TEMA :

APARATE ELECTRICE PENTRU COMANDĂ MANUALĂ

Cuprins

ARGUMENT……………………………………………………………………………1

Aparatele electrice pentru comandă manuală1. Generalități……………………………………………………………………….122. Întreruptoare și comutatoare cu pârghie………………………………………….123. Întreruptoare și comutatoare – pachet……………………………………………154. Întreruptoare și comutatoare cu came……………………………………………175. Comutatoare stea – triunghi……………………………………………………...186. Reostate de pornire și reglare…………………………………………………….197. Reostate de excitație……………………………………………………………...21

NORME DE SĂNĂTATE ȘI SECURITATEA MUNCII SPECIFICE ÎN EXPLOATAREA APARATELOR ELECTRICE…………………………………....23

BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………………....25

ARGUMENT

Transportul energiei electrice de la sursele sale (generatoare, trans

formatoare, pile, acumulatoare) la consumatori (motoare, cuptoare, aparatele electrocasnice, surse electrice de lumină, circuite de utilizare etc.), precum și comanda acestora nu sunt posibile decât prin folosirea aparatelor electrice. Datorită numeroaselor scopuri în care sunt folosite, locurilor de utilizare și funcțiilor pe care trebuie să le îndeplinească, aparatele electrice sunt mult diferite între ele, atât în ce privește construcția, cât și în ce privește complexitatea lor.

După funcția pe care o îndeplinesc, aparatele electrice pot fi împărțite în cinci grupe principale: aparate de conectare, de protecție, de comandă și protecție, electrocasnice și de măsură.

Aparatele de conectare au rolul de a stabili și de a întrerupe circuitele electrice. Aici sunt incluse următoarele grupe de aparate: întreruptoare neautomate, comutatoarele, separatoarele, prizele și fișele.

Aparatele de protecție servesc la apărarea instalațiilor electrice (motoare, conductoare etc.) întrerupând legătura lor cu sursa de energie electrică, atunci când valoarea curentului care trece prin ele depășește anumite limite. În această grupă sunt cuprinse: siguranțele fuzibile, descărcătoarele și eclatoarele.

Aparatele de comandă și protecție au rolul de a comanda pornirea sau oprirea, schimbarea sensului de rotație și variația vitezei mașinilor electrice rotative, precum și de ale proteja contra scurtcircuitelor și contra variațiilor bruște de tensiune, posibile în procesul de exploatare.

Aici sunt cuprinse: rezistențele de pornire și de reglaj al vitezei motoarelor electrice, controlerele, reostatele pentru reglajul excitației generatoarelor, comutatoarelor stea-triunghi pentru pornirea motoarelor trifazate cu rotor în scurtcircuit, inversoarele de sens de rotație, contactoarele și întreruptoarele automate.

În lucrarea de față sunt incluse noțiuni generale despre aparatele electrice de joasă tensiune, cu precădere - aparatele pentru comanda manuală.

Aparate electrice pentru comandă manuală

1. Generalități

În instalațiile electrice sunt folosite numeroase tipuri de aparate de joasă tensiune cu acționare manuală, atât la închidere cât și la deschidere. Ele servesc numai la stabilirea și întreruperea voită a unor circuite, neavând rol de protecție.

Se pot împărți în:- aparate de conectare: întreruptoare și comutatoare cu pârghie, pachet

și cu came, separatoare, întreruptoare de sarcină, întreruptoare cu siguranță

- aparate pentru acționarea mașinilor electrice: comutatoare stea-triunghi, inversoare de sens, autotransformatoare, de pornire, reostate de pornire și excitație, controlere

- aparate pentru instalații interioare pentru iluminat și racordarea receptoarelor mobile la rețea: întreruptoare, comutatoare, prize și fișe, conectoare etc.

2. Întreruptoare și comutatoare cu pârghie

2.1. Definiție

Întreruptoarele–pârghie sunt aparate de joasă tensiune caracterizate prin faptul că închiderea şi deschiderea circuitului se realizează cu ajutorul unui contact mobil în formă de braţ de pârghie.

