SISTEME DE

ACTIONARE

ELECTRICA

2

LIST DE TERMENI I CUVINTE CHEIE

a declana a produce o desfacere rapid, prin comand, a unui mecanism care blocheaz micarea unor pri ale unui dispozitiv, n vederea provocrii sau ntreruperii unor aciuni

anclanare operaie de nchidere a unui circuit electric efectuat cu un ntreruptor, un contactor etc.

aparat sistem tehnic care servete la efectuarea unei operaii sau la dirijarea energiei ori la transformarea ei static

aparataj totalitatea aparatelor folosite ntr-o ramur a tiinei sau a tehnicii

automeninere meninerea alimentrii unui contactor chiar dac butonul de pornire nu mai este acionat; se realizeaz cu ajutorul unui contact auxiliar ND al contactorului

basculare micare de balansare, n jurul unei axe orizontale care nu trece prin centrul de greutate

cam proeminen (sau an) cu profil determinat, pe suprafaa unui disc sau arbore, servind la deplasarea periodic a unui organ urmritor (tachet)

capacitate de

comutare

mrime caracteristic a aparatelor electrice; se indic prin curentul de rupere i curentul de nchidere, la aparatele de joas tensiune i prin puterea de rupere i puterea de nchidere, la aparatele de nalt tensiune

caracteristic curb sau expresie analitic reprezentnd dependena dintre anumite mrimi specifice ale unui sistem tehnic sau fizic, n anumite condiii de funcionare

caracteristic intare-ieire

curb sau expresie analitic reprezentnd dependena dintre mrimea de intrare i mrimea de ieire ale unui sistem tehnic, n condiii date de funcionare

comand Operaie manual, semiautomat sau automat, prin care se pune n funciune, se regleaz sau se oprete un sistem tehnic; poate fi direct, indirect sau la distan

contactor aparat electric care, sub aciunea unui semnal de comand, nchide un circuit electric i-l menine nchis numai ct timp dureaz comanda

contactor aparat de comutaie, cu acionare mecanic, electromagnetic sau pneumatic, cu o singur poziie stabil, capabil de a stabili, de a suporta i ntrerupe curenii, n condiii normale de exploatare ale unui circuit, inclusiv curenii de suprasarcin

contactor static contactor la care, fenomenul de comutaie este realizat prin conducia comandat a elementelor semiconductoare (tranzistoare, tiristoare, triace) realizndu-se deci o comutaie fr piese n micare (comutaie static)

curent de

nchidere

cel mai mare curent pe care aparatul l poate stabili sub o tensiune dat

curent de rupere cel mai mare curent pe care aparatul este capabil s-l ntrerup sub o

3

tensiune dat

cuit pies component a unor aparate electrice de conectare, care, ptrunznd n furci, realizeaz o legtur electric conductiv

declanator aparat, acionat manual sau automat, care provoac pe cale mecanic suprimarea unei zvorri sau declanarea mecanismelor

elicoidal n form de elice (curb care poate fi nscris pe un cilindru circular sau pe un con circular i care taie sub un unghi constant generatoarele cilindrului sau ale conului)

factor de

revenire

mrime caracteristic a unui releu, definit prin raportul dintre valoarea mrimii de intrare pentru revenirea releului i valoarea mrimii de intrare pentru acionarea releului

frnare reducere progresiv, eventual pn la oprire, a vitezei de deplasare a unui corp, a unei maini etc., prin transformarea energiei cinetice n alte forme de energie

frnare dinamic (reostatic)

metod de frnare n cadrul creia motorul se decupleaz de la reea i se leag, la bornele sale, un reostat; maina funcioneaz ca generator care transform energia primit de la mecanismul de lucru, n energie electric, debitat n reostat

frnare prin contracurent

metod de frnare care const n inversarea conexiunilor la bornele motorului alimentat de la reea; energia cinetic a mecanismului de lucru i energia primit de la reea, se transform n cldur n motor

frnare recuperativ

metod de frnare n cadrul creia motorul este antrenat de ctre mecanismul antrenat, la o turaie ce depete turaia n gol a motorului; ca urmare, maina funcioneaz ca generator, transformnd energia cinetic a mecanismului acionat, n energie electric, pe care o napoiaz reelei, realiznd o recuperare a energiei; este cea mai economic metod, ns poate fi utilizat numai la turaii mari, i deci cu ea nu se poate realiza oprirea motorului

histerezis fenomen cu caracter ireversibil, care const n faptul c, succesiunea strilor unei substane, determinate de variaia unui parametru, difer de succesiunea strilor determinate de variaia n sens contrar a aceluiai parametru

histerezis

magnetic

fenomen care const n dependena neunivoc a magnetizaiei unui corp feromagnetic, de intensitatea cmpului magnetic exterior

ncercare de scurtcircuit de

laborator

prob de laborator prin care, primarul unui transformator se alimenteaz cu o tensiune redus, astfel nct prin nfurri s circule curenii nominali

inducie electromagnetic

fenomen de producere a unei tensiuni electromotoare (numit tensiune indus) de-a lungul unei curbe nchise, de ctre un cmp magnetic, variabil n timp (numit cmp inductor); tensiunea indus este proporional cu viteza de variaie a fluxului magnetic inductor, iar sensul su este astfel orientat nct, cmpul magnetic al curentului pe care l-ar produce s se opun, prin cmpul su magnetic, variaiei

4

fluxului magnetic inductor

inducie magnetic

mrime vectorial care, mpreun cu intensitatea magnetic, caracterizeaz local componenta magnetic a cmpului electromagnetic

inductor parte component a unei maini electrice, care produce fluxuri magnetice inductoare

indus parte component a unei maini electrice, n care se produc tensiuni electromotoare induse de fluxul magnetic al inductorului

interblocaj imposibilitatea acionriii unui motor n cellalt sens de rotaie, att timp ct acesta funcionez n sens contrar; se realizeaz cu ajutorul a dou contacte auxiliare NI: unul al contactorului pentru un sens de rotaie, i al doilea pentru cellalt sens de rotaie

limitator de

curs

aparat de conectare care ntrerupe sau stabilete circuite, sub aciunea unui element mecanic al instalaiei, aflat n micare

microntreruptor aparat miniatuaral de comand, cu acionare instantanee, caracterizat printr-o mare capacitate de comutare, realizat ntr-un gabarit redus

releu aparat care realizeaz anumite comenzi (de exemplu, comutarea unui anumit circuit) atunci cnd variaz o mrime caracteristic a sistemului tehnic la care este conectat

reostat aparat alctuit dintr-un rezistor a crui rezisten electric este reglabil, fr demontarea conexiunilor; este utilizat la reglarea intensitii curentului electric din circuite

stare acionat a releului

stare a releului caracterizat prin circuit magnetic deschis (clapet liber) la releul de tensiune i prin circuit magnetic nchis (clapet atras) la releul de curent

stare normal a releului

stare a releului caracterizat prin circuit magnetic nchis (clapeta atras) la releul de tensiune i circuit magnetic deschis (clapeta liber) la releul de curent

stroboscopie metod de observare a corpurilor aflate n micare d etranslaie sau de rotaie, cu un anumit caracter de periodicitate, de sacadare; const n ntreruperea intermitent, fie a iluminrii corpului, fie a privirii, avnd drept consecin micorarea aparent a vitezei de micare sau chiar anularea vitezei ori inversarea sensului micrii

traducere transformare a unei mrimi de o anumit natur, numit marime de intrare, ntr-o mrime de alt natur, numit mrime de ieire, n vederea transmisiunii informaiei asociate acestora

traductor dispozitiv care efectueaz operaia de traducere (transformare a unei mrimi de o anumit natur, numit marime de intrare, ntr-o mrime de alt natur, numit mrime de ieire, n vederea transmisiunii informaiei asociate acestora) ntr-un sistem tehnic de reglaj automat, de telecomunicaie, de msurare pe cale elctric a mrimilor neelectrice (de exemplu, tahogeneratoarele).

5

GENERALITI DESPRE MAINILE ELECTRICE

Definirea mainii electrice Mainile electrice sunt sisteme tehnice prin care se asigur conversia electromecanic. Mainile electrice sunt folosite pentru producerea energiei electrice, n care caz sunt

denumite generatoare electrice, sau pentru transformarea energiei electrice n energiei mecanic, n care caz sunt denumite motoare electrice. Maina convertizoare realizeaz modificarea parametrilor energiei electrice (tensiune, curent, frecven etc.) prin intermediul energiei mecanice (figura 1). n situaia n care o main electric primete simultan energie electric i energie mecanic i le transform n cldur, maina funcioneaz n regim de frn.

Figura 1. Conversia energiei cu ajutorul mainilor electrice:

Pm putere mecanic; Pe putere electric; Pjf pierderi electrice (efect Joule) i prin frecri.

Din punct de vedere funcional, orice main electric poate lucra fie n regim de generator electric fie n regim de motor electric, fr vreo modificare constructiv, deci mainile electrice sunt reversibile.

Dup natura tensiunii de alimentare (sau a tensiunii pe care o produc la borne, n regim de generator) mainile sunt:

- maini electrice de curent continuu, utilizate n reelele de curent continuu; - maini electrice de curent alternativ, utilizate n reelele de curent alternativ; - maini electrice universale, care se pot utiliza att n reelele de curent alternativ

ct i n reelele de curent continuu. Mainile de curent continuu, datorit schemei de conexiune a nfurrilor de excitaie,

pot avea caracteristici funcionale (electromecanice) diferite. Mainile de curent alternativ la care inductorul se rotete sincron cu cmpul magnetic

nvrtitor se numesc maini sincrone; turaia motoarelor depinde numai de frecvena tensiunii de alimentare i de numrul de poli.

Mainile de curent alternativ la care rotorul se nvrtete cu o vitez diferit de a cmpului magnetic inductor se numesc maini asincrone; n afar de frecvena tensiunii de alimentare a inductorului i de numrul de poli, turaia mainii asincrone depinde i de sarcina mecanic opus motorului de ctre mecanismele antrenate.

n procesul de transformare energetic realizat de mainile electrice nu toat energia primit se transform n energie util. Au loc i pierderi nedorite, care pot fi limitate constructiv, dar nu pot fi eliminate definitiv.

6

F2

F2

F1

F1

E1

E1 E2

E2

A1 A1 A1

A1 A1

A2

A2 A2

A2 A2

D1

D1

D2

D2

Separata Derivatie Serie

Compound Mixta

Pierderile de energie, respectiv de putere, se produc n principal datorit: - frecrilor mecanice dintre piese n micare relativ ( Pm) i dintre acestea i aer; - curenilor turbionari i a fenomenului de histerezis care apar n piesele

feromagnetice(PFe);

- efectului Joule n conductoarele parcurse de curent electric( Pj).

Datorit acestor pierderi, randamentul al unei maini electrice, definit ca raportul dintre puterea util P2 i puterea consumat P1, este totdeauna subunitar.

