aparate de comutatie si de protecŢie

8/3/2019 Aparate de comutatie sI DE PROTECIE

1/38

APARATE DE COMUTATIE SI DE PROTECIE

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 exploatarecontra efectelor curentului electric, n cazul defectelor accidentale, si sa garanteze

functionarea corecta a receptoarelor alimentate din retea.

Avnd n vedere ca terminologia n domeniul aparatajului nu este prezentata ncape plan international sub o forma unitara acceptabila, se poate consider 828t1923i a ca,

din punct de vedere al rolului fundamental, cel de comutatie n circuitele electrice, sedisting:

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

- aparate de automatizare, care opereaza n circuitele de putere mica, n carecircula semnalele de comanda.

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

Aparatele de distributie asigura: functionarea corecta a retelei, prin conectareasau deconectarea diverselor ramuri; protectia circuitelor, prin ntrerupere automata n

caz de defect accidental; separarea electrica a circuitelor.

Aparatele de comanda au drept scop:

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

- un control al puterii transmise, inclusiv conectarea si deconectareasarcinii,

att intentionat (manual sau automat), ct si n caz de avarie;

- o anumita succesiune a manevrelor din retea;

- realizarea unor functii de automatizare:

- achizitii de date (detectie) constnd n culegerea de informatii, prinintermediul unor captori, privind starea marimilor caracteristice de

proces,n vederea transmiterii lor sistemului de prelucrare a informatiei;

- prelucrarea datelor, avnd ca rezultat:


2/38

- emiterea de ordine spre aparatele de comutatie;

- informatii necesare operatorilor pentru monitorizare functionarii(de

exemplu, semnalizari).

Prin comanda unui aparatse ntelege ordinul transmis aparatului de a efectua oanumita operatie (de exemplu, manevra de nchidere sau de deschidere, reglajul).

Se disting diverse moduri de comanda asupra aparatelor de comutatie:

- manuala, realizata prin interventia umana;

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

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

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

Aparatele auxiliare sunt folosite n 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 n :

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

- aparate electronice;

- sigurante fuzibile care realizeaza numai ntreruperea (ruperea) n conditii anormale (supracurenti).

6.2.2. Functiile aparatelor electrice n circuitele de putere

Un aparat poate ndeplini una sau mai multe din urmatoarele functii: comutatiade putere, separarea, protectia electrica.

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

- modificarea configuratiei circuitului;

- modificarea continuitatii circuitului:

- mecanic: nchiderea-deschiderea

- electric: stabilirea-ntreruperea (ruperea) curentului.


3/38

Modificarea configuratiei sarcinii n circuitele de putere poate avea loc subactiunea unei comenzi manuale sau electrice. Se disting:

- comutatia functionala, n conditii normale, eventual ntr-o secventaprestabilita: conectarea/deconectarea de la sursa de energie; modificarea

circuitului;

- deconectarea (oprirea) de urgenta (ntreruperea alimentarii), n caz de pericol;

- deconectarea n vederea lucrarilor de ntretinere curenta (mentenabilitate).

Asigurarea unei anumite secvente de functionare a instalatiei se realizeaza princomanda asupra aparatelor de comutatie din circuitele de putere (functia de auxiliar de

comanda);

Separarea consta n izolarea unui circuit/receptor fata de sursa de energie, astfel

nct sa fie posibila efectuarea n siguranta a unor interventii la partea separata.Protectia electrica are n vedere evitarea si limitarea efectelor curentilor din

instalatie:

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

- supracurenti (suprasarcini, scurtcircuite);

- supratensiuni;

- scadere sau lipsa de tensiune;- protectia persoanelor mpotriva electrocutarii n cazul atingerilor accidentale

(cauzate, n principal, de defecte de izolatie).

Protectia poate fi realizata direct de catre aparat (special conceput n acest scop)sau la comanda altor aparate sau dispozitive de supraveghere ncorporate sau asociate

aparatului.

6.2.3. Marimi caracteristice generale ale aparatelor de comutatie

Caracteristicile nominale standardsunt valorile caracteristice aproximative alemarimilor, specifice ansamblului conditiilor de functionare, care servesc pentruidentificarea aparatului si pe care se bazeaza ncercarile acestuia.

Valorile nominale (valorile de utilizare) sunt valorile marimilor caracteristicestabilite, de regula de catre constructor, pentru un anumite conditii de functionare si carefigureaza n documentatia aferenta aparatului (de exemplu, n cataloagele de produse).


