Descrierea instalatiei electrice

Descrierea instalatiei electrice.

Instalatia electrica este compusa din doua circuite :

  ►un circuit de forta

  ►un circuit de comanda

I.1 Instalatia electrica de comanda.

  este la randul ei compusa din urmatoarele elemente de circuit :

  ►sigurante fuzibile

  ►butoane de comanda

  ►relee termice

  ►contactoare

I.2 In instalatia electrica de forta.

  se regaseste motorul asincron si masina de gaurit de banc.

I.3 Pornirea instalatiei si a motorului.

Se alimenteaza infasurarea de pe stator si infasurarea de pe rotor cu un curent alternativ trifazat.

Infasurarea statorica va produce un camp magnetic variabil in timp si invartitor in spatiu cu turatia n₁=f₁/p rot./sec.

Conform principiului inductiei electromagnetice la interactiunea dintre curentul din stator si campul statoric va apare un cuplu de forte care va pune in miscare rotorul.

La punerea in functiune a schemei apasandu-se pe butonul de pornire bp₁ din circuitul 3, moment in care bobina contactorului 1C

este sub tensiune si va inchide toate contactele normal deschise (atat principale - din circuitul 1 cat si secundare - din circuitul 4) si va deschide toate contactele normal inchise (din cicuitul 5) :

☻aclanseaza 1C care :

  prin c.a.n.d (contact auxiliar

normal deschis - din circuitul 4) se autoretine.

  prin CP (contact principal) porneste motorul, intr-un sens.

  declanseaza 1C (din circuitul 5) asigurand protectia motorului in cazul in care se apasa din greseala butonul bp₂ (din circuitul 5).

Contactorul 1C alimenteaza motorul cu succesiunea normala a fazelor RST.

Daca dorim sa pornim motorul in sensul fazelor TSR atunci vom apasa pe butonul bp₂ din circuitul 5 cand :

☻aclanseaza 2C care :

  prin c.a.n.d (din circuitul 6) se autoretine.

  prin CP (din circuitul 2) porneste motorul in celalalt sens.

☻declanseaza 2C (din circuitul 3) asigurand protectia motorului in cazul in care se apasa accidental pe butonul bp₁ (din circuitul 3).

I.4 Oprirea instalatiei si a motorului.

Este posibila prin apasarea butonului b₀ (din circuitul 3) cand :

☻bobinele contactoarelor 1C si 2C nu vor mai fi alimentate.

Observatie: Oprirea motorului este absolut necesara daca se doreste inversarea sensului de rotatie.

I.5 Uilizari ale instalatiei electrice cu motor asincron trifazat.

  ♠sunt folosite in general ca masini unelte polizoare, masini de gaurit, fierastraie mecanice, strunguri, freze, etc).

  ♠sunt folosite ca motoare pentru actionari de poduri rulante, macarale, pompe, ventilatoare.

Aceste avantaje fac ca motoarele electrice sa fie folosite si utilizate in domenii de activitate variate.

I.6 Descrierea partilor importante.

Dupa cum stim o instalatie electrica trebuie sa fie compusa din cateva elemente de circuit foarte importante.

Astfel in instalatia electrica de comanda elementele de circuit importante sunt :

a) Siguranta fuzibila este un aparat de protectie impotriva scurtcircuitelor care intrerup circuitul, protejat prin topirea unui fuzibil (fir sau banda subtire, cu sectiunea corelata la curentul de intrerupt si cu timpul in care trebuie sa se topeasca).

  sigurantele fuzibile obisnuite, folosite foarte mult in instalatiile electrice sunt aparate de protectie cele mai simple si cele mai eficace

  sigurantele fuzibile sunt alcatuite din trei parti distincte :

♦soclu

♦capac

♦patronul fuzibil propriu-zis

  din punct de vedere constructiv sigurantele pot fi :

♦auto

♦mignon

♦normale cu filet si furci

Sigurantele cu filet sunt construite in doua variante :

♦cu legatura fata LF

♦cu legatura spate LS

Intr-o schema de comanda simbolul unei sigurante este :

La montarea sigurantelor LS succesiunea corecta a elementelor pe piciorul unui soclu este :

  ♥ saiba -- inel de siguranta - piulita Am - saiba de alama - conductor - saiba plata - inel de siguranta - piulita.

