Pentru , condiţia de stabilitate devine deci caracteristica motorului

trebuie să fie căzătoare.

Observaţie: Dacă şi rezultă , sau dacă perturbaţiile au variaţii rapide în timp, este necesar un studiu de stabilitate dinamică.

2. Aparatajul electric

Pentru a realiza diferite funcţiuni ca: pornirea, oprirea, frânarea, inversarea sensului, reglarea turaţiei, motorul electric este cuprins într-o instalaţie electrică în care aceste funcţiuni sunt realizate cu ajutorul aparatajului electric. Reprezentarea instalaţiei electrice se face prin schema electrică şi presupune utilizarea unor simboluri convenţionale de reprezentare.

Este necesar, deci să se cunoască tipurile de aparate electrice de uz general, rolul lor în instalaţii, caracteristicile funcţionale şi simbolizarea lor.

Clasificarea aparatajului electric se poate face după diferite criterii, dintre care:a) după rolul funcţional:aparataj de conectare, comutare, comandă (de comutaţie);aparataj de protecţie;aparataj electric de semnalizare;aparataj electric pentru modificarea parametrilor electrici ai circuitelor.b) după modul de comandă:cu comandă manuală;cu comandă automată (electromagnetică)c) după destinaţie:pentru comenzi generale;pentru automatizări;de acţionare (de forţă);de comandă.d) după natura dispozitivelor utilizate:mecanice;electromagnetice;electronice.

Alte criterii de clasificare mai pot fi: după construcţie, după modul de asigurare, etc.

2.1. Aparataj electric de comutaţie

Are rolul de a închide şi a deschide circuitele electrice, utilizând în acest scop contactele; după modul de acţionare a contactelor, aceste aparate pot fi cu acţionare manuală sau electromagnetică.

Aparatele cu acţionare manuală sunt comandate şi acţionate direct de operator, iar cele cu acţiune electromagnetică sunt comandate manual sau automat şi acţionate electromagnetic.

Separatoarele sunt aparate primare de conectare - deconectare a instalaţiilor electrice (sau reţelelor locale) la reţeaua principală din care se face alimentarea. Pot fi cu comandă manuală sau electromagnetică, mono, bi sau tripolare, fără sau cu camere de stingere a arcului electric (în aer, gaz, ulei). Sunt aparate de forţă (I şi U mari).

Întreruptoarele sunt aparate de conectare - deconectare la reţea, amplasate la intrarea în instalaţia electrică.

Pot fi cu comandă - manuală - cu pârghie

9

- pachet - electromagneticăDupă numărul de contacte (circuite controlate) pot fi:

monopolare (1), bipolare (2), tripolare (3).Caracteristici: I nominal (25–1000 A)

U nominal (380–500 V)Butoanele de comandă (4) sunt aparate cu comandă manuală folosite pentru

comenzi primare efectuate direct de către operator. Pot fi cu revenire (poziţie normală) sau fără revenire (cu reţinere), cu unul sau mai multe contacte normal deschise (ND) sau normal închise (NI); par:

1. contacte fixe;2. contacte mobile;3. jug mobil izolator;4. arc de compresiune.Foarte răspândite sunt butoanele cu o singură pereche de contacte: de pornire (ND) de oprire (NI)Comutatoarele (C) sunt aparate electrice folosite pentru comutarea circuitelor

(separă sau interconectează circuitele); au două sau mai multe poziţii şi unul sau mai

1

2

3 4

ND

10

C

multe etaje (secţiuni). Se folosesc în schemele de comandă pentru selectarea diferitelor regimuri de lucru, cicluri ş.a.

Controlerele sunt comutatoare complexe cu mai multe contacte care închid sau deschid simultan sau succesiv un număr mare de circuite, după o diagramă de lucru.

Contactoarele (ruptoarele) sunt aparate electrice cu comandă electromagnetică.După destinaţie pot fi:de acţionare (utilizate în circuitele de forţă);de comandă.Prezintă două grupe de contacte:

11

principale (amplasate în circuitele de forţă); auxiliare (pentru diferite comenzi ca: automenţinere, blocare, semnalizare, etc.)

