APARATE ELECTRICE_1

7/26/2019 APARATE ELECTRICE_1

1/144

APARATE ELECTRICE

Aparatele electrice (AE) sunt elemente aleinstalatiilor electrice care au rolul de a comandacomuta sau/si proteja instalatiile electrice sisunt amplasate ntre sursa de energie siconsumator.


2/144

CLAI!ICAREA A.E. Criterii de clasi"icare a aparatelor electrice#

$ functionalitate (comutatie, control,protectie)

$ natura curentului# de c.c.sau de c.a. $ numarul de poli(cai de curent)#monopolare,

bipolare, tripolare, multipolare

$ dupa locul de utilizare# de %e&terior' sau de%interior'

$ dupa valorile tensiunii de lucru# dejoasasau de naltatensiune


3/144

PARAMETRII NOMINALI AI APARATELORELETRIE

Tensiunea nominal, Un [V], [kV]

tensiune de serviciu, notat Us

Supratensiuni(TTR)

Curentul nominal, notat In, [A]

curentul de conectare, Ic

curentul de rupere, IR ( intre 0,6 Ini In)

Cureni de re!la"


4/144

Tensiunea nominal notat* !n n +,- sau +,-

Tensiuni nominale la 0 12 curent alternativ# 3oas* tensiune +,- TA 4$5067# ", #$, $%,

%&, ##' sau #$, $$' sau $', *&', ""', #'''

Inalt* tensiune +,- CEI 8$94# ", +$, #$, #+,$%, *", $, $+, #'', #$*, #%, #', $%, *'',*"$, %$', $, "

Tensiuni nominale curent continuu: 3oas* tensiune +,-# $%, %&, ##', #$, $$', $',

%'', &''(#''')

Inalt* tensiune +,-# $$' %'' &''


5/144

Curentul nominal notat In+A-

Curen:i nominali pentru aparatele electricecon"orm normelor CEI

3oas* tensiune#6789098670845090096980600604970084050090009609800

60006004907000 0008000

Inalt* tensiune#70084050096098006000600490

7000000 8000


6/144

Curen:i de reglaj pentru aparateleelectrice

In+A-

8 90 98 6 70 84 900

Ir+A-

48$8 8$90 ;8$98

9$6

67$70

4


7/144

Alti parametri nominali ai AEC(pentru regim normal de "unctionare)

natura curentului # curent continuu sau curent alternati= >

num*rul de ? poli @ sau de c*i de curent principale #monopolare ipolare tripolare sau cBiar multipolare >

num*rul de contacte au&iliare i tipul lor normal ncBis (I)sau normal descBis (D) >

locul de montare pentru e&ploatarea propriu2is* acestapoate "i n e&terior (E) sau n interior (I) >

num*rul de mane=re sau durata de =ia:* notat* cu Na=nd =alori de la 9000 mane=re pn* la 9000000

mane=re.


8/144

Temperaturi admisi-ile .n func/ionarea AE+

unt de"inite de in"luenta temperaturii asupra#

propriet*:ilor "i2ico$mecanice ale

componentelor> propriet*:ilor dielectrice ale materialelor

i2olante>

"enomenelor de o&idare a contactelor AE> regimului de "unc:ionare a AE destina:iei AE.


9/144

Temperaturile AE

Temperatura amianta # +FC-

upratemperatura# temperatura peste =aloareaamianta de"inita ca#

G $ aG T H Ta+FC-


10/144

Influen/a cre0terii temperaturiiasupra materialelor dielectrice

La creterea temperaturii :

se modific nefavorabil n funcie de temperatur, creste

conform relaiei : # a ( $ % )

cresc valorile t! (pierderile in materialele dielectrice)&

calitile dielectricese deterioreaz

cresc pierderile de putere

rezulta'ncliri suplimentare


11/144

Ale1erea temperaturilor admisi-ilepentru materiale izolante din AE

!actori de in"luenta asupra temperaturiloradmisiile pentru materialele dielectrice

natura materialului electroi2olant dar pe dealt* parte

=aloarea tensiunii nominale a acestuia

temperaturile admisiile pentru un acelaimaterial sunt cu att mai mici cu cttensiunea nominal* este mai mare


12/144

Temperaturi admisi-ile pentru izolatiaAE

I2olatori ceramici2temperaturile admisiile deordinul a (50 H 5) FC pentru construc:ii u2uale

i2olatorilor or1anici pentru care creterea cu 5

FC a temperaturii peste =alorile admisiile lenjum*t*:ete durata de =ia:*. materialelor dielectrice de tip 34rtie

impre1nat5 (condensatoarelor) temperatura

admisiil* este de 50 FC la tensiunea nominal*de 4 , si de 0 FC la tensiunea nominal* de 4,.


13/144

lase de izola/ie pentru materialeleutilizate la realizarea AE

lasa deizolatie

Temp+Adm+(6)

Materiale

7 ;0 ateriale te&tile neimpregnate

A 90 ateriale te&tile impregnate

E 960 Email

8 940 ica "ira de sticla rasini epo&idice

9 9 ica "ira de sticla lianti si compunduriorganice

: 950 ica "ira de sticla compunduri silico$organice

J950 ica sticla "ira de sticla portelan


14/144

Transmiterea c5ldurii .n func/ionareaAE

Transmiterea c*ldurii n "unc:ionarea AEse reali2ea2* su "orma unui flux termicorientat de la sursa caldc*tre sursarece si are loc prin:

conductiilitate termic* con=ec:ie termic* radia:ie termic*


15/144

Transmiterea c5ldurii princonducti-ilitate termic5

Are la a2* agita:ia termic* a moleculelor i areloc la corpurile solide "iind caracteri2at decoe"icientul de conductibilitate termic

legea lui !ourier #

dtdSdxdQd2 =


16/144

Transmiterea c5ldurii princonvec/ie

Acest mod de transmitere a c*ldurii estepropriu "luidelor (ga2e sau licBide)

"lu&ul termic transmis prin con=ec:ie de la sursa cald*

de temperatur* 9 c*tre sursa rece de temperatur* 6printr$o supra"a:* dat* se poate calcula cu ajutorulrela:iei #

cG

c(

9$

6) K +-

oeficientului de transmitere a c5ldurii prin convec/ie2 c ;P>dt)repre2int* contriu:ia surselor termice pentru inter=alul de timp dt

(=t>?r>>dt)repre2int* energia termic* trans"erat* mediului amiant prinsupra"a:a de r*cire r la supratemperatura cu coe"icientul de transmitere

a c*ldurii de =aloare Ot i n timpul dt

(m>c>d

)este energia termic* utili2at* pentru creterea cu da temperaturii

proprii


20/144

Ecuatia de ilant termic

!orma ecuatiei de ilant termic#

unde# P G OsK P A G OtK r C G m K c

$

&

$'

dtd

(

=+

'

&

,'$

#

(

max==


21/144

?olu/ii ale ecua/iei de -ilan/ termic 0ire1imuri termice tipice

olutia pentru incal2ire (0) G 0si e=olutia (t)(t) G ma&+( 9 H e&p( H t / T )-


22/144

?olutia pentru racire si variatia (t) Conditia initiala pentru racire(0) G ma& olutia# (t) G ma&e$ t / T


23/144

Regimuri termice in "unctionarea AEC

Regim termic tran2itoriu t S 7 T temperatura =ariaila>

Regim termic permanent t J 7 T temperatura constanta>

Regim de "oarte scurta durata

Regim termic ciclic#

H Cu cicluri identice (de scurta durata sau intermitent)H Cu cicluri oarecare

Ciclurile identice caracteri2ate prin# DC "C tC tp (tCtp)


24/144

Re1imuri termice ciclice .nfunc/ionarea AE

Regimul termic ciclic de scurt durat


25/144

Re1imul termic ciclic de scurt5 durat5

upratemperatura ma&ima de "unctionare ciclica#

ma&G (tc) G ma&+9 H e&p(Htc / T)- S ma& coe"icient de supranc*rcare termic* O#

coe"icient de suprancarcare n curent OI#

OIG OQ(0) I G OIK In J In

!)(max

max>=


26/144

Re1imul termic ciclic intermitent

,ariatia in timp a supratemperaturii si a curentului


27/144

Re1imul termic ciclic intermitent

Coe"icient de supraincarcare termica

OJ 9#

Coe"icient de supraincarcare in curent

Curentul posiil pentru AEC# I G OI In

OG DC

=

= ((max

max*)

e

e

#

#

tt

t

pc

c

!