2.2. Rol

Ele servesc pentru conectarea la reţea şi întreruperea manuală a circuitelor de lumină şi forţă de joasă tensiune, atât în curent continuu, cât şi în curent alternativ, la consumatori de importanţă redusă. Aparatele au o capacitate de rupere egală cu cel mult curentul nominal.

2.3. Clasificare:

2.4. Părţi componente

Figura 3 Întreruptor cu pârghie: elemente constructive.

contact fix din tablă de

alamă

contact de rupere (auxiliar) din tablă de

alamă

borne de legare la reţea

(de intrare) din tablă de alamă

borne de legare la consumator

(de ieşire) din tablă de alamă

resort

mâner de acţionare din material izolant(lemn, bachelită) şi

suficient de rezistent mecanic

contact mobil (cuţit de contact) din bară laminată

de alamă

Placa de bază din material izolant(pertinax, bachelită) pentru curenţi sub 200 A sau din metal pentru curenţi mai mari.

CLASIFICARE, UTILIZĂRI

DUPĂ NUMĂRUL CĂILOR DE CURENTmonopolare – în circuite de semnalizare;bipolare – în c.c., în circuite de lumină;tripolare – pentru comanda manuală a motoarelor electrice.

DUPĂ MODUL DEÎNTRERUPERE

cu cuţit de rupere bruscă;fără cuţit de rupere bruscă.

DUPĂ MODUL DE ACŢIONAREcu acţionare directă prin manetă plasată: – central – lateral;cu acţionare indirectă – prin sisteme de

pârghii;

DUPĂ VARIANTA CONSTRUCTIVĂconstrucţie protejată(cu capac) pentru montaj aparent;construcţie deschisă pentru montaj în spatele tabloului;

Întreg ansamblul este acoperit cu un capac de protecţie din bachelită, carton presat sau alt izolant rezistent şi la acţiunea arcului electric.

Contactul de rupere se întâlneşte la variantele constructive moderne, mai ales la cele pentru curent continuu. Rolul său este de a mări capacitatea de rupere prin creşterea vitezei de deschidere (cursa contactului mobil principal armează resortul şi când forţa elastică a acestuia devine suficient de mare, “smulge” contactul auxiliar cu o viteză mare, de nerealizat prin acţiunea operatorului uman).

Figura 4 Întreruptor cu pârghie

În figura 5 este indicat montajul corect (în poziţie verticală) al unui întreruptor cu pârghie.

Figura 5 Întreruptor cu pârghie:a – poziţia de montare a întreruptorului cu pârghie; b – schema electrică multifilară;c – schema electrică monofilară; d – monatrea în circuitul electric prin intermediul

siguranţelor fuzibile.

b

c d

ab

I

I

3. Întreruptoare și comutatoare – pachet

3.1. Definiție

Sunt aparate de joasă tensiune caracterizate prin faptul că se obţin prin înşiruirea pe acelaşi ax a unui număr variabil de elemente (numite pacheţi) de construcţie similară (nu neapărat identice), fiecare pachet conţinând o cale de curent.

3.2. Părți componente

Fiecare cale de curent este formată din două sau trei contacte fixe montate pe discuri presate din material electroizolant şi tot atâtea contacte mobile din tombac (material conductor şi elastic) fixate pe un ax central.

Se deosebesc trei tipuri de contacte mobile (fig. 6) primul fiind folosit la întreruptoare şi celelalte, la comutatoare.

Figura 6 Tipuri de contacte mobile pentru întreruptoare şi comutatoare – pachet:a – contacte în opoziţie; b – contacte în unghi; c – contacte în T.

