Aparate de Comutatie Si Protectie

7/30/2019 Aparate de Comutatie Si Protectie

1/27

6. APARATE DE COMUTAIE I DE PROTECIE

6.1. Aparataj de instalaiiAparatajul de instalaii este un ansamblu de produse destinate s asigure cerinele

impuse instalaiei electrice, s protejeze instalaia i personalul de exploatare contra efectelorcurentului electric, n cazul defectelor accidentale, i s garanteze funcionarea corect areceptoarelor alimentate din reea.

Avnd n vedere c terminologia n domeniul aparatajului nu este prezentat nc peplan internaional sub o form unitar acceptabil, se poate considera c, din punct de vedereal rolului fundamental, cel de comutaie n circuitele electrice, se disting:

- aparate de comutaie de putere, destinate n special pentru conectarea ideconectarea circuitelor de distribuie i de alimentare a receptoarelor;

- aparate de automatizare, care opereaz n circuitele de putere mic, n care circulsemnalele de comand.Din punct de vedere al rolului specific n reeaua de energie, se deosebesc, pe de o

parte, aparate de distribuie i, pe de alt parte, aparate de comand i auxiliare.Aparatele de distribuie asigur: funcionarea corect a reelei, prin conectarea sau

deconectarea diverselor ramuri; protecia circuitelor, prin ntrerupere automat n caz dedefect accidental; separarea electric a circuitelor.

Aparatele de comand au drept scop:- asigurarea funcionrii aparatelor de distribuie conform scopului instalaiei,

permind:- un control al puterii transmise, inclusiv conectarea i deconectarea sarcinii,

att intenionat (manual sau automat), ct i n caz de avarie;- o anumit succesiune a manevrelor din reea;- realizarea unor funcii de automatizare:

- achiziii de date (detecie) constnd n culegerea de informaii, prinintermediul unor captori, privind starea mrimilor caracteristice de proces,n vederea transmiterii lor sistemului de prelucrare a informaiei;

- prelucrarea datelor, avnd ca rezultat:- emiterea de ordine spre aparatele de comutaie;- informaii necesare operatorilor pentru monitorizare funcionrii (de

exemplu, semnalizri).Prin comanda unui aparat se nelege ordinul transmis aparatului de a efectua o

anumit operaie (de exemplu, manevra de nchidere sau de deschidere, reglajul).Se disting diverse moduri de comand asupra aparatelor de comutaie:- manual, realizat prin intervenia uman;- automat, realizat fr intervenia uman, n condiii predeterminate;- direct, dintr-un punct situat pe aparat sau n imediata vecintate a acestuia;- la distan (telecomand), dintr-un punct ndeprtat fa de aparatul comandat.

Aparatele auxiliare sunt folosite n circuite speciale ca, de exemplu, circuitele desemnalizare.

6.2. Aparate de distribuie

6.2.1. Tipuri de aparateAparatele de distribuie pot fi clasificate n :

6.1


2/27

- aparate de comutaie mecanice, care realizeaz modificarea continuitii circuitului(nchidere-deschidere respectiv stabilire-rupere) prin intermediul unor contacte separabile;

- aparate electronice;- sigurane fuzibile care realizeaz numai ntreruperea (ruperea) n condiii anormale

(supracureni).

6.2.2. Funciile aparatelor electrice n circuitele de putere

Un aparat poate ndeplini una sau mai multe din urmtoarele funcii: comutaia deputere, separarea, protecia electric.

Noiunea de comutaie poate fi privit sub diferite aspecte, n funcie de context:- modificarea configuraiei circuitului;- modificarea continuitii circuitului:

- mecanic: nchiderea-deschiderea- electric: stabilirea-ntreruperea (ruperea) curentului.

Modificarea configuraiei sarcinii n circuitele de putere poate avea loc sub aciuneaunei comenzi manuale sau electrice. Se disting:

- comutaia funcional, n condiii normale, eventual ntr-o secvenprestabilit: conectarea/deconectarea de la sursa de energie; modificarea circuitului;

- deconectarea (oprirea) de urgen (ntreruperea alimentrii), n caz de pericol;- deconectarea n vederea lucrrilor de ntreinere curent (mentenabilitate).Asigurarea unei anumite secvene de funcionare a instalaiei se realizeaz prin

comanda asupra aparatelor de comutaie din circuitele de putere (funcia de auxiliar decomand);

Separarea const n izolarea unui circuit/receptor fa de sursa de energie, astfel ncts fie posibil efectuarea n siguran a unor intervenii la partea separat.

Protecia electric are n vedere evitarea i limitarea efectelor curenilor din instalaie:- protecia elementelor de circuit i/sau a receptoarelor n caz de:

- supracureni (suprasarcini, scurtcircuite);- supratensiuni;- scdere sau lips de tensiune;

- protecia persoanelor mpotriva electrocutrii n cazul atingerilor accidentale(cauzate, n principal, de defecte de izolaie).

Protecia poate fi realizat direct de ctre aparat (special conceput n acest scop) sau lacomanda altor aparate sau dispozitive de supraveghere ncorporate sau asociate aparatului.

6.2.3. Mrimi caracteristice generale ale aparatelor de comutaie

Caracteristicile nominale standard sunt valorile caracteristice aproximative ale

mrimilor, specifice ansamblului condiiilor de funcionare, care servesc pentru identificareaaparatului i pe care se bazeaz ncercrile acestuia.

Valorile nominale (valorile de utilizare) sunt valorile mrimilor caracteristice stabilite,de regul de ctre constructor, pentru un anumite condiii de funcionare i care figureaz ndocumentaia aferent aparatului (de exemplu, n cataloagele de produse).

Tensiunea nominal de utilizare (notaie internaional Ue, notaie uzual Un) estevaloarea tensiunii care, alturi de curentul nominal, determin domeniul de folosire aaparatului i la care se raporteaz ncercrile corespunztoare i categoria de utilizare.

Curentul prezumatal unui circuit reprezint intensitatea curentului care ar circula ncircuitul considerat n absena aparatului nseriat n circuit (deci dac acesta ar prezenta oimpedan nul); poate fi apreciat ca valoare efectiv sau ca valoare de vrf.

6.2


3/27

Curentul nominalstandard al unui aparat este intensitatea curentului, aleas dintr-oserie normalizat de valori , de regul aa-numita serie R10 cu modulul 26,11010 (deexemplu: .....6, 10, 16, 20,25, 32 ,.......100, 125, 160, ..400, ... A).

Curentul nominal permanent (nentrerupt, notat internaionalIu i uzualIn), precizat deconstructor, este valoarea curentului care poate fi suportat de aparat n serviciu nentrerupt.

Curentul termic convenional(curentul nominal termic, curentul permanent maximal),n aer liber sau n carcas,Ith este cea mai mare valoare a curentului de durat (8 ore), la 40oC,pentru care temperatura bornelor aparatului nu depete 105oC (= 65oC = 65 K).

Capacitatea de deconectare (capacitatea de rupere), notat Id, Ir sauIc, este curentulmaxim (valoare eficace) pe care aparatul l poate ntrerupe, fr consecine nedorite (degajarede flacr, arc electric permanent, amorsare a arcului electric ntre faze sau la mas, uzurexagerat a contactelor).

Integrala Joule este precizat prin integrala curentului pentru un interval de timp dat:

= 10

22 t

tdtitI

i este exprimat n A2s

Categoria de utilizare definete aplicabilitatea aparatului, fiind caracterizat, deexemplu, prin multiplii curentului sau tensiunii de serviciu, factor de putere, capacitate derupere, selectivitate etc.

6.3. Probleme de comutaie a circuitelor electrice n curent alternativ

n funcie de natura sarcinii circuitului, fenomenele de comutaie n circuite au oevoluie diferit i, n consecin, aparatele de comutaie cu acelai curent termic vor avea ocomportare diferit i performane diferite. Alegerea aparatelor de comutaie trebuie realizatdeci n strns corelaie cu natura sarcinii comutate.

6.3.1. Conectarea circuitelor n sarcin

Se vor reaminti particularitile de conectare pentru cteva tipuri de sarcinreprezentative, la aceeai valoare efectivIa curentului n serviciu permanent.

a. Curentul de conectare a receptoarelor rezistive normale, cu rezistena R, a crortemperatur de funcionare nu depete cteva sute de K, poate fi considerat practic egal cucurentul de funcionare n serviciu de durat (treapt de curent):

.R

UI = (6.3.1)

b. Conectarea sarcinilor cu caracter preponderent inductiv (R + L), caracterizate prinfactorul de putere cos, include un regim tranzitoriu, n care intensitatea curentului este dat

de o relaie de forma menionat anterior pentru regimul de scurtcircuit ( 3.7):( ) ,sinsin

+=

teIi T

t

(6.3.2)

unde II 2 = este amplitudinea curentului n serviciu permanent, = - , - unghiul deconectare (evaluat fa de trecerea prin zero a tensiunii), T = L/R - constanta de timp electrica circuitului.

Se observ c la t = 0 rezult curentul de conectare,sin0 =Ii (6.3.3)

iar dup prima semiperioad se manifest curentul de oc, a crui valoare se calculeaz curelaia similar expresiei 3.7.4:

.5,2 IIsoc

(6.3.4)

6.3


4/27

c. Pentru sarcinile cu caracter capacitiv (C+R), n cazul cel mai defavorabil deconectare, curentul va fi.

,sin

=

tetgIi T

t

(6.3.5)

iar la t = 0 rezult:

,RCIio

= (6.3.6)

care, n cazul cnd rezistena circuitului este foarte mic, poate atinge valori de (3 10)I.d. La conectarea lmpilor cu incandescen, filamentul aflat iniial n stare rece,

ajunge n stare final la temperaturi ce depesc 2500 K. Deoarece rezistena variazaproximativ cu puterea 1,2 a temperaturii absolute, valoarea iniial a acesteia este de circa13 ori mai mic dect valoarea n serviciu permanent. Rezult, n general, un curent laconectare de ordinul (12 15)I.

Curentul de conectare intr, de regul, n categoria supracurenilor funcionali.Valorile curentului de conectare influeneaz nclzirea cilor de curent, inclusiv comportareacontactelor aparatelor de comutaie, existnd riscul de sudare a contactelor. Aceleai valori

sunt resimite de aparatele de protecie la supracureni, care nu trebuie s le interpreteze dreptvalori de defect i, prin urmare, nu trebuie s provoace deconectarea sarcinii.

6.3.2. Deconectarea circuitelor

ntreruperea unui circuit este nsoit de formarea unui arc electric ntre contacteleaparatului de comutaie. Arcul electric reprezint, n general, un fenomen nedorit, avnd unefect termic distrugtor i prelungind timpul de ntrerupere efectiv a circuitului. De reinut carcul n curent alternativ se stinge n fiecare semiperioad n momentul trecerii naturale acurentului prin zero i se poate reaprinde n semiperioada urmtoare dac deionizarea nu estesuficient, respectiv dac rigiditatea dielectric a spaiului de descrcare este inferioar

tensiunii aplicate.Dup trecerea prin zero a curentului i stingerea arcului electric, tensiunea ntrecontactele aparatului de comutaie devine tensiunea reelei, n urma unui proces tranzitoriusub forma unei oscilaii sinusoidale amortizate, cu o frecven mult superioar frecvenei

reelei, ceea ce d natere la o supratensiune (tensiunea oscilant de restabilire). n absenaamortizrii, valoarea de vrf poate atinge U2 sau chiar U2 (cum este, de exemplu, cazulsarcinilor capacitive).

Reamorsarea arcului electric este rezultatul unei adevrate competiii ntre tensiunea

oscilant de restabilire (determinat de reea) i restabilirea rigiditii dielectrice a spaiuluidintre contacte (determinat de construcia aparatului de comutaie), competiie care se

6.4

Fig. 6.3.1


5/27

desfoar diferit n diferite aparate i la diferite tipuri de sarcini. Viteza de restabilire atensiunii i amplitudinea acesteia depind, n principal, de constantele circuitului ntrerupt.Restabilirea rigiditii dielectrice este determinat, n primul rnd, de aciunea dispozitivelor

pentru stingerea arcului, de proprietile mediului care stinge arcul, etc. n figura 6.3.1 suntreprezentate evoluiile n timp pentru: tensiunea reelei (cu valoarea U0 n momentul trecerii

prin zero a curentului, curba 1), tensiunea oscilant de restabilire (curba 2), tensiunea de arcUa, restabilirea rigiditii dielectrice n spaiul de descrcare (curba A - caz n care are locstrpungerea spaiului de descrcare i reamorsarea arcului electric, respectiv curba B - cndarcul nu se reaprinde).

n general, aparatele de comutaie mecanice sunt construite astfel nct, n modrepetitiv i fr a suferi deteriorri sensibile, s accelereze stingerea arcului electric, prindeionizarea intensiv a spaiului de descrcare i prin realizarea unei anumite viteze deseparare a contactelor.

Trebuie subliniat i faptul c, n anumite situaii, coloana de arc electric dedeconectare poate juca un rol pozitiv n limitarea valorii curentului ntrerupt, prin nserierearezistenei sale n circuit ( 6.3.3).

6.3.3. Limitarea curentului ntrerupt

n timpul ntreruperii, n funcie de parametrii aparatului de comutaie i ai reelei,curentul de defect din circuit atinge cel puin o dat valoarea de vrf.

Efectele termice i electrodinamice ale curenilor de scurtcircuit, ale cror valoridepesc de zeci de ori valorile curentului n serviciu normal i care pot necesita ctevasemiperioade pn la ntreruperea de ctre aparatul de comutaie, impun ca, pe ct posibil, sse diminueze amplitudinea i durata curenilor respectivi.

Limitarea curentului ntreruptconst n abilitatea aparatului de a mpiedica atingereavalorii de vrf a curentului de defect prezumat din circuit, reducnd valoarea curentuluintrerupt i durata acestuia prin circuit (sub o semiperioad) i diminund astfel solicitriletermice i mecanice din elementele de reea parcurse de curent i perturbrileelectromagnetice rezultate. Limitarea curentului contribuie la exploatarea optim a circuitelorelectrice, a sistemelor de bare colectoare i a aparatelor de comutaie i contribuie la

prelungirea semnificativ a duratei de via a acestora. n acelai timp, devine posibil

realizarea n mod economic a selectivitii funcionrii aparatelor pe niveluri diferite alereelei de distribuie.

Procesele fizice care contribuie la limitarea curentului ntrerupt sunt specifice fiecruiaparat de comutaie.

6.5

ntreruptor normal

ntreruptor limitator

Fusibil

I

il

Fig. 6.3.2


6/27

Figura 6.3.2 exemplific procesul de ntrerupere n cazul ntreruptoarelor i alsiguranelor fuzibile. Curentul ntrerupt este limitat la o valoare il


7/27

- acionare exclusiv prin electromagnet (nchidere-deschidere, la comand);- o singur poziie de repaus (de regul, deschis), meninerea n poziia acionat fiind

asigurat de ctre electromagnet;- stabilete, suport i ntrerupe cureni normali i de suprasarcin;- suport, un timp specificat, cureni de scurtcircuit, pn la eliminarea acestora de

ctre alte aparate specializate nseriate n circuit;- asociat cu relee adecvate, ndeplinete att funcia de comutaie funcional (funciade baz), ct i funcia de protecie la suprasarcin;

- poate fi folosit ca aparat auxiliar de comand;- frecven de conectare foarte mare (n gol i n sarcin).

6.4.2. Asociaii de aparate

Pentru a face fa cerinelor de comutaie i de protecie n circuite, se asociaz diverseaparate cu funcii specifice, care se completeaz funcional reciproc.

Ca exemple uzuale de combinaii, se pot meniona:- contactor + relee de protecie (care realizeaz comutaia funcional i protecia la

suprasarcin);- contactor (singur sau asociat cu relee de protecie) + sigurane fuzibile (care

realizeaz comutaia funcional, protecia la scurtcircuit i, eventual, protecia lasuprasarcin);

- ntreruptor + sigurane fuzibile (asigurnd comutaia n sarcin normal i protecian caz de scurtcircuit);

- ntreruptor de putere + sigurane fuzibile (atunci cnd curentul de defect depetecapacitatea de rupere a ntreruptorului).

6.4.3. Aparate integrate, cu funcii multiple

Soluiile practice sunt:a. separator + sigurane ncorporate (sigurane fuzibile pe fiecare pol);

b. ntreruptor - separator;c. ntreruptor + sigurane ncorporate;d. ntreruptor de putere (disjunctor) - contactor;e. ntreruptor de putere (disjunctor) - contactor - separator;f. demaror (starter) ansamblu de aparate care asigur pornirea i oprirea unui motor,

precum i protecia acestuia n caz de suprasarcin.

6.4.4. Mrimi caracteristice comune

Pe lng mrimile menionate n 6.2.3, sunt definite i alte mrimi caracteristice aleaparatelor, dintre care o parte vor fi menionate n continuare.

Capacitatea de conectare (de nchidere)Icon reprezint curentul maxim (valoareefectiv) pe care aparatul l poate stabili, fr o uzur exagerat sau sudura contactelor.

Curentul admisibil de scurt durat, cu notaia Isd sau Icw, este curentul (valoareefectiv) pe care aparatul l poate suporta, n poziia nchis, ntr-un timp i n condiiispecificate.

Curentul nominal de utilizare (notaie internaional Ie), precizat de constructor, ineseama de tensiunea i frecvena nominal, de serviciul atribuit, de categoria de utilizare i, dpcaz, de tipul carcasei de protecie.

Serviciile n care contactele principale ale aparatului rmn nchise, parcurse de un

curent constant, pot fi, de exemplu:- serviciu de scurt durat (temporar), n cadrul cruia nu se atinge echilibrul termic;

6.7


8/27

- serviciu continuu (8 ore);- serviciu permanent (nentrerupt) cu durata mai mare de 8 ore;- serviciu intermitent periodic sau serviciu intermitent, definit prin: duratele cu i fr

sarcin, care nu permit atingerea echilibrului termic; factorul de ncrcare (raportul ntredurata de funcionare n sarcin i durata total a ciclului - cunoscut i sub denumirile de

durat relativ de conectare sau durat de acionare - i exprimat, de regul, n procente : 15 25 40 60%); frecvena de conectare (numrul de manevre pe or).Andurana mecanic este caracterizat prin numrul de cicluri de manevr (nchidere-

deschidere) n gol (fr sarcin electric) pe care l poate efectua un aparat fr revizia saunlocuirea pieselor mecanice, cu posibilitatea ntreinerii normale conform indicaiilor

Andurana electric este caracterizat prin numrul de cicluri de manevr (nchidere-deschidere) n sarcin pe care l poate efectua un aparat fr repararea sau nlocuirea pieselormecanice.

6.4.5. Circuitele aparatelor de comutaie

Circuitele aparatelor electrice sunt:- circuite principale (de putere, de cureni inteni), avnd funcia de comutaie

(nchidere-deschidere) n circuitul electric aferent;- circuite de comand, folosite pentru a comanda manevrele aparatului (nchidere,

deschidere sau nchidere-deschidere);- circuite auxiliare, destinate a fi nserate n circuitele altor aparate, ndeplinind funcii

de semnalizare, blocare etc.n mod corespunztor, se deosebesc, pe de o parte, contacte principale i, pe de alt

parte, contacte de comand i contacte auxiliare, manevrate mecanic de aparatul respectiv.

6.4.6. Condiii generale pentru realizarea funciei de comutaie

Alegerea aparatelor se realizeaz pornind de la: curentul de calcul (de durat Ic i devrfIv) din circuitul respectiv, curentul de scurtcircuit al reelei Isc ( 4.5 4.7) i de lacategoria de utilizare.

Se folosesc datele de catalog ale furnizorului de aparataj.n principiu, aparatele trebuie s satisfac urmtoarele cerine:- n funcionare de durat, s suporte timp nelimitat curentul de calcul: Is Ic, n

funcie de specificul receptorului;- s prezinte stabilitate termic i dinamic n cazul unui scurtcircuit n aval de punctul

de montare a aparatului, pentru o durat precizat;- s asigure conectarea i deconectarea sarcinii fr consecine duntoare asupra

instalaiei (supratensiuni, uzur a aparatelor, reamorsarea arcului electric), innd seama desupracurenii funcionali de scurt durat;- s poat ntrerupe curenii de defect din instalaie, nainte ca acetia s exercite efecte

duntoare asupra instalaiei;- s ofere posibilitatea de racordare la borne a conductoarelor reelei (seciuni minime

i maxime posibile).

6.5. Protecia circuitelor electrice

6.5.1. Funciile proteciei

Protecia electric a elementelor de circuit este asigurat prin dou funcii:

6.8


9/27

- detectarea situaiei anormale din circuit, realizat de elemente specifice (cum suntreleele sau declanatoarele) sau de ctre sigurane fuzibile (care realizeaz i deconectareacircuitului);

- ntreruperea circuitului, efectuat ca urmare a unei detecii, fie prin aparatul carerealizeaz detecia (cazul siguranelor fuzibile), fie prin aparate de comutaie mecanic

(contactoare, ntreruptoare de putere) comandate de ctre dispozitivul de protecie.6.5.2. Aparate de protecie la suprasarcin

Protecia la suprasarcin se realizeaz practic prin:- relee sau declanatoare termice convenionale sau dispozitive electronice, asociate cu

sau ncorporate n aparate de comutaie ( 6.8);- prin sigurane fuzibile alese n mod convenabil, n anumite circuite ( 6.10.3).

6.5.3. Aparate de protecie mpotriva scurtcircuitelor

Protecia mpotriva scurtcircuitelor se obine cu ajutorul siguranelor fuzibile sau aldisjunctoarelor. n cazul disjunctoarelor, detectarea scurtcircuitului i comanda de deschiderea aparatului sunt asigurate de ctre declanatoarele electromagnetice ncorporate.

Analiza comparativ a celor dou aparate scoate n eviden c fiecare prezint attavantaje, ct i dezavantaje, pe baza crora se pot stabili situaiile n care folosirea lor serecomand cu precdere.

Siguranele fuzibile ( 6.10) prezint urmtoarele avantaje:- au o construcie simpl i un cost sczut;- au efect limitator, ntrerupnd curentul de scurtcircuit nainte ca acesta s ating

valoarea maxim (curentul prezumat ip) n prima semiperioad (fig. 6.3.2); din acest motiv,instalaiile protejate cu sigurane fuzibile nu se verific la stabilitatea termic, iar verificareala stabilitatea dinamic se face la cea mai mare valoare instantanee a curentului care parcurgesigurana curentul limitat tiat ilt(curent de trecere);

- ndeplinesc i un rol de separator, patronul cu elementul fuzibil fiind amovibil.Ca dezavantaje ale siguranelor fuzibile se menioneaz:- necesitatea nlocuirii patronului cu element fuzibil la fiecare defect, ceea ce, pe de o

parte, diminueaz avantajul costului sczut i, pe de alt parte, conduce la timpi mari derepunere n funciune a instalaiei dup eliminarea defectului;

- mbtrnirea termic a elementului fuzibil, ca urmare a suprasarcinilor din reeasau a unor scurtcircuite care au fost eliminate prin topirea altor sigurane consecutive decureni nominali mai mici;

- posibilitatea ntreruperii unei singure faze, producnd funcionarea motoarelor ndou faze i, deci, suprasarcini ale acestora;

- imposibilitatea unui reglaj al curentului de acionare, realizndu-se o proteciebrut;

- cureni nominali limitai n mod frecvent la 630 A.Avndu-se n vedere avantajele prezentate, precum i faptul c o protecie brut este

suficient n reele, siguranele sunt folosite n majoritatea instaliilor existente, n poriunilede reea cu cureni de sarcin pn la 630 A, n special dac curenii de scurtcircuit sunt mari,iar suprasarcinile sunt rare.

ntreruptoarele (automate) de putere ( 6.9) au o serie de avantaje:- echipate cu declanatoare de supracurent, ndeplinesc simultan funcia de aparat de

protecie (att la suprasarcin ct i la scurtcircuit) i funcia de aparat de comutaie;

- permit repunerea rapid n funciune a instalaiilor dup defect;

6.9


10/27

- exist posibilitatea reglrii curentului de acionare (la unele ntreruptoare), rezultndo protecie mai exact, mai adaptat mpotriva suprasarcinilor i scurtcircuitelor;

- asigur ntreruperea simultan a celor trei faze;- permit comenzi spre i de la alte aparate (inclusiv interblocaje, comanda de la

distan).

Ca dezavantaje, se remarc:- construcia complicat i mai scump;- lipsa efectului de limitare a curentului de scurtcircuit de ctre ntreruptoarele

"clasice", cu ntreruperea curentului la trecerea natural prin zero, spre sfritul celei de adoua semiperioade, cu toate consecinele care decurg din aceasta (solicitri termice ielectrodinamice importante n elementele reelei). Acest dezavantaj este eliminat lantreruptoarele limitatoare, cu o construcie mai complicat, la care are loc limitareacurentului chiar n prima semiperioad , similar siguranelor fuzibile (fig.6.3.2).

ntreruptoarele automate se recomandn urmtoarele situaii:- pentru cureni de sarcin peste 630 A;- cnd este necesar ca instalaia s fie repus rapid n funciune dup defect, s se

execute comenzi da la distan sau s se prevad comenzi de la alte aparate sau interblocaje;- cnd instalaiile funcioneaz frecvent n regim de suprasarcin;- cnd se impune deconectarea pe toate fazele;- n circuitele motoarelor de putere mare.Dat fiind perfecionarea constructiv a ntreruptoarelor i dezvoltarea ntreruptoarelor

limitatoare, o distribuie fr sigurane fuzibile n joas tensiune, avantajoas din multepuncte de vedere, devine o soluie cu o utilizare din ce n ce mai larg.

6.5.4. Protecia la scderea tensiunii de alimentare

Deconectarea echipamentelor alimentate, n cazul dispariiei sau scderii sub oanumit limit a tensiunii de alimentare, se realizeaz prin:

- sensibilitatea contactoarelor electromagnetice la valoarea tensiunii de alimentare abobinei;

- relee sau declanatoare specializate.

6.6. Contactoare

Contactorul este un aparat cu o singur poziie de repaus, acionat altfel dect manual,care poate s nchid, s suporte i s ntrerup cureni n condiiile normale ale circuitului(inclusiv cele de suprasarcin).

6.6.1. Contactorul electromagnetic

Contactorul electromagnetic este constituit dintr-un electromagnet de acionare i unansamblu de contacte principale i contacte auxiliare (fig. 6.6.1).

6.6.2. Mrimi caracteristice specifice

Mrimile definite n 6.2.3 i 6.4.4 sunt aplicabile, n general, i contactoarelor,adugndu-li-se o serie de particulariti.

6.10


11/27

Curentul nominal de utilizareIe ine seama i de curentul nominal al releului desuprasarcin. n cazul utilizrii pentru comanda unui singur motor sau a unui receptorcapacitiv, poate fi nlocuit prin indicarea puterii maxime care poate fi comandat.

Curentul temporar admisibileste definit pentru durate de: 1 s, 5 s, 10 s, 30 s, 1 min,3 min sau 10 min, pornind din stare rece (curent nul timp de cel puin 15 min), la otemperatur a mediului ambiant de cel mult 40oC. Este inferior capacitii de conectare.Prezint interes, de exemplu, n cazul motoarelor cu demaraj lung, datorat inerieimecanismului antrenat.

Categoria de utilizare n curent alternativ (AC) i n curent continuu (DC) definetecondiiile de stabilire i rupere a curentului n raport cu curentul de utilizareIe(Is).

Pentru contactoare, categoria de utilizare depinde de:- natura receptorului comandat (rezistor, motor etc.)- condiiile n care se efectueaz nchiderea i deschiderea circuitului receptorului.Cteva exemple sunt ilustrate n figura 6.6.2:

AC-1 toate receptoarele alimentate n curent alternativ, avnd cos 0,95 (sarcinirezistive);

AC-3 pornirea motoarelor asincrone cu rotorul n scurtcircuit, deconectare nsarcin;

AC-4 pornire, frnare contracurent i funcionare n impulsuri pentru motoareasincrone cu rotorul n colivie.

6.6.3. Alegerea contactoarelor

Principalele mrimi caracteristice sunt precizate n datele de catalog ale furnizorului

de aparataj (de exemplu, tab. 6.6.1, pentru contactoare Tlmcanique).

6.11

Fig. 6.6.2. Categorii de utilizare n curent alternativ

t t t

III rupere

rupererupere

tp

tp

In

6In

In

In

6In

Fig. 6.6.1


12/27

Tabelul 6.6.1. Caracteristici ale unor contactoare (Tlmcanique).

Tip de contactorLC1

D09 D12 D18 D25 D32 D40 D50 D65 D80 D95Curent termic Ith, A 25 25 32 40 50 60 80 80 125 125Curent de serviciu (utilizare) Is, A (a = 40C)AC-1 25 25 32 40 50 60 80 80 125 125AC-3 9 12 18 25 32 40 50 65 80 95Putere activ nominal deutilizare (putereanormalizat a motorului,trifazat 400 V, AC-3), kW

4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45

Putere reactiv (capacitiv)de utilizare (trifazat, 400V), kvar

11 11 15 20 25 30 40 40 60 60

Puterea maxim atransformatorului JT/JTcomandat (trifazat, 400 V),kVA

7 7 8 12,5 15 24 27 31 34 34

Capacitate denchidere/rupere, Icon/Ir A

250 250 300 450 550 800 900 1000 1100 1100

Curent admisibil de scurt durat , Isd APentru 1sPentru 5 sPentru 10 s

210130105

210130105

240185145

380290240

430340260

720420320

810520400

900660520

990800640

990800640

Seciune conductor deracord, mm2

4 4 6 6 10 16 25 25 50 50

a.Pentru uncircuit de iluminat cu lmpi cu incandescen:Curentul la conectare, filamentul lmpilor fiind, iniial, n stare rece este:

( ) .20....15 cv II = (6.6.1)

Condiiile de alegere sunt:

.2

con

v

cs

II

II

(6.6.2)

b. Pentru lmpile cu descrcare electric (AC-1, 40 oC):

8,0

cs

II - lmpi fluorescente tubulare (6.6.3)

6,0

c

s

II - lmpi cu mercur sau sodiu la nalt presiune (6.6.4)

(este necesar s se verifice i conectarea sarcinii capacitive reprezentate de condensatorul de

compensare montat n paralel cu fiecare lamp).c. n cazul unui circuit de nclzire rezistiv (AC-1, cos 1, I = const)

.csII (6.6.5)

d. Pentru circuitul de alimentare a unui transformator JT/JT(AC-1)( )

.2

4025

v

con

cs

cv

II

II

II

=

(6.6.6)

e. Circuitul capacitiv (AC-1) solicit, de regul:.43,1

csII (6.6.7)

6.12


13/27

Puterea reactiv maxim comandabil este indicat n catalogul constructorului (deexemplu, tab. 6.6.1).

f. Circuitul unui motor asincron n colivie (AC-3) necesit un contactor specificputerii motorului comandat, conform tabelului cu caracteristici ale contactoarelor furnizate deconstructor (de exemplu, tab. 6.6.1).

Asociat cu un releu de protecie (de exemplu, un releu termic), contactorul asigurcomutaia i protecia la suprasarcin n circuitul unui motor. Un exemplu de schem este datn Anexa 2.

6.7. Relee i declanatoare

6.7.1. Principiul de funcionare

Releele i declanatoarele pot fi ncadrate n categoria aparatelor de comand, care,controlnd o anumit mrime din circuitele electrice n care sunt inserate, pot ndeplini att

funcii de protecie ct i funcii de automatizare.Un releu/declanator const n principiu din dou componente. Organul de detecieeste sensibilizat de mrimea electric din circuitul supravegheat i, n condiii prestabilite

pentru mrimea urmrit, face s intre n aciune organul de execuie.Asemenea aparate pot fi concepute ca dispozitive de msur, care funcioneaz atunci

cnd mrimea controlat iese din anumite limite prestabilite, sau ca dispozitive "tot saunimic", acionate de o mrime care fie se menine n limite admisibile, fie c are valoareazero.

Releul electric este un aparat destinat s produc modificri predeterminate n unul saumai multe circuite "de ieire", ca urmare a realizrii anumitor condiii n circuitul "de intrare"cruia i este afectat. Releul realizeaz nchiderea sau deschiderea anumitor circuite prinintermediul contactelor lui, care sunt nseriate n aceste circuite (de exemplu, circuitul decomand al unui aparat de comutaie). Asemenea dispozitive sunt realizate ca aparateindependente. Releele de protecie pot fi asociate cu aparate de comutaie mecanic ncircuitele de putere (uzual, cu contactoare). n schemele de comand, releele realizeazcomutaia "tot sau nimic" n circuitele altor aparate.

Declanatorul, asociat totdeauna cu un aparat mecanic de comutaie, este un dispozitivlegat mecanic cu aparatul respectiv, realiznd eliberarea organelor mecanice de reinere(zvorre) i permind efectuarea manevrei de nchidere. Uzual, declanatoarele suntncorporate n ntreruptoarele de putere (disjunctoare).

Releele/declanatoarele se pot grupa n :- relee/declanatoare de protecie, mrimea supravegheat putnd fi curentul sau

tensiunea din circuite ;- relee de automatizare.Marea majoritate a releelor/declanatoarelor sunt aparate de amplitudine, care

acioneaz la atingerea unui anumit prag fie prin valori cresctoare (aparate de maximum), fieprin valori descresctoare (aparate de minimum).

Conform principiului de funcionare, releele i declanatoarele pot fi construite caaparate termice, electromagnetice sau electronice

6.7.2. Mrimi caracteristice pentru releele i declanatoarele de curent

Releele/declanatoarele de curent, care supravegheaz intensitatea curentului dintr-unanumit circuit, au ca elemente caracteristice curentul nominal, curentul de reglaj i

caracteristica timp-curent.

6.13


14/27

Curentul nominal (sau curentul de serviciu) In corespunde intensitii maxime acurentului de referin din circuit.

Curentul de reglaj Ir este valoarea intensitii curentului din circuitul n carereleul/declanatorul este nserat, la care se raporteaz caracteristicile de funcionare aleaparatului i pentru care aparatul respectiv este reglat.

Caracteristica timp-curenta unui releu/declanator indic durata de acionare (timpulde declanare propriu sau al aparatului asociat) n funcie de curentul prezumat din circuit,exprimat uzual n multipli ai curentului de reglaj.

n raport cu timpul de funcionare (intervalul de timp ntre detecie i execuie),releele/declanatoarele de protecie pot fi:

- cu timp de acionare normal, denumite i instantanee (fr ntrziere intenionat afuncionrii);

- cu timp de acionare precizat, eventual reglabil, denumite i temporizate a croraciune este ntrziat intenionat, prin folosirea unor organe de temporizare.

Releele/declanatoarele pot avea o caracteristic independent sau dependent devaloarea mrimii supravegheate (de intrare).

6.8. Relee i declanatoare termice

6.8.1. Construcie i caracteristici

Releele i declanatoarele termice sunt construite pe baza unor lamele bimetalice(dou lamele metalice, cu coeficieni de dilatare termic diferii, laminate mpreun) nclzitede curentul din circuitul protejat:

- fie direct, prin nserierea n circuit,- fie indirect, printr-o nfurare de nclzire dispus n jurul lamelei,- fie mixt (direct i indirect).n cazul curenilor mari, se folosete un transformator de curent.Releele termice de protecie care funcioneaz n curent alternativ sunt n general

tripolare; trei lamele bimetalice sunt coninute ntr-o carcas comun. Releele sunt de regulcompensate (fiind insensibile la variaia temperaturii ambiante) i prevzute cu un dispozitivsensibil la ntreruperea unei faze (funcionarea n monofazat). Revenirea n starea iniial dupfuncionare (rearmarea) se poate face manual sau automat.

Releele termice sunt asociate cu contactoare, avnd un contact de deschidere (normalnchis) nseriat n circuitul bobinei de acionare a contactorului.

Declanatoarele termice sunt n execuie unipolar, fiind nglobate n ntreruptoare,putnd provoca deschidere aparatului prin dezvorrea mecanismului de meninere n poziianchis.

Curentul nominal (de serviciu)In este curentul nominal al lamelei bimetalice. Gama decureni nominali cuprinde un numr de valori discrete (tab. 6.8.1).

Curentul nominal al unui bloc de relee termice (realizat ca element independent) seconstituie ntr-o scar de valori discrete, cu mai puine trepte dect In, ntr-un bloc putnd fimontate lamele avnd cureni de serviciu ntr-o anumit gam (de exemplu, tab. 6.8.1).

Tabelul 6.8.1 Trepte de curent pentru relee termice (exemple)

In, A

Lamela 0,4 0,55 0,75 1,0 1,3 1,8 3,3 4,5 6 8 11 16 20 25 32 40 63

Bloc

10 --32 --

-- 63

Pentru a putea acoperi toate valorile curentului din circuitul supravegheat,releul/declanatorul poate fi reglat, ntr-o plaj stabilit, modificnd, cu ajutorul unui urub,

6.14


15/27

cursa unghiular pe care trebuie s-o efectueze extremitatea lamelei pentru a eliberadispozitivul care menine releul/declanatorul armat.

Plajele de reglaj corespunztoare diverselor valori ale curentului de serviciu sunt aleseastfel nct s se suprapun parial, dnd posibilitatea alegerii unui dispozitiv de protecie

pentru orice valoare a curentului din circuitul protejat.

Curentul de reglajIrpoate fi situat n una din plajele (indicate de ctre constructor):( )( )( ) .15,0

18,0

17,0

nr

nr

nr

II

II

II

=

=

=

(6.8.1)

Caracteristica (de declanare) timp-curent este o caracteristic descendent, inversdependent de curent (fig. 6.8.1, 6.8.2), indicat frecvent pentru funcionarea pornind din

stare rece (fr trecerea prealabil a unui curent); declanarea se produce dup un timp cu attmai scurt cu ct suprasarcina este mai mare. n cazul cnd suprasarcina intervine dup onclzire prealabil la curentul nominal, constructorul trebuie s furnizeze o curbcorespunztoare sau s precizeze precentul de reducere a timpiilor de declanare(25 50%).Declanarea are loc dup depirea unui prag cuprins ntre 105 i 120% dinvaloarea curentului de reglaj.

Protecia la suprasarcin n circuitele motoarelor trebuie realizat innd seama i departicularitile pornirii. Supracurentul de pornire nu trebuie interpretat drept curent de defect.De asemenea, aparatele de protecie trebuie nu trebuie s acioneze pe durata pornirii ndiferite condiii (de exemplu, pornire n gol, porniri n sarcin la antrenarea unor maini cuinerie mare). Pentru a putea fi adaptate le caracteristicile motoarelor, au fost stabilite clase dedeclanare (fig. 6.8.1, tab. 6.8.2).

Protecia termic de clasa 10 (fig. 6.8.2) convine majoritii situaiilor practice (timpde pornire sub 10 s).

