece tiristoarele au catodul comun.protecUia lade comandaDaca dorim sa reducem numarul de tiristoare putem utiliza schema unuicontactor static cu un singur tiristor montat n braUul unei punUi cu diode prezentata n figura 2.17.56

Figura 2.17. Contactor static de c.a. cu un singur tiristor.n aceasta schema folosim patru diode i facem economie de un tiristor.trebuie nsa sa conduca n ambele alternanUe ale curentuluide aceea comanda lui trebuie sa fie permanenta sau sincrona la fiecarei semiperioade, ceea ce face ca solicitarea termica aTiristorulalternativ, nceputultiristorului T sa fie chiar mai mare dect dubla (lipsete pauza de curent pe osemiperioada) faUa de schemele anterioare.Un dezavantaj al schemei este acela ca, la funcUionarea contactorului cu sarcina rezistiv-inductiva, n momentul ieirii din conducUie a tiristorului, pe tiristor apare brusc tensiunea sursei ceea ce poate duce la pierderea controlului asupra comenzii tiristorului, acesta ramnnd n conducUie tot timpul.Contactoarele statice de curent alternativ se pot realiza i cu ajutorul unui triac care nlocuiete cele doua tiristoare montate n antiparalel. O astfel de schema este prezentata n figura 2.18..Triacul ndeplinete funcUia a doua celor doua tiristoare n antiparalel iar grupul R, C realizeaza o 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 marecadere de tensiune pe tiristor este n cazul schemei din figura 2.17.Structura dispozitivelor de comanda ale contactoarelor de c.a. depinde de natura ventilelor semiconductoare folosite (tiristoarele sau triacuri) i de57

regimul de funcUionare.Daca trebuie sa comutam o sarcina trifazata vom folosi contactoare statice trifazate. n cazul consumatorilor trifazaUi se pot folosi contactoare statice monofazate pentru fiecare faza, sau contactoare statice cu o structura proprie specifica contactoarelor statice trifazate.n figura 2.19. am prezentat schema electrica a unui contactor trifazat.Schemaprezentatamotoarelor asincrone cunfigura2.19.utilizatancazulconectariiputeri mici (200-1000 W), cu o frecvenUa deconectare mare (2000-10.000 conectari/h) i durata relativa de acUionare DA= 25 - 60%.Figura 2.19. Schema unui contactor trifazat ce utilizeaza triacuri.naceastaschemaventilulsemiconductorestetriacul.ProtecUiampotriva scurtcircuitelor este asigurata de siguranUele fuzibile F1, F2, F3, iar inductivitaUile L1, L2, L3 au rolul de reducere a pantei di/dt a curentului deRCasiguraprotecUiascurtcircuit.Filtrelempotrivasupratensiunilor.AcUionarea contactorului este comandata de un releu reed K trifazat excitat la24 V c.c., iar semnalizarea nchiderii se face prin dioda luminiscenta D2.2.2.2. Contactoare statice de curent continuuSpre deosebire de contactoarele de c.a. la care stingerea tiristoarelor areloc n mod natural la trecerea prin zero a curentului comutat, contactoarele dec.c. funcUioneaza cu comutaUie forUata fiind necesare circuite speciale pentru58