Matematic, acestei realiti i corespun relaiile:

p = Pm + Pj + PFe P1 = P2 + p

pP

P

P

P

1

2

1

2

Observaie: Pierderile n procesul de conversie a energiei, realizat prin intermediul mainilor electrice, sunt ireversibile, transformate n cldur.

NOIUNI GENERALE DESPRE MAINI ELECTRICE DE

CURENT CONTINUU

Definiie Maina electric la care schimbul principal de energie cu o reea se realizeaz n

curent continuu este cunoscut sub denumirea de main de curent continuu. Clasificare

Clasificarea mainilor de curent continuu se face n funcie de modul de conectare a nfurrii de excitaie fa de nfurarea indusului.

n figura 1 sunt reprezentate semnele convenionale pentru mainile de curent continuu i modul de notare (consacrat) al nfurrilor.

Figura 1. Simbolizarea mainilor de curent continuu n funcie de modul de conectare a nfurrii de excitaie fa de nfurarea indusului

7

Maina de curent continuu poate funciona n trei regimuri din punctul de vedere al transformrii energetice efectuate:

de generator, de motor de frn.

Un regim de funcionare este precizat de ansamblul valorilor numerice pe care le au, la un moment dat, mrimile mecanice i electrice prin care se caracterizeaz funcionarea mainii respective.

Domenii de utilizare Mainile electrice de curent continuu se construiesc cu puteri de la cteva zeci de wai pn la mii de

kilowai. Funcie de utilizarea lor, acestea pot fi de tip: MCG- de uz general, folosite n automatizarea proceselor de producie; MCM- utilizate n metalurgie pentru acionarea cilor cu role, manipulatoarelor la cajele laminor,

mpingtoarelor n cuptor etc.; MCU- pentru acionri de maini unelte (motoare construite pentru a putea funciona n condiiile

alimentrii de la convertizoare cu tiristoare); TN- pentru transport uzinal (electrocare, transpalete, electrostivuitoare); pentru traciune feroviar

(motoare pentru locomotive electrice, motoare pentru locomotive Diesel-electrice, generatoare principale i auxiliare destinate locomotivelor Diesel-electrice);

SSTA i MTA- motoare destinate acionrii locomotivelor electrice de min; CSC- convertizoare pentru sudare; pentru instalaii de foraj; pentru ncrcarea bateriilor de

acumulatoare.

CARACTERISTICI MECANICE ALE MOTOARELOR DE C.C.

Pentru a funciona ca motor, maina electric se va alimenta de la o surs de energie de curent continuu.

Figura 1 Schemele motoarelor de curent continuu

a - M.c.c. cu excitaie separat, b - M.c.c. cu excitaie serie, c - M.c.c. cu excitaie derivaie

E E E

Ia Ia Ia

I I

I

I

iex iex

iex

iex

a b c

8

n funcie de sistemul de excitaie, ecuaia de tensiuni la funcionarea n sarcin a unui motor de c.c. este:

excitaie separat U = E + Ra.I; excitaie serie U = E + (Ra + Re).I; excitaie derivaie U = E + Ra.(I iex); excitaie mixt U = E + Ra.(I iex) + RsI;

Cuplul electromagnetic al motoarelor de curent continuu

Cuplul electromagnetic al motorului de curent continuu nu depinde de turaie, fiind proporional (prin factorul constructiv Km) cu fluxul inductor i cu curentul prin nfurarea indusului.

Me = Km..Ia Caracteristica mecanic a motoarelor de curent continuu Caracteristica mecanic a motoarelor de c.c., este dependena, grafic sau analitic, dintre

turaia n i cuplul M: n = f(M)

i se traseaz pentru U = ct. i Rex = ct. Aceast caracteristic arat modul cum variaz turaia n, a motorului cnd variaz cuplul

de sarcin, M. Pentru motorul cu excitaie serie, cuplul este proporional cu ptratul curentului iar

caracteristica mecanic a motorului are aspectul unei hiperbole Observaie: La mersul n gol, turaia motorului serie, n0, tinde spre infinit i din aceast

cauz motorul cu excitaie serie nu poate funciona n gol sau cu sarcini foarte reduse, deoarece rotorul ar fi distrus de forele centrifuge.

PORNIREA MOTOARELOR DE C.C.

La motoarele de curent continuu, curentul Ia din indus nu trebuie s depeasc de 2-2,5 ori curentul nominal, nici chiar un timp scurt, deoarece n caz contrar comutaia s-ar nruti foarte mult, i, n plus, nclzirea conductoarelor ar depi limitele admisibile.

La pornire, cnd turaia este nul, ntreaga tensiune de alimentare se regsete pe rezistena (destul de sczut) a indusului.

Observaie: la funcionarea normal, cu o anumit turaie, pe lng tensiunea reelei, n motor mai apare prin inducie i o alt tensiune, numit contraelectromotoare, care se scade din tensiunea de alimentare i astfel, pe rezistena indusului se regsete o tensiune mult mai mic.

Rezult valoarea curentului de pornire: a

pR

UI .

Acest curent depete de 20 50 de ori curentul nominal, deci nu este admisibil pentru motor i nici pentru reeaua care alimenteaz motorul.

9

Reducerea curentului de pornire se poate face prin:

reducerea tensiunii de alimentare U. Aceast metod se poate aplica numai dac tensiunea U poate fi reglat dup voie, cu o instalaie special.

introducerea n circuitul principal al motorului a reostatului de pornire Rp. Prin alegerea convenabil a lui Rp curentul de pornire poate fi mult diminuat:

pa

pRR

UI

= (2-2,5)In.

Aceast metod se aplic la motoarele alimentate de la reele cu tensiune constant. Pe msur ce turaia motorului crete, reostatul Rp poate fi treptat scos din circuit astfel ca, la sfritul pornirii, el s fie scurtcircuitat (fig.1).

Figura 1. Pornirea M.c.c. prin nserierea n circuitul indusului a unui reostat n trepte:

a - schema de principiu; b - diagrama pornirii n trepte a unui motor de c.c.

REGLAREA VITEZEI MOTOARELOR DE C.C.

Posibilitile de variaie a turaiei rezult din analiza termenilor relaiei de dependen dintre turaie i cuplu:

UM

MMMn Mm

R1R1

R2R2

R3 R3

Ra

Ra

Uex

Iex

r3 r2 r1 N

n1

n2n3nnn0

a b

e

asa

k

IRRUn

)(

variaia tensiunii

variaia fluxului inductor

variaia unei rezistene nseriate cu circuitul indusului

10

M Mn

n0

nn

n

-Ma

Figura 1 Explicativ la frnarea prin recuperare

Variaia turaiei se obine prin:

modificarea tensiunii de alimentare U. Dac fluxul este constant, viteza variaz proporional cu tensiunea aplicat. Aceast metod se poate aplica practic numai la motorul cu excitaie separat;

schimbarea rezistenei din circuitul indusului Ra ( fig. 1);

modificarea fluxului inductor se face cu ajutorul reostatului de excitaie. Viteza variaz invers proporional cu fluxul, deci cu curentul de excitaie. Prin aceast metod se obine un reglaj al turaiei peste valoarea nominal, pn la 2 3 ori turaia nominal (fig. 2)

FRNAREA MOTOARELOR DE C.C.

La acionarea electric a unor maini de lucru, apare necesitatea frnrii acestora, fie pentru micorarea vitezei, fie pentru meninerea constant a vitezei mecanismului care este sub aciunea unui cuplu exterior activ, care tinde s-l accelereze (de exemplu, la coborrea unei greuti).

Principalele metode de frnare sunt:

Frnarea prin recuperare. Aceast metod se utilizeaz atunci cnd motorul este antrenat de ctre mecanismul acionat cu un cuplu activ Ma, la o turaie ce depete turaia n gol n0 a motorului. O astfel de situaie apare de exemplu la un vehicul

Fig.1 Reglarea turaiei motoarelor de curent continuu cu ajutorul unui reostat montat n indus: a - schema de montaj pentru un motor cu excitaie derivaie; b - caracteristicile turaiei pentru un

motor cu excitaie derivaie

b

M

M

M

M M n M n

n n

R s

R c

n

n

a b a

'

on

on on

Fig. 2 Reglarea turaiei motoarelor de curent continuu cu ajutorul unui reostat montat n circuitul de excitaie: a - schema de montaj

pentru un motor cu excitaie derivaie; b - caracteristica turaiei pentru un motor cu

flux diminuat.

11

acionat electric ( locomotiv electric, tramvai etc.) care coboar o pant. Cnd vehiculul este acionat de motor, acesta este alimentat de la reea cu tensiunea U, iar curentul are un anumit sens prin motor. Cnd ncepe coborrea pantei, fora gravitaional acioneaz asupra vehiculului, iar cuplul motor i curentul scad la zero, maina de curent continuu mergnd n gol. Crescnd viteza de rotaie peste n0 (fig. 1), tensiunea contaelectromotoare depete ca valoare tensiunea de alimentare U, apare un curent Ia prin indus de sens invers dect n situaia anterioar i maina funcioneaz ca generator, transformnd energia cinetic a vehiculului n energie electric pe care o napoiaz reelei, realiznd o recuperare a energiei. Frnarea prin recuperare este cea mai economic metod, ns poate fi utilizat numai la turaii mai mari dect turaia nominal i deci prin aceast metod nu se poate realiza oprirea motorului.

Frnarea dinamic sau reostatic (fig. 2) se obine decuplnd motorul de la reea i legnd la bornele sale un reostat Rf. Maina funcioneaz ca generator, transformnd energia primit de la mecanism, n energie electric debitat pe reostat.

Efectul de frnare se micoreaz pe msura descreterii turaiei, aa nct nici cu aceast metod nu se poate obine dect frnarea pn la turaii mici.

Metoda este larg utilizat n practic, de exemplu la vehicule acionate electric.

Frnarea prin contracurent (fig.3) const n inversarea conexiunilor la bornele motorului alimentat de la reea. La aceast metod, energia cinetic a mecanismului i energia primit de la reea se transform n cldur disipat n motor i ntr-un reostat de frnare Rf nseriat n indus, obinndu-se o frnare puternic, sensul de rotaie putndu-se inversa, dac maina nu este deconectat la timp de la reea.

n

M

M F1

F

F Rf

Rf

1 2 K

Rc

Mr

no

a b

Mr

F2

Figura 2. Frnarea dinamic: a Schema de principiu (1- regim de motor; 2- regim de frn); b diagrama frnrii (Mr cuplul rezistiv al mecanismului antrenat)

12

MF1 F2

F

F

Rf

Rf

12

K

RC

MMr

n0

n0

n

rM

a b

Comand frn mecanic

Figura 3. Frnarea contracurent: a schema de principiu (1 regim de motor, 2 regim de frn);

b diagrama frnrii (Mr cuplul rezistent al mecanismului antrenat).

