COLEGIUL TEHNIC,,MATEI BASARAB” CARACAL

PROIECT

COORDONATOR ABSOLVENTprof.ing. DINU GABRIEL ILIE GABRIEL

2010-2011

TEMA PROIECT

ELEMENTE COMPONENTE ALE SISTEMELOR DE ACTIONARE ELECTROMAGNETICE

Argument

In aplicatiile caznice , Contactoarele se folosesc in mare parte , pentru comandarea unor consumatori de putere mare sau foarte mare , pentru protectia respectivilor consumatori dar si pe post de "intrerupatoare trifazice ". De exemplu , daca vrem sa pornim un motor trifazic de cativa Kw dintr-un simplu intrerupator ce suporta maxim 10 amperi . Acest lucru nu e posibil fara ajutorul contactorului din cel putin doua motive Intrerupatorul nostru foloseste doar un simplu contact , iar in cazul nostru avem nevoie de 3 contacte actionate simultan (cate un contact pentru fiecare faza ) .Intensitatea curentului pe care "il cere" motorul la pornire e foarte mare iar contactele intrerupatorului (sa presupunem ca ar avea trei ) ar ceda imediat . Un alt beneficiu in folosinta contactoarelor, ar fi protectia unui consumator impotriva supraincalziri acestuia peste o anumita limita admisa . Sunt multe tipuri de contactoare , iar acestea difera incepand de la modul de utilizare , modul de comanda sau tipul de actionare ( Electromagnetic sau electronic folosind componente semiconductoare de putere cum ar fi tiristoarele ) Contactoarele clasice sau cele cu bobina se folosesc in general in comanda motoarelor , a rezistentelor de incalzire (de exemplu pentru incalzirea in pardoseala) sau (in general vorbind ) la comandarea aparatelor ce folosesc curentul electric in circuite inductive (bobine ) sau termice (rezistente). De asemenea , contactoarele se pot comanda (in functie de tipul acestuia ) in curent continuu sau in curent alternativ . La fel putem spune si despre tensiunile de comanda care , pot fi mult mai mici fata de cea pe care o foloseste respectivul consumator comandat de contactor . De exemplu putem comanda un motor de 220 V cu o tensiune de 12V C.C. / C.A. 24 V C.C. / C.A.

Mecatronica reprezinta o stiinta inginereasca bazata pe disciplina clasice ale constructiilor de masini ,electrotehnicii si informaticii avand ca scop imbunatatirea functionarii utilajelor si sistemelor tehnice prin contopirea disciplinelor componente intr-un tot unintar.In prezent o definitie larga acceptata priveste mecatronica drept imbinarea sinergetica dintre imaginea mecatronica,electronic de comanda si control si informatica in proiectarea,realizarea si exploatarea produselor si proceselor tehnologice.Este important de subliniat ca mecatronica nu este numai o simpla alaturare a mecanicii,electronice si informaticii,mai cere si abilitati personale necesare in industrie pentru a atinge standarde inalte de performanta iar aceeasta priveste abordarea si dezvoltarea corespunzatoare a resurselor umane la toate nivelele de invatamant tehnic.Mecatronica a inceput sa se dezvolte in mod dinamic la inceputul anilor 1980 perioada in care era proaspat definite,iar conceptual sufera permanent.A fost o perioada de dezvoltare in directia obtinerii elementelor integrate,menite sa asigure pe deplin control utilajelor ,masinilor si utilajelor

complexe.Printre productiile mecatronice se numara imprimantele,copiatoarele din noua generatie,masinile de current si tricotat cu comanda interna sisteme antiderapante(ABS) si pernele de aier din tehnica automobilistica Tot produsele mecatronice sunt si camerele video miniaturale CD Playere si alte micromasini dar si sisteme cu gabarit mare si linii de productie automate.In prezent cel mai mare complex mecatronic din lume este cel care asigura inchiderea si deschiderea canalului de acces dinspre mare catre portul Roterrdam avand o deschidere de peste 300 de m.utilajele mecatronice sunt asamblari care integreaza elementele componente simple sau complexe ce indeplinesc diferite functii actionand in baza unor reguli si conditii impuse.

1. Constructia si functionarea releelor de protective

Definirea si clasificarea releelor de protectie electromecanice (cu contacte)

1.Generalitati Releele reprezinta categoria cea mai importanta de aparate din cuprinsul unei instalatii

de protectie si comanda automata.In general, prin releu se intelege un aparat care fiind supus unei actiuni exterioare, realizeaza automat o operatie, pentru o gama data de valori ale marimii aplicate la intrare care provoca actionare acestuia.In functionarea oricarui releu este caracteristica variatia brusca(in salt) a marimii de iesire cand marimea de intrare, de regula, atinge sau depaseste o valoare prescrisa, numita valoare de actionare (excitare).La scaderea marimii de intrare sub o anumita valoare, numita valoare de revenire are loc saltul invers al marimii de iesire.Raportul intre valoarea de revenire si cea de actionare se numeste factor de revenire Krev.

