Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza






APARATE DE COMUTATIE SI DE PROTECTIE

tehnica mecanica











ALTE DOCUMENTE

TEHNOLOGIA SUDĂRII OŢELURILOR INOXIDABILE
Solicitari simple
Despre polielectroliti
Vanzarea catre instalatori
ORGANIZAREA STRUCTURALA
Segmentarea pietei consumatorilor industriali si pozitionarea pe un segment de piata
INTERFERENTA LUMINII
NORMA DE METROLOGIE LEGALA NML 029- 08 'Opacimetre"
Factori umani si performantele pilotului
Torsor minimal


Aparate de comutatie sI DE PROTECŢIE

          6.1. Aparataj de instalatii

            Aparatajul de instalatii este un ansamblu de produse destinate sa asigure cerintele impuse instalatiei electrice, sa protejeze instalatia si personalul de exploatare contra efectelor curentului electric, īn cazul defectelor accidentale, si sa garanteze functionarea corecta a receptoarelor alimentate din retea.

            Avānd īn vedere ca terminologia īn domeniul aparatajului nu este prezentata īnca pe plan international sub o forma unitara acceptabila, se poate consider 828t1923i a ca, din punct de vedere al rolului fundamental, cel de comutatie īn circuitele electrice, se disting:

            - aparate de comutatie de putere, destinate īn special pentru conectarea si deconectarea circuitelor de distributie si de alimentare a receptoarelor;

            - aparate de automatizare, care opereaza īn circuitele de putere mica, īn care circula semnalele de comanda.

             Din punct de vedere al rolului specific īn reteaua de energie, se deosebesc, pe de o parte, aparate de distributie si, pe de alta parte, aparate de comanda si auxiliare.

            Aparatele de distributie asigura: functionarea corecta a retelei, prin conectarea sau deconectarea diverselor ramuri; protectia circuitelor, prin īntrerupere automata īn caz de defect accidental; separarea electrica a circuitelor.

            Aparatele de comanda au drept scop:

- asigurarea functionarii aparatelor de distributie conform scopului instalatiei, permitānd:

            - un control al puterii transmise, inclusiv conectarea si deconectarea sarcinii,
                           atāt intentionat (manual sau automat), cāt si īn caz de avarie;

            - o anumita succesiune a manevrelor din retea;

- realizarea unor functii de automatizare:

- achizitii de date (detectie) constānd īn culegerea de informatii, prin
                 intermediul unor captori, privind starea marimilor caracteristice de proces,
                  īn vederea transmiterii lor sistemului de prelucrare a informatiei;

            - prelucrarea datelor, avānd ca rezultat:

                        - emiterea de ordine spre aparatele de comutatie;

                        - informatii necesare operatorilor pentru monitorizare functionarii (de
                           exemplu, semnalizari).

            Prin comanda unui aparat se īntelege ordinul transmis aparatului de a efectua o anumita operatie (de exemplu, manevra de īnchidere sau de deschidere, reglajul).

            Se disting diverse moduri de comanda asupra aparatelor de comutatie:

            - manuala, realizata prin interventia umana;

            - automata, realizata fara interventia umana, īn conditii predeterminate;

            - directa, dintr-un punct situat pe aparat sau īn imediata vecinatate a acestuia;

            - la distanta (telecomanda), dintr-un punct īndepartat fata de aparatul comandat.

            Aparatele auxiliare sunt folosite īn circuite speciale ca, de exemplu, circuitele de semnalizare.

          6.2. Aparate de distributie

            6.2.1. Tipuri de aparate

            Aparatele de distributie pot fi clasificate īn :

            - aparate de comutatie mecanice, care realizeaza modificarea continuitatii circuitului (īnchidere-deschidere respectiv stabilire-rupere) prin intermediul unor contacte separabile;

            - aparate electronice;

            - sigurante fuzibile care realizeaza numai īntreruperea (ruperea) īn conditii anormale (supracurenti).

            6.2.2. Functiile aparatelor electrice īn circuitele de putere

            Un aparat poate īndeplini una sau mai multe din urmatoarele functii: comutatia de putere, separarea, protectia electrica.

            Notiunea de comutatie poate fi privita sub diferite aspecte, īn functie de context:

            - modificarea configuratiei circuitului;

            - modificarea continuitatii circuitului:

                        - mecanic: īnchiderea-deschiderea

                        - electric: stabilirea-īntreruperea (ruperea) curentului.

Modificarea configuratiei sarcinii īn circuitele de putere poate avea loc  sub actiunea unei comenzi manuale sau electrice. Se disting:

            - comutatia functionala, īn conditii normale, eventual īntr-o secventa
                prestabilita: conectarea/deconectarea de la sursa de energie; modificarea circuitului;

            - deconectarea (oprirea) de urgenta (īntreruperea alimentarii), īn caz de pericol;

            - deconectarea īn vederea lucrarilor de īntretinere curenta (mentenabilitate).

            Asigurarea unei anumite secvente de functionare a instalatiei se realizeaza prin comanda asupra aparatelor de comutatie din circuitele de putere (functia de auxiliar de comanda);

            Separarea consta īn izolarea unui circuit/receptor fata de sursa de energie, astfel īncāt sa fie posibila efectuarea īn siguranta a unor interventii la partea separata.

            Protectia electrica are īn vedere evitarea si limitarea efectelor curentilor din instalatie:

            - protectia elementelor de circuit si/sau a receptoarelor īn caz de:

                        - supracurenti (suprasarcini, scurtcircuite);

                        - supratensiuni;

                        - scadere sau lipsa de tensiune;

            - protectia persoanelor īmpotriva electrocutarii īn cazul atingerilor accidentale
                (cauzate, īn principal, de defecte de izolatie).

            Protectia poate fi realizata direct de catre aparat (special conceput īn acest scop) sau la comanda altor aparate sau dispozitive de supraveghere īncorporate sau asociate aparatului.

            6.2.3. Marimi caracteristice generale ale aparatelor de comutatie

            Caracteristicile nominale standard sunt valorile caracteristice aproximative ale marimilor, specifice ansamblului conditiilor de functionare, care servesc pentru identificarea aparatului si  pe care se bazeaza īncercarile acestuia.

            Valorile nominale (valorile de utilizare) sunt valorile marimilor caracteristice stabilite, de regula de catre constructor, pentru un anumite conditii de functionare si care figureaza īn documentatia aferenta aparatului (de exemplu, īn cataloagele de produse).

            Tensiunea nominala de utilizare (notatie internationala Ue, notatie uzuala Un) este valoarea tensiunii care, alaturi de curentul nominal, determina domeniul de folosire a aparatului si la care se raporteaza īncercarile corespunzatoare si categoria de utilizare.

            Curentul prezumat al unui circuit reprezinta intensitatea curentului care ar circula īn circuitul considerat īn absenta aparatului īnseriat īn circuit (deci daca acesta ar prezenta o impedanta nula); poate fi apreciat ca valoare efectiva sau ca valoare de vārf.

            Curentul nominal standard al unui aparat este intensitatea curentului, aleasa dintr-o serie normalizata de valori , de regula asa-numita serie R10 cu modulul (de exemplu: .....6, 10, 16, 20,25, 32 ,.......100, 125, 160, ..400, ... A).

            Curentul nominal permanent (neīntrerupt, notat international Iu si uzual In), precizat de constructor, este valoarea curentului care poate fi suportat de aparat īn serviciu neīntrerupt.

            Curentul termic conventional (curentul nominal termic, curentul permanent maximal), īn aer liber sau īn carcasa, Ith este cea mai mare valoare a curentului de durata (8 ore), la 40oC, pentru care temperatura bornelor aparatului nu depaseste 105oC (Dq= 65oC = 65 K).

            Capacitatea de deconectare (capacitatea de rupere), notata Id, Ir sau Ic, este curentul maxim (valoare eficace) pe care aparatul īl poate īntrerupe, fara consecinte nedorite (degajare de flacara, arc electric permanent, amorsare a arcului electric īntre faze sau la masa, uzura exagerata a contactelor).

            Integrala Joule este precizata prin integrala curentului pentru un interval de timp dat:

                                                             

si este exprimata īn A2×s

            Categoria de utilizare defineste aplicabilitatea aparatului, fiind caracterizata, de exemplu, prin multiplii curentului sau tensiunii de serviciu, factor de putere, capacitate de rupere, selectivitate etc.

          6.3. Probleme de comutatie a circuitelor electrice īn curent alternativ

            Īn functie de natura sarcinii circuitului, fenomenele de comutatie īn circuite au o evolutie diferita si, īn consecinta, aparatele de comutatie cu acelasi curent termic vor avea o comportare diferita si performante diferite. Alegerea aparatelor de comutatie trebuie realizata deci īn strānsa corelatie cu natura sarcinii comutate.