La montare trebuie avut in vedere ca firul conductor sa aiba ochi in jurul bornei, sau in cazul sectiunilor mari, papuc.

Trebuie avuta o grija deosebita ca strangerea conductoarelor la bornele de legatura sa se faca bine, pentru a evita o supraincalzire a bornelor si prin aceasta si influentara caracteristiciide fuziune a patronului fuzibil.

Capacul filetat al sigurantei trebuie bine insurubat pentru a se asigura forta necesara de apasare ceruta de contact.O siguranta fuzibila corect dimensionata si montata efectueaza o protectie sigura si ieftina impotriva scurtcircuitelor.

Sigurantele cu mare putere de rupere (MPR) sunt sigurante ce se folosesc in instalatiile electrice unde este nevoie ca sa se protejeze circuitul electric impotriva curentilor foarte mari.

Aceste sigurante se monteaza in plan vertical in panourile electrice.Introducerea si scoaterea sigurantei din furci se face cu ajutorulunui maner izolat care asigura manipularea fara pericol de electrocutare.

Scara curentilor nominali pentru fuzibilul sigurantei este urmatoarea :

2 - 4 - 6 - 10 - 16 - 20 - 25 - 35 - 50 - 63 - 80 - 100 - 125 - 160 - 200 - 224 - 250 - 300 - 315 - 355 - 400 - 500 - 630 A.

Sigurantele de tip MPR se construiesc in gama : (vezi Tab. 1).

Daca se doreste o protectie a motoarelor electrice se vor folosi sigurante fuzibile a caror fuzibile trebuie corelate cu puterea motoarelor, conform tabelului (vezi Tab.2).

Sigurantele cu filet tip LF se construiesc in gama : (vezi Tab.3)

b) Butoane de comanda aceste aparate servesc la echiparea instalatiilor de automatizare cu comanda secventiala.

  se construiesc intr-o gama variata de modele si tipodimensiuni.

    sunt prevazute a functiona in curent continuu, incurent alternativ, sau atat in curent continuu cat si alternativ.

Cea mai larga raspandire a acestor butoane sunt in instalatiile electrice pentru comanda aparatelor de actionare.

Butoanele de comanda sunt prevazute cu unul sau mai multe grupuri de contacte ND si NI (normal deschise ; normal

inchise).Bornele acestor contacte sunt marcate cu cifre : pare pentru ND si impare pentru NI.

Aceste aparate servesc in special pentru comanda voita de la distanta a contactoarelor, fiind folosite in deosebi pe masinile-unelte, ascensoare, masini de ridicat, pupitre de comanda, etc.

Rolul unui buton de comanda este de a inchide sau a intrerupe un circuit electric.Aceste aparate sunt actionate numai manual.In general ele au o singura pozitie stabila, la care revin indata ce butonul nu mai este actionat ; de aceea prin butoanele de comanda se dau numai comenzi de scurta durata.

Exista insa si butoane cu retinere care se mentin in pozitia comandata (ex: butoanele ciuperca - de avarie).Acelasi buton de comanda poate fi insa prevazut cu mai multe contacte, astfel incat, printr-o singura apasare, sa comande mai multe circuite, pe unele inchizandu-le si pe altele deschizandu-le vezi fig. S1)

Din punct de vedere al numarului de butoane grupate pe aceeasi placa, se deosebesc :

  ●butoane de comanda simple, folosite pentru inchiderea unui circuit de comanda sau de semnalizare.

  ●butoane de comanda duble, folosite pentru comanda de la distanta a motoarelor electrice normale.

  ●butoane de comanda triple, folosite pentru comanda la distanta a motoarelor cu doua sensuri de rotatie sau a agregatelor de ridicat.

  ●butoane de comanda multiple.

Alte butoane pe care le mai intalnim in instalatiile electrice sunt :

  ●butoane tip ciuperca folosite in instalatiile pentru semnalizarea avariilor.

  ●butoane cu lacat si cheie de blocare folosite in tablourile in care exista pericolul de accident de munca.

  ●butoane cu lampi de semnalizare folosite pentru atentioare.

c) Relee termice au rolul de a deschide un contact in data ce a atins o anumita temperatura.

  aceste aparate sunt folosite pentru a semnaliza sau a scoate din functiune o anumita parte a unei instalatii la care temperatura a crescut peste o anumita limita, stabilita initial.

De obicei protectia motoarelor electrice impotriva suprasarcinilor este asigurata prin relee termice, iar impotriva scurtcircuitelor prin relee electromagnetice.

Folosirea releelor termice si electromagnetice pentru intreruperea circuitului urmareste limitarea efectelor daunatoare ale curentului marit, creat in urma unui defect, a unei suprasarcini sau al unui scurtcircuit.

  releele termice nu actioneaza imediat ce valoarea curentului creste, ci dupa o anumita perioada de timp care este invers proportionala cu curentul ; cu cat valoarea acestuia este mai mare, cu atat intervalul de timp este mai mic.

Releele se grupeaza in blocuri, cuprinzand atatea relee cate circuite trebuie protejate.

In afara releelor propriu-zise, blocurile de relee cuprind si un mecanism prin intermediul caruia releele provoaca deschiderea unui contact electric.

Releele termice se aleg dupa tabelul (vezi Tab.4)

Scara curentilor I_R :

0.4 - 0.55 - 0.75 - 1.3 - 1.8 - 2.4 - 3.3 - 4.5 - 6 - 8 - 11 - 16 - 20 - 25 - 32 - 40 - 50 - 63 - 80 - 100 - 125 - 160 - 200 - 250 - 320 - 400 - 500 - 580 - 630 - 700 - 800 A.

Semnul conventional al unui bloc de relee TSA

Reglajul protectiei la releul termic se face in limita : I_RT=(0.6-1) I_R

Standardele in vigoare impun urmatoarele conditii releelor termice destinate protectiei motoarelor electrice :

  ♣sa nu declanseze in timp de 2h la un curent egal cu 1.05 I_motor

  ♣sa declanseze in timp de 2h la un curent egal cu 1.2 I_motor

  ♣sa declanseze la un curent egal cu 6 I_motor intr-un timp mai mare de 2 sec.

d) Contactoare sunt aparate de comutatie cu o singura pozitie stabila, capabil sa stabileasca, sa suporte si sa intrerupa curenti in conditii normale de exploatare, inclusiv curenti de suprasarcina.

  contactoarele sunt cele mai raspandite aparate din instalatiile de comanda si automatizare.Practic pentru conectarea si deconectarea fiecarui motor electric, la fel ca si pentru alte receptoare, cum sunt rezistente, condensatoare, instalatii de iluminat, cuptoare, etc.,se folosesc contactoare, deoarece ele permit actionarea de la distanta la primirea unui impuls care poate fi dat manual sau automat si au o fregventa mare la uzura electrica si mecanica.

Cele mai raspandite contactoare sunt cele electromagnetice, care actioneaza in circuitele de curent alternativ.Electromagnetul lor de actionare poate fi alimentat cu tensiune alternativa.

Schema de principiu a unui contactor (vezi schema S2)

Oricare ar fi varianta constructiva a contactorului, el este alcatuit din urmatoarele elemente :

  ●circuit principal de curent

  ●circuit de comanda

  ●circuite auxiliare

  ●camere de stingere

  ●elemente izolante

  ●elemente metalice

  ●elemente de fixare

●Circuitul principal de curent este format din : ●borne de racord la circuitul exterior.

  ●contacte fixe.

  ●contacte mobile.

Toate elementele circuitului principal de curent sunt din cupru, cu exceptia pieselor de contact care au aplicate nituri sau placute de contact din argint sau material de contact din argint - oxid de cadmiu.

