LUCRĂRI DE LABORATOR LARI DE LABORATOR LA...

LUCRĂRI DE LABORATOR LALUCRĂRI DE LABORATOR LA

AUTOMATIZAREA INSTALAŢIILORAUTOMATIZAREA INSTALAŢIILOR

1Asist.ing. Teodor V. Chira

Lucrarea 3 – Aparate de protecţie, semnalizare şi temporizare utilizate în scheme electrice de automatizareutilizate în scheme electrice de automatizare

Aparatele de protecţie din schemele electrice de automatizare (şi în general, din

schemele electrice) au rolul de a proteja consumatorii circuitele deschemele electrice) au rolul de a proteja consumatorii, circuitele de

alimentare ale consumatorilor şi nu în ultimul rând utilizatorii în cazul

apariţiei unor regimuri anormale în instalaţia electrică denumite avariiapariţiei unor regimuri anormale în instalaţia electrică denumite avarii.

Cele mai grave avarii care survin în instalaţiile electrice şi care pot fi provocate

inclusiv prin neglijenţa utilizatorului sunt scurtcircuitul şi suprasarcinainclusiv prin neglijenţa utilizatorului sunt scurtcircuitul şi suprasarcina.

Scurtcircuitul este avaria care survine la atingerea directă sau prin intermediul

unui bun conducător de electricitate între două conductoare sau elementeunui bun conducător de electricitate între două conductoare sau elemente

aflate la potenţiale electrice diferite.

Î t i it l î t d t l d l ităţi dif it (“+” i “ ”)În c.c. scurtcircuitul apare între conductoarele de polarităţi diferite(“+” şi “-”).

În c.a. monofazat apare între conductorul de fază şi conductorul neutru iar în c.a.

t if t î t i d ă f i f ă i t î t t t t i2

trifazat între oricare două faze, oricare fază şi neutru sau între toate trei

fazele.


La apariţia scurtcircuitului curentul (denumit curent de scurtcircuit) prin

conductoare creşte foarte mult faţă de valoarea curentului nominal (pt careconductoare creşte foarte mult faţă de valoarea curentului nominal (pt. care

a fost dimensionat conductorul). Aceasta provoacă supraîncălzirea

conductoarelor – topirea izolaţiei conducând la incendii – pagube materialeconductoarelor – topirea izolaţiei, conducând la incendii – pagube materiale

– pierderi de vieţi omeneşti, dacă nu se prevăd mijloace de protecţie sau

dacă aceste mijloace nu sunt funcţionaledacă aceste mijloace nu sunt funcţionale.

Suprasarcina este caracteristică circuitelor electrice care alimentează motoare

electrice şi se caracterizează tot prin creşteri ale curenţilor peste valoareaelectrice şi se caracterizează tot prin creşteri ale curenţilor peste valoarea

nominală (curenţi de suprasarcină) dar nu la valori aşa de însemnate ca şi în

cazul scurtcircuitului. Suprasarcina pe durate scurte de timp estecazul scurtcircuitului. Suprasarcina pe durate scurte de timp este

nepericuloasă (de exemplu la pornirea motoarelor electrice). În situaţia

menţinerii suprasarcinii în circuit un timp îndelungat ea are efecte negative:

3

ţ p p g g

defectarea consumatorului, deteriorarea izolaţiei conductoarelor etc.


Suprasarcina apare la suprasolicitarea motoarelor electrice; la porniri grele, în

sarcină; la căderea tensiunii pe una din fazele din circuitul de alimentare asarcină; la căderea tensiunii pe una din fazele din circuitul de alimentare a

unui motor trifazat etc.

Mijloace de protecţie la scurtcircuit

– Siguranţa fuzibilă: - este aparatul clasic de protecţie împotriva scurtcircuitului.

Proecţia este realizată prin întreruperea unui conductor a cărui secţiune este

astfel calculată încât să se topească la depăşirea unei anumite valori a curentuluiastfel calculată încât să se topească la depăşirea unei anumite valori a curentului

(2A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A... ). Acest conductor poartă denumirea de ”fuzibil” şi

este montat într-un patron, care se fixează într-un soclu. Siguranţa fuzibilă se

înseriază în circuitul de protejat prin intermediul bornelor de legătură cu care este

prevăzut soclul. Uneori, pentru evitarea arcului electric ce poate să apară la

f (4

topirea fuzibilului patronul conţine şi un mediu de stingere a arcului electric (nisip

cuarţos).


Diferite tipuri de siguranţe f ibil d j ăfuzibile de joasă tensiune – socluri şi patroane fuzibile. Bornele de legătură ale soclului pot fi aparente sau protejate de o carcasă de material plastic.

Detaliu al unui patron fuzibil cu capacul superior îndepărtat – se observă fuzibilul propriu-zis sub formă de bandă de cupru.

5

p


Siguranţă fuzibilă de 63A de construcţie modernă (modulară) cu soclu montabil pe

şină şi patron de tip “minion”.

6


Siguranţă fuzibilă de tip MPR –

mare putere de rupere – care

are curentul de întrerupere a

fuzibilului de ordinul sutelor

de amperi şi este întâlnită

uzual în tablouri generale,

pentru protecţia coloanelor

d li t t bl ilde alimentare a tablourilor

secundare.

7


O metodă mai modernă de protecţie împotriva scurtcircuitului o reprezintă

disjunctorul magneto-termic, denumit popular şi “siguranţă automată”.

Disjunctorul magneto-termic asigură şi protecţia împotriva curenţilor de

suprasarcină prin componenta sa termobimetalică.

Disjunctorul magneto-termic protejează la scurtcircuit cu ajutorul unui releu de

curent maximal a cărui înfăşurare este astfel calculată încât la atingerea unui

curent de o anumită valoare (de ex. 10A, 16A, 25A...) prin aceasta, să

deschidă un contact ce va rămâne în poziţia deschis (datorită unui

mecanism de zăvorâre) până la rearmarea manuală, cu ajutorul unei pârghii.

Protecţia la suprasarcină se asigură prin intermediul unei lamele termobimetalice

care întrerupe circuitul prin curbare.

8


E l d di j t t t i l (1P)Exemple de disjunctoare magneto-termice monopolare(1P). Disjunctoarele sunt disponibile şi în varianta 1P+N, 2P, 3P etc. Se observă pârghia de rearmare şi şuruburile de fixare ale conductoarelor în bornele de legătură.

D t li d t j i ă d ă di j tDetaliu de montaj pe şină a două disjunctoare magneto-termice monopolare (vedere din spate).

9


Elementele disjunctorului magneto-termic:1 â hi d1 – pârghie de armare; 2 – mecanism de zăvorâre;3 – contacte electrice;3 – contacte electrice;4 – borne de legătură;5 – lamela bimetalică;;6 – şurub de ajustare a curentului de

suprasarcină la care declanşează ( f )disjunctorul (ajustat de fabricant);

7 – înfăşurarea releului de protecţie la scurtcircuit;scurtcircuit;

8 – camera de stingere a arcului electric.

10


Altă variantă constructivă a disjunctorului magneto-termic: stânga – armat

11(funcţionare normală); dreapta – declanşat manual (circuitul este întrerupt).


Releul termic este un dispozitiv de protecţie la suprasarcină a circuitelor de alimentare a motoarelor electrice. Adesea el poate fi regăsit în combinaţie cu contactoare sub formă de demaroare sau startere pentru motoare electrice.

Ca principiu de funcţionare se bazează pe curbura unor lamele termobimetalice ceCa principiu de funcţionare se bazează pe curbura unor lamele termobimetalice ce deplasează o pârghie. Aceasta, la rândul ei modifică poziţia unui contact. Există relee termice cu rearmare automată sau manuală.

Lamela termobimetalică: 1 şi 2 – platbenzi din materiale având coeficientul de dilatare diferit (1 – invar, 2 – aliaj pe bază de cupru).

Cele două platbenzi sunt lipite sau sudate împreună. Curbura apare datorită dilatării diferite a celor două platbenzi.

12

p


Schema de principiu a unui releu termic trifazat de tip TSA determic trifazat, de tip TSA de fabricaţie românească:

1 – lamele bimetalice active, câte una pt. fiecare fază;

2 – pârghie de acţionare;3 bi t l t3 – bimetal pentru compensarea

modificărilor temperaturii ambientale;

4 – ax de pivotare;5 – contact mobil;6 – şurub pt. reglarea curentului

de declanşare;7 buton de rearmare

13

7 – buton de rearmare.


Din schemă se observă că releul declanşează indiferent pe care dintre cele trei faze survine s prasarcina nefiind obligatori săsuprasarcina, nefiind obligatoriu să se apară suprasarcină pe toate cele trei faze simultan. F – este forţa ce apare ca urmare a curbării lamelei termobimetalice.

La releul termic din figură curentul de suprasarcină străbate înfăşurările suprapuse peste lamelele bimetalice active între bornele de legătură notate cu R – U S – V şi respectiv T – W Cu A B şi C sunt notate bornele de legătură aleR U, S V şi respectiv T W. Cu A, B şi C sunt notate bornele de legătură ale contactului releului termic: la apariţia suprasarcinii se deschide A – C şi se închide A – B. A – C este, de obicei înseriat cu bobina contactorului prin contactele căruia se alimentează motorul. Deplasarea Δs apare ca urmare a

14

contactele căruia se alimentează motorul. Deplasarea Δs apare ca urmare a creşterii temperaturii ambiante şi afectează toate cele 4 bimetale (cele 3 active, notate cu 1 şi cel de compensare, notat cu 3).