4/38

Tensiunea nominala de utilizare (notatie internationala Ue, notatie uzuala Un) estevaloarea tensiunii care, alaturi de curentul nominal, determina domeniul de folosire aaparatului si la care se raporteaza ncercarile corespunzatoare si categoria de utilizare.

Curentul prezumatal unui circuit reprezinta intensitatea curentului care ar circula

n circuitul considerat n absenta aparatului nseriat n circuit (deci daca acesta arprezenta o impedanta nula); poate fi apreciat ca valoare efectiva sau ca valoare de vrf.

Curentul nominalstandardal unui aparat este intensitatea curentului, aleasadintr-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 (nentrerupt, notat internationalIu si uzualIn),precizat de constructor, este valoarea curentului care poate fi suportat de aparat n

serviciu nentrerupt.

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

65oC = 65 K).

Capacitatea de deconectare (capacitatea de rupere), notataId,Ir sauIc, estecurentul maxim (valoare eficace) pe care aparatul l poate ntrerupe, fara consecinte

nedorite (degajare de flacara, arc electric permanent, amorsare a arcului electric ntrefaze sau la masa, uzura exagerata a contactelor).

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

dat:

si este exprimata n A2 s

Categoria de utilizare defineste aplicabilitatea aparatului, fiind caracterizata, deexemplu, prin multiplii curentului sau tensiunii de serviciu, factor de putere, capacitate

de rupere, selectivitate etc.

6.3. Probleme de comutatie a circuitelor electrice n curentalternativ

n functie de natura sarcinii circuitului, fenomenele de comutatie n circuite au oevolutie diferita si, n consecinta, aparatele de comutatie cu acelasi curent termic voravea o comportare diferita si performante diferite. Alegerea aparatelor de comutatie

trebuie realizata deci n strnsa corelatie cu natura sarcinii comutate.


5/38

6.3.1. Conectarea circuitelor n sarcina

Se vor reaminti particularitatile de conectare pentru cteva tipuri de sarcinareprezentative, la aceeasi valoare efectivaIa curentului n serviciu permanent.

a. Curentul de conectare a receptoarelor rezistivenormale, cu rezistentaR, acaror temperatura de functionare nu depaseste cteva sute de K, poate fi consideratpractic egal cu curentul de functionare n serviciu de durata (treapta de curent):

(6.3.1)

b. Conectareasarcinilor cu caracter preponderent inductiv (R + L), caracterizateprin factorul de putere cos , include un regim tranzitoriu, n care intensitatea curentuluieste data de o relatie de forma mentionata anterior pentru regimul de scurtcircuit ( 3.7):

(6.3.2)

unde este amplitudinea curentului n serviciu permanent, = - , -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 calculeazacu relatia similara expresiei 3.7.4:

(6.3.4)

c. Pentrusarcinile cu caracter capacitiv (C+R), n cazul cel mai defavorabil deconectare, curentul va fi.

(6.3.5)

iar la t = 0 rezulta:


6/38

(6.3.6)

care, n cazul cnd rezistenta circuitului este foarte mica, poate atinge valori de (3 10)I.

d. La conectarea lampilor cu incandescenta, filamentul aflat initial n stare rece,ajunge n stare finala la temperaturi ce depasesc 2500 K. Deoarece rezistenta variazaaproximativ cu puterea 1,2 a temperaturii absolute, valoarea initiala a acesteia este de

circa13 ori mai mica dect valoarea n serviciu permanent. Rezulta, n general, un curent la

conectare de ordinul (12 15)I.

Curentul de conectare intra, de regula, n categoria supracurentilor functionali.Valorile curentului de conectare influenteaza ncalzirea cailor de curent, inclusiv

comportarea contactelor aparatelor de comutatie, existnd 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 provoacedeconectarea sarcinii.

6.3.2. Deconectarea circuitelor

ntreruperea unui circuit este nsotita de formarea unui arc electric ntrecontactele aparatului de comutatie. Arcul electric reprezinta, n general, un fenomen

nedorit, avnd un efect termic distrugator si prelungind timpul de ntrerupere efectiva acircuitului. De retinut ca arcul n curent alternativ se stinge n fiecare semiperioada nmomentul trecerii naturale a curentului prin zero si se poate reaprinde n semiperioadaurmatoare daca deionizarea nu este suficienta, respectiv daca rigiditatea dielectrica a

spatiului de descarcare este inferioara tensiunii aplicate.