Datorita numarului foarte mare de conectari carora trebuie sa le faca fata un contactor, contactele sale sunt puternic solicitate atat electric cat si mecanic, prin loviturile puternice pe care le suporta la inchidere, cat si electric, prin efectul arcului electric de intrerupere.

●Circuitul de comanda cuprinde : ●bobina electromagnetului de actionare.

  ●contactele de autoretinere.

  ●butonul de comanda.

●Circuitele auxiliare sunt formate din : ●contacte de blocare.

  ●contacte de semiblocare.

●Camere de stingere, prin camere de stingere se intelege o camera din material izolant sau izolata electric fata de restul circuitului, amplasata in zona de formare a arcului electric de intrerupere si conceputa astfel incat sa impiedice contactul arcului electric cu alte parti ale aparatelor si sa favorizeze stingerea acestuia.

Camerele de stingere sunt absolut necesare in exploatarea aparatelor, deoarece in lipsa lor pot aparea scurtcircuite intre faze si o uzura rapida a pieselor de contact.

Aceste accesorii numite camere de stingere se executa din material de deionizare.Placutele de deionizare pot avea diferite forme, dependente si de forma contactelor de rupere ale aparatelor, in vecinatatea imediata a caruia sunt montate.

●Elemente izolante, in constructia aparatelor electrice sunt utilizate o serie de piese din material electroizolant cu scopul de a proteja partile interioare ale aparatului impotriva agentilor atmosferici sau de atingere a acestor parti aflate sub tensiune.Piesele electroizolante au rol de izolare a partilor aflate sub tensiune sau de fixare a unor elemente componente din aparatul respectiv.Exista o gama variata de piese electroizolante.

Materialele din care sunt confectionate aceste piese sunt :

  ◘sticla

  ◘rasinile de turnare (polistirenul, plexiglasul, polietilena, policlorurade de vinil (PVC), texteolitul, etc).

  ◘masele ceramice (portelanul, stearitul, termoceramitul)

  ◘lemnul

  ◘hartia

  ◘azbocimentul

  ◘prespanul

●Elemente metalice, cele mai intalnite elemente metalice intr-un aparat electric de protectie sunt elementele arcuitoare si resorturi.

Utilizari ale elementelor arcuitoare in constructia aparatelor electrice sunt :

  ◘asigurarea presiunii pe contact.

  ◘deschiderea brusca a aparatelor de conectare prin acumularea de energie in timpul inchidere.

  ◘amortizarea miscarii unor organe la capatul cursei.

  ◘preluarea jocurilor de dilatare.

Forma pe care o iau elementele arcuitoare este diversificata :

  ◘resorturi lamelare

  ◘resorturi elicoidale

  ◘resorturi spirale

  ◘resorturi disc

●Elemente de fixare sunt suruburile si piulitele

  I.7 MASINA ASINCRONA.

O infasurare parcursa de curent alternativ produce un camp magnetic variabil in timp si invartitor in spatiu.

O infasurare trifazata este parcursa de 3 curenti alternativi egali intre ei si defazati cu 120⁰.

I₁=I√2 sin wt

I₂= I√2 sin (wt - 2

I₃= I√2 sin (wt - 4 I₃= I√2 (wt + 2

  I₁

I₃   I₂

Fiecare dintre acesti trei curenti produce un camp magnetic invartitor; trei curenti vor produce trei campuri ce se vor compune dand nastere unui camp total a carei valoare este 2/3 din valoarea maxima a unui camp.

CONCLUZIE : Infasurarile trifazate ale masinilor de curent alternativ produce un camp magnetic variabil in timp si invartitor in spatiu cu viteza unghiulara (pulsatie) w=2 f.

  Masina asincrona trifazata de curent alternativ la care turatia campului magnetic invartitor al magnetului este diferita de turatia motorului.

  n_o ≠ n

Constructiv exista 2 tipuri de masina asincrona :

  ◘masina cu rotor in scurtcircuit

  ◘masina cu rotor bobinat

I.7.1 Masina asincrona cu rotorul in scurtcircuit (rotor in colivie).

Statorul (Inductorul)

carcasa

pachet de tole

pachet de tole cu crestaturi in interior

infasurare trifazica legata in stea sau triunghi

cutie de borne (3 - 6)

Rotorul

arbore

pachet tole cu crestaturi in exterior

lagare

scuturi

ventilator

cutie borne

I.7.2 Masina asincrona cu rotorul bobinat

Stator

carcasa

pachet tole

pachet tole cu crestaturi in interior

infasurare legata in stea sau triunghi

cutie borne (3 - 6)

Rotor

arbore

pachet tole cu crestaturi in exterior

infasurare trifazata legata in stea

3 inele si 3 perii

Pe langa aceste componente o masina asincrona mai are si alte caracteristici ce trebuie luate in considerare :

  ●Alunecarea (S

  ◘marimea specifica masinii asincrone ce exprima diferenta dintre turatia campului magnetic invartitor al statorului si turatia statorului "n"

  ●Turatia

  n₁ ≠ n

S= n₁-n/ n₁

  S%= / n₁

◘la pornire n=0 rezulta S=1

◘la sincronism n₁=n rezulta S=0

Se poate calcula turatia rotorului cu relatia :

S n₁= n₁-n

n= n₁- n₁S

n= n₁(1-S)

dar : w=2 f

w=2 n/60

2 n/60=2 f

n=60f

◘pentru 2 poli n=60f/p

  n 60f/p](1-S)

I.8 Protectia motoarelor electrice de actionare.

Atat regimurile normale, cat si defectele interne duc in definitiv la scoaterea motorului din functiune, sunt necesare masuri corespunzatoare de protectie.Prevederea acestor masuri este stabilita prin norme, iar realizarea lor difera functie de puterea, tensiunea, conditiile de functionare a motorului la care se refera.Aceste masuri sunt :

  1.Protectia contra sarcinilor

la motoarele de tensiune sub 1kv se realizeaza prin relee termice

la motoarele pentru tensiuni mai mari de 1kv se realizeaza prin relee maximale de curent cu caracteristica dependenta sau cu relee termice, cu temporizare de minimum 10s si : ●obisnuit semnalizeaza sau, cand este posibil, decupleaza automat utilajul antrenat (sarcina).

●declanseaza, in cazurile in care sunt lasate motoarele fara supraveghere permanenta, au conditii grele de pornire sau nu fi descarcate fara oprire.

  2.Protectia motoarelor contra scurtcircuitelor

acesta protectie comanda decuplarea alimentarii motorului.Ea se realizeaza astfel :

◘la motoarele pentru tensiuni sub 1kv aceasta protectie se realizeaza prin relee electromagnetice, sau in lipsa lor, prin sigurante fuzibile montate pe cele 3 faze ale circuitului de alimentare, cu urmatoarele mentiuni:

●in cazul motoarelor alimentate individual din tabloul de distributie, sigurantele circuitului de alimentare montate in tablou pot fi considerate valabile si pentru protectia la scurtcircuit a infasurarii statorice a motorului.

  ●la montarea de puteri mici alimentate in derivatie din acelasi circuit nu este obligatorie protectia la scurtcircuit pe ramificatii daca curentul nominal al sigurantelor care protejeaza circuitul

principa, montate in tabloul de distributie, nu depaseste 15A la 380/220v sau 20A la 220/127v ; cand curentul nominal al sigurantelor circuitului principal depaseste aceste valori, se admite verificarea la scurtcircuit a derivatiilor la motoarele alimentate din acest circuit numai daca : sectiunea conductoarelor derivatiilor este asigurata de fuzibilele circuitului principal, numarul motoarelor conectate la acelasi circuit nu este mai mare de 5 cu o putere totala maxima de 10kw, iar fiecare motor este prevazut cu protectie la suprasarcini.

  ●in retelele cu neutrul legat direct la pamant protectia contra scurtcircuitelor polifazate este comuna cu cea contra scurtcircuitelor monofazate.