Contactele principale (CP) sunt pentru contactoare, normal deschise (ND), iar pentru ruptoare acestea sunt normal închise (NI). Cele auxiliare pot fi: normal deschise (ND) sau normal închise (NI).

1. armătură fixă; 7. contacte fixe; 2. bobină de comandă; 8. CP- contacte principale; 3. arc de compresiune; 9. CA- contacte auxiliare. 4. armătură mobilă; 5. jug mobil izolator; 6. contacte mobile;

Releele de comandă sunt aparate cu comandă electromagnetică funcţionând pe acelaşi principiu ca şi contactoarele. Se folosesc ca aparate intermediare între cele cu comandă primară şi cele de execuţie (de forţă), precum şi în schemele de automatizare.

Simbolurile utilizate sunt la fel cu cele pentru contactoare.Releele de temporizare se folosesc pentru realizarea întârzierii comenzilor.După modul de funcţionare, ele pot fi:

cu temporizare la anclanşare (la alimentarea bobinei de comandă). Contactele acestor relee pot fi normal deschise (ND) cu temporizare la închidere sau normal închise (NI), cu temporizare la deschidere,

cu temporizare la revenire (la eliberare - întreruperea alimentării bobinei de comandă). Contactele lor sunt normal deschise (ND) cu temporizare la deschidere sau normal închise (NI), cu temporizare la închidere.

Limitatoarele de cursă (vezi simbolurile alăturate) închid sau deschid unul sau mai multe contacte atunci când organul mobil controlat a realizat deplasarea cu o anumită cursă, respectiv, a atins o anumită poziţie.

2.2.Aparataj electric de protecţie

Bobina de acţionare

Contacte

12

Se foloseşte pentru protejarea instalaţiei electrice şi a reţelei de alimentare în cazul apariţiei unor scurtcircuite în instalaţia electrică sau pentru protecţia consumatorilor (motoarelor) la suprasarcină.

Scurtcircuitele se caracterizează prin suprasarcini de curent de valori foarte mari , ( - curentul nominal), cu creştere rapidă în timp.

Suprasarcina se caracterizează prin creşterea lentă a curentului puţin peste valoarea nominală, dar care acţionând un timp mai îndelungat determină supraîncălzirea şi arderea motorului.

Cele mai răspândite aparate de protecţie sunt siguranţele fuzibile şi releele termice.

Siguranţele fuzibile sunt aparate de protecţie distructive pentru protecţia la suprasarcini de tip scurtcircuit. Se montează la intrarea pe diferitele circuite ale instalaţiei şi se dimensionează în funcţie de curentul absorbit.

Releele termice sunt aparate de protecţie la suprasarcină. Ele se compun dintr-un

rezistor parcurs de curentul absorbit de consumator, care încălzeşte o lamelă din bimetal, care deformându-se deplasează un jug mobil ce deschide contactele de alimentare a circuitului (contacte normal închise). Pot fi cu recuplare automată după răcire, sau nu (cu blocare).

Ca elemente de protecţie mai pot fi folosite şi releele electromagnetice, care pot fi: de curent (având ca parametru principal intensitatea curentului I) de tensiune(având ca parametru principal tensiunea U)Asemenea aparate se folosesc în mod curent şi în schemele de automatizare.

2.3.Aparataj de semnalizare

Au rolul de a semnaliza realizarea unei comenzi, sau a unei situaţii de funcţionare anormală a instalaţiei.

După principiul de funcţionare, ele pot fi:cu semnalizare optică, cu lămpi de semnalizare (L) sau LED-uri (D) şi se foloseşte

pentru semnalizarea locală, pe pupitrele de comandă. acustică, cu sonerii sau buzere (S) şi cu hupe (H); această semnalizare are

avantajul că avertizează la distanţă. Se folosesc mai ales în caz de avarii.mixtă, respectiv, optică şi acustică, în care caz avantajele se îmbină.

Siguranţă fuzibilă Releu termic Contact N.I. RT Contact N.I. şi N.D. RT

13

2.4. Elemente pentru modificarea parametrilor electrici ai circuitelor

Rezistoarele - se folosesc pentru limitarea curentului într-un circuit, în divizoarele fixe sau reglabile de tensiune, în construcţia unor dispo-zitive, aparate şi circuite speciale.