TRANSFORMATORUL ELECTRIC GENERALITI Definiie

Transformatorul electric este un aparat electromagnetic static, utilizat pentru

modificarea parametrilor energiei electromagnetice primite de la o reea de curent alternativ.

Parametrii care pot fi modificai sunt tensiunea, intensitatea i numrul de faze, pstrndu-se constant frecvena.

Utilizri Transformatoarele sunt utilizate n practic, ndeosebi n domeniul transportului i distribuiei

electrice.

La transportul energiei electrice, cu ct este mai mare cantitatea de energie de transportat i mai lung linia de transport, cu att trebuie s fie mai nalt tensiunea liniei, pentru a se realiza un transport de energie economic (cu randament maxim, deci cu pierderi minime).

Se cunoate c n centralele electrice nu se pot produce tensiuni mai mari de 10.000 voli. n consecin, pentru ca energia electric furnizat de ele s ajung la consumator este necesar ca energia s fie transportat pe liniile de nalt tensiune. Transportul energiei nu se poate efectua economic dect dac se realizeaz la un curent mic i la o tensiune ridicat.

La locul de utilizare, energia electric este din nou transformat, prin intermediul transformatoarelor cobortoare, la o tensiune joas, cu care sunt alimentate receptoarele.

13

Clasificare

n funcie de domeniul de utilizare transformatoarele se pot clasifica astfel : - transformatoare de putere, utilizate la transportul i distribuia energiei electrice; - autotransformatoare, utilizate pentru transformarea tensiunii n limite reduse,

pentru pornirea motoarelor de curent alternativ etc.;

- transformatoare de msur, utilizate pentru conectarea indirect a aparatelor de msur a tensiunilor i curenilor mari;

- transformatoare de putere cu caracteristici speciale, cum sunt cele pentru

alimentarea cuptoarelor electrice, pentru sudare electric, pentru ncercri etc.; - transformatoare de putere mic, cum sunt transformatoarele de siguran,

transformatoarele de izolare, de separare etc.

Clasificarea transformatoarelor electrice se mai poate face i dup numrul de faze, n transformatoare monofazate i transformatoare trifazate.

Indiferent de tipul de transformator, acesta poate fi rcit natural sau cu ulei. Notarea capetelor nfurrilor se face cu majuscule pentru tensiunea mai mare i cu

litere mici pentru tensiunea mai mic, utiliznd litere de la nceputul alfabetului pentru nceputul nfurrilor, respectiv de la sfritul alfabetului pentru sfritul nfurrilor.

Deci nceputurile nfurrilor se noteaz, n ordine, cu A, B, C, sau a, b, c, iar sfriturile se noteaz cu X, Y, Z, sau x, y, z (fig. 1).

Punctul neutru al nfurrilor transformatoarelor trifazate, dac este scos la cutia de borne, se noteaz cu N sau n.

Figura 1. Notarea capetelor nfurrilor transformatoarelor electrice.

Dispunerea i marcarea bornelor la cutia de borne a transformatorului sunt prezentate n figura 2.

Figura 2. Dispunerea i marcarea bornelor la transformatoare

ANn

Aa

a

BB Cb c

b

A

nalt joas

Tensiune nalt tensiune joas tensiune

a aA

B

B b

b

C c

X

Y

x

y

Z z

14

Semne convenionale Semnele convenionale pentru transformatoare sunt date de STAS 11381 / 17 89 i

prezentate n figura 3.

a b c d

Figura 3. Semne convenionale: a transformator monofazat cu doua nfurri, btransformator trifazat cu dou nfurri,

c-transformator trifazat cu trei nfurri, d-autotransformator trifazat.

MAINA ELECTRIC ASINCRON GENERALITI

Definiie Se numete main asincron acea main de curent alternativ care, la frecvena dat a

reelei, funcioneaz cu o turaie variabil cu sarcina. Mainile electrice asincrone sunt caracterizate prin faptul c au viteza de rotaie puin

diferit de viteza cmpului inductor, de unde i numele de asincrone. Ele pot funciona n regim de motor, n regim de generator sau n regim de frn. n

practic, cea mai larg utilizare o au ca motoare electrice. Dup modul de realizare a nfurrii indusului, exist

dou tipuri principale de maini asincrone: maini asincrone cu rotorul bobinat i cu inele

colectoare (pe scurt maini asincrone cu inele); maini asincrone cu rotorul n scurtcircuit

(sau cu rotorul n colivie).

Figura 1. Motor asincron cu inele

15

Semne convenionale

n figura 1 sunt reprezentate o parte din semnele convenionale pentru mainile asincrone.

a b c d Figura 1 Semne convenionale pentru mainile asincrone:

a motorul asincron trifazat cu rotorul n scurtcircuit; b motorul cu rotorul bobinat; c motor asincron monofazat; d motor asincron monofazat cu faz auxiliar.

n cazul mainilor cu inele, capetele nfurrii statorului sunt legate la o plac de borne (fig. 2); aceast nfurare (trifazat), poate fi legat n stea sau n triunghi.

Notarea nfurrilor statorice i rotorice se face conform STAS 3530-87.

Figura 2. Notarea i aezarea bornelor pe plac, la motoarele asincrone trifazate cu inele

Domenii de utilizare

Motoarele asincrone trifazate formeaz cea mai mare categorie de consumatori de energie electric din sistemul energetic, fiind utilizate n toate domeniile de activitate: maini-unelte (strunguri, raboteze, freze, polizoare, maini de gurit, ferstraie mecanice etc.), poduri rulante, macarale, pompe, ventilatoare etc.

Motoarele monofazate sunt utilizate n special n instalaiile de uz gospodresc: aeroterme, pompe, maini de splat, polizoare, ventilatoare, maini-unelte (polizoare, ferestru circular, lefuitoare cu vibraii, polizor unghiular, ferestru circular etc.), maini de gurit, maini de gurit cu percuie, rnie electrice etc.

Pn de curnd, motoarele asincrone erau utilizate ca motoare de antrenare n acionrile cu turaie constant; prin dezvoltarea electronicii de putere, acionrile reglabile cu motoare asincrone au cptat o extindere remarcabil, datorit fiabilitii lor net superioare, n comparaie cu motoarele de curent continuu.

M3

M3

M

3

M

1

M1

M3

M

1

M1

U 1

U 2 U 2

V 2 V 2

V 1 V 1 W 1 W 1

W 2 W 2

W 1

W 2 W 2

W 1 U 1 U 1 V 1

V 2

V 2

V 1

U 2

U 2

U 1

Conexiunea stea Conexiunea triunghi

16

K

KMm

Mm

M

M

Mn

Mn

Mp

Mp

N

N

nn1nnnm

P

P

snba

sm 1

S

Caracteristica mecanic a motoarelor asincrone trifazate O form analitic simplificat a caracteristicii mecanice a unui motor asincron trifazat,

util pentru nelegerea modului n care se comport maina asincron funcionnd n regim de motor este urmtoarea:

s

s

s

s

2MM

m

m

m

n care: Mm valoarea maxim a cuplului electromagnetic; sm valoarea alunecrii care corespunde cuplului maxim;

sn valoarea alunecrii care corespunde cuplului nominal sn [0,01; 0,1].;

s [0; 1] alunecarea la care funcioneaz motorul.

Observaie: diferena turaiei rotorului fa de valoarea pe care ar trebui s-o aib datorit cmpului electromagnetic al statorului se descrie prin mrimea specific numit alunecare (notat cu s).

Aplicnd cunotinele dobndite la matematic, se obine urmtoarea reprezentare grafic:

Figura 3. Caracteristica mecanic: a M = f(s); b M = f(n).

PORNIREA I REGLAREA VITEZEI MOTORULUI ASINCRON TRIFAZAT CU INELE

Faptul c la acest tip de motoare sunt accesibile capetele nfurrii trifazate rotorice, are

implicaii asupra metodelor de pornire i de reglare a vitezei. Astfel, nserierea unui reostat trifazat n circuitul rotoric permite reducerea curentului absorbit la pornire i obinerea unor turaii variabile n regim de funcionare normal.

a

Figura 1. Motor asincron cu inele: a ansamblu; b rotor.

b

17

M3

123

n figura 2. este reprezentat schema circuitului de for al unui motor, la ale crui inele este legat un reostat trifazat n stea (n practic acest montaj este folosit frecvent la instalaiile de ridicat).

Figura 2. Pornirea i reglarea turaiei la motoare asincrone cu inele.

Dac bara de scurtcircuitare a reostatului s-ar gsi pe poziia 3, nfurarea rotorului ar fi scurtcircuitat i motorul s-ar roti cu turaia nominal nn. Pe msur ce bara se deplaseaz spre poziia 1 din figur, n aceeai msur se introduc rezistene suplimentare Rp pe fiecare faz a rotorului.

n figura 3, curba 0 reprezint caracteristica motorului cu inele scurtcircuitate, deci pentru Rp = 0.

Introducnd n rotor, cu ajutorul reostatului legat la inele o rezisten suplimentar Rp1, se obine o nou caracteristic mecanic, reprezentat prin curba 1.

Prin nserierea rezistenei suplimentare Rp2 > Rp1, se obine caracteristica mecanic 2.

Figura 3. Caracteristicile mecanice la reglarea

turaiei motoarelor asincrone cu inele, cu reostat rotoric.

Observaie: prin modificarea rezistenei circuitului rotoric, nu se modific cuplul maxim, ns se modific alunecarea maxim.

M0 1 2

Mm

Mr

s0 s1 s2s

1

Mp0 Mp1 Mp2

18

Pentru acelai cuplu rezistent Mr la arborele motorului, pe cele 3 caracteristici se obin trei alunecri diferite, s0, s1 respectiv s2, deci i turaii rotorice diferite (cu att mai mici, cu ct alunecarea este mai mare).

Observaie: reglarea vitezei prin reostat produce pierderile suplimentare de putere, care micoreaz randamentul. Din acest motiv, reglarea vitezei cu reostat se face cnd se cere reducerea turaiei cu cel mult 10 20%; o reducere mai mare a turaiei se admite numai dac funcionarea cu turaie redus dureaz un timp scurt.

Pornirea motoarelor este recomandat s se efectueze la un cuplu ct mai mare: prin alegerea corespunztoare a valorii reostatului de pornire, se poate porni un motor chiar la cuplul maxim pe care l poate dezvolta acesta.

Observaie: la sfritul perioadei de pornire, reostatul trebuie scurtcircuitat, dac nu se efectueaz i reglarea vitezei prin aceeai metod; altfel, reostatul proiectat s funcioneze un timp scurt, se va deteriora i, n plus, randamentul acionrii va fi mult diminuat.

Pentru reglarea vitezei motoarelor asincrone cu inele, se mai utilizeaz cu randament mult mai crescut metoda dublei alimentri. Aceast metod presupune alimentarea motorului i prin stator i prin rotor, cu dou tensiuni de frecvene diferite: raportul acestor frecvene impune turaia rotorului, obinndu-se turaia dorit.