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 pe grila, n structura contactoarelor de c.c. este existenUa prezenUa unei ramuri de comutaUie. La majoritatea contactoarelor de c.c. folosite n industrie, blocarea tiristorului principal se realizeaza prin aplicarea unei tensiuni inverse pe tiristorul principal obUinute de la un condensator.n momentul n care se dorete blocarea tiristorului principal, ramura de comutaUie este conectata n paralel cu tiristorul principal, cu ajutorul unui tiristor auxiliar, astfel nct tensiunea condensatorului sa forUeze prin tiristorul principal un curent invers care anuleaza curentul iniUial blocnd tiristorul. n funcUie de modul n care se realizeaza ncarcarea condensatorului din ramurade comutaUie, deosebim mai multe schemeprezentate schematic n figurile urmatoare.n figura 2.20. este prezentata schemade contactoare statice de c.c.unui contactor static de curentcontinuu, cu circuit de ncarcare R, C. Aplicnd un impuls de comandapolarizat pozitiv pe poarta tiristorului principal T1, aceasta intra n conducUie i curentul alimenteaza consumatorul Zs. Tiristorul auxiliar T2 fiind blocat, condensatorul C se ncarca prin rezistenUa R cu tensiunea sursei i polaritatea pozitiva. Pentru a ntrerupe alimentarea sarcinii se comanda intrarea n conducUie a tiristorului auxiliar T2, care descarca condensatorul C peste tiristorul principal T1. Prin anularea curentului prin tiristorul principal T1 (polarizat invers de condensatorul C) acesta se blocheaza, iar condensatorul C se ncarca prin impedanUa sarcinii Zs i tiristorul T2 la polaritatea inversa faUa de situaUia anterioara (polaritatea prezentata n paranteza). Tiristorul T2continua sa conduca un curent mic, limitat deLa o noua comanda a tiristorului principalrezistenUa R de valoare mare.T1, acesta intra din nou nconducUie, condensatorul C este legat n paralel pe tiristorul T2 polarizndu-l n sens invers i determinnd ieirea lui din conducUie.Figura 2.20. Contactor static de c.c. cu circuit de ncarcare R, C.59

Prin tiristorul T1 se alimenteaza consumatorul Zs i prin rezistenUa R condensatorul C se ncarca cu polaritatea iniUiala, schema revenind la situaUiainiUiala. Acestcontactor de c.c. se folosete la frecvenUe de comutaUie redusedatorita timpului necesar ncarcarii condensatorului.Pentru a asigura blocarea tiristoarelor este necesar ca valoarea condensatorului C sa fie suficient de mare, astfel ca procesul de ncarcare al condensatorului sa aibe o durata suficient de mare, asigurnd polarizarea inversa a tiristorului care se blocheaza pe un interval de timp mai mare dect timpul de revenire a tiristorului. Din teoria variatoarelor de c.c., (contactorul de c.c. fiind un caz particular al unui variator de c.c.) rezulta ca pe rezistenUa i inductivitatea de sarcina, dupa comanda de blocare a tiristorului principal, apare o tensiune tranzitorie ce poate atinge valoarea 2U, motiv pentru care se folosete dioda de mers n gol D pentru amortizarea supratensiunilor ce apar.Figura 2.21. Contactor static de c.c. cu circuit de ncarcare L, C.Pentru frecvenUe mari de comutaUie se utilizeaza contactoare statice dec.c., cu circuit de ncarcare L, C,. Un exemplu de contactor static de c.c. folosit la frecvenUe mari de comutaUie este prezentat n figura 2.21.. FuncUionarea acestui contactor este condiUionata de aplicarea primului impuls de comanda, tiristorului auxiliar T2. n caz contrar funcUionarea contactorului nu este posibila, deoarece la comutarea directa a tiristorului principal, con-este descarcat. Astfel prin comanda lui T2 condensatorul C se tensiunea sursei i polaritatea din figura 2.21.. ConducUia estedensatorulncarca la asigurataprinsarcinaZs.Lasfritulprocesuluidencarcareacondensatorului curentul ia valoarea 0, iar conducUia prin tiristorul T2 nceteaza.Condensatorul C fiind ncarcat la tensiunea de la borne U, la comutarea tiristorului T1, circuitul de sarcina Zs este legat la sursa de alimentare, iar n60

