Click here to load reader

aparate electrice moderne instalatii electrice optime

  • View
    11

  • Download
    4

Embed Size (px)

Text of aparate electrice moderne instalatii electrice optime

Microsoft Word - aparate_electrice_moderne_instalatii_electrice_optime.docELECTRICE OPTIME
1. Consideraii generale
Contactorul electromagnetic este definit ca un aparat de comutaie mecanic, acionat electromagnetic, cu o singur poziie de repaus, capabil s stabileasc, s suporte i s întrerup curenii nominali, precum i unii cureni de suprasarcin, dar care apar în mod normal, cum sunt curenii de pornire ai motoarelor electrice (cureni de suprasarcin de serviciu) [3].
Contactorul este acionat prin intermediul unei bobine i inut închis prin intermediul unui curent (redus) prin acea bobin (dei exist i diverse tipuri de zvorâri mecanice pentru diferite aplicaii). Contactoarele (fig. 2.1) sunt proiectate s realizeze un mare numr de cicluri închidere/deschidere i sunt de obicei comandate de la distan prin butoane de închidere/deschidere. Acestea sunt destinate a efectua un numr mare de comutaii în sarcin (105 – 106) i un numr înc mai mare de comutaii fr sarcin (107).
Numrul mare de cicluri de funcionare repetitive este standardizat de CEI 60947-4-1 prin: - durata de funcionare: 8 ore; fr întrerupere; intermitent; temporar, de 3, 10, 30, 60 i 90
minute; - categoria de utilizare: de exemplu, un contactor din categoria AC3 poate fi utilizat pentru
pornirea i oprirea unui motor cu rotorul în scurtcircuit; - numrul de cicluri de porniri/opriri (1 la 1200 de cicluri pe or); - andurana mecanic (numrul de manevre în lipsa sarcinii); - andurana electric (numrul de manevre în sarcin); -puterea de rupere i capacitatea de închidere, conform cu categoria de utilizare.
Fig.1. Simbol pentru un contactor În cazul contactorului electromagnetic de curent alternativ principiul aplicat în construcia camerei de stingere este efectul de electrod asociat cu efectul de nie.
Dup felul reelei în care lucreaz, contactorul poart denumirea de contactor de curent alternativ sau de curent continuu.
Construcia electromecanic Din punct de vedere constructiv, contactorul este alctuit din urmtoarele elemente:
- electromagnetul; - polii principali, reprezentai prin cile de curent, contacte; - polii auxiliari care cuprind bornele, contacte normal închise i normal deschise, necesare automeninerii, semnalizrii i interblocajului; - camera de stingere; - carcasa aparatului.
Observaie Contactorul nu suport i nu întrerupe curenii de scurtcircuit. Pentru aceasta el se conecteaz întotdeauna în serie cu sigurane fuzibile care întrerup curentul prin limitare.
Din punct de vedere constructiv, se construiesc: ü contactoare cu micare de translaie simpl, In= 6 – 60 [A]; ü contactor cu micare dubl de translaie, In= 100 – 400 [A]; ü contactor cu micare de rotaie (de regul de curent continuu), In= 40, 80, 150, 250
[A].
2. Contactorul electromagnetic de curent alternativ cu micare simpl de translaie Pentru curenii redui, cinematica contactorului este simpl, deoarece masele în micare sunt
reduse i uzura mecanic este meninut în limite accesibile. Schia de construcie a acestui contactor este prezentat în fig.2.2 [1].
Fig.2. Schia constructiv a contactorului electromagnetic cu micare simpl de translaie
Organul motor este electromagnetul de acionare format din armtura fix 1, armtura mobil 3 i bobina de excitaie 2. Resorturile 4 asigur viteza de deschidere i starea de repaus. Pe calea de curent 5 sunt plasate elementul fix de contact i bornele de racord. Piesele mobile de contact sunt lipite pe puntea 7. Resortul 8, care asigur presiunea pe contact este plasat în caseta 9. Se alimenteaz bobina de excitaie, aceasta excit electromagnetul rezultând atragerea armturii mobile.
3.Contactorul electromagnetic de curent alternativ cu micare dubl de translaie
Pentru intensiti mai mari ale curentului nominal, 100…400 A, masele în deplasare fiind mai mari, energia cinetic corespunztoare este important. În aceste cazuri este necesar s se diminueze viteza de închidere a contactelor, iar cinematica aparatului comport o micare de translaie dubl: a contactelor i electromagnetului. Schia cinematic a unui asemenea contactor este indicat în fig.4.
Un pol al aparatului este reprezentat prin conductoarele 1 i 2 pe care sunt plasate contactele fixe i bornele aparatului A i B. Pe puntea conductoare 3 sunt plasate contactele mobile. În caseta 4 se afl resortul precomprimat 5. Electromagnetul de acionare este figurat prin armtura mobil 7, bobina 8 i armtura fix 9. Transmiterea micrii de la armtura mobil 7 la puntea 3 cu contactele mobile se realizeaz prin sistemul de pârghii 12, 11, 10. Resortul precomprimat 6 asigur fora Fr1, necesar meninerii contactorului deschis.
Dac se face abstracie de frecri, se scrie egalitatea de momente:
(2.1) aa coscos 211 ××=× lFlFe
unde F1 este fora care acioneaz în direcia pârghiei 10, iar Fe este fora dezvoltat de electromagnet. În poziia închis a = 0, iar constructiv l1 = 2l2 , din relaia de mai sus se scoate: F1 = 2Fe. Rezult astfel c fora care acioneaz asupra pârghiei 10, solidar cu contactele mobile, este aproximativ de dou ori mai mare decât fora dezvoltat de electromagnet.
Din cauza raportului rezult c i viteza contactelor mobile vc este aproximativ egal cu jumtate din viteza de deplasare a armturii mobile a electromagnetului.
Energia cinetic a maselor de micare se deduce aproximativ la un sfert din aceeai
energie în situaia contactorului cu micare simpl de translaie. Lipsa excesului de energie la închiderea contactorului are drept rezultat mrirea duratei de via a contactorului.
Fig.4. Cinematica contactorului cu micare dubl de translaie
4. Schema electric de acionare a contactorului electromagnetic În execuie normal contactorul nu este aparat de protecie. Dac îns în serie cu polii principali se conecteaz un bloc de relee termice, contactorul îndeplinete i funcia de aparat de protecie împotriva suprasarcinilor. În fig.6. este prezentat schema electric a contactorului cu relee de protecie [1].
Fig.6. Schema electric a contactorului electromagnetic alimentata în curent alternativ.
Acionarea aparatului se efectueaz cu ajutorul butonului dublu de comand I (închidere), 0
(deschidere). Polii principali sunt marcai cu reperele 1, 2, 3. Contactul de reinere 4 este conectat în paralel cu butonul I. Contactul 8, comandat de releul de protecie termic Rt, întrerupe circuitul de alimentare al bobinei B la depirea unei suprasarcini prescrise.
5,0/ 12 =» llk
cmv
Polii auxiliari 5, 6, 7 sunt utilizai în scop de semnalizare a poziie contactorului sau pentru blocaj electric. Pentru a proteja instalaia, inclusiv contactorul cu releul su termic împotriva efectelor curentului de scurtcircuit în amonte se aeaz sigurane fuzibile.
5. Categorii de utilizare Sunt categorii de solicitri aplicate contactoarelor. AC –1 - conectarea i deconectarea sarcinilor rezistive; regim uor pentru c curentul i
tensiunea sunt în faz; deconectarea este simpl; curentul care poate fi întrerupt este curentul nominal termic.