3.3. Tipuri constructive

TIPURI

CONSTRUCTIVE

execuţie deschisă( neprotejată )

execuţie protejatăîn carcasă de

bachelită

execuţie capsulatăîn carcasă metalică

(turnată)

pentru montaj îngropat (în tablouri de comandă)

pentru montaj aparent

pentru solicitări mecanice grele

Întreruperea/comutarea circuitului se realizează brusc datorită unui mecanism de sacadare care este, de fapt, un resort montat între ax şi maneta de acţionare (maneta este montată liber pe ax): axul cu contacte mobile “sare” brusc dintr-o poziţie în alta, numai după ce maneta a fost rotită cu un anumit unghi pentru a putea tensiona astfel, resortul.

3.4. Mărimi caracteristice

În figura 7 este reprezentat schematic un comutator-pachet cu trei direcţii, având şase contacte mobile în formă de unghi plasate între şapte plăci izolante.

Figura 7 Schema de conexiuni a unui comutator – pachet cu trei direcţii.

În figura 8 este reprezentată schema de conexiuni a unui inversor de sens la un motor asincron.

Figura 8 Inversor de sens.

Tensiune nominală

Curent nominal

Frecvenţă de conectare

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

In = 6…200 A

max. 250 conectări/oră

Durata de viaţă 100.000 manevre la curenţi mici(16 A) 20.000 manevre la curenţi mari(200 A)

MĂRIMI

CARACTERISTICEMĂRIMI

CARACTERISTICE

4. Întreruptoare și comutatoare cu came

Sunt asemănătoare – constructiv şi funcţional – cu întreruptoarele şi comutatoarele pachet. Se deosebesc de acestea din urmă prin modul de realizare a circuitului de curent (tabelul de mai jos)

Întreruptoare şi comutatoare pachetÎntreruptoare şi comutatoare cu came

Ase

mănări

sunt alcătuite dintr-un număr variabil de căi de curent alăturate deschiderea/închiderea contactelor mobile se realizează prin acţionarea unui ax

comun folosesc principiul întreruperii multiple a circuitului (în mai multe puncte)

Deo

sebi

ri

contactele mobile au mişcare de rotaţie

contactele mobile au mişcare de translaţie

comutaţia are loc între contacte de tip furcă

comutaţia are loc între contacte cu presiune (dată de forţa unui element elastic)

contact superficial (pe o suprafaţă)

contact punctiform

contact cu frecare contact prin frecare

Comutatoarele cu came sunt un răspuns mai bun la cerinţele legate de gabarit, siguranţă în funcţionare, capacitate de rupere şi complexitatea schemelor de realizat.

Figura 9 Inversor de sens.

5. Comutatoare stea – triunghi

I 0 II

În practică, există situaţii în care un receptor trifazat trebuie conectat în

stea şi apoi în triunghi (de exemplu, la pornirea motoarelor asincrone cu rotorul în scurtcircuit).

În afara cazului menţionat, situaţia aceasta se mai întâlneşte, de exemplu, la realizarea reglajului în trepte al rezistenţelor pentru încălzirea unui cuptor (preîncălzire – prin conectarea rezistenţelor în stea şi încălzire – prin conectarea rezistoarelor în triunghi).

În cazul alimentării de la o reţea obişnuită (3x220/380V), pentru a putea utiliza comutatorul stea-triunghi la un receptor trifazat, este necesar ca acest receptor să fie realizat pentru o tensiune de fază de 380V.

Schimbarea conexiunii se face automat, fără intervenţia operatorului, după un timp (calculat funcţie de puterea motorului) programabil printr-un releu (de temporizare).

VARIANTE CONSTRUCTIVE

Comutatoare manuale: In 100 A

cu came

cu pârghie

pachet

cu tambur (rotitor): are 9 contacte fixe (3 pentru cele trei faze ale reţelei şi 6 pentru cele şase capete ale fazelor receptorului trifazat) şi 15 contacte mobile, din tablă de alamă sau din alamă turnată, plasate pe un tambur prin rotirea căruia se realizează conexiunile dorite: zero – stea – triunghi

Comutatoare automate: In 100 A

R S T

QC

1 1

2 2

3

R E CE P TO R

3

Y

,

,,

F

Figura 10 Comutator pârghie utilizat pentru conectarea stea-triunghi a unui receptor trifazat:Q – întreruptor trifazat; F – siguranţe fuzibile; C – comutator pârghie.

