205

Modulul 4

APARATE FOLOSITE N ECHIPAMENTE ELECTRICE NAVALE.

CUPRINS

Unitatea de nvare 14. Aparate de comutaie cu acionare manual.

ntreruptoare automate de joas tensiune..........................................205 Unitatea de nvare 15. Aparate cu acionare automat ....225 Teste de autoevaluare.224,242

Lucrare de verificare.224,243

OBIECTIVE

- s descrie elementele constructive ale aparatelor i echipamentelor

electrice navale; - s explice principiul de funcionare al aparatelor i echipamentelor

electrice navale; - s citeasc schemele electrice i s le explice; - s depisteze posibilele defeciuni ce intervin n exploatarea

echipamentelor electrice navale; - s precizeze locul de utilizare al aparatelor i echipamentelor electrice

navale;

Unitatea de nvare 14

Cuprins

APARATE DE COMUTAIE CU ACIONARE MANUAL.

NTRERUPTOARE AUTOMATE DE JOAS TENSIUNE

14.1. Obiective 14.2. Test de autoevaluare.......................................................................... 14.3. Lucrare de verificare....................................................................

14.1. Obiective : - s descrie elementele constructive ale aparatelor i echipamentelor

electrice navale;

206

- s explice principiul de funcionare al aparatelor i echipamentelor electrice navale;

- s citeasc schemele electrice i s le explice; - s depisteze posibilele defeciuni ce intervin n exploatarea

echipamentelor electrice navale;

- s precizeze locul de utilizare al aparatelor i echipamentelor electrice navale;

APARATE DE COMUTAIE CU ACIONARE MANUAL. NTRERUPTOARE AUTOMATE DE JOAS TENSIUNE

Aparatele neautomate sunt destinate conectrii i deconectrii circuitelor

electrice de curent continuu sau curent alternativ de joas tensiune. Ele au urmtoarele caracteristici:

- acionare manual att la nchidere, ct i la deschidere;

- nu au elemente de protecie, msur sau reglaj; - nu pot ntrerupe cureni de suprasarcin sau de scurtcircuit, ci doar

cureni de serviciu mai mici sau egali cu cel nominal; - au o manevrare rar; - au o frecven redus de conectare.

Din aceast categorie fac parte separatoarele, ntreruptoarele i comutatoarele cu prghie, ntreruptoarele i comutatoarele pachet, prizele i fiele

precum i echipamentul folosit la pornirea i reglarea manual a turaiei mainilor electrice - inversoare de sens, comutatoare stea-triunghi, controlere, limitatoare de curs.

Deci, aceste aparate se folosesc pentru comanda manual a pornirii, opririi, schimbrii sensului de rotaie, modificrii vitezei de rotaie, precum i pentru

reglarea excitaiei generatoarelor unde se pot folosi aparate simple de curent continuu sau alternativ, cu contacte n aer sau n ulei.

Pentru reducerea curentului de pornire a motoarelor asincrone se folosesc

comutatoare stea-triunghi sau autotransformatoare. Pornirea i reglajul vitezei motoarelor cu inele se realizeaz prin reostate de

pornire i reglaj. Reostatele monofazate se folosesc la motoarele de curent continuu, fiind introduse n circuitul indusului sau n circuitul de excitaie. Acestea se utilizeaz i pentru reglajul curentului de excitaie al generatoarelor, permind

reglarea la bornele acestora. Inversarea sensului de rotaie a motoarelor electrice trifazate se face prin

schimbarea ntre ele a dou din fazele reelei de alimentare. Aparatele trebuie s asigure comutarea n sens invers, chiar dac motorul nu a ajuns la turaia nominal.

Realizarea comenzilor combinate (pornire, reglaj de vitez, frnare i

inversare de sens) se face cu ajutorul unor aparate mai complexe, denumite controlere.

207

CLASIFICAREA APARATELOR DE COMUTAIE

Clasificarea aparatelor de comutaie cu acionare manual s-a realizat dup urmtoarele criterii:

Din punct de vedere al destinaiei:

- ntreruptoare i comutatoare utilizate pentru instalaiile de iluminat; - aparate destinate pentru racordarea receptorilor (prize, fie i cuple);

- ntreruptoare, comutatoare i separatoare pentru instalaiile de for; - aparate utilizate pentru pornirea motoarelor asincrone cu rotor bobinat i

a motoarelor de curent continuu (reostate de pornire, comutatoare automate stea-

triunghi); - aparate utilizate pentru pornirea motoarelor asincrone cu rotor n

scurtcircuit, schimbarea sensului de rotaie i reglarea turaiei (controlere); Dup modul de acionare: - acionate prin apsare;

- acionate prin rotire. Dup modul de protecie nsui al aparatului electric:

- aparate neprotejate contra atingerilor accidentale; - aparate protejate contra atingerilor accidentale: - aparate protejate, n carcasa de mas plastic.

NTRERUPTOARE I COMUTATOARE

ntreruptoarele i comutatoarele pot fi:

- cumpn sau basculante asigur nchiderea i deschiderea circuitelor prin apsarea pe extremitile unui buton sau pe o manet;

- cu prghie asigur nchiderea i deschiderea circuitului, se realizeaz cu ajutorul unui contact mobil n form de bra de prghie;

- pachet asigur nchiderea i deschiderea mai multor ci de curent

printr-o construcie special. Contactul mobil este fixat pe axul de acionare i se deplaseaz odat cu acesta;

- cu came asigur nchiderea i deschiderea mai multor ci de curent identice, fiind realizate prin alturarea unui numr variabil de elemente. Pe axul de acionare sunt montate came din material izolant care se rotesc odat cu acesta

determinnd separarea sau apropierea contactelor. Din punct de vedere constructiv, se aseamn cu ntreruptoarele i comutatoarele pachet. Viteza de

deschidere a contactelor depinde de viteza de operare a personalului. Se utilizeaz pentru deschiderea circuitelor de comand, semnalizare i iluminat i a unor maini electrice. Comutatoarele cu came se clasific dup :

- curentul nominal; - numrul de etaje;

208

- numrul de poziii ferme i cu revenire ale sistemului de sacadare ; - schema electric.

Simbolizarea comutatoarelor cu came se realizeaz n funcie de tipul acestuia, al numrului de etaje, al numrului de poziii i al numrului de ordine (C.40.02.32.001 comutator avnd curentul nominal 40 A , are 2 etaje , are 3

poziii ferme i 2 poziii de revenire , i este n schema electric numrul 1)

ntreruptoare i comutatoare cu prghie Aceste aparate servesc pentru conectarea i deconectarea manual a circuitelor de

iluminat i de for, de curent continuu i alternativ, ca i a instalaiilor din laboratoarele de ncercri i se caracterizeaz prin faptul c au contactele mobile sub

form de bra de prghie. ntrerupnd curenii de sarcin, aceste ntreruptoare pot fi prevzute cu camere de stingere simple. Astfel, se pot utiliza camere de stingere largi din azbociment, prevzute cu grtare pentru fragmentarea i deionizarea arcului.

1

2

4

5 3 6

Fig.1. ntreruptor bipolar

1 - plac din material izolant; 2 - borne de legtur; 3 - contactul fix; 4 - contactul mobil; 5 - cuitul de rupere; 6 - urechea de acionare

Construite pentru circuite mono, bi sau trifazate se compun din elementele indicate n figura 1. Se realizeaz pentru tensiuni de 380 i 500 V n C.A. i

110, 220, 440 V n c.c., pentru cureni nominali de la 25 la 1000 A. Pentru cureni sub 500 A sunt prevzute cu cuite de rupere, care se smulg din furca contactului fix dup ce cuitul principal s-a ndeprtat, accelernd ntinderea arcului electric i

protejnd contactul principal de acionare a arcului. La cureni mari, datorit forelor electrodinamice importante, cuitele de rupere pot lipsi. ntreruptoarele nu pot

ntrerupe curenii de scurtcircuit, de aceea ntre ntreruptor i surs sunt montate

209

sigurane fuzibile. ntreruptoarele cu prghie sunt prevzute cu dispozitive pentru stingerea

arcului electric i sunt construite n aa fel nct s- l protejeze pe operator. Aceste aparate sunt acionate cu o frecven mare i din aceast cauz stratul de oxid dintre piesele de contact se cur prin frecare. Deoarece arcul electric trebuie

ntrerupt repede, ntreruptoarele cu prghie se prevd cu un dispozitiv de deplasare rapid a elementelor mobile ce aparin contactelor electrice (resortul,

iniial se tensioneaz prin acionarea manetei, apoi are loc desprinderea rapid a elementului mobil al contactului). Aceste aparate pot fi monopolare, bipolare, tripolare. Elementele mobile ale contactelor sunt sub form de cuite.

nainte de realizarea conexiunilor la borne, pentru includerea aparatului n circuit, se au n vedere urmtoarele:

- se verific funcionarea aparatului, urmrindu-se n special deplasarea uoar a manetei i a axului contactelor, precum i intrarea corect a contactelor mobile n contactele fixe, iar n cazul ntreruptoarelor bi i tripolare intrarea

simultan a contactelor mobile n contactele fixe. Decalajul la conectare nu trebuie s depeasc 0,5 mm pentru aparate funcionnd la cureni pn la 60A i

1 mm pentru aparatele cu cureni nominali mai mari. Intrarea simultan n contact se regleaz din contactul fix sau acionnd

uor asupra contactului mobil.

Se monteaz apoi camera de stingere i capacul de protecie (acolo unde este prevzut). Este strict interzis manevrarea aparatelor fr camer de stingere

i capace de protecie, deoarece se pot produce scurtcircuite, care duc la distrugerea aparatului.

nainte de darea n exploatare se vor unge cu vaselin neutr mecanismul,

lagrele axului i furcile lagr ale contactelor. De asemenea, se vor unge cu un strat subire i capetele contactelor mobile care intr n contactele fixe.

Comutatoarele (fig.2) sunt ntreruptoare cu prghie care se leag la dou circuite, avnd prevzute dou contacte fixe, cuitul contactului mobil putndu-se cupla alternativ cu unul din cele dou c ircuite.

210

1

2

3

45

7

847

3

6

Fig. 2. Comutator tripolar

1 - placa izolant; 2 - borne de legtur; 3 - contactul fix; 4 - contactul mobil; 5 - cuitul de rupere 6 - maneta de acionare; 7-ax; 8-resort.

ntreruptoare i comutatoare pachet

ntreruptorul pachet este ansamblul aparatului ce se obine prin niruirea pe acelai ax a unui numr variabil de elemente, fiecare cuprinznd o cale de

curent. Cuprinde o serie de discuri de bachelit suprapuse, pe care sunt montate contactele fixe; contactele mobile, din material conductor sunt aezate pe un ax central i se deplaseaz solidar cu acesta.

Un sistem de sacadare realizeaz ntreruperea brusc, independent de viteza cu care este acionat maneta.

Maneta de acionare este montat liber de axul contactelor nefiind solidar cu aceasta. Legtura dintre maneta de acionare i axul contactoarelor mobile se realizeaz prin intermediul arcului dispozitivului de acionare.

Indexarea manetei i respectiv a contactelor mobile se realizeaz pr in intermediul dispozitivului de sacadare. Dup ce maneta s-a rotit cu un anumit

unghi, torsionnd arcul dispozitivului de sacadare, se elibereaz axul cu contacte mobile, acestea srind brusc dintr-o poziie pe cealalt. n felul acesta, aparatul realizeaz o ntrerupere brusc, cu dou puncte de ntrerupere pe fiecare cale de

curent. Stingerea arcului se poate produce ntr-o camer nchis format din

dou discuri izolante. Toate aceste condiii favorizeaz ntreruperea arcului electric, ntreruptoarele pachet fiind caracterizate tocmai prin faptul c, fa de gabaritul lor redus, pot ntrerupe cureni relativ mari.

Alegnd diferite forme de contacte mobile, plasnd n mod convenabil contactele fixe i executnd n mod diferit contactele fixe, se pot obine scheme

211

de comutare variate, cu ajutorul unui aparat simplu i de gabarit redus. ntreruptoarele pachet pot funciona n orice poziie. Sunt foarte rezistente la

vibraii i ocuri i pot fi introduse uor n carcase de protecie (contra prafului, contra ptrunderii apei, etc.), ce le face indicate pentru domeniul naval. Ele sunt folosite ca ntreruptoare i comutatoare pe panouri i pupitre de comand i ca

ntreruptoare capsulate mpotriva prafului i umiditii. Concluzie: axul aparatului se acioneaz printr-o manet i prin intermediul

unui mecanism de sacadare, ce asigur manevrarea brusc a contactelor, indiferent de viteza de acionare a manetei de ctre operator. Principalele pri componente ale aparatului sunt prezentate n fig. 3.

12

3

4

5

6

7

89 10

4

8

Fig. 3. ntreruptor pachet

1 - manet de acionare; 2 - ax de acionare; 3 - mecanismul de sacadare; 4-borne de

legtur; 5-disc izolant; 6-tirani de fixare;7 - plac metalic de fixare; 8-contacte mobile; 9 - izolaie de pertinax; 10 - distanator de pertinax.

Sunt dintre cele mai rspndite aparate neautomate instalate la bordul navelor. Principalele lor avantaje sunt: posibilitatea realizrii cu uurin a unor

scheme diferite, capacitatea de rupere mare n volum relativ redus, dimensiuni de gabarit relativ reduse, posibiliti de capsulare deosebite.

Construcia-fig.4.- ntreruptoarele i comutatoarele pachet de 10 A sunt

construite din discuri izolante de bachelit 1, ntre care sunt montate contactele fixe 2. Prin centrul acestor discuri trece un ax din material izolant 3, care

antreneaz contactele mobile 4; ele se rotesc n interiorul discurilor. Fiecare disc

212

constituie o cale de curent. Construcia n etaje permite suprapunerea unui numr mai mare sau mai mic de discuri, avndu-se n vedere destinaia ntreruptorului

pachet: bipolar, tripolar sau comutator. Contactele mobile sunt sub forma de litera: I, T, L.

Axul este antrenat cu ajutorul butonului 5, prin intermediul unui mecanism

de sacadare 6, care asigur poziia ferm a elementului mobil ce aparine contactului i, deci, starea circuitului, viteza mare la ieirea din contactul fix i la

intrarea n el, n scopul mririi capacitii de rupere. Mecanismul de sacadare asigur n plus independena ntre butonul de

acionare 5 i axul contactelor mobile 3, astfel nct viteza de deplasare a

contactelor mobile este independent de viteza de rotaie a butonului. Discurile sunt fixate, pentru a nu se deplasa, prin intermediul unor tije ce se prind de

suportul aparatului la un capt i la cellalt capt de nite urechi ce aparin carcasei mecanismului de sacadare.

1

2

1

6

5

34

Fig. 4. ntreruptor pachet de 10A 1- disc de bachelit; 2- contacte fixe; 3-ax de material izolant pentru

213

antrenarea contactelor mobile; 4- contacte mobile; 5- buton de antrenare; 6- mecanism de sacadare; 7- capac de bachelit

Funcionarea mecanismului de sacadare este urmtoarea: - prin rotirea butonului 5, resortul elicoidal se tensioneaz, dar se

acioneaz i o cam mobil, care se deplaseaz circular pe un suport al carcasei mecanismului de sacadare, ntlnind la un moment dat nite denivelri,

determinnd n continuare tensionarea resortului. Acionnd n continuare butonul, un excentric aflat pe ax scoate cama din poziia fixat i resor tul elicoidal se destinde antrennd cu vitez contactele mobile.

Contactul mobil are dou discuri din material bun conductor de electricitate care trebuie s fie n acelai timp i arcuitor, astfel c elasticitatea lui

s asigure presiunea necesar pe contact. Prin frecarea contactului mobil de cel fix se produce o autocurire a stratului de oxid ce se formeaz prin contactul ndelungat cu aerul.