Principale parametri care îi ca-racterizează sunt rezistenţa electrică (numită în mod curent şi „ohmică”) şi puterea capabil a fi disipată fără ca acesta să se distrugă.

Constructiv ele pot fi: fixe (de rezistenţă constantă), reglabile: - cu reglare continuă (po-

tenţiometre) sau semireglabile, autovariabile: cu temperatura (ter-

mistori) sau cu tensiunea (varistori). Bobinele - se folosesc ca ele-mente de reactanţă în circuitele de curent alternativ şi pot fi: bobină fixă fără miez (în aer), bobină cu miez de fier (pentru

joasă frecvenţă), bobină cu miez de ferită, ferocart

(pentru înaltă frecvenţă), bobina semireglabilă

Transformatoarele – se folosesc în vederea modificării tensiunii în circuitele de curent alternativ.

Ele pot fi: cu cuplaj prin aer (folosite în circuitele de foarte înaltă frecvenţă), cu miez din tole de Fe-Si (folosite în circuitele de joasă frecvenţă) cu miez din ferită (folosite în circuitele de înaltă frecvenţă)Autotransformatoarele ( transformatoare cu o singură înfăşurare). Sunt mai simple şi mai ieftine decât transformatoarele, dar prezintă dezavantajul că nu asigură separarea galva-nică a circuitului secundar faţă de circuitul primar.

Amplificatoarele magnetice – sunt aparate de comandă ce funcţionează pe principiul saturaţiei magnetice. Se folosesc în circuitele de curent alternativ pentru modificarea reactanţei acestora.

Ip - înfăşurare principală (de forţă) Ic - înfăşurare de comandă

Tr. de joasă frecvenţă

Tr. de foarte înaltă frecvenţă

Tr. de înaltă frecvenţă

Autotransformator

Amplificator magnetic

rezistoare fixe

rezistoare semireglabile

rezistoare reglabile

autovariabile cu tensiunea

autovariabile cu temperatura

bobină fixă fără miez

bobină cu miez de ferocart

bobină cu miez de ferită

bobina semireglabilă

14

Dispozitive semiconductoare (diode, tranzistoare, tiristoare, triacuri)

Se folosesc în circuitele elec-tronice ca dispozitive cu comutaţie

statică.

3. Principii de alcătuire a schemelor electrice

Într-un sistem de acţionare electrică (SAE) procesul tehnologic impune anumite condiţii de funcţionare ale motorului electric privind: pornirea, oprirea (frânarea), inversarea sensului, reglarea turaţiei, etc.

Pentru realizarea acestor cerinţe trebuie transmise comenzi corespunzătoare motorului electric, comenzi care se realizează prin stabilirea unor legături specifice între motorul electric şi aparatajul utilizat în acest scop.

Totalitatea motoarelor electrice, precum şi a altor elemente de execuţie, a aparatajului electric şi a legăturilor dintre acestea şi reţeaua electrică de alimentare - constituie instalaţia electrică.

Prin schema electrică înţelegem reprezentarea grafică a unei instalaţii electrice, utilizând în acest scop simbolurile convenţionale ale aparatelor electrice şi a legăturilor dintre ele.

Se cunosc două tipuri de scheme electrice:- scheme funcţionale;- scheme de montaj.

Cea mai utilizată schemă funcţională este schema funcţională de principiu desfăşurată sau pe scurt schema electrică de principiu. Ea redă principiile care au stat la baza alcătuirii ei în concordanţă cu cerinţele procesului tehnologic, urmărind succesiunea funcţională a comenzilor.

Într-o schemă de principiu distingem:- circuitul de forţă - ce cuprinde statoarele şi rotoarele motoarelor electrice,

contactele principale ale contactoarelor şi elementele de protecţie aferente;- circuitul de comandă - ce cuprinde bobinele şi contactele auxiliare ale

contactoarelor, bobinele şi contactele releelor intermediare, butoanele de comandă şi limitatoarele de cursă;

Schemele de montare - se alcătuiesc pe baza schemei de principiu şi a desenului de amplasare şi servesc la amplasarea aparatelor şi la stabilirea legăturilor dintre ele.