!

+

= ))I


28/144

Re1imul termic de foarte scurt5durat5

procesele termice se pot considera adiaatice ("*r* scBim de

c*ldur* cu mediul amiant)

OsK P K dt G m K c K d (0) G 0ma&G (U)

(t) G tmc&)s


29/144

9unc/ionarea AE cu cicluritermice oarecare

timpi tcde trecere a curen:ilor Iprin c*ile de curent

timpi de pau2* tp curentul ecBi=alent Ie#

( )

=

=

+

=m

!+

p+c+

m

!+

c+2+

e

tt

t,

, ( ) = c+t

"

2

+

c+

e dtti

t

!


30/144

Re1imul termic de foarte scurt5durat5

procesele termice se pot considera adiaatice ("*r* scBim de

c*ldur* cu mediul amiant)

OsK P K dt G m K c K d (0) G 0ma&G (U)

(t) G tmc&)s


31/144

aracteristica de protec/ie termic5pentru c5ile de curent

e considera ncal2irea unei cai de curent cu aceeasi =aloare T pentru #

InS I9S I6 S V S I

re2ultnd "iresc#

admS ma& 9S ma& 6S V. S ma&

unde#

rt

2++max

S)-=


32/144

aracteristica de protec/ie termic5pentru c5ile de curent

Curele de ncal2ire conduc la otinerea caracteristicii de protectie t(I)

t i ti d t ti t(I) ti


33/144

aracteristica de protectie t(I) ce tineseama de variatia rezistivitatii cu

temperatura ,ariatia re2isti=itatii cu temperatura respecta relatia#

Ecuatia de ilant termic se scrie#

Punndu$se su "orma ecBi=alenta#

sau#

.!/./ += a

dclSdtl0)dtS

l.!/t

2"

+=+

cS

.

cS

cS

0)/

dtd

2

2"

2

2"t

=

+

c

1

b,c

1

cS

0)

a,badtd

2""

2"t"""

=

==+


34/144

Incalzirea cailor de curent consider4nddependenta rezistivitatii de temperatura

Curele de ncal2ire pentru =alori di"erite ale lui ? a @#

Densitate de curent critica (aG0)#

cr"

t

1S

0)1 =

> S1 crcr =

Metode de evaluare a .nc5lzirii AE Metoda celor


35/144

Metode de evaluare a .nc5lzirii AE+ Metoda celortrei puncte (analitic)

apelea2* la m*sur*ri e&perimentale ce de"inesc punctele (t9) (t6) i

(t4) ale curei de nc*l2ire (t)

Tinnd seama de e=olutia supratemperaturii n timp

i acceptnd de2=oltarea n serie de puteri cu retinerea a trei termeni#

Re2ulta#

( )

=

#t

max e!t

34323!

!42

++ xxx

=e x

4!2

4!22max

2

= ( ) ( ) ( ) ( )

( )4!22!2442!2

22

tttt#

++=


36/144

Metoda celor trei puncte (gra"ic)

=ersiunea gra"ic* preci2ia poate "i in"luen:at* de operatorul uman

ce are la a2* rela:ia ecBi=alent* a supratemperaturii la ncal2ire#

Care prin deri=are conduce la#

Re2ultnd "inal ecuatia unei drepte#

( )max

max#

t te

=

#

tmax

e

#dt

d =

( )dt

d#t max =

M d l i ( "i )


37/144

Metoda celor trei puncte (gra"ic)

( ) t#t max

=

?OLIITARI ALE AE @N REIM BE


38/144

?OLIITARI ALE AE @N REIM BEBE9ET (suprasarcina)

Pentru un curent de suprasarcin* se de"inete ocaracteristic* de protec:ie termic* t(I/In)

dac* =alorile curentului de de"ect nu dep*esc (9H 6)In elementede protec:ie speciali2ate (imetale siguran:e "u2iile relee etc.)asigura deconectarea dup* un timp cu att mai mic cu ct =alorilecurentului sunt mai mari

?OLIITARI ALE AE @N REIM BE


39/144

?OLIITARI ALE AE @N REIM BEBE9ET (scurtcircuit)

curentului de de"ect dep*seste cBiar 90 In untimp "oarte scurt

amplitudine mare a curentului de de"ect > timp scurt de mani"estare a de"ectului

elementele de protec:ie treuind s* inter=in*cat de rapid este posiil


40/144

?OLIITARI ALE AE BATORATEOM!TATIEI

'5 trebuie s asi6ure 7 conectarea 8 i 7 deconectarea 8 circuitele

electrice, n condiii normale de funcionare si n condiii de defect

'paritia arcului electric la deconectareconduce la solicitri,nprincipal termice, la nivelul contactelor '5 i ale camerelor de

stin6ere, dar i la solicitri dielectrice, datorate supratensiunilor de

comutaie, ce intervin imediat dup stin6erea arcului electric,

7 tensiune tranzitorie de restabilire 8 /##-.


41/144

Amorsarea arcului electric de comuta/ie

deoarece distan:a deste initial practic nul* E(0) poate dep*i limita de+,/cm- se mani"est* spontan "enomenul de autoemisie electronic

Purt*torii de sarcin* (perecBe) ce apar ntre piesele de contact su

ac:iunea cmpului electric asigur* amorsarea unei desc*rc*ri de tipscnteie electric

Prin omardarea catodului de c*tre ionii po2iti=i din desc*rcarea ini:ial*temperatura acestuia crete (local) "oarte mult putnd dep*i "inal 60000 O

ast"el nct n aceast* 2on* se mani"est* "enomene de autoemisie termic

Dac* puterea sursei de alimentare a circuitului este destul de mare seproduce trecerea descarcarii de tip scnteie electrica n desc*rcare de tip

arc electric.

9!"4


42/144

Arcul electric de comuta/ie

Scnteia electriceste o desc*rcare de scurt*durat* instail* caracteri2at* prin =alori mici alecurentului ce o parcurge i ale densit*:ii de curent

Arcul electriceste o desc*rcare de lung* durat*stail* (autonom*) su "orma de coloan* de plasma"ierinte caracteri2at* prin =alori mari ale curentului imai ales ale densit*:ii de curent dar prin =alori relati=reduse ale tensiunii dintre piesele de contact doar de(60$40) +,-.

! d i i l d


43/144

!enomene de ioni2are n coloana de arcelectric. !actori de in"luen:*

Arcul electric repre2int* un continuu ecBiliru dinamicntre "enomenele de ioni2are i cele de deioni2are cedecurg concomitent n coloana de arc

!enomenele de ioni2are din coloana de arc pot "i # Ioni2are prin autoemisie electronic* i/sau termic* > Ioni2are prin ciocniri > ioni2are termic*


44/144

9enomene de ionizare prinautoemisie electronica

!enomenele de ionizare prin autoemisieelectronicinter=in de oicei n primul moment dup* desprindereapieselor de contact la deconectarea AE cnd

intensitatea cmpului electric este su"icient de mare densitatea de curent de autoemisie electronica este

data de relatia#

5ab

22ae e5a':

=

9enomene de ionizare prin


45/144

9enomene de ionizare prinautoemisie termic5

temperatura la nivelul catodului, bombardat de ionii pozitivi din

descrcarea iniial, creste si se manifest fenomene de ionizare prinautoemisie termic

densitatea de curent corespunztoare put;nd fi evaluat cu a1utorul

relaiei

contribuia total a fenomenelor de autoemisie n dezvoltarea arcului

electric,Ja, este dat de relaia lui -ic


46/144

Arcul electric de comuta/ie ca desc5rcareautonom5+

ur-ele lui Pasc3en ani"estarea arcului electric de comuta:ie ca desc*rcare autonom*

nseamn* men:inerea acestei desc*rc*ri electrice cBiar dac* "enomenele deioni2are ini:iale ce stau la a2a amors*rii acesteia ncetea2*

Consider*m de e&emplu un electron ce se deplasea2* ntre piesele decontact situate la distan:a d care n pre2enta cmpului electric se mani"est*

ca un catod (O) respecti= ca un anod (A)

- l l i P 3


47/144

ur-ele lui Pasc3en

Tinnd seama de rela:iile

Ui = i, =U ! d E G campul electric

Mnde d Gdistanta intre contacte

pG presiunea ga2ului se o:ine e&presia curelor lui PascBen#

( )

( )

+

=

!!ln$

dpln

dp

$

== i

- l l i P 3


48/144

ur-ele lui Pasc3en tensiunea de alimentare limit* pentru care desc*rcarea de tip arc electric de

comuta:ie se mani"est* ca desc*rcare autonom* depinde de produsul (pd)#

ur-ele lui Pasc3en


49/144

ur-ele lui Pasc3en e constat* c* aceste cure U"pd#pre2int* un minim la

Mmin si (pd)min#

E&aminnd aceste cure se pot de"ini trei 2one distincte # o prim* 2on* su curele lui PascBen pentru =alori (pd) in"erioare =alorii de

minim ce corespunde AEC ce "unc:ionea2* la presiune sc*2ut* e=entualcelor cu comuta:ie n =id >

a doua 2on* tot su curele lui PascBen dar pentru =alori (pd) superioare

=alorii (pd)min ce corespunde reali2*rii AEC cu "luid su presiune (cBiar peseama energiei disipate de arcul electric) sau AEC cu aer comprimat >

a treia 2on* deasupra curelor lui PascBen ce corespunde situa:iilor ncare se dorete utili2area arcului electric ca desc*rcare autonom*.