Principalele caracteristici electrice i mecanice ale ntreruptoarelor i comutatoarelor pachet sunt:

- tensiunea nominal: 380V c. a. si 250V C.C.; - curentul nominal: 10, 25, 60A; - rezistent la uzur mecanic: 10000 cicluri;

- capacitatea de rupere: 6 x In pentru cele de 10A si 1.25 x In pentru cele de 25 i 60A.

n curent continuu capacitatea de rupere este de 1 x In. Montarea ntreruptoarelor i comutatoarelor pachet este foarte simpl i se

reduce la legarea conductoarelor la borne, respectndu-se cu grij marcarea

bornelor astfel nct schema dat s poat fi realizat. n cazul n care marcarea bornelor nu este vizibil, se poate identifica fiecare contact corespunztor poziiei

cheii de comand, cu ajutorul unui circuit n care este legat o lamp electric. Se recomand s nu se desfac mecanismul de sacadare dect numai dac

prin cteva manevrri se observ c este blocat. n acest caz, dup remedierea

defectului, se va avea grij s se ung piesele cu vaselin neutr. Trebuie avut grij ca ntreruptoarele pachet s nu fie utilizate pentru

acionarea motoarelor cu puteri mai mari de 3 KW. De asemenea, la legarea la reea n amonte de ntreruptoarele i comutatoarele pachet trebuie legate i sigurane fuzibile.

Calitile principale ale acestor aparate sunt: puterea de rupere relativ mare, gabaritul redus, adaptabile pentru diferite scheme, se pot capsula uor, nu sunt sensibile la

vibraii i ocuri. Se construiesc pentru tensiuni pn la 440 V n curent continuu i pn la 500 V n curent alternativ i cureni pn la 100 A (10, 25, 63 A). Se utilizeaz mai ales la pornirea motoarelor asincrone de mic putere, ca ntreruptoare de tablou i n

circuitele de automatizri i semnalizare. ntreruptoarele i comutatoarele pachet au unele avantaje fa de

214

ntreruptoarele i comutatoarele prezentate anterior i anume: au dimensiuni mai mici, sunt accesibile la montare, au stabilitate crescut la vibraii i lovituri, arcul

electric se stinge n spaiu nchis fr eliminare de gaze sau flcri, sistemul de contacte permite comanda unui numr mare de circuite electrice. Un dezavantaj care limiteaz durata lor de via se refer la uzura rapid a sistemului de contacte

i a mecanismului de sacadare. De exemplu: numrul admisibil de operaiuni "conectat-deconectat", pentru ntreruptoarele pachet, la cureni nominali cuprini

ntre 100-400A, la tensiunea electric de 220V, este aproximativ 2500. Posibilitatea de deconectare a ntreruptoarelor i comutatoarelor pachet la

tensiunea nominal n curent alternativ este de 7 x In, iar n curent continuu, ntr-

un circuit cu constanta de timp 0.01 sec, este de 0.75 x In. Construcia desfurat a unui ntreruptor pachet este prezentat n fig. 5 .

Fig. 5. Construcia desfurat a unui ntreruptor pachet

1 - manet de acionare; 2 - placa de marcaj; 3 - placa raster; 4 - placa de

acoperire; 5 - placa de solidarizare; 6 - tift; 7,8,9 - dispozitivul de sacadare cu resort i bil; 10 - cilindru de comand; 11 - camera de stingere; 12 - sfera de sticl; 13 - tachet; 14 - placa de acoperire; 15 - ina de contact; 16 - puntea de contact mobil; 17 - resort pentru

asigurarea presiunii de contact.

215

Inversoare de sens.

Sunt aparate electrice utilizate pentru inversarea sensului de rotaie a motoarelor electrice, realiznd inversarea curentului fie n nfurarea rotoric, fie n cea de excitaie - n cazul motoarelor de curent continuu respectiv, inversarea a dou faze n

cazul motoarelor asincrone. Inversoarele manuale pot fi de tip tambur sau pachet. Construcia unui inversor

de tip tambur utilizat la schimbarea sensului de rotaie a unui motor asincron este prezentat n fig. 6.

Schema electric a acestui inversor este prezentat n figura 7. Tamburul

secionat i desfurat este prezentat punctat n figur. Pe periferia tamburului se afl plcue din cupru (liniile I i II). Pe tambur freac per iile fixe 1 6 legate la

reea, respectiv la nfurrile motorului. Cnd periile calc pe linia 0 motorul nu este alimentat. Prin rotirea tamburului, astfel ca per iile s calce pe axa I, se realizeaz prin intermediul plcuelor de cupru legturile R - A, S - B, T - C, ceea ce

corespunde unui sens de rotaie a motorului. Pentru inversarea sensului se aduce inversorul prin intermediul manetei de acionare, n poziia 0 i apoi se trece n

poziia II. Se realizeaz astfel legturile R-B, S-A, i T-C i prin inversarea a dou faze, motorul se va roti n sens contrar.

1

2

3 4

5

Fig. 6. Inversor de tip tambur

1 - contactele mobile; 2-contactele fixe; 3 - maneta de acionare; 4 - cam; 5 - resort de indexare.

216

A B C

M3

III 0

1

2

3

4

5

6

R S T

Fig. 7. Schema electric a inversorului de tip tambur

COMUTATOARE

Comutatoare stea-triunghi

Motoarele asincrone cu rotorul n scurtcircuit de puteri mici se pornesc prin comutarea direct la reea. Pornirea motoarelor mijlocii i mari nu se mai poate face direct, din cauza ocului mare al curentului de pornire, ce poate depi de 5-7 ori

curentul nominal. n aceast situaie, pentru pornirea motoarelor cu conexiunea triunghi se pot folosi comutatoare stea-triunghi, pornirea realizndu-se n conexiunea

stea dup care se comut manual n poziia triunghi. Din diagramele de variaie a curentului i cuplului motorului asincron n

procesul pornirii, reprezentate n fig. 8, se constat c n conexiunea Y motorul

absoarbe un curent de 3 ori mai mic dect n conexiunea . Cum ns cuplul se reduce n acelai raport, rezult c pornirea motorului trebuie s se fac n gol sau

la sarcin redus. La atingerea unei turaii n* aleas astfel ca saltul de curent s nu fie prea mare, se comut de pe conexiunea stea pe conexiunea triunghi, punctul de funcionare stabilindu-se la egalitatea dintre cuplul activ (MA) i cel rezistiv (MR).

217

0 *n 1n nrM

yM

yI

M

,M I

I

Fig. 8. Variaia M = f(n) i l =f(n) la conexiunile Y i

Comutatoarele stea - triunghi manuale se pot realiza n mai multe variante constructive: cu tambur, cu came sau pachet. Un comutator stea-triunghi de tip tambur este compus din: contacte rotative, contacte fixe, resortul de indexare, cam,

resort fixat ntre manet i axul cu contacte i manet de acionare. Se constat c pe periferia tamburului sunt prevzute plcue de cupru care se

rotesc odat cu tamburul, la acionarea manetei, n faa contactelor fixe. O rotaie com-plet a manetei de acionare face s se parcurg ciclul zero- stea- triunghi- zero. Schema electric a comutatorului stea-triunghi de tip tambur este prezentat n figura 9.

Se observ c pe poziia l, prin intermediul periilor fixe i a plcuelor de cupru de pe periferia tamburului se realizeaz legturile electrice R-A; S-B; T- C i

X- Y- Z, motorul pornind n stea. La atingerea turaiei msurate n*, se trece comut n poziia II i se realizeaz legturile R- A- Z; S - B- X ; T- C - Y, motorul fiind trecut n conexiunea triunghi. Pentru oprire se trece din nou maneta

pe poziia 0. Pentru a obine o capacitate de conectare corespunztoare, trecerea dintr-o

poziie n alta trebuie s se fac brusc. Acest lucru se realizeaz cu ajutorul mecanismelor prezentate n fig.7.

Un comutator stea - triunghi cu came este prezentat n fig. 10. Cama unui

astfel de comutator are un profil care permite, prin rotirea axului camei, nchiderea sau deschiderea unui numr de contacte, conform unei scheme, realiznd succesiv

poziiile 0, Y i . O asemenea schem este prezentat n fig.11. Pe poziia 0, cama comand

nchiderea contactelor 3 i 4, care realizeaz nulul, motorul fiind nealimentat. Pe

poziia Y se nchid i contactele 1, 6 i 8, realizndu-se legturile R-A, S-B i T-C,

218

motorul pornind n conexiune stea.