◘la motoarele cu tensiuni de peste 1kv, protectia este asigurata cu relee de curent alese in functie de tipul de protectie adoptat.Tipurile de protectie pe care se pot adopta sunt:

  ●protectia maximala rapida

  ●protectia de curent diferentiala longitudinala, pentru care motoarele de puteri mai mari de 5000kv sau pentru cele de sub 5000kv la care protectia maximala rapida nu asigura sensibilitatea.

3.Protectia contra punerilor la pamant ale unei faze a

  circuitului statoric.

aceasta protectie se utilizeaza la motoarele pentru tensiuni peste 1kv racordata la retelele cu neutrul izolat sau compensat.

protectia se realizeaza prin folosirea curentului homopolar sau aditional ce comanda declansarea.

4.Protectia contra scaderilor de tensiune

cand motoarele sunt conectate la retea prin aparate de pornire actionate manual.

cand autopornirea motoarelor nu este permisa da procesul tehnologic sau este periculoasa pentru securitatea personalului de exploatare.

cand deconectarea usureaza autopornirea altor motoare de importanta mai mare in procesul tehnologic.

Protectia contra scaderilor de tensiune se realizeaza cu declansatoare, bobine sau relee de tensiune minima.

  I.9 Defecte si remedieri.

Sigurantele fuzibile din cauza socurilor de tensiune si a scurtcircuitelor se pot arde.In acest caz siguranta nu se repara ci se inlocuieste cu una noua de aceeasi valoare.

Contactoarele de asemenea se pot avaria din cauza solicitarilor.Si in acest caz acestea se vor schimba cu unele noi.

Butoanele de pornire respectiv oprire din cauza solicitarilor foarte dese,se pot avaria.Acestea din cand in cand se mai desfac si se curata impotriva depunerilor de praf si a oxizilor ce se formaza in acestea.

Releele termice trebuie si ele verificate la anumite perioade de timp deoarece bimetalul isi poate pierde din proprietati si acesta sa nu mai decupleze daca s-a trecut peste limita normala de temperatura a instalatiei.

  Memoriu de calcul.

  II 1 Dimensionari de sectiune.

La un motor de 3 kw dimensionarea sectiunii conductoarelor se face dupa urmatoarele calcule:

●stiind ca motorul este alimentat la tensiunea de 220/380v

●avand puterea P=3kw

●cos

Conform relatiei : I_c=P_c/ √ Ucos intensitatea curentului

absorbit este: 3000/√ x 380 x 0.82 x 0 81= 6.86 A

unde P_c = puterea ceruta

  cosφ factorul de putere

  randamentul receptorului

Din tabela pentru conductoare din aluminiu sectiunea se alege s=2.5mm² pentru care I_max=16A.Din tabela rezulta un tub PEL Ø13.5mm.

Deci coloana se va realiza din conductoare de aluminiu de 3x2.5 AFY + 1.5 FY, in tup PEL Ø13.5mm.

II 2 Calculul si alegerea elementelor de protectie.

Curentul nominal al sigurantelor fuzibile atat pentre circuite cat si pentreu coloane, se determina cu relatia: I_F≥ I_c ; si trebuie sa indeplineasca conditiile : I_F≥ I_P/K (pentru circuite) ; I_F≥ I_{c max}/ K^I (pentru coloane), in care : K-este coeficientul ce depinde de timpul pornirii motorului (2,5 ; 2 ; 1,6).

  K^I-este coeficientul caracteristic coloanelor ; deregula egal cu 2.

Deci sigurantele de protectie vor fi in soclu de 25A cu I fuzibil de 25A.

Reglajul releelor electromagnetice se realizeaza astfel : I_REM ≥1,2 I_P (pentru circuite) ; I_REM≥ I_{c max} (pentru coloane) ; I_REM≤4,5I_ma (pentru intreruptoare automate cu actionare instantanee) ; I_REM≤1,5 I_ma (pentru intreruptoare automate cu actionare temporizata) ; in care : I_REM este curentul de reglaj al releelor electromagnetice, in A (amperi).

Reglajul releelor termice, trebuie indeplinita conditia :

Rө-RT=1.2In rezulta IRT=1.2 x 6.86

  Pagina 25

    Pagina 26

  Pagina 27