+=

!!ln=e= imin ( )

+=

!!lne$dp min

A d t -il5 i d i t -il5


50/144

Ardere sta-il5 0i ardere insta-il5 aarcului electric de comuta/ie

Pentru ca AEC s* asigure deconectarea circuitelor n care suntincluse se impune e=itarea condi:iilor de mani"estare a arculuielectric ca desc*rcare autonom* prin "a=ori2area "enomenelor dedeioni2are

,alori limit* ale curentului pentru arderea arcului electric sunt cuatt mai mici cu ct tensiunea este mai mare#

94 +A- la 0 +,- si respecti= 0 +A- la 660 +,- pentru cupru

9 +A- la 0 +,- si respecti= 06 +A- la 660 +,- pentru argint +A- la 0 +,- si respecti= 09 +A- la 660 +,- pentru caron

Procesele ce au loc di"er* n ca2ul AE de curent continuu "a:* de AEde curent alternati= dar sunt in"luen:ate i de natura circuitului dedeconectat

Ardere stail* i instail* a arcului electric


51/144

Ardere stail* i instail* a arcului electricde curent continuu n circuite pur re2isti=e

e consider* un circuit pur re2isti= pentru care deconectarea se reali2ea2*prin descBiderea contactului $al AEC

Ecuatia circuitului este de "orma# U = R % & Ua(%)

Ardere stail* i instail* a arcului electric


52/144

Ardere stail* i instail* a arcului electricde curent continuu n circuite pur re2isti=e

Daca se accepta rela:ia propus* de AWrton se otine#Ua = ' & ' = a & cl , b = b & dl,

n care, pentru piese de contact din cupru, a= () *+, b = -) *+, c

= -) *+!cm, d = () *+!cm,

I

r ere s a ns a a arcu u e ec r c


53/144

r ere s a ns a a arcu u e ec r cde comuta:ie n circuite inducti=e reale de

curent continuu e consider* circuitul inducti= real (R / 0) de cc a c*rui comportare pe

durata procesului tran2itoriu de deconectare reali2at* prin descBiderea

contactului $al unui AEC este descris* de ecua:ia #

( ) =i=i-dtdiL a =++

-

=."/in==

Ardere critica a arcului electric n


54/144

Ardere critica a arcului electric ncircuite R$L de cc

Energia disipat* de coloana de arc electric la deconectare a #

Ca D Cs Cma1n stingerea arcului electric n circuitele inducti=e reale de curent

continuu decurge mai di"icil dect n circuitele pur re2isti=e ieste nso:it* de supratensiuni la ornele AEC

U$

(ta

01R)

G M J UdtdiL

Ardere stail* i instail* a arcului


55/144

Ardere stail* i instail* a arculuielectric n circuite R$L de cc

e scrie ecua:ia ce descrie comportarea unor asemenea circuite n pre2en:aarcului electric su "orma ecBi=alent* #

(U / R i) H Ua(i) G 0dt

di

Punctele de intersec:ie dintre (M$Ri) si

Ma(i) corespund unor =alori "=dt

di

deci arderii arcului electric n regim

sta:ionare "oloseste metoda micilor perturatiia lui PoincarX pentru anali2a stailitatiiarcului electric


56/144

Re1imul tranzitoriu de conectare a sarcinilorrezistivinductive de curent continuu

In ca2ul unei surse de tensiune continu* ecua:ia ce descrie comportareacircuitului la conectare n regim normal de "unc:ionare este #

a=nd solu:ia# i(t) G In ( 9 H e$t/T )

( ) ""icu,=i-dt

diL ==+ #

-L

-L

-L,LLL,---

2

2

!

!2!2! ====+=+


57/144

omportarea circuitului la apari/ia curentuluide defect

In ca2ul aliment*rii de la o surs* de tensiune continu* ecua:ia ce descriecomportarea circuitului la apari:ia curentului de de"ect este #

a=nd solu:ia#

i(t) G In (I9$ In)( 9 H e$t/T )

( ) n!!!

!

! "i,=i-

dt

diL ==+

n!!

! ,-= >=

TJT

Re1imul tranzitoriu de conectare a sarcinilor


58/144

Re1imul tranzitoriu de conectare a sarcinilorrezistivinductive de curent alternativ+

?upracurenti de comuta/ie+

Y sin(Zt[)G RiLdt

di

( ) ( ) += tsin2ti

-Larct6 =

E=olu:ia curentului i tensiunii n circuitele R$L de curent alternati=

i(t)G \n +sin]sin(Zt$])-


59/144

Re1imul tranzitoriu de defect .n circuitele RLde curent alternativ

In ca2ul apari:iei regimul de scurtcircuit#Y sin(Zt[)G R9iL9

i(t)G \sc +sin] (9$ m)sin(Zt$])-

dt

di

T

t

e

R i l t it i d d f t . i it l


60/144

Re1imul tranzitoriu de defect .n circuiteleRL de curent alternativ

E=olu:ia curentului de scurtcircuit pentru un ungBi de comuta:ie [


61/144

urent simetric+i D @ sin Ft+ urent de asimetrie maGimH+ i(t) D @ ( cos Ft)T

t

e

Curentul de asimetrie ma&im*E=olu:ia "actorului ^ "unc:ie de rapotul R/_isocG \2

Re1imul tranzitoriu de defect .n circuitele RLde curent alternativ

R i l t it i l t i d d t


62/144

Re1imul tranzitoriu electric de deconectare a

circuitelor RL in curent continuuEcuatia circuitului RL este#

( )[ ] ( ) n+ "i,=itr-dtdiL ==++

Caderea de tensiune pe contact#

MO(t) G rO(t) K i(t)

+=

dt

diL==(

)

Re1imul tranzitoriu de deconectare .n curent


63/144

Re1imul tranzitoriu de deconectare .n curent

alternativ Tensiunea oscilanta de restailire

dt>du$i

udt>[email protected]/=

=

++=+

+=

[email protected]@

A

[email protected]!=u ee

e

tA

T i d t -ili l d t


64/144

Tensiunea de resta-ilire la deconectareascurtcircuitelor trifazate

B

B

2

!

BB

2

45=

"

n

!!

+=

BBB

B4a!5=

id"

n2

22

++

=

2

5C4

2

542uCuC

42

=

==

REIM!L TRANITORI! ELETRI IN PREENTA


65/144

REIM!L TRANITORI! ELETRI IN PREENTA

AR!L!I ELETRI BE OM!TATIE

Beconectarea cu arc a circuitelor de curent continuu inductive realeMO(tcr R$L) G Mma&G M&

dt

diL pentru t G tcr R$L

E=olu:ia curentului i tensiunii la deconectarea cu arc a circuitelor R$L

Intreruperea curentului de scurtcircuit in


66/144

Intreruperea curentului de scurtcircuit in

circuitele RL de c+c+ In regim de scurtcircuit dar n asen:a arcului electric ecua:ia de

"unc:ionare a circuitului este#

!

!

!!!ndt

diLi-= +=

a

2

!2!n =

dt

diLi-= ++=

In pre2en:a arcului electric ecua:ia de "unc:ionare este#

#

tt

n#

tt

sc!

!!

ee!i+

+

+

= #

tta

n#

tt

sc

#

t

f

!!aa

ee!e!+

+

+

=


67/144

Beconectarea cu arc a circuitelor RL de c+a+

ecua:ia de "unc:ionare ntr$un circuit cu re2isten:* i inducti=itate este #

Tensiunea arcului electric este#

udt

diL-iu

s ++=

( )dt

diLii

dt

dL

dt

di

dt

diL= a

2!