R S T

Fig. 10. Comutator stea - triunghi cu came

1- contact mobil; 2- contact fix; 3 - camer de stingere; 4 - cam de acionare; 5 -

rol contact; 6 - resort de indexare

Fig. 9. Schema electric a comutatorului Y- cu tambur

219

Fig. 11. Schema electric a unui comutator Y - cu came

La atingerea turaiei n*, se trece maneta pe poziia i prin nchiderea contactelor 1, 2, 5, 6, 7 i 8 se realizeaz legturile R- A- Y, S - B- Z i T- C - X, motorul fiind conectat n triunghi. Pentru oprirea motorului se rotete din nou

maneta, revenindu-se la poziia iniial 0.

Comutatoare tip controler

Sunt dispozitive destinate pentru realizarea comenzii de pornire, de schimbare a sensului de rotaie i de modificare a turaiei motoarelor asincrone de

puteri mari. Din punct de vedere constructiv, se ntlnesc n practic urmtoarele dou tipuri:

- comutatoare tip controler cu tob-fig. 12;

- comutatoare tip controler cu came-fig.13. Aceste comutatoare tip controler sunt constituite din mai multe contacte ce

sunt acionate prin intermediul manetei controlerului, n mod voit, de ctre operator. Pe fiecare treapt de vitez se vor nchide i se vor deschide un numr de contacte, aa cum se poate observa urmrind circuitul de comand al unei scheme

electrice de acionare, n cazul unor instalaii de la bordul navelor. La ambele tipuri de comutatoare subansamblul came-contacte i sectorul font-contacte sunt

meninute pe acelai ax, cu posibilitatea de a putea fi comandate simultan. La controlerul cu ntreruptor cu came pe ax sunt montate un numr

de came din material izolant care, rotindu-se odat cu axul de acionare, determin

separarea sau apropierea elementelor contactelor. Contactul prin rostogolire se realizeaz la comutatoarele tip controler cu came, iar la comutatoarele tip

controler cu tob, contactul se realizeaz prin frecare. Viteza de deschidere a elementelor mobile, ce aparin contactelor

electrice, depinde de viteza de manevrare a manetei controlerului de ctre

operator. Sunt instalaii unde, n circuitele de comanda, se vor afla bobinele de excitaie a unor relee ce funcioneaz cu temporizare i a unor contactoare

electromagnetice de accelerare, pentru a prentmpina aciunea rapid a operatorului (funcionare semiautomat).

220

4

3

2

1

Fig. 12. Comutator tip controler cu tob

1- element mobil al contactului; 2- lamel elastic cu element fix al contactului; 3- sector din font cu segmente circulare din cupru; 4- ax izolant de

comand.

12

3

10

7

9

8

6

5

4

Fig. 13.Comutator tip controler cu came:

1- element fix al contactorului; 2- element mobil al contactorului; 3,5- cale

de curent; 4- resort pentru exercitarea presiunii n contacte; 6- resort pentru deplasarea elementului mobil al contactului; 7- prghie de comand; 8- cam de

comand din material izolant; 9- ax de comand; 10- plac izolant

CON TR OLER E

Controlerul este un comutator cu aciune multipl, destinat s realizeze o

succesiune de modificri a conexiunilor unor circuite de pornire i reglaj. Cu ajutorul lui se pot modifica valorile rezistenelor introduse n circuit, se poate modifica schema de conexiuni a circuitului comandat sau se poate inversa sensul curentului ntr-o

nfurare. Controlerul se utilizeaz ca aparat de manevr manual a motoarelor electrice,

n calitate de demaror stea-triunghi, inversor de sens etc. Este larg utilizat, iar prin

221

intermediul lui se realizeaz pornirea, modificarea vitezei i frnarea, precum i la acionarea mainilor de ridicat de la nav.

Controlere pot fi: cu comand direct, la care c ircuite le de for se conecteaz prin controler i cu comand indirect, la care c ircuite le de for se nchid prin intermediul contactoarelor. Primele se folosesc la comanda motoarelor

de puteri mici i mijlocii, iar cele cu comand indirect la motoare de puteri mari. Constructiv, controlerele se pot realiza de tip tambur (tob) sau cu came. n

figura 14, se prezint un controler de tip tambur.

12

3

4

5

7

8

2,3

6

4

5 Fig. 14. Controler de tip tambur

Acest controler este compus dintr-o serie de segmeni circulari metalici 3, din alam sau cupru, montai pe sectoarele circulare 2, sau pe un cilindru care se

poate roti n jurul axei 1 prin acionarea roii de manevr 6. Aceti segmeni pot veni n atingere cu un numr de contacte de tip deget 8, fixate pe axul 5. Prin rotirea manetei se realizeaz succesiv legturi electrice ntre contactele fixe 8 i

segmenii 3, presiunea de contact fiind asigurat de resoartele 7. Segmenii metalici 3 sunt conectai electric conform unei scheme de acionare. Un mecanism cu cam

fixat pe axul 1 asigur oprirea sacadat i sigur pe diferite poziii. Utilizarea unui astfel de controler la pornirea unui motor de curent continuu cu excitaie independent este ilustrat n schema electric din figura 15.

Fig. 15. Schema electric a unui controler de tip tambur

222

Periile fixe, reprezentate n figur de-a lungul axei 0, sunt legate electric la diferite prize ale rezistenei de pornire. Cnd rotim tamburul, astfel c periile se afl

pe axa 1, se constat c nfurarea de excitaie este conectat la reea i rotorul este conectat n serie cu ntreaga rezisten de pornire Rp. Pe poziiile 17, din cauza celor dou segmente circulare inferioare, excitaia motorului rmne mereu

alimentat la reea, n schimb, pe poziia 2 se scurtcircuiteaz poriunea inferioar a rezistenei de pornire Rp nseriat cu nfurarea rotoric, iar n poziiile

urmtoare, de la 3 la 7, treptele rezistenei de pornire sunt scurtcircuitate n mod succesiv, n poziia final 7 rotorul fiind conectat direct la reea.

Controlerele cu cam au o cam profilat, ce poate comanda nchiderea sau

deschiderea concomitent a mai multor contacte. n acest fel se poate realiza: scurtcircuitarea succesiv a unor trepte de rezisten n vederea pornirii unui motor

electric, inversarea sensului curentului n vederea schimbrii sensului de micare (nainte- napoi), conectare rotorului peste o rezisten n vederea realizrii frnrii motorului etc. Schia unui element de contact al unui controler cu came este

reprezentat n figura 16. Pentru poziia desenat a camei 1, contactul mobil 2 este n atingere cu contactul fix 4 sub aciunea resortului 5 ce asigur presiunea de

contact. Prin rotirea camei 1, rola 6 prsete adncitura camei i prin intermediul prghiei 3, care se poate roti n jurul axei 0, ndeprteaz contactul mobil 2 ntrerupnd legtura electric cu contactul 4. Evident, cama 1 are un astfel de profil

nct pentru o poziie determinat, un numr de contacte sunt deschise i altele nchise, asigurnd realizarea diferitelor scheme necesare n procesul de pornire i

modificare a turaiei mainilor electrice.

223

Fig. 16 Controler de tip cu came

SEPARATOARE DE TENSIUNE

Se monteaz ntre poriunile instalaiilor electrice n scopul separrii

acestora, la efectuarea unor manevre de distribuie sau la reparaii, pentru efectuarea unor operaiuni ce nu se pot executa sub tensiune.n figura 17, se prezint un separator.

Deoarece n poziia nchis separatoarele sunt parcurse de curentul nominal, presiunea de contact realizat de contactul fix pe cuitul de contact trebuie s

asigure o rezisten de contact redus. ntruct separatoarele se nchid sau deschid cnd pr in circuit nu trece curent, nu se formeaz arc ntre contacte i de aceea nu sunt prevzute cu camere de stingere. Ele sunt, de regul, de tip interior, se monteaz

vertical i se acioneaz manual. Se realizeaz pentru tensiuni de 500 V i 1000 V i cureni nominali de la 200 la 1000 A. Sunt acionate prin intermediul unei manete

sau a unui dispozitiv izolant.