circuitul oscilant T1, D2, L, C, curentul variaza sinusoidal conform relaUiei:i U sin t(2.12.)cL 1; T 2unde:(2.13.)LCcLCDeoarece dioda D2 nu permitetrecerea curentului n sens invers,curentul se anuleaza dupa o semiperioada (T/2), iar tensiunea pe condensatorischimba(conformpolaritaUiidinparanteza).polaritateaPentruconsumatorului se aplica un impuls de comanda tiristoruluideconectareaauxiliar T2, care conecteaza n paralel peste tiristorul T1 condensatorul C cu polaritatea inversa faUa de sensul de conducUie al tiristorului T1. Curentul principal este anulat prin tiristorul principal T1, iar condensatorul se descarcai se ncarcaapoi cu polaritatea iniUiala. Dupa terminareaprocesului depentru o nouancarcare tiristorul T2 se blocheaza, iar schema este pregatita conectare.Dioda D1 are rolul de a elimina supratensiunile de comutaUie, n cazulsarcinilorinductive.LafrecvenUedecomutaUiemiciexistapericoluldescarcariirezistenUainversacondensatoruluiprinaventilelorsemiconductoare i prin rezistenUa dielectricului. Descarcarea condensatoruluiare ca urmare imposibilitatea blocarii tiristorului principal. Pentru evitarea acestui fenomen s-a introdus n circuit rezistenUa R.Urmatoarea schema de contactor static de c.c. prezentata n figura 2.22. folosete un condensator montat n braUul unei punUi de tiristoare.Figura 2.22. Contactor static de c.c. cu condensatorul montat n braUul uneipunUi cu tiristoare.La nceput se comanda tiristoarele auxiliare T1 si T2 i condensatorul C se ncarca la polaritatea din figura, dupa care cele doua tiristoare se blocheaza.Prin comanda tiristorului principal T, consumatorul Zs este strabatut de curentul de sarcina. Oprirea funcUionarii consumatorului se face prin comanda61

tiristoarelor auxiliare T3 si T4, cnd condensatorul C se polarizeaza invers tiristorul principal T provocnd blocarea lui.Un timp circuitul se nchide prin T3, C i cu polaritatea inversa (din paranteze). Dupa tiristoarele T3 i T4 se blocheaza.T4, ncarcnd condensatorul ncarcarea condensatorului,Pentru o noua acUionare se comanda tiristorul T, iar pentru o nouaoprire se comanda tiristoarele auxiliare T1 si T2. Procesul se reia la fiecare comutaUie.Din analiza modului de funcUionare a contactoarelor statice de c.a. i acelor de c.c. rezultaavantajele idezavantajele folosirii lor n aplicaUiileindustriale i domeniile n care este recomandata utilizarea lor. Subliniemcteva caracteristici ale regimului de funcUionare a contactoarelor statice.Recapitulnd cele mai importante aspecte legate de funcUionarea contactoarelor statice de c.a. i c.c. rezulta ca spre deosebire de contactoarele de c.a., contactoarele de c.c. funcUioneaza cu comutaUie forUata fiind necesare circuite speciale pentru stingerea tiristorului principal, n schimb nu sunt necesare circuite speciale pentru comanda grilelor tiristoarelor.La majoritatea contactoarelor de c.c. n structura lor este necesara pre- zenUa unei ramuri de comutaUie.La contactoarele de c.c. blocarea tiristorului principal se realizeaza prin aplicarea unei tensiuni inverse obUinute de la un condensator. n momentul n care se dorete blocarea tiristorului principal, ramura de comutaUie este conectata n paralel cu tiristorul principal, cu ajutorul unui tiristor auxiliar, astfel nct tensiunea condensatorului sa forUeze un curent invers prin tiristorul principal pentru al stinge.Pentru frecvenUe mari de comutaUie se utilizeaza contactoare statice de c.c., cu circuit de ncarcare L, C.LafrecvenUedecomutaUiepericoluldescarcariimiciexistndcondensatoruluiprinrezistenUainversaaventileloriprinrezistenUadielectricului se introduce o rezistenUa suplimentara pentru evitarea acestui fenomen.Contactoarele statice de c.c. se pot realiza i cu punte redresoare comandata pentru evitarea fenomenului de blocare a tiristorului principal. n acest sens, se utilizeaza un condensator montat n braUul unei punUi de tiristoare.Contactoarele statice de c.a. se pot realiza cu punte redresoare semico- mandata, la care catozii tiristoarelor sunt legaUi direct, iar fiecare tiristor are montat n antiparalel cu cte o dioda care nu permite apariUia unor tensiuni in- verse pe tiristoare i deci asigura protecUia la supratensiuni.La contactoarele statice de c.a. cu doua tiristoare n antiparalel structura este simpla i fiabila permiUnd utilizarea unui singur dispozitiv de comanda,62