Dupa trecerea prin zero a curentuluisi stingerea arcului electric, tensiunea ntre contactele aparatului de comutatie devinetensiunea retelei, n urma unui proces tranzitoriu sub forma unei oscilatii sinusoidale


7/38

amortizate, cu o frecventa mult superioara frecventei retelei, ceea ce da nastere la osupratensiune (tensiunea oscilanta de restabilire). n absenta amortizarii, valoarea de

vrf poate atinge sau chiar (cum este, de exemplu, cazul sarcinilorcapacitive).

Reamorsarea arcului electric este rezultatul unei adevarate competitii ntretensiunea oscilanta de restabilire (determinata de retea) si restabilirea rigiditatiidielectrice a spatiului dintre contacte (determinata de constructia aparatului de

comutatie), competitie care se desfasoara diferit n diferite aparate si la diferite tipuri desarcini. Viteza de restabilire a tensiunii si amplitudinea acesteia depind, n principal, deconstantele circuitului ntrerupt. Restabilirea rigiditatii dielectrice este determinata, n

primul rnd, de actiunea dispozitivelor pentru stingerea arcului, de proprietatilemediului care stinge arcul, etc. n figura 6.3.1 sunt reprezentate evolutiile n timp

pentru: tensiunea retelei (cu valoarea U0 n momentul trecerii prin zero a curentului,curba 1), tensiunea oscilanta de restabilire (curba 2), tensiunea de arc Ua, restabilirea

rigiditatii dielectrice n spatiul de descarcare (curba A - caz n care are loc strapungerea

spatiului de descarcare si reamorsarea arcului electric, respectiv curba B - cnd arcul nuse reaprinde).

n general, aparatele de comutatie mecanice sunt construite astfel nct, n modrepetitiv si fara a suferi deteriorari sensibile, sa accelereze stingerea arcului electric, prindeionizarea intensiva a spatiului de descarcare si prin realizarea unei anumite viteze de

separare a contactelor.

Trebuie subliniat si faptul ca, n anumite situatii, coloana de arc electric dedeconectare poate juca un rol pozitiv n limitarea valorii curentului ntrerupt, prin

nserierea rezistentei sale n circuit ( 6.3.3).

6.3.3. Limitarea curentului ntrerupt

n timpul ntreruperii, n functie de parametrii aparatului de comutatie si airetelei, curentul de defect din circuit atinge cel putin o data valoarea de vrf.

Efectele termice si electrodinamice ale curentilor de scurtcircuit, ale caror valoridepasesc de zeci de ori valorile curentului n serviciu normal si care pot necesita cteva

semiperioade pna la ntreruperea de catre aparatul de comutatie, impun ca, pe ctposibil, sa se diminueze amplitudinea si durata curentilor respectivi.


8/38

Limitarea curentuluintreruptconsta n abilitatea aparatului de a mpiedica atingerea valorii de vrf a curentului de defect prezumat

din circuit, reducnd valoarea curentului ntrerupt si durata acestuia prin circuit (sub o semiperioada) si

diminund astfel solicitarile termice si mecanice din elementele de retea parcurse de curent si perturbarileelectromagnetice 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 deviata a acestora. n acelasi timp, devine posibila realizarea n mod economic a selectivitatii functionarii aparatelor

pe niveluri diferite ale retelei de distributie.

Procesele fizice care contribuie la limitarea curentului ntrerupt sunt specifice fiecarui aparat decomutatie.

Figura 6.3.2 exemplifica procesul de ntrerupere n cazul ntreruptoarelor si al

sigurantelor fuzibile. Curentul ntrerupt 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 sarcinispecifice n circuitele de distributie, fiecare aparat prezentnd anumite particularitati de

functionare.

a. Separatorul se caracterizeaza prin:

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

- doua pozitii de repaus (nchis, deschis);

- n pozitia deschis, evidentiabila n mod clar (fie vizibil, fie prin dispozitive desemnalizare), realizeaza o distanta de izolare corespunzatoare, care asigura protectia

personalului la interventia n instalatia din aval;

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


9/38

- realizeaza functia de separare;

- suporta timp nelimitat curentii normali si, pentru scurt timp (precizat), curentide suprasarcina si de scurtcircuit, pna la eliminarea acestora de catre aparate

specializate din circuit.

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

- nchidere si deschidere manuala, n general cu viteza independenta de operator;

- doua pozitii de repaus (nchis, deschis);

- suporta si ntrerupe curenti normali, inclusiv curenti de suprasarcina; poate fimanevrat n sarcina;

- suporta, un timp specificat, curenti de scurtcircuit, pna la eliminarea acestora

de catre alte aparate specializate nseriate n circuit;

- realizeaza functiile de comutatie functionala (ntr-un domeniu limitat decurenti) si separare.