1

2

3

4

5

6

78

3

Fig. 17. Separatoare de tip cuit

224

1- cadru metalic; 2 - izolatoare suport; 3 - borne de legtur; 4-contactul fix; 5- contactul mobil; 6- urechea de acionare; 7-ax

14.2. Test de evaluare

1.Caracteristicile unui aparat neautomat sunt:

a. acionare manual att la nchidere ct i la deschidere b. nu au elemente de protecie, msur sau reglaj c. nu pot ntrerupe cureni de suprasarcin sau de scurt circuit ci doar cureni de

serviciu mai mici sau egali cu cel nominal R: a,b,c

2.Care din urmtoarele aparate folosite la comanda motoarelor electrice sunt neautomate? a. separator

b. controler c. comutator de poli

d. contactor R: a,b 3.Separatoarele de tensiune:

a. ntrerup circuite aflate sub tensiune dar neparcurse de curent b. servesc la separarea unui circuit pentru efectuarea unor operaiuni de reparaii

sau verificri c. nchid, suport i ntrerup cureni n toate regimurile de funcionare R: a,b

14.3. Lucrare de verificare

1. Care sunt caracteristicile aparatelor neautomate? 2. Care este rolul i din ce se compune un ntreruptor bipolar?

3. Care este destinaia i cum funcioneaz un controler?

225

Unitatea de nvare 15

Cuprins

APARATE CU ACTIONARE AUTOMATA

NTRERUPTOARE DE PUTERE DE JOAS TENSIUNE

15.1. Obiective 15.2. Test de autoevaluare.......................................................................... 15.3. Lucrare de verificare....................................................................

15.1. Obiective :

- s descrie elementele constructive ale aparatelor i echipamentelor electrice navale;

- s explice principiul de funcionare al aparatelor i echipamentelor electrice navale;

- s citeasc schemele electrice i s le explice;

- s depisteze posibilele defeciuni ce intervin n exploatarea echipamentelor electrice navale;

- s precizeze locul de utilizare al aparatelor i echipamentelor electrice navale;

APARATE CU ACIONARE AUTOMATA NTRERUPTOARE DE PUTERE DE JOAS TENSIUNE

ntreruptoarele de putere de joas tensiune sunt acele echipamente electrice cu comutaie mecanic capabile s suporte, s nchid i s deschid cu frecven

sczut curenii din regimurile normale ale circuitelor electrice i s ntrerup automat (s deschid cu sau fr temporizare) circuitele n cazuri de avarii (la

supracureni prelungii, la scurtcircuite, la scderea sau dispariia tensiunii la borne etc.). Construciile de ntreruptoare automate sunt de tipul disjunctor, adic numai

cu declanarea (deschiderea) automat, nchiderea (sau armarea) fcndu-se manual sau prin comand de la distan. La acestea, funcia de protecie mpotriva defectelor

este asigurat prin echiparea ntreruptoarelor cu declanatoare automate, sensibile la fiecare tip de defect. ntreruptoarele automate de putere sunt folosite cu precdere la protecia

reelelor electrice de distribuie i la protecia motoarelor electrice. Asociate cu

226

sigurane fuzibile cu mare putere de rupere (MPR), ntreruptoarele asigur i un puternic efect de limitare a curenilor de scurtcircuit.

Ceea ce deosebete ntreruptoarele automate de contactoare este faptul c, dup armare, ntreruptoarele automate rmn n poziia nchis, fiind meninute de un mecanism propriu de zvorre, de tip mecanic sau de tip electromagnetic. n situaii

de defect, asupra acestui mecanism acioneaz declanatoarele. Ele pot fi cu aciune temporizat (cele termobimetalice) sau cu aciune instantanee (precum

declanatoarele electromagnetice i cele de tensiune minim). Acestea, prin deszvorrea mecanismului, vor elibera energia elementului motor care, prin deplasare, va deschide contactele principale, ntrerupnd astfel circuitul.

ntreruptoarele automate de putere pot fi de curent alternativ sau de curent continuu i pot fi clasificate astfel:

1. Dup numrul polilor (sau al contactelor principale comutate simultan) se disting: ntreruptoare monopolare, bipolare i ntreruptoare tripolare. 2. Dup mediul de stingere a arcului electric se deosebesc: ntreruptoare cu

stingere n aer i ntreruptoare cu stingere n ulei. 3. Din punct de vedere constructiv (al gradului de protecie) putem avea:

ntreruptoare n execuie deschis (universale) i ntreruptoare automate capsulate n carcas izolant (din ebonit sau din material plastic). 4. Dup mrimea timpului propriu de deschidere (de declanare automat),

td, ntreruptoarele automate de putere se mpart n patru categorii: a) ntreruptoare automate ultrarapide (cu td < 4 ms);

b) ntreruptoare automate rapide (cu td < 40 ms); c) ntreruptoare automate selective (cu td < 0,5 s); d) ntreruptoare automate temporizate (cu td > 1,0 s).

Indiferent de tip, de mediu de stingere sau grad de protecie, la toate ntreruptoarele automate de joas tensiune se regsesc, n principiu, aceleai

elemente constructive. Principalele elemente componente s-au reprezentat n schema bloc a unui ntreruptor trifazat de joas tensiune figura 1. - organul motor (electromagnet sau motor de acionare), notat cu OM;

- contactele principale (fixe i mobile), poz.1; - camera de stingere a arcului electric;

- contactele auxiliare (cuplate mecanic cu cele principale), poz.2; - declanatoarele electromagnetice (poz.4), termice (poz.3) i de tensiune (poz.5); - mecanismul de zvorre (sau broasca ntreruptorului), poz.6;

- carcasa aparatului cu sistemul de prindere (fixare).

227

1. Contactele principale (poz.1). n funcie de capacitatea de rupere a ntreruptorului, pe fiecare faz putem avea un singur contact sau un grup de mai

multe contacte care lucreaz n paralel. La ntreruptoarele trifazate de joas tensiune cu mare capacitate de rupere pot exista pe fiecare faz cte una sau dou grupe de

contacte, fiecare grup constnd din trei contacte legate n paralel: contactele de lucru, contactele de stingere i contactele de uzur. Tipul contactului depinde de tipul ntreruptorului. La ntreruptoarele cu rol de selectare a defectelor, la care curenii de

scurtcircuit ajung la 30-40 kA, contactele se realizeaz astfel nct forele electrodinamice s fie antagoniste forelor de repulsie din contact i, ca urmare, fora

de apsare n contact s varieze puin la creterea curentului. La ntreruptoarele limitatoare de curent, care trebuie s aib o vitez mare de deschidere a contactelor, contactele principale se construiesc n aa fel nct forele electrodinamice s le

accelereze deschiderea. 2. Camerele de stingere. La ntreruptoarele automate de joas tensiune de

curent alternativ, ntreruperea arcului electric se realizeaz n camere de stingere. Acestea funcioneaz dup principiul efectului de electrod combinat cu efectul de ni sau cu suflajul magnetic.

3. Contactele auxiliare (poz.2). Sunt cuplate mecanic cu contactele principale i se folosesc n circuitele secundare de comand, de semnalizare i de

interblocaje ale ntreruptorului. 4. Elementul sau organul motor (OM). Este subansamblul cu ajutorul cruia se produce i se acumuleaz energia necesar acionrii ntreruptorului. Acesta poate

fi un electromagnet, un motor electric de acionare, un dispozitiv pneumatic. Electromagneii de acionare se deosebesc de cei ai contactorelor prin faptul c

trebuie s dezvolte o for mare ntr-un timp foarte scurt. 5. Mecanismul ntreruptorului (poz.6). Are urmtoarele funciuni:

Fig.1. Schema bloc a ntreruptorului de putere

228

- menine ntreruptorul nchis i zvorte energia, acumulat ntr-un resort, necesar operaiei de deschidere automat a ntreruptorului;

- asigur declanarea ntreruptorului, folosind o energie minim; - asigur declanarea liber (nct deschiderea contactelor ntreruptorului sub aciunea declanatoarelor s nu poat fi blocat prin nicio aciune din afar asupra

sistemului de acionare al ntreruptorului); - asigur vitezele necesare pieselor mobile de contact att la nchidere, ct i

la deschidere. Acest mecanism asigur meninerea n poziia anclanat a contactelor

ntreruptorului i deschiderea automat a acestora sub aciunea declanatoarelor. De

asemenea, mecanismul trebuie s permit deschiderea contactelor la acionarea operatorului i s menin ferm ntreruptorul n poziia deschis, pentru evitarea

nchiderii accidentale a contactelor. Denumirea de liber deschidere a mecanismului deriv din faptul c deschiderea contactelor, sub aciunea declanatoarelor, nu poate fi blocat printr-o aciune din afar asupra sistemului de

acionare.