Schemele electrice de principiu se alcătuiesc pe baza următoarelor principii fundamentale:

15

a) simplitatea comenzii – presupune utilizarea unui număr minim de aparate, elemente de execuţie şi legături între acestea, în scopul reducerii costurilor şi al creşterii fiabilităţii instalaţiei electrice;

b) siguranţa comenzii – presupune conceperea schemei electrice de principiu astfel încât să nu existe posibilitatea transmiterii unor comenzi greşite. În acest scop se prevăd blocaje electrice şi mecanice.

Exemplu: schema de comandă pentru evitarea transmiterii simultane a comenzilor de funcţionare a motorului în cele două sensuri, prezentată în imaginea alăturată.

În cadrul exemplului dat asigurarea (interblocarea comenzilor) este dublă: prin contactele normal închise C12 şi C22 şi prin butoanele de comandă duble b1p (pornire b1p – oprire b11p) şi b1o (oprireb11o – pornire b11o).

c) comoditatea comenzii - presupune un consum minim de timp şi de energie pentru efectuarea comenzii şi o observare comodă şi sigură a elementelor de semnalizare. Pentru aceasta se prevăd comenzi duble (de exemplu duble, ca în imagine) şi chiar triple, din diferite locuri de deservire a instalaţiei. În exemplul prezentat avem:

ML maşina de lucru,pc1 şi pc2 panouri de comandă,bp1 şi bp2 butoane de pornire,bo1 şi bo1 butoane de oprire.Pentru dublarea comenzilor, contactele normal închise, bo1 şi bo2 (de oprire) se

leagă în serie, iar cele normal deschise, bp1 şi bp2 (de pornire) în paralel. d) flexibilitatea comenzii – comanda este flexibilă atunci când se poate trece uşor şi

rapid de la o modalitate de comandă la alta.Exemplul din figura alăturată, arată posibili-tatea de comandă manuală (b1 şi b2) sau

în regim automat (c1 şi b3).Pornirea se poate face manual, atât timp cât

butonul b1 este apăsat, sau automat (cu memorarea comenzii) dacă b3 este închis.

16

e) depistarea comodă şi semnalizarea defectelor este necesară la instalaţiile de complexitate mare, sau atunci când instalaţia trebuie repusă rapid în funcţiune. Pentru aceasta se folosesc aparate de semnalizare(lămpi, sonerii) amplasate pe pupitrul de comandă şi legate corespunzător. Imaginea prezintă o schemă în care se folosesc lămpi de semnalizare:

h1 – pentru semnalizarea existenţei tensiunii de alimentare (siguranţa e1 - integră); h2 – semnalizează buna funcţionare a contactului de releu d1; h3 – semnalizează funcţionarea corectă a contactului releului d2.

Atunci când lămpile de semnalizare h1, h2, h3 (schema de mai sus) sunt aprinse şi instalaţia nu funcţionează, acest lucru înseamnă că defecţiunea se află la nivelul contactorului c1.

Un alt exemplu îl reprezintă semnalizarea suprasolicitării motorului; când releul termic de suprasarcină (e1) comandă decuplarea motorului electric, leagă, printr-un contact normal deschis, lampa de semnalizare h la reţeaua de alimentare şi aceasta aprinzându-se avertizează asupra stării de supraîncărcare a motorului de antrenare a lanţului respectiv.

17

f) corectitudinea şi siguranţa funcţionăriiSchema electrică trebuie în acest caz să asigure respectarea riguroasă a unei

anumite succesiuni a comenzilor în concordanţă cu fazele procesului tehnologic, fără să permită realizarea unor circuite false ca urmare a defectării unor componente (întreruperea unor contacte sau legături, defectarea unei bobine, funcţio-narea anormală a unui releu termic etc.).

Un exemplu pentru această situaţie este schema pentru comanda sensului rotirii indusului unui motor oarecare. Prin această schemă pornirea motorului se realizează prin apăsarea butonului b1 care asigură alimentarea bobinei contactorului c1. Dacă releul termic decuplează la o suprasolicitare, contactul e1 se deschide dar circuitul de alimentare a bobinei c1 poate să rămână prin bobina contactorului c2 şi lampa de semnalizare h2 în continuare închis, iar motorul să nu fie decuplat. De aceea amplasarea corectă a contactului e1 ar trebui să fie înaintea butonului bo.

18