REGLAREA VITEZEI

MOTORULUI ASINCRON TRIFAZAT N COLIVIE

Figura 1. Componentele unui motor asincron cu rotor n colivie

Din relaia cu care se determin turaia unui motor asincron n funcie de alunecare

p

s)(160fs)(1nn 11

se poate deduce c viteza rotorului poate fi reglat prin urmtoarele metode: - prin variaia frecvenei f1 i/sau a amplitudinii tensiunii de alimentare; - prin schimbarea numrului de poli 2p; Prima metod, prin variaia frecvenei f1 i a amplitudinii tensiunii de

alimentare, necesit alimentarea motorului de la un generator special de tensiune, a crei frecven i amplitudine poate fi variat.

19

A doua metod, prin schimbarea numrului de poli 2p, cere un bobinaj special i un comutator care, prin schimbarea conexiunilor, schimb numrul de poli, att n stator ct i n rotor. De exemplu, n figura 2 este artat modul cum prin schimbarea legturilor de bobinaj se modific numrul de poli 2p = 4 n 2p = 2.

Observaie: schimbarea numrului de poli n rotorul unui motor cu inele impun ca necesare inele suplimentare, care complic mult construcia; din acest motiv, schimbarea numrului de poli la motorul cu inele se folosete rar.

Figura 2. Schimbarea numrului de poli prin modificarea legturilor la nfurarea statoric.

PORNIREA MOTORULUI ASINCRON TRIFAZAT N COLIVIE

La pornirea motoarelor cu rotorul n scurtcircuit accesul la bornele rotorice nu mai este posibil. De aceea, la aceste motoare, metodele de pornire sunt concentrate pe circuitul

statoric, iar rotorului i se aduc modificri constructive care vizeaz mbuntirea performanelor la pornire (creterea cuplului i micorarea curentului absorbit).

Modificrile constau n:

fie adncirea crestturilor rotorice i realizarea coliviei din bare nalte

fie realizarea unei colivii duble: una de pornire spre ntrefier i alta de funcionare spre axul rotoric

Colivia de pornire este parcurs de curent un timp scurt, ct dureaz pornirea, i pentru a micora curentul de pornire se execut din materiale cu rezistivitate mare (alam).

Colivia de funcionare se execut din cupru.

Pornirea motoarelor asincrone cu rotorul n scurtcircuit se poate face: - prin conectare direct la reea; - prin trecerea conexiunii statorice din stea n triunghi; - prin reducerea tensiunii de alimentare;

N

2p = 4 2p = 2

2

22

4 4

4

1 3

3

31 2

N

S

SS

N

20

M

B

U1 V1 W1

W2U2 V2

Y

Y

B

Mn

MpY ssn 1

Conectarea direct la reea este utilizat frecvent acolo unde reelele de alimentare i mecanismele antrenate permit acest lucru. Curentul de pornire este de 4 7 ori mai mare dect curentul nominal deci metoda este indicat pentru motoarele de puteri mici (la care i curenii nominali sunt mici). Pentru pornirea motorului conectat direct la reea se folosesc scheme de pornire care includ aparate manuale sau contactoare (fig.1).

Figura 1. Pornirea prin conectare direct la reea: a - pornirea direct cu ajutorul comutatorului manual;

b- pornirea direct cu ajutorul contactoarelor

Comutarea conexiunii statorice din stea n triunghi se realizeaz cu un comutator stea-triunghi cu acionare manual sau automat, care realizeaz, aa cum se vede n figura 2, conectarea n stea i apoi n triunghi a nfurrilor statorice ale motorului asincron cu rotorul n scurtcircuit sau bobinat.

Trecerea de la conexiunea stea la conexiunea triunghi se face dup un anumit timp i echivaleaz cu trecerea de la o tensiune de alimentare redus, la tensiunea nominal.

Acest procedeu de pornire este folosit la motoare mici i mijlocii i este simplu i ieftin.

a b Figura 2. Pornirea stea-triunghi a motorului asincron trifazat:

a- schema electric de principiu; b- deplasarea punctului de funcionare.

F

Q

M3

M3

F

C C

bp

ba

C

21

Observaie: Pentru ca s fie posibil pornirea unui motor cu comutator stea-triunghi de la reeaua trifazat alternativ de 380 V, 50 Hz, pe plcua lui trebuie s fie scris

conexiunea / Y i tensiunea 380/660 V. Aceasta nseamn c nfurrile sunt calculate pentru tensiunea de 380 V pe faz i pentru a funciona la caracteristicile sale nominale trebuie s fie alimentat n conexiunea triunghi la 380 V ntre faze.

n momentul pornirii, un asemenea motor se cupleaz la reea cu fazele legate n

stea, deci tensiunea aplicat fazelor se reduce de 3 ori i, de asemenea, se reduce de

3 ori curentul de pornire pe faz al motorului; este simplu de vzut c la pornire

curentul n conductoarele de linie se reduce de 3 ori:

Ip = 3.IYp (3.9)

Dup ce pornirea este terminat, adic dup ce motorul a atins turaia nominal, bobinajul se leag n triunghi.

Pornirea motoarelor n scurtcircuit, prin metoda stea-triunghi, reduce cuplul de pornire de 3 ori.

Observaie: Metoda pornirii Y-D poate fi utilizat i la motoarele cu inele, dac bobinajul statoric permite acest lucru.

La motoarele care nu pot fi pornite prin cuplare direct la reea sau prin conectare stea-triunghi se realizeaz pornirea prin reducerea tensiunii de alimentare, recurgnd pentru aceasta la un autotransformator trifazat de pornire.

Datorit costului ridicat al autotransformatorului, a volumului acestuia i a complexitii schemei, acest procedeu are utilizare limitat.

22

SCHIMBAREA SENSULUI DE ROTAIE LA MOTOARELE ASINCRONE TRIFAZATE

Rotorul motorului asincron se rotete n acelai sens cu cmpul inductor statoric, iar sensul acestuia este dat de succesiunea fazelor la bornele nfurrilor, adic de ordinea n care curenii prin cele trei nfurri de faz ating valoarea maxim. Pentru schimbarea sensului de rotaie al rotorului, trebuie s se inverseze sensul cmpului inductor.

n acest scop, este suficient s se inverseze legturile ntre reea i motor la dou din borne, i prin aceasta se schimb ordinea succesiunii fazelor n stator i deci i sensul de rotaie al rotorului (figura 1).

a b Figura 1. Schimbarea sensului de rotaie la motorul asincron trifazat:

a cu rotorul n scurtcircuit; b cu rotorul cu inele

SISTEMELE DE ACIONARE ELECTRIC

Un sistem de acionare este format din urmtoarele pri componente (fig.1):

- maina de lucru, sau maina care este acionat; - motorul pentru acionarea mainii de lucru; - organul de transmisie care face legtura ntre motor i maina de lucru i are rolul

de a modifica felul micrii (translaie, rotaie, micare continu ori intermitent), sensul/direcia acesteia, viteza etc.;

23

Figura 1. Schema bloc a unui sistem de acionare.

n funcie de motorul folosit pentru acionarea unei maini de lucru, se pot distinge urmtoarele tipuri de acionri:

- acionri electrice; - acionri hidraulice; - acionri pneumatice. Maina de lucru primete de la motor energia necesar pentru a nvinge toate forele ce

apar n timpul procesului de lucru, respectiv a forelor rezistente statice Fs i a forelor rezistente dinamice Fd.

Forele rezistente statice sunt constituite din fore utile i din fore de frecare. Forele rezistente dinamice apar datorit ineriei pieselor n micare din ntregul sistem

de acionare; deci, ele apar numai pe durata variaiilor de vitez (porniri, opriri, frnri, accelerri).

n cazul acionrilor cu micare liniar, motorul poate pune n micare o main de lucru dac dezvolt o for F egal cu suma tuturor forelor rezistente, statice i dinamice:

F = Fs + Fd,

Aceast relaie este cunoscut sub denumirea de ecuaia fundamental a micrii pentru acionrile liniare.

Ecuaia de mai sus poate fi scris i sub forma: F = Fs + ma,

deoarece fora dinamic este exprimat prin ecuaia Fd = ma. Pentru v = const. (deci n lipsa acceleraiei), Fd = 0 i n acest caz, sistemul funcioneaz

n regim stabilizat (mrimile care-l caracterizeaz nu variaz). n cazul acionrilor cu micare de rotaie, care sunt cele mai numeroase, ecuaia

micrii capt o form specific, n care forele se nlocuiesc cu momente: M = Ms + Md

n care: M - cuplul motor [Nm], Ms - cuplul rezistent static [Nm];

Md - cuplul rezistent dinamic [Nm].

Relaia de mai sus reprezint ecuaia fundamental a micrii pentru acionri cu micare de rotaie.

instala ia de comand a ntregului ansamblu.

Ma ina de lucru Organul de transmisie

Motorul de ac ionare

24

CARACTERISTICILE MECANICE ALE MAINILOR DE LUCRU

Acionarea mainilor de lucru trebuie realizat cu vitezele impuse de condiiile tehnologice specifice proceselor de fabricaie. Cu alte cuvinte, comportarea unui sistem de acionare depinde de maina de lucru. Numrul i varietatea constructiv a mainilor de lucru ntlnite n practic necesit o grupare a acestora din punctul de vedere al caracteristicilor lor mecanice.

Prin caracteristic mecanic a unei maini de lucru se nelege modul de variaie a cuplului rezistent static al acesteia n funcie de un parametru care determin valoarea acestui cuplu.

Cuplul rezistent static al unei maini de lucru poate depinde de diferii parametri, cum ar fi: - viteza de deplasare sau de rotaie; - un unghi pe care un organ component al mainii de lucru l face cu o anumit

poziie de referin; - drumul parcurs de maina de lucru. - n funcie de aceti parametri se poate face o prim clasificare a mainilor de lucru:

Maini de lucru cu cuplul rezistent static constant La aceast categorie de maini, cuplul rezistent static este, practic, constant (fig. 1).

Figura 1.Cuplul static rezistent constant n raport cu turaia.

Din aceast categorie de maini de lucru fac parte, de exemplu: mecanismele de ridicat greuti, podurile rulante, macaralele, ascensoarele, benzile transportoare cu sarcin uniform de-a lungul lor, laminoarele reversibile, mainile de imprimat etc.