Releu termic TSA11: stânga sus şi în plan îndepărtat bornele de legătură ale bimetalelor active Dreaptabornele de legătură ale bimetalelor active. Dreapta sus (pe fond albastru) - butonul de rearmare (alb) şi şurubul de reglaj al curentului de declanşare ( ) Î d ă j l 3 b d(negru). În partea dreaptă jos – cele 3 borne de legătură aferente contactelor electrice.

R l t i d ţi ă t bil lReleu termic de concepţie germană conectabil la contactor; butonul albastru pt. rearmare, butonul gri pt. ajustarea curentului de g p jdeclanşare, butonul roşu pentru comutarea manuală a contactului în poziţia deschis (comanda manuală a opririi motorului)

15

(comanda manuală a opririi motorului).


Starter sau demaror pentru motoare electrice (ce se pot pot porni prin conectare directă la reţea) formatpot porni prin conectare directă la reţea) format dintr-un contactor (în partea superioară a imaginii) şi un releu termic trifazat (în partea inferioară a imaginii).

Se observă de ce conexiunile aferente bimetalelor releului termic apar ca nişte conductoarereleului termic apar ca nişte conductoare dezizolate: ele se conectează direct la bornele de legătură ale unui contactor obişnuit.

16


Starter sau demaror compact pentru motoare Sta te sau de a o co pact pe t u otoa eelectrice (ce se pot pot porni prin conectare directă la reţea) format dintr-

t t l t i b t dun contactor, un releu termic, buton de pornire(culoare verde) şi buton de oprire (culoare roşie) amplasate în carcasă proprie cu grad de protecţie IP54.

17


Aparatele de semnalizare au rolul de a comunica pe cale vizuală (lămpi de semnalizare) şi acustică (avertizoare sonore: hupe sirene sonerii etc )semnalizare) şi acustică (avertizoare sonore: hupe, sirene, sonerii etc.) funcţionarea corectă a unor echipamente sau, după caz, prezenţa unei avarii în instalaţie.

Lămpile de semnalizare: au ca sursă de lumină o diodă electroluminescentă şi sunt de diferite culori. Lămpile de avarie au lumina de culoare roşie iar cele de funcţionare corectă, de obicei, culoare verde. Se mai utilizează lămpide funcţionare corectă, de obicei, culoare verde. Se mai utilizează lămpi portocalii(sau galbene), albastre şi cu lumină albă. Adesea pot fi combinate cu aparate de conectare, de exemplu cu butoane, rezultând butoane l iluminoase.

Modelele mai vechi aveau ca sursă de lumină o lampă cu incandescenţă iar în faţa ei se monta un geam colorat. De asemenea lampa era dotată cu unei se monta un geam colorat. De asemenea lampa era dotată cu un transformator coborâtor de tensiune (de obicei la 24V) ceea ce conducea la o construcţie relativ voluminoasă.

18


Lămpi de semnalizare cu montaj pe p j pşină, în tablou. Se observă bornele de legătură la partea s perioară LED l colorat iarsuperioară LED-ul colorat iar la partea inferioară port-eticheta.

Lămpi de semnalizare de diverse di i i t t jdimensiuni pentru montaj pe panoul de comandă (sau pe uşa tabloului de automatizare etc).

19


B h il ijl d li i ă i i i iBargraph-urile sunt mijloace de semnalizare optică a variaţiei unui parametru urmărit (de exemplu, nivelul lichidului într-un rezervor), realizate prin asocierea mai multor LED-uri, de obicei pe verticală, dar

20

p pexistă şi alte variante de poziţionare a acestora.


Hupă de avertizare, de interior, alimentată în c c la 24Valimentată în c.c. la 24V.

Hupe de avertizare (claxoane), de provenienţă americană, utilizabile la exterior.

21


Stânga: Transformator coborâtor de tensiune pentru sonerie cutensiune, pentru sonerie, cu primar alimentat la 230V şi tensiuni în secundar de 8V şi

i 12Vrespectiv 12V.Dreapta: Sonerie modulară cu

alimentare la 230V şi o puterealimentare la 230V şi o putere acustică de 75dB (puterea acustică la 1m).

Buzzer piezoelectric, în construcţie antivandal, pentru montaj pe panoul de automatizare etc.. Alimentare: 12V c.c.; puterea acustică: 80dB; diametrul: 19 mm

22

diametrul: 19 mm.