Observaţie: un comutator stea – triunghi nu poate fi manevrat decât în ordinea zero – stea – triunghi. Trecerea din triunghi în stea şi din zero în triunghi sunt împiedicate cu un dispozitiv de zăvorâre. Trecerea stea – zero este permisă.

6. Reostate de pornire și reglare

6.1. Definiție

De regulă, prin reostat de pornire şi reglare se înţelege ansamblul format dintr-un controler şi un rezistor de pornire/reglare.

6.2. Părți componente

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

În cutii, rezistoarele pot fi imersate în ulei sau lăsate în aer liber – caz în care pereţii cutiei au jaluzele de ventilaţie.

Structural, bateriile de rezistoare de pornire se aseamănă cu cele de reglare: ele sunt formate prin asamblarea rezistoarelor elementare pe tije cilindrice de oţel izolate cu tuburi de micanită, separarea acestora cu distanţoare din steatit şi conectarea mixtă (serie - paralel) prin presiune cu rondele metalice (conexiunile sudate sau lipite sunt greu de realizat pentru materialele din care sunt confecţionate rezistoarele elementare).

6.3. Variante constructive

Deosebirea constructivă între cele două categorii de rezistoare rezultă din regimul de funcţionare:

rezistoarele de pornire funcţionează în regim de scurtă durată (doar la pornire) şi, de aceea, au dimensiuni mici, reduse chiar dacă sunt parcurse de curenţi mai mari decât cei corespunzători regimului normal;

rezistoare de reglare funcţionează în regim de durată şi, ca urmare, au dimensiuni mai mari şi sunt prevăzute cu mijloace speciale pentru evacuarea forţată a căldurii (de exemplu, ventilatoarele).

a c

PENTRU CURENŢI MICI

(câţiva amperi)

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

rezistoare metalice în uleirezistoare metalice în aer

utilizate pentru comanda manuală a maşinilor electrice

rotative:pornire;reglarea vitezei,frânare;inversare de sens

MATERIALE, VARIANTECONSTRUCTIVE, UTILIZĂRI

PENTRU CURENŢI MARI

(zeci de amperi)elemente turnate din fontăelemente ştanţate din tablă

silicioasărezistoare cu lichid (soluţie

de sodă)

a b c d

Figura 11 Baterii de rezistenţe : a – de mare capacitate : 1 – element de rezistenţă ; 2 – distanţoare din stearit ;

3 – tijă de susţinere ; 4 – bornă de racord;b – element de rezistenţă din tablă de material rezistiv, expandată; c – baterie de benzi rezistive; d – reostat de pornire (ansamblu).

7. Reostate de excitație

Sunt aparate folosite pentru reglarea tensiunii furnizate de generatoarele electrice – de curent continuu sau de curent alternativ – prin varierea curentului de excitaţie ca urmare a modificării valorii rezistenţei circuitului respectiv.

Reostatele de excitaţie sunt reostate de reglare pentru curenţi mici, alcătuite din rezistoare spiralizate, din sârmă, ale căror capete sunt conectate la un sistem de ploturi montate sub formă de cerc pe o placă izolantă (variaţie în trepte a rezistenţei) sau cu cursor (variaţie continuă).

Pe marginea plăcii mai există trei borne care sunt utilizate pentru realizarea legăturilor la generator. Valoarea rezistenţei se modifică după voie, cu ajutorul unei manete (sau al unei roţi) care deplasează o piesă de contact prin care se stabileşte legătura între unul dintre ploturi şi un inel de contact montat pe pleca izolantă (figura 12).

Rezistoarele metalice spiralizate se află în spatele plăcii, într-o cutie metalică.