Fig.7.31 Mecanism cu clichet

Dintre construciile existente de zvoare ntlnim: mecanisme cu clichei

rotativi, mecanisme cu prghii articulate cu genunchi i mecanisme combinate cu

prghii genunchi i clichet. ntr-un mecanism cu clichet, fora de declanare a resortului este zvort de sistemul de clichet printr-un sistem de piese-figura 2.

Presiunea pe contactul electric se realizeaz prin intermediul unui resort.

Pentru deschiderea ntreruptorului i, deci, eliberarea forei resortului, n prealabil comprimat, se acioneaz o prghie. Raportul braelor prghiei se ia 1:10 pentru ca

fora F dezvoltat de declanator s nu trebuiasc s aib o valoare prea mare. n figura 3, se prezint mecanismul folosit la o construcie de ntreruptor

automat de sarcin. n figura 3.a ntreruptorul este n poziia armat. Pentru

nchiderea ntreruptorului se acioneaz asupra prghiilor 1, n sensul sgeii, astfel nct contactul mobil 2 se rotete n jurul punctului de articulaie 3 spre contactul

fix. n acelai timp, se comprim resortul 9, iar prghia 4 mpreun cu tiftul 5 se

229

deplaseaz spre stnga. Micarea se ntrerupe cnd prghia 1 ajunge n poziia de aliniament i prghia 6 se clicheteaz de tiftul 5, captul 8 al prghiei 6 ocupnd

poziia din figura 3. b. Prin deplasarea n continuare n jos a prghiilor 1, se rupe genunchiul format de acestea i resortul 9 mpinge piesa de contact 2 n jurul punctului 7, ajungndu-se n poziia nchis a ntreruptorului - figura 3.c. Pentru

deschiderea ntreruptorului, se acioneaz declanatorul electromagnetic 11, care oblig captul 8 al tijei 6 s urce i s determine declichetarea tijei 6 de tiftul 5. n

acest fel, sub aciunea resorturilor 9 i 10, piesa de contact 2 se deplaseaz spre dreapta ducnd la deschiderea contactelor ntreruptorului -figura 3.d. Se obine o foarte rapid ndeprtare a contactelor, ceea ce contribuie la rapida stingere a arcului

electric dintre contacte. Pentru a arma mecanismul i a reveni n poziia a, se deplaseaz tijele 1 n poziia iniial.

Dac declanarea ntreruptoarelor se realizeaz n unul din modurile prezentate, prin acionarea unor declanatoare asupra zvorului, anclanarea ntreruptoarelor automate poate fi manual, prin intermediul unei manete de

acionare de pe aparat sau comandat de la distan, prin electromagnet de anclanare, servomotor sau acionare pneumatic.

Electromagneii de acionare se deosebesc de cei ai contactoarelor prin faptul c trebuie s dezvolte o for mare n timp scurt, fiind dimensionai corespunztor. Dup nchiderea contactelor ntreruptorului acestea rmn blocate

Fig.3. Mecanismul ntreruptoarelor automate

230

prin intermediul zvorului mecanic i electromagnetul trebuie declanat de la reea n mod automat.

Aceste funciuni sunt realizate cu ajutorul energiei poteniale acumulate n resorturi elastice i prin utilizarea de mecanisme cu elemente de tip clichet (rotativ), cu genunchi sau de prghii n combinaii potrivit alese.

Anclanarea ntreruptoarelor se poate face manual sau prin comand de la distan, ca urmare a aciunii unui operator uman sau ca urmare a aciunii unor relee.

Mecanismul ntreruptorului trebuie s permit deschiderea contactelor i la intervenia direct a operatorului uman i s menin ferm ntreruptorul n poziia deschis pe toat durata interveniei.

ndat ce organul motor (OM) i-a ncheiat cursa, contactele ntreruptorului rmn nchise datorit zvorului poz.(6), dup care (OM) este decuplat automat. Prin

nchiderea contactelor principale (1) este realizat alimentarea consumatorului. La depirea curentului reglat acioneaz, dup caz, declanatorul termic (3) sau cel electromagnetic (4) care, prin lovirea zvorului, provoac declanarea (deschiderea)

automat a ntreruptorului. n caz de scurtcircuit, ntreruperea alimentrii consumatorului are loc n urma

arderii siguranelor fuzibile. n cazul scderii sau dispariiei tensiunii, ntreruperea alimentrii va fi provocat de declanatorul de tensiune minim (5) care, acionnd mecanic asupra zvorului (6), va conduce la declanarea ntreruptorului.

Declanarea ntreruptoarelor se face manual sau automat ca urmare a aciunii unor declanatoare. Pentru a asigura protecia circuitelor electrice n care sunt

conectate, ntreruptoarele automate sunt prevzute cu urmtoarele tipuri de declanatoare: - declanatoare termice, care deschid automat circuitul electric controlat,

acionarea fiind temporizat (ea depinznd att de mrimea curentului, ct i de timpul de trecere al acestuia); sunt realizate, de obicei, cu lame bimetal i asigur

protecia la cureni de suprasarcin; - declanatoare la supracureni (de obicei, electromagnetice), care asigur automat protecia mpotriva curenilor de scurtcircuit i de suprasarcini mari;

- declanatoare de tensiune care pot fi declanatoare de minim tensiune, declanatoare maximale de tensiune i declanatoare de tensiune nul.

Din punct de vedere constructiv, ntreruptoarele compacte de joas tensiune pot fi echipate i cu un singur declanator, dar combinat (termic i electromagnetic). Ca principiu, toate declanatoarele transmit impulsuri mecanice de

deschidere ctre mecanismul de acionare al ntreruptorului, n regimurile de avarie, atunci cnd parametrii controlai deviaz de la valorile lor prestabilite. n acest

context, n figura 4 se prezint construcia i principiul ctorva tipuri de declanatoare. 1. Figura 4 la poziia a, se prezint principiul de funcionare i elementele

componente de baz ale unui declanator electromagnetic la supracureni. Conductorul (1) din calea de curent corespunztoare unei faze a ntreruptorului trece

231

prin fereastra circuitului magnetic format din miezul (2) i din armtura mobil (3). Atunci cnd curentul depete valoarea maxim prestabilit a elementului

declanator, fora dezvoltat de electromagnet (format din calea de curent, din miez i din armtura mobil) nvinge fora resortului antagonist (5), iar armtura mobil se deplaseaz, rotind axul cu clapeta de declanare (4). Drept rezultat, mecanismul de

acionare i elibereaz energia i are loc declanarea ntreruptorului. Valoarea curentului de acionare poate fi stabilit prin reglarea resortului (5).

2. n figura 4 la poz.b este reprezentat un declanator de tensiune minim. El conine un electromagnet format din miezul (2), din armtura mobil (4) i din bobina de excitaie (3) alimentat la tensiunea controlat. n condiii

normale de funcionare (cnd U > Umin), armtura mobil este atras continuu de miezul electromagnetului. Atunci cnd tensiunea controlat

scade sub valoarea prestabilit (cnd U < Umin), fora de atracie scade, iar armtura mobil (4) se va desprinde de miez sub aciunea forei resortului antagonist (5). La deplasarea armturii se acioneaz asupra mecanismului de

deschidere prin intermediul clichetului (6) care, n final, va conduce la declanarea ntreruptorului.

3. n figura 4 la poz.c este reprezentat un declanator de tensiune utilizat pentru deschiderea de la distan a ntreruptorului. Aici, declanatorul const dintr-un

electromagnet, la care armtura mobil este atras i apas pe un clichet atunci cnd bobina este alimentat cu tensiunea nominal. Deci, armtura mobil acioneaz

asupra mecanismului de deschidere i realizeaz declanarea ntreruptorului. Figura 5 prezint un declanator combinat (termic i electromagnetic).