AC 2, -3, -4 - comanda motoarelor electrice; sarcinile sunt rezistive i inductive; curentul este defazat fa de tensiune; dac curentul este 0, tensiunea are valoare maxim; curentul absorbit de motor depinde de regimul de lucru (pornire, normal), sarcin;
AC – 2 - motor cu inele (rezistene conectate la indus – pentru pornire i reglajul turaiei); atât la conectare, cât i la deconectare, I > In, cam (2,5 In). La un factor de putere de 0,65, defazajul dintre u i i este mic, u este mic, u de restabilire are valoare mic;
AC – 3 – motorul cu rotorul în colivie (scurtcircuit), la conectare I = 5; 7In indiferent dac motorul pornete în sarcin, suprasarcina poate dura pân la 10s. motor lansat = fluxul magnetic din rotor nu dispare brusc ® la bornele dispare main rmâne o tensiune, un flux remanent, la deconectare U restabilire redus (0,7U2) Þdeconectarea motorului lansat este uoar (se deconecteaz un curent nominal la tensiunea redus);
AC – 4 – regim greu de funcionare. 6. Tipuri de contactoare În fig.7 se prezint exemple caracteristice (Contactoare Buzu) [19]. În fig.2.8÷fig.2.12
sunt prezentate contactoare mici i contactoare auxiliare Moeller [11]. În fig.2.13÷fig.2.15 sunt prezentate contactoare Merlin Gerin fabricate de grupul Schneider [13].
Fig.7. Contactoare de curent alternativ
În fig.8. este prezentat un contactor tip DILA, cu comanda în c.a., construit pentru gama
de tensiuni 12 – 600 V, 50, 60, 50/60 Hz, extensibil la 8 contacte, având contacte cu manevra de deschidere pozitiv, sistem modular. Se monteaz cu uruburi sau pe in i sunt protejate împotriva atingerii cu degetul [11].
Reperele din fig.8 sunt: 1 - aparat de baz cu comanda in curent alternativ; 2- modul de protecie pentru toate contactoarele comandate in c.a.;
3,4- modul cu contacte auxiliare bipolare sau tetrapolare, contacte suprapuse fiind contacte cu manevra de deschidere pozitiv.
În fig.9. este prezentat contactoarul tip DILER. Acest contactor este construit pentru gama de tensiuni 12 – 480 V, 50, 60, 50/60 Hz, având urmtoarele repere:
1-aparat de baz cu comand in curent alternativ; 2- modul de protecie pentru toate contactoarele comandate in c.a.; 3,4-capac cu posibilitate de plombare, cu suport, drept capot pentru carcasa IVS 5-module cu contacte auxiliare bipolare sau tetrapolare, contacte suprapuse, contacte cu
maevr de deschidere poztiv.
Fig.8. Contactor auxiliar DILA
Fig.9. Contactor DILER În fig.10. este prezentat contactoarul de tip DILR, construit pentru gama de tensiuni 12-
600 V, 50, 60, 50/60 Hz, prevzut cu bobine pentru tensiuni speciale, cleme cu arc, extensibil la 8 contacte, contacte cu manevra de deschidere pozitiv [6.70]. Contactorul se prezint în sistem modular fiind montat cu uruburi sau pe in. Este protejat împotriva atingerii cu degetul. Reperele pentru contactorul din fig.2.10 sunt urmtoarele [11]:
1-aparat de baz cu comand in curent alternativ; 2-modul de protecie -modul RC, -modul – varistor, -modul – grup diode; 3-modul de amplificare cu i far modul de protecie integrat, înclichetabil;
4-modul cu contacte auxiliare bipolare, -înclichetabil; 5-modul cu contacte auxiliare tetrapolare, înclichetabil, contacte cu manevr de
deschidere pozitiv; 6-module de temporizare pneumatice, temporizat la comad si defect; 7-modul mecanic de zvorâre pentru zvorârea contactorului la dispariia tensiunii de
comand.
Fig.10. Contactor DILR În fig.2.11. este prezentat schema contactorului DIL00M. Acestea sunt contactoare
construite pentru gama de tensiuni de comand c.a. de 12 - 600 V, 50, 60, 50/60 Hz, pân la 75 kW (AC-3/400 V). Reperele sunt urmtoarele:
1-aparat de baz cu comand in curent alternativ, cu bobine pentru tensiuni speciale; 2-modul de protecie cu -modul de protecie grup RC, -modul supresor – varistor, -modul supresor - grup diode. 3-modul de amplificare, detaabil, cu i fr modul de protecie integrat, poziionare
individual; 4-al 4-lea pol ,contact pentru sarcin AC-1; 5-relee termice,se monteaz direct, cu posibilitate de montare separat; 6-module cu contacte auxiliare bipolare, detaabile; 7-module cu contacte auxiliare, tetrapolare, detaabile, contacte suprapuse; 8-module de temporizare pneumatice, temporizare la acionare i la revenire; 9-module cu contacte auxiliare monopolare sau bipolare, montaj lateral.
Fig.11. Contactor DIL00M
În fig.12. este prezentat schema contactorului DILM185. Componentele schemei sunt [11]:
1-Contactoare 90- 250 kW (AC-3/400 V), -tensiuni de comand: 110 - 120 V 50/60 Hz ; 220 - 240 V 50/60 Hz, -comand convenional;
2- Bloc de cleme pentru cabluri, -1 sau 2 conductoare pe faz, -conductor rotund sau plat ataabil, -protejate împotriva atingerii cu degetul;
3- Bloc cleme pentru platband, -1 sau 2 platbenzi pe faz, -terminale pentru circuitele de comand, -capac pentru protecia împotriva atingerii cu degetul;
4-Interblocaj mecanic; 5-Relee termice,
6-Capac de protecie pentru cleme, protejate împotriva atingerii cu degetul; 7-Module cu contacte auxiliare, bipolare, montaj lateral. În fig.13 este prezentat contactorul modular tip CT Merlin Gerin utilizat pentru comanda
circuitelor mono, tri i tetrafazate, pân la 100 A.
Fig.12. Contactoare DILM185
Date tehnice -circuit de for : - curent nominal la 40° C: 16 pân la100 A, - tensiune nominal: 250 V pentru 1P i 2P, 400 V pentru 3P i 4P, - frecven: 50 Hz. - circuit de comand: - tensiune de comand: - 24 V (-10 ... +10)% - 230/240 V (-15 ... +6)%, - frecven: 50 Hz. - temperatur de funcionare: - de la 5° C pân la 50° C, peste 60° C funcioneaz în condiii normale montând un singur contactor în spaiul afectat, în mod normal, pentru dou contactoare - execuie climatic: execuie 2 (umiditatea relativ 95% la 55° C) - conformitate cu standardele: EN 61095, CEI 1095 - nivel de zgomot: (< 20 dB) pentru întreg domeniul - racordare: borne protejate circuit de comand: - conductor flexibil: 2 x 2,5 mm2 ; conductor rigid: 2 x 1,5 mm2 circuit de for:- cu conductor flexibil:
2 x 2,5 mm2 pentru 16 A i 25 A 2 x 10 mm2 pentru 40 A i 63 A 2 x 35 mm2 pentru 100 A
- cu conductor rigid: 6 mm2 pentru 16 A i 25 A 25 mm2 pentru 40 A i 63 A 50 mm2 pentru 100 A
- indicator de funcionare: pe partea frontal a contactorului (lamp roie – bobina contactorului este sub tensiune)
Fig.13. Contactor CT 250 V 1P i 2P
Fig.14. Contactor CT 400 V 3P
Fig.15. Contactor CT 400 V 4P
Auxiliare pentru contactoare CT: ACTo+f i ACTt Auxiliar tip ACTo+f Acest contact auxiliar este utilizat la comanda i semnalizarea poziiei “deschis” sau
“închis” a contactelor principale ale contactorului CT (fig.16). Date tehnice - 1ND+1NI - tensiune: 24 ... 240 V cc/ca, 50 Hz - curent nominal:- min. 10 mA la 24 V cc/ca, - max. 2 A la 240 V cc/ca - raordare: prin borne protejate pentru conductor flexibil de 2 x 2,5 mm2 se monteaz în partea dreapt a CT
Fig.16. Auxiliar tip ACTo+f
Auxiliar tip ACTt Acest auxiliar este utilizat pentru comanda temporizat a contactorului CT. Sunt posibile
patru trepte de temporizare (fig.17) [13].
Fig.17. Auxiliar tip ACTt Temporizare tip A: temporizare dup închidere - utilizat la conectarea temporizat a sarcinii, - o singur treapt de temporizare începe când circuitul este închis, - sarcina este conectat la sfâritul timpului de temporizare T. Temporizare tip B: temporizare la închiderea unui contact auxiliar - utilizat la conectarea sarcinii la închiderea unui contact auxiliar (buton de comand), - o singur treapt de temporizare începe când contactul se închide, - sarcina este deconectat la sfâritul timpului de temporizare T. Temporizare tip C: temporizare dup deschidere - utilizat la conectarea sarcinii dup închiderea unui contact auxiliar (buton de comand), - o singur treapt de temporizare începe numai când butonul este eliberat, - sarcina este deconectat la sfâritul timpului de temporizare T. Temporizare tip H: temporizare dup conectare - utilizat la conectarea sarcinii pentru o perioad determinat, - o singur treapt de temporizare începe când circuitul este închis, - sarcina este deconectat la sfâritul timpului de temporizare T. Date tehnice - montaj prin înclichetare în stânga CT-ului, - temporizare: 1 s la 10 h, - tensiune de alimentare a circuitului: 24 pân la 240 V ca, - frecven: 50 Hz, - consum: 5 VA, - temperatur de funcionare: de la -5° C ... +60° C, - ieire: - 200 mA permanent; 3 A pentru 50 ms.
3. Întreruptoare automate de joas tensiune
Aa cum se arat în tab. 3.1 un întreruptor automat cu aptitudine de separare este sigurul tip de aparat de comutaie capabil s satisfac simultan toate funciile necesare într-o instalaie electric. În plus, acesta poate s realizeze o gam larg de alte funcii, prin intermediul unor elemente auxiliare, de exemplu: semnalizare (închidere/deschidere, declanare pe defect), declanare la tensiune minim, comand la distan, etc.
Aceste caracteristici fac din întreruptorul automat cu aptitudine de separare tipul de aparat de comutaie de baz pentru orice instalaie electric.
Întreruptoarele automate care asigur separarea îndeplinesc toate funciile de baz ale aparatelor de comutaie; în acelai timp, prin intermediul accesoriilor aferente, sunt create alte numeroase posibiliti funcionale [13]. Tab. 3.1. Funciile unui întreruptor automat cu aptitudine de separare Funciuni Condiii posibile Separare Comand Funcional
Comand de urgen Cu utilizarea unei bobine de declanare Comutaie pentru mentenan mecanic
Protecie Suprasarcin Scurtcircuit Defect de izolaie Cu releu de curent diferenial Minim tensiune Cu bobin de minim tensiune
Comand la distan Adugat separat sau incorporat Indicaii i msurtori Opiune general pentru declanator
electronic
3.1 Întreruptoare de putere automate de joas tensiune de curent alternativ
Întreruptorul de putere de joas tensiune este un aparat cu comutaie mecanic capabil s
suporte, s închid i s deschid cureni în condiii normale de funcionare i cureni de avarie, cum sunt suprasarcina prelungit i scurcircuitul.
Acest aparat este i aparat de protecie, deoarece este echipat cu declanatoare sensibile la defectele (suprasarcin, scurcircuit, tensiune redus), care determin întreruperea circuitului într-un timp relativ scurt.
Funcia de comutaie se exercit la comand (manual sau telecomand) iar cea de protecie (deconecatre în caz de avarie) în mod automat.
Tipuri de întreruptoare: • întreruptoare pentru instalaii interioare, In = 6÷16A, Ir=1÷2kA; • întreruptoare compacte, In =80÷800A, Ir =3÷25kA; • întreruptoare de mare putere, In =1000÷4000A, Ir =50÷55kA; • întreruptoare limitatoare, In =16÷2500A, Ir =25÷100kA.