Figura 13 Forme constructive de reostate de excitaţie (cu cursor)

NORME DE SĂNĂTATE ŞI SECURITATEA MUNCII SPECIFICE ÎN EXPLOATAREA APARATELOR

ELECTRICE

Figura 12 Schema legăturilor unui reostat de excitaţie în trepte:

1 – element rezistiv spiralat; 2 – plot;3 – piesă de contact;4 – inel de contact;5 – placă izolantă;

6 – borne legătură cu generatorul.

În exploatarea aparatelor este necesar :- Să nu se intervină la aparate decât după ce au fost sigur scoase complet de

sub tensiune, de la întreruptorul sau separatorul din amonte. La acesta trebuie atârnată o tăbliță cu textul ”Atenție ! Se lucrează pe linie”

- Orice manevră la aparatele deschise trebuie făcută cu mâna protejată cu mănușă electroizolantă de cauciuc și cu fața ferită printr-o mască sau un paravan.

Atenție! Închiderea este mai periculoasă decât deschiderea. Nu uitați că puteți închide pe un scurtcircuit!

ACCIDENTE ELECTRICE

Din practică s-a constatat ca în instalaţiile de joasă tensiune sub 1000 V, numărul de accidente prin electrocutare este mult mai mare decat în instalaţiile de tensiuni înalte, datorită nerespectării regulilor de tehnica securităţii muncii, considerându-se, în mod greşit, tensiunea sub 1000 V mai puţin periculoasă.

Efectele patologice ale trecerii curentului electric prin organele vii poartă numele de electrocutare.

Efectele produse de electrocutări sunt electrotraumatismele şi şocurile electrice. În categoria electrotraumatismelor se încadrează o serie de accidente care produc de obicei vătămări externe :

- arsura electrică, este un traumatism produs de acțiunea curentului electric. Acest accident poate avea loc şi în cazul conectărilor greșite a unor întrerupătoare sau în cazul înlocuirii unor siguranţe fără a se fi remediat scurtcircuitul din reţea ;

- semnele electrice, apar la locul de contact al conductorului electric cu pielea sub formă de leziuni, umflături sau pete;

- electrometalizarea este un traumatism electric produs prin acoperirea unei părţi din suprafaţa pielii cu o peliculă metalică provenită din metalul volatilizat prin căldura arcului electric ;

- vătămarea ochilor prin lumina puternica a arcului electric, care produce orbirea temporară sau slăbirea definitivă a vederii ;

- vătămarea prin cădere apăruta ca urmare a contracţiilor involuntare ale muşchilor, produse în cazul electrocutării.

ACŢIUNEA CURENTULUI ELECTRIC ASUPRA CORPULUI OMENESC

Curentul electric străbătând corpul omenesc, acţionează asupra centrilor nervoşi şi asupra muşchilor inimii, putând provoca, în cazuri grave, stop respirator, stop cardiac şi moartea prin electrocutare.

Electrocutarea se poate produce atunci când omul atinge simultan doua puncte care au intre ele o diferenţă de potenţial mai mare de 40 V.

Gravitatea unui accident produs prin electrocutare depinde prin următorii factori:

starea pielii şi zona de contact; suprafaţa şi presiunea de contact; mărimea, felul şi durata de aplicare a tensiunii electrice; frecvenţa tensiunii electrice; traseul căii de curent prin corpul accidentatului.Curenţi nepericuloşi : mai mici decât 50 mA in curent continuu ; mai mici

de 10 mA in curent alternativ.Curenţi periculoşi : 50 - 90 mA in curent continuu ; 10 - 50 mA in curent

alternativ.Curenţi letali : mai mare de 90 mA in curent continuu ; mai mare de 50 mA

in curent alternativ.

MĂSURI DE PRIM AJUTOR IN CAZ DE ELECTROCUTARE

- rapiditatea în intervenţie şi în aplicarea primului ajutor;- degajarea accidentatului;- respiraţie artificială.

BIBLIOGRAFIE

Aurel Popa – ”Aparate electrice de joasă și înaltă tensiune” – EDP București, 1972

N. Bichir, D. Mihoc, C. Boțan, - ” Mașini, aparate, acționări și automatizări” – EDP București, 1972.