            6.3.1. Conectarea circuitelor īn sarcina

            Se vor reaminti particularitatile de conectare pentru cāteva tipuri de sarcina reprezentative, la aceeasi valoare efectiva I a curentului īn serviciu permanent.

            a. Curentul de conectare a receptoarelor rezistive normale, cu rezistenta R, a caror temperatura de functionare nu depaseste cāteva sute de K, poate fi considerat practic egal cu curentul de functionare īn serviciu de durata (treapta de curent):

                                                                                                                              (6.3.1)

            b. Conectarea sarcinilor cu caracter preponderent inductiv (R + L), caracterizate prin factorul de putere cosj, include un regim tranzitoriu, īn care intensitatea curentului este data de o relatie de forma mentionata anterior pentru regimul de scurtcircuit (§ 3.7):

                                                                                        (6.3.2)

unde este amplitudinea curentului īn serviciu permanent, a = j - Y, Y - unghiul de conectare (evaluat fata de trecerea prin zero a tensiunii), T = L/R - constanta de timp electrica a circuitului.

            Se observa ca la t = 0 rezulta curentul de conectare

                                                                                                                      (6.3.3)

iar dupa prima semiperioada se manifesta curentul de soc, a carui valoare se calculeaza cu relatia similara expresiei 3.7.4:

                                                                                                                      (6.3.4)

            c. Pentru sarcinile cu caracter capacitiv (C+R), īn cazul cel mai defavorabil de conectare, curentul va fi.

                                                                                                    (6.3.5)

iar la t = 0 rezulta:

                                                                                                                        (6.3.6)

care, īn cazul cānd rezistenta circuitului este foarte mica, poate atinge valori de (3 ¼ 10)I.

            d. La conectarea lampilor cu incandescenta, filamentul aflat initial īn stare rece, ajunge īn stare finala la temperaturi ce depasesc 2500 K. Deoarece rezistenta variaza aproximativ cu puterea 1,2 a temperaturii absolute, valoarea initiala a acesteia este de circa
13 ori mai mica decāt valoarea īn serviciu permanent. Rezulta, īn general, un curent la conectare de ordinul (12
¼ 15)I.

            Curentul de conectare intra, de regula, īn categoria supracurentilor functionali. Valorile curentului de conectare influenteaza īncalzirea cailor de curent, inclusiv comportarea contactelor aparatelor de comutatie, existānd riscul de sudare a contactelor. Aceleasi valori sunt resimtite de aparatele de protectie la supracurenti, care nu trebuie sa le interpreteze drept valori de defect si, prin urmare, nu trebuie sa provoace deconectarea sarcinii.

            6.3.2. Deconectarea circuitelor

            Īntreruperea unui circuit este īnsotita de formarea unui arc electric īntre contactele aparatului de comutatie. Arcul electric reprezinta, īn general, un fenomen nedorit, avānd un efect termic distrugator si prelungind timpul de īntrerupere efectiva a circuitului. De retinut ca arcul īn curent alternativ se stinge īn fiecare semiperioada īn momentul trecerii naturale a curentului prin zero si se poate reaprinde īn semiperioada urmatoare daca deionizarea nu este suficienta, respectiv daca rigiditatea dielectrica a spatiului de descarcare este inferioara tensiunii aplicate.


            Dupa trecerea prin zero a curentului si stingerea arcului electric, tensiunea īntre contactele aparatului de comutatie devine tensiunea retelei, īn urma unui proces tranzitoriu sub forma unei oscilatii sinusoidale amortizate, cu o frecventa mult superioara frecventei retelei, ceea ce da nastere la o supratensiune (tensiunea oscilanta de restabilire). Īn absenta amortizarii, valoarea de vārf poate atinge sau chiar  (cum este, de exemplu, cazul sarcinilor capacitive).

            Reamorsarea arcului electric este rezultatul unei adevarate competitii īntre tensiunea oscilanta de restabilire (determinata de retea) si restabilirea rigiditatii dielectrice a spatiului dintre contacte (determinata de constructia aparatului de comutatie), competitie care se desfasoara diferit īn diferite aparate si la diferite tipuri de sarcini. Viteza de restabilire a tensiunii si amplitudinea acesteia depind, īn principal, de constantele circuitului īntrerupt. Restabilirea rigiditatii dielectrice este determinata, īn primul rānd, de actiunea dispozitivelor pentru stingerea arcului, de proprietatile mediului care stinge arcul, etc. Īn figura 6.3.1 sunt reprezentate evolutiile īn timp pentru: tensiunea retelei (cu valoarea U0 īn momentul trecerii prin zero a curentului, curba 1), tensiunea oscilanta de restabilire (curba 2), tensiunea de arc Ua, restabilirea rigiditatii dielectrice īn spatiul de descarcare (curba A - caz īn care are loc strapungerea spatiului de descarcare si reamorsarea arcului electric, respectiv curba B - cānd arcul nu se reaprinde).

            Īn general, aparatele de comutatie mecanice sunt construite astfel īncāt, īn mod repetitiv si fara a suferi deteriorari sensibile, sa accelereze stingerea arcului electric, prin deionizarea intensiva a spatiului de descarcare si prin realizarea unei anumite viteze de separare a contactelor.

            Trebuie subliniat si faptul ca, īn anumite situatii, coloana de arc electric de deconectare poate juca un rol pozitiv īn limitarea valorii curentului īntrerupt, prin īnserierea rezistentei sale īn circuit (§ 6.3.3).

            6.3.3. Limitarea curentului īntrerupt

            Īn timpul īntreruperii, īn functie de parametrii aparatului de comutatie si ai retelei, curentul de defect din circuit atinge cel putin o data valoarea de vārf.

            Efectele termice si electrodinamice ale curentilor de scurtcircuit, ale caror valori depasesc de zeci de ori valorile curentului īn serviciu normal si care pot necesita cāteva semiperioade pāna la īntreruperea de catre aparatul de comutatie, impun ca, pe cāt posibil, sa se diminueze amplitudinea si durata curentilor respectivi.


            Limitarea curentului īntrerupt consta īn abilitatea aparatului de a īmpiedica atingerea valorii de vārf a curentului de defect prezumat din circuit, reducānd valoarea curentului īntrerupt si durata acestuia prin circuit (sub o semiperioada) si diminuānd astfel solicitarile termice si mecanice din elementele de retea parcurse de curent si perturbarile electromagnetice rezultate. Limitarea curentului contribuie la exploatarea optima a circuitelor electrice, a sistemelor de bare colectoare si a aparatelor de comutatie si contribuie la prelungirea semnificativa a duratei de viata a acestora. Īn acelasi timp, devine posibila realizarea īn mod economic a selectivitatii functionarii aparatelor pe niveluri diferite ale retelei de distributie.

            Procesele fizice care contribuie la limitarea curentului īntrerupt sunt specifice fiecarui aparat de comutatie.

            Figura 6.3.2 exemplifica procesul de īntrerupere īn cazul īntreruptoarelor si al sigurantelor fuzibile. Curentul īntrerupt este limitat la o valoare il < .

          6.4. Aparate de comutatie mecanice

            6.4.1. Aparate cu functii specifice

            O mare parte din aparatele de comutatie sunt destinate sa realizeze sarcini specifice īn circuitele de distributie, fiecare aparat prezentānd anumite particularitati de functionare.

            a. Separatorul se caracterizeaza prin:

            - īnchidere si deschidere manuala, cu viteza dependenta de operator;

            - doua pozitii de repaus (īnchis, deschis);

            - īn pozitia deschis, evidentiabila īn mod clar (fie vizibil, fie prin dispozitive de semnalizare), realizeaza o distanta de izolare corespunzatoare, care asigura protectia personalului la interventia īn instalatia din aval;

            - nu poate fi manevrat īn sarcina, ci numai īn gol (stabilirea si īntreruperea curentului de sarcina se realizeaza de catre alte aparate din circuit);

            - realizeaza functia de separare;

            - suporta timp nelimitat curentii normali si, pentru scurt timp (precizat), curenti de suprasarcina si de scurtcircuit, pāna la eliminarea acestora de catre aparate specializate din circuit.

            b. Īntreruptorul (separator de sarcina) este caracterizat prin:

            - īnchidere si deschidere manuala, īn general cu viteza independenta de operator;

            - doua pozitii de repaus (īnchis, deschis);