2!

a ==

=

( )

( ) "L

=tcosCdt

di

DtL

=tsinCi

a"

2

a

"2

=+=

+=

E=olu:ia curentului i tensiunii la deconectarea circuitelor R$L de ca

Posi-ilit5/i de stin1ere a arcului


68/144

Posi-ilit5/i de stin1ere a arculuielectric de comuta/ie

Prolema comuta:iei este prioritar* pentru construc:ia si "unctionarea AE cucontactela deconectare

Aceasta presupune amorsarea arderea i stingerea arcului electric ntr$oincint* special* numit* ? camer* de stingere @

Pentru AEC de c.c. de joasa tensiune principala actiune este de alungire acoloanei de arc cu scaderea curentului su =aloarea critica

Pentru AEC de c.a. de joasa tensiune stingerea se asigura prin alungirea

su"icienta a coloanei de arc pentru a e=ita reamorsarea n semiperioadaurmatoatre

Pentru AEC de ca de nalta tensiune principala inter=entie este de a asiguradeioni2ari intense n momentul trecerii naturale prin 2ero a curentului care

e=ita reamorsarea acestuia n semiperioada urmatoare (post$arcV)

Principii 0i dispozitive de stin1ere a arcului


69/144

p 0 p 1electric de comuta/ie .n func/ionarea AE

Construc:ia AEC se caracteri2ea2* prin e&isten:a unor ansamlurispeciali2ate numite camere de stingere n interiorul c*rora are locamorsarea arderea i stingerea arcului electric de comuta:ie

Cerin:e speci"ice pentru reali2area camerelor de stingere care sunt legatede per"orman:ele AEC #

$energia disipat* de coloana de arc n interiorul camerei de stingere s* "ieminim* >

$timpul de ardere al arcului electric de comuta:ie s* "ie ct mai scurt >$u2ura elementelor acti=e ce inter=in n procesul de stingere al arcului electric

de comuta:ie s* "ie minim* >

$supratensiunile de comuta:ie si e"ectele secundare (acustice optice etc.)

legate de procesul de deconectare s* "ie ct mai reduse

Principii si dispozitive pentru realizarea


70/144

p p pcamerelor de stin1ere ale AE

Cele mai importante procedee ce stau la a2a construc:iei camerelor de

stingere ale AE sunt#

$alun1irea mecanic5a coloanei de arc electric de comuta:ie >utilizarea 1rilelor metalicece "ragmentea2* coloana de arc electric >suflaJul cu fluide>

suflaJul ma1netic>

$utili2area fenomenului de eGpandare>$utili2area materialelor 1azo1ene>$utili2area materialelor 1ranuloase>

$comuta:ia.n ?9">$comuta:ia.n aer comprimat>$comuta:ia.n vid

$comuta:ia f5r5 arc electric.

Alun1irea mecanic5 a coloanei de arc


71/144

1electric de comuta/ie

Posiilitatile de alungire depind de po2itia si de miscarea contactelor

Alun1irea mecanic5 a coloanei de arc


72/144

1electric de comuta/ie

Mn e"ect similar se o:ine i n ca2ul utili2*rii ? ruperii dule @ cnd =ite2a

de deplasare v a tra=ersei contactelor moile asigur* o =ite2* de alungire aarcului electric de comuta:ie de =aloare 6v

n ca2ul ruperii dule este necesar* o =ite2* (=/6) de deplasare a tra=erseicontactelor moile de mas* 3m deci o energie cinetic*

( )"c

2

!c 52!

2

2vm2

5 =

=

Alun1irea mecanica a coloanei de arc si


73/144

1dimensiunile camerei de stin1ere

De2a=antajul AEC de joas* tensiune ce "olosesc alungirea mecanic* a

coloanei de arc electric l repre2int* dimensiunile de gaarit mari alecamerelor de stingere

Reducerea acestor dimensiuni se otine prin utili2area unor materialei2olatoare i termore2istente ce asigur* trasee su"icent de lungi ale coloanei

de arc electric de comuta:ie pentru n*l:imi 1 mai mici ale camerelor destingere sau prin laminarea arcului n camere nguste (cam darc)

!tilizarea 1rilelor metalice


74/144

1 `rilele metalice e&ploatea2a e"ectul "ed si e"ectul de nisa In c.c. se utili2ea2a e4ectul de electrod#

Uma5= (9 H 6) U U1$G (60 H 40) ,

ng= n 1 9 In c.a. sunt numite ? grile [email protected]#

Moeste tensiune de tinere a arcului scurt

ng= ns/ 9

)'

max

=

=n

=

=

"

ns

=2

=4n

!2

nn s(

6 =

Principiul suflaJului cu fluide


75/144

Principiul suflaJului cu fluide u"lajul poate "i trans=ersal a&ial sau mi&t primul "iind pre"erat caci asigura

si alungirea coloanei de arc

Atunci cnd su"lajul trans=ersal se reali2ea2* cu licBide =ite2a acestora dedorit ct mai mare i calit*:ile dielectrice de"inesc construc:ia camerei destingere cu unul sau mai multe canale de su"laj

In ca2ul uleiului de trans"ormator =ite2a limit* de su"laj este de (60 H 70)+m/s-

u"lajul cu "luide poate "i reali2at i prin ? [email protected] cnd unpiston ataat contactului moil asigur* compresia "luidului de su"laj i dirijareaacestuia c*tre 2ona de arc electric ca2ul anumitor ntrerup*toare cu !8

Principiul suflaJului ma1netic


76/144

Principiul suflaJului ma1netic e "oloseste interactiunea electrodinamica dintre coloana de arc si un cmp

magnetic de induc:ie 6 de oicei 009+T- din considerente legate dereducerea u2urii pieselor de contact

Cmpul magnetic poate "i asigurat "ie de o bobin de su4laj magneticparcurs* cBiar de curentulde deconectat "ie de o oin* de tensiunealimentat* de la o surs* separat*.

7 = 6 % l

Principiul suflaJului ma1netic


77/144

Principiul suflaJului ma1netic Construc:ia ntrerup*toarelor de

3oasa si medie tensiune cu comuta:ie n =id utili2ea2* su"lajulmagnetic pentru a o:ine rotirea coloa$

nei de arc pe piesele de contact su ac:iunea unui cmpmagnetic de direc:ie radial*

cu diminuarea cantit*:ii de =apori

metalici din 2ona de arc si sc*derea

u2urii contactelor

Lungimea critica a arcului de comutatie


78/144

Lungimea critica a arcului de comutatiede cc

Lungimea critic* a arcului electric de comuta:ie este important* pentruconstruc:ia AEC permi:nd calculul n*l:imii 8a camerei de stingere pentru

o distan:* 9cdintre piesele de contact n po2i:ia ? descBis @

2c2crl4!E

Principiul e&pandarii


79/144

p p e "oloseste energia disipata de coloana de arc

electric la deconectare pentru a descompune ocantitate mica de licBid ( ulei) pentru a genera presiunimari n incinta camerei de stingere

Con"orm relatiei lui Nauer

K D > Ca- pt. ulei este constanta lui 6auer = 80 +cmc/3 C G 90 +cmc/3- pt. e&pansina

=

"aa dti=

Camerade stingere cu jet de uleicominat iemens

Principiul materialelor 1azo1ene


80/144

Principiul materialelor 1azo1ene Mn alt e&emplu de utili2are a energiei disipate de coloana de arc la

deconectare pentru ntreruperea circuitelor.

\n acest scop n interiorul camerei de stingere n pro&imitatea 2onei n carese mani"est* arcul electric de comuta:ie se amplasea2* materiale

ga2ogene ("ir* organic* mase plastice) e otine un =olum , de ga2e#

+ = 9 ;a

Amplasarea materialelor acti=e treuie sa

"ie ct mai aproape de coloana de arcCantitatea de material m pentru o intrerupere

si autonomia de "unctionare pentru mane=re=a impune o masa necesara G m

!tilizarea materialelor 1ranuloase


81/144

1 Const* n plasarea n =ecin*tatea coloanei de arc a

unor materiale speciale (nisip de cuar: acid oric pra"de marmur* etc.) care n pre2en:a desc*rc*rii cecomport* =apori metalici "ormea2* un conglomeratvitros(? omida de nisip @) caracteri2at printr$o

conductiilitate termic* important* ce asigur*e=acuarea de energie din 2ona de arc i deioni2*riintense deci deconectarea circuitului

Este ca2ul oinuit al construc:iei siguran:elor "u2iilede mare putere de rupere cu material de umplutur*care prin durata redus* de ardere a arcului electric

reali2ea2* i un ? e"ect de limitare @.

