LUCRAREA 4

STUDIUL CONTACTOARELOR STATICE.

INTERFETE PENTRU ELEMENTE DE EXECUTIE

1. SCOPUL LUCRARII consta in:

a) prezenlarea structurii gi problematicii contactoarelor statice (de c.a.);

b) posibilitatea aplicarii contactoarelor statice la conducerea numerica directa.

2. SUPORTUL LUCRARII il reprezinta montajele corespunzatoare:

- L4.l : contactoare statice cu tiristor sau triac,- L4.2 : contactor static cu distorsiuni reduse- lA.3 Sil-4.4 : contactoare statice trifazate de fo4a.In scopul cunoagterii mai aprofundate a structurii gi problematicii contactoarelor statice se

folosesc montaje (didactice) reahzate cu componente discrete degi variantele trprzate sau cu circuite

integrate constituie solulii comode.

Datorita stingerii mai greoaie in c.c., contactoarele statice luereaza in c.a. chiar daca pentru

unele sarcini sunt necesare tensiuni continue.

3. CONSIDERATII TEORETICE

Realizarea sistemelor automate face apel frecvent la relee sau contactoare in situalii ca de

pilda:

- separare-conectare la sursa de alimentare;

- conectarea/deconectarea elementelor de semnalizare, avarie, etc.,

- comanda elementelor de execufie specifice reglajelor bipozitrionale sau tripozitrionale, acest

ultimcaz interesAnd in mod deosebit. Este vorba de electroventile, de robinete mai mici ac{ionate

de servomotoare de c.a. bifazate sau de clapete gi vane de mari dimensiuni aclionate de motoare

de c.a. trifazate.

In cazul unui reglaj bipozilional de temperatura, elementul de executrie este un contactor

dacaincalzirea este produsa pe seama energiei electrice sau este un electroventil daca incalzirea se

face cu un fluid termic sau prin arderea unui combustibil.

Daca reglarea este tripozi{ionala, elementul de execufie tipic este un servomotor electric

27

care comanda inchiderea sau deschiderea unui ventil (sau a unei clapete) ce stabilegte debitul de

agent termic in cazul unui proces de reglare a temperaturii. Daca in cazul anterior, ventilul poate

fi doar inchis sau deschis gi deci debitul comandat poate fi nul, respectiv maxim, in cazul reglarii

tripozilionale se poate rcahza orice grad de deschidere aventilului in gama (0+100)%.

Figura 4.1

Supremafia releelor gi a contactoarelor electromagnetice

folosite in sistemele de reglare bipozitrionala sau tripozitrionala a

disparut datorita avantajelor contactoarelor statice, bazate pe

dispozitive semiconductoare de putere: putere de comanda redusa,

frecvenla de lucru ridicata, funclionare silentrioasa 5i fara uzuri

mecanice. Faptul ca in starea "blocat" nu realizeaza o rezistenfa atet

de mare ca gi cea dintre contactele (mecanice) deschise ale unui contactor electromagnetic nu

constituie un impediment real.

Degi exista pi contactoare statice de c.c., blocarea mai dificila a unor dispozitive

semiconductoare de putere in c.c., aeauzat dezvoltarea accentuata a contactoarelor de c.a..

Structura de principiu a unui contactor static corespunde structurii contactoruluielectromagnetic Ai cuprinde - frg. 4.I -

- schema de comanda (S.C.)

- schema de fo4a (S.F.) care poate reahza o rezistenla echivalenta tz-4 * 0 sau r3-4 * @.

1-rtr+qq +*'*"T=:-Eralvanica +EFE|^EFE

ErE I vErriEE

nlFigura 4.2.

Transmiterea semnalului de comanda se

se poate afla la un potenfial ridicat, periculos

electronica de comanda.