Marimile care caracterizeaza un anumit releu sunt urmatoarele:-natura marimii de intrare (sau actionare )-puterea ce trebuie absorbita la intrarea pentru ca releul sa actioneze (cu valori cuprinse intresub 1W si circa 40W);-curentul (puterea) rezultat in circuitul de iesire, in conditile unei tensiuni admisibile date si in functie de natura sarcinii (de exemplu, se spune ca un contact rupe 2A la 110V si sarcina rezistiva, sau 0,5A la 220V si sarcina inductive)

4-numarul si pozitia contactelor releului : Un releu poate avea un numar de contacte normal deschise si (sau) un numar de contacte normal inchise. Prin pozitia normala a unui contact se itelege pozitia acestuia cand releul este neexcitat (sau pozitia in stare de magazie a releului );-domeniul de actionare sau gama de reglaj pentru marimea de intrare

-timpul propriu de actionare, care masoara timpul scurs intre momentul aplicarii marimii de actionare, pana la inchiderea contactelor (de la valoari de circa 10-50ms, la relee

instantanee, la valorii de 0,1….10s si mai mult, in cazul releelor cu actionare temporizata prin constructia lor).

2.ClasificareRleele elecromecanice (cu contacte ) se pot clasifica in mai multe categorii.

Dupa principiul de constructie si functionare a elementului sensibil al releului se deosebesc:

-relee electromagnetice (nepolarizate sau polarizate)-relee electrodinamice (fara fier sau cu fier)-relee magnetoelectrice-relee magnetice (cu circuite magnetice saturabile sau cu amplificatoare magnetice)-relee electronice (cu tuburi cu vid sau cu gaz si element de executie electromecanic)

Dupa natura marimilor aplicate la intrare se deosebesc:-relee de curent (pt curent continu sau alternativ)-relee de tensiune (pt tensiune continua sau alternativa)-relee de putere (activa, reactiva, aparenta)-relee de impedanta (de rezistenta, reactanta, impedanta)-relee de frecventa (sau de alunecare)-relee de defazaj (de succesiune a fazelor )

Dupa felul variatie marimii de actionare, adica a marimii de la intrarea releului, se deosebesc:

-relee maximale, a caror actionare se produce atunci cand marimea de intrare depaseste o anumita valoare maxima, dinainte stabilita;-relee minimale, a caror actionare se produce atunci cand marimea de intrare scade sub o anumita valoare minima, dinainte satabilita;-relee directionale, a caror actionare se produce numai la schimbarea sensului marimii de intrare (de exemplu, schimbare sensului unei puteri electrice, in cazul releelor directionale;-relee diferentiale, a caror actionare se produce atunci cand diferenta valorilor sunt doua marimi aplicate la intrare devine, in valoare absoluta, mai mare decat o valoare dinainte stabilita.

 

1.1Definirea releelor de protecţie. Funcţii. Cerinţe. Un sistem de protecţie prin relee este alcătuit din totalitatea dispozitivelor şi aparatelor destinate să asigure, în mod automat, deconectarea unei instalaţii la apariţia unui defect sau regim anormal de funcţionare periculos pentru instalaţie, sau cel puţin să semnaleze aceasta.

5

Dezvoltarea tehnicii de protecţie prin relee şi etapele parcurse

Prin separarea automată a unei instalaţii defecte se urmăresc trei obiective:

- să împiedice dezvoltarea defectului şi extinderea acestuia asupra altor instalaţii;- să preîntâmpine distrugerea izolaţiei şi aparatelor ca urmare a şocului

electrodinamic şi electrotermic, întrerupând rapid toate posibilităţile de alimentare a locului de defectare;

- să contribuie la restabilirea funcţionării normale pentru continuitatea alimentarii consumatorilor de energie electrică.

6Releul electric de protecţie este, deci, un aparat electric care execută închiderea,

deschiderea sau comutarea unuia sau mai multor contacte la variaţii ale unor marimi electrice aplicate la intrarea acestuia.

În cazul releelor fără elemente mobile , respectiv fără contacte, are loc o basculare a valorii de ieşire la producerea unei variaţii în salt la intrare.

Releul transmite comanda de declanşare la mecanismul (dispozitivul) de declanşare al întreruptorului.

In figura 1.1 este reprezentată sintetic dezvoltarea tehnicii de protecţie prin relee şi etapele parcurse.

Structura releului de protecţie:

În figura 1.2, a, b şi c sunt reprezentate: schema bloc, schema desfăsurată şi simbolul general pentru releul de protecţie.

Scheme ale releelor şi simbolizarea lor:a.)schema bloc; b.)schema desfăşurată; c)simbol pentru releul de protecţie

ES - Element Sensibil (de intrare);EC - Element de Comparaţie sau prelucrare logică a informaţiei şi de Decizie;EE - Element de Execuţie.

7

Caracteristica intrare – ieşire (statică) a unui releu de protecţie

Schema bloc de elemente a unui circuit de protecţie prin relee

Parametrii principali ai releelor:

1) Parametrii nominali ( Un, In, fn, Zn , etc.) - mărimi ce pot fi suportate timp îndelungat de aparat;

2) Valori de pornire (acţionare) - valori la care acţionează releul;3) Valoarea de revenire - valoarea mărimii controlate la care elementele de execuţie ale

aparatului acţionează invers decât la acţionare;4) Factorul de revenire :

K rev=valoarea de revenirevaloarea de pornire

≠1 (1.1)

La releele maximale care acţionează la depăşirea unei mărimi Krev<1; la releele minimale, care acţionează la scăderea mărimii de acţionare sub valoarea reglată, Krev 1.