Comutatia n Be&a"luorura de sul"


82/144

Comutatia n Be&a"luorura de sul"

este un e&emplu de utili2are a unui ga2 electronegati= ca mediude stingere

Are la a2* pre2en:a sul"ului gurmand pentru electronii din

coloana de arc dar i stailitatea deoseit* a moleculei acestuiga2

e apelea2a de oicei la presiuni de ordinul (4 H 8) atm pentru

a e=ita trecerea n "a2a licBida

Posiilitatea !8 de a trece n "a2* licBid* n ca2ul AEC dee&terior ce "unc:ionea2* la temperaturi sc*2ute a impus "ieutili2area unor re2isten:e de nc*l2ire "ie "olosirea unui amestec

!8 cu 6

omutatia .n aer comprimat


83/144

p omuta


84/144

omuta


85/144

ONTATELE APARATELOR ELETRIE Contactele AEC repre2int* locul de atingere dintre dou* sau

mai multe piese metalice parcurse de un curent electric

Contactele electrice sunt componentele cele mai solicitatedin construc:ia AE att datorit* "aptului c* repre2int* o

%strangulare local' a c*ii de curent leg*tura electric*reali2ndu$se prinpuncte elementare de contact ct i datorit*"aptului c* acestea sunt e&puse unor solicitri suplimentaremecanice(ciocniri la ncBidere) termice(prin ac:iunea arculuielectric de comuta:ie) etc.

Contactele electrice constituie elemente de rangul Inansamlul AEC deoarece deteriorarea pieselor de contact "aceimposiil* utili2area ulterioar* a acestora.

lasificarea si constructia


86/144

contactelor electrice Contactele electrice pot "i fixesau mobile. Contactele "i&e pot "i nedemontabile(reali2ate prin lipire H sudare) sau

demontabile reali2ate ca min*ri cu uruuri sau cu cleme elastice

Contactele moile la rndul lor pot "i contacte glisante(alunec*toare)pentru care deplasarea relati=* a pieselor de contact nu reali2ea2*

ntreruperea circuitului sau contacte moile de comutaie ce treuie sa

suporte actiunea arcului electric de comutatie

Contacte electrice glisante

ontacte electrice de comuta/ie


87/144

ontacte electrice de comuta/ie E&emple de contacte moile de comutatie

ontactele AE


88/144

Cerinele principale impusepentru reali2area contactelorelectrice sunt#

reali2area unei legturi electrice sigure> reducerea fenomenelor de uura pieselor de contact n

"unc:ionare >

e!itareaunor fenomene de lipire"sudarea pieselor decontact n timpul "unc:ion*rii si in prer2enta arcului electric limitarea aciunii arcului electric de comutaie asupra

pieselorde contact

Rezistenta de contact


89/144

Pentru e=aluarea re2isten:ei contactului elementar Rc) este unanimacceptat* o rela:ie de "orma #

Ceea conduce la e&presia pentru calculul re2istentei de contact de "orma#

m

cooco F$- =

m

cc F$- =

Rezistenta de contact


90/144

In"luen:a "or:ei de ap*sare ntre piesele de contact 7casupra re2istentei decontact#

e constat* c* =alorile re2isten:ei de contact Rc la sc*derea =alorilor "or:ei deap*sare ntre piesele de contact7c sunt mai mici ceea ce se poate e&plicaprin de"orma:iile plastice remanente ale proeminen:elor microscopice ale

supra"e:elor pieselor de contact

ontactele electrice ale AE


91/144

!orta de apasare pe contact depinde de In dar si de "unctionalitatea AECprin =alorile "sp dule pentru Ag "ata de Cu si mai mari la intrerupatoare

"ata de contactoare# !c G "sp In!actori ce in"luen:ea2* =alorile re2isten:ei de contact Rc#

natura materialului pieselor de contact de dorit de re2isti=itate electric* ct

mai mic*

"orma geometric* a pieselor de contact

gradul de prelucrare mecanic* pieselor de contact (rugo2itatea supra"e:elor

acestora)

temperatura pieselor de contact mai ales n 2ona punctelor elementare decontact.

u privire la forta specifica de apasarepe contact


92/144

pe contact Dependenta "spde In#

Bispozitivele de actionare ale AE


93/144

\n construc:ia AEC cu contacte se remarc* pre2en:a unoransamluri speciali2ate care asigur* deplas*ri predeterminate

utile uni=oce de oicei plan$paralele ale ansamlului moilreali2nd ncBiderea respecti= descBiderea contactelorelectrice numite dispozitive de ac$ mecanismul de transmitere >$ ansamlul de e&ecu:ie ce include piesele moile de contact >$ amorti2oare pentru limitarea e"ectelor ciocnirilor la s"ritul

cursei contactelor moile >$ alte accesorii de sustinere sau de gBidare

?urse de ener1ie ale dispozitivelor de/i l AE


94/144

ac/ionare ale AE ursa de energie generea2* energia mecanic* care asigur* deplasarea

contactelor moile n sensul conect*rii sau al deconect*rii circuitelor n caresunt incluse AEC

Dispo2iti=ele de ac:ionare ale AE sunt ast"el concepute nct mane=ra dedeconectare esteprioritar. \n plus de oicei mane=ra de conectarepreg*tete mane=ra de deconectare pe seama energiei poten:iale

nmaga2inata de oicei n resorturi elastice

Principalele surse de energie utili2ate pentru a asigura "unc:ionarea AECsunt #

operatorul uman > resort elastic > electromagnet > "luid su presiune > motor electric.

?urse de ener1ie ale dispozitivelor deac/ionare ale AE


95/144

ac/ionare ale AE Atunci cnd se apelea2* la operatorul uman ca surs* de energie treuie

a=ut n =edere ca e"ortul depus de acesta s* se ncadre2e n limite normalen care scop se "olosesc "rec=ent prgBii con=enail dimensionate. In plustreuie s* se e=ite ca =ite2a de deplasare a contactului moil s* depind* destarea operatorului uman ceea ce implic* utili2area unor ansamluri curesort elastic ce pre2int* o po2i:ie de ? punct mort @

Cnd sursa de energie este un resort elastic de oicei de tip spiral a c*ruiconstant* elastic* este energia mecanic* nmaga2inat* pentru o

de"ormare l a acestuia este #

Tensionarea acestui resort poate "i reali2at*

de operatorul uman printr$o singur* mane=r*

sau prin mane=re repetate

2

s l+2

! =



96/144

ac/ionare ale AE Electromagne:ii utili2a:i ca surse de energie n construc:ia DA ale AEC pot "i

de cc sau de ca i se dimensionea2* ast"el nct caracteristica lorelectromecanic* 7() s* "ie amplasat* deasupra caracteristicii "or:elorre2istente 7R()

De remarcat "aptul c* n timpul cursei de ncBidere a contactelor AEC (de tipcontactor electromagnetic n acest ca2) se reali2ea2* comprimarearesorturilor elastice R ast"el nct la ntreruperea aliment*rii circuituluioinei electromagnetului aceast* energie asigur* descBiderea contacteloraparatului electric. Energia "urni2at* de sursa de energie de tipelectromagnet corespunde supra"e:ei cuprinse ntre curele 7(9) i 7R(9)reg*sindu$se "inal n energia cinetic* a ansamlului de e&ecu:ie ca energieutil*

Randamentul DA ale AEC nu este per"ormant "iind doar de (0 H 0


97/144

ac/ionare ale AE urs* de energie de tip electromagnet pentru AE de tip contactor



98/144

ac/ionare ale AE ursele de energie de tip "luid su presiune pentru DA ale AEC contin un

corp de pomp* cu un piston de sec:iune trans=ersal* > ce se poatedeplasa pe distan:a l su ac:iunea "luidului (ga2) a"lat la presiuneap

Dac* electro=al=ele +-i +3comand* accesul "luidului su presiune peamele "e:e ale pistonului sursa de energie este cu dul* ac:iune n timp

ce dac* se utili2ea2* doar electro=al=a +- n timpul mane=rei deconectare se tensionea2* un resort elastic a c*rui energie poten:ial* =a "i

"olosita la comanda de deconectare a AEC

lSps =

( )!