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

- nchidere manuala sau prin acumulare de energie ntr-un resort, cu vitezaindependenta de operator (de exemplu, cu ajutorul unui motor);

- doua pozitii de repaus (nchis, deschis); mentinerea n pozitia nchis 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, n caz de supracurenti (lacomanda unor aparate de protectie - declansatoare - ncorporate);

- prin echipare cu declansatoare, ndeplineste simultan functiile de comutatie deputere si de protectie;

- poate fi conceput sa realizeze si functia de separare;

- stabileste si ntrerupe curenti normali, inclusiv curenti de suprasarcina; ntrerupecurenti de scurtcircuit;

- suporta, un timp specificat, curenti de scurtcircuit, pna la eliminarea acestorade catre aparatul respectiv;

- numar posibil de manevre (n gol si n sarcina normala) relativ redus, datoritaconstructiei mecanice.


10/38

d. Contactorul (electromagnetic) se deosebeste prin:

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

- o singura pozitie de repaus (de regula, deschis), mentinerea n pozitia actionat

fiind asigurata de catre electromagnet;- stabileste, suporta si ntrerupe curenti normali si de suprasarcina;

- suporta, un timp specificat, curenti de scurtcircuit, pna la eliminarea acestorade catre alte aparate specializate nseriate n circuit;

- asociat cu relee adecvate, ndeplineste att functia de comutatie functionala(functia de baza), ct si functia de protectie la suprasarcina;

- poate fi folosit ca aparat auxiliar de comanda;

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

6.4.2. Asociatii de aparate

Pentru a face fata cerintelor de comutatie si de protectie n circuite, se asociazadiverse 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 protectiala suprasarcina);

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

suprasarcina);

- ntreruptor + sigurante fuzibile (asigurnd comutatia n sarcina normala siprotectia n caz de scurtcircuit);

- ntreruptor de putere + sigurante fuzibile (atunci cnd curentul de defectdepaseste capacitatea de rupere a ntreruptorului).

6.4.3. Aparate integrate, cu functii multiple

Solutiile practice sunt:

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

b. ntreruptor - separator;


11/38

c. ntreruptor + sigurante ncorporate;

d. ntreruptor de putere (disjunctor) - contactor;

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

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

6.4.4. Marimi caracteristice comune

Pe lnga marimile mentionate n 6.2.3, sunt definite si alte marimi caracteristice ale aparatelor, dintrecare o parte vor fi mentionate n continuare.

Capacitatea de conectare (de nchidere)Icon reprezinta curentul maxim (valoareefectiva) pe care aparatul l poate stabili, fara o uzura exagerata sau sudura contactelor.

Curentul admisibil de scurta durata, cu notatiaIsd sauIcw, este curentul (valoareefectiva) pe care aparatul l poate suporta, n pozitia nchis, ntr-un timp si n conditii

specificate.

Curentul nominal de utilizare (notatie internationalaIe), 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 n care contactele principale ale aparatului ramn nchise, parcurse deun curent constant, pot fi, de exemplu:

- serviciu de scurta durata (temporar), n cadrul caruia nu se atinge echilibrultermic;

- serviciu continuu (8 ore);

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

- serviciu intermitent periodic sau serviciu intermitent, definit prin: duratele cu sifara sarcina, care nu permit atingerea echilibrului termic; factorul de ncarcare (raportul

ntre durata de functionare n sarcina si durata totala a ciclului - cunoscut si subdenumirile de durata relativa de conectare sau durata de actionare - si exprimat, de

regula, n procente : 15 - 25 - 40 - 60%); frecventa de conectare (numarul de manevrepe ora).

Anduranta mecanica este caracterizata prin numarul de cicluri de manevra(nchidere-deschidere) n gol (fara sarcina electrica) pe care l poate efectua un aparat

fara revizia sau nlocuirea pieselor mecanice, cu posibilitatea ntretinerii normaleconform indicatiilor Anduranta electrica este caracterizata prin numarul de cicluri de


12/38

manevra (nchidere-deschidere) n sarcina pe care l poate efectua un aparat fararepararea sau nlocuirea pieselor mecanice.

6.4.5. Circuitele aparatelor de comutatie

Circuitele aparatelor electrice sunt:

- circuite principale (de putere, de curenti intensi), avnd functia de comutatie(nchidere-deschidere) n circuitul electