Unitatea de nvare nr

Caracteristici geometrice ale seciunilor Aspecte generale

Diagrame i simboluri

Unitatea de nvare nr. 1

DIAGRAME I SIMBOLURI

CuprinsPagina

Obiectivele unitii de nvare nr. 12

1.0Obiectul cursului2

1.1Semne convenionale utilizate in scheme4

1.2Condiii impuse sistemelor de comand ale SAE 15

1.3Pprincipii de ntocmire a schemelor SAE 17

1.4Alimentarea circuitelor de comand ale SAE 21

1.5ntocmirea circuitelor de comand ale SAE22

Lucrare de verificare unitatea de nvare nr. 129

Rspunsuri i comentarii la ntrebrile din testele de autoevaluare30

Bibliografie unitatea de nvare nr. 130

OBIECTIVELE unitii de nvare nr. 1

Principalele obiective ale Unitii de nvare nr. 1 sunt:

Noiuni despre sisteme de acionare electric (SAE) Familiarizarea cu semnele convenionale i simbolizarea literal-numeric

nelegerea principiilor de ntocmire a schemelor SAE Familiarizarea cu condiiile impuse sistemelor de comand ale SAE Determinarea tensiunii de alimentare pentru circuitele de comanda ale SAE

ntocmirea circuitelor de comand ale SAE

1.0OBIECTUL CURSULUI

1.0.1.Introducere

Obiectul cursului presupune:

cunoaterea principalelor tipuri de motoare electrice i a caracteristicilor lor de funcionare, n scopul alegerii corecte a motorului n concordan cu cerinele mainii de lucru;

cunoaterea aparatajului electric general ce intr n alctuirea schemelor de acionare, comand sau reglare (rol, caracteristici funcionale, simbolizare);

cunoaterea principiilor de alctuire a schemelor electrice de acionare, comand, reglare pentru realizarea diferitelor funciuni ca: pornire, oprire (direct sau cu frnare), inversarea sensului de micare, reglarea turaiei etc.

Structura subsistemului electromecanic al unui sistem de acionare electric cuprinde urmtoarele elemente:

ME- motorul electric de antrenare, de toate elementele aferente, care transform energia electric n energie mecanic;

T- transmisie mecanic - cu rolul de adaptare a parametrilor energiei mecanice furnizate de motor la cerinele de acionare ale ML;

ML- maina de lucru.

Fig.1.0. Structura subsistemului electromecanic al unui SAEn funcie de procesul tehnologic, ML impune anumite cerine sistemului de acionare n concordan cu:

- natura micrii: - rotaie,

- continu,

- alternativ,

- pas cu pas,

- translaie: - continu,

- alternativ,

- pas cu pas,

- reversibilitatea sensului micrii;

- reglarea modulului (mrimii) micrii;

- anumite caracteristici de pornire-oprire (inerial sau cu frnare);

- o numit caracteristic mecanic ().

Alegerea corect a ME i a T se face innd cont de aceste cerine, anumite cerine fiind realizate de ME, iar altele de ctre transmisia mecanic T.

Dac ME poate realiza toate cerinele de acionare, T poate lipsi, dar atunci schema electric trebuie conceput ca atare.

1.0.2. Sistem de Acionare Electric (SAE)

Prin Sistem de Acionare Electric (SAE) nelegem ansamblul de dispozitive care transform energia electric primit de la reea n energie mecanic i asigur controlul pe cale electric a energiei mecanice astfel obinute.

Prile principale ale unui SAE sunt:

subsistemul de for - alctuit din unu sau mai multe motoare electrice i aparatajul electric aferent (aparataj de for);

subsistemul de comand - care modeleaz energia mecanic dezvoltat de motor n concordan cu cerinele tehnologice ale ML.

Cele mai complexe SAE sunt cele de comand i reglare.

n figura 1.2. este prezentat structura unui sistem de acionare comand i reglare evoluat.

Fig.1.1. Structura unui Sistem de Acionare Comand i Reglare evoluatSe compune din:

SF - subsistem de for (U,I mari);

SAP - subsistem de alimentare i protecie care realizeaz funciile de conectare, deconectare i de protecie;

CR (CS) - convertizor rotativ (static) care convertete parametrii , n , ;

SCR - subsistem de comand i reglare;

DID - dispozitiv de introducere a datelor (programarea parametrilor de acionare);

CP - calculator de proces pentru procesarea informaiei n cadrul sistemului de comand;

R - regulator pentru stabilirea caracteristicii de reglare;

DC - dispozitiv de comand a convertizorului;

CMM - convertorul mrimilor msurate prin care se supravegheaz sistemul n vederea reglrii parametrilor de acionare.

SEM - subsistemul electromecanic.

1.1SEMNE CONVENIONALE UTILIZATE N SCHEME

1.1.1.Introducere

n instalaiile SAE se utilizeaz o mare varietate de aparate, instrumente i dispozitive de comand.

Pentru uurarea desenrii i nelegerii schemelor, dispozitivele, aparatele i motoarele electrice se reprezint simbolizat.

Numrul simbolurilor utilizate este relativ redus deoarece elementele dispozitivelor de comand au multe caracteristici comune. Astfel, releele electromagnetice indiferent de tipul lor conin ca elemente principale o bobin i un numr mai mare sau mai mic de contacte. Introducerea unor simboluri convenionale pentru bobine i contacte a permis o reprezentare simpl a releelor n schemele electrice cu toate c acestea sunt foarte diferite, att constructiv ct i ca destinaie.1.1.2.Semne convenionale

Echipamentul electric se reprezint prin semne convenionale standardizate (tab.1.1.), puse de acord cu recomandrile Comisiei Electrotehnice Internaionale (C.E.I.). Normele C.E.I. sunt aplicate ntr-un mare numr de ri (Germania, Anglia, S.U.A., Rusia, Japonia, Frana etc.), fapt ce faciliteaz integrarea industriei electrotehnice romneti n circuitul economic mondial.

STAS 11381 este un standard elaborat pe pri, care cuprinde peste 40 de seciuni, unele n curs de redactare.

Noile semne convenionale se remarc prin simplitatea desenului. Astfel, se renun la figurarea bornelor de aparate i maini, iar n csazul dispozitivelor semiconductoare cercul reprezentnd capsula se deseneaz n situaii speciale (de ex. cnd un terminal este conectat electric la capsula metalic).

Semne convenionale pentru schemele electrice (STAS 11381)

Tabelul 1.1

SemnulDenumirea

Rezistor

Poteniometru

Bobin. nfurare.

Inductivitate.

a. Semn recomandat

b. Semn tolerat

Bobin cu miez de fier

Condensator

Condensator variabil

Born

Derivaie

Priz i fi

Cablu

SemnulDenumirea

Legare la mas

Legare la pmnt

Legare la pmnt de protecie

Element galvanic sau de acumulator OBS: linia lung este polul pozitiv

Contact normal deschis (ND)

Contact normal nchis (NI)

Contacte ale limitatorului de curs: a-ND; b-NI

Micare ntrziat. OBS: ntrzierea are loc n sensul deplasrii arcului ctre centrul su

Contacte ND cu tempori-

zare: a - la acionare; b - la revenire

Tabelul 1.1 (continuare)

SemnulDenumirea

Contact principal al contactorului

Contact de for normal nchis

Contact comutator

Contact NI al releului termic

Legtur mecanic

Comand mecanic manual (semn general)

Comand prin mpingere

Comand prin tragere

Comand prin rotire

Butoane acionate prin mpingere: a ND; b NI

ntreruptor mecanic (semn general)

ntreruptor tripolar

ntreruptor cu declanare automat

Comutator complex.

OBS: n schem se precizeaz tabelul de comutare a contactelor

Bobin de releu sau contactor

Bobine de releu cu temporizare:

a la acionare;

b la revenire

Lamp de semnalizare

SemnulDenumirea

Bobina releului maximal de curent

Contacte NI cu temporizare: a la acionare; b la revenire

Avertizor acustic (hup)

Diod semiconductoare (A- anod; K- catod)

Diod Zener

Tiristor (G gril sau poart)

Diod luminescent (LED)

Tranzistor PNP (E-emitor; B-baz; C-colector)

Tranzistor NPN

Tranzictor NPN, cu colectorul legat la capsul

Element de afiare cu apte segmente

Punte monofazat: a reprezentare simplificat;

b reprezentri cu figurarea diodelor.

OBS: plusul punii se obine de la catozii a dou diode, iar minusul de la anozii celorlalte

Tabelul 1.1 (continuare)

SemnulDenumirea

Element de comand al releului termic

Redresor. OBS: Sgeata arat sensul conversiei

nfurare de excitaie serie

nfurare de excitaie derivaie, independent

nfurare de orice fel

Motor de c.c. cu excitaie prin magnet permanent

Motor de c.c. cu excitaie serie

Motor de c.c. cu excitaie derivaie

Generator de c.c. cu excitaie independent

Autotransformator reglabil

SemnulDenumirea

Siguran fuzibil

Transformator monofazat. OBS: nfurarea cu mai multe semicercuri are numr mai mare de spire

Motor monofazat cu colector i excitaie serie

Motor asincron monofazat cu faz auxiliar i rotor n scurtcircuit

Motor asincron trifazat cu rotorul n scurtcircuit

Motor pas cu pas

Motor sincron

Motor asincron trifazat cu rotorul bobinat

1.1.3. Simbolizarea literal-numeric

Utilizarea unei simbolizri literal-numerice unitare are ca scop uniformizarea documentaiilor tehnice i simplificarea descifrrii schemelor electrice la montarea i exploatarea utilajului. Simbolizarea adoptat prin STAS concord cu reglementrile Comisiei Electrotehnice Internaionale. Standardul stabilete un sistem coerent i flexibil de identificare a elementelor n instalaia electric, utilizabil att n partea scris, ct i n cea desenat a documentaiei tehnice. Reperul de identificare a elementului, n cazul cel mai general, este constituit din patru blocuri (tab.1.2), care ofer informaii complete privind: unitatea constructiv sau funcional n care este integrat (blocul 1), poziia fizic ocupat n cadrul unui ansamblu (blocul 2), categoria din care face parte, numrul de ordine n cadrul categoriei, funcia pe care o ndeplinete n schem (blocul 3) i codul de marcare a bornei (blocul 4). n majoritatea cazurilor, se utilizeaz un reper de identificare simplificat (vezi exemplele din tabelul 1.8), coninnd numai acele blocuri, care ofer informaiile strict necesare.

Elementele ce intervin n schemele electrice pot fi grupate n 23 de categorii (tab.1.3), notate uzual prin litere majuscule din alfabetul latin. Aceste litere constituie codul categoriei (partea 3A din blocul de identificare 3).

Structura pe blocuri a unui reper de identificare

Tabelul 1.2

Litere reper pentru identificarea categoriei elementului

Tabelul 1.3

LiteraCategoria elementuluiExemple

A

Ansamble, subansamble funcionale

Amplificator operaional Variator de turaie

BTraductoare de mrimi neelectrice n mrimi electrice i invers

Termocuplu Tahogenerator

CCondensatoare

DElemente binare, dispozitive de temporizare i memorare

Circuit logic I Memorie cu ferite

Tabelul 1.3 (continuare)

LiteraCategoria elementuluiExemple

EDispozitive diverse

Lamp iluminat Cuptor electric

FDispozitive de protecie

GGeneratoare (dispozitive de alimentare)

HDispozitive de semnalizare

KRelee i contactoare

L Bobine

MMotoare

NDispozitive de calcul, regulatoare Regulator

PInstrumente de msur, dispozitive de ncercare ContorOsciloscop

QAparate de comutaie pentru circuite electrice de for

RRezistoare

SAparate de comutaie mecanic pentru circuite electrice Comutator

TTransformatoare

UModulatoare, convertoare Convertor analog-numeric

VTuburi electronice, semiconductoareIndicator cu neon

WCi de transmisie, antene

Tabelul 1.3 (continuare)

LiteraCategoria elementuluiExemple

XBorne, fie, socluriir de cleme Fi-priz

YDispozitive mecanice acionate electric

ZFiltre Filtru trece jos

Distincia ntre mai multe elemente din cadrul aceleiai categorii se realizeaz printr-un numr de ordine, care constituie partea 3B a reperului de identificare.

Partea 3C a reperului, codific funcia pe care o ndeplinete elementul n cadrul schemei. Acest cod poate fi alctuit arbitrar, dar trebuie s nceap cu o liter (urmat eventual de o combinaie de litere i cifre) i s fie explicitat n legenda schemei. n multe cazuri este suficient indicarea funciei generale (tab.1.4) printr-o liter. Spre exemplu: K1M - contactor principal, K1T - releu de timp, K1F - ntreruptor automat cu rol de protecie, N1Y - calculator analogic, P1Z - frecvenmetru numeric.

Litere reper pentru identificarea funciei generale

Tabelul 1.4

Litera reperFuncia general

A

B

C

D

E

F

G

H

I

K

L

M

NAuxiliar

Direcia de micare

Numrare

Diferenial

-

Protecie

ncercare

Semnalizare

Integrare

Apropiere

-

Principal

Msurare

Litera reperFuncia general

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

ZProporional

Stare (pornit, oprit, sfrit de curs)

Rearmare, tergere

Introducere n memorie, nregistrare

Temporizare

-

Vitez (accelerare, frnare)

Sumare

Multiplicare

Analogic

Numeric

Modul de alctuire a reperelor de identificare rezult din cele 5 exemple prezentate n tabelul 1.2. n schemele de circuite relativ simple este suficient indicarea categoriei i a numrului de ordine, cu precizarea n anumite cazuri a funciei generale a elementului (K1 contactor cu numrul de ordine 1; K1M contactorul principal 1). Schemele de conexiuni implic utilizarea unui reper care conine obligatoriu codul de marcare a bornei (K1M:2 borna 2 a contactorului principal 1). Identificarea elementelor n instalaiile electrice de mare complexitate se face cu repere alctuite din trei sau patru blocuri (=1S+3A-K1M:2, reprezint reperul de identificare complet pentru borna 2 a contactorului principal 1 din subansamblul A al ansamblului 3, cuprins n instalaia 1S).

Documentaiile tehnice existente n ntreprinderi conin diferite sisteme de identificare a elementelor, n funcie de proveniena utilajului i anul fabricaiei. Sistemul de simboluri literal-numerice folosite n ara noastr pn n 1983 este prezentat n tabelul 1.5. i exemplificat prin schema din figura urmtoare.

Figura explicativ 1. Transpunerea unei scheme desfurate n noua simbolizare literal-numeric.

Comparaia ntre vechiul i noul sistem de simbolizare evideniaz urmtoarele aspecte: - noua simbolizare grupeaz elementele n 23 familii i are n vedere ponderea mare a electronicii n instalaiile electrice moderne;

- codurile utilizate pentru identificarea unor categorii importante de elemente, revin n notaia nou, la simbolurile uzuale n electrotehnic : R-rezistor, L-bobin, C-condensator, G-generator, M-motor, T-transformator;

- literele mari i cifrele alturate din noua simbolizare uureaz prelucrarea documentaiei pe calculator;

- semnale convenionale simple din actualele standarde reduc substanial timpul necesar desenrii unei scheme electrice.

Simboluri literale vechi i noi pentru identificarea categoriei elementului

Tabelul 1.5

Grupa de aparate sau mainiSimbolExemple

VechiNou

ntreruptoare

aQ

ntreruptoare auxiliare

bS

X

ContactoarecK

Contactoare auxiliaredK

Dispozitive de protecieeF

Transformatoare de msurfT

Aparate de msur pentru mrimi electricegP

Avertizoare luminoase i acusticehH

Condensatoare i bobinekC

L

Maini, transformatoare

mG

M

T

RedresoarenG

Tuburi electronice, semiconductoarepV

RezistoarerR

Alte dispozitive de acionaresY

Dispozitive complexeuA

Amplificator

D

Memorie cu ferite

E

Cuptor electric

N

Regulator

U

Convertor de frecven

Elemente logiceyD

Circuitul logic SAU

Armturi mecanice diversevE Robinet

Marcarea alfa-numeric a extremitilor conductoarelor

Tabelul 1.6

Destinaia conductoarelorSimbolul alfa-numeric

Reea trifazatFaza 1L1

Faza 2L2

Faza 3L3

Conductor neutruN

Reea de curent continuuPozitivL+

NegativL-

MedianM

Conductor de protecie legat la pmntPE

Conductor de protecie i conductor neutru confundatePEN

Conductor de legare la pmntE

Mas, asiuMM

Simboluri de definire general a funciei circuitului logic.

Tabelul 1.7

SimbolulSemnificaie

(Element I (AND)

(1Element SAU (OR)

(1Element SAU EXCLUSIV (EXCLUSIV OR)

1Registru tampon

Amplificator

((Trigger Schmitt

X/YConvertor de cod (codificator, decodificator); X,Y pot fi nlocuite prin indicaii asupra codurilor

MUXMultiplexor

DXDemultiplexor

(Sumator

P-QScztor

SimbolulSemnificaie

(Multiplicator

COMPComparator

ALUUnitate aritmetic i logic (ARITMETIC AND LOGIC UNIT)

Monostabil

G

Astabil (generator de impulsuri)

SRGmRegistru de deplasare (SHIFT REGISTER); m( numr de cifre binare

CTRDIVmNumrtor modulo m (COUTER DIVIDER)

ROM*m1 x m2Memorii; m1(numr de cuvinte;

m2(cifre binare/cuvnt

1.2CONDIIILE IMPUSE SISTEMELOR DE COMAND ale SAE

Pentru o bun funcionare, sistemele de comand SAE trebuie s ndeplineasc o serie de condiii. n cele ce urmeaz se prezint cteva din cele care au o mai mare importan, respectiv:

1.2.1.Simplitatea comenzii SAE

Aceasta este determinat de ndeplinirea urmtoarelor condiii:

utilizarea unei cantiti minime de aparate, instrumente i dispozitive componente;

utilizarea unor dispozitive i aparate simple i de acelai fel;

utilizarea unei cantiti minime de elemente (contacte, bobine, componente electronice, conductoare etc.) n sisteme.

1.2.2.Sigurana comenzii SAESigurana n funcionare a oricrui sistem depinde de sigurana aparatelor, dispozitivelor, instrumentelor sau a elementelor electrice care se utilizeaz la realizarea sistemului. Dac elementele componente vor fi robuste i sigure n exploatare i dac coeficientul de siguran, admis la proiectarea i executarea schemei, este mrit, atunci i sigurana instalaiei este maxim.

Este necesar s se prevad o protecie corespunztoare din toate punctele de. vedere. Conductoarele de legtur trebuie s fie montate rigid i sigur pe panou pentru prentmpinarea

strpungerii i a defectelor accidentale.

Sigurana crete dac se folosesc cele mai raionale sisteme de blocaj electric sau mecanic. Un sistem sigur nu trebuie s permit apariia avariei chiar dac se defecteaz unele din aparatele sau subansamblurile sistemului sau dac operatorul d o comand greit.

1.2.3.Flexibilitatea sistemului i comoditatea comenzii SAE

Un sistem de comand este cu att mai flexibil cu ct este mai uoar trecerea de la un ciclu de lucru al SAE la un alt ciclu, de la comanda manual la cea automat sau invers. Comanda este mai comod cnd poate fi realizat din mai multe puncte ale mainii i cnd este asigurat un control vizual al funcionrii SAE de ctre operator.

La proiectarea instalaiei trebuie avut n vedere ca amplasarea aparatelor de comand s fie astfel nct operatorul s consume un minim de timp i energie pentru comand.

1.2.4.Controlul integritii sistemului i comoditatea determinrii defectelor SAELa sistemele de acionare electrice de o complexitate mai mare este necesar s se prevad posibilitatea controlului strii de funcionare a diferitelor elemente pentru detectarea rapid a defectelor ce pot aprea. Din acest motiv sistemele complicate sunt secionate iar seciile se alimenteaz prin sigurane fuzibile i ntreruptoare proprii. n plus se utilizeaz semnalizatoare luminoase care indic starea de funcionare a diferitelor aparate i dispozitive, apariia sau dispariia tensiunii n diferitele pri ale schemei.

1.2.5.Precizia de functionare a SAE n cazul regimului de funcionare normal i de avarie Este necesar ca sistemul s asigure n orice regim o succesiune riguroas a funcionrii dispozitivelor i aparatelor din schem. Trebuie ca schemele s fie astfel concepute nct s se elimine posibilitatea formrii aa numitelor circuite false prin arderea bobinelor releelor, lipirea contactelor, ntreruperea conductoarelor etc.1.2.6.Utilizarea judicioas a aparatajului n SAE Utilizarea corect a aparatajului i dispozitivelor n sistemele de acionare electric nu se rezum numai la respectarea valorilor nominale ale curenilor tensiunilor i a altor parametri ci i la asigurarea concomitent a tuturor condiiilor impuse do constructorul aparatajului.

Astfel, un contactor de curent continuu este corect utilizat dac n primul rnd se respect toate caracteristicile sale nominale, respectiv:

tensiunea nominal,

curentul nominal de durat pentru contactele principale, pentru contactele auxiliare i pentru bobin,

frecvena anclanrilor impus de constructor,

la deschiderea circuitului bobinei s nu apar supratensiuni care depesc valorile admise n schem,

s nu fie legate n paralel bobinele contactoarelor de diferite puteri, fapt care poate duce la lipsa preciziei acionrii contactoarelor la deschidere,

contactorul s fie montat ntr-o poziie normal, s nu fie supus la vibraii puternice i s fie reglat corect, s fie asigurate condiiile normale de rcire, etc.

Un limitator de curs este corect utilizat daca:

curentul i puterea de conectare nu depesc valorile admise,

dac cursa tijei este n limitele stabilite,

dac este montat i reglat corect.

1.2.7.Comoditatea montrii, exploatrii i reparrii SAE n general, montarea i reglarea aparatajului din schemele de comand constituie un proces complex. Din aceast cauz unele pri ale sistemelor complicate sunt asamblate i reglate n laboratoare specializate, urmnd ca apoi s fie aduse la locul de instalare i montate mpreun cu motoarele electrice pe SAE.

Montarea separat a panourilor blocurilor electrice trebuie realizat astfel nct aezarea conductoarelor s se fac cu uurin, de aceea, fiecare unitate are o plac cu contacte la care se efectueaz legturile exterioare. Aceast plac se execut cu contacte sub form de borne cu cleme de ir pentru unitile electrice. Pentru unitile electronice plcile cu contacte sunt constituite astfel nct legturile exterioare s se efectueaze prin lipire.

Sistemele de comand au nevoie de reparaii fie preventive, fie n caz de apariie a unor avarii. De aceea, trebuie luate msuri ca aceste reparaii s se poat executa comod. n acest scop este

necesar ca aparatajul s fie astfel amplasat nct piesele care se uzeaz mai repede s poat fi uor nlocuite. Comutatoarele de reglaj, dispozitivele de acordare ale releelor i ale altor aparate, reostatele de acordare ale blocurilor electronice etc. trebuie s fie uor accesibile pentru reglarea lor.

Este foarte util ca sistemele de comand s fie alctuite din blocuri i panouri de acelai tip. n acest fel exploatarea sistemului este mai simpl iar nlocuirea blocurilor defecte se poate realiza uor din blocurile de rezerv.

1.3PRINCIPII DE NTOCMIRE A SCHEMELOR SAE

1.3.1.Clasificarea schemelor electrice

Schemele electrice, cuprinse n documentaia tehnic, servesc la execuia, montarea, exploatarea i depanarea instalaiei.

Dup scopul urmrit, schemele electrice se clasific n:

explicative (funcionale, de circuite, echivalente )

de conexiune (exterioare, interioare, la borne )

de amplasare

Schemele explicative permit nelegerea funcionrii sau efectuarea calculelor de proiectare a instalaiilor electrice.

O schem funcional red ntr-o reprezentare grafic simpl principiul de funcionare a instalaiei electrice (fig.1.3).

Fig.1.3. Schema funcional pentru sistemul de reglare a turaiei unui motor de curent continuu.

Schema de circuite din fig.1.4. reprezint prin semne convenionale toate circuitele unei instalaii i permite nelegerea n detaliu a funcionrii.

Fig.1.4. Schem de circuite a motorului asincron comandat prin buton normal deschis.

Calculul unui circuit sau a unui element de circuit se realizeaz cu ajutorul unor scheme echivalente prezentate n fig.1.5.

Fig.1.5. Scheme echivalente: a.) transfigurarea triunghi-stea a rezistoarelor;

b.) echivalena unei bobine reale cu un circuit R-L serie.

Schemele de conexiuni sunt destinate execuiei i verificrii conexiunilor unei instalaii. Legturile electrice ntre diferite pri ale unui instalaii, cum ar fi: panouri de comand, tablouri de alimentare, motoare electrice, aparataj electric amplasat pe utilaj, sunt reprezentate prin scheme de conexiuni exterioare. Schema din figura 1.6.,a red conexiunile realizate prin cablurile W1, W2, W3 ntre reeaua de alimentare L1, L2, L3, panoul de acionare A1, motorul M1 i butonul S1.

Fig.1.6.Scheme de conexiuni: exterioare (a), interioare (b) i la borne (c).

Schema de conexiuni interioare constituie reprezentarea grafic a legturilor dintre aparatele aflate n interiorul unui echipament (panou de comand, dulap de acionare etc.). n figura 1.6,b sunt prezentate conexiunile dintre siguranele fuzibile F1, F2, F3 i contactorul K1, realizate n interiorul panoului de acionare A1, prin intermediul irurilor de cleme X1, X2, X3.

O schem de conexiuni la borne reprezint bornele unui aparat i conductoarele conectate la acestea. Figura 1.6,c red conexiunile la bornele siguranei fuzibile F1.

Clasificarea schemelor electrice dup metoda de reprezentare are n vedere:

a numrul de conductoare i aparate similare, figurate printr-un semn convenional unic (reprezentare monofilar i multifilar);

b dispunerea relativ a semnelor convenionale corespunztoare elementelor unui aparat (reprezentarea asamblat, semiasamblat i desfurat);

c corespondena ntre poziiile semnelor convenionale pe schem i dispunerea fizic a aparatelor n instalaie (reprezentarea topografic).

Un exemplu de reprezentare monofilar i multifilar a unui circuit trifazat se prezint n figura 1.7.

Fig.1.7. Reprezentarea unui circuit trifazat: (a) monofilar i (b).multifilar

Reprezentarea asamblat const n desenare a grupat a prilor componente ale unui aparat i este aplicabil la scheme simple. n figura 1.8,a, prile componente ale contactorului K1 i respectiv ale releului termic sunt reprezentate unele lng altele.

Fig.1.8. Reprezentare unei scheme de circuite: (a) asamblat, (b) semiasamblat i (c) desfurat.

n reprezentarea semiasamblat, prile componente ale unor aparate sunt dispersate n schem, dar sunt desenate legturile mecanice ntre acestea (fig.1.8,b). Metoda implic intersectarea traseelor de circuite n scheme de complexitate ridicat, ceea ce determin reducerea calitii desenului.

Reprezentarea desfurat (fig.1.8,c) se distinge prin figurarea elementelor aceluiai aparat n zone diferite ale desenului, ntr-un mod ce permite urmrirea logic a circuitelor i nelegerea uoar a funcionrii instalaiei. Toate prile componente ale unui aparat sunt notate n schem cu acelai simbol literal-numeric.

Schemele electrice sunt constituite din dou circuite distincte:

circuite de for (de obicei trifazate);

circuite de comand (monofazate).

n circuitele de for sunt conectate elementele de acionare (motoare, electromagnei trifazai), iar n circuitele de comand elementele necesare comenzii.

Circuitele de comand sunt legate ntre o faz (R, S sau T) i nulul O, utiliznd sau nu transformatorul cobortor de tensiune, n majoritatea cazurilor circuitele de comand sunt reprezentate aa cum sunt n realitate, adic derivate din circuitele de for. Exist ns i situaii n care cele dou circuite se reprezint separat sau se reprezint numai circuitele de comand.

Pentru o mai bun nelegere a funcionrii schemei i gsirea uoar a contactelor circuitelor se vor nota cu numere, ncepnd cu circuitele de for i continund cu cele de comand.

Identificarea uoar a legturilor din schema desfurat n instalaia fizic se poate realiza prin notarea cu numere a tuturor nodurilor din schem.

1.4ALIMENTAREA CIRCUITELOR DE COMANDA ale SAE

n circuitele de comand sunt conectate bobinele releelor sau bobinele unor aparate de conectare mecanic, hidraulic sau pneumatic (electromagnei, cuplaje electromagnetice, ventile etc.). n comanda electric a SAE cel mai frecvent sunt utilizate releele cu contacte, n ultima perioad se utilizeaz ns tot mai mult elementele de comand fr contacte, n special la mainile cu comand numeric pentru transmiterea informaiilor primite de la purttorul de program i de la traductoarele de deplasare. n cazul unui numr mic de aparate n sistem, alimentarea cu curent se realizeaz de obicei direct de la reeaua electric (ntre o faz i nul), iar atunci cnd sistemul de comand este mai complicat cu ajutorul unui transformator de coborre.

Utilizarea tensiuni de faz de 220 V are avantajul c micoreaz nomenclatorul bobinelor aparatelor privind tensiunea de alimentare i uureaz exploatarea instalaiilor electrice ale SAE. n multe situaii se utilizeaz tensiunea de 220 V obinut printr-un transformator cu raportul de transformare 1:1. Acest mod de obinere a tensiunii de comand are avantaje deoarece dispare conductorul neutru al reelei generale de alimentare i astfel scade i pericolul de electrocutare. La utilizarea tensiunii directe dintre faz i nul exist posibilitatea de electrocutare a persoanelor venite n contact cu partea sub tensiune din schem i masele metalice ale SAE legate la pmnt. La folosirea unui transformator, electrocutarea este posibil numai la atingerea concomitent a celor dou fire de ieire de la transformator.

Prin utilizarea unui transformator de coborre se pot obine tensiuni mai mici dect 220 V. Se utilizeaz tensiunile de 24, 48, 110. Pentru coborrea tensiunii este obligatorie utilizarea transformatoarelor cu nfurare primar separat de cea secundar. Utilizarea autotransformatoarelor, a cobortoarelor de tensiune cu rezistene sau a altor dispozitive, care nu au izolarea galvanic de sursa de curent, este interzis.

Alegerea tensiunii reelei de comand cu transformatoare cobortoare este mai complicat, criteriile principale fiind complexitatea aparaturii electrice, numrul motoarelor electrice comandate, numrul de bobine i contacte din circuitele de comand, n mod frecvent se utilizeaz tensiunile de 110 V i 220 V. Tensiunile de 24 i 48 V se utilizeaz atunci cnd se impun condiii speciale din punctul de vedere al tehnicii securitii (de exemplu cnd exist contacte neacoperite).

Deoarece la unele SAE n sistemele de comand se utilizeaz un numr mare de contacte legate n scrie i lungimi mari de cabluri, este necesar s se in seam la calculul tensiunii de cderile de tensiune ce au loc n contacte i cabluri de legtur pentru a rezulta o funcionare sigur a aparaturii.

Tensiunea nominal poate fi determinat cu relaia:

1.1.

unde:

P - este puterea electromagneilor aparatajului din circuit, n VA ;

RK - rezistena contactelor legate n serie cu bobina aparatelor de putere, P, n ;

Rc - rezistena cablului, n .

Deoarece RK i Rc sunt n general mici (exemplu la 44 contacte RK = l, l i Rc = 1,86 pentru cablul cu seciune de 0,75 mm2 n lungime de 75 m), din relaie se observ c o mare importan o are puterea aparatului conectat, n general pentru P 5 VA rezult UN < 20 V, pentru P < (130150) VA, UN < 100 V, iar pentru P = (300 . . .800) VA, UN = (100. . .200) V.

Asupra stabilitii funcionrii sistemelor de comand cu relee cu contacte influeneaz i oscilarea tensiunii reelei. Conform standardelor, tensiunea ce trebuie s ajung la aparat trebuie s fie egal cu 0,95...1,1 UN, iar aparatul trebuie s lucreze stabil la tensiunea de 0,85. . .1,1 UN.

De reinut!

Condiiile impuse sistemelor de comand ale SAE: -Sigurana comenzii

-Flexibilitatea sistemului i comoditatea comenzii

-Controlul integritii sistemului i comoditatea determinrii defectelor

-Precizia de funcionare a sistemelor n cazul regimului de funcionare normal i de avarie

-Utilizarea judicioas a aparatajului n sistemele de comand

-Comoditatea montrii exploatrii i reparrii sistemelor de

comand

Se vor folosii semnele convenionale i notaiile consacrate.

Citirea schemelor se va face dup studierea semnelor i notaiilor utilizate de productor.

1.5NTOCMIREA CIRCUITELOR DE COMAND ale SAE

Fiecare circuit de comand este destinat de regul alimentrii unei bobine a electromagnetului aparatului electric.

Pentru legarea bobinei la reea se pot utiliza n principiu att elemente de comand cu revenire automat (butoane, limitatoare de curs etc.), ct i elemente care necesit o nou acionare pentru a reveni n poziia iniial (ntreruptoare, comutatoare etc.). n practic se ntlnete mai frecvent prima situaie deoarece, n acest caz, pe lng faptul c se poate realiza o comand cu efort mic, se obine i o protecie n cazul cnd tensiunea de alimentare se ntrerupe pentru o perioad i apoi revine.

n circuitul de comand al bobinei d (figura 1.9., a) s-a prevzut butonul b1 pentru legarea bobinei la reea.

Prin apsarea pe buton contactul normal deschis al acestuia se nchide i bobina d este alimentat la reea. Cnd apsarea nceteaz contactul se deschide i bobina d nu va mai fi alimentat.

Figura 1.9. Scheme pentru legarea la reea a unei bobine cu ajutorul unui buton

a legare fr contact de memorie;

b legarea cu contact de memorie.

n cazul cnd este necesar meninerea alimentrii bobinei i dup ce butonul nu mai este acionat, n paralel cu contactul butonului b1 se leag un contact normal deschis al releului acionat de bobina d (figura 1.9., b). Contactul se va nota tot cu d i el se va nchide la alimentarea bobinei d de la reeaua electric. Contactul d poart denumirea de contact de automeninere sau contact de memorizare.

Pentru ntreruperea alimentrii bobinei d este necesar un buton cu contact normal nchis legat n scrie cu bobina respectiv. Cnd se acioneaz butonul b2 se ntrerupe alimentarea bobinei d i toate contactele acestui releu vor reveni n poziia normal. Prin urmare, contactul normal deschis d se va deschide i va face posibil meninerea ntreruperii alimentrii bobinei d i dup ncetarea aciunii asupra butonului b2.n cazul cnd sunt necesare conectarea i deconectarea de la reea a unei bobine de releu din mai multe locuri (caz frecvent ntlnit la unele SAE) se utilizeaz circuitul din figura 1.10. Se observ c la acionarea oricrui buton de pornire b3 sau b4, bobina c este alimentat, nchizndu-se astfel contactul c al releului care asigur alimentarea bobinei chiar dup ce nceteaz aciunea butonului b3 sau b4. Oprirea se poate realiza prin acionarea fie a butonului bl fie a lui b2.

Figura 1.10. Schem pentru conectarea i deconectarea a unei bobine de la reea din mai multe locuri.

Prin urmare, butoanele de conectare a unui element la reea se leag ntotdeauna n paralel iar butoanele de oprire n serie.

Comanda alimentrii de la reea a unui element de execuie numai atta timp ct se acioneaz butonul de pornire, fr s se stabileasc circuitul de automeninere (pornirea n impulsuri sau de reglare), se ntlnete frecvent n instalaiile electrice ale mainilor-unelte pentru a se putea realiza reglarea mainii. Este ns necesar ca dup executarea reglajului s existe totui o posibilitate de stabilire a comenzii de durat (cu automeninere). Un asemenea circuit este dat n figura 1.11.

Figura 1.11. Schema de comand cu posibilitate de seleci a comenzii de durat sau prin impulsuri.

Cnd ntreruptorul b este deschis, alimentarea bobinei releului intermediar d se realizeaz numai atta timp ct butonul b2 este apsat.

nchiznd ntreruptorul b la apsarea pe butonul b2 se stabilete circuitul 01 i deci se alimenteaz bobina releului d, nchizndu-se contactul d care stabilete circuitul de automeninere. Alimentarea releului d se va ntrerupe prin acionarea butonului b1.Comanda n impulsuri se poate realiza cu schema din figura 1.12. Aceasta se preteaz n special cnd este necesar s se comande acionarea mai multor relee sau contactoare de la acelai buton.

Figura 1.12. Schem pentru comand selectiv a dou circuiteComanda acionrii de durat pentru contactorul c se realizeaz prin apsarea butonului b2 din circuitul 01. Memorizarea comenzii (circuitul 02) i nchiderea circuitelor 04 se realizeaz prin contactele d.La funcionarea n impulsuri se acioneaz butonul b3. n acest caz nu mai exist automeninere i deci contactorul c va fi alimentat de la reea numai atta timp ct se apas pe butonul b3.

Ca elemente de conectare n afara butoanelor se mai pot utiliza limitatoare de curs. Deoarece limitatoarele snt acionate de came aezate chiar pe organele mainii-unelte, rezult c prin intermediul lor se poate realiza automatizarea unui anumit ciclu de lucru al mainii (de exemplu, comanda automat a pornirii motorului m2 n momentul opririi motorului m1, fig. 1.13.).

Figura 1.13. Schema de pornire simultan a dou motoare prin acionarea unui buton de comand i prin limitator de curs.

Pentru legarea la reea a motorului m1 se utilizeaz contactorul c1 iar pentru motorul m2 contactorul c2 (fig. 1.13.). Prin acionarea manual a butonului b1 se alimenteaz la reea bobina contactorului c1 i se nchid contactele c1 din circuitul 03, legnd la reea motorul asincron m1. n acelai timp se nchide i contactul c1 din circuitul 03 realiznd meninerea legrii la reea a bobinei ci i dup ncetarea aciunii asupra butonului b1. Cnd organul pus n micare de motorul m1 ajunge ntr-o anumit poziie acioneaz limitatorul de curs deschiznd contactul normal nchis b (circuitul 03) i nchiznd contactul normal deschis b (circuitul 05). Prin aceasta se deconecteaz de la reea bobina contactorului c1 alimentndu-se bobina contactorului c1. Astfel se oprete motorul m1 (se deschid contactele c1) i se pornete motorul m2 (se nchid contactele c2). Memorarea comenzii se realizeaz cu ajutorul contactului c2 din circuitul 06.n acest mod, cu ajutorul unui limitator de curs, se poate realiza oprirea automat a motorului m1 i pornirea motorului m2.O interaciune automat a dou elemente se poate realiza i prin utilizarea contactelor auxiliare ale contactoarelor (sau releelor intermediare) a releelor de timp sau a releelor de vitez.

Astfel, pentru pornirea concomitent a dou motoare m l i m2 se poate utiliza schema de comand din figura 1.14.

Figura 1.14. Schem pentru pornirea simultan a dou motoare.

Prin acionarea butonului b2 se conecteaz la reea contactorul c1 nchizndu-se toate contactele normal deschise ale, acestuia deci i contactul c1 (din circuitul 05) care conecteaz la reea contactorul c2 ce pune n funciune motorul m2.Oprirea motorului m2 se poate realiza prin acionarea butonului de oprire b3.

Prin interaciunea diferitelor aparate de comanda i conectare se ajunge, uneori, la limitarea posibilitilor de intervenie separat.

Pentru a fi posibil alegerea ntre starea de comand individual i starea de funcionare condiionat este nevoie de intercalarea unor comutatoare de selecionare sau relee intermediare.

Astfel, pentru realizarea att a pornirii concomitente ct i a pornirii i opririi separate a motorului m2 se poate utiliza schema de comand din figura 1.15.

Figura 1.15. Schema pentru pornirea selectiv-concomitent sau separat a dou motoare electrice.

Prin acionarea butonului b2 se conecteaz la reea bobina releului intermediar d, nchizndu-se contactele d din circuitul 06 i din circuitul 09, care conecteaz la reea bobinele contactoarelor c1 i c2 cu ajutorul crora se pornete motorul m1 i respectiv m2. Dup ncetarea acionrii butonului b2, releul d se deconecteaz de la reea i deci contactele d se deschid, ns contactele c1 i respectiv c2 fiind nchise, bobinele contactoarelor c1 i c2 rmn alimentate. Pentru deconectarea contactoarelor c1 i c2 se apas pe butoanele b3 respectiv b5. Deconectarea simultan a ambelor contactoare c1 i c2 (oprirea ambelor motoare) se realizeaz prin acionarea butonului de oprire b1. Se observ c este posibil i conectarea la reea separat a contactorului c1 respectiv c2 (pornire motor m l sau motor m2) prin acionarea fie a butonului de pornire b4 fie a butonului b6. Schema din figura 1.15. poate s fie extins pentru comanda mai multor motoare prin adugarea unor circuite identice cu circuitul 04...06 sau 07...09 pentru fiecare motor acionat.

Un exemplu de alegere ntre starea de funcionare condiionat i cea individual, prin utilizarea unui comutator b0, este dat n schema din figura 1.16.

Figura 1.16. Schema de comand selectiv a dou contactoare.

Astfel, cnd comutatorul b0, se gsete pe poziia II (contactele 12 nchise) funcionarea este aceeai ca a schemei din figura 1.13. Prin trecerea comutatorului b0 n poziia I (contactele 1 3 nchise) este posibil pornirea separat a fiecrui motor n parte.

Acelai lucru se poate realiza prin utilizarea unui simplu comutator (fig. 1.17.) sau a unui releu intermediar (fig. 1.18.).

Figura 1.17. Schem pentru selectarea modului de comand folosind un comutator.

n acest ultim caz funcionarea condiionat a celor dou motoare se va realiza cnd n prealabil se acioneaz butonul b5 urmat de acionarea butonului b1. Utilizarea unui releu intermediar se justific mai ales atunci cnd este necesar nchiderea sau deschiderea simultan a mai multor circuite.

Figura 1.18. Schem de utilizare a unui releu intermediar pentru realizarea unei comenzi selective.

n circuitele schemelor de comand, este necesar n multe cazuri s se prevad blocaje electrice pentru a mpiedica comanda simultan, nedorit a unor relee sau contactoare. O astfel de blocare este necesar la comanda inversrii sensului la motoarele electrice asincrone pentru a nltura scurtcircuitarea a dou faze.

n afara acestor blocaje, n schemele electrice ale SAE se ntlnesc, de asemenea, blocaje funcionale de condiionare i excludere. Astfel, la SAE cu ungere centralizat este necesar ca s se poat porni motoarele de acionare numai dup ce a pornit pompa pentru ungere. Un exemplu este dat n schema din figura 11.

Figura 1.19. Schem de condiionare a pornirii unui motor.

n acdeast schem motorul m2 poate fi pornit numai dup ce motorul m1 (contactorul c1 anclanat) funcioneaz, deoarece numai atunci contactul c1 din circuitul 04 este nchis. Contactul acesta se numete i contact de condiionare.Blocajele de excludere snt de asemenea necesare n schemele de comand ale SAE. Astfel, la cele la care micarea de avans de lucru i deplasarea rapid se realizeaz cu motoare separate trebuie s se ia msuri ca funcionarea celor dou motoare s se exclud. n schema din figura 1.20. se vede c atunci cnd contactorul c1 este legat la reea se exclude posibilitatea funcionrii contactorului c2 ntruct contactul normal nchis c1 din circuitul 03 este deschis. Numai cnd contactorul c1 este deconectat de la reea se poate alimenta bobina

contactorului c2.

Figura 1.20. Schem de blocare a funcionrii unui contactor.

Blocajele de condiionare se realizeaz n general prin contacte normal deschise, iar cele de excludere prin contacte normal nchise.

Pentru alimentarea de la reea a electromagneilor monofazai se utilizeaz circuitele din figura 1.21.

Curent alternativFigura 1.21. Circuite folosite pentru alimentarea unor electromagnei monofazai

Curent continuu

Circuitul din figura 1.21., a este destinat alimentrii electromagneilor de curent alternativ. Conectarea electromagnetului s la reea se face prin nchiderea contactului d. Pentru electromagnei de curent continuu se utilizeaz circuitul din figura 1.21., b. Rezistorul r i dioda p au rolul de a micora fenomenele de autoinducie care se produc la nchiderea i deschiderea circuitului n care se gsete electromagnetul s.

Test de autoevaluare 1

1. S se precizeze schema pentru conectarea i deconectarea a unei bobine de la reea din mai multe locuri. (se va preciza figura corespunztoare)

2. S se precizeze prin ce difer schema de alimentare a unor electromagnei monofazati n curent alternativ de cei alimentai in curent continuu.

Lucrare de verificare la Unitatea de nvare nr. 1

S se calculeze tensiunea nominal de acionare a sistemului de comand cunoscnd:

P=600 VA - este puterea electromagneilor aparatajului din circuit n VA

RK =1,2 - rezistena contactelor legate n serie cu bobina aparatelor de putere P, n;

Rc = 1,95 - rezistena cablului, n .

Rspunsuri i comentarii la ntrebrile din testele de autoevaluare

Test autoevaluare:

1. Figura 2 corespunde situaiei cerute, respectiv conectarea i deconectarea unei bobine de la reea din mai multe locuri.2. Difer prin rezistorul r i dioda p care au rolul de a micora fenomenele de autoinducie care se produc la nchiderea i deschiderea circuitului n care se gsete electromagnetul s, n cazul alimentrii in curent continuu.

Lucrare de verificare:

Recapitulare

Condiiile impuse schemelor SAE:

Sigurana comenzii

Flexibilitatea sistemului i comoditatea comenzii

Controlul integritii sistemului i comoditatea determinrii defectelor

Precizia de funcionare a sistemelor n cazul regimului de funcionare normal i de avarie

Utilizarea judicioas a aparatajului n sistemele de comand

Comoditatea montrii exploatrii i reparrii sistemelor de comand

Concluzie

Realizarea unor scheme ale SAE ntr-o form uor de urmrit n exploatare ct i la transpunerea ei n practic presupune respectarea condiiilor din unitarea de nvare numarul 1.

1.Gh. Tunsoiu .a., Acionri electrice, Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1982

2.E. Seracin, D. Popovici, Tehnica acionrilor electrice, Ed. Tehnic, Bucureti, 1985

3.C. Saal, I. Topa, Alex. Fransua, E. Micu, Acionri electrice i automatizri, Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1980.

4.Agenda electric Moeller

5.Eremia N., Dragu E., Scheme electrice de alimentare i comand a instalailor de acionare electric, articol publicat pe internet

6.Mihaela Morega, Maini i acionri electrice, note de curs Universitatea Politehnica din Bucureti 2006+2007

7. Principii de ntocmire a schemelor electrice , note de curs pe regieLive

EMBED Equation.3

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED Equation.3

1

Managementul calitii

4

Tehnologii submarine Curs i aplicaii

30

Sisteme de acionri electrice Curs i aplicaii

_1362034249.unknown

_1362154211.unknown

_1164030326.unknown

_1164030384.unknown

_1164030910.unknown

_1164030359.unknown

_1164030288.unknown