2!!(s

GGlnGp =

izo-ar

izoterm

?urse de ener1ie ale dispozitivelorde ac/ionare ale AE


99/144

de ac/ionare ale AE Principalaproblemcu pri=ire la utili2area surselor de

energie cu fluid sub presiuneeste sigurana #nfuncionareaacestora (deoarece aerul comprimat este isurs* de energie i agent acti= n stingerea arcului electric decomuta:ie pentru ntrerup*toarele cu aer comprimat dee&emplu) ceea ce implic* $ reer!area %acestor instala:iiane&e i cresc costurile de e&ploatare

Sursa de energie de tip motor electriceste asociat* de

oicei cu un reductor mecanic i se "olosete pentrutensionarea resorturilor elastice ale ntrerup*toarelor automatede joas* tensiune de e&emplu i mai rar ac:ionnd direct

asupra ansamlului de e&ecu:ie

Mecanismele de transmitere ale BAdin constructia AE


100/144

din constructia AE ecanismul de transmitere al unui DA din construc:ia AEC cu

contacte au doua "unctii principale#

$ asigur* pe de o parte transmiterea energiei mecanice de lasursa de energie c*tre ansamlul de e&ecu:ie ce include

contactele moile ale acestora$ reali2ea2a adaptarea parametrilor cinematici(curs* =ite2*accelera:ie i e=olu:ia lor n timp) ntre sursa de energie icontactele moile

\n principiu mecanismul de transmitere cuprinde un ansamlude prgii i cuple cinematice cu leg*turi cinematice ce asigur*mi&carea uni!oc de oicei plan paralel* a elementelor

componente i "inal a contactelor moile ale AE



101/144

din constructia AE peci"ic pentru mecanismele de transmitere din construc:ia DA ale AEC cu

contacte este "aptul c* acestea pre2int* ?poiii de punct [email protected] mai alescorespun2*tor "unc:ionalit*:ii de ntrerup*tor automat aceste po2itiipre2intnd urm*toarele a=antaje #

$ permit 2*=orrea contactelor AE n una sau cBiar n amele po2i:iie&treme de oicei n po2i:ia ? ncBis @ "*r* consum de energie pentru a

asigura "or:a necesar* de ap*sare ntre piesele de contact$ reduc "or:a (cuplul) mecanic pentru ultima por:iune a cursei de ncBidere acontactelor AE

$ reduc energia necesar* pentru a "ace posiil* inter=en:ia elementelor de

protec:ie ce reali2ea2* doar scoaterea din po2i:ia de punct mort

$ reduc in"luen:a aaterilor teBnologice de montare n timpul "unc:ion*riidispo2iti=elor de ac:ionare prin e&tinderea po2i:iei de punct mort la o ? 2on*moart* @ pe seama "or:elor de "recare



102/144

din constructia AE Principalele tipuri de mecanisme de transmitere utili2ate n construc:ia DA

ale AE sunt #

$ mecanismul biel ' mani!el,de oicei e&centric din considerentelegate de ntre:inerea mai comod* i accesiilitatea elementelorcomponente

$ mecanismul patrulaterutili2at de e&emplu pentru ac:ionareaseparatoarelor

$ mecanismul cu culis

$ mecanismul pentagonal simetric

$ mecanismul de tip pantograf

$ comina:ii ale acestora

EGemple de mecanisme de transmiteredin constructia BA ale AE


103/144

din constructia BA ale AE ecanisme elementare de transmitere

Ecuatia de miscare pentru BA ale AE


104/144

Re2ol=area acestei ecua:ii di"eren:iale cu coe"icien:i =ariailicorespun2atoare miscarii punctului ? @ al mecanismului de transmitere (de

oicei a contactelor AEC) implic* di"icult*:i de calcul deoseite dar permiteo:inerea legii de micare5(t) pentru contactul moil e=entual cu restric:iiimpuse corespun2*toare unei "unc:ion*ri a AEC

Este posiil* apoi re=enirea n sensul de"inirii legilor de micare i implicit a

=ite2elor de e&emplu pentru orice alt punct al ansamlului

Ansam-lul de eGecu/ie al BA ale AE


105/144

Ansamlul de e&ecutie cuprinde contactele moile si elementele care semisca mpreuna cu acestea

Treuie men:ionat "aptul c* se impune respectarea unei anumite distriu:ii a=ite2elor de deplasare a contactului moil n concordan:* cu amplasareaelementelor acti=e ale camerei de stinge si cu constructia AEC

b prolem* important* pentru ansamlul de e&ecu:ie al AEC cu

"unc:ionalitatea de ntrerup*tor se re"era la energia mecanic* necesar*deconectrii, acumulat* n resorturi elastice n timpul procesului deconectare in"erioar* deci energiei mecanice disponiile la conectare

tingerea arcului electric de comuta:ie pe de alt* parte necesit* =ite2e dedeplasare mai mari ale contactelor moile la deconectare

Cum energia disponiil* este mai redus* la ntrerupere ansamlul de

e&ecu:ie include un mecanism de liber desc?idere ce asigur* separareacinematic* a contactelor moile de celelalte componente ale DA reducndast"el masa #n mi&care i permi:nd o:inerea =ite2elor de deconectaremari pentru contactele moile

Aceast* particularitate "unc:ional* este "a=ori2at* de utili2area DA cu? punct mort @ pentru AEC

EGemple de BA pentru AE B i ti t t t t t d t ti


106/144

cBema cinematica pentru un ntrerupator automat de curent continuu

EGemple de BA pentru AE B i ti DA t t t l di i MbL


107/144

cBema cinematica a DA pentru ntrerupatoarele din seria MbL


108/144

()(*(+T( C+ST-.CTI/( A)(AA-AT()- ()(CT-IC(

ELECTRbA`ETI Electromagne:ii sunt ansamluri larg utili2ate n electroteBnic


109/144

Electromagne:ii sunt ansamluri larg utili2ate n electroteBnicsau/i n automatic inter=enind att ca surse de ener1ie ct

i ca elemente de protec/ie(relee) sau de automatizare(dee&ecu:ie).

Electromagne:ii sunt de"ini:i ca "iind dispo2iti=e care trans"orm energia

electricn ac:iuni mecanice ("or:e sau cupluri)care pot reali2a lucru mecanic

ursa de alimentare poate "i de tensiune sau de curent cu "unc:ionare ncurent continuu sau n curent alternati=.

ELECTRbA`ETIP i i l l :i t l l t :il t


110/144

Principalele pr:i componente ale electromagne:ilor sunt # oina (de tensiune sau de curent) 9 care este e=entual amplasat pe o

carcas > mie2ul "eromagnetic ce cuprinde elemente "i&e 6 dar i elemente moile

cum este armtura moil 4 (cu micare de rota:ie sau de transla:ie)>

ntre"ierul de lucru 7 (e&ist i ntre"ieruri para2ite mult mai mici) situat

ntre elementele "i&e i cele moile ale mie2ului.

ELECTRbA`ETI


111/144

electromagne:i cu circuit magnetic rami"icat

9$oina 6$opritorul 4$armtura moil 7$ntre"ierul de lucru

ELECTRbA`ETI Clasi"icarea electromagne:ilor#


112/144

g : Dupa mie2ului "eromagnetic mai e=iden:ia2 posiilitatea reali2rii acestuia

din "ier masi= (de oicei n c.c.) sau din tole (oinuit n c.a.)

Dupa circuitul oinei electromagne:i cu oin de tensiune (cu spirenumeroase i su:iri) i respecti= electromagne:i cu oin de curent (cuspire pu:ine iar la limit una singur i cu re2isten: electric mai micdesigur "a: de oinele de tensiune)

Dup =alorile timpului de ac:ionare electromagne:ii pot "i#

ultrarapizi cu ac:ionare n timp de ordinul milisecundelor (de oiceielectromagne:ii polari2a:i)> rapizi cu timpi de ac:ionare de ordinul 90$6 secunde (de oicei

electromagne:ii de c.a.)> len/i cu timpi de ac:ionare de ordinul 09$06 secunde (de oicei

electromagne:ii de c.c.).

Dup ipote2ele care pot "i acceptate n legtur cu studiul lorelectromagnetii pot "i#

$ cu solena:ie constant (ipote2 =alail pentru electromagne:ii de c.c.)$ cu "lu& constant (ipote2 pre"erat pentru electromagne:ii de c.a.)

ELECTRbA`ETI Elementele de a2 ale unui electromagnet


113/144

Elementele de a2 ale unui electromagnetsunt#

oina care repre2int circuitul electric> mie2ul care repre2int circuitul magnetic>

armtura moil i accesoriile a"erente carerepre2int ansamblul mecanic.

