MATERIALE SI APARATE ELECTRICE DE JOASA TENSIUNE

MATERIALE SI APARATE ELECTRICE DE JOASA TENSIUNE Retelele electrice de joasa tensiune , analizate din punct de vedere a structurii lor , n capitolele anterioare, sunt executate cu materiale si aparate electrice adecvate. Materialele electrice reprezinta n primul rnd, caile de curent, respectiv conductoarele electrice , dar si accesoriile de montaj ale acestora ( tuburi izolante, cutii de derivatie, mansoane. Aparatele electrice, pe lnga functia naturala de cale de curent au si un rol functional bine definit ( conectare, protectie, masura. Etc

11.1. MATERIALE ELECTRICE . 11.1.1. Conductoare si cabluri electrice . Definitii ; simbolizari ; tipuri . Conductorul electric este un corp metalic , care constituie o cale unica de curent, formata din unul (conductor unifilar ) sau mai multe fire (conductor multifilar). In functie de forma sectiunii, conductorul poate fi rotund sau sector , obtinut prin presare . Conducta electrica, este o notiune complexa, cu care este definita o cale de curent formata din conductoare ( unul sau mai multe ) , izolate , cu sau fara nvelisuri sau mantale . Cablul electric este un ansamblu format din unul sau mai multe conductoare izolate nfuniate dupa un anumit sistem, avnd mantale individuale sau comune , cu eventuale nvelisuri de protectie, armaturi sau ecrane . Daca materialul din care este confectionat conductorul, este aluminiul, atunci prima litera este Ap . Simbolurile conductoarelor si cablurilor trebuie sa cuprinda, n ordine cel putin: - litera sau grupul de litere de mai sus ;

- simbolul nvelisurilor ce le contine, solutia de realizare a acestora ( de la conductor spre exterior ) ; Simbolizarea cablurilor electrice de energie se face astfel : - C - cablu de energie la nceputul simbolului sau cauciuc pentru litera a doua din simbol - H - hrtie impregnata ; - M pentru instalatii mobile ; - I - iuta ; - E - ecran ; - A - aluminiu la nceputul simbolului si armatura la sfrsit ; - Y - material plastic pentru izolatie sau manta ;- P - plumb . Exemplu : simbol ACYY 3 x 25 + 16 - cablu de energie cu izolatie si manta din pvc, cu trei conductoare , din aluminiu cu sectiunea de 25 mm2 si un conductor cu sectiunea 16 mm2 . Invelisul exterior al cablului se alege n functie de mediul n care se pozeaza, respectiv PVC n cazul mediilor agresive , cauciuc pentru receptoare mobile, plumb pentru medii cu vibratii, etc.

Fig11.1. 1-conductor d cupru sau aluminiu ;2-izolatie de cauciuc ;3-bandacauciucata ;-4mpletitura de bumbac impregnat n amestec bitumin 333f53d os;5-mpletitura din fibre metalice;6izolatie de hrtie;7-izolatie de PVC; a)-cablu cu conductor din cupru sau aluminiu izolat cu cauciuc;b) cablu cu conductor din cupru armat;c) cablu cu conductor din cupru sau aluminiu izolat cu cauciucsi rezistent la

intemperii;d)- conductor n manta de cauciuc cu execusie mijlocie; e)-conductor plat pentru corpuri de iluminat;f)-conductor punte cu izolatie din PVC.

Fig.11.2 De regula, se folosesc cabluri nearmate, cele armate folosindu-se n tunele, canale, poduri, n exterior, sub pamnt, n apa si n ncaperi cu pericol de explozie sau incendiu, precum si n medii puternic corozive . Cablurile de masura, comanda, semnalizare se executa cu un numar de 2 - 51 conductoare de cupru , izolate individual si cu sectiuni cuprinse ntre 0,75 - 6 mm2. Pentru aceste cabluri, se utilizeaza urmatoarea simbolizare : - C - cablu la nceputul simbolului, respectiv comanda pentru a doua litera simbol ; - S - semnalizare, centralizare, blocare ; - B - armatura din banda ; - M - masura ; - Y - material plastic ; - I - protectie cu iuta sau izolant ; din

- T - telefonie . Cablurile pentru teletransmisii se realizeaza cu un numar de 6 - 1224 perechi de conductoare din cupru, cu sectiunea de ( 0,6 - 0,9 ) mm2, fiind prevazute cu izolatii si protectii, eventual armaturi, ca n cazul cablurilor de energie . 11.1.2. Tuburi izolante si de protectie . Pentru protejarea mpotriva loviturilor mecanice si actiunii mediului ambiant, conductoarele se trag n tuburi de protectie alese n functie de numarul si sectiunea conductoarelor si de gradul de protectie pe care trebuie sa-l asigure . Intr-un tub se introduc un numar de 1-7 conductoare izolate Tuburile se monteaza ngropat sau aparent, pe suporti necombustibili si la distanta de sursele de caldura. Din punct de vedere constructiv, tuburile pot fi cu manta rigida si respectiv tuburile flexibile . Utilizarea tuburilor de protectie la realizarea retelelor electrice necesita si o serie de accesorii cum ar fi mansoane de legatura, coturi, curbe, doze de ramificatie, de trecere sau de aparat. a) - Tuburile cu manta rigida sunt realizate din metal sau PVC si se folosesc urmatoarele tipuri : - Tubul de protectie ( P ) este realizat din tabla de otel laminat la rece (mbinat prin suprapunerea marginilor si lacuit n interior si exterior mpotriva coroziunii. Asigura numai protectia mecanica a conductoarelor. Se monteaza numai aparent n ncaperi uscate, fara praf sau agenti corozivi. La montare se utilizeaza o serie de accesorii : doze de ramificatie din fonta sau tabla de otel, curbe , coturi si mansoane de legatura, scoabe . - Tubul izolant usor protejat (IP) este realizat din tabla de otel plumbuita cu grosime de 0,15 - 0,22 mm si mbinata prin faltuire. In interior se introduce un tub izolant din carton impregnat cu bitum industrial. La montare se folosesc ca accesorii dozele tip IP , coturi , mansoane. - Tubul izolant , de protectie, etans ( IPE ) este realizat din tabla de otel laminat la rece , mbinata prin sudare pe generatoare asigurnd o buna protectie mecanica si etanseitate. La exterior , aceste tuburi se lacuiesc cu lac protector contra coroziunii, iar n interior se introduce o izolatie din carton impregnat cu bitum. Pentru ansamblare se utilizeaza mansoane si coturi filetate, precum si doze din fonta cu garnituri din cauciuc pentru etansare. Se monteaza aparent sau ngropat , n ncaperi cu pericol de explozie sau incendiu, unde nu se pot folosi tuburile P si IP .

- Tevile de otel se utilizeaza n instalatiile electrice n locurile care necesita o protectie mecanica superioara sau o executie perfect etansa, ori atunci cnd este nevoie de diametre mai mari de 35 mm. - Tubul de protectie etans, lacuit ( PE ) se realizeaza din banda de otel laminata la rece si mbinata prin sudura pe generatoare, asigurnd astfel protectie mecanica si etanseitate . La exterior se lacuieste pentru protectia anticoroziva. Imbinarile se realizeaza cu mufe filetate sau nefiletate prin lipire. - Tuburile din PVC rezista la actiunea coroziva a principalilor agenti chimici si a materialelor utilizate n constructii ( var, ciment , ipsos, etc.), ard numai la flacara ntretinuta, nu absorb apa si suporta ndoiri de 900 cu o raza minima de trei ori diametrul exterior . Se monteaza ngropat sau aparent, dar numai pe suporturi necombustibile . Nu se utilizeaza la instalatii cu siguranta marita n functionare, precum sunt : iluminatul de siguranta, alimentarea si comanda pompelor de incendiu, instalatiile de semnalizare a incendiilor. - Tubul izolant, usor protejat ( IPY ) se foloseste n locul tubului IP n ncaperi U0 sau U1 , fara pericol de incendiu sau explozie si cu temperaturi cuprinse ntre - 25 - + 400 C. - Tubul izolant , de protectie, etans ( IPEY ) se foloseste ca si tubul IPY. b) - Tuburile flexibile se utilizeaza pe traseele sinuase si expuse vibratiilor. - Tubul izolant, usor protejat, flexibil ( IPF ) este realizat din banda de otel plumbuita, nfasurata n elice si prevazut n interior cu captuseala izolanta din banda de hrtie impregnata n doua straturi n elice . - Tubul izolant si de protectie, flexibil, cu rezistenta mecanica (IPFR) este confectionat din doua fsii de tabla din otel plumbuit, nfasurate elicoidal si prevazute la interior cu un strat de hrtie izolanta nfasurata tot elicoidal. Se foloseste n conditii similare ca si tubul IPF n locurile unde este necesara o rezistenta mecanica sporita. - Tubul de protectie, flexibil, cu rezistenta mecanica ( PFR ) are doua nvelisuri flexibile din banda de otel plumbuit , nfasurat n elice, ntre care se dispune o banda de hrtie impregnata. Se utilizeaza n medii umede , dar necorozive, pe trasee su solicitari mecanice de pna la 3 daN/cm2 .

11.2. APARATE ELECTRICE DE JOASA TENSIUNE . 11.2.1. Consideratii generale . Tipuri de aparate .

Din definitia retelei electrice [15] , " ansamblu de linii si instalatii electrice conectate ntre ele , care folosesc la transmiterea energiei electrice de la producere la consum ", rezulta ca aceasta este formata din elemente care asigura transmiterea propriu -zisa a energiei electrice - liniile electrice - si puncte de conexiuni - " un ansamblu unitar de dispozitive, aparate si echipamente care asigura exploatarea retelei, n sensul conectarii liniilor electrice, a surselor si receptorilor, a protejarii acestora si a masurarii marimilor ce le caracterizeaza functionarea n regim normal si de defect ". Respectiv, daca reteaua electrica este n primul rnd o cale de curent, prin care energia este transmisa de la surse la receptori, pentru asigurarea acestei functii obiective, ( asigurarea parametrilor de calitate [11] ) , n contextul larg al activitatii de exploatare a unei retele electrice, este necesara si o activitate de conducere si deservire operativa [12] , care se bazeaza pe posibilitatea de coordonare, control si observare a acesteia [19] . Pentru ca o retea electrica sa poata fi controlata sunt necesare echipamente electrice cu care sa se nchida ( conecteze ) si sa se deschida (deconecteze) circuite electrice ( surse, linii electrice, receptori ), cnd acestea sunt parcurse de curenti normali sau de defect . Echipamentul electric cu care se asigura aceasta activitate este diferit ca : aparate electrice de conectare si separare [15]. nsa , conectarea si deconectarea unui circuit, respectiv controlul sau, este necesar n regim normal ( cnd este expus unor marimi electrice ce au valori n limite normale) dar si n regim de defect ( cnd marimile electrice au valori diferite, respectiv solicitarile sunt mult mai mari. Datorita solicitarilor diferite, corespunzatoare celor doua regimuri si aparatele electrice necesare activitatii de control, trebuie sa aiba caracteristici diferite . Ca urmare , n practica exploatarii unei retele electrice, aparatele electrice cu care se asigura controlul acestora n regim normal, sunt diferite ca aparate electrice de conectare si separare, iar cele cu care se asigura controlul n regim de defect sunt definite ca aparate de conectare de protectie . Evident, un aparat de conectare poate asigura att controlul n regim normal ct si n regim de defect, daca are caracteristicile electrice corespunzatoare . La rndul sau, activitatea de control poate avea scopuri diferite n functie de natura elementului retelei electrice , la care se refera. Astfel, controlul unui receptor consta n comanda acestuia n scopul pornirii , opririi, inversarii sensului de rotatie, etc., n conformitate cu o anumita functie scop determinata de rolul functional al acestuia. Evident , pentru un receptor este necesar si controlul n scopul protejarii lui.

Activitatea de control a unei linii electrice (latura a retelei) nu are ca scop o anumita functie de comanda , ci doar punerea si scoaterea ei de sub tensiune, n scopul asigurarii tensiunii la consumator . Din acest motiv, aparatele electrice cu care se asigura controlul elementelor unei retele electrice, are, de regula, caracteristici diferite de cele cu care se asigura controlul ( comanda ) receptorilor . In scopul asigurarii activitatii de exploatare a unei retele electrice, respectiv a coordonarii si controlului, aceasta trebuie sa aiba si posibilitatea de a fi supravegheata ( observata). Multimea marimilor ce trebuie observate ( supravegheate ) n timpul activitatii de exploatare a unei retele electrice, este formata din valorile marimilor electrice ( n regim normal si de defect ), din pozitia aparatelor electrice de conectare, separare si protectie, precum si din marimi ce evidentiaza cauzele ce au determinat un anumit eveniment ( de ex. actiunea unui aparat de conectare, de protectie ). Ca urmare, o retea electrica trebuie sa fie prevazuta cu aparate si instrumente electrice de masura, semnalizare si protectie . Aparatele electrice de protectie,(denumite RELEE) cu care se asigura observarea unei retele, sunt cele care au rolul de a sesiza, indentifica si localiza un regim de defect si de a transmite aceasta informatie unui aparat capabil sa actioneze n scopul protejarii retelei ( sau unui element al acestuia ), respectiv unui aparat de conectare de protectie. Pe seama celor de mai sus , aparatele electrice de joasa tensiune utilizate n realizarea retelelor electrice, respectiv a punctelor de conexiuni (nodurilor ) si care asigura conducerea si deservirea operativa a acestora, se clasifica astfel: a) aparate electrice de conectare si separare ; b) aparate electrice pentru comanda motoarelor electrice ; c) aparate electrice de conectare de protectie ; d) aparate electrice de masura ; e) aparate electrice diverse . 11.2.2. Caracteristicile aparatelor electrice . Datorita solicitarilor electrice, mecanice si de mediu la care este expus un aparat electric, acesta trebuie sa aiba caracteristici corespunzatoare locului din retea n care va fi montat.

Pe seama solicitarilor electrice prezentate n cap.11 si a caracteristicilor mediului ambiant , rezulta ca un aparat electric este necesar sa fie caracterizat prin urmatoarele trei tipuri de caracteristici : I. Caracteristici electrice : a) curentul nominal ( In ) , este valoarea maxima de durata pe care o poate suporta calea de curent a aparatului electric, respectiv valoarea curentului ce asigura stabilitatea termica n regim de lunga durata ( 11.36.) Aceasta valoare este indicata de producator pentru anumite conditii de mediu ; b) tensiunea nominala ( Un ) este determinata de nivelul de izolatie al aparatului, dimensionata sa asigure protectia mpotriva atingerilor indirecte ( a carcasei ) ; c) rezistenta de izolatie , caracterizeaza calitatea izolatiei si determina pierderile de energie electrica transversale, limiteaza posibilitatile de electrocutare n cazul unei atingeri directe sau indirecte n retele cu neutrul izolat . Normativele impun ca valoarea acestei rezistente sa fie de cel putin 10 M n stare uscata si de 2 M n cazul starii umede a izolatiei aparatului ; d) capacitatea de rupere , reprezinta valoarea maxima a curentului pe care l poate ntrerupe aparatul de conectare . Valoarea capacitatii de rupere este cuprinsa ntre : zero ( n cazul aparatelor de conectare de separare ) ; In , n cazul aparatelor de conectare care au rolul de comanda si punere sub tensiune (ntrerupatoare cu prghie ) si ( 5 - 40 ) In , n cazul aparatelor de conectare de protectie ; e) curentul limita termic ( Ilt ) , reprezinta valoarea maxima a curentului pe care o poate suporta aparatul n regim de scurta durata si asigura conditia:

Daca aceste valori nu sunt indicate de producator se considera : Ilt = 10 . In si tlt = 1 sec . f) curentul limita dinamic ( Ilt ) este valoarea maxima a curentului pe care o poate suporta aparatul fara a se deteriora , datorita solicitarilor electrodinamice produse de curentii ce-l strabat, respectiv se impune conform (7.611.) : Ilt isoc g) rezistenta nominala la uzura electrica, reprezinta capacitatea pieselor cu care se realizeaza contactele electrice , fig. 11.7.b., de a rezista actiunii curentului si a arcului electric . Se

exprima n procente din rezistenta la uzura mecanica si exprima cte comutatii suporta camera de stingere a aparatului. II. Caracteristici mecanice . a) Rezistenta nominala la uzura mecanica, reprezinta numarul de actionari pe care-l suporta aparatul, n gol. Aceasta este o caracteristica a mecanismului de actionare a aparatului ; b) Durata relativa nominala de conectare, exprima n procente durata trecerii curentului pe parcursul unui ciclu si este specifica , asa cum s-a aratat n paragraf 11.2.2.1., aparatelor de conectare cu functionare ciclica III. Caracteristici constructive , caracterizeaza aparatul din punct de vedere a conditiilor de mediu n care poate functiona, a asigurarii securitatii personalului ce l deserveste, precum si protectia sa intrinseca . Codul utilizat este IP, ca si n cazul tuburilor izolante si de protectie , urmat de doua sau trei cifre , avnd urmatoarea semnificatie [33] : - prima cifra cu valori cuprinse intre 0-6 , caracterizeaza : a) Gradul de protectie mpotriva accesului la partile periculoase interioare, de exemplu : 0 - neprotejat ; 1 - protejat mpotriva accesului cu dosul palmei ; 2 - idem, cu un deget ; . 6 - idem, cu o srma . b) Gradul de protectie mpotriva patrunderii corpurilor straine, inclusiv praf , de exemplu : 0 - neprotejat ; 1 - protejat mpotriva corpurilor solide cu diametrul mai mare de 50 mm; 2 - idem, cu diametrul mai mare de 12,5 mm ; . 5 - protejat mpotriva prafului ; 6 - etans la praf .

- a doua cifra , cu valori ntre 0 - 8, indica gradul de protectie asigurat, prin carcasare mpotriva efectelor daunatoare asupra aparatului datorate patrunderii apei, de exemplu : 0 - neprotejat ; 1 - protejat impotriva caderilor verticale ale stropilor de apa ; . 3 - protejat mpotriva apei pulverizate ; . 7 - protejat impotriva efectelor unei scufundari temporare n apa ; 8 - idem, prelungite n apa. - a treia cifra, cu valori cuprinse intre 0 - 5 , caracterizeaza gradul de protectie mecanica n cazul asigurarii protejarii prin carcasare pe lnga primele doua cifre, codul poate contine una sau doua litere dintre care prima se considera aditionala ( A,B,C,D), iar a doua suplimentara (H, M, S, W). Litera aditionala arata gradul de protectie a persoanelor mpotriva accesului la partile periculoase. Literele aditionale se utilizeaza numai : - daca protectia reala mpotriva accesului la partile periculoase este mai ridicata dect cea indicata prin prima cifra caracteristica ; - sau daca este mentionata numai protectia mpotriva accesului la partile periculoase, prima cifra caracteristica fiind nlocuita printr-un X. Litera suplimentara, permite ca n standardele specifice de produs sa se poata adaoga o informatie suplimentara si se amplaseaza dupa a doua cifra caracteristica sau dupa litera aditionala. Marcarea bornelor. - Bornele unui aparat electric se marcheaza cu litere si simboluri pentru a usura efectuarea legaturilor . - Bornele aparatului electric care se leaga la sistemul trifazat al sursei de alimentare se marcheza cu literele R,S,T.

- nceputul nfasurarilor unui motor electric, sau bornele aparatului ce se leaga la acestea se marcheza cu literele A,B,C. - Sfrsitul nfasurarilor unui motor electric sau bornele aparatului electric ce urmeaza sa se lege la acestea se marcheaza cu literele x,y,z . - Borna aparatului electric sau a unui receptor , care se leaga la pamnt sau la conductorul de nul de protectie ( PE ) se marcheza cu simbolurile , . 11.2.3. Aparate electrice de conectare si separare . Asa cum s-a aratat , aceste aparate au rolul de a conecta si deconecta ( controla ) circuite electrice parcurse de curenti cu valori de regim normal, inclusiv de suprasarcina si au urmatoarele caracteristici specifice : - sunt comandate manual, de pe aparat sau de la distanta, n sensul ca , actionarea lor este determinata de actiunea voita a unui operator uman ( deoarece nu sunt prevazute cu dispozitive de comanda automata ) ; - frecventa de manevra este relativ redusa . a) Prize cu fise , au rolul de a alimenta receptori debrosabili, mono sau trifazati, de regula electrocasnici . Prin introducerea fisei receptorului electric n priza, se realizeaza , de regula, numai conectarea la reteaua electrica nu si comanda receptorului respectiv. Comanda propriu -zisa ( controlul ) , se asigura cu aparate electrice de comanda montate pe receptorul electric. Prizele cu fise pot fi fara , sau cu contact de protectie n care caz, contactul de protectie se realizeaza naintea celor de alimentare cu energie elctrica. Prizele bipolare necesare alimentarii receptorilor monofazati, au curentul nominal ( de conectare, deconectare ) de 10 A. Ca urmare, receptorii electrici monofazati, destinati a fi alimentati prin fise, de la prize bipolare, nu au ( sau nu trebuie sa aiba) o putere mai mare de 2 kVA . Fisele bipolare se fabrica pentru doua game de curenti 6 A, respectiv 10A. Prizele cu fise pentru alimentarea receptorilor electrici trifazati au o gama de curenti nominali mai larga ( 6 - 63 A ). O solutie particulara de realizare a unei prize cu fise o reprezinta cuplele, necesare alungirii unui curent electric . Prizele cu fise , reprezentnd contacte ce se realizeaza prin " introducere"

nu au practic capacitate de rupere. Curentul nominal reprezinta curentul admisibil al caii de curent, ndeosebi cel suportat de contactele electrice . b) Intrerupatoare si comutatoare pentru comanda receptorilor de iluminat. ntrerupatoarele electrice pentru comanda receptorilor de iluminat , pot fi mono , bipolare sau duble si comanda individual unul ( mono sau bipolare ) sau doua receptoare de iluminat . Comutatoarele electrice asigura posibilitatea unei comenzi mai ample a unuia sau mai multor receptoare de iluminat. Aceste aparate au tensiunea nominala de 250 V, curentul nominal de 10 A si o frecventa de conectare( comutatie electrica ) de 30 conectori /ora. Fiind destinate uzului general, se impune montarea lor numai pe partea dinspre faza, pentru a sigura protectia impotriva electrocutarii n cazul interventiei la receptorul de iluminat. Capacitatea de rupere, egala cu valoarea curentului nominal, este asigurata pe seama unei anumite viteze de deplasare a contactului mobil, determinata de energia acumulata ntr-un resort, tensionat de actiunea operatorului uman. a) Intrerupatoare cu prghie , bi sau tripolare , acopera gama de curenti nominali

( 25 1000 A) si se folosesc pentru punerea si scoaterea de sub tensiune a tablourilor electrice, pentru comanda n grup a unui numar mare de receptoare de iluminat, precum si pentru alimentarea unor receptori de forta . Capacitatea de rupere egala ca valoare cu valoarea curentului nominal este asigurata pe seama vitezei de deplasare a contactului mobil , actionat de energia acumulata ntr-un resort. b) Intrerupatoare si comutatoare pachet . Aceste aparate electrice de conectare au o forma speciala de realizare, prin suprapunerea pe un ax ( care le si actioneaza) a unor elemente identice . Contactele electrice fixe sunt amplasate pe un disc izolator din bachelita, iar cele mobile, din bronz fosforos , sunt solidare cu axul central. Intre maneta de actionare si axul central se monteaza un dispozitiv de sacadare cu resort care asigura si capacitatea de rupere nominala. Prin realizarea unor legaturi exterioare, ntre contactele diferitelor pachete se poate obtine un comutator pachet, respectiv un ntrerupator cu o functie mai complexa ( de ex. comutatorul stea - triunghi manual ). c) Intrerupatoare si comutatoare cu came . Constructiv, sunt similare cu cele pachet, nsa axul central actioneaza o cama , care n functie de geometria contorului realizeaza o anumita succesiune de conectare a contactelor. Au tensiunea nominala de 220/380 V , o gama de curenti nominali de ( 16 200 A ) si se folosesc n

special pentru comanda receptorilor electrici. Capacitatea de rupere egala cu valoarea curentului nominal se asigura tot pe seama vitezei de deplasare a contactului mobil . d) Separatoare electrice tripolare , sunt singurele aparate electrice care au rol numai de separare electrica, nu au capacitate de rupere , ntruct deplasarea contactului mobil se face cu viteza de manevrare a operatorului. Se construiesc pentru curenti nominali de ( 200 1000 A) si se monteaza numai n pozitie verticala, astfel nct sa se evite nchiderea accidentala a contactelor . 11.2.4.Aparate electrice pentru comanda motoarelor electrice . Comanda unui motor electric necesita doua sau mai multe din urmatoarele operatii : pornirea, limitarea curentului de pornire, reglarea vitezei, inversarea sensului de rotatie, oprirea . Un motor electric este alimentat de la un tablou electric secundar ( TS), fig.11.3., printr-un circuit electric. In TS , circuitul electric poate avea numai aparate de protectie, daca legatura este fixa ( nedebrosabila) , sau /si o priza cu fisa n caz contrar. Realizarea unei anumite functii de comanda, pentru utilajul antrenat de motorul electric, se asigura cu aparate electrice pentru comanda . ( AEC) montate pe utilaj direct accesibile celui ce exploateaza respectivul utilaj.

Fig.11.3 Datorita complexitatii utilajului, de regula ,acesta nu contine numai motorul electric ( sau motoarele electrice ), ci si alti receptori electrici si , ca urmare , pe utilaj se realizeaza un tablou electric aferent acestuia ( TU ) si care contine si aparate electrice necesare functiei de comanda .

Fig.11.4 Aparatul electric conceput si realizat pentru a permite comanda unui motor electric este contactorul electromagnetic, fig.11.4. Acesta nchide sau deschide o serie de contacte de lucru ( CL - care au capacitate de rupere ) sau auxiliare (CA) , datorita deplasarii unei armaturi mobile Am, parte componenta a circuitului magnetic . Armatura mobila, n mod normal, este tinuta departat de partea fixa a cicuitului magnetic, datorita unui resort ( R) . Pentru a o atrage este necesara o forta electromagnetica Fem . Fx , produsa de cmpul magnetic determinat de curentul ce strabate bobina B . Evident, spre deosebire de celelalte aparate de conectare, contactorul electromagnetic are numai o pozitie stabila, cea corespunzatoare lipsei curentului prin bobina. Mentinerea pe pozitia excitat, respectiv Am atrasa, se face numai daca Fem (I) > Fx, deci numai daca bobina B este conectata la o tensiune U > Ux, unde Ux este tensiunea ce determina prin B un curent Ix , care asigura conditia Fem ( I ) > Fx . Pe seama celor de mai sus rezulta urmatoarele caracteristici ale unui contactor electromagnetic : - actionarea se asigura prin ncadrarea bobinei sale ntr-o schema electrica de alimentare si comanda ; - mentinerea pe pozitia actionat are loc numai daca Ubobina > Ux = Ulimita - n functie de tipul schemei de comanda, la revenirea tensiunii cu valori peste Ux , bobina se poate repune sub tensiune, fig.11.5.a., sau nu, fig.11.5.b.

Varianta din fig.11.5.a. se poate utiliza n cazul n care contactorul alimenteaza receptoare care nu pornesc, iar cea din fig.11.5.b. n cazul n care se foloseste la comanda unui motor electric, deoarece asigura blocarea autopornirii la revenirea tensiunii, cerinta impusa schemelor electrice pentru alimentarea receptorilor de forta. In acest scop s-a realizat si butonul special PO, dublu, cu un buton normal deschis ( P) si altul NI ( O), fiind necesara automentinerea comenzii P, cu un contact auxiliar ( CA ) al contactorului electromagnetic ; - asigura inclusiv protectia la minima tensiune, necesara att n reteaua electrica , ct si , ndeosebi , la receptoare . In fig.11.6. se prezinta circuitul electric de alimentare a unui motor electric trifazat si schema electrica de comanda a contactorului electromagnetic, cu care se asigura pornirea si oprirea motorului, protectia la autopornire sau la reducerea tensiunii de alimentare sub valoarea Ux ( prin alimentarea schemei de comanda de la tensiunea de servici, din amonte de CL ) . Pentru inversarea sensului de rotatie se foloseste schema de comanda din fig.11.7.b. aferenta circuitului de alimentare din fig. 11.7.a. si se bazeaza pe inversarea a doua faze a sistemului electric trifazat de alimentare.

Fig.11.5 Reglarea vitezei motoarelor de curent alternativ se poate realiza n limite restrnse sau mai largi, n functie de tipul motorului [23] . Pentru motoarele asincrone, cu rotorul n scurtcircuit, utilizate pe scara larga n actionarile electrice, nu este posibila reglarea vitezei, dect n limitele variatiei alunecarii cu sarcina la arborele motor.

Limitarea curentului de pornire pentru un motor electric trifazat asincron, este necesara atunci cnd nu se asigura tensiunea minima la bornele altor motoare aflate n sarcina, fig.11.8., datorita caderii mari de tensiune determinate, pe reteaua electrica de alimentare, de catre curentul de pornire al respectivului motor, cumulata si cu caderea de tensiune determinata de curentii de sarcina ai motoarelor aflate n functiune ( mai mare de 12 %) . ntr-o asemenea situatie, daca cresterea sectiunii retelei nu este avantajoasa economic, atunci se reduc caderile de tensiune prin reducerea curentului de pornire al respectivului motor electric ( MP1 , MP2 ).

Fig.11.6

Fig.11.7

In principiu, reducerea curentului de pornire pentru un motor electric trifazat asincron cu rotorul n scurtcircuit este posibila , fie prin introducerea unor impedante de pornire ( Zp ) fig.11.8.a, fie prin reducerea tensiunii aplicate nfasurarilor. Reducerea tensiunilor aplicate unui autotransformator, fig.11.8.b., fie prin conectarea nfasurarilor la pornire si pentru o durata t, n stea, iar apoi n triunghi , fig.11.9 c,d. n fig.11.9.c., conectarea celor trei nfasurari n stea , fig.11.10.b. si apoi ntriunghi, fig.11.10.c., se realizeaza cu un comutator stea triunghi manual, executat dintr-un ntrerupator pachet pe care se executa si o serie de legaturi suplimentare. Trecerea din conexiunea stea n cea triunghi dupa un t ( necesar reducerii curentului de pornire pna la valoarea ce determina reducerea caderilor de tensiune la valorile admisibile) n cazul comutarii manuale nu asigura o apreciere judicioasa a valorii lui t.Din acest motiv, se foloseste comutatorul stea - triunghi realizat cu trei contactori electromagnetici, fig.11.9.d. In acest caz, este necesara o schema de comanda pentru cei trei contactori electromagnetici, fig.11.11., care , cu ajutorul releului de timp Rt , asigura aprecierea corecta a lui t . La apasarea butonului P , se pune sub tensiune 3CL , iar prin nchiderea contactului sau 3CL1 se pune sub tensiune 1CL si Rt , si ca urmare, motorul porneste n stea , fig.11.9.d, simultan ncepe masurarea timpului de conectare n stea , de catre contactul Rt1 normal nchis cu temporizare la deschidere. Dupa t, Rt1 se deschide, scoate pe 3CL

de sub tensiune, iar prin 3CL2 si 1CL1 se pune sub tensiune contactorul electromagnetic 2CL , care conecteaza nfasurarile n triunghi.

Fig.11.8

Fig.11.9

Fig.11.10

Fig.11.11

Prin contactele 3CL2 si 2CL1 se asigura interblocarea ntre 3CL si 2CL pentru a evita punerea simultana a lor sub tensiune , ceea ce ar produce un scurtcircuit trifazat la bornele motorului, fig.11.9.d. Schema de comanda din fig.11.11. se foloseste si n cazul utilizarii autotransformatorului de pornire, fig.11.9.b. Se impune , nsa , o precizare foarte importanta : limitarea curentului de pornire prin conectarea nfasurarilor n stea si apoi , pentru functionarea n regim normal ( de durata ), n triunghi , este posibila numai la motoarele care sunt proiectate sa functioneze n regim normal cu nfasurarile conectate n triunghi . Autotransformatorul de pornire se poate utiliza att n cazul pornirii motoarelor electrice a caror nfasurari sunt conectate n regim normal n stea , ct si n triunghi. Diminuarea tensiunii aplicate unei nfasurari, utiliznd comutatorul stea - triunghi sau autotransformatorul de pornire este de ori , ( 0,6 U ) aceasta fiind si tensiunea minima de mentinere a armaturii unui contactor electromagnetic. 11.2.5. Aparate electrice de conectare de protectie . Aparatul electric de conectare de protectie are rolul de a deconecta un circuit sau coloana electrica cnd acestea sunt parcurse de un curent de suprasarcina sau de defect care ar depasi limita stabilitatii termice sau electrodinamice a elementului de retea aflat n aval de locul sau de montare si n amonte de un eventual alt aparat de conectare de protectie fig.11.12.

Fig.11.12 Aparatele electrice de conectare de protectie utilizate n retelele electrice de joasa tensiune sunt : - sigurantele fizibile ; - ntrerupatoarele automate . Sigurantele fuzibile , reprezinta un punct slab creat n mod intentionat , care asigura protectia mpotriva suprasolicitarilor termice prin autodistrugerea lor, prin fuziune termica.

Elementul care se autodistruge termic este fuzibilul, care reprezinta calea de curent a sigurantei si se caracterizeaza printr-un anumit curent nominal. Prin introducerea fuzibilului ntr-un port-fuzibil ( patron , fig.11.13.a)., respectiv o camera de rupere a arcului electric, se asigura o anumita capacitate de rupere.

Fig.11.13.a Datorita diversitatii mari a receptorilor electrici de joasa tensiune, caracteristicile sigurantelor fuzibile sunt foarte diverse, ceea ce a impus clasificarea lor din mai multe puncte de vedere si anume : a) dupa domeniul de utilizare : - de uz casnic ; - semiindustriale ; - industriale. b) solutia constructiva :- auto ; - mignon ; - cu filet ( normale ); c) dupa capacitatea de rupere : - mica ( auto, mignon ) ; - medie (cu filet, casnic si industrial) ; -cu mare putere derupereMPR(de uz industrial ). d) dupa caracteristica de topire ( fuziune ) : - lente, fig.11.13.b(1) - rapide, fig.11.13.b( 2) - ultrarapide , fig.11.13.b(3). Sigurantele fuzibile cu caracteristica de topire lenta , se folosesc pentru protectia circuitelor si coloanelor care pot fi parcurse de sarcini cu socuri (pornirea motoarelor) ; cele rapide n cazul unor sarcini constante si cu probabilitatea redusa de defect, iar cele ultrarapide n cazul protejarii unor receptori care practic nu au inertie termica ( elemente semiconductoare ). - cu furci .

Fig.13.13.b Pentru sigurantele fuzibile se defineste curentul limita ( Il ) a carui valoare este : Il = ( 1,3 1,6 ) Inf ( 11.3.) si pe care fuzibilul trebuie sa-l suporte cel putin o ora . Capacitatea de rupere a sigurantei fuzibile depinde de performantele camerei de stingere ( patron) respectiv de natura materialului de umplutura, n conditiile n care arcul electric se initiaza n centrul de greutate al patronului. Pentru asigurarea acestei conditii se impune stabilirea punctului de initiere a arcului electric astfel : - n cazul fuzibilelor cu diametre mici, se depun pe acesta, n centrul de greutate al patronului o pastila de aliaj eutectic, care n stare calda se topeste si devine agresiv pentru materialul din care este realizat fuzibilul, reducndu-si astfel sectiunea, fig.11.13.a; - n cazul fuzibilelor cu sectiune mai mare , se realizeaza o sectiune variabila, respectiv mai mica n punctul n care se doreste initierea arcului . O problema specifica comutatiei circuitelor electrice care au sarcini inductive o reprezinta limitarea supratensiunilor de comutatie, care sunt cu att mai mari cu ct variatiile de curent sunt mai mari si mai rapide ( Ldi / dt ) .

Ca urmare, n cazul deconectarii sarcinilor inductive cu sigurantele fuzibile, se pune problema vitezei cu care se ntrerupe a curentul electric. Aceasta depinde de caracteristicile materialului de umplutura din camera de stingere a arcului ( patron ), fig.11.13. In cazul unui material de umplutura greu fuzibil, acesta nu se topeste odata cu fuzibilul, iar vaporii metalici ai arcului electric se mprastie printre granulele materialului de umplutura si se racesc, determinnd stingerea rapida a arcului electric. Daca materialul de umplutura este usor fuzibil, acesta se topeste odata cu fuzibilul, stare n care devine bun conducator de electricitate, asigurnd trecerea curentului si , ca urmare, stingerea arcului electric . Prin stingerea arcului electric, dispare sursa de caldura, materialul se raceste redobndindu-si calitatile electroizolante si ca urmare ntrerupe lent curentul din circuit si reduce substantial supratensiunile . Pentru reducerea supratensiunilor , unele sigurante fuzibile folosesc doua fire fuzibile n paralel, unul cu o rezistenta electrica de 30 de ori mai mare dect fuzibilul normal, ceea ce determina ntreruperea curentului n doua trepte. Evident, n urma actionarii unei sigurante fuzibile, se impune nlocuirea elementului sau fuzibil, mpreuna cu patronul. Topirea elementului fuzibil este indicata cu un semnalizator, ce se poate ndeparta cnd fuzibilul este topit. Intrerupatorul automat reprezinta aparatul de conectare de protectie propriu-zis, deoarece asigura protectia la suprasolicitari termice sau electrodinamice prin deconectarea circuitului, cu un aparat de conectare cu capacitate de rupere corespunzatoare, iar reconectarea se poate face practic imediat si de mai multe ori. Pentru ca aparatul de conectare cu capacitate de rupere adecvata sa se deschida automat, trebuie sa primeasca o comanda de la un aparat electric de protectie, (RELEU) care are rolul de a sesiza, indentifica si localiza un regim de defect si de a transmite comanda aparatului de conectare. Aparatele electrice de protectie (RELEELE) cu care sunt echipate ntrerupatoarele automate de joasa tensiune sunt : - releele termice ( RT ) ; - releele electromagnetice ( REM ) ; - releele de minima tensiune ( RU ) . Aparatul de conectare al unui ntrerupator automat ( IA ) este astfel realizat nct ramn stabil pe ambele pozitii ( nchis/deschis ) prin zavorre mecanica. Comanda de nchidere sau deschidere se transmite asupra macanismului de zavorre ( MZ ) al dispozitivului de actionare. Energia necesara actionarii contactului mobil ( cu o foarte mare viteza de deplasare ) se nmagazineaza ntr-un set de resoarte care sunt armate manual sau cu un motor electric ( M ).