            - suporta si īntrerupe curenti normali, inclusiv curenti de suprasarcina; poate fi manevrat īn sarcina;

            - suporta, un timp specificat, curenti de scurtcircuit,  pāna la eliminarea acestora de catre alte aparate specializate īnseriate īn circuit;

            - realizeaza functiile de comutatie functionala (īntr-un domeniu limitat de curenti) si separare.

            c. Īntreruptorul de putere (disjunctor) are drept particularitati:

            - īnchidere manuala sau prin acumulare de energie īntr-un resort, cu viteza independenta de operator (de exemplu, cu ajutorul unui motor);

            - doua pozitii de repaus (īnchis, deschis); mentinerea īn pozitia īnchis se realizeaza printr-un mecanism cu zavor (clichet);

            - deschidere voita (ca urmare a  comenzii operatorului (manuala sau electromagnetica, locala sau de la distanta) sau automata, īn caz de supracurenti (la comanda unor aparate de protectie - declansatoare - īncorporate);

            - prin echipare cu declansatoare, īndeplineste simultan functiile de comutatie de putere si de protectie;

            - poate fi conceput sa realizeze si functia de separare;

            - stabileste si īntrerupe curenti normali, inclusiv curenti de suprasarcina; īntrerupe curenti de scurtcircuit;

            - suporta, un timp specificat, curenti de scurtcircuit,  pāna la eliminarea acestora de catre aparatul respectiv;

            - numar posibil de manevre (īn gol si īn sarcina normala) relativ redus, datorita constructiei mecanice.

            d. contactorul (electromagnetic) se deosebeste prin:

            - actionare exclusiv prin electromagnet (īnchidere-deschidere, la comanda);

            - o singura pozitie de repaus (de regula, deschis), mentinerea īn pozitia actionat fiind asigurata de catre electromagnet;

            - stabileste, suporta si īntrerupe curenti normali si de suprasarcina;

            - suporta, un timp specificat, curenti de scurtcircuit,  pāna la eliminarea acestora de catre alte aparate specializate īnseriate īn circuit;

            - asociat cu relee adecvate, īndeplineste atāt functia de comutatie functionala (functia de baza), cāt si functia de protectie la suprasarcina;

            - poate fi folosit ca aparat auxiliar de comanda;

            - frecventa de conectare foarte mare (īn gol si īn sarcina).

            6.4.2. Asociatii de aparate

            Pentru a face fata cerintelor de comutatie si de protectie īn circuite, se asociaza diverse aparate cu functii specifice, care se completeaza functional reciproc.

            Ca exemple uzuale de combinatii, se pot mentiona:

            - contactor + relee de protectie (care realizeaza comutatia functionala si protectia la suprasarcina);

            - contactor (singur sau asociat cu relee de protectie) + sigurante fuzibile (care realizeaza comutatia functionala, protectia la scurtcircuit si, eventual, protectia la suprasarcina);

            - īntreruptor + sigurante fuzibile (asigurānd comutatia īn sarcina normala si protectia īn caz de scurtcircuit);

            - īntreruptor de putere + sigurante fuzibile (atunci cānd curentul de defect depaseste capacitatea de rupere a īntreruptorului).

            6.4.3. Aparate integrate, cu functii multiple

            Solutiile practice sunt:

            a. separator + sigurante īncorporate (sigurante fuzibile pe fiecare pol);

b. īntreruptor - separator;

            c. īntreruptor + sigurante īncorporate;

            d. īntreruptor de putere (disjunctor) - contactor;

            e. īntreruptor de putere (disjunctor) - contactor - separator;

            f. demaror (starter) - ansamblu de aparate care asigura pornirea si oprirea unui motor, precum si protectia acestuia īn caz de suprasarcina.

            6.4.4. Marimi caracteristice comune

            Pe lānga marimile mentionate īn § 6.2.3, sunt definite si alte marimi caracteristice ale aparatelor, dintre care o parte vor fi mentionate īn continuare.

            Capacitatea de conectare (de īnchidere) Icon reprezinta curentul maxim (valoare efectiva) pe care aparatul īl poate stabili, fara o uzura exagerata sau sudura contactelor.

            Curentul admisibil de scurta durata, cu notatia Isd sau Icw, este curentul (valoare efectiva) pe care aparatul īl poate suporta, īn pozitia īnchis, īntr-un timp si īn conditii specificate.

            Curentul nominal de utilizare (notatie internationala Ie), precizat de constructor, tine seama de tensiunea si frecventa nominala, de serviciul atribuit, de categoria de utilizare si, dpa caz, de tipul carcasei de protectie.

            Serviciile īn care contactele principale ale aparatului ramān īnchise, parcurse de un curent constant, pot fi, de exemplu:

            - serviciu de scurta durata (temporar), īn cadrul caruia nu se atinge echilibrul termic;

            - serviciu continuu (8 ore);

            - serviciu permanent (neīntrerupt) cu durata mai mare de 8 ore;

            - serviciu intermitent periodic sau serviciu intermitent, definit prin: duratele cu si fara sarcina, care nu permit atingerea echilibrului termic; factorul de īncarcare (raportul īntre durata de functionare īn sarcina si durata totala a ciclului - cunoscut si sub denumirile de durata relativa de conectare sau durata de actionare - si exprimat, de regula, īn procente : 15 - 25 - 40 - 60%);  frecventa de conectare (numarul de manevre pe ora).

            Anduranta mecanica este caracterizata prin numarul de cicluri de manevra (īnchidere-deschidere) īn gol (fara sarcina electrica) pe care īl poate efectua un aparat fara revizia sau īnlocuirea pieselor mecanice, cu posibilitatea īntretinerii normale conform indicatiilor      Anduranta electrica  este caracterizata prin numarul de cicluri de manevra (īnchidere-deschidere) īn sarcina pe care īl poate efectua un aparat fara repararea sau īnlocuirea pieselor mecanice.

            6.4.5. Circuitele aparatelor de comutatie

            Circuitele aparatelor electrice sunt:

            - circuite principale (de putere, de curenti intensi), avānd functia de comutatie (īnchidere-deschidere) īn circuitul electric aferent;

            - circuite de comanda, folosite pentru a comanda manevrele aparatului (īnchidere, deschidere sau īnchidere-deschidere);

            - circuite auxiliare, destinate a fi īnserate īn circuitele altor aparate, īndeplinind functii de semnalizare, blocare etc.

            Īn mod corespunzator, se deosebesc, pe de o parte, contacte principale si, pe de alta parte, contacte de comanda si contacte auxiliare, manevrate mecanic de aparatul respectiv.

            6.4.6. Conditii generale pentru realizarea functiei de comutatie

            Alegerea aparatelor se realizeaza pornind de la: curentul de calcul (de durata Ic si de vārf Iv) din circuitul respectiv, curentul de scurtcircuit al retelei Isc  (§ 4.5 ¼4.7) si de la categoria de utilizare.

            Se folosesc datele de catalog ale furnizorului de aparataj.

            Īn principiu, aparatele trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte:

            - īn functionare de durata, sa suporte timp nelimitat curentul de calcul: Is ³ Ic, īn functie de specificul receptorului;

            - sa prezinte stabilitate termica si dinamica īn cazul unui scurtcircuit īn aval de punctul de montare a aparatului, pentru o durata precizata;

            - sa asigure conectarea si deconectarea sarcinii fara consecinte daunatoare asupra instalatiei (supratensiuni, uzura a aparatelor, reamorsarea arcului electric), tinānd seama de supracurentii functionali de scurta durata;

            - sa poata īntrerupe curentii de defect din instalatie, īnainte ca acestia sa exercite efecte daunatoare asupra instalatiei;

- sa ofere posibilitatea de racordare la borne a conductoarelor retelei (sectiuni minime si maxime posibile).

          6.5. Protectia circuitelor electrice

            6.5.1. Functiile protectiei

            Protectia electrica a elementelor de circuit este asigurata prin doua functii:

            - detectarea situatiei anormale din circuit, realizata de elemente specifice (cum sunt releele sau declansatoarele) sau de catre sigurante fuzibile (care realizeaza si deconectarea circuitului);

            - īntreruperea circuitului, efectuata ca urmare a unei detectii, fie prin aparatul care realizeaza detectia (cazul sigurantelor fuzibile), fie prin aparate de comutatie mecanica (contactoare, īntreruptoare de putere) comandate de catre dispozitivul de protectie.

            6.5.2. Aparate de protectie la suprasarcina

            Protectia la suprasarcina se realizeaza practic prin:

- relee sau declansatoare termice conventionale sau dispozitive electronice, asociate cu sau īncorporate īn aparate de comutatie (§ 6.8);

- prin sigurante fuzibile alese īn mod convenabil, īn anumite circuite (§ 6.10.3).

            6.5.3. Aparate de protectie īmpotriva scurtcircuitelor

            Protectia īmpotriva scurtcircuitelor se obtine cu ajutorul sigurantelor fuzibile sau al disjunctoarelor. Īn cazul disjunctoarelor, detectarea scurtcircuitului si comanda de deschidere a aparatului sunt asigurate de catre declansatoarele electromagnetice īncorporate.

            Analiza comparativa a celor doua aparate scoate īn evidenta ca fiecare prezinta atāt avantaje, cāt si dezavantaje, pe baza carora se pot stabili situatiile īn care folosirea lor se recomanda cu precadere.

            Sigurantele fuzibile (§ 6.10) prezinta urmatoarele avantaje:

            - au o constructie simpla si un cost scazut;

            - au efect limitator, īntrerupānd curentul de scurtcircuit īnainte ca acesta sa atinga valoarea maxima (curentul prezumat ip) īn prima semiperioada (fig. 6.3.2); din acest motiv, instalatiile protejate cu sigurante fuzibile nu se verifica la stabilitatea termica, iar verificarea la stabilitatea dinamica se face la cea mai mare valoare instantanee a curentului care parcurge siguranta - curentul limitat taiat ilt (curent de trecere);

            - īndeplinesc si un rol de separator, patronul cu elementul fuzibil fiind amovibil.

            Ca dezavantaje ale sigurantelor fuzibile se mentioneaza:

            - necesitatea īnlocuirii patronului cu element fuzibil la fiecare defect, ceea ce, pe de o parte, diminueaza avantajul costului scazut si, pe de alta parte, conduce la timpi mari de repunere īn functiune a instalatiei dupa eliminarea defectului;

            - "īmbatrānirea" termica a elementului fuzibil, ca urmare a suprasarcinilor din retea sau a unor scurtcircuite care au fost eliminate prin topirea altor sigurante consecutive de curenti nominali mai mici;

            - posibilitatea īntreruperii unei singure faze, producānd functionarea motoarelor īn doua faze si, deci, suprasarcini ale acestora;

            - imposibilitatea unui reglaj al curentului de actionare, realizāndu-se o protectie "bruta";

            - curenti nominali limitati īn mod frecvent la 630 A.

            Avāndu-se īn vedere avantajele prezentate, precum si faptul ca o protectie "bruta" este suficienta īn retele, sigurantele sunt folosite īn majoritatea instaltiilor existente, īn portiunile de retea cu curenti de sarcina pāna la 630 A, īn special daca curentii de scurtcircuit sunt mari, iar suprasarcinile sunt rare.

            Īntreruptoarele (automate) de putere (§ 6.9) au o serie de avantaje:

            - echipate cu declansatoare de supracurent, īndeplinesc simultan functia de aparat de protectie (atāt la suprasarcina cāt si la scurtcircuit) si functia de aparat de comutatie;

            - permit repunerea rapida īn functiune a instalatiilor dupa defect;

            - exista posibilitatea reglarii curentului de actionare (la unele īntreruptoare), rezultānd o protectie mai exacta, mai adaptata īmpotriva suprasarcinilor si scurtcircuitelor;

            - asigura īntreruperea simultana a celor trei faze;

            - permit comenzi spre si de la alte aparate (inclusiv interblocaje, comanda de la distanta).

            Ca dezavantaje, se remarca:

            - constructia complicata si mai scumpa;

            - lipsa efectului de limitare a curentului de scurtcircuit de catre īntreruptoarele "clasice", cu īntreruperea curentului la trecerea naturala prin zero, spre sfārsitul celei de a doua semiperioade, cu toate consecintele care decurg din aceasta (solicitari termice si electrodinamice importante īn elementele retelei). Acest dezavantaj este eliminat la īntreruptoarele limitatoare, cu o constructie mai complicata, la care are loc limitarea curentului chiar īn prima semiperioada , similar sigurantelor fuzibile (fig.6.3.2).

            Īntreruptoarele automate se recomanda īn urmatoarele situatii:

            - pentru curenti de sarcina peste 630 A;

            - cānd este necesar ca instalatia sa fie repusa rapid īn functiune dupa defect, sa se execute comenzi da la distanta sau sa se prevada comenzi de la alte aparate sau interblocaje;

            - cānd instalatiile functioneaza frecvent īn regim de suprasarcina;

            - cānd se impune deconectarea pe toate fazele;

            - īn circuitele motoarelor de putere mare.

            Data fiind perfectionarea constructiva a īntreruptoarelor si dezvoltarea īntreruptoarelor limitatoare, o distributie fara sigurante fuzibile īn joasa tensiune, avantajoasa din multe puncte de vedere, devine o solutie cu o utilizare din ce īn ce mai larga.

            6.5.4. Protectia la scaderea tensiunii de alimentare

            Deconectarea echipamentelor alimentate, īn cazul disparitiei sau scaderii sub o anumita limita a tensiunii de alimentare, se realizeaza prin:

            - sensibilitatea contactoarelor electromagnetice la valoarea tensiunii de alimentare a bobinei;

            - relee sau declansatoare specializate.

          6.6. Contactoare

            Contactorul este un aparat cu o singura pozitie de repaus, actionat altfel decāt manual, care poate sa īnchida, sa suporte si sa īntrerupa curenti īn conditiile normale ale circuitului (inclusiv cele de suprasarcina).

            6.6.1. Contactorul electromagnetic

            Contactorul electromagnetic este constituit dintr-un electromagnet de actionare si un ansamblu de contacte principale si contacte auxiliare (fig. 6.6.1).

            6.6.2. Marimi caracteristice specifice

            Marimile definite īn § 6.2.3 si 6.4.4 sunt aplicabile, īn general, si contactoarelor, adaugāndu-li-se o serie de particularitati.


            Curentul nominal de utilizare Ie tine seama si de curentul nominal al releului de suprasarcina. Īn cazul utilizarii pentru comanda unui singur motor sau a unui receptor capacitiv, poate fi īnlocuit prin indicarea puterii maxime care poate fi comandata.

            Curentul temporar admisibil este definit pentru durate de: 1 s, 5 s, 10 s, 30 s, 1 min,
3 min sau 10 min, pornind din stare rece (curent nul timp de cel putin 15 min), la o temperatura a mediului ambiant de cel mult 40oC. Este inferior capacitatii de conectare. Prezinta interes, de exemplu, īn cazul motoarelor cu demaraj lung, datorat inertiei mecanismului antrenat.

            Categoria de utilizare īn curent alternativ (AC) si īn curent continuu (DC) defineste conditiile de stabilire si rupere a curentului īn raport cu curentul de utilizare Ie (Is).

            Pentru contactoare, categoria de utilizare depinde de:

            - natura receptorului comandat (rezistor, motor etc.)

            - conditiile īn care se efectueaza īnchiderea si deschiderea circuitului receptorului.


            Cāteva exemple sunt ilustrate īn figura 6.6.2:

            AC-1 - toate receptoarele alimentate īn curent alternativ, avānd cosj ³ 0,95 (sarcini rezistive);

            AC-3 - pornirea motoarelor asincrone cu rotorul īn scurtcircuit, deconectare īn sarcina;

            AC-4 - pornire, frānare contracurent si functionare īn impulsuri pentru motoare asincrone cu rotorul īn colivie.

            6.6.3. Alegerea contactoarelor

            Principalele marimi caracteristice sunt precizate īn datele de catalog ale furnizorului de aparataj (de exemplu, tab. 6.6.1, pentru contactoare Télémécanique).

                                                Tabelul 6.6.1. Caracteristici ale unor contactoare (Télémécanique).

Tip de contactor

LC1

D09

D12

D18

D25

D32

D40

D50

D65

D80

D95

Curent termic Ith, A

25

25

32

40

50

60

80

80

125

125

Curent de serviciu (utilizare) Is, A (qa = 40°C)

AC-1

25

25

32

40

50

60

80

80

125

125

AC-3

9

12

18

25

32

40

50

65

80

95

Putere activa nominala de utilizare (puterea normalizata a motorului, trifazat 400 V, AC-3), kW

4

5,5

7,5

11

15

18,5

22

30

37

45

Putere reactiva (capacitiva) de utilizare (trifazat, 400 V), kvar

11

11

15

20

25

30

40

40

60

60

Puterea maxima a transformatorului JT/JT comandat (trifazat, 400 V), kVA

7

7

8

12,5

15

24

27

31

34

34

Capacitate de īnchidere/rupere, Icon/Ir A

250

250

300

450

550

800

900

1000

1100

1100

Curent admisibil de scurta durata , Isd  A

Pentru 1s

Pentru 5 s

Pentru 10 s

210

130

105

210

130

105

240

185

145

380

290

240

430

340

260

720

420

320

810

520

400

900

660

520

990

800

640

990

800

640

Sectiune conductor de racord, mm2

4

4

6

6

10

16

25

25

50

50

a. Pentru un circuit de iluminat cu lampi cu incandescenta:

Curentul la conectare, filamentul lampilor fiind, initial, īn stare rece este:

                                                                                                               (6.6.1)

            Conditiile de alegere sunt:

                                                                                                                        (6.6.2)

            b. Pentru lampile cu descarcare electrica (AC-1, 40 oC):

                                                    - lampi fluorescente tubulare                                   (6.6.3)

                                         - lampi cu mercur sau sodiu la īnalta presiune                      (6.6.4)

(este necesar sa se verifice si conectarea sarcinii capacitive reprezentate de condensatorul de compensare montat īn paralel cu fiecare lampa).

            c. Īn cazul unui circuit de īncalzire rezistiv (AC-1, cosj » 1, I = const)

                                                                                                                             (6.6.5)

            d. Pentru circuitul de alimentare a unui transformator JT/JT (AC-1)

                                                                                                            (6.6.6)

            e. Circuitul capacitiv (AC-1) solicita, de regula:

                                                                                                                     (6.6.7)

            Puterea reactiva maxima comandabila este indicata īn catalogul constructorului (de exemplu, tab. 6.6.1).

            f. Circuitul unui motor asincron īn colivie (AC-3) - necesita un contactor specific puterii motorului comandat, conform tabelului cu caracteristici ale contactoarelor furnizate de constructor (de exemplu, tab. 6.6.1).

            Asociat cu un releu de protectie (de exemplu, un releu termic), contactorul asigura comutatia si protectia la suprasarcina īn circuitul unui motor. Un exemplu de schema este dat īn Anexa 2.

          6.7. Relee si declansatoare

            6.7.1. Principiul de functionare

            Releele si declansatoarele pot fi īncadrate īn categoria aparatelor de comanda, care, controlānd o anumita marime din circuitele electrice īn care sunt inserate, pot īndeplini atāt functii de protectie cāt si functii de automatizare.

Un releu/declansator consta īn principiu din doua componente. Organul de detectie este sensibilizat de marimea electrica din circuitul supravegheat si, īn conditii prestabilite pentru marimea urmarita, face sa intre īn actiune organul de executie.

Asemenea aparate pot fi concepute ca dispozitive de masura, care functioneaza atunci cānd marimea controlata iese din anumite limite prestabilite, sau ca dispozitive "tot sau nimic", actionate de o marime care fie se mentine īn limite admisibile, fie ca are valoarea zero.

            Releul electric este un aparat destinat sa produca modificari predeterminate īn unul sau mai multe circuite "de iesire", ca urmare a realizarii anumitor conditii īn circuitul "de intrare" caruia īi este afectat. Releul realizeaza īnchiderea sau deschiderea anumitor circuite prin intermediul contactelor lui, care sunt īnseriate īn aceste circuite (de exemplu, circuitul de comanda al unui aparat de comutatie). Asemenea dispozitive sunt realizate ca aparate independente. Releele de protectie pot fi asociate cu aparate de comutatie mecanica īn circuitele de putere (uzual, cu contactoare). Īn schemele de comanda, releele realizeaza comutatia "tot sau nimic" īn circuitele altor aparate.

            Declansatorul, asociat totdeauna cu un aparat mecanic de comutatie, este un dispozitiv legat mecanic cu aparatul respectiv, realizānd eliberarea organelor mecanice de retinere (zavorāre) si permitānd efectuarea manevrei de īnchidere. Uzual, declansatoarele sunt īncorporate īn īntreruptoarele de putere (disjunctoare).

            Releele/declansatoarele se pot grupa īn :

            - relee/declansatoare de protectie, marimea supravegheata putānd fi curentul sau tensiunea din circuite ;

            - relee de automatizare.

            Marea majoritate a releelor/declansatoarelor sunt aparate de amplitudine, care actioneaza la atingerea unui anumit prag fie prin valori crescatoare (aparate de maximum), fie prin valori descrescatoare (aparate de minimum).

            Conform aprincipiului de functionare, releele si declansatoarele pot fi construite ca aparate termice, electromagnetice sau electronice

            6.7.2. Marimi caracteristice pentru releele si declansatoarele de curent

            Releele/declansatoarele de curent, care supravegheaza intensitatea curentului dintr-un anumit circuit, au ca elemente caracteristice curentul nominal, curentul de reglaj si caracteristica timp-curent.

            Curentul nominal (sau curentul de serviciu) In corespunde intensitatii maxime a curentului de referinta din circuit.

            Curentul de reglaj Ir este valoarea intensitatii curentului din circuitul īn care releul/declansatorul este īnserat, la care se raporteaza caracteristicile de functionare ale aparatului si pentru care aparatul respectiv este reglat.

            Caracteristica timp-curent a unui releu/declansator indica durata de actionare (timpul de declansare propriu sau al aparatului asociat) īn functie de curentul prezumat din circuit, exprimata uzual īn multipli ai curentului de reglaj.

            Īn raport cu timpul de functionare (intervalul de timp īntre detectie si executie), releele/declansatoarele de protectie pot fi:

            - cu timp de actionare normal, denumite si instantanee (fara īntārziere intentionata a functionarii);

            - cu timp de actionare precizat, eventual reglabil, denumite si temporizate a caror actiune este īntārziata intentionat, prin folosirea unor organe de temporizare.

            Releele/declansatoarele pot avea o caracteristica independenta sau dependenta de valoarea marimii supravegheate (de intrare).

          6.8. Relee si declansatoare termice

            6.8.1. Constructie si caracteristici

            Releele si declansatoarele termice sunt construite pe baza unor lamele bimetalice (doua lamele metalice, cu coeficienti de dilatare termica diferiti, laminate īmpreuna) īncalzite de curentul din circuitul protejat:

            - fie direct, prin īnserierea īn circuit,

            - fie indirect, printr-o īnfasurare de īncalzire dispusa īn jurul lamelei,

            - fie mixt (direct si indirect).

            Īn cazul curentilor mari, se foloseste un transformator de curent.

            Releele termice de protectie care functioneaza īn curent alternativ sunt īn general tripolare; trei lamele bimetalice sunt continute īntr-o carcasa comuna. Releele sunt de regula compensate (fiind insensibile la variatia temperaturii ambiante) si prevazute cu un dispozitiv sensibil la īntreruperea unei faze (functionarea īn monofazat). Revenirea īn starea initiala dupa functionare (rearmarea) se poate face manual sau automat.

            Releele termice sunt asociate cu contactoare, avānd un contact de deschidere (normal īnchis) īnseriat īn circuitul bobinei de actionare a contactorului.

Declansatoarele termice sunt īn executie unipolara, fiind īnglobate īn īntreruptoare, putānd provoca deschidere aparatului prin dezavorārea mecanismului de mentinere īn pozitia īnchis.

            Curentul nominal (de serviciu) In este curentul nominal al lamelei bimetalice. Gama de curenti nominali cuprinde un numar de valori discrete (tab. 6.8.1).

            Curentul nominal al unui bloc de relee termice (realizat ca element independent) se constituie īntr-o scara de valori discrete, cu mai putine trepte decāt In, īntr-un bloc putānd fi montate lamele avānd curenti de serviciu īntr-o anumita gama (de exemplu, tab. 6.8.1).

                                                Tabelul 6.8.1  Trepte de curent pentru relee termice (exemple)

In, A

  Lamela

0,4

0,55

0,75

1,0

1,3

1,8

3,3

4,5

6

8

11

16

20

25

32

40

63

  Bloc

10

--

32

--

--

63

            Pentru a putea acoperi toate valorile curentului din circuitul supravegheat, releul/declansatorul poate fi reglat, īntr-o plaja stabilita, modificānd, cu ajutorul unui surub, cursa unghiulara pe care trebuie s-o efectueze extremitatea lamelei pentru a elibera dispozitivul care mentine releul/declansatorul armat.

            Plajele de reglaj corespunzatoare diverselor valori ale curentului de serviciu sunt alese astfel īncāt sa se suprapuna partial, dānd posibilitatea alegerii unui dispozitiv de protectie pentru orice valoare a curentului din circuitul protejat.

            Curentul de reglaj Ir poate fi situat īn una din plajele (indicate de catre constructor):

                                                                                                                  (6.8.1)

            Caracteristica (de declansare) timp-curent este o caracteristica descendenta, invers dependenta de curent (fig. 6.8.1, 6.8.2), indicata frecvent pentru functionarea pornind din stare rece (fara trecerea prealabila a unui curent); declansarea se produce dupa un timp cu atāt mai scurt cu cāt suprasarcina este mai mare. Īn cazul cānd suprasarcina intervine dupa o īncalzire prealabila la curentul nominal, constructorul trebuie sa furnizeze o curba corespunzatoare sau sa precizeze precentul de reducere a timpiilor de declansare
(25
¼ 50%).Declansarea are loc dupa depasirea unui prag cuprins īntre 105 si 120% din valoarea curentului de reglaj.


            Protectia la suprasarcina īn circuitele motoarelor trebuie realizata tinānd seama si de particularitatile pornirii. Supracurentul de pornire nu trebuie interpretat drept curent de defect. De asemenea, aparatele de protectie trebuie nu trebuie sa actioneze pe durata pornirii īn diferite conditii (de exemplu, pornire īn gol, porniri īn sarcina la antrenarea unor masini cu inertie mare). Pentru a putea fi adaptate le caracteristicile motoarelor, au fost stabilite clase de declansare (fig. 6.8.1, tab. 6.8.2).

            Protectia termica de clasa 10 (fig. 6.8.2) convine majoritatii situatiilor practice (timp de pornire sub 10 s).

                                    Tabelul 6.8.2. Clase de declansare

Clasa

Timp de declansare, pornind din stare rece (fara sarcina initiala)

1,05×Ir

1,2×Ir

1,5×Ir

7,2×Ir

10A

> 2 h

< 2 h

< 2 min

2 ¼ 10 s

10

, 4 min

4 ¼ 10 s

20

< 8 min

2 ¼ 20 s

30

< 12 min

2 ¼ 30 s

            Curentul de autoprotectie este valoarea curentului (circa 10×Is) care provoaca declansarea aparatului comandat de releu/declansator īnainte ca lamela bimetalica sa depaseasca temperatura limita la care se mentin caracteristicile de material.


            6.8.2. Alegerea releelor/declansatoarelor termice

            a. Alegerea curentului nominal al lamelei (curentul de serviciu) se face īn functie de curentul maxim admisibil al receptorului si conductorului circuitului.

            Pentru motoare, se alege acea valoare a curentului de serviciu īn a carui plaja de reglaj se situeaza (recomandabil, cāt mai aproape de limita superioara) curentul nominal al motorului:

                                                                                                                        (6.8.2)

            b. Alegerea curentului nominal al blocului de relee termice se face conform tabelului de corespondenta īntre curentii nominali ai lamelei si blocului (de exemplu, tab. 7.8.1).

          6.9. Īntreruptoare de putere (disjunctoare)

            Īntreruptorul de putere (disjunctorul) este capabil sa īnchida (stabileasca), sa suporte si sa īntrerupa curenti īn conditiile normale ale circuitului precum si sa suporte un timp determinat si sa īntrerupa curenti de suprasarcina si de scurtcircuit.

            6.9.1. Constructie si functionare

            Prin īncorporarea sau asocierea de elemente specializate, īntreruptoarele de putere sunt aparate capabile sa satisfaca simultan aproape toate functiile cerute de o instalatie electrica (comutatie, separare, protectie) precum si alte functii (semnalizare, masurare, comanda la distanta).


Desi, īn principiu, se pot realiza si ca īntreruptoare simple (neautomate), avānd numai functiile de comutatie si, eventual,  de separare, īntreruptoarele de putere sunt, de regula, echipate cu diverse declansatoare care permit declansarea automata īn caz de defect īn circuit (suprasarcina, scurtcircuit, lipsa de tensiune sau tensiune minima) sau comanda deconectarii de la distanta, asa cum rezulta din figura 6.9.1.

            Īn constructia "clasica", declansatoarele de curent sunt elemente unipolare:

            - declansatoare termice de suprasarcina ;

            - declansatoare electromagnetice (de curent maxim) pentru protectia la scurtcircuit.

            Īn constructiile moderne se folosesc declansatoare electronice.

            6.9.2. Marimi caracteristice specifice

            Marimilor precizate īn § 6.3.3 li se adauga o serie de marimi specifice.

            Categoriile de utilizare ale īntreruptoarelor sunt :

            - A - īntreruptoare fara o īntārziere deliberata de declansare la scurtcircuit;

            - B - īntreruptoare prevazute cu mijloace de temporizare a declansarii īn caz de scurtcircuit.

            Curentul nominal (de serviciu, de utilizare) In este curentul de serviciu neīntrerupt Iu si are aceeasi valoare cu curentul termic conventional Ith.

            Capacitatea de īnchidere pe scurtcircuit Icm se exprima prin valoarea de vārf a curentului de scurtcircuit prezumat, īn , pe care īntreruptorul īl poate conecta.

            Īn cazul ruperii īn scurtcircuit, se definesc:

            - Capacitatea de rupere limita la scurtcircuit (Idu sau Icu) - cea mai mare valoare a curentului īntrerupt, īn cadrul īncercarii la scurtcircuit;

            - Capacitatea de rupere de serviciu la scurtcircuit (Ids sau Ics) - corespunde curentului de defect maxim īntrerupt, fara ca aparatul sa fie afectat semnificativ; valoarea lui este definita ca un procent din Icu (25, 50, 75 sau 100%).

            Capacitatile de rupere se exprima īn kA (valoare efectiva).

            Curentul de scurta durata admisibil Icw este valoarea eficace a curentului de scurtcircuit prezumat, suportabila un timp specificat (de preferinta
0,05 - 0,1 - 0,25 - 0,5 - 1 s). Valorile minime sunt max[12In , 5 kA] pentru In
£ 2500 A si
30 kA pentru In
³ 2500 A. Se defineste pentru īntreruptoare din categoria B.


            Caracteristica de limitare a curentului de scurtcircuit, specifica īntreruptoarelor limitatoare, arata dependenta valorii de vārf a curentului limitat īn raport cu valoarea efectiva a curentului de defect prezumat (fig. 6.9.2).

            Īn principiu, caracteristica timp-curent a unui īntreruptor care asigura functiile de protectie la supracurenti este formata din caracteristicile timp-curent ale declansatoarelor termic si electromagnetic. Caracteristica declansatorului termic, destinat protectiei īn caz de suprasarcina, este o caracteristica dependenta de curent (§ 6.8), iar caracteristicadeclansatorului electromagnetic, destinat protectiei īn caz de scurtcircuit, este o caracteristica practic independenta de curent (fig. 6.9.3).

            Curentii de reglaj sunt Ir (Irt, In) pentru declansatorul termic respectiv Im pentru declansatorul electromagnetic.

            Declansatorul termic este, īn esenta, clasic, corespunzānd acelorasi cerinte mentionate īn § 6.8.

            Declansatorul electromagnetic este conceput astfel īncāt sa satisfaca cerintele impuse de sarcina circuitului. Īn acest sens, standardele stabilesc curbe specifice care difera prin valoarea curentului de reglaj (Im)īn raport cu valoarea de reglaj a declansatorului termic (In), conform tabelului 6.9.1. Īn figurile 6.9.4, 6.9.5, 6.9.6 sunt prezentate grafic curbele caracteristice, cu precizarea limitelor de declansare termica (1 - la rece) si
electromagnetica (2) pentru īntreruptoare din categoria A (netemporizate).



Tabelul 6.9.1. Curbe de declansare

Curba

Im/In

Figura

Aplicatii

B

3,2¼4,8 fix

6.9.4

Protectia generatoarelor, a personalului si a lungimilor mari de cablu (īn sistemele TN si TT)

C

7¼10 fix

6.9.4

Protectia cablurilor care alimenteaza receptoare clasice

D

10¼14 fix

6.9.4

Protectia cablurilor de alimentare a receptoarelor cu curenti de vārf

MA

12 fix

6.9.5

Protectia demaroarelor pentru motoare

K

10¼14 fix

6.9.5

Protectia cablurilor de alimentare a receptoarelor cu curenti de vārf

Z

2,4¼3,6

6.9.5

Protectia circuitelor electronice

U

5,5¼8,8

6.9.6

Protectia circuitelor de distributie terminale īn sectoarele tertiare, agricole sau industriale

L

2,6¼3,85

6.9.6

Protectia circuitelor si a personalului īn circuitele terminale, pentru lungimi ale cablurilor mai mari decāt īn cazul curbei U (sistem TNS)

            6.9.3. Alegerea īntreruptoarelor

            Pe lānga cerintele mentionate anterior pentru functia de comutatie si pentru protectia la suprasarcina, este necesar, īn principiu, ca declansatoarele de curent maxim sa asigure protectia conductorului retelei la scurtcircuit si sa nu reactioneze la supracurentii functionali (de vārf) din circuit (daca acestia exista).

            a. Protectia conductorului este realizata atunci cānd caracteristica de declansare a īntreruptorului se situeaza sub caracteristica I2t a conductorului (integrala Joule a īntreruptorului trebuie sa fie inferioara integralei Joule a conductorului) pentru toate valorile curentului de defect pāna la capacitatea de rupere Ids a aparatului (fig. 6.9.7).

            Īn practica se foloseste frecvent pentru īntreruptoarele normale relatia:

                                                                                                                      (6.9.1)


 fiind intensitatea curentului maxim admisibil, īn conditii de exploatare, functie de sectiunea conductorului (cap. 5);

            b. Nefunctionarea la curentii de vārf are loc daca declansatorul electromagnetic este reglat astfel īncāt:

                                                                                                                        (6.9.2)

            Pentru situatiile concrete, este necesar sa se aiba īn vedere caracteristicile de declansare specifice.

            Alegerea īntreruptoarelor limitatoare urmeaza aceleasi principii aplicate īnsa particularitatilor constructive si functionale corespunzatoare.

          6.10. Sigurante fuzibile

            Siguranta este un aparat destinat ca, prin topirea unuia sau mai multor elemente dimensionate īn acest scop, sa deschida circuitul in care este intercalata, īntrerupānd curentul atunci cānd acesta depaseste o anumita valoare īntr-un timp suficient.

            6.10.1. Constructie si functionare

            O siguranta fuzibila are, īn general, doua componente de baza :

            - elementul īnlocuibil (de īnlocuire) - partea mobila care contine elementul fuzibil ce urmeaza a se topi īn caz de defect si care va fi īnlocuita dupa functionare - prevazut cu contacte īn vederea montarii īn soclu ;

            - soclul - partea fixa, īn care se monteaza elementul de īnlocuire, prevazut cu contacte fixe racordate direct la circuitul protejat.

            Īn functie de realizarea constructiva, privind asamblarea elementului de īnlocuire cu soclul, se deosebesc :

            - sigurante cu filet ;

            - sigurante tubulare ;

            - sigurante cu "cutite".

            Sigurantele functioneaza (prin topirea elementului fuzibil) īn principal ca aparate de protectie īn caz de scurtcircuit. Īn anumite circuite, sigurantele pot fi folosite si ca aparate de protectie la suprasarcina.

            6.10.2. Caracteristici principale

            Curentul nominal al elementului de īnlocuire In este curentul la care elementul de īnlocuire (fuzibil) rezista timp nelimitat.

            Valorile curentilor nominali sunt (conform CEI): 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 A.

            Curentul nominal al soclului Isoclu caracterizeaza functionarea normala a soclului īn care se monteaza elementele de īnlocuire.

            Valorile celor doi curenti variaza īn trepte corelate, conform tabelului 6.10.1 si se indica īn scheme sub forma unei fractii Isoclu/In.

            Tabelul 6.10.1. Trepte de curent pentru sigurante fuzibile

In, A

Fuzibil

 6 10 16 20 25 32 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630

Soclu

Sigurante cu filet

25

63

100

-

Sigurante tip "cutit" sau tubulare

160

-

-

250

-

-

400

-

-

630

            Identificarea sigurantelor fuzibile se face printr-un grup de doua litere:

            - prima litera indica domeniul curentilor de rupere (de catre elementul de īnlocuire):

                        - g - toti curentii;

                        - a - numai o parte din curenti;

            - a doua litera precizeaza categoria de utilizare, definind caracteristica timp-curent, timpii si curentii conventionali:

                        - gG - sigurante de uz general, care pot rupe orice curent;

                        - aM - sigurante pentru protectia circuitelor motoarelor, care pot rupe numai o parte din curenti.


            Īn practica de proiectare se mai īntālneste notatia gL - sigurante pentru protectia liniilor (conductoare si cabluri).

            Īn mod frecvent, sigurantele gG sunt folosite si pentru protectia circuitelor motoarelor, īn masura īn care caracteristicile lor tin seama de curentul de pornire al motorului. Este evident ca, la acelasi curent de calcul al circuitului, sigurantele din circuitul unui motor vor avea curenti nominali mai mari decāt īn cazul unui receptor fara curent de vārf.

            Curentul (conventional) de nefuziune Inf este valoarea curentului pe care elementul de īnlocuire īl poate suporta un timp precizat (1, 2, 3, 4 ore, īn functie de curentul nominal) fara a se topi. Pentru fuzibilele cu In > 25 A, Inf = (1,3 ¼1,2)×In. Curentul (conventional) de fuziune If este valoarea curentului care provoaca functionarea elementului de īnlocuire īnainte de expirarea timpului specificat. Pentru fuzibilele cu In > 25 A, If = 1,6×In.

            Corespunzator principiului de functionare a sigurantelor caracteristica timp - curent (caracteristica de protectie) este o curba care indica, īn functie de curentul prezumat īntrerupt, fie durata de prearc, numita si durata de topire, (timpul scurs īntre aparitia curentului de defect si momentul formarii arcului electric), fie durata de functionare (suma duratelor de prearc si de arc). Caracteristicile de protectie se reprezinta īn coordonate dublu logaritmice. Caracteristica de topire(curba a, fig. 6.10.1) are drept asimptote dreapta curentului de topire If si dreapta (c) corespunzatoare integralei Joule de topire (curba b reprezentānd caracteristica de functionare). Practic, curbele de prearc si de functionare sunt identice pāna la valori ale curentului īn jur de 20 In. De retinut ca, īn cataloagele producatorilor de sigurante, sunt indicate, de regula, caracteristicile de prearc corespunzatoare fuzibilelor īn stare rece; pentru sigurantele preīncalzite, prin trecerea curentului de serviciu, duratele se reduc proportional cu sarcina preliminara, ajungānd la circa 65% dupa functionarea la curentul nominal.

            Avānd īn vedere dispersia timpilor de topire si de functionare, la aceeasi valoare a curentului, fiecarei sigurante īi corespund, īn general, doua curbe delimitānd o zona de protectie īn care poate avea loc īntreruperea. Dispersia caracteristicilor de protectie se ia īn considerare īn proiectarea retelelor pentru receptoare foarte importante; īn rest se recurge la caracteristica de protectie sub forma unei singure curbe reprezentānd, de regula, durata de prearc īn functie de intensitatea curentului.


            Diferenta īntre caracteristicile celor doua clase de sigurante gG si aM este evidentiata īn figura 6.10.2. Īn timp ce sigurantele de uz general īntrerup curentii cu valori cuprinse īntre curentul conventional de fuziune (circa 1,6In) si capacitatea lor de rupere Ir, sigurantele de īnsotire functioneaza ca protectie īncepānd cu valori de circa 4In.

            Caracteristicile sigurantelor gG cu diferiti curenti nominali In alcatuiesc o familie de caracteristici (fig. 6.10.3) din care se observa ca, la aceeasi valoare a curentului de scurtcircuit care parcurge succesiv mai multe sigurante, functioneaza mai īntāi, de regula, fuzibilul cu curentul nominal cel mai mic. Asa cum s-a mentionat, timpii de functionare indicati īn caracteristici pentru starea rece a sigurantelor se reduc cu circa 35% īn cazul unei sarcini preliminare egale cu curentul nominal.

            Integrala Joule de functionare are valorile maxime prezentate selectiv in tabelul 6.10.3.

                                                                                                Tabelul 6.10.2

In, A

10

25

50

80

100

160

250

315

400

I2t, A2×s

640

4000

13700

21200

36000

104000

302000

557000

900000

            Caracteristica de limitare (fig. 6.10.4) indica, la o anumita valoare a curentului nominal In, valoarea curentului limitat taiat (numit si curent de trecere) iD (valoarea instantanee maxima a curentului limitat il) functie de valoarea efectiva a curentului de scurtcircuit prezumat Ip (īn exemplul din figura, la un scurtcircuit simetric cu Ip = 10 kA, curentul din circuit este limitat, īn cursul īntreruperii la 7 kA pentru o siguranta cu In = 100 A, īn timp ce o siguranta cu In = 10 A limiteaza valoarea curentului la 1,4 kA). Fenomenul de limitare a curentului este ilustrat īn figura (6.3.2).

            6.10.3. Alegerea sigurantelor fuzibile

            Alegerea sigurantelor consta īn stabilirea curentului nominal al elementului de īnlocuire In, urmata de alegerea soclului corespunzator (de exemplu, conform tab.6.10.1). Īn acest scop, īn practica se folosesc relatii simple īntre curentul nominal al sigurantei si parametrii circuitului īn care sunt īnserate (curentul de calcul Ic, curentul de vārf Iv, curentul maxim admisibil al conductorului sau cablului ), specifice conditiilor de exploatare.

            I. Sigurantele de uz general folosite īn circuitele de putere trebuie sa satisfaca simultan doua sau trei conditii īn absenta respectiv īn prezenta curentului de vārf īn circuitul respectiv.

            1. Siguranta trebuie sa suporte timp nelimitat curentul de calcul al circuitului, ceea ce se realizeaza atunci cānd curentul nominal al sigurantei este superior curentului de calcul:

                                                                                                                            (6.10.1)

(din acest punct de vedere, siguranta ar trebui sa fie de un curent cāt mai mare).

            2. Trebuie sa se asigure protectia conductorului retelei la supracurenti anormali, deconectānd circuitul īnainte ca temperatura acestuia sa depaseasca limitele admise, īn corelatie cu valoarea curentului maxim admisibil corespunzator materialului si sectiunii conductorului metalic, executia circuitului (conductor, cablu, bare) si conditiilor de montaj si exploatare:

            a. protectia numai la scurtcircuit (daca este cazul, īn circuit trebuie sa existe un dispozitiv special de protectie la suprasarcina):

                                                                                                                       (6.10.2)

            b. protectia la suprasarcina si scurtcircuit (daca īn circuit nu sunt prevazute aparate specifice de protectie la suprasarcina):

                                                                                                                         (6.10.3)

            Din acest punct de vedere, siguranta ar trebui sa aiba curent nominal cīt mai mic.


            Mai precis, protectia conductorului rezulta din corelarea integralei Joule a acestuia cu integrala Joule de functionare a sigurantei (fig. 6.10.5).

            3. Siguranta nu trebuie sa functioneze la curentii de vārf (supracurenti functionali, care nu trebuie interpretati drept curenti de defect). Curentul nominal al sigurantei trebuie corelat cu intensitatea curentului de vārf Iv si cu durata acestuia  tv.

            Īn cazul cel mai des īntālnit al motoarelor electrice, intervin curentul de pornire Ip:

                                                   (cf. §. 4.6)                                        (6.10.4)

si durata pornirii

                                                                                                                                 (6.10.5)

care depinde de dificultatea pornirii, īn functie de sarcina īn momentul pornirii. Se pot considera aproximativ valorile din tabelul 6.10.3:

                                                                        Tabelul 6.10.3

Felul pornirii

Timp de pornire tp, s

usoara

2 ¼ 5

normala

5 ¼ 8 (10)

grea

> 8 (10)

            Exista mai multe modalitati de aplicare a acestei conditii.

            a. folosirea caracteristicilor individuale timp-curent t = f(In) ale sigurantelor
(fig. 6.10.6); se poate alege orice siguranta a carei caracteristica se gaseste deasupra punctului critic, de coordonate (tp, Ip);

            b. folosirea unei caracteristici comune pentru o familie de sigurante t = f(I/In), care, de regula este reprezentata printr-o zona īn planul caracteristicilor (fig. 6.10.7); conditia de alegere este

                                                                                                                              (6.10.6)


īn care Cp depinde atāt de felul motorului si schema de pornire (Kp), cāt si de dificultatea pornirii (tp). Īn practica de proiectare actuala, se considera valorile din tabelul 6.10.4 (care conduc, se pare, la o supradimensionare acceptabila).

                                                                                                                        Tabelul 6.10.4

Felul motorului

Felul pornirii

Cp

asincron, cu rotorul īn scurtcircuit
    (īn colivie)

directa, usoara

2,5

directa, grea

2

stea-triunghi

2

cu frecventa mare, la intervale mici

1,6 ¼ 2

asincron, cu rotorul bobinat (cu inele)

2

de curent continuu

1,7

            c. utilizarea indicatiilor din cataloagele de produs, specifice tipului de siguranta, care se pot prezenta sub cel putin doua forme:

            · tabele indicānd direct curentul nominal al sigurantei īn functie de puterea motorului;

            · relatia īntre curentul nominal al sigurantei si curentul nominal al motorului

                                                                                                                     (6.10.7)

            De exemplu, pentru unele sigurante produse de AEG se indica pentru factorul C valorile 1,2 ¼ 1,5 pentru pornire normala si peste 1,5 pentru pornire grea.

            Pentru a permite conectarea receptoarelor cu sarcini de vārf, sigurantele din circuitele respective (cu curentul nominal superior valorii Iv/Cv) ar trebui sa fie de gabarit cāt mai mare. Limita superioara este determinata de asigurarea protectiei conductorului retelei.

            II. Sigurantele de uz general folosite īn circuitele de lumina si prize (care asigura si protectia la suprasarcina rezultata prin supraīncarcare) trebuie sa satisfaca relatia:

            a. daca posibilitatea de aparitie a suprasarcinilor este minima (de exemplu, īn cazul lampilor fluorescente tubulare)

                                                                                                                              (6.10.8)

            b. īn restul cazurilor:

                                                                                                        (6.10.9)

            III. Sigurantele de īnsotire se aleg conform indicatiilor din cataloagele referitoare la receptorul alimentat.

6. Aparate de comutatie si de protectie

6.1. Aparataj de instalatii........................................................................................................... 6.1

6.2. Aparate de distributie.......................................................................................................... 6.1

6.2.1. Tipuri de aparate......................................................................................................... 6.1

6.2.2. Functiile aparatelor electrice īn circuitele de putere........................................................ 6.2

6.2.3. Marimi caracteristice generale ale aparatelor de comutatie............................................ 6.2

6.3. Probleme de comutatie a circuitelor electrice īn curent alternativ........................................... 6.3

6.3.1. Conectarea circuitelor īn sarcina................................................................................... 6.3

6.3.2. Deconectarea circuitelor.............................................................................................. 6.4

6.3.3. Limitarea curentului īntrerupt........................................................................................ 6.5

6.4. Aparate de comutatie mecanice........................................................................................... 6.6

6.4.1. Aparate cu functii specifice........................................................................................... 6.6

6.4.2. Asociatii de aparate..................................................................................................... 6.7

6.4.3. Aparate integrate, cu functii multiple............................................................................. 6.7

6.4.4. Marimi caracteristice comune....................................................................................... 6.7

6.4.5. Circuitele aparatelor de comutatie................................................................................ 6.8

6.4.6. Conditii generale pentru realizarea functiei de comutatie................................................ 6.8

6.5. Protectia circuitelor electrice............................................................................................... 6.9

6.5.1. Functiile protectiei........................................................................................................ 6.9

6.5.2. Aparate de protectie la suprasarcina............................................................................. 6.9

6.5.3. Aparate de protectie īmpotriva scurtcircuitelor.............................................................. 6.9

6.5.4. Protectia la scaderea tensiunii de alimentare................................................................ 6.10

6.6. Contactoare..................................................................................................................... 6.10

6.6.1. Contactorul electromagnetic....................................................................................... 6.10

6.6.2. Marimi caracteristice specifice.................................................................................... 6.10

6.6.3. Alegerea contactoarelor............................................................................................. 6.11

6.7. Relee si declansatoare.......................................................................................................... 13

6.7.1. Principiul de functionare............................................................................................. 6.13

6.7.2. Marimi caracteristice pentru releele si declansatoarele de curent.................................. 6.13

6.8. Relee si declansatoare termice........................................................................................... 6.14

6.8.1. Constructie si caracteristici......................................................................................... 6.14

    6.8.2. Alegerea releelor/declansatoarelor termice.............................................................. 6.16

6.9. Īntreruptoare de putere (disjunctoare)............................................................................... 6.16

6.9.1. Constructie si functionare........................................................................................... 6.17

6.9.2. Marimi caracteristice specifice.................................................................................... 6.17

6.9.3. Alegerea īntreruptoarelor........................................................................................... 6.20

6.10. Sigurante fuzibile............................................................................................................. 6.21

6.10.1. Constructie si functionare......................................................................................... 6.21

6.10.2. Caracteristici principale............................................................................................ 6.22

6.10.3. Alegerea sigurantelor fuzibile.................................................................................... 6.24


Document Info


Accesari: 8746
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.

 


Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2014 )