!iecare dintre aceste ansamluri sunt descrisede relatii speci"ice dar important este sastudiem electromagnetii ca un sistem unic cuinteractiunile dintre partile componente

MRIMI I RELAII BE 8A @N ?T!BI!LELETROMANEILOR


114/144

ELETROMANEILOR Mrimi 0i rela/ii de -az cu privire la circuitul electric al

electroma1ne/ilor+cBeme ecBi=alente pentru circuitul electric alelectromagne:ilor

(t) L+(t)-

iL

=

a

+

SS

2

HH

i

.Hi/H

i

./H

i

././L

Fe

Fe

o

2

Fe

2

+=

+

=+

==

=

=

Mrimi 0i rela/ii de -az cu privire la circuitulelectric al electroma1ne/ilor


115/144

1 / Dependenta inductantei de intre"ier

2SH+ Feo

2

=Fe

oFe

2!a = a

+./L +=

Mrimi 0i rela/ii de -az cu privire lacircuitul electric al electroma1ne/ilor


116/144

1 / Ecua:ia care descrie comportarea electric a circuitului oinei unui

electromagnet#

.t/u-idt

diLo =+ pentru po2i:ia de ntre"ier ini:ial (ma&im)

.t/u-idt

diL! =+

pentru po2i:ia de ntre"ier "inal (minim)

.t/u-idt

./d=+

.t/u-idt

./dLi

dt

di./L =+

+

pe durata micrii armturii moile

.t/u-idt

d

d

./dLi

dt

di./L =+

+"orma ecBi=alent ce e=identia2a=ite2a de miscare a armaturii moile =

v

dt

d=

Mrimi 0i rela/ii de -az pentru circuitulma1netic al electroma1ne/ilor


117/144

unct optim de funcionare pentru un circuit magnetic neramificat

e consider un electromagnet de c.c. cu mie2 de tip M$I pre=2ut cu ooin de tensiune care produce o solena:ie 7

energia cmpului magnetic magn este locali2at n principal la ni=elul

ntre"ierului de lucru aceasta "iind propor:ional cu produsul

SI2 o

2

ma6n

=

2

,alorile ma&ime ale energiei magnetice presupun ca deri=ata acesui produs sa"ie nul

"

d

dma6n =

Mrimi 0i rela/ii de -az referitoare laansam-lul mecanic al electroma1ne/ilor


118/144

ansam-lul mecanic al electroma1ne/ilor

Ansamlul mecanic al electromagne:ilor cuprinde armtura moil aacestora ca i toate elementele ataate acesteia considerndu$le i pe celecu rol de sus:inere sau de gBidare a micrii sale uni=oce.

Pentru e=aluarea strii de micare la ni=elul armturii moile a unuielectromagnet se impune de"inirea ac:iunilor mecanice utile ("or:e saucupluri de atrac


119/144

1 / Ast"el pentru un aparat electromagnetic de comuta:ie de tip contactor de

c.a. cu micare de transla:ie a ansamlului moil diagramele "or:elor

acti=e !() i re2istente !R() sunt date n "igura de mai jos

1ora de atracie la electromagneii decurent continuu2 1actori de influen3


120/144

curent continuu2 1actori de influen3 !or:a de atrac:ie dintre dou piese polare de supra"a: prin care se ncBid

linii de cmp magnetic de induc:ie magnetic =a "i#n

J

SI2I2

SJF

o

2

o

2

=

=

SJ =

1ora de atracie la electromagneii decurent alternati!


121/144

Curentul ce parcurge spirele oinei electromagnetului =aria2a armonic ntimp

tsin.t/i =

la "el ca i induc:ia magnetic sau "lu&ul magnetic din mie2

.t2cos!/+2!tsin+SI.H/

2!.t/F 2(!22(!2

o2 ==

tsinJ.t/J = .t2cos!/I%

SJ

I2

tsinSJ

I2

S.t/J.t/F

o

2

o

22

o

2

=

=

=

tsin.t/ = .t2cos!/SI%SI2

tsin

SI2

.t/.t/F

o

2

o

22

o

2

=

=

=

0 2 4 6 8 10 12 1-5

0

5

10

15

20

t

i(t),F(t)

Fmed

Fr

#( #( #(

Fosc

F(t)

i(t), B(t)



122/144

E&presia "or:ei de atrac:ie pentru electromagne:ii de curent alternati= punen e=iden: o =aloare medie !med egal practic cu componenta oscilant a

"or:ei lor de atrac:ie !osc care sunt de"inite de rela:iile#

SI%I%

SJ+

2

!FF

o

2

o

22(

!oscmed

=

===

"FFF oscmedmin ==Tinnd seama de "aptul c "unc:ionarea unui dispo2iti= electromagnetic presupunede2=oltarea unor "or:e acti=e cu =alori superioare "or:elor re2istente re2ult "aptul ce&ist inter=ale de timp n care armtura moil are tendin:a de a se desprinde de

piesele "i&e ale mie2ului "eromagnetic dup care =a "i din nou atras de mie2putndu$se mani"esta deci =ira:ii ale armturii moile a electromagne:ilor de curentalternati= de "rec=en: audio dul "a: de aceea a sursei de alimentare a circuituluioinei.



123/144

Curentul ce parcurge spirele oinei unui electromagnet de c.a. are =aloarea

.a/+

=./L

=./L-

=B=

222+

+==

pentru asemenea electromagne:i -./L >>

=alorile curentului I "iind practic propor:ionale cu ntre"ierul

!or:a de atrac:ie !(t) pentru un electromagnet mono"a2at de tip M$I de curentalternati= are =alori care depind de ptratul solena:iei dar i de ptratul ntre"ierului

2

2

22

2

o2

2o2 .a/

+=SIH

2!SI.H/

2!.t/F

+=

caracteristica electromecanic !() n c.a. este mai pu:in c2toare dectn ca2ul acelorasi electromagne:i la "unctionarea nc.c.



124/144

Comparnd caracteristica !cc() corespun2toare "unc:ionrii n cc pentruun electromagnet de tip M$I de e&emplu cu caracteristica !ca()

corespun2toare aceluiai electromagnet la "unc:ionarea n ca(pentru=alorile medii ale "or:ei) se constat c la alimentarea circuitului oinei ncurent alternati= "unc:ionarea poate decurge la =alori mai mari ale

ntre"ierului pentru o "or: re2istent !Rdat dei "or:a portant n curentalternati= este doar jumtate din =aloarea acesteia la "unc:ionarea n curent

continuu n condi:iile n care oina reali2ea2 aceeai solena:ie

roblema !ibraiei arm3turii mobile la electromagneii de c2a olu:ia pentru eliminarea =ira:iilor este aceea de a asigura ac:iunea local


125/144

olu:ia pentru eliminarea =ira:iilor este aceea de a asigura ac:iunea localn 2ona ntre"ierului a dou "lu&uri magnetice de"a2ate cu ungBiul ntreele i respecti= inter=en:ia induc:iilor magnetice N9(t) i N6(t) ast"el nct

prin compunerea "or:elor de atrac:ie corespun2toare !9(t) i !6(t) "or:are2ultant !4(t) pre2int =alori minime nenule mai mari dect "or:a

re2istent !R e=itndu$se ast"el asemenea mani"estri.

roblema !ibraiei arm3turii mobile la electromagneii de c2a

Cea mai simpl solu:ie pentru a o:ine ac:iunea local n 2ona pieselor


126/144

Cea a s p so u: e pe u a o: e ac: u ea oca o a p ese opolare a dou "lu&uri magnetice de"a2ate apelea2 la spire n scurtcircuit

(sau spire ecran)2! +=

2! SSS +

SS!! =

S

S22 =

mS

S

2

! =

!m

!,

!m

m2! +

=+

=


Datorit inter=en:iei locale a spirei ecran n 2ona pieselor polare sei" t "l d d t t" l t t d " ii


127/144

mani"est un "lu& produs de aceasta ast"el nct acceptnd "a2oriicorespun2tori "lu&urile magnetice re2ultante n 2ona ecranat i respecti=

n 2ona neecranat

sc

!e respecti= 2e =or "i

=

+=

sc22e

sc!!e

scscsc L =

sc

sc

scB

5 =

!esc 15 =

scscsc L1-B +=

,sin4!

cossinm1sin.4m2/!

!m

!

,sin4!

cossin1sin!