Fig. 11.14. Schema electrica de principiu a unui ntrerupator automat, n varianta cea mai complexa, este prezentata n fig. 11.14 n care cu AC s-a marcat aparatul de conectare, cu linie ntrerupta actiunea mecanica a RT , RU si REM asupra mecanismului de zavorre, cu DA dispozitivul de actionare, iar cu ED si Ei, electromagnetii cu care se asigura comanda de la distanta a IA , cu ajutorul unor butoane de comanda ( BD, Bi ). Comanda manuala, de pe ntrerupatorul automat a aparatului de conectare ( AC ), este posibila prin intermediul cte unui buton care actioneaza direct asupra Mz . Caracteristica de actionare a unui ntrerupator automat, fig.11.15. , rezulta din suprapunerea caracteristicii releului termic cu cea a releului electromagnetic, Releul termic ( RT ) are o caracteristica de actionare dependenta de curent ( similara cu cea a unei sigurante fuzibile ), iar REM are o caracteristica de actionare independenta , respectiv actioneaza daca : I > Ip REM ( 11.4.)

unde Ip REM este valoarea la care a fost reglat sa si atraga armatura mobila. In domeniul de actionare al REM, RT nu actioneaza deoarece are un timp de actionare mai mare dect cel al REM , fig.11.15. Intrerupatoarele automate pot avea sau nu releu de minima tensiune astfel : -cele destinate protejarii motoarelor electrice au RU , pentru a asigura autopornirii ; evitarea

- cele destinate protejarii coloanelor electrice si in special RED nu au RU , sau este blocat,deoarece nu trebuie sa se ntrerupa calea de alimentare cu energie, la disparitia protejat. Intrerupatoarele automate se produc ntr-o gama larga de variante care tensiunii si eventuala ei reaparitie, din motive ce nu sunt proprii elementului acopera n primul rnd gama de

curenti nominali de la ( 6-4000 ) A, precum si diferite echipari cu relee si dispozitive de actionare .

Fig.11.15 Releele termice cu care se echipeaza un IA are urmatoarele caracteristici: - curent de serviciu, valoare ce functionare ; parcurge elementul bimetal n regim normal de

- curent de reglaj (Ir) care tine seama de suprasarcinile din circuit si asigura urmatoarele cerinte : - la o valoare de 1,05 Ir a curentului de sarcina nu trebuie sa actioneze timp de doua ore , pornit din starea initiala rece ; - la o valoare de 1,2 Ir , actionarea se produce dupa 2 ore pornind din starea initiala rece - la o valoare de 1,6 Ir actionarea se produce dupa cel mult 2 minute, pornind din starea calda; la o valoare de 6 Ir ( specific pornirii motoarelor electrice ) actionarea se produce dupa ( 2 5 ) secunde . Intrerupatoarele automate cele mai des utilizate sunt : - Intrerupatoare automate USOL ( ISOL ) care acopera gama de curenti ( 100 - 800 )A ;

- Intrerupatoare automate OROMAX pentru ( 500 - 4000 )A si care au o mare capacitate de rupere , fiind utilizate pentru protectia liniilor , transformatoarelor si a generatoarelor electrice . Contactoare cu relee .

Prin asocierea unui contactor electromagnetic cu relee termice sau electromagnetice , se obtine un aparat de conectare de protectie , dar care asigura doar partial caracteristicile unui ntrerupator automat . In primul rnd, contactorul cu relee nu este un aparat de conectare bistabil, aparatele de protectie actionnd asupra aparatului de conectare la nivelul schemei de comanda , fig.11.16. In al doilea rnd, contactorul electromagnetic fiind conceput pentru comanda unor receptoare, nu are capacitatea de rupere necesara ntreruperii unor curenti de scurtcircuit . Din acest motiv, pentru a asigura cerintele unei IA, se asociaza contactorul electromagnetic echipat numai cu relee termice cu o siguranta fuzibila tip MPR, fig.11.17 a, contactorul cu relee asigurnd conectarile de regim normal si de suprasarcina, n domeniul de actionare al RT, fig.11.17 b, iar siguranta fuzibila cu mare capacitate de rupere asigura ruperea curentilor de scurtcircuit.

Fig.11.17.

11.2.6. Aparate electrice de masura .

Cunoasterea de catre personalul de conducere si deservire operativa , precum si de catre consumatorii de energie electrica a valorilor marimilor electrice ce caracterizeaza regimul normal sau de defect al unei retele electrice este absolut necesara. Marimile de baza necesare n conducerea operativa si controlul sarcinii sunt : - tensiunea electrica n anumite puncte ale retelei ; - curentul electric ce strabate anumite elemente ale retelei . Prin interpretarea si combinarea acestor marimi se obtin valori ale altor marimi ( puteri, impedante, defazaje, etc.) Determinarea, ( masurarea ) nemijlocita a acestor marimi se asigura cu instrumente sau echipamente de masurare. Pe seama principiului de functionare, a cerintelor ergonomice si de design al camerelor de comanda aceste instrumente si echipamente de masura sunt parcurse de curenti cu valoare limitata sau sunt expuse la tensiuni cu valoare redusa si cu dimensiuni relativ mici. De regula, marimile electrice de masurat ( U, I ) nu sunt accesibile n camerele de comanda, sau au valori mari, ce nu pot fi direct accesibile unui instrument de masura. Ca urmare, este necesar ca ntre instrumentele electrice de masura amplasate n puncte sau camere de comanda si marimile electrice de masurat cu valori mari si existente n retelele electrice ( interioare sau exterioare ) este necesar sa se introduca aparate electrice de masura. Acestea au rolul de a modifica valorile reale ale marimilor electrice, neaccesibile direct instrumentelor electrice de masura si nici supravegherii directe ( la fata locului ) la valori direct masurabile si accesibile n puncte si camere de comanda. Ca urmare, se impune o conditie axiomatica pentru un aparat electric de masura , care n sens figurativ ar nsemna, sa existe, dar sa se comporte ca si cum nu ar fi , iar n sens tehnic, " sa nu introduca erori ". Aparatele electrice cu care se pot modifica valorile marimilor electrice, tensiune si curent, asa cum este cunoscut, sunt transformatoarele electrice [23]. nsa, transformatorul electric de forta , fig.11.18, transforma valorile componentelor puterii, de la U1 , I1 , n primar, la U2 , I2 , n secundar, cu conditia conservarii puterii tranzitate S. S = U1 I1 = U2 I2 ( 11.5.)

Se poate considera ca tensiunea U1 , cu valori mari , poate fi masurata prin intermediul tensiunii : U2 = U1 I1 / I2 = U1 / k ( 11.6.)

unde k este raportul de transformare, nsa , datorita caderilor mari de tensiune ntre U1 si U2 , aceasta egalitate aproximativa nu este acceptata n domeniul masurarii unor marimi electrice. Pentru a masura curentul electric, care n distributia la tensiune constanta este specific fiecarui

element al unei retele sau receptor electric, masurarea lui I2 prin intermediul lui I1 este cu att mai putin posibila.