Maini de lucru cu cuplul rezistent static dependent de vitez

Mainile de lucru din aceast categorie pot avea: cuplul rezistent static dependent liniar de vitez (figura

2.a) valurile din industria cauciucului, mainile de bobinat etc.

cuplul rezistent cresctor cu ptratul vitezei (figura 2.b) ventilatoarele, turbocompresoarele, pompele centrifuge, elicele de pe navelor maritime etc.

cuplul rezistent variabil invers proporional cu viteza

(figura 2.c) maini de nfurat srm, tabl, hrtie, maini de prelucrare prin achiere etc.

a b

c

n

Ms

Ms

n 0

Figura 2. Cupluri statice rezistente dependente de turaie:

a variaie liniar; b variaie ptratic; c variaie invers proporional

25

Maini de lucru cu cuplul rezistent static dependent de unghi

Din aceast categorie de maini fac parte: roboi, manipulatoare, fierstraie mecanice, foarfece de tiat metal, ciocane mecanice, compresoare cu piston, pompe de adncime pentru extracia de iei i n general toate mainile care au n componena lor mecanisme biel-manivel (fig.3)

Figura 3. Cuplul static rezistent pulsatoriu

Maini de lucru la care cuplul rezistent static depinde de drumul parcurs

Din aceast categorie de maini fac parte instalaiile de ridicat la mare nlime sau de la mare adncime, la care greutatea cablului de ridicare este comparabil cu sarcina util: macarale, ascensoare, instalaii de foraj, instalaii de extracie minier etc. Spre deosebire de instalaiile de ridicat la nlime mic la care greutatea cablului este mult mai mic dect sarcina util i la care cuplul static este, practic, constant, la instalaiile de ridicat la mare nlime, lungimea cablului (i deci, i greutatea sa) variaz n timpul acionrii proporional cu deplasarea sarcinii utile.

Maini de lucru pentru care cuplul rezistent static variaz aleatoriu n timp Din aceast categorie de maini fac parte, de exemplu: ferstraiele pentru lemn,

malaxoarele, morile cu bile, sondele de foraj etc. Cuplul rezistent static depinde de un numr apreciabil de parametri, care se modific permanent, fr a exista o lege de variaie a acestora n timp (fig.4).

Figura 4. Cuplu static rezistent aleatoriu

M

t

M

26

SUPRACURENI

Supracurenii sunt cureni mai mari dect curentul nominal. Orice supracurent se caracterizeaz prin mrime i durat.

Msurile de protecie mpotriva supracurenilor constau n: evitarea conectrii consumatorilor de putere direct la reea, prin utilizarea unor

rezistene nseriate ori prin ncrcarea treptat la sarcin nominal ; utilizarea aparatelor de protecie pentru deconectarea circuitelor defecte sau

suprancrcate; verificarea strii izolaiei pentru a preveni defectele grave.

NTRERUPTOARE I COMUTATOARE CU PRGHIE

Definiie ntreruptoareleprghie sunt aparate de joas tensiune caracterizate prin faptul c

nchiderea i deschiderea circuitului se realizeaz cu ajutorul unui contact mobil n form de bra de prghie.

SUPRACURENI

DE FOARTE SCURT DURAT

DE SCURT DURAT

DE LUNG DURAT

nsoesc procesele normale de comutaie valoarea : (6...50 )In

durata :5ms...50ms.

N CONDIII DE DEFECT GRAV

N CONDIII NORMALE

- cureni de scurtcircuit ; - valoare de zeci de kiloamperi ;

- durat de ordinul secundelor.

- cureni de pornire a motoarelor ; - valoare (5...7)In; - durat 3s...15s.

- nsoesc defectele uoare sau exploatarea incorect (funcionare n dou faze) ; - valoare(1,2...2)In ; - durat: zeci de minute

27

Utilizare

Ele servesc pentru conectarea la reea i ntreruperea manual a circuitelor de lumin i for de joas tensiune, att n curent continuu, ct i n curent alternativ, la consumatori de importan redus. Aparatele au o capacitate de rupere egal cu cel mult curentul nominal.

Clasificare

Pri componente

Figura 1.ntreruptor cu prghie: elemente constructive.

ntreg ansamblul este acoperit cu un capac de protecie din bachelit, carton presat sau alt izolant rezistent i la aciunea arcului electric.

Contactul de rupere se ntlnete la variantele constructive moderne, mai ales la cele pentru curent continuu. Rolul su este de a mri capacitatea de rupere prin creterea vitezei de deschidere (cursa contactului mobil principal armeaz resortul i cnd fora elastic a

contact fix din tabl de alam

contact de rupere (auxiliar) din tabl de alam

borne de legare la reea (de intrare) din tabl de alam

borne de legare la consumator (de ieire) din tabl de alam

resort

mner de acionare din material izolant(lemn, bachelit) i suficient de

rezistent mecanic

contact mobil (cuit de contact) din bar laminat de alam

Placa de baz din material izolant(pertinax, bachelit) pentru cureni sub 200 A sau din metal pentru cureni mai mari.

CLASIFICARE, UTILIZRI

DUP NUMRUL CILOR DE CURENT monopolare n circuite de semnalizare; bipolare n c.c., n circuite de lumin; tripolare pentru comanda manual a motoarelor electrice.

DUP MODUL DE NTRERUPERE

cu cuit de rupere brusc;

fr cuit de rupere brusc.

DUP MODUL DE ACIONARE cu acionare direct prin manet plasat: central lateral; cu acionare indirect prin sisteme de

prghii;

DUP VARIANTA CONSTRUCTIV construcie protejat(cu capac) pentru montaj aparent;

construcie deschis pentru montaj n spatele tabloului;

28

acestuia devine suficient de mare, smulge contactul auxiliar cu o vitez mare, de nerealizat prin aciunea operatorului uman).

Figura 2. ntreruptor cu prghie

n figura 3 este indicat montajul corect (n poziie vertical) al unui ntreruptor cu prghie.

Figura 3. ntreruptor cu prghie: a poziia de montare a ntreruptorului cu prghie; b schema electric multifilar;

c schema electric monofilar; d monatrea n circuitul electric prin intermediul siguranelor fuzibile.

MRIMI CARACTERISTICE

Tensiunea nominal Un 500 V c.a.

Un 440 V c.c.

Curent nominal 25 In 1000 A

b

c d

a

b

I

I

29

a b c

NTRERUPTOARE I COMUTATOARE PACHET

Sunt aparate de joas tensiune caracterizate prin faptul c se obin prin niruirea pe acelai ax a unui numr variabil de elemente (numite pachei) de construcie similar (nu neaprat identice), fiecare pachet coninnd o cale de curent.

Fiecare cale de curent este format din dou sau trei contacte fixe montate pe discuri presate din material electroizolant i tot attea contacte mobile din tombac (material conductor i elastic) fixate pe un ax central.

Se deosebesc trei tipuri de contacte mobile (fig. 1) primul fiind folosit la ntreruptoare i celelalte, la comutatoare.

Figura 1. Tipuri de contacte mobile pentru ntreruptoare i comutatoare pachet:

a contacte n opoziie; b contacte n unghi; c contacte n T.

ntreruperea/comutarea circuitului se realizeaz brusc datorit unui mecanism de sacadare care este, de fapt, un resort montat ntre ax i maneta de acionare (maneta este montat liber pe ax): axul cu contacte mobile sare brusc dintr-o poziie n alta, numai dup ce maneta a fost rotit cu un anumit unghi pentru a putea tensiona astfel, resortul.

TIPURI

CONSTRUCTIVE

execuie deschis ( neprotejat )

execuie protejat n carcas de

bachelit

execuie capsulat n carcas metalic

(turnat)

pentru montaj ngropat (n tablouri de comand)

pentru montaj aparent

pentru solicitri mecanice grele

Tensiune nominal

Curent nominal

Frecven de conectare

Un 500 Vc.a. Un 440 Vc.c.

In = 6200 A

max. 250 conectri/or (normal, 10 20 conectri/or)

Durata de via 100.000 manevre la cureni mici(16 A) 20.000 manevre la cureni mari(200 A)

MRIMI CARACTERISTICE

30

NTRERUPTOARE I COMUTATOARE CU CAME

Sunt asemntoare constructiv i funcional cu ntreruptoarele i comutatoarele pachet. Se deosebesc de acestea din urm prin modul de realizare a circuitului de curent (tabelul 1).

Tabelul 1 ntreruptoare i comutatoare pachet ntreruptoare i comutatoare cu came

ase

mnri

sunt alctuite dintr-un numr variabil de ci de curent alturate

deschiderea/nchiderea contactelor mobile se realizeaz prin acionarea unui ax comun

folosesc principiul ntreruperii multiple a circuitului (n mai multe puncte)

deo

sebir

i

contactele mobile au micare de rotaie

contactele mobile au micare de translaie

comutaia are loc ntre contacte de tip furc

comutaia are loc ntre contacte cu presiune (dat de fora unui element elastic)

contact superficial (pe o suprafa) contact punctiform

contact cu frecare contact prin frecare

Comutatoarele cu came sunt un rspuns mai bun la cerinele legate de gabarit, siguran n funcionare, capacitate de rupere i complexitatea schemelor de realizat.

Figura 1. Inversor de sens.

I 0 II

31

COMUTATOARE STEA TRIUNGHI

n practic, exist situaii n care un receptor trifazat trebuie conectat n stea i apoi n triunghi (de exemplu, la pornirea motoarelor asincrone cu rotorul n scurtcircuit).

n afara cazului menionat, situaia aceasta se mai ntlnete, de exemplu, la realizarea reglajului n trepte al rezistenelor pentru nclzirea unui cuptor (prenclzire prin conectarea rezistenelor n stea i nclzire prin conectarea rezistoarelor n triunghi).

n cazul alimentrii de la o reea obinuit (3x220/380V), pentru a putea utiliza comutatorul stea-triunghi la un receptor trifazat, este necesar ca acest receptor s fie realizat pentru o tensiune de faz de 380V.

Observaie: un comutator stea triunghi nu poate fi manevrat dect n ordinea zero stea triunghi. Trecerea din triunghi n stea i din zero n triunghi sunt mpiedicate cu un dispozitiv de zvorre. Trecerea stea zero este permis.

Schimbarea conexiunii se face automat, fr intervenia operatorului, dup un timp (calculat funcie de puterea motorului) programabil printr-un releu (de temporizare).

VARIANTE

CONSTRUCTIVE

Comutatoare manuale: In 100 A

cu came

cu prghie

pachet

cu tambur (rotitor): are 9 contacte fixe (3 pentru cele trei faze ale reelei i 6 pentru cele ase capete ale fazelor receptorului trifazat) i 15 contacte mobile, din tabl de alam sau din alam turnat, plasate pe un tambur prin rotirea cruia se realizeaz conexiunile dorite: zero stea triunghi

Comutatoare automate: In 100 A

R S T

QC

1 1

2 2

3

RECEPTOR

3

Y

,

,

,

Figura 1. Comutator prghie utilizat pentru conectarea stea-triunghi a unui receptor trifazat: Q ntreruptor trifazat; F sigurane

fuzibile; C comutator prghie.