Se consideră ca un releu este cu atât mai bun cu cât Krev este mai aproape de 1.5) Timpul propriu de acţionare al releului care este timpul măsurat din momentul

atingerii valorii de acţionare până la emiterea mărimii de execuţie (la ieşire). La acest timp se adaugă inerţia proprie a aparatului, la care se adună timpul reglat al aparatului.

6) Puterea consumată de releu - este în raport invers cu sensibilitatea releului. Această mărime intervine la încărcarea circuitelor secundare şi la calculul şi alegerea transformatoarelor de măsură care alimentează schema (TC,TT)

7) Puterea de rupere (capacitatea de comutare) este puterea maximă din circuitul comandat prin contactele releului fără ca acesta să se deterioreze.

8) Poziţia normală a contactelor (normal deschise sau normal închise). Se consideră poziţie normală a contactelor starea lor iniţială,cu aparatul nealimentat.

9) Stabilitatea termică şi electrodinamică care este capacitatea aparatului de a suporta un timp limitat efectele curenţilor de scurtcircuit, fară consecinţe negative.

10) Eroarea releului este diferenţa dintre valoarea reală de acţionare şi valoarea reglată pentru acţionare.

În concluzie : Se poate spune că releele electrice sunt aparate automate care, sub acţiunea unui parametru electric aplicat la intrare, produc variaţia în salt (brusc) a mărimii de ieşire la o anumită valoare a parametrului de intrare. Ele funcţionează pe baza codului DA/NU şi fac parte din categoria aparatelor pentru comenzi discontinue.

În figura 1.3, caracteristica statică intrare - ieşire pentru un releu de protecţie, în general.În cazul unei variaţii a parametrului x de la intrare între 0 şi x, acestuia îi corespunde o

valoare constantă a parametrului de ieşire y=ymin, şi cel mai des ymin=0. Când x atinge valoarea xpornire, y variază în salt de la ymin la ymax, iar timpul în care se produce această variaţie este determinat de durata procesului tranzitoriu în circuitul comandat. La o creştere ulterioară a parametrului x de la intrare (de exemplu x=xmax) valoarea lui y rămâne neschimbată. La descreşterea parametrului x (xmax→xmin), valoarea y=ymax rămâne neschimbată dar pentru x=xrev se produce micşorarea prin salt în jos până la valoarea y=ymin.

Funcţia releului de protecţie realizează o comandă automată de tip releu cu o caracteristică unidirecţională.

Schema bloc de elemente a unei instalaţii de protecţie prin relee este ilustrată în figura 1.4, unde s-a considerat o protecţie maximală de curent pentru o linie electrică aeriană conectată prin întreruptorul I1 la barele SEE. Elementele din schemă sunt: transformatorul de curent TC, transformatorul de tensiune TT, blocul de intrare BI care poate fi realizat cu relee cu contacte, sau printr-o interfaţă formată din traductoare şi/sau filtre la instalaţii realizate cu P sau automate programabile. Mărimile M1 şi M2 se aplică blocului de prelucrare logică a informaţiei BPL care este şi un bloc de decizie. Acesta stabileşte dacă există regim anormal de funcţionare, iar în caz afirmativ eliberează un semnal de execuţie la blocul de ieşire BE. De la aceasta pleacă comanda de declanşare la întreruptor, respectiv semnalizarea execuţiei acestei comenzi.

BTP - blocul de temporizare care asigură dacă este necesar o anumită temporizare;BA - blocul de alimentare al schemei care asigură tensiunile operative de CC pentru

funcţionarea întregii scheme de protecţie.

Instalaţia de protecţie - are un caracter mai larg, putând fi examinată în mai multe ipoteze:

1. protecţia de tip sau funcţie elementară independentă de obiectivul protejat (de exemplu:protecţia maximală de curent sau protecţie diferenţială sau protecţie minimală de impedanţă etc);

2. protecţia ca instalaţie de comandă automată pentru un anumit tip de defect (protecţie împotriva scurtcircuitelor polifazate, protecţie împotriva suprasarcinilor, protecţie împotriva punerilor la pământ);

3. protecţia ca instalaţie complexă cu funcţiuni corelate în cadrul unui ansamblu de elemente de protejat (protecţia părţii electrice a unei centrale sau protecţia unei reţele electrice).

Scheme folosite in reprezentarea instalatiei de protectie prin relee:

Acestea pot fi:- scheme functionale;- scheme bloc;- scheme logice - în care apar elementele din sistem în succesiunea logică a

funcţiunilor îndeplinite.

Schemele de principiu (sau principiale) ale instalaţiilor de protecţie pot fi:- scheme de principiu restrânse, monofilare sau trifilare;- scheme de principiu desfăşurate;- scheme de amplasare;- scheme de montaj;- scheme de execuţie.

1.2 Relee electromagnetice

Releele construite pe principiul electromagnetic sunt cele mai raspandite relee electrice cu contacte.Aceste relee sunt utilizate in curent continuu si alternativ; functionarea lor se bazeaza pe atragerea unei armaturi de otel de catre o bobina cu miez de fier (electromagnet).

1.RELEE ELECTROMAGNETICE DE CURENT SI TENSIUNE

Releele electromagnetice de curent si tensiune sunt relee de curent maxim, si tensiune maxima si de tensiune minima. Din aceasta categorie fac parte releele de tip RC (relee de curent) si de tip RT (relee de tensiune ), fabricate in tara.

Releul maximal de curent tip RC (fig. 1.1) este un aparat electromagnetic cu armatura mobila rotitoare, alimentat cu curent alternativ de 50Hz. –Releul se compune dintr-un miez de fier 1, pe care sunt atasate bobinele 2.

In intrefierul electromagnetului se poate roti o armatura de otel 3 (paleta mobila), solidara cu axul releului .Pe acelasi ax este fixat un capat al resortuli 4.celalalt capat al resortului 4 este solidar cu levierul indicatorului de regalaj 7, care se poate deplasa intre limitele fixate pe scara de reglaj 8.O piesa izolata poarta “calaretul” metallic 5 care asigura ichiderea contacelor fixe 6 se leaga la cele doua borne ineterioare ale rleului. Cand bobinele electromagnetuli sunt parcurse de curent, armatura 3 tinde sa se roteasca in intrefier spre polii miezului 1. sub actiunea proportionala cu patratul fluxului magnetic , ocupand pozitia cea mai favorabila unui flux maxim.

Cuplul activ care produce deplasarea armaturii se poate exprima prin relatia; Ma=Kt2=K2I2

r

Ir fiind curentul prin bobina releului, iar K1 si K2 constante care depind de caractersticile constructive ale releului . Deplasarii armaturii 3 in sensul direct indicat de sageata in fig. 1.1 (sensul actionarii contactelor mobile ale releului) I se opune cuplul antagonist dat de resortul 4 si cuplul antagonist produs de frecari in lagare. Se poate scrie deci relatia cuplului antagonist rezultat; Mr=Mro+K3(-o)+Mfr,

In care, Mroeste cuplul antagonist initial, -o deplasarea unghiulara a armaturii, Mfr cuplul antagonist produs de frecari (practi constant); In cazul cresterii curentului in infasurarile releului pina la valoarea pentru care MaMr, pe tot parcursul deplasarii armaturii mobile, in urma atragerii acestei armaturi spre polii electromagnetului , contactele 5 si 6 (normal deschise) se inchid si releul actioneaza . Valoarea minima a curentului Ir la care releul actioneaza, inchizandu-si contactele se numeste curent de actionare al releului Iar. Raportul dintre curentul de revenire si curentul de actionare a releului reprezinta factorul de revenire a releului :

ar

revrev I

rIK

Factorul de revenire este intodeauna subunitar pentru releele maximale si supraunitar penutru cele minimale. Releul de curent tip RC este un releu de maximal, actionand numai in cazul cresterii curentului Ir, peste valoarea reglata.Coeficientul de revenire a releului RC este : R rev=0,85. Releul are infasurari cu spire putine, de sectiune mare, care sunt parcurse de curenti mari; Irn=0,2….200A. Curenrul de actionare a releului maximal de curent RC poate fi reglat prin variatia tensiuni initiale a resortului antagonist (reglare continua) si prin schimbarea conixiunii (serie sau paralel) la cele doua sectii ale bobinei releului (reglare in trepte). Alte relee electromagnetice de curent si de tensiune fabricate in tara sunt prevazute cu o singura bobina, avand o priza mediana, pentru modificarea domeniului de reglaj de la simplu la dublu. Tensiunea resortului se modifica, rotind indicatorul de reglaj 7. Punerea la punct a releului se modifica (aducerea in scara) se poate face cu doua suruburi care limiteaza pozitia de repaus (corespunzatoare curentului Ir) si pozitia de actionare (corespunzatoare curentului Irev r) a paletei mobile 3 in campul magnetic al electromagnetului 1. Timpul propriu de actionare al releului RC este practic nul (de ordinul 0,05s).Releul poate fi folosit atat in curent continuu cat si in curent alternativ , are o constructie simpla si prezinta mare stabilitate in functionare.

Releul de tensiune RV maximal sau minimal de tip electromagnetic.

Se deosebeste de releul de curent RC, numai prin faptul ca bobinele releului de tensiune

au spire multe si subtiri, fiind construite astfel incat sa reziste la o tensiune nominala de

alimentare. Releul maximal de tensiune actioneaza la cresterea tensiuni peste valoarea reglata,

inchizandu-si contactele normal deschise; cel de tensiune minima (sau minimal) actioneaza la

scaderea tensiunii sub valoarea reglata.

Tensiunea de actionare al releului se regleaza prin modificarea tensiunii iniţiale a resortului

antagonist si prin schimbarea (serie sau paralel) la cele doua sectii ale bobinelor de tensiune.

Factorul de revenire al releului maximal de tensiune este 0,85, iar minimal are valoarea :

2,1

85,0

1

1.3 RELEE ELECTROMAGNETICE DE TIMP

Releele electromagnetice de timp se folosesc in schemele de protectie in scopul introducerii temporizatorilor necesare pentru functionarea selective a protectiei prin relee. Releul electromagnetic de timp RT, cel mai frecvent intalnit, este compus dintr-un system electromagnetic de tip solenoidal si un mecanism de ceasornic care este armat de sistemul electromagnetic (fig. 1.2).