Fig.11.18. Ca urmare, a fost necesar sa se conceapa transformatoare electrice cu care sa se reduca valorile marimilor electrice, tensiune si curent, la valori direct accesibile instrumentelor de masura, reducere afectata, nsa, de erori n limitele acceptate n domeniul masuratorilor electrice, respectiv, acestea sa aiba clase de precizie similare cu ale instrumentelor de masura. Transformatorul de masura de tensiune Acest transformator, n principiu, este similar cu un transformator de forta, fiind expus, n primar, la tensiunea retelei, nsa n secundar nu are ca sarcina receptori propriu-zisi, ci instrumente de masura a tensiunii ( numite tip voltmetru) . Pe seama schemei electrice echivalente tip cuadripol (T), fig.11.19, si a cerintelor de calitate privind valoarea tensiunilor U2V1 , U2V2 , n raport cu tensiunile de care sunt determinate ( U1 , U2 ) rezulta : U2V = U1 - ( z1TT ( I1TT + ITT ) + z2TT I2TT ) ( 11.7.)

Pentru ca U2V sa reproduca ct mai exact valoarea tensiunii U1 , este necesar ca: z1TT ( I1TT + ITT ) + z2TT I2TT = 0 ( 11.11.)

ceea ce impune ca : - I2TT sa aiba valori ct mai mici, respectiv impedantele de intrare ale instrumentelor de masura sa fie ct mai mari avnd n vedere ca acestea se conecteaza n paralel ; - ITT sa aiba valori ct mai mici, deci zTT sa fie ct mai mare ; - z1TT , z2TT - sa aiba valori ct mai mici .

Din aceste conditii rezulta ca asigurarea unei anumite clase de precizie pentru un transformator de masura de tensiune ( TT) , depinde de doi factori : - caracteristicile proprii ale TT, ( z1TT , z2TT, foarte mici si zTT foarte mari) ; -caracteristicile instrumentelor electrice de masura conectate n secundar, respectiv, valoarea echivalenta a impedantei de sarcina zSTT . Practic STT, va functiona la o anumita clasa de precizie , n functie de valoarea impedantei de sarcina, impunndu-se conditia : 0,25 zCP < zSTT < zCP unde zCP este impedanta corespunzatoare unei anumite clase de precizie. ( 11.9.)

Fig.11.19. Particularitati n exploatarea TT . Fiind un transformator electric special, respectiv cu o putere nominala foarte mica ( de ordinul VA ) , sunt necesare unele restrictii n exploatarea acestuia : - mentinerea unui regim de ncarcare care sa tinda catre functionarea n gol, pentru a asigura, pe de o parte functionarea ntr-o anumita clasa de precizie, iar pe de alta parte, evitarea distrugerii datorita suprasolicitarilor termice ; - evitarea producerii unui scurtcircuit n secundar, care ar echivala practic cu distrugerea instantanee a acestuia . Valoarea tensiunii din secundarul transformatoarelor de masura de tensiune este de 100 V, indiferent de valoarea tensiunii nominale din primar, ceea ce permite utilizarea unei game restrnse de instrumente de masura. Evident,n functie de raportul de transformare al TT, scala instrumentului de masura se marcheza corespunzator.

Transformatorul de masura de curent

Acest transformator, trebuie sa asigure modificarea (reducerea) valorii unui curent(din primarul sau) la valori direct accesibile instrumentelor de masura n urmatoarele conditii : - valoarea curentului din primarul sau (I1 ) , fig.11.18. nu este determinata de valoarea curentului din secundarul sau ( I2TC ) ; - valoarea curentului din secundar, ( I2TC ), nu trebuie sa depinda de valoarea impedantei instrumentelor de masura conectate n serie ( pentru a fi parcurse de aceeasi valoare a curentului ) ; - impedanta echivalenta a transformatorului de masura de tensiune (TC), montat n serie pe un element al retelei electrice trebuie sa fie practic nula pentru a nu modifica valoarea curentului pe care trebuie sa-l transforme n scopul masurarii acestuia ; - primarul TC, nu este conectat la una din tensiunile retelei electrice, respectiv, fiind conectat n serie, pe el rezulta o cadere de tensiune UTC = zTCI1. - fiind un transformator cobortor de curent, rezulta ca este simultan si ridicator de tensiune, conform ( 11.5.), valabila pentru orice tip de transformator. Pe seama acestor conditii si a schemei echivalente ( cuadripol T ), fig.11.20, rezulta ca parametrii echivalenti ai unui TC trebuie sa ndeplineasca,la rndul lor, anumite conditii . In valori raportate la primarul TC : I1 = I2TC + ITC = ct ( 11.10.)

nsa cu mentiunea ca indiferent de valorile lui I2TC , I1 are aceeasi valoare determinata de zsarc. (fig.11.11.), si ca urmare, daca TC este n gol : I1 = ITC ( 11.11.)

dar nu n sensul cunoscut la celelalte transformatoare, respectiv I1 va avea o valoare mica, egala cu ITC , ci n sensul ca tot curentul I1 , cu valori determinate de zsarcina, fig.11.18, devine curent de magnetizare, ceea ce determina o suprasaturare magnetica a circuitului magnetic, al TC, echivalenta cu distrugerea acestuia . Din acest motiv, n exploatarea TC trebuie exclusa ramnerea n gol a secundarului acestuia .

Fig.11.20. Din egalitatea : z 'TC I1 = ITC zTC = I2TC ( z2TC + zSTC ) rezulta : I2 = I1 (11.11.) (11.13.)

Deci pentru ca I2 = I1 este necesar ca : z2TC + zSTC = 0 iar din (11.10.) este necesar ca : ITC = 0 zTC Din expresia impedantei echivalente a TC : (11.15.) (11.14.)

zTC = z1TC + rezulta si pentru z1TC 0

(11.16.) (11.17.)

Deci pe lnga parametrii de calitate ai transformatorului de masura de curent ( z1TC , z2TC = 0 , zTC ) , pentru o transformare ct mai exacta a curentului din primar, este necesar ca instrumentele de masura montate n serie, n secundarul unui TC sa aiba impedante de intrare ct mai mici ( sa fie tip amper ). Ca urmare, si n cazul TC , fiecarei clase de precizie i este specifica o anumita impedanta ( ZCP ), respectiv conditia ( 11.9.) pentru ncadrarea n respectiva clasa de precizie Particularitati n exploatare . - asa cum s-a demonstrat , este exclusa ramnerea n gol a secundarului unui TC ; aceasta eventualitate este cu mult mai posibila n cazul TC, dect , de exemplu, n cazul TT, deoarece n

secundarul TC, distributia fiind n serie, nlocuirea unui instrument echivaleaza cu ntreruperea circuitului. Pentru a se evita aceasta eventualitate, TC de interior ( usor accesibile ) sunt prevazute cu posibilitatea scurtcircuitarii secundarului, nainte de a se interveni n circuitul alimentat de acesta . Deoarece, zSTC = 0, regimul de scurtcircuit al unui TC, nu determina o suprasolicitare termica semnificativa a acestuia. In cazul TC, montate n exterior sau n locuri greu accesibile se recurge la blocuri de ncercare Bi, fig.11.21, care permit scurtcircuitarea secundarului, cnd se intervine la instrumentele de masura. - corelarea permanenta a clasei de precizie a instrumentelor de masura cu clasa de precizie a TC , care depinde de valoarea impedantei sale de sarcina. - la ramnerea n gol a secundarului TC, la bornele acestuia se se regaseste tensiunea , fig.11.21, : U2 0 = k UTC = I1 / I2TC UTC (11.18.)

care poate avea valori de ordinul zecilor de volti, devenind periculoasa, ( n conditiile n care , n regim normal este practic nula, ceea ce permite interventia directa si fara riscuri a personalului de ntretinere) .