În toate aceste aparate de curent alternativ, întreruperea arcului electric se realizeaz în camera de stingere, care funcioneaz dup principiul efectului de electrod asociat cu efectul de ni. Acionarea sistemului de contacte este mecanic i se realizeaz de ctre un mecanism denumit i broasc. Mecanismul asigur doua poziii stabile (închis-deschis) timp indefinit, pân la urmtoarea manevr. Numarul total de manevre este de 10-30.000. Întreruptoarele moderne au toate trei fazele în aceei carcas electroizolant i se numesc întreruptoare compact [13].
Fig.3.1. Prile principale ale unui întreruptor automat În fig.3.1 se prezint schematic prile principale ale întreruptorului automat de joas tensiune i funciile aferente: - componentele de comutaie, coninând contactele fixe i mobile i camera de stingere a arcului electric; - mecanismul întreruptorului, care deschide piesele de contact prin intermediul dispozitivului de declanare la aparitia unui supracurent. Acest mecanism cuprinde i pârghia (maneta) de acionare manual; - un dispozitiv de declanare, care cuprinde:
Ø un dispozitiv termic i magnetic în care o lam bimetalic, acionat termic, detecteaz o situaie de suprasarcin, în timp ce declanatorul electromagnetic acioneaz la nivele de curent corespunztoare unui regim de scurtcircuit, sau
Ø un releu electronic ce primete informaii de la transformatorii de curent instalai câte unul pe fiecare faz;
Ø un spaiu de conectare, unde se pot monta diferite tipuri de borne, pentru conectarea conductoarelor aferente circuitului de for.
Funciile mecanismului sunt urmtoarele [1]: • menine întreruptorul închis i zvorte
energia acumulat într-un resort, necesar operaiei de deschidere;
• asigur declanarea întreruptorului folosind o energie minim;
• asigur declanarea liber, adic la persistena unui comenzi de declanare, aparatul nu poate fi închis i nici meninut închis;
• asigur viteza necesare pieselor mobile de contact, la închidere i la deschidere. În fig.3.2. este prezentat întreruptorul Compact NS400 630 A cu declanatoare electronice STR43ME [13]. Acest tip de întreruptor asigur urmtoarele tipuri de protecii:
Protecia la suprasarcin Protecie la suprasarcin pe valoare efectiv
(RMS) cu prag de declanare reglabil:
- I0 curent de reglaj grosier (5 poziii de la 0,5 la 0,8) i Ir curent de reglaj fin (8 poziii de la 0,8 la 1); - Temporizare reglabil a declanrii, în conformitate cu clasele de declanare 10 A, 10 i 20, definite în standardul CEI 60947-4. Fig.3.2. Întreruptorul Compact NS400 630 A
1- Întreruptor automat sau comutator de sarcin MC 2- Capac de protecie pentru borne 3- Born pentru circuite secundare 4- Clem i clem tunel 5- Contrapanou clipsabil pe in DIN 6- Born de legtura spate 7- Subansamblu soclu sau de debroare 8- Contact auxiliar de semnalizare a poziiei 9- Contact auxiliar de semnalizare declanat din protecie 10-Mecanism de acionare rotativ perete lateral 11-Ax prelungitor 12-Manet de acionare rotativ, interblocat 13-Mecanism de acinare rotativ 14-Mecanism de aconare cu motora electric 15-Masc de protecie pentru mecanismul de acionare 16-Etichet inscriponare 17-Mecanism de acionare basculant cu posibilatea de blocare 18-Modul de comunicaie 19-Interfa comunicaie 20-Interfa PROFIBUS 21-Bobin de declanare 22-Modul temporizare pentru declanator tensiune minim 23-Distanier
Declanatorul STR43ME ofer dou constante de timp de rcire a motorului, asociate cu clasa de pornire a motorului: -constanta de timp de rcire scurt (aceeai ca i constanta de timp de înclzire), pentru continuitate maxim de funcionare i protecie satisfctoare a motorului [13]; -constanta de timp de rcire lung (de 4 ori cât constanta de timp de înclzire), pentru protecie maxim a motorului.
Protecia la scurtcircuit Protecie temporizat i instantanee:
- Protecie cu prag de declanare reglabil i temporizare fix a declanrii; - Protecie instantanee cu prag fix de declanare.
Protecia la dezechilibru de curent…