!m

m

sc2

scscsc

2

2e

sc

2

scscsc

2

!e

+

+++

+=

++

+

=


!lu&urile magnetice re2ultante n 2ona ecranat respecti= n 2ona


128/144

neecranat a pieselor polare generea2 componente medii i oscilante ale"or:ei de atrac:ie ast"el#

!o

2!e

!osc!medSI%

FF

==2o

22e

2osc2medSI%

FF

==

,x4!

x.4m./!m/x.4m/2!

SI%2cosFF2FFF

,SI%x4!

x.4m/!SI%sin4!

sin.4m/!SI%

FFF

2

o

2

2osc!osc

2

2osc

2

!oscosc

o

2

o

2

sc

2

sc

2

o

2

2med!medmed

+

+++=++=

>

+++=

+++

=+=

o:innd

pentru "or:a minim de atrac:ie re2ultnd "inal

max-

2

o

2

oscmedmin Fx4!

x.4m./!m/x.4m/2!x.4m/!

SI%FFF >

+

+++++

==


Amplasarea spirelor n scurtcircuit pentru di"erite tipuri de mie2uri


129/144

Amplasarea spirelor n scurtcircuit pentru di"erite tipuri de mie2uri

"eromagnetice tipice pentru electromagne:ii mono"a2a:i


In ca2ulelectromagne


130/144

oicei cu circuite magnetice E$I sau E$E

+=

=

=

.,4

2tsin/.t/

,tsin.t/

.,4

2

tsin/.t/

#

S

-

+

=

=

=

,.4

%t2cos/!

SI%.t/F

.,t2cos!/SI%

.t/F

,.

4

%t2cos/!

SI%

.t/F

o

2

#

o

2

S

o

2

-

constSI%

4.t/F.t/F.t/F.t/F

o

2

#S- ==++=

RELAII BE 8A @N 9!NIONAREALAMELELOR 8IMETAL


131/144

Nimetalele sunt ansamluri de dou metale cucoe"icien:i de dilatare di"eri:i prinse intim ntreele (prin sudare) ast"el nct prin ncl2ire la

captul lor lier acestea reali2ea2 o deplasare(liniar sau ungBiular) odat cu apari:ia unor"or:e sau cupluri mecanice

Acestea se pot concreti2a n producerea unuilucru mecanic la capatul lier al lamelei imetal

RELAII BE 8A @N 9!NIONAREALAMELEI 8IMETAL BREPT!N:I!LARE


132/144

Dac se consider un ansamlu de dou asemenea lamele imetal desec:iune trans=ersal dreptungBiular cu coe"icien:ii de dilatare ]9 i ]6 (]6J ]9) a=nd lungimea ini:ial lo n ca2ul ncl2irii acestora la

supratemperatura se =or o:ine "iresc alungiri prin dilatare de =alori

i respecti= J care se pot e=alua cu ajutorul rela:iilor# !

2 !

= !o! = 2o2



133/144

Impunnd conditia ca alugirile celor doua lamele sa "ie aceleasi#(

2

(

! =

!!

oi!

(

!S5

F +=

22

oi2

(

2S5

F =

E9 G E6 G E i 9 G 6 G G 9 G 6 conditii de optim

2

./5SF !2i

=



134/144

. E&presia ra2ei de curur a lamelei imetal r este dat de rela:ia#

= $

r

!

n care C este constanta lamelei imetal $grosimea total a acesteia iar$supratemperatura

2

2!2!

22

22

2

!!

!2

55%

.55/!

!

./2

4

$

+=



135/144

btinerea =alorilor ma&ime ale constantei Cconduce la =alori rmin

Acestea se =or o:ine cnd sunt satis"cute condi:ii de "orma"55 222

2

!! =deci pentru E9G E6 re2ult 9G 6 sau 9G 6

./2

4$

!2max =

!inal se o:ine

= ./2

4

r

!!2

min



136/144

sin'$f

Cu pri=ire la sgeata lamelei imetal dreptungBiulare ncastrate la un capt

r2'$sin =

r2r2

f

r2

'$f

2222

+

=

=

=2

o

2

!2

)./

%

4f

./%

4) !2o =

Deoarece =alorile sge:ii speci"ice Oo sunt prea mici caracteri2areamaterialului lamelei imetal se "ace cu o =aloare mult mai mare O ce este

sgeata re"eritoare la o lungime de lamel de 900 +mm- i de grosime 9 +mm-

la ncl2irea cu un grad Celsius OG90000& Oo

$alculul s6eii lamelei termobimetalice


137/144

PRO8LEME PRINIPALE ! PRIKIRE LA!TILIAREA LAMELELOR 8IMETAL


138/144

Principalele proleme legate de utili2area

lamelelor imetal se re"er la#

modul de ncl2ire al lamelei>

compensarea "unc:ionrii dispo2iti=elor culamel imetal la =aria:iile temperaturii

amiante>

asigurarea ac:iunii rute pentru dispo2iti=ele

cu lamel imetal

PRO8LEMA @NALIRII LAMELELOR8IMETAL


139/144

odul de reali2are a #nc3lirii lamelei bimetaldepinde de "orma acesteiai de aplica:ia dorit. In principiu aceasta poate decurge #

ca [email protected] [email protected] pe seama e"ectului 3oule$Len2 datorat treceriicurentului prin lamela imetal

ca [email protected] [email protected] pe seama unui "luid cu care lamela imetal este n

contact termic "luid ncal2it e=entual de o re2istenta

ca [email protected]

PRO8LEMA @NALIRII LAMELEI 8IMETALInclzirea indirect cu rezisten/ a lamelei -imetal


140/144

/

Lamel -imetal cu .nclziremiGt

PRO8LEMA @NALIRII LAMELEI 8IMETAL

L l i t l l i di t


141/144

Lamel imetal cu ncl2ire direct

Lamel imetal cu unt

SSJbSJnJS --,.,!"%/n,n =+===

PRO8LEMA @NALIRII LAMELEI 8IMETAL Lamel -imetal alimentat prin transformator de curent


142/144

Lamel -imetal alimentat prin transformator de curent b caracteristic important a trans"ormatorului de curent TC este liniaritatea

caracteristicii IN(I9) undeI#este curentul din circuitul de protejat iar I8este curentulce parcurge lamela imetal cu erori su 90 n domeniul de =alori ale curentului I#pentru care se asigur protec:ia. emnalm "aptul c =alorile raportului detrans"ormare (I#I8) pot "i de la (9/900$9/9000).

OMPEN?AREA KARIAIILOR BETEMPERAT!R ALE MEBI!L!I AM8IANTI t " l t d i i l l i t l t


143/144

In acest scop se "oloseste de oicei o lamela imetal martor

OMPEN?AREA KARIAIILOR BETEMPERAT!R ALE MEBI!L!I AM8IANT


144/144

TEMPERAT!R ALE MEBI!L!I AM8IANT

Lamel imetal special pentru compensarea =aria:iilor temperaturiiamiante

APARATE ELECTRICE_1

Text of APARATE ELECTRICE_1

aparate electrodinamice

Aparate eletrice

Brosura Aparate MMA

Aparate de comutare

APARATE FRIGORIFICE AUTONOME

Aparate mobile

aparate fizioterapie

Aparate Gipsate.ppt

Aparate ghipsate.pptx

Icpe - Aparate Electrice

Aparate cosmetice

aparate electrice

Aparate termice

PROIECT APARATE

Aparate Inregistratoare

aparate analogice

aparate optoelectronice

· PDF fileEN 60335-2-75 Siguranta pentru aparate electrocasnice, sau aparate similarea Partea 2-75 :Cerinte particulare pentru aparate comerciale si aparate vending

aparate chirurgicale

Manual Aparate

Aparate Medicale

Aparate electrice.doc

Aparate electrice.docx

INSTRUMENTE ŞI APARATE

RIA MUNICIPIULUI ARAD - primariaarad.ro · - modernizare aparate de iluminat cu aparate cu LED-uri 15.158 aparate cu LED - extindere sistem ilumiat public cu aparate cu LED 11.000

aparate climatologie

Aparate ortodontice

APARATE OPTICE

Aparate magnetoelectrice

CAPITOLUL 3. APARATE ELECTRICE - eprofu.ro · CAPITOLUL 3. APARATE ELECTRICE 52 CAPITOLUL 3. APARATE ELECTRICE 3.1 APARATE ELECTRICE DE PROTECȚIE. Aparatele electrice de protecție

Documents

APARATE ELECTRICE_1

Text of APARATE ELECTRICE_1