Tabelul 6.8.2. Clase de declanare

ClasaTimp de declanare, pornind din stare rece (fr sarcin iniial)

1,05Ir 1,2Ir 1,5Ir 7,2Ir10A

> 2 h < 2 h

< 2 min 2 10 s10 , 4 min 4 10 s20 < 8 min 2 20 s

30 < 12 min 2 30 s

6.15

t

x Ir

Clasa 30

Clasa 20

Clasa 10

Fig. 6.8.1


16/27

Curentul de autoprotecie este valoarea curentului (circa 10Is) care provoacdeclanarea aparatului comandat de releu/declanator nainte ca lamela bimetalic sdepeasc temperatura limit la care se menin caracteristicile de material.

6.8.2. Alegerea releelor/declanatoarelor termice

a. Alegerea curentului nominal al lamelei (curentul de serviciu) se face n funcie decurentul maxim admisibil al receptorului i conductorului circuitului.

Pentru motoare, se alege acea valoare a curentului de serviciu n a crui plaj de reglajse situeaz (recomandabil, ct mai aproape de limita superioar) curentul nominal almotorului:

.nmotrt II (6.8.2)b. Alegerea curentului nominal al blocului de relee termice se face conform tabelului

de coresponden ntre curenii nominali ai lamelei i blocului (de exemplu, tab. 7.8.1).

6.9. ntreruptoare de putere (disjunctoare)

ntreruptorul de putere (disjunctorul) este capabil s nchid (stabileasc), s suporte is ntrerup cureni n condiiile normale ale circuitului precum i s suporte un timpdeterminat i s ntrerup cureni de suprasarcin i de scurtcircuit.

6.16

1 funcionare echilibrat trifazat, pornind din stare rece2 funcionare n dou faze, pornind din stare rece

3 - funcionare echilibrat trifazat, pornind din stare cald

x Ir

Fig. 6.8.2

t

Clasa 10


17/27

6.9.1. Construcie i funcionare

Prin ncorporarea sau asocierea de elemente specializate, ntreruptoarele de putere suntaparate capabile s satisfac simultan aproape toate funciile cerute de o instalaie electric(comutaie, separare, protecie) precum i alte funcii (semnalizare, msurare, comand la

distan).Dei, n principiu, se pot realiza i ca ntreruptoare simple (neautomate), avnd numaifunciile de comutaie i, eventual, de separare, ntreruptoarele de putere sunt, de regul,echipate cu diverse declanatoare care permit declanarea automat n caz de defect n circuit(suprasarcin, scurtcircuit, lips de tensiune sau tensiune minim) sau comanda deconectriide la distan, aa cum rezult din figura 6.9.1.

n construcia "clasic", declanatoarele de curent sunt elemente unipolare:- declanatoare termice de suprasarcin ;- declanatoare electromagnetice (de curent maxim) pentru protecia la scurtcircuit.n construciile moderne se folosesc declanatoare electronice.

6.9.2. Mrimi caracteristice specifice

Mrimilor precizate n 6.3.3 li se adaug o serie de mrimi specifice.

Categoriile de utilizare ale ntreruptoarelor sunt :- A ntreruptoare fr o ntrziere deliberat de declanare la scurtcircuit;- B ntreruptoare prevzute cu mijloace de temporizare a declanrii n caz de

scurtcircuit.Curentul nominal (de serviciu, de utilizare)In este curentul de serviciu nentreruptIu i

are aceeai valoare cu curentul termic convenionalIth.Capacitatea de nchidere pe scurtcircuitIcm se exprim prin valoarea de vrf a

curentului de scurtcircuit prezumat, n Ak , pe care ntreruptorul l poate conecta.n cazul ruperii n scurtcircuit, se definesc:- Capacitatea de rupere limit la scurtcircuit (Idu sau Icu) - cea mai mare valoare a

curentului ntrerupt, n cadrul ncercrii la scurtcircuit;

6.17

3

64

123Declansator de

telecomanda sau

de minimum/lipsa

de tensiune

M

1~

Mecanism de

zavorare

Ax de

declansare

A1 A2

1 5

14

113

2

I>I> I>

13

114

124

Fig. 6.9.1


18/27

- Capacitatea de rupere de serviciu la scurtcircuit(Ids sau Ics) corespunde curentuluide defect maxim ntrerupt, fr ca aparatul s fie afectat semnificativ; valoarea lui estedefinit ca un procent dinIcu (25, 50, 75 sau 100%).

Capacitile de rupere se exprim n kA (valoare efectiv).Curentul de scurt durat admisibil Icw este valoarea eficace a curentului de

scurtcircuit prezumat, suportabil un timp specificat (de preferin0,05 0,1 0,25 0,5 1 s). Valorile minime sunt max[12In , 5 kA] pentruIn 2500 A i30 kA pentruIn 2500 A. Se definete pentru ntreruptoare din categoria B.

Caracteristica de limitare a curentului de scurtcircuit, specific ntreruptoarelorlimitatoare, arat dependena valorii de vrf a curentului limitat n raport cu valoarea efectiva curentului de defect prezumat (fig. 6.9.2).

n principiu, caracteristica timp-curent a unui ntreruptor care asigur funciile de

protecie la supracureni este format din caracteristicile timp-curent ale declanatoarelortermic i electromagnetic. Caracteristica declanatorului termic, destinat proteciei n caz desuprasarcin, este o caracteristic dependent de curent ( 6.8), iar

caracteristicadeclanatorului electromagnetic, destinat proteciei n caz de scurtcircuit, este ocaracteristic practic independent de curent (fig. 6.9.3).

Curenii de reglaj sunt Ir (Irt, In) pentru declanatorul termic respectiv Im pentrudeclanatorul electromagnetic.

Declanatorul termic este, n esen, clasic, corespunznd acelorai cerine menionaten 6.8.

Declanatorul electromagnetic este conceput astfel nct s satisfac cerinele impusede sarcina circuitului. n acest sens, standardele stabilesc curbe specifice care difer prinvaloarea curentului de reglaj (Im)n raport cu valoarea de reglaj a declanatorului termic (In),conform tabelului 6.9.1. n figurile 6.9.4, 6.9.5, 6.9.6 sunt prezentate grafic curbelecaracteristice, cu precizarea limitelor de declanare termic (1 la rece) i

electromagnetic (2) pentru ntreruptoare din categoria A (netemporizate).

6.18

Fig. 6.9.2


19/27

6.19

Fig. 6.9.4 Fig. 6.9.5

t

Fig. 6.9.3


20/27

Tabelul 6.9.1. Curbe de declanare

Curba Im/In Figura Aplicaii

B 3,24,8 fix 6.9.4Protecia generatoarelor, a personalului i alungimilor mari de cablu (n sistemele TN i TT)

C 710 fix 6.9.4Protecia cablurilor care alimenteaz receptoareclasice

D 1014 fix 6.9.4Protecia cablurilor de alimentare a receptoarelor cu

cureni de vrfMA 12 fix 6.9.5 Protecia demaroarelor pentru motoare

K 1014 fix 6.9.5Protecia cablurilor de alimentare a receptoarelor cucureni de vrf

Z 2,43,6 6.9.5 Protecia circuitelor electronice

U 5,58,8 6.9.6Protecia circuitelor de distribuie terminale nsectoarele teriare, agricole sau industriale

L 2,63,85 6.9.6Protecia circuitelor i a personalului n circuiteleterminale, pentru lungimi ale cablurilor mai maridect n cazul curbei U (sistem TNS)

6.9.3. Alegerea ntreruptoarelor

Pe lng cerinele menionate anterior pentru funcia de comutaie i pentru proteciala suprasarcin, este necesar, n principiu, ca declanatoarele de curent maxim s asigure

protecia conductorului reelei la scurtcircuit i s nu reacioneze la supracurenii funcionali(de vrf) din circuit (dac acetia exist).

a. Protecia conductorului este realizat atunci cnd caracteristica de declanare antreruptorului se situeaz sub caracteristica I2t a conductorului (integrala Joule antreruptorului trebuie s fie inferioar integralei Joule a conductorului) pentru toate valorilecurentului de defect pn la capacitatea de rupereIds a aparatului (fig. 6.9.7).

n practic se folosete frecvent pentru ntreruptoarele normale relaia:,5,4

'mam II (6.9.1)

6.20

Fig. 6.9.6


21/27

'maI fiind intensitatea curentului maxim admisibil, n condiii de exploatare, funcie de

seciunea conductorului (cap. 5);

b. Nefuncionarea la curenii de vrf are loc dac declanatorul electromagnetic estereglat astfel nct:

.2,1vmII > (6.9.2)

Pentru situaiile concrete, este necesar s se aib n vedere caracteristicile dedeclanare specifice.

Alegerea ntreruptoarelor limitatoare urmeaz aceleai principii aplicate nsparticularitilor constructive i funcionale corespunztoare.

6.10. Sigurane fuzibile

Sigurana este un aparat destinat ca, prin topirea unuia sau mai multor elementedimensionate n acest scop, s deschid circuitul in care este intercalat, ntrerupnd curentulatunci cnd acesta depete o anumit valoare ntr-un timp suficient.

6.10.1. Construcie i funcionare

O siguran fuzibil are, n general, dou componente de baz :- elementul nlocuibil (de nlocuire) - partea mobil care conine elementul fuzibil ce

urmeaz a se topi n caz de defect i care va fi nlocuit dup funcionare - prevzut cucontacte n vederea montrii n soclu ;

-soclul partea fix, n care se monteaz elementul de nlocuire, prevzut cu contactefixe racordate direct la circuitul protejat.

n funcie de realizarea constructiv, privind asamblarea elementului de nlocuire cusoclul, se deosebesc :

- sigurane cu filet ;- sigurane tubulare ;- sigurane cu "cuite".Siguranele funcioneaz (prin topirea elementului fuzibil) n principal ca aparate de

protecie n caz de scurtcircuit. n anumite circuite, siguranele pot fi folosite i ca aparate de

protecie la suprasarcin.

6.21

Fig. 6.9.7


22/27

6.10.2. Caracteristici principale

Curentul nominal al elementului de nlocuireIn este curentul la care elementul denlocuire (fuzibil) rezist timp nelimitat.

Valorile curenilor nominali sunt (conform CEI): 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40,

50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 A.Curentul nominal al socluluiIsoclu caracterizeaz funcionarea normal a soclului ncare se monteaz elementele de nlocuire.

Valorile celor doi cureni variaz n trepte corelate, conform tabelului 6.10.1 i seindic n scheme sub forma unei fraciiIsoclu/In.

Tabelul 6.10.1. Trepte de curent pentru sigurane fuzibile

In, A

Fuzibil 6 10 16 20 25 32 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630

Soclu

Siguranecu filet

25 63 100 -

Siguranetip "cuit"sautubulare

160 -

- 250 -- 400 -

- 630

Identificarea siguranelor fuzibile se face printr-un grup de dou litere:- prima liter indic domeniul curenilor de rupere (de ctre elementul de nlocuire):

- g toi curenii;- a numai o parte din cureni;

- a doua liter precizeaz categoria de utilizare, definind caracteristica timp-curent,timpii i curenii convenionali:

- gG sigurane de uz general, care pot rupe orice curent;- aM sigurane pentru protecia circuitelor motoarelor, care pot rupe numai o

parte din cureni.n practica de proiectare se mai ntlnete notaia gL sigurane pentru protecia

liniilor (conductoare i cabluri).

6.22

t

I

Fig. 6.10.2Fig. 6.10.1


23/27

n mod frecvent, siguranele gG sunt folosite i pentru protecia circuitelor motoarelor,n msura n care caracteristicile lor in seama de curentul de pornire al motorului. Esteevident c, la acelai curent de calcul al circuitului, siguranele din circuitul unui motor voravea cureni nominali mai mari dect n cazul unui receptor fr curent de vrf.

Curentul (convenional) de nefuziuneInf este valoarea curentului pe care elementul de

nlocuire l poate suporta un timp precizat (1, 2, 3, 4 ore, n funcie de curentul nominal) fr ase topi. Pentru fuzibilele cu In > 25 A,Inf = (1,3 1,2)In. Curentul (convenional) de fuziuneIf este valoarea curentului care provoac funcionarea elementului de nlocuire nainte deexpirarea timpului specificat. Pentru fuzibilele cuIn > 25 A,If = 1,6In.

Corespunztor principiului de funcionare a siguranelor caracteristica timp curent(caracteristica de protecie) este o curb care indic, n funcie de curentul prezumat ntrerupt,fie durata de prearc, numit i durat de topire, (timpul scurs ntre apariia curentului de defecti momentul formrii arcului electric), fie durata de funcionare (suma duratelor de prearc ide arc). Caracteristicile de protecie se reprezint n coordonate dublu logaritmice.Caracteristica de topire(curba a, fig. 6.10.1) are drept asimptote dreapta curentului de topire Ifi dreapta (c) corespunztoare integralei Joule de topire (curba b reprezentnd caracteristica

de funcionare). Practic, curbele de prearc i de funcionare sunt identice pn la valori alecurentului n jur de 20 In. De reinut c, n cataloagele productorilor de sigurane, suntindicate, de regul, caracteristicile de prearc corespunztoare fuzibilelor n stare rece; pentrusiguranele prenclzite, prin trecerea curentului de serviciu, duratele se reduc proporional cusarcina preliminar, ajungnd la circa 65% dup funcionarea la curentul nominal.

Avnd n vedere dispersia timpilor de topire i de funcionare, la aceeai valoare acurentului, fiecrei sigurane i corespund, n general, dou curbe delimitnd o zon de

protecie n care poate avea loc ntreruperea. Dispersia caracteristicilor de protecie se ia nconsiderare n proiectarea reelelor pentru receptoare foarte importante; n rest se recurge lacaracteristica de protecie sub forma unei singure curbe reprezentnd, de regul, durata de

prearc n funcie de intensitatea curentului.

Diferena ntre caracteristicile celor dou clase de sigurane gG i aM este evideniatn figura 6.10.2. n timp ce siguranele de uz general ntrerup curenii cu valori cuprinse ntrecurentul convenional de fuziune (circa 1,6In) i capacitatea lor de rupere Ir, siguranele densoire funcioneaz ca protecie ncepnd cu valori de circa 4In.

6.23

t

I

Fig. 6.10.3

In

Fig. 6.10.4


24/27

Caracteristicile siguranelor gG cu diferii cureni nominali Inalctuiesc o familie decaracteristici (fig. 6.10.3) din care se observ c, la aceeai valoare a curentului de scurtcircuitcare parcurge succesiv mai multe sigurane, funcioneaz mai nti, de regul, fuzibilul cucurentul nominal cel mai mic. Aa cum s-a menionat, timpii de funcionare indicai ncaracteristici pentru starea rece a siguranelor se reduc cu circa 35% n cazul unei sarcini

preliminare egale cu curentul nominal.Integrala Joule de funcionare are valorile maxime prezentate selectiv in tabelul6.10.3.

Tabelul 6.10.2

In, A 10 25 50 80 100 160 250 315 400

I2t, A2s 640 4000 13700 21200 36000 104000 302000 557000 900000

Caracteristica de limitare (fig. 6.10.4) indic, la o anumit valoare a curentuluinominal In, valoarea curentului limitat tiat (numit i curent de trecere) iD (valoareainstantanee maxim a curentului limitat il) funcie de valoarea efectiv a curentului descurtcircuit prezumat Ip (n exemplul din figur, la un scurtcircuit simetric cu Ip = 10 kA,curentul din circuit este limitat, n cursul ntreruperii la 7 kA pentru o siguran cu In = 100 A,n timp ce o siguran cu In = 10 A limiteaz valoarea curentului la 1,4 kA). Fenomenul delimitare a curentului este ilustrat n figura (6.3.2).

6.10.3. Alegerea siguranelor fuzibile

Alegerea siguranelor const n stabilirea curentului nominal al elementului denlocuireIn, urmat de alegerea soclului corespunztor (de exemplu, conform tab.6.10.1). nacest scop, n practic se folosesc relaii simple ntre curentul nominal al siguranei i

parametrii circuitului n care sunt nserate (curentul de calcul Ic, curentul de vrfIv, curentulmaxim admisibil al conductorului sau cablului 'maI ), specifice condiiilor de exploatare.

I. Siguranele de uz general folosite n circuitele de putere trebuie s satisfacsimultan dou sau trei condiii n absena respectiv n prezena curentului de vrf n circuitulrespectiv.

1. Sigurana trebuie s suporte timp nelimitat curentul de calcul al circuitului, ceea cese realizeaz atunci cnd curentul nominal al siguranei este superior curentului de calcul:

;cnII (6.10.1)

(din acest punct de vedere, sigurana ar trebui s fie de un curent ct mai mare).

2. Trebuie s se asigure protecia conductorului reelei la supracureni anormali,deconectnd circuitul nainte ca temperatura acestuia s depeasc limitele admise, ncorelaie cu valoarea curentului maxim admisibil corespunztor materialului i seciuniiconductorului metalic, execuia circuitului (conductor, cablu, bare) i condiiilor de montaj iexploatare:

a. protecia numai la scurtcircuit (dac este cazul, n circuit trebuie s existe undispozitiv special de protecie la suprasarcin):

;3'man

II (6.10.2)

b. protecia la suprasarcin i scurtcircuit (dac n circuit nu sunt prevzute aparatespecifice de protecie la suprasarcin):

;'manII (6.10.3)

Din acest punct de vedere, sigurana ar trebui s aib curent nominal ct mai mic.

6.24


25/27

Mai precis, protecia conductorului rezult din corelarea integralei Joule a acestuia cuintegrala Joule de funcionare a siguranei (fig. 6.10.5).

3. Sigurana nu trebuie s funcioneze la curenii de vrf (supracureni funcionali, carenu trebuie interpretai drept cureni de defect). Curentul nominal al siguranei trebuie corelatcu intensitatea curentului de vrfIv i cu durata acestuia tv.

n cazul cel mai des ntlnit al motoarelor electrice, intervin curentul de pornireIp:nmotppvIKII == (cf. . 4.6) (6.10.4)

i durata porniriipvtt = (6.10.5)

care depinde de dificultatea pornirii, n funcie de sarcina n momentul pornirii. Se potconsidera aproximativ valorile din tabelul 6.10.3:

Tabelul 6.10.3

Felul pornirii Timp de pornire tp, suoar 2 5normal 5 8 (10)grea > 8 (10)

Exist mai multe modaliti de aplicare a acestei condiii.a. folosirea caracteristicilor individuale timp-curent t= f(In) ale siguranelor

(fig. 6.10.6); se poate alege orice siguran a crei caracteristic se gsete deasupra punctuluicritic, de coordonate (tp, Ip);

b. folosirea unei caracteristici comune pentru o familie de sigurane t= f(I/In), care, deregul este reprezentat printr-o zon n planul caracteristicilor (fig. 6.10.7); condiia dealegere este

p

p

n C

II (6.10.6)

6.25

Fig. 6.10.5


26/27

n care Cp depinde att de felul motorului i schema de pornire (Kp), ct i de dificultateapornirii (tp). n practica de proiectare actual, se consider valorile din tabelul 6.10.4 (careconduc, se pare, la o supradimensionare acceptabil).

Tabelul 6.10.4

Felul motorului Felul pornirii Cp

asincron, cu rotorul n scurtcircuit(n colivie)

direct, uoar 2,5direct, grea 2stea-triunghi 2cu frecven mare, la intervale mici 1,6 2

asincron, cu rotorul bobinat (cu inele) 2de curent continuu 1,7

c. utilizarea indicaiilor din cataloagele de produs, specifice tipului de siguran, carese pot prezenta sub cel puin dou forme:

tabele indicnd direct curentul nominal al siguranei n funcie de puterea motorului; relaia ntre curentul nominal al siguranei i curentul nominal al motorului

.nmotn

CII = (6.10.7)

De exemplu, pentru unele sigurane produse de AEG se indic pentru factorul Cvalorile 1,2 1,5 pentru pornire normal i peste 1,5 pentru pornire grea.

Pentru a permite conectarea receptoarelor cu sarcini de vrf, siguranele din circuitelerespective (cu curentul nominal superior valoriiIv/Cv) ar trebui s fie de gabarit ct mai mare.

Limita superioar este determinat de asigurarea proteciei conductorului reelei.

II. Siguranele de uz general folosite n circuitele de lumin i prize (care asiguri protecia la suprasarcina rezultat prin suprancrcare) trebuie s satisfac relaia:

a. dac posibilitatea de apariie a suprasarcinilor este minim (de exemplu, n cazullmpilor fluorescente tubulare)

'manII (6.10.8)

b. n restul cazurilor:.8,06,0

''manmaIII (6.10.9)

III. Siguranele de nsoire se aleg conform indicaiilor din cataloagele referitoare lareceptorul alimentat.

6.26

tf

tp

II p

In4

> In3

In1

In3

> In2

In2

> In1

I n > I n 2

Fig. 6.10.6

t

I/InC p = I p /I n

tp

Fig. 6.10.7


27/27

6. Aparate de comutaie i de protecie

6.1. Aparataj de instalaii...........................................................................................................16.2. Aparate de distribuie..........................................................................................................1

6.2.1. Tipuri de aparate..........................................................................................................1

6.2.2. Funciile aparatelor electrice n circuitele de putere....................................................26.2.3. Mrimi caracteristice generale ale aparatelor de comutaie.........................................26.3. Probleme de comutaie a circuitelor electrice n curent alternativ......................................3

6.3.1. Conectarea circuitelor n sarcin..................................................................................36.3.2. Deconectarea circuitelor..............................................................................................46.3.3. Limitarea curentului ntrerupt......................................................................................5

6.4. Aparate de comutaie mecanice..........................................................................................66.4.1. Aparate cu funcii specifice..........................................................................................66.4.2. Asociaii de aparate......................................................................................................76.4.3. Aparate integrate, cu funcii multiple..........................................................................76.4.4. Mrimi caracteristice comune......................................................................................7

6.4.5. Circuitele aparatelor de comutaie...............................................................................86.4.6. Condiii generale pentru realizarea funciei de comutaie...........................................86.5. Protecia circuitelor electrice..............................................................................................8

6.5.1. Funciile proteciei.......................................................................................................86.5.2. Aparate de protecie la suprasarcin............................................................................96.5.3. Aparate de protecie mpotriva scurtcircuitelor...........................................................96.5.4. Protecia la scderea tensiunii de alimentare.............................................................10

6.6. Contactoare ......................................................................................................................106.6.1. Contactorul electromagnetic......................................................................................106.6.2. Mrimi caracteristice specifice..................................................................................106.6.3. Alegerea contactoarelor.............................................................................................11

6.7. Relee i declanatoare ......................................................................................................136.7.1. Principiul de funcionare............................................................................................136.7.2. Mrimi caracteristice pentru releele i declanatoarele de curent..............................13

6.8. Relee i declanatoare termice..........................................................................................146.8.1. Construcie i caracteristici........................................................................................146.8.2. Alegerea releelor/declanatoarelor termice................................................................16

6.9. ntreruptoare de putere (disjunctoare)...............................................................................166.9.1. Construcie i funcionare..........................................................................................176.9.2. Mrimi caracteristice specifice..................................................................................176.9.3. Alegerea ntreruptoarelor...........................................................................................20

6.10. Sigurane fuzibile............................................................................................................216.10.1. Construcie i funcionare........................................................................................216.10.2. Caracteristici principale...........................................................................................226.10.3. Alegerea siguranelor fuzibile..................................................................................24

Documents

Aparate de Comutatie Si Protectie