28

bl

face cu separare galvanica intrucit partea de forta

pentru personalul de deservire sau chiar pentru

Principalele variante uzuale de circuite de comanda sebaz.eaza fie pe optocuploare, fie pe

transformatoare. prima solufie este mai comoda, dar puterea de comanda transmisa este mai

redusa iar tensiunea maxima suportata de tranzistorul din optocuplor, figura 4.2.a, este destul de

mica. in cazul separarii prin transformator - fig. 4.2.b - tensiunea de comanda E.o activeaza

oscilatorul declanpabil OD apardnd tensiunea secundara ce va amorsa partea de foqa (SF).

in cazul conducerii numerice directe (DDC), interfafarea prefera optocuploare, eventual

bazate pe scheme integrate complexe: doar la procese de puteri mari se recurge la scheme mai

IC) blFigura 4.3.

complicate cu transformatoare de separare. Pentru sarcini trrfazate gi fara fir de nul, structurile de

for{a cele mai frecvente corespund figurii 4.3.: in primul caz sunt necesarc 6 dispozitive

semiconductoare de putere: 6 tiristoare qi 6 diode, sarcina fiind conectata la bornele - A, B, C -;

cu conexiune stea sau triunghi. Schema din figura 4.3.b este utilizabila doar pentru sarcini conectate

in stea, aceasta fiind "inchisa" prin activarea tiristoarelor Tht + Thr.

4. DESFASURAREA LUCRARII

placa experimentala de montaj L4.1 este astfel conceputa inc6t sa poata reproduce structura

gi modul de functrionare a diferitelor contactoare statice industriale cu funcfionare in c.a. pe partea

de fo4a gi realizate fie cu tiristor fie cu triac.

Se identifica mai intai structurile schemelor folosite in lucrare. in varianta I-4.1 - frg.4.4 -

se folosesc: un tiristor Thr conceput fie a lucra cu bobina unui releu B*, fie cu cea a unui

electroventil B"u, alimentate in c.c. prin puntea p1, precum pi doua triace T.t pi Tr, care Vor comanda

funclionarea unei lampi (L) sau a unui motor asincron (M) bifazat alimentat in monofazat: - fig.

29

4.5. -, cu condensator de defazare.

gi A : alb.Culorile cordoanelor: Ro : rogu, Ne : negru, Ab : albastru

Circuitul de comanda, alimentat in c.c. la 5V, echivalent iepirii unui circuit logic TTL, va

activa prin "comutatorul" C., tiristorul - pozitria I - triacul T,, - pozilia2 - sau triacul T,, - poziEra

3 -, prin optocuploarele corespunzatoare (OC).

Figura 4.6.

Posibilitatea anclangarii releelor electronice la orice fazaa tensiunii alternative poate genera

perturbatrii prin armonicele superioare de curent; de aceea in schema din figura 4.6., modulullA.2,

amorsarea triacului este posibila doar la "trecerea prin zero" a tensiunii de alimentare, de fapt la

o faza r,rt < 30o, valoare la care amplitudinea armonicelor de curent este redusa. Daca optocuplorul

(C) ru edi\d (U" : 0), tadfn I fr sa F si.rr h omlme a eduii r$i u, ='f2'u"'sincl t

pentru care toot > 15o (la o alimentare cu tensiunea de220Y rezultaU^:32+34V.J pi deci se vaimpiedica amorsarea tiristorul (Th) Si implicit pi a triacului (Tr). Activ0nd acum optocuplorul,

30

tranzistorul saturat al acestuia va reduce, prin divizorul (Rr, P, Rr) tensiunea aplicata bazei

tranzistorului (T). In consecinfa, la

c)Nnn C)NHN

Ntt

F

c)NNT

oti

"Er,! L

F,,-o

P0f

+c

citl>UO&ygU

OJ

lrl

Figura 4.4

lffiERT

BF EOc-1{

-

l',l6ldr-l It iri=tar

I

I

l=s

Figura 4.7

aaJJ

F

LJ

U]

Ll

;;

N(/

E-U

:f

Figura 4.8

ItstsZlnHINOlrr'1,-qlHItrlit

l.-fI\t./

Fe---l-iIyl

_oLr|0

.{ .tYU

'r f{y(,

ru

oL

l.) l4(,Y

4* ,1\l-rlt,vlfrtldl Irf I"l ItlItl'tlllx-\ /\ .F

tl

F

YI

(.1

1t

x

\9(NFtfiNmII

.l

tt

]l0l

v

'rJ

U

u .{T-J

=

35

Figura 4.9