A. Fig.4. Tipuri de declanatoare electromagnetice

232

Protecia temporizat la suprasarcin este asigurat de declanatorul termic dup urmtorul model: lama bimetal (2) se nconvoaie datorit nclzirii provocate de curentul de suprasarcin i va mpinge axul de declanare (4), prin intermediul

urubului (3). Protecia la scurtcircuit este asigurat de mecanismul electromagnetic de declanare, care const din miezul magnetic (7) i din armtura mobil (5),

dispuse n jurul cii de curent (6); untul electric (1) are doar rolul de a limita (n caz de scurtcircuit) curentul care va trece prin lamela bimetal (2). ntreruptoarele automate asigur protecia reelelor i a consumatorilor

electrici. n acest scop, ele sunt echipate cu declanatoare sensibile la anumite defecte, precum: supracureni, scurtcircuite, scderea (sau dispariia) tensiunii de

alimentare etc. Cnd un consumator electric este protejat cu un ntreruptor automat, curentul nominal al ntreruptorului trebuie ales mai mare (sau egal) dect curentul nominal al

consumatorului. n plus, releele sau declanatoarele ntreruptoarelor trebuie reglate dup cum urmeaz:

- curentul reglat Ir al releelor sau declanatoarelor termice se fixeaz la nivelul curentului nominal al consumatorului, pe cnd - curentul reglat al releelor sau declanatoarelor electromagnetice se fixeaz

la valoarea kxIr, unde Ir este curentul reglat al declanatorului termic, iar k este un factor de multiplicare supraunitar (obinuit, k = 7 - 8).

Fig.5 Declanator termic i

electromagnetic

233

Curentul nominal al unui ntreruptor automat (respectiv, al declanatorului su termic) este curentul maxim care, parcurgnd timp nelimitat ntreruptorul, nu

provoac acionarea declanatorului termic. n acelai context, curentul de reglaj al declanatorului electromagnetic este curentul minim la care acioneaz declanatorul.

Caracteristica tipic de protecie a unui ntreruptor automat, cu declanatoare termice i electromagnetice i cu sigurane fuzibile, este reprezentat n figura 6. Pe ea sunt evideniate trei poriuni (zone), dup cum urmeaz:

- poriunea cztoare "a" (dependent de Ir) corespunde zonei de protecie cu declanatoare termice;

- poriunea dreapt, orizontal "b" (independent de Ir) corespunde zonei de protecie cu declanatoare electromagnetice i - poriunea descendent "c" (dependent de Ir) corespunde zonei de protecie

cu sigurane fuzibile. Caracteristica de protecie reprezentat n figura 6, corespunde declanatorului electromagnetic reglat pentru un curent egal cu 10xIr (unde Ir este

curentul reglat al declanatorului termic) i prezenei siguranelor fuzibile. n absena siguranelor fuzibile se schimb i alura caracteristicii de protecie

(n sensul lipsei poriunii "c" din curba reprezentat n figura 6). n realitate, cu un ntreruptor automat (prin reglarea lui Ir i prin fixarea lui k) se poate obine orice caracteristic de protecie dintr-o familie de caracteristici date

(cu limite foarte bine precizate). n multe cazuri se folosesc declanatoare (aparate de protecie, care sub

aciunea unei mrimi electrice de intrare, acioneaz printr-un impuls mecanic asupra zvorului ntreruptoarelor automate, provocnd deszvorrea acestora) combinate, electromagnetice i termice (ntreruptoare OROMAX) figura 7.

Fig.6. Caracteristica de protecie

234

n zona declanatorului calea de curent 1 ia forma literei U. n paralel cu

calea de curent i suprapus peste aceasta este aezat lama bimetalic 2, care se

nclzete deoarece conductorul n form de U are aria seciunii transversale uor diminuat. Armtura fix 3 a declanatorului electromagnetic, realizat sub forma

literei L, se afl plasat sub calea de curent, n timp ce armtura mobil 4 se afl plasat deasupra, pe clapeta 6 ce poate oscila n jurul axului 7. n cazul scurtcircuitelor acioneaz declanatorul electromagnetic, prin atragerea armturii

mobile 4 spre cea fix 3. n cazul curenilor de suprasarcin, lamela bimetalic 2 se curbeaz n timp, iar vrful piesei de reglaj 5 mpinge clapeta 6 pn ce

armtura 4 este atras de armtura fix 3. n ambele cazuri, prin rotirea axului 7 se transmite o aciune asupra zvorului, ce are ca urmare declanarea ntreruptorului.

Declanatoarele maximale de curent cu aciune temporizat independent

de curent pot aciona temporizat n cazul suprasarcinilor i instantaneu dac curentul depete o anumit valoare reglat. n figura 8. este reprezentat

schematic un asemenea declanator (firma BBC). El cuprinde un micromotor sincron plasat n coloana unui electromagnet. Pe miezul magnetic 1 este plasat nfurarea 2 parcurs de curentul de supravegheat. n coloana electromagnetului

se afl dispus rotorul n form de pahar 3. Spirele n scurtcircuit 4 i 5 determin decalajul fluxurilor n ntrefierul micromotorului, provocnd un cmp magnetic

nvrtitor. Cnd curentul este sub valoarea reglat a declanatorului, resortul antagonist 7 ine armtura mobil a electromagnetului n poziia ndeprtat de armtura fix 8. n acelai timp frna 12 calc pe rotorul n form de pahar 3,

mpiedicnd rotirea acestuia. n cazul unor cureni de suprasarcin, fora electromagnetic nvinge tensiunea resortului 7 i armtura mobil 6 se rotete

njurul axului 11 att ct i permite jocul clichetului 17. Odat cu aceast rotaie, frna 12 se ridic de pe rotorul n form de pahar, iar roata dinat 15 se cupleaz cu roata dinat 13 i sectorul dinat 14. Axul rotorului n form de pahar, prin

roata melcat de la captul su antreneaz roata 13 care prin roata 15 antreneaz

Fig.7. Declanator combinat

235

sectorul dinat 14. tiftul 16 fixat de sectorul dinat 14 se deplaseaz pn cnd mpinge tija 10 i desface zvorul 17. n acest moment armtura mobil este atras

i tija de declanare 8 lovete zvorul ntreruptorului. Deoarece turaia rotorului micromotorului este constant, aciunea declanatorului nu depinde de valoarea curentului. Reglarea temporizrii se poate face prin modificarea poziiei iniiale a

sectorului dinat 14. Aciunea instantanee a declanatorului, la cureni ce depesc de 10 ori valoarea reglat, este determinat de atragerea paietei 9 sub aciunea

fluxului de dispersie din coloana electromagnetului. n acest fel, prin intermediul unei tije izolante se transmite un impuls mecanic tijei 10 care, deschiznd clichetul 17, ofer posibilitatea ca armtura mobil 6 s fie atras de armtura fixa 1

mpotriva tensiunii resortului antagonist 7. Prin rotirea n jurul axei 11, tija de declanare 8 lovete zvorul ntreruptorului, provocnd declanarea lui

instantanee.

Reglarea curentului de la care se obine o declanare instantanee se realizeaz prin tensionarea resortului 18.

Declanatoarele de tensiune sunt formate dintr-un electromagnet

monofazat de tip clapet figura 9. n cazul declanatoarelor minimale de tensiune sau a declanatoarelor de tensiune nul, armtura mobil 4 este n funcionarea

normal atras de armtura fix 1. La dispariia tensiunii sau la scderea ei sub o anumit valoare, solenaia dat de bobina 5 determin o for activ mai mic, astfel c sub aciunea resortului antagonist 6, armtura mobil se rotete n jurul

axului 3 i piesa 7 lovete zvorul ntreruptorului, provocnd declanarea acestuia.

Fig. 8. Declanator maximal cu aciune temporizat independent de curent

236

Prin suportul 2, declanatorul este montat pe ntreruptor. Rezult necesitatea ca prin schema electric s se asigure alimentarea iniial a declanatorului minimal

de tensiune, nainte de alimentarea dispozitivului de anclanare.

Declanatoarele maximale de tensiune au n funcionarea normal armtura mobil n poziia din figura 9. La alimentarea bobinei 5 printr-un buton de

declanare sau la creterea tensiunii peste valoarea reglat, armtura mobil este atras i piesa 7 lovete zvorul ntreruptorului provocnd declanarea acestuia.

ntreruptoarele automate de curent alternativ se realizeaz sub dou forme

constructive: - ntreruptoare automate universale (n construcie deschis);

- ntreruptoare automate de tip compact (n construcie capsulat). a) ntreruptoarele automate universale la rndul lor se clasific n:

- ntreruptoare automate pentru instalaii interioare, avnd curenii

nominali In=616A i capacitatea de rupere Ir=12kA; - ntreruptoare automate de putere, cu In pn la 10004000A, i

Ir=5055kA; - ntreruptoare automate limitatoare, avnd timpi de acionare ta

237

declanatorului electromagnetic este curentul minim la care acioneaz declanatorul.