deoarece tiristoarele au catodul comun.Figura 2.23 Contactoare staticeContactoarele statice de c.a. se pot realiza i cu un triac care nlocuietecele doua tiristoare montate n antiparalel. Grupul R, C realizeaza o reducere a vitezei de cretere a tensiunii pe triac, fiind indispensabil n cazul sarcinilor puternic inductive.2.2.3. Contactoare hibrideDin dorinUa de a elimina dezavantajele i a pastra avantajele folosiriicontactoarelor statice sau electromagnetice au fost fabricate contactoare hibri- de, realizate prin conectarea unui contactor static cu un contactor electromag- netic.Contactoarele hibride sunt utilizate pentru curenUi inteni, ele fiind com- puse din elemente semiconductoare pentru preluarea regimului tranzitoriu la nchidere i un contactor electromagnetic pentru poziUia nchis (n regim per- manent).Pe fiecare faza a contactorului se folosete un tiristor i o dioda n antiparalel, ca la contactoarele statice de c.a. monofazate i contactul normal deschis al unui contactor electromagnetic K.Cum alimentarea i ntreruperea funcUionarii contactorului hibrid se rea- lizeaza prin intermediul tiristoarelor, contactorul funcUioneaza fara arc electric nefind prevazut cu camere de stingere ca la contactoarele electromagnetice dec.c. si c.a., ceea ce elimina uzura termica a contactelor.63

Figura 2.24. Contactor trifazat hibrid.Impulsul de comanda necesar intrarii n conducUie a tiristoarelor T1, T2, T3 se obUine de la punUile redresoare montate n trei nfaurari secundare aletransformatorului T. Pentru aM), se apasa pe butonul derealiza poziUia nchis (alimentarea motoruluipornire S2, se alimenteaza, astfel primarultransformatorului T, iar tiristoarele primesc comenzile de conducUie de la celetrei nfaurari secundare ale transformatorului, prin intermediul punUilorredresoare. n acest fel motorul electric este alimentat, iar la bornele K (0-1) se obUine tensiunea necesara excitarii contactorului electromagnetic K. Acestainchidecontacteleprincipalescurtcircuiteaza tiristoarele i prinK(2-4,nchiderea6-8,10-12)princareselui K (14-16) se realizeazaautomenUinerea alimentarii contactorului, dupa revenirea butonului de pornireS2. Pentru realizarea poziUiei deschis (oprirea motorului) se apasa pe butonul de oprire S1, oprindu-se alimentarea bobinei contactorului K, care i deschide contactele principale K (2-4, 6-8, 10-12). Cum contactul de automenUinere K (14-16) este prevazut cu o temporizare la deschidere, pentru un scurt timp alimentarea motorului se face prin tiristoare i diode, pna cnd tensiunea decomanda a tiristoarelor este anulata,moment n care motorul M ramnenealimentat. Cum alimentarea intreruperea funcUionarii acestui contactorhibrid se realizeaza prin intermediul tiristoarelor, el funcUioneaza fara arcelectric, nefind prevazut cu camere de stingere.64

2.3. RELEE INTERMEDIARECnd n circuitele de comanda sunt necesare mai multe contacteauxiliare sau amplificarea unui curent de ieire a unor circuite electronice se folosesc relee auxiliare care dei nu sunt nite aparate electrice de comutaUie propriu-zise, pot fi folosite n acest scop.Acestecomandairelee se utilizeaza n s