La trecerea curentului prin bobina electromagnetului 1, miezul acestuia este atras si, prin intermediul surubului fara sfarsit 2 si al rotii dintate 3, determina rotatia piesei intermediare 4. Aceasta produce tensionarea resortului 5, care antreneaza in rotetie axul echipajului mobil 6 (de retinut ca axu rotii dintate 3 nu este cuplat mecanic cu axul echipajului mobil). Roata dintata 7, fixata pe axul 6, se angreneaza cu roata dintata de pe axul unui mecanism de ceasornic 8, care determina o anumita viteza de rotatie a echipajului mobil al releului de timp. Tot pe axul 6 este fixat contactul mobil 9, care se roteste odata cu cu axul echipajului mobil, pana ajunge la contactul fix 10, inchizand circuitul AB (releu actioneaza).

Dupa intrerupere curentului din bobina electromagnetului 1, miezul acestuia este impins de resortul de revenire 11 spre stanga . Axul echipajului mobil impreuna cu toate elementele solidare cu axul revine brusc in pozitia initiala (releu dezeexcitat). Un opritor 12 limiteaza cursa contactuluimobil 9 la revenire. Timpus de actionare a releului RT se regleaza prin variatia distantei dintre pozitia initiala a contactului mobil 9 si a contactului fix 10 care limiteaza cursa. Pentru fixarea unui anumit reglaj de timp (timpul de actionare al releului Iar) contactul 10 se deplaseaza pe sacara de reglaj 13 pana la o anumita diniziune a acestuia . Scara de reglaj a releului este etalonata in secunde si are o foarma semicirculara. Bobina electromagnetului 1 este calculata pentru un curent de scurta durata (de maxim 20-30s) la tensiunea nominala Temporizarea releului RT este independente de valoarea tensiunii amplificate bobinei, cu conditia asigurarii unei tensiuni de actionare Uar¿ 0,7Unr.

1.4 RELEE ELECTROMAGNETICE INTERMEDIARE

In cazurile in care capacitatea de rupere a contactelor sau numarul de contacte de lucru ale releelor principale electromagnetice (de exemplu de tensiune, de timp etc.) sunt insuficiente se folosesc relee inermediare . Releele inermediare de tip RI, se construiesc in tara noastra. Sunt aparate electromagnetice cu armatura basculanta, de curent continuu sau alternativ;in fig. 1.3 este reprezentat schematic un

astfel de releu. Circuitul magnetic este construit din tole magnetice. Cand curentul circula prin infasurarea bobinei 1, miezul ei atrage armatura basculanta 2, impruna cu puntea de contacte mobile 3, care deschid contactele fixe , normal inchise 5 si inched contactele, fixe, normal deschise 4 si, in consecinta, releul actioneaza. Dupa intreruperea curentului din bobina 1, sub actiunea resortului 6, armatura basculanta 2, revine imediat in pozitia initiala si contactele releului revin la pozitia normala (releu dezexcitat).Timpul de actionare a releelor inermediareeste de numai cateva sutimi de secunda si din aceasta cauza, ele influientiaza putin aspra timpului de actionare a protectiei Releele intermediare se utilizeaza fie pentru a “amplifica” un semnal mai slab, de la un traductor sau un alt releu , fie pentru multiplicarea numarului de circuite. Releele intermediare se executa pentru tensiuni nominale de 24, 48, 110 si 220 V, avand tensiunea minima de actionare 0,5Un

(la aceasta tensiune este invinsa forta antagonista a resortului 6). Contactele releului suporta , fara sa se deformeze, un curent de 5A timp de 20 min. In fig 1.4 este reprezentat un astfel de releu intermediar

1.5 RELEE ELECTROMAGNETICE DE SEMNALIZARE

Releul de semnalizare tip Rds, fabricat de asemenea in tara, este un releu electromagnetic care semnalizeaza optic si isi inchide contactele, in functie de marimea de actionare (curentul continuu sau tensiunea continua) ce se aplica bobinei. In fig. 1.5 este reprezentata schema constructiva a unui asemenea releu . In momentul in care infasurarea 2 a electromagnetului 1 este parcursa de current (bobina se alimenteaza la bornele A, B), armatura mobila 3 este atrasa spre electromagnet. Cand armatura 3 se deplaseaza , clapeta de semnalizare (steguletul) 6 nu mai este sustinuta si cade sub actiunea greutatii proprii, efectuand o rotatie de 900pana in dreptul ferastruici 7 . Clapeta 6 este readusa manual in pozitia normala (corespunzatoare starii dezexcitate a releului) cu ajutorul butonului

8. Intregul mecanism al releului este inchis intr-o carcasa , avand o ferastruica in dreptul pozitie clapetei cazute . Daca steguletul (clapeta ) este in dreptul vizorului , inseamna ca releul a lucrat . Readucerea clapetei se face manual pentru ca personalul de serviciu sa fie obligat sa inregistreze protectia care a lucrat

Deoarece actionarea unor tipuri de protectii este insotita de o semnalizare luminoasa s-a prevazut o lama de contact 4, care, la rotirea clapetei , inchide contactele 5 ale circuitului de semnalizare . Releele de semnalizare din seria Rds se construiesc in doua variante ; -releu tensiune, avand bobina cu un numar mai mare de spire (se conecteaza in derivatie cu infasurarea releului de timp, sau cu infasurarea releului intermediary. -releu de current, avand bobina cu spire mai groase si mai putine (se leaga in serie cu bobina de declansare a dispozitivului de actionare a intreruptorului, sau infasurarea releului intermediar).

2. Relee magnetoelectrice

Functioanare releelor magnetoelectrice se bazeaza pe cuplul care se exercita aspura unei bobine parcurse de curent continuu de catre campul magnetic al unui magnet permanet. In figura 1.6 este prezentat schematic un releu magnetoelectric.In intrefierul magnetului permanet 1 se gaseste un miez cilindric 2, de fier moale, in jurul caruia se poate roti un cadru mobil 3, care poarta bobina 4 a releului.Curentul continuu I este adus la bobina releului prin intermediul unor antagoniste. O data cu rotirea intr-un sens sau altul a cadrului mobil se

deplaseaza contactul fix 6, solidar cu cadrul, ceea ce provoaca inchiderea sau deschiderea contactelor fixe 7. Cuplul aplicat bobinei releului este proportional cu, curentul care o parcurge conform relatiei : M = K I Releele magnetoelectrice sunt foarte sensibile, putand fi construite pentru puteri de actionare de ordinul 10-10 W. Ele prezinta insa dezavantajul ca nu pot funciona in curent alternativ, deoarece atunci cuplul midiu de actionare este nul.

2.1 Relee de inductie

Releele de iductie sunt relee electrice cu contacte a caror functionare se bazeaza pe cuplurile si fortile electromagnetice care se exercita asupra unor conductoare masive sau filiforme (situate intr-un camp magnetic variabil in timp), in care se induc curenti prin inducti electromagnetica. Relee de inductie sunt de mai multe feluri : de curent, directionale, de impedanta,diferentiale si releele-balanta (ele lucreaza numai in curent alternativ).

2.2 Releu de inductie directional de putere

In cele ce urmeaza se prezinta, spre exemplificarea, releul de inductie directional de putere.

Releul de putere directional (tip IMB 171/1), cu doua bobine cu rotor cilindric, actionand la schimbarea sensului puterii electrice este reprezentat schematic in figura 1.7.

In principiu, releul este format dintr-un circuit magnetic m cu poli aparenti, un rotor cilindric de aluminiu r, infasurarile de curent si tensiune plasate pe jugul m, un contact normal deschis c si un contact mobil actionat de paleta p, fixata pe axul rotorului cilindric. Cilindrul de otel f, plasat in interiorul cilindrului de aluminiu r, serveste la reducerea reluctantei circuitului magnetic total. In intrefierul electromagnetului M se roteste cilindrul de aluminiu ( polii sunt notati cu M in figura 1.8.), avand rolul de a amortiza oscilatiile rotorului, si un resort antagonist RA, care mentine contactele releului dezexcitat in pozitia „normal deschis”. Infasurarea este formata de doua bobine legate in serie, aşezate pe doi poli, iar Infasurarea de tensiune din patru bobine legate in serie, aşezate pe toate laturile circuitului magnetic exterior. In figura 1.9 este reprezentata diagrama fazoriala a tensiunilor si a curenţilor. Funcţionarea releului de putere se bazează pe acţiunea reciproca dintre fluxurile magnetice variabile in timp si curenţii indus de acestea in elementul mobil al releului ( rotorul cilindric r ). Cuplul de rotaţie al releului este dat de relaţia : M rot = K Ф I Ф U cos ( φ r + α ). ( 1. 5. )

Pana la saturaţia miezului magnetic, fluxurile sunt proporţionale cu curenţii, adică :

Ф I = K1 I r ; Ф U = K 2 I t = K 3

U r

ZU = K 4 U r ( 1. 6. )

Unde Z U este impendanta bobinei de tensiune a releului, iar K 1, K 2, K 3, K 4 sunt coeficienţii de proporţionalitate. La funcţionarea in regim nesaturat, in relaţia 1. 5. devine : M rot = K’ U r I r cos ( φ r + α ). ( 1. 7. )

Expresia U r I r cos ( φ r + α ) are aspectul unei puteri. După cum aceasta expresie este pozitiva sau negativa, releul acţionează sau nu acţionează ( rotorul se roteşte intr-un sens sau altul ). De aceea, releele de putere se mai numesc si relee direcţionale. Pentru α = 0, cuplul de rotaţie maxim se obţine la valoarea : φ r = 0. In acest caz, releul are o caracteristica de acţionare cosinusoidala si se numeşte releu Wattmetrie ( acţionează numai pentru U r Ir cos φ r > 0 ). Daca in serie cu bobina de tensiune se leagă un condensator de capacitate C, care defazează curentul I t, compensând complet reactanţa inductiva a bobinei ( ceea ce echivalează cu α = 90 0 ), expresia cuplului M rot devine ( in modul ) : M rot = K’ U r I r sin φ r, iar condiţia de acţionare al releului este : U r I r sin φ r > 0. Un asemenea releu are o caracteristica sinusoidala si poarta numele de releu varmetrie. Valorile uzuale pentru unghiul α sunt cuprinse intre 30 0 si 45 0. Releul direcţional intra in funcţiune atunci când cuplul de rotaţie M rot întrece cuplul antagonist, dat de resortul RA ( fig. 1. 8. ) .

Funcţionarea releului direcţional poate fi studiata pe caracteristica unghiulara al releului, care reda dependenta dintre tensiunea de acţionare U act si defazajul φ r pentru I r = ct ( fig. 1. 9. ). Pe aceasta curba, pentru fiecare curent I r dat se poate citi care este valoarea tensiunii de acţionare U r = U act corespunzătoare unui anumit defazaj φ r 0 . Pentru diferite valori ale lui I r se obţine o familie de astfel de caracteristici cu Ir = ct . Cu ajutorul curbelor U act = f ( φ r )pentru I r = ct, se poate determina unghiul φ r la care releul direcţional are cea mai mare sensibilitate numit si unghiul sensibilităţii maxime ( fig. 1. 10. )

3 Contactoare electromagnetice

Scopul lucrăriiScopul lucrării este de a prezenta construcţia, particularităţile funcţionale ale

contactoarelor electromagnetice, criteriile de alegere pentru utilizarea lor corectă în practica inginerească.

Programul lucrăriiStudiul contactoarelor electomagneticeSe vor analiza datele de catalog ale diferitelor variante de contactoare, având în vedere

parametrii nominali:- tensiunea nominală Un [V];- curentul nominal In [A];- tensiunea de comandă pentru alimentarea bobinei electromagnetului de acţionare Uc

[V];- frecvenţa de conectare fc [c/h];- durata relativă de conectare DC [%];- categoria de utilizare;- capacitatea de închidere nominală şi capacitatea de rupere nominală [kA].

Alegerea şi utilizarea contactoarelor electromagnetice trebuie să se facă în funcţia de parametrii nominali şi ţinând seama de natura sarcinii, condiţiile de funcţionare impuse sarcinii comutate prin procesui tehnologic. Norme unanim acceptate pe plan mondial (CEI 158/1) au stabilit o clasificare a contactoarelor electromagnetice în funcţie de categoria de utilizare.

Contactoarele de curent alternativ se încadrează în următoarele categoriii: ACI - sarcini neinductive sau slab inductive: cuptoare cu rezistent; AC2 - pornirea-oprirea motoarelor asincrone cu rotor bobinat şi frânarea prin contracurent; AC3 - pornirea-oprirea motoarelor asincrone cu rotor în scurtcircuit;AC4 - pornirea-oprirea motoarelor asincrone cu rotor în scurtcircuit, mers în şocuri, inversarea sensului de rotaţie (regim greu de exploatare);AC5 - comutarea lămpilor cu vapori de mercur;AC6 - comutarea transformatoarelor, bateriilor de condensatoare;AC7 - aplicaţii de uz casnic, sarcini slab inductive;AC8 - comanda comprsoarelor etanşe ale instalaţiilor frigorifice.

Similar, pentru contactoarele de curent continuu sau stabilit următoarele categorii:DCI - sarcini neinductive sau slab inductive;DC2 - pornirea-oprirea motoarelor de c.c derivaţie;DC3 - pornirea motoarelor derivaţie, mers cu şocuri, inversarea sensului de rotaţie;DC4 - pomirea-oprirea motoarelor serie;DC5 - pornirea motoarelor serie, mers prin impulsuri, schimbarea sensului de rotaţie;DC6 - comutaţia lămpilor cu incandescenţă.

Verificarea parametrilor cinematici ai sistemului de acţionareSe realizează schema de mai jos:

TCT

≈100V

V1

mAV

≈0...440V

75/600V

Fără alimentarea circuitului bobinei electromagnetului de acţionare, cu ajutorul şublerului se măsoară cursa echipajului mobil din poziţia de repaus până la deviera acului indicator al voltmetrului montat în paralel cu, contactele contactorului, determinând astfel valoarea cursei libere, apoi până la atingerea poziţiei finale pentru a determina valoarea cursei în contact. Iniţial se măsoară tija echipajului mobil pentru a se putea determina cursa de plecare.

Verificarea domeniului tensiunii de acţionareSe alimentează circuitul bobinei electromagnetului de acţionare cu tensiune

crescătoare şi se trasează curba I=f(U) . Se verifică funcţionarea normală a electromagnetului de acţionare pentru tensiuni de

alimentare ale acestuia cuprinse între (0,85... 1,1) x Un electromagnetul de acţionare trebuie să menţină armatura mobilă atrasă, eventual cu vibraţii la 0,7 x Un, şi trebuie să elibereze armatura mobilă, (după o acţionare prealabilă), dacă tensiunea de menţinere scade intre (0,7. şi .0,35) x Un.

Verificarea timpului de acţionareSe realizează schema de montaj de mai jos:

NORME DE TEHNICA SECURITATII MUNCII

Obligatii generale ale angajatorilor (1) In cadrul raspunderilor sale, angajatorul ia masurile necesare pentru protectia securitatii si sanatatii lucratorilor, inclusiv pentru prevenirea riscurilor profesionale si asigurarea informarii si formarii, precum si asigurarea organizarii si mijloacelor necesare. Angajatorul trebuie sa vegheze la adaptarea acestei masuri, tinand seama de schimbarea imprejurarilor, cu scopul de a imbunatati situatiile existente. (2) Angajatorul aplica masurile mentionate la alineatul (1) primul paragraf pe baza urmatoarelor principii generale de prevenire: (a) evitarea riscurilor; (b) evaluarea riscurilor care nu pot fi evitate; (c) combaterea riscurilor la sursa; (d) adaptarea muncii in functie de persoana, in special in ce priveste proiectarea locurilor de munca, alegerea echipamentului de lucru si a metodelor de productie si de lucru, in vederea, in special, a atenuarii muncii monotone si a muncii normate si a reducerii efectelor acestora asupra sanatatii; (e) adaptarea la progresul tehnic; (f) inlocuirea aspectelor periculoase prin aspecte nepericuloase sau mai putin periculoase; (g) dezvoltarea unei politici de prevenire cuprinzatoare si coerente, care sa includa tehnologia, organizarea muncii, conditiile de munca, relatiile sociale si influenta factorilor legati de mediul de lucru; (h) acordarea prioritatii masurilor de protectie colectiva fata de cele de protectie individuala; (i) acordarea de instructiuni corespunzatoare lucratorilor. (3) Fara a aduce atingere celorlalte dispozitii ale prezentei directive si tinand cont de natura activitatilor din intreprinderea sau unitatea in care lucreaza, angajatorul: (a) evalueaza riscurile privind securitatea si sanatatea lucratorilor, intre altele, la alegerea echipamentului de lucru, a substantelor chimice sau a preparatelor utilizate si la amenajarea locurilor de munca. Ulterior acestei evaluari si in functie de necesitati, masurile de prevenire si metodele de productie si de lucru aplicate de catre angajator trebuie: — sa asigure o imbunatatire a nivelului de protectie a securitatii si sanatatii lucratorilor; — sa fie integrate in toate activitatile intreprinderii si/sau unitatii respective si la toate nivelurile ierarhice; (b) ia in consideratie capacitatea lucratorilor in ceea ce priveste sanatatea si securitatea lor ori de cate ori le incredinteaza o sarcina; (c) se asigura ca planificarea si introducerea de noi tehnologii fac obiectul consultarii lucratorilor sau a reprezentantilor lor in ceea ce priveste consecintele alegerii echipamentului, conditiilor de lucru si mediului de lucru asupra securitatii si sanatatii lucratorilor; (d) sa ia masurile corespunzatoare pentru ca numai salariatii care au primit

instructiuni adecvate sa poata avea acces in zonele de risc grav si specific. (4) Fara a aduce atingere celorlalte dispozitii ale prezentei directive, in cazul in care, la acelasi loc de munca, sunt prezenti lucratori ai mai multor intreprinderi, angajatorii coopereaza pentru aplicarea prevederilor privind securitatea, sanatatea si igiena profesionala si, luand in consideratie natura activitatilor, isi coordoneaza actiunile de protectie si prevenire a riscurilor profesionale, se informeaza reciproc si ii informeaza si pe lucratorii lor sau pe reprezentantii acestora in privinta riscurilor profesionale. (5) Masurile privind securitatea, igiena si sanatatea la locul de munca nu trebuie sa presupuna, in nici o situatie, obligatii financiare din partea lucratorilor. OBLIGATIILE LUCRATORILOR (1) Fiecarui lucrator ii revine obligatia de a avea grija, in masura posibilului, de sanatatea si securitatea sa si a altor persoane care pot fi afectate de actele sau omisiunile sale la locul de munca, in conformitate cu formarea si instructiunile date de angajatorul sau. (2) In acest scop, lucratorii, in conformitate cu formarea lor si instructiunile primite de la angajator, trebuie, in special: (a) sa utilizeze corect masinile, aparatele, uneltele, substantele periculoase, echipamentele de transport si alte mijloace de productie; (b) sa utilizeze corect echipamentul individual de protectie pus la dispozitie si, dupa utilizare, sa il inapoieze la locul sau; (c) sa evite deconectarea, schimbarea sau mutarea arbitrara a dispozitivelor de securitate a masinilor, aparaturii, uneltelor, instalatiilor tehnice si cladirilor si sa utilizeze corect aceste dispozitive de protectie; (d) sa comunice imediat angajatorului si altor lucratori cu raspunderi specifice privind securitatea si sanatatea lucratorilor orice situatie de munca pe care au motive intemeiate sa o considere un pericol grav pentru securitate si sanatate, precum si orice defectiuni ale sistemelor de protectie; (e) in conformitate cu practica interna, sa coopereze cu angajatorul si lucratorii cu raspunderi specifice privind securitatea si sanatatea, atat timp cat este necesar, pentru a face posibila realizarea oricaror sarcini sau cerinte impuse de autoritatea competenta pentru protectia sanatatii si securitatii lucratorilor; (f) in conformitate cu practica interna, sa coopereze cu angajatorul si lucratorii cu raspunderi specifice privind securitatea si sanatatea lucratorilor, atat timp cat este necesar, pentru a da posibilitatea angajatorului sa se asigure ca mediul de lucru si conditiile de munca sunt corespunzatoare si nu prezinta riscuri pentru sanatate si securitate in cadrul domeniului sau de activitate. 

BIBLIOGRAFIE

1.Masini,aparate actionari Nastase Bichir,Dan Nihoc si automatizari clasa XI-XII Editura didactica si pedagogica Bucuresti 1994 Doina, Dick, Nicoleta,Fediuc

2.Mecatronica Bucuresti 2004 Delta Publishing House

3.Notiuni generale de tehnica Bucuresti 2001securitatii muncii

CUPRINS

1 Constructia si functionarea releelor de protective

1.1 Definirea releelor de protecţie. Funcţii. Cerinţe.

1.2 Relee electromagnetice

1.3 RELEE ELECTROMAGNETICE DE TIMP

1.4 RELEE ELECTROMAGNETICE INTERMEDIARE

1.5 RELEE ELECTROMAGNETICE DE SEMNALIZARE

2. Relee magnetoelectrice

2.1 Relee de inductie

2.2 Releu de inductie directional de putere

3 Contactoare electromagnetice