Dintre tipurile de ntreruptoare automate de putere fabricate vom analiza pe cel de tip OROMAX. n toate aceste aparate, ntreruperea arcului electric se realizeaz n camere de stingere care funcioneaz dup principiul efectului de

electrod combinat cu efectul de ni.

ntreruptorul automat de tip OROMAX se realizeaz pentru cureni nominali de la

1000 la 4000 A, fiind destinat pentru comutaia i protecia liniilor electrice, respectiv a motoarelor, generatoarelor i transformatoarelor mari. Acionarea se

face prin manet proprie sau prin motor de acionare, printr-un mecanism de acionare cu acumulare de energie n resorturi (cu resorturi pretensionate). O vedere de ansamblu a unui ntreruptor de tip OROMAX este prezentat figura 10.

Acest ntreruptor este prevzut pentru protecie cu declanatoare de tip H (declanatoare combinate termice i electromagnetice), cu curent de declanare

instantaneu reglat la 8 Ir. Pentru a face fa curenilor de scurtcircuit mari, acest ntreruptor este echipat cu contacte de lucru, contacte de rupere (de arc) i rampe (coarne) de introducere a arcului n interiorul camerelor de stingere. Principalele

elemente ale cii de curent a unui ntreruptor de tip OROMAX-4000 A sunt evideniate n figura 11, prin: 1-contactul principal (de lucru ); 2-contactul de

Fig.10. ntreruptor OROMAX

238

rupere (de arc); 3a i b-rampele (coarnele); 4-separator de flam; 5-pies suport pentru elementele mobile de contact: 6 - resort antagonist; 7 - pies intermediar; 8

-legtur flexibil; 9 - calea de curent.

ntreruptorul de tip OROMAX s efectuez cca. 20.000 de manevre de nchidere - deschidere n sarcin, i necesit operaiuni simple de ntreinere.

ntreruptoarele automate limitatoare se bazeaz n funcionarea lor pe

diminuarea valorii de vrf a curentului de scurtcircuit, prin utilizarea unor declanatoare ultrarapide. Zvorul acestor ntreruptoare este electromagnetic i nu

mecanic, declanatoarele ultrarapide, electromagnetice sau electrodinamice, provoac direct declanarea ntreruptorului.

b) ntreruptoarele automate de tip compact (n construcie capsulat)

Se utilizeaz pentru comanda i protecia la suprasarcin i scurtcircuit n instalaiile electrice industriale, fiind caracterizate prin: capacitate ridicat de

nchidere i rupere la gabarit redus; variante multiple de execuie; dispozitive de blocaj i semnalizare ce asigur securitatea personalului i sigurana n funcionare.

ntreruptoarele din clasa USOL se realizeaz pentru cureni nominali de

100, 250, 500 i 1000A. Inchiderea i deschiderea contactelor principale ale acestor ntreruptoare se face brusc, cu ajutorul unui mecanism cu genunchi i

clichet, cu anclanare i declanare rapid, independent de viteza de manevrare a operatorului. Camera de stingere este construit pe principiul efectului de electrod, cumulat cu efectul de ni. Sunt prevzute cu declanatoare maximale de

curent, termice i electromagnetice i cu un declanator minimal de tensiune. Puterea de rupere ridicat de obine prin:

- marea rapiditate de rspuns a declanatoarelor; - vitez mare de deplasare a echipajului mobil;

Fig. 11. Calea de curent

239

- distan mare ntre contactul mobil i cel fix n poziia deschis; - utilizarea unor camere de stingere performante.

Fig. 12. ntreruptor capsulat USOL-250 Un asemenea ntreruptor din clasa USOL este prezentat n figura 12, cu

urmtoarele pri componente: 1-maneta de acionare; 2-clichetul principal; 3-clapeta de armare; 4 i 5-biele; 6-echipajul mobil; 7-contactul mobil; 8-contactul

fix; 9-resort principal; 10-clapet ax declanator; 11-declanator termic; 12 - buton de reglaj; 13 - miezul fix al declanatorului electromagnetic; 14 - axul suport al echipajului mobil; 15-carcasa aparatului; 16-plac de prindere; 17-borne de

acordare; 18-camer de stingere cu plci feromagnetice; 19-armtura mobil a declanatorului electromagnetic; 20-axul declanatorului; 21 -clichet mic

240

1

9235

10

6

784

)a

)b

241

)c

Fig. 13. Cinematica ntreruptorului USOL

Cinematica ntreruptorului este ilustrat n figura 13, unde elementele

componente sunt: 1 -maneta de acionare; 2-clichet principal; 3-clapet de armare; 4-biela I; 5-biela II; 6-echipaj mobil; 7-contact mobil; 8-contact fix; 9-resort principal; 10-resort pentru presiunea de contact. Poziia a) este poziia deschis

nearmat a ntreruptorului. Pentru armarea ntreruptorului (poziia b) se deplaseaz n jos maneta 1 i, odat cu ea, resortul 9 pn la clichetarea pieselor 2 i 3. Pentru

nchiderea ntreruptorului se deplaseaz n sus maneta 1, resortul 9 fiind puternic tensionat. Deschiderea ntreruptorului se produce manual prin deplasarea n jos a manetei, ceea ce conduce la desfacerea clichetului principal sau prin acionarea

declanatoarelor asupra clapetei 3. Dup cum se constat din figura 13, n cazul acionrii manuale, maneta de acionare poate avea trei poziii: poziia intermediar

(de mijloc), figura 13.a, care indic declanarea ntreruptorului prin declanatoarele termice, electromagnetice sau de tensiune minim; poziia de jos - figura 13.b - corespunde poziiei, armat a ntreruptorului; poziia de sus -figura 13.c - corespunde

poziiei nchis a ntreruptorului. n afara acionrii manuale, ntreruptoarele capsulate pot fi acionate prin

electromagnet sau motor de acionare. n figura 14, se prezint schema electric de acionare a ntreruptoarelor de tip USOL n varianta cu electromagnet de acionare. La acionarea butonului cu revenire b2, se alimenteaz bobina contactorului auxiliar c

n serie cu contactul normal nchis RB1-2 al releului de blocaj RB. n acest fel, contactorul i nchide contactul principal C3-4 i se automenine prin contactul auxiliar

c13-14, permind punerea sub tensiune a nfurrii electromagnetului de acionare EM. Aceasta comand nchiderea ntreruptorului, care rmne zvort prin zvorul mecanic Z, contactele principale ale ntreruptorului permind alimentarea

242

consumatorului (A, B, C) n serie cu declanatorul electromagnetic e1 i cel termic e2.

0 R S T

1

2

3

4

5

6

1

2

1a

1e

2e

A B CI

CU

EM

RB

RB13

4

C1

2

3

14

3

4

13

14C

2b

1b

Fig.14. Schema electric de acionare a ntreruptorului USOL

15.2. Test de evaluare

1.ntreruptorul OROMAX este echipat cu: a. contacte de lucru

b. contacte de rupere c. rampe de introducere a arcului n interiorul camerelor de stingere R: a,b,c

2.Declanatoarele maximale de curent cu aciune temporizat independent de curent pot aciona:

a. temporizat n cazul suprasarcinilor b. instantaneu dac curentul depete valoarea reglat c. datorit armturii mobile

R: a,b 3.Mecanismul ntreruptorului automat de joas tensiune are urmtoarele funciuni:

a. menine ntreruptorul nchis i zvorete energia acumulat ntr-un resort necesar operaiei de deschidere automat a aparatului. b. asigur declanarea liber folosind o energie minim

243

c. asigur vitezele necesare pieselor mobile de contact att la nchidere ct i la deschidere.

R: a, b, c. 15.3. Lucrare de verificare

1. Definii i clasificai ntreruptoarele de putere de joas tensiune.

2. Care sunt prile componente ale unui ntreruptor automat de joas tensiune? 3. Explicai tipurile de declanatoare electromagnetice folosite n construcia unui ntreruptor automat de joas tensiune.