Fig.11.21. Aceasta tensiune (11.18.), este cu att mai mare cu ct curentul nominal al secundarului este mai mic ( raport de transformare mai mare ). - curentul nominal al secundarului transformatoarelor de masura de curent este de regula 5A ; n cazul unor circuite mai lungi n secundar se aleg TC cu 1A ,dar care au dezavantajul mentionat mai sus.

11.2.7. Aparate electrice pentru control si observare . Asa cum s-a subliniat n paragraful 11.2.1, n scopul asigurarii exploatarii unei retele electrice, considerata ca element primar, sunt necesare activitati de control si observare a acesteia. Aceste activitati se realizeaza att cu aparate electrice montate direct n circuitele primare, ct si cu o serie de scheme electrice de control, semnalizare, automatizare, masura, denumite ca secundare, n sensul ca nu fac parte din reteaua electrica primara , dar asigura buna exploatare a acesteia. In cadrul acestui paragraf se prezinta aparatele electrice cu care se realizeaza aceste scheme electrice secundare. Din punct de vedere a rolului functional, aceste aparate electrice se pot grupa astfel : a) - aparate electrice de control, care permit darea unei comenzi, manuale sau automata care , urmarind valoarea unei anumite marimi, transmit o comanda la depasirea unei valori de prag de catre aceasta ; b) - aparate electrice de executie, care realizeaza legatura ntre o schema secundara expusa la curenti de valori mici, si un circuit de executie ( actionarea unui aparat electric de conectare sau protectie ). In unele situatii au caracter de servomecanisme; c) - aparate electrice de amplificare, care permit multiplicarea unei informatii ( pozitia unui aparat electric ) sau a unei comenzi ; d) - aparate electrice de semnalizare si avertizare ; e) - instrumente electrice de masura . a) Aparate electrice de control - butoane de comanda se folosesc pentru comanda manuala a unor aparate electrice de conectare,. Reprezentativ este butonul dublu de pornit (P), oprit (O) adecvat comenzii contactoarelor electromagnetice, care sunt fara retinere, respectiv comanda este scurta, egala cu durata mentinerii n pozitia apasat. Pentru comenzi permanente se folosesc butoanele cu retinere eventual si cu lampa inclusa care sa " memoreze " ultima comanda efectuata . - chei de comanda , se folosesc pentru transmiterea de comenzi complexe, specifice ntrerupatoarelor automate, avnd avantajul memorarii ultimei comenzi si a unui numarului mare de contacte. Pentru o cheie de comanda ( asemanatoare constructiv cu un ntrerupator cu came ), se elaboreaza si diagrama de comanda ce reda dependenta dintre pozitia mnerului de actionare si pozitia contactelor. Unele chei de comanda au inclusa o lampa de semnalizare cu mnerul de actionare .

- microntrerupatoare, limitatoare de cursa , se folosesc pentru nchiderea si deschiderea unor circuite ( cu scopul de comanda a unui aparat de executie) cnd este depasita limita a unei coordonate ( distante ). Contactul mobil al unui microntrerupator, este actionat de un mecanism cu resort sau lamela elastica, actionata direct sau cu elemente cinematice ( rola, prghie, bila ). relee electrice , fac parte din categoria aparatelor cu caracteristica discontinua

( tip releu ) , deoarece variatia marimii electrice de intrare determina doar o variatie n salt a marimii de iesire ( totul sau nimic )

Fig. 11.22 Valoarea marimii de intrare pentru care se produce actionarea ( pornirea releului ) xip este mai mare dect valoarea lui xi , pentru care are loc revenirea xir n starea neactionat . Datorita gamei foarte largi de relee electrice, este necesara o grupare a lor astfel : - dupa natura marimii de intrare - de tensiune - de curent - de putere - de timp . - dupa caracterul marimii de intrare - de curent continuu - de curent alternativ - dupa caracteristica de actionare - dependente de curent - independente de curent Cu exceptia releului termic cu bimetal, la care contactul mobil este actionat de sageata determinata de temperatura la care este ncalzit un element bimetal de care caldura produsa de curentul supravegheat, celelalte relee electrice au o functionare asemanatoare cu a unui contactor electromagnetic.

Ca urmare, releul de curent cu bimetal va avea o caracteristica de actionare dependenta de curent, asemanatoare cu a unei sigurante fuzibile,, iar cele a caror actionare este determinata de forta electromagnetica, vor avea o caracteristica de actionare independenta, de tipul, totul sau nimic , fig.11.22. Releele de tensiune, au bobina de actionare de tip volt, dar sunt actionate tot de o forta electromagnetica determinata de un curent, strict determinat de valoarea tensiunii ce se aplica bobinei releului. Releele de curent au bobina de actionare tip amper, montndu-se n serie, pentru a fi expuse curentului, marime de intrare ce determina actionarea. Releele electrice de timp, au ca marime de intrare un curent sau o tensiune sau combinatii ale acestora, iar actionarea contactelor lor se produce cu o anumita ntrziere ( temporizare ). Acestea sunt de regula, relee intermediare necesare n asigurarea selectivitatii actionarii unor aparate electrice de conectare de protectie sau a desensibilizarii fata de anumite perturbatii ( socuri de sarcina). b) Aparate electrice de executie . - electromagneti de actionare , sunt folositi n scheme secundare de comanda , semnalizare, ca elemente de actionare n scopul transmiterii unei comenzi manuale, sau a amplificarii unei marimi de comanda ( servomecanism ). n acest caz, curentul suportat de bobina electromagnetului (element de comanda ) este mult mai mic dect cel suportat de contactele electromagnetului(element comandat ). O forma speciala de realizare a electromagnetilor, o reprezinta electroventilele, utilizate n controlul unor circuite parcurse de fluide sau de gaze. c) Aparate electrice de amplificare ; pe lnga amplificarea curentului (sau a puterii ) de comanda ( n cazul servomecanismelor ) este necesara si multiplicarea unor informatii sau comenzi. Este cazul folosirii unor relee intermediare care au mai multe perechi de contacte ce permit multiplicarea pozitiei unui aparat electric de conectare, fig.11.23.a, sau a unei comenzi, fig.11.23. b. d) Aparate electrice de semnalizare si avertizare . - lampi de semnalizare, utilizate pentru semnalizarea optica a pozitiei unor aparate electrice de conectare, actionarea unor aparate electrice de protectie, etc. - hupe de semnalizare , folosite pentru avertizarea acustica a unor regimuri anormale sau de defect. In urma avertizarii acustice, generale, operatorul uman va indentifica semnalizarea optica locala realizata cu lampi de semnalizare.

- indicatoare de pozitie , se folosesc pentru semnalizarea pozitiei aparatelor electrice de conectare cu doua stari. Este cazul separatoarelor electrice , care fiind comandate numai manual, au doar doua stari corespunzatoare pozitiei nchis sau deschis a contactului mobil. Intrerupatoarele automate se pot afla n aceeasi pozitie ( de ex. deschis ) ca urmare a doua tipuri de comenzi : manuala ( deconectat manual ) sau automata ( deconectat automat),fiind necesara semnalizarea distincta a fiecarei stari . Indicatorul de pozitie , fig.11.24.a, are doua bobine, care actioneaza fiecare o aceeasi lamela indicatoare : una dintre ele o pozitie perpendiculara pe prima, fig. 11.24.b. Cnd nici o bobina nu este sub tensiune lamela indicatoare se pozitioneaza la 450 , fig. 11.24.c.

Fig.11.24 e) Instrumente electrice de masura , folosite la masurarea nemijlocita a marimilor electrice, direct sau prin intermediul aparatelor electrice de masura ( transformatoare electrice de masura ). Principiul de functionare si caracteristicile instrumentelor electrice de masura se prezinta n [35] .