F

32

AUTOTRANSFORMATOARE DE OPRIRE

Sunt aparate folosite pentru comanda manual a mainilor electrice rotative, n structura crora sunt incluse:

un autotransformator, cu ploturi: un transformator trifazat care are doar dou nfurri de faz dou bobine conectate n V. Fiecare nfurare de faz are o priz median. Capetele nfurrilor i prizele mediane sunt accesibile, fiind conectate la un sistem de ploturi din alam (piesele de contact de forma cilindric sau prismatic, fixate pe o plac izolant).

un comutator cu cuite de contact sau tip controler, cu patru poziii (0 I II - III), cu ajutorul cruia se realizeaz urmtoarea succesiune de conexiuni:

I conectarea n V (stea bifazat) a nfurrilor autotransformatorului;

II conectarea prizelor mediane ale autotransformatorului (astfel, n serie cu motorul comandat, sunt conectate cte o jumtate din bobinele de faz, care preiau o parte din tensiunea reelei, restul revenind motorului);

III conectarea motorului la tensiunea reelei, prin scurtcircuitarea transformatorului nseriat.

Trecerea din poziia a II-a n poziia a III-a se face atunci cnd motorul a atins turaia de regim sau, echivalent, cnd curentul absorbit de la reea nu mai scade.

Schema funcional a unui autotransformator de pornire este prezentat n figura 1:

R S T

Q

II

III

I

M3

Figura 1. Autotransformator de pornire: a schema funcional;

b vedere de ansamblu

33

REOSTATE DE PORNIRE I REGLARE

De regul, prin reostat de pornire i reglare se nelege ansamblul format dintr-un controler i un rezistor de pornire/reglare.

Rezistoarele de pornire/reglare sunt alctuite din rezistoare elementare grupate n baterii, care sunt asamblate n cutii de rezistoare.

n cutii, rezistoarele pot fi imersate n ulei sau lsate n aer liber caz n care pereii cutiei au jaluzele de ventilaie.

Structural, bateriile de rezistoare de pornire se aseamn cu cele de reglare: ele sunt formate prin asamblarea rezistoarelor elementare pe tije cilindrice de oel izolate cu tuburi de micanit, separarea acestora cu distanoare din steatit i conectarea mixt (serie - paralel) prin presiune cu rondele metalice (conexiunile sudate sau lipite sunt greu de realizat pentru

materialele din care sunt confecionate rezistoarele elementare).

Deosebirea constructiv ntre cele dou categorii de rezistoare rezult din regimul de funcionare:

rezistoarele de pornire funcioneaz n regim de scurt durat (doar la pornire) i, de aceea, au dimensiuni mici, reduse chiar dac sunt parcurse de cureni mai mari dect cei corespunztori regimului normal;

rezistoare de reglare funcioneaz n regim de durat i, ca urmare, au dimensiuni mai mari i sunt prevzute cu mijloace speciale pentru evacuarea forat a cldurii (de exemplu, ventilatoarele).

PENTRU CURENI MICI (civa amperi)

rezistoare din crom-nichel, fecral, constantan etc. spiralate sau nfurate pe suport ceramic

rezistoare metalice n ulei rezistoare metalice n aer

utilizate pentru comanda manual a mainilor

electrice rotative:

pornire;

reglarea vitezei,

frnare; inversare de sens

MATERIALE, VARIANTE CONSTRUCTIVE,

UTILIZRI

PENTRU CURENI MARI (zeci de amperi)

elemente turnate din font elemente tanate din

tabl silicioas

rezistoare cu lichid (soluie de sod)

34

a c

a b c d

Figura 8.16. Baterii de rezistene : a de mare capacitate : 1 element de rezisten ; 2 distanoare din stearit ;

3 tij de susinere ; 4 born de racord; b element de rezisten din tabl de material rezistiv, expandat; c baterie de benzi rezistive; d reostat de pornire (ansamblu).

REOSTATE DE EXCITAIE

Sunt aparate folosite pentru reglarea tensiunii furnizate de generatoarele electrice de curent continuu sau de curent alternativ prin varierea curentului de excitaie ca urmare a modificrii valorii rezistenei circuitului respectiv.

Reostatele de excitaie sunt reostate de reglare pentru cureni mici, alctuite din rezistoare spiralizate, din srm, ale cror capete sunt conectate la un sistem de ploturi montate sub form de cerc pe o plac izolant (variaie n trepte a rezistenei) sau cu cursor (variaie continu).

Pe marginea plcii mai exist trei borne care sunt utilizate pentru realizarea legturilor la generator. Valoarea rezistenei se modific dup voie, cu ajutorul unei manete (sau al unei roi) care deplaseaz o pies de contact prin care se stabilete legtura ntre unul dintre ploturi i un inel de contact montat pe pleca izolant (figura 1).

Rezistoarele metalice spiralizate se afl n spatele plcii, ntr-o cutie metalic.

2

3

4

1

5

6

LEGATURI CU CIRCUITUL DE

EXCITATIE AL GENERATORULUI

Figura 1. Schema legturilor unui reostat de excitaie n trepte:

1 element rezistiv spiralat; 2 plot; 3 pies de contact; 4 inel de contact; 5 plac izolant;

6 borne legtur cu generatorul.

35

Figura 2. Forme constructive de reostate de excitaie (cu cursor)

APARATE DE COMAND MULTIFUNCIONALE

Schemele de comand pentru acionrile electrice au o structur tipic i includ, de regul, aceleai componente.

De aceea, productorii propun frecvent aparate multifuncionale, care integrez mai multe componente ntr-o construcie monobloc: se realizeaz astfel, economie de materiale i de spaiu (cerin foarte important n contextul tendinei de minimizare i de economisire a materialelor).

Un astfel de aparat este prezentat n figura alturat. Caracteristicile sale sunt urmtoarele:

trei funcii integrate ntr-un singur aparat: asigur protecia la scurtcircuit (prin ntreruptor automat )

protecia termic ( prin releu termic reglabil )

comanda (prin butoane de oprire i pornire ) comanda poate fi prin apsare sau rotativ poate fi utilizat pentru motoare n gam larg de puteri tensiunea de izolaie: 690 V durabilitate mecanic: 100 000 manevre categoria de utilizare: AC-3 (pentru motoarele asincrone cu rotorul n

scurtcircuit)

Un alt exemplu este cel din figura alturat n care este prezentat un demaror. Acest aparat include n structura sa:

un contactor trifazat de comand un releu termic pentru protecia la suprasarcini de

durat

Execuia compact i confer avantajele fiabilitii (conexiunile de realizat sunt mult mai puin numeroase,

deci surse mai puine de defect) i gabaritului redus.

36

Aparatele din aceast categorie sunt demaroare opritoare progresive (softstartere) pentru motoare asincrone trifazate, destinate pentru demararea progresiv a motoarelor n gama de puteri 3200 kW.

Prezint: 3 posibiliti de pornire 3 moduri de oprire 3 protecii integrate detecia i semnalarea defectelor

Utiliznd noile combinaii de demaroare este posibil s creai solutia cea mai bun pentru produsele standard, chiar mai uor i mai eficient. Productorii de aparataj electric pentru acionri au mbuntit produsele standard astfel nct, utiliznd o simpl urubelni, ele pot fi asamblate pentru a forma demaroare sigure.

Fr s fie nevoie de alte unelte! Demaroarele compacte pot fi, de asemenea, furnizate ca piese compacte, componentele

lor fiind deja asamblate. Astfel, costurile pentru uruburi i cabluri pot fi reduse considerabil. De asemnea, costurile pentru testare i depistarea erorilor sunt eliminate din start. Un alt avantaj const n sporirea siguranei n timpul lucrrilor de ntreinere, acolo unde intervenia cu urubelnia ar putea produce o dezizolare vizibil. Aceast nou tehnologie este disponibila prin intermediul ansamblurilor demaror direct i ansamblurilor demaror inversor pn la 155 A.

Un alt exemplu este cel al unui separator (aparat care poate comuta numai cuircuitele

aflate sub tensiune, dar neparcurse de curent) cu sigurane fuzibile.

37

TABLOURI DE DISTRIBUIE MODULARE

Un tablou de distribuie modular este constituit din ansambluri testate ca tip care au o separare intern i rspund cerinelor de montaj conform normelor internaionale din domeniu. Aceasta nseamn c se pot alege soluii personalizate pentru utilizarea tablourilor n diferite situaii.

Tabloul electric modular ofer o larg gam de opiuni pentru implementarea sistemelor de distributie sigure, economice i complete n concordan cu cerinele clienilor.

Se pot folosi uniti de intrare i cuple pentru ntreruptoare pn la 4000 A, i echipri individuale pentru unitile de ieire cu module fixe compartimentate pentru aparatura de comutaie i protecie pn la 630 A.

Sunt de asemenea disponibile uniti de plecare de pn la 630 A cu separatoare i sigurane fuzibile, n montaj orizontal sau vertical.

Unitile de control i unitile neechipate pot fi echipate cu componente auxiliare ca:

motor startere

module de compensare

38

convertizoare de frecventa

softstartere

alte soluii de automatizare.

Sistemele de montare pentru dispozitivele cu prindere pe in pot fi utilizate n tablourile obinuite de distribuie.

CONTACTOARE STATICE

O soluie modern pentru comutarea circuitelor cu aparate fr piese n micare o reprezint contactoarele statice. Acestea sunt, de fapt, structuri electronice prin care curentul poate trece (sau nu) n funcie de anumite comenzi date de operator; aceste comenzi se traduc prin polarizarea corespunztoare a dispozitivelor electronice din componena contactorului (diode, tiristoare etc.).

Contactoarele statice pot fi utilizate, de exemplu, n urmtoarele situaii: Comutarea frecvent i silenioas a motoarelor, inclusiv reversarea acestora Reglri de temperatur de toate tipurile. Frecvenele de comutare nu reprezint o

problem pentru un contactor static. Reglarea temperaturii n dou puncte lucreaz mai exact i sporete calitatea produselor.

Comanda iluminrii; contactoarele statice comut rapid i silenios. nlocuirea combinaiilor stea-triunghi. nlocuirea combinaiilor contactor-inversor. Acionarea pompelor: ocurile de presiune sunt evitate prin pornirea uoar.

ncrcarea mecanic a instalaiilor ca ntreg scade, iar durata de via crete. Acionarea ventilatoarelor: Prin pornirea uoar, curelele trapezoidale nu gliseaz,

iar uzarea precoce este stopat. Durata de via a instalaiei este sporit. Benzi transportoare: banda pornete uor, astfel nct obiectele transportate s nu

se rstoarne. ntregul sistem este protejat mecanic, iar durata de via este prelungit. Comanda semafoarelor.

Figura 1. Contactor static

39

La utilizarea drept softstarter, componenta de c.c., uzual la comanda bifazat, este anulat, cu ajutorul unei metode speciale de comand. Astfel, motorul se comport ca n cazul comenzii trifazate. Cu ajutorul unui contactor static, pot fi pornite i aplicaii, pentru care pn acum erau obligatorii softstartere comandate trifazat.

Prin capacitatea mare de ncrcare a unora dintre tipurile constructive, pornirile i opririle frecvente ale momentelor mari de inerie a maselor nu mai reprezint o problem.

Tipuri constructive:

Contactoare statice monofazate pentru sarcini pur rezistive ntre 10 50 A

Contactoare statice i softstartere trifazate comandate bifazat (pentru 2,2 pn la 11 kW i prin comenzi speciale, chiar pn la 22 kW) pentru sarcini trifazate; aparatele dispun i de o funcie intern de reversare.

Avantaje:

Un contactor static realizeaz comutarea motoarelor n momentul optim i reduce ocurile de conectare, care conduc la oscilaii de curent i cuplu, ce pot fi de 20 de ori mai mari dect curentul nominal al motorului.

RELEE TERMICE

n figura de mai sus este prezentat un releu termic cu bimetal, pentru care se indic urmtoarele:

Caracteristici circuit de for: Pentru motoare n gam larg de puteri

40

Tensiunea de izolatie 690 V sau 1000 V Clasa de declanare:10 sau 20

Caracteristici de funcionare: Rearmare - manual sau automat Semnalizare frontal a declanrii releului Posibilitate de blocare n poziia oprit Funcie TEST Controlul cablurilor Simulare de declanare a releului

CONTACTOARE

Aplicaia 1.

n figura alturat este prezentat un contactor electromagnetic trifazat, comandat n curent continuu, Un = 200V, In = 50 A i avnd 4 contacte auxiliare (2ND+2NI). Identificai componentele marcate i scriei denumirea lor n spaiul respectiv.

Figura 1. Contactoare de curent continuu

Figura 2. Contactoare de curent alternativ

41

nou

Aplicaia 2.

Comparai cele dou categorii de contactoare din figurile 1 i 2 i identificai elementele constructive comune, precum i diferenele dintre acestea.

Figura 3. Contactoare de for i de comand

Figura 4. Minicontactor

Minicontactoarele sunt aparate n construcie compact, utiliznd o tehnologie care vizeaz obinerea unor gabarite ct mai reduse.

Principalele lor caracteristici sunt:

circuit de comand n curent alternativ sau curent continuu

tensiunea de izolaie 690 V

curent nominal n AC3: 6-9-12-16 A

numr de poli: 3, 4

tensiune de comand: 12-660 V

limit tensiune de comand la funcionare: (0,8-1,1) Uc Auxiliarele i accesoriile acestor contactoare:

bloc de contacte auxiliare instantanee

bloc de contacte auxiliare temporizate

modul de temporizare

Figura 5. Contactor cu contacte auxiliare temporizate

Caracteristicile tehnice ale contactorului din figura 5 sunt urmtoarele: circuit de comand n c.a sau c.c. tensiunea de izolaie 750V curent nominal n AC3 (motoare cu rotorul n scurtcircuit): 9 - 115 A curent nominal n AC1 (sarcini pur rezistive): 25 - 125 A

42

numr de poli: 3 sau 4 tensiune de comand: 12-660 V limit tensiune de comand la funcionare: (0,8-1,1) Uc Auxiliarele i accesoriile disponibile, n funcie de necesitile utilizatorului sunt: bloc de contacte auxiliare instantanee bloc de contacte auxiliare temporizate posibilitate de blocare modul de temporizare (la acionare sau revenire) lamp de semnalizare module de antiparazitaj

Figura 6. Contactor cu interblocaj mecanic

(se utilizeaz n schemele de acionare electric, pentru reversarea sensului de rotaie al motoarelor asincrone trifazate)

BUTOANE I LMPI DE SEMNALIZARE

Figura 1. Butoane i lmpi de semnalizare

n scopul de a rspunde celor mai variate cerine impuse de o comunicare ct mai uoar om-main, productorii pun la dispoziia utilizatorilor o gam foarte variat de butoane de comand (de la butoane cu impuls la butoane pentru oprirea de urgen) i lmpi de semnalizare (de la cele mai simple la balize luminoase i coloane de semnalizare).

Modul uzual de comercializare disociaz lmpile de semnalizare i butoanele n trei pri distincte:

soclu universal bloc contacte parte frontal (cap lamp sau buton).

43

Butoanele i lmpile de semnalizare dispun (la comand) de auxiliare i accesorii:

contacte auxiliare ( ND sau NI ) care se ataeaz la corpul lmpii sau butonului

NTRERUPTOARE AUTOMATE

ntreruptoarele automate sunt aparate de joas tensiune care asigur comutarea circuitelor n condiii deosebite i anume: odat nchise, contactele mobile rmn astfel fiind meninute cu ajutorul unui zvor mecanic. Acesta blocheaz contactele mobile la sfritul cursei de nchidere i le menin astfel, un timp orict de lung, fr vreun consum suplimentar de energie.

La comanda voit a unui operator sau la comanda automat a unui declanator de protecie, se ndeprteaz zvorul mecanic i contactele mobile sunt eliberate cu vitez foarte mare, sub aciunea unor resoarte puternice.

Un ntreruptor automat este echipat cu:

declanator electromagnetic maximal de curent (instantaneu sau temporizat)

declanator termic cu bimetal

declanator electromagnetic de tensiune minim

Figura 1. ntreruptoare automate

44

I

traductor m rime intrare

elementsensibil

sistem de

prghii

mecanism

aparat

RELEE MAXIMALE DE CURENT

RELEE MINIMALE DE TENSIUNE

Definiie: Din punct de vedere funcional, releul electromagnetic poate fi definit ca un aparat automat care, fiind supus aciunii unui parametru electric (mrime de intrare), realizeaz variaia brusc (n salt) a unui parametru de ieire (mecanic, electric) atunci cnd mrimea de intrare ia o anumit valoare.

n locul contactului electric, elementul executor poate fi un sistem de prghii care transmite un impuls unui mecanism: n acest caz, aparatul se numete declanator.

Pentru comparaie, n figura urmtoare se prezint lanul informaional prin care se caracterizeaz cele dou tipuri de aparate electrice.

a

b Figura 1. Lanul informaional la un aparat cu releu (a) i la un aparat cu declanator (b)

ELEMENTE FUNCIONALE FUNDAMENTALE

elementul sensibil

primete mrimea de intrare x i o transform

ntr-o mrime fizic necesar funcionrii

releului

elementul intermediar (comparator)

compar mrimea transformat cu o mrime de referin (etalon) i la o

anumit valoare a mrimii de referin transmite aciunea spre

elementul urmtor

elementul executor

acioneaz asupra circuitului

comandat (mrimea de ieire y)

I

traductor

mrime intrare

element sensibil

sistem de contacte

bobin aparat

M rime

intrare X

M rime

ieire Y

nfurare

electromagnetic

miez

electromagnetic

contact

electric

45

Releele electromagnetice sunt formate dintr-o nfurare 1, plasat pe un miez de fier 2 i care primete mrimea de intrare (curent, tensiune). n figura urmtoare este reprezentat schematic construcia unui releu maximal de curent.

Figura 2. Schema constructiv a unui releu electromagnetic maximal de curent 1 nfurare; 2 miez feromagnetic (armtura fix); 3 clapet (armtura mobil); 4 resort

antagonist; 5 ac indicator; 6 contacte electrice; 7 opritor

Releele de tensiune sunt asemntoare din punct de vedere constructiv cu releele de curent, singurele deosebiri fiind c bobinele lor au un numr mare de spire, realizate cu un conductor mai subire i mrimea de intrare este tensiunea la bornele bobinei 1 a electromagnetului.

Prin schimbarea bobinei unui releu de curent se poate obine un releu de tensiune i invers.

Releele minimale de tensiune funcioneaz n regim normal (tensiunea nominal aplicat bobinei) cu clapeta 3 atras: cnd tensiunea scade sub valoarea reglat, clapeta este eliberat (releul este acionat).

Caracteristica principal a oricrui releu este caracteristica intrare-ieire

Figura 3. Caracteristica intrare-ieire a unui releu electromagnetic maximal: xa valoarea mrimii de intrare pentru acionarea releului; xr valoarea mrimii de intrare pentru revenirea releului.

Din diagrama de mai sus, rezult c atunci cnd mrimea de intrare x crete de la zero, mrimea de ieire y rmne nul pn la valoarea x = xa: pentru aceast valoare, mrimea de ieire variaz brusc de la zero la valoarea maxim ymax i rmne constant chiar dac x crete n continuare.

y

xxaxr

ymax

I 1 2

3

45

6 7

46

Cnd mrimea de intrare x scade spre zero, y = ymax pn la valoarea x = xr: la aceast valoare, y scade brusc la zero i rmne constant chiar dac x < xr.

Raportul a

rr

x

xK , se numete factorul de revenire. Un releu de bun calitate (fidel)

are 1rK . Releele maximale de curent au Kr < 1, iar releele minimale de tensiune au Kr > 1.

CARACTERISTICILE TEHNICE ALE RELEELOR DE PROTECIE

n tabelul 1.1, sunt indicate principalele caracteristici tehnice de catalog ale releelor de curent i tensiune RC-2, RT-3, RT-4.

Tabelul 1.1. Nr.

crt. Caracteristici tehnice RC-2 RT-3 RT-3S RT-4 RT-4S

1. Curentul [A] - pentru RC

Tensiunea nominal [V] pentru RT

0,2

0,6

2

6

10

20

50

100

200

60

200

400

-

-

-

-

-

-

15

30

-

-

-

-

-

-

-

48

160

320

-

-

-

-

-

-

30

60

120

-

-

-

-

-

-

2. Frecvena nominal 50 Hz 50 Hz 50 Hz 50 Hz 50 Hz

3. Abateri admisibile la verificarea

etalonrii scalei de reglaj +5% +5% 5% 5% +10%

4. Coeficientul de revenire 0,85-0,92 0,85-0,92 0,8 1,10-

1,26 1,35

5. Curentul de conectare [A] c.c.

c.a.

0,2

2,0

0,2

2,0

0,2

2,0

0,2

2,0

0,2

2,0

6. Curentul de deconectare [A] c.c.

c.a.

0,2

1,0

0,2

1,0

0,2

1,0

0,2

1,0

0,2

1,0

Un releu (de curent sau de tensiune) se consider corespunztor dac valoarea coeficientului de revenire i abaterile etalonrii scalei de reglaj nu depesc valorile indicate n tabelul 1.1. Pentru calcularea abaterilor de etalonare a scalei de reglaj, se utilizeaz urmtoarele relaii de calcul (indicele rel semnific valoarea reglat, iar indicele a este alocat valorii de acionare)

eroarea releului de curent: 100

rel

arel

I

II%

eroarea releului de tensiune: 100

rel

arel

U

UU%

Starea normal a contactelor releelor electromagnetice de protecie nu mai poate fi judecat n raport cu alimentarea sau nealimentarea bobinei electromagnetului: la ambele tipuri de relee, mrimea de intrare (tensiunea ori curentul) se aplic bobinelor, tot timpul.

47

Starea normal i starea acionat a releelor se apreciaz n funcie de poziia armturii mobile a electromagnetului .

releu de tensiune releu de curent

stare normal circuit magnetic nchis

(clapeta atras) circuit magnetic deschis

(clapeta liber)

stare acionat circuit magnetic deschis

(clapeta liber) circuit magnetic nchis

(clapeta atras)

STUDIUL RELEELOR DE PROTECIE (lucrare de laborator)

Schema montajului de lucru

(a) Schema montajului de lucru pentru reglarea i verificarea releului maximal de curent

(b) Schema montajului de lucru pentru reglarea i verificarea releului minimal de tensiune

Aparate necesare

TCT 2 echipament didactic pentru obinerea tensiunilor continue/alternative necesare (funcie de tipul releului studiat)

A ampermetru V voltmetru 1, 2 bobinele releelor studiate (de tensiune RT - 4, respectiv de curent RC 2) h lamp de semnalizare

Modul de lucru

1 3 1 4

1

R C -2

10 ,5

2

A

E

h

I

TCT

13 14

1

RC-2

10,5

2

1 2 1 3

1

R T -4

10 ,5

2

E

h

U VTCT

12 13

1

RT-4

10,5

2

48

A. Verificarea general a modului de funcionare a releului maximal de curent RC 2 se execut cu montajul din figura (a) utiliznd o trus de curent i tensiune TCT-2 (reglat pentru a furniza curent alternativ) i un ampermetru.

naintea nceperii verificrilor se urmrete dac mnerul C al trusei este pe poziia zero i se fixeaz eclisa de alegere a domeniului de msurare al releului n gama care cuprinde valoarea ce urmeaz a fi reglat. n cadrul probei se verific corecta etalonare a scalei de reglaj. Pentru aceasta se fixeaz butonul de reglaj al scalei n dreptul primei diviziuni i se crete ncet curentul pn ce releul va aciona, nchizndu-i contactul (lampa h se va aprinde). Valoarea citit n acel moment reprezint curentul de acionare Ia al releului. Cretem n continuare curentul cu 15- 20% peste valoarea reglat i verificm dac contactul rmne ferm nchis, fr vibraii sau ntreruperi. Scdem apoi curentul i msurm valoarea Ir pentru care contactul se desface, revenind la poziia iniial(lampa h se va stinge). Operaia se repet identic pentru fiecare punct al scalei de reglaj, calculndu-se

totodat i coeficientul de revenire a

rR

I

Ik (curentul de revenire / curentul de acionare).

Rezultatele se trec n tabelul 1.1

B. Verificarea general a modului de funcionare a releului minimal de tensiune RT 4 se execut cu montajul din figura (b) utiliznd o trus de curent i tensiune TCT-2 (reglat pentru a furniza curent alternativ) i un voltmetru.

naintea nceperii verificrilor se urmrete dac mnerul C al trusei este pe poziia zero i se fixeaz eclisa de alegere a domeniului de msurare al releului n gama care cuprinde valoarea ce urmeaz a fi reglat.

n cadrul probei se verific corecta etalonare a scalei de reglaj. Pentru aceasta se fixeaz butonul de reglaj al scalei n dreptul primei diviziuni i se crete ncet tensiunea pn ce releul va aciona (valoarea de prag), deschizndu-i contactul.

Valoarea citit n acel moment NU SE NOTEAZ!. Cretem n continuare tensiunea cu 15- 20% peste valoarea reglat. Se acioneaz cursorul trusei TCT-2 n sensul descreterii tensiunii pn n momentul n

care releul i nchide contactul 12-13 cnd lampa h se aprinde. n acest moment se citete Ua (tensiunea de acionare). Se crete tensiunea aplicat pe bobina releului pn cnd acesta i deschide contactul 12-13 (h se stinge). Se citete Urev (tensiunea de revenire).

Operaia se repet identic pentru fiecare punct al scalei de reglaj, calculndu-se totodat

i coeficientul de revenire a

rev

U

URK .

Rezultatele se trec n tabelul 1.2.

6. Tabel cu rezultate

Tabelul 1.1. Scala 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Curentul [A] 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5 6 7 8 9 10

Ia [A]

Ir [A]

KR

49

Releu RC-2/10 A Eclisa pe poziia 0,5 Eclisa pe poziia 1

Tabelul 1.2

RT-4(S) 160

V

0.5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Scala

Tensiunea [ V]

Ua [ V]

Urev [ V]

Krev

%

RT-4(S) 160 V Eclisa pe poziia 0,5 Eclisa pe poziia 1

TEHNOLOGIA MONTRII APARATELOR ELECTRICE PENTRU SISTEMELE DE ACIONARE

(condiii i norme de protecie a muncii)

n instalaiile electrice sunt folosite aparate electrice clasificate funcie de natura utilizrii:

pentru iluminat;

pentru prize;

pentru protecia instalaiilor.

Dup ce s-au verificat aparatele i se constat c sunt apte pentru montare, trebuie verificat dac sunt respectate urmtoarele condiii generale:

- corespondena ntre caracteristicile nominale i de lucru ale aparatelor i cele ale instalaiei electrice;

- corespondena ntre regimul de funcionare din instalaie i regimul de funcionare pentru care aparatul a fost construit, regim care este indicat fie n prospecte, fie n instruciunile de exploatare care nsoesc aparatele;

- utilizarea unui aparat cu tipul de protecie corespunztor pentru mediul de lucru existent in instalaie.

n cursul efecturii lucrrilor de montare trebuie respectate urmtoarele reguli: se va respecta ntocmai poziia de funcionare a aparatului, care este indicat n

catalog sau instruciuni; legturile la borne se fac cu bare sau conductoare avnd seciunea corespunztoare

curentului nominal al aparatului; nu se vor folosi conductoare mai groase, care nu pot fi bine

fixate la borne i care pot produce deformarea cii de curent din cauza efortului mecanic; de

Montarea corect a aparatajului electric, respectnd instruciunile de montare i exploatare, precum i regulile de protecie a muncii, permite funcionarea acestora n bune condiii i evitarea distrugerilor, deteriorrilor i accidentelor de munc.

!

50

asemenea, nu se vor folosi nici conductoare mai subiri, care se pot nclzi peste limitele admisibile;

se vor strnge bine toate uruburile de borne cu urubelnie sau chei potrivite; se va face legtura la pmnt sau la mas cu conductorul prevzut i se va strnge

bine urubul de legtur; se va completa aparatul cu toate piesele i subansamblele care s-au scos pentru a se

nlesni montarea, cum sunt de exemplu camerele de stingere, capace etc.; se verific blocajele mecanice, acolo unde sunt prevzute, conform instruciunilor de

exploatare;

se cur aparatul i locul de montare; se vor unge contactele cu vaselin neutr n cazul n care ntre montare i darea n

exploatare este prevzut un interval de timp mai mare; se efectueaz reglarea subansamblurilor speciale n funcie de parametrii instalaiei; se va msura rezistena de izolaie a diferitelor aparate din instalaie care nu trebuie s

fie sub 10 M; se va verifica funcionarea dispozitivului de acionare fr a aplica tensiune la bornele

de intrare a cilor de curent.

NTRERUPTOARE I COMUTATOARE CU CAME

Comutatoarele cu came se utilizeaz n circuitele primare i de comand. Comutatoarele cu came se compun dintr-un numr de plci montate n etaj i fixate cu ajutorul a dou uruburi din material plastic. Pe fiecare etaj sunt montate cte dou contacte independente cu dubl rupere 2 i 3, acionate de o cam 5, aa cum se observ n figura urmtoare.

Figura 1. Etaj de contacte ale comutatorului cu came:

1 - piese izolante; 2 - contact fix; 3 - contact mobil; 4 - resort pentru realizarea forei de apsare pe contact; 5 - cam.

Cu ajutorul comutatoarelor cu came pot fi realizate scheme electrice diverse. De

exemplu, comutatoarele stea-triunghi, inversoarele de sens, comutatoarele voltmetrice.

51

Schemele comutatoarelor stea-triunghi, inversoarelor de sens, comutatoarelor voltmetrice

sunt prezentate n figura urmtoare.

Fgura 2. Comutator stea-triunghi, inversor de sens, comutator voltmetric.

Poziia butucului este asigurat de un sistem de sacadare cu resoarte elicoidale care acioneaz asupra unei came de sacadare: aceast poziie este indicat pe placa frontal a comutatorului. Numrul de poziii este determinat de o cam de blocare.

Figura 3. Tipuri de plci frontale folosite la comutatoarele cu came

Pentru realizarea schemelor electrice, destul de complexe de altfel, cu ajutorul

comutatoarelor cu came, acestea au forme foarte variate.

Figura 4. Tipuri de came utilizate la comutatoarele cu came.

52

MONTAREA COMUTATOARELOR CU CAME

Pentru montarea unui comutator cu came trebuie respectat urmtoarea succesiune de operaii:

- se verific dac exist coresponden ntre comutator i schema electric de realizat; - se demonteaz butonul i se ndeprteaz placa frontal. Pentru demontarea plcii

frontale se va proceda precum urmeaz: la tipul C16 se scoate rozeta care fixeaz plcile frontale; la tipurile C25, 40, 63 se vor deuruba cele dou uruburi ce strng inelul de fixare al plcilor frontale;

- se fixeaz aparatul de panou cu ajutorul a patru uruburi cu cap necat. Strngerea uruburilor de fixare trebuie s se fac uniform pentru a evita spargerea plcilor frontale;

- se monteaz la loc plcile frontale i butonul n ordinea invers demontrii, avnd grij s aezm corect butonul;

- se realizeaz legturile la borne urmrindu-se indicaiile schemei electrice. uruburile bornelor vor fi bine strnse;

- aparatul se poate monta pe panouri metalice sau din material izolant avnd o grosime de maximum 10 mm.

Observaie: Identificarea ntreruptoarelor i comutatoarelor cu came se face prin citirea simbolului inscripionat pe aparat. Simbolul definete un anumit comutator din punct de vedere al tipului, al numrului de etaje, al numrului de poziii i al numrului su de ordine.

C 16 04 5 0 liter (tipul comutatorului) C cu came P pachet dou(trei) cifre (curentul nominal al

comutatorului)

dou (trei) cifre (numrul de ordine n schema electric) cifr 0 (cu revenire) cifr (nr. de poziii ferme) dou cifre (nr. de etaje ale comutatorului)

53

Codificarea (simbolizarea) se realizeaz alfanumeric (prin litere i cifre) i se refer la:

Figura 1. Comutatoare cu came:

A tipuri de comutatoare; B element (etaj) al unui comutator cu came: 1 contact mobil; 2 contact fix (born de acces la consumator); 3 cam; 4 resort; 5 rol; 6 dispozitiv de translaie.

Figura 2. Montarea comutatoarelor cu came:

a comutator cu trei poziii; b comutator cu dou poziii

1

1

2

2

2

3

3 4

4

5 5

6

6

A B

a b

54

FUNCIONAREA COMUTATORULUI CU CAME

NTRERUPTOARE CU PRGHIE

ntreruptoarele cu prghie sunt mult folosite att n industrie ct i n instalaiile semiindustriale, la acio