Releele de timp sunt o categorie specială de relee care permit acţionareaReleele de timp sunt o categorie specială de relee care permit acţionarea unor echipamente în funcţie de timp, fie pe o durată limitată, fie cu o anumită întârziere sau ciclic.

Iniţial releele de timp măsurau durata de temporizare prin intermediul unui mecanism de ceasornic clasic (cu arc) Acest mecanism acţionamecanism de ceasornic clasic (cu arc). Acest mecanism acţiona contactele electrice ale releului.

Ulterior s-au dezvoltat relee de timp acţionate de motoraşe sincrone p ţ ş(asemeni ceasurilor electrice) care sunt mai precise în funcţionare.

În prezent se utilizează pe scară largă releele de timp electronice (cu t i t i it i t t t ) t d i i f ttranzistoare, circuite integrate etc.) care sunt de o precizie foarte mare.

23


Releele de timp pot fi: C t i l ţi ( l ) difi iţi i t t lCu temporizare la acţionare (anclanşare) – modificarea poziţiei contactelor se

produce după expirarea perioadei de temporizare reglată la releu. Se zice că aceste relee “introduc o întârziere la acţionare”.ţ

Cu temporizare la revenire – modificarea poziţiei contactelor se produce imediat ce se primeşte semnalul de comandă şi concomitent începe şi derularea

i d i d t i L i t i ă ii t t l i lperioadei de temporizare. La expirarea temporizării contactele revin la poziţia iniţială, adică permit “acţionarea pe durată limitată”.

Cu acţionare ciclică: la perioade egale de timp releul îşi modifică poziţiaCu acţionare ciclică: la perioade egale de timp releul îşi modifică poziţia contactelor, trecând alternativ din starea închis în starea deschis ş.a.m.d.

Releele de timp moderne reunesc toate funcţiile în acelaşi aparat putându-se selecta modul de utilizare prin intermediul unui comutator. Mai mult există module electronice de temporizare care se ataşează în socluri adaptoare speciale alături de un releu electromagnetic obişnuit, formând împreună

24

p g ş , prelee de timp.


Semnalul de comandă pentru iniţierea temporizării se poate furniza odată cu alimentarea releului (acesta nefiind sub tensiune anterior) sau la oricealimentarea releului (acesta nefiind sub tensiune anterior) sau la orice moment ulterior prin intrarea (pinul) de comandă (releul este sub tensiune anterior primirii semnalului de comandă).

Felul în care se iniţiază scurgerea perioadei de temporizare se poate selecta, de asemenea, prin intermediul unui comutator situat de obicei în partea frontală a releuluifrontală a releului.

Un alt aspect important este că releele electronice de temporizare permit şiUn alt aspect important este că releele electronice de temporizare permit şi reglarea domeniului de temporizare (de ordinul secundelor, minutelor sau orelor) cu ajutorul unui comutator iar perioada efectivă de temporizare se

l ă j t l i t ţi t ( ti ) t t (îreglează cu ajutorul unui potenţiometru (continuu) sau comutator (în trepte). Acest fapt le face foarte versatile în utilizare.

25


Releu de timp electric acţionat prin motor sincron alimentabil la 230V (între bornele 7 şi 8)alimentabil la 230V (între bornele 7 şi 8). Reglarea temporizării se face prin rotirea discului albastru.

Releu de timp electronic cu afişajul perioadei deReleu de timp electronic cu afişajul perioadei de temporizare de tip analogic. Se observă în dreapta sus comutatorul pentru modul de funcţionare, dreapta jos comutatorul pentru domeniul de temporizare, stânga jos comutatorul pentru alegerea perioadei de

26

comutatorul pentru alegerea perioadei de temporizare.


Releu de timp electronic, cu afişaj p , ş jdigital (cu LED-uri), şi interfaţă cu taste(cele albastre) pentru setarea perioadelor desetarea perioadelor de temporizare. Butonul galben superior( reset) pentru anularea setărilor efectuate iar cel inferior (lock) pentru blocarea accesului persoanelor neautorizate lapersoanelor neautorizate la setări. Releul se montează pe panou cu ajutorul accesoriilor din partea dreaptă jos a imaginii.

Bornele de legătură sunt amplasate posterior

27

posterior.


Stânga: module de temporizareStânga: module de temporizare montate în socluri adaptoare alături de relee electromagnetice.

Centru jos şi dreapta jos: module de temporizarede temporizare.

Dreapta: releu de timp electronic, cu interfaţă digitală, montaj pe şină.

28

LUCRĂRI DE LABORATOR LARI DE LABORATOR LA...

Documents

Transcript of LUCRĂRI DE LABORATOR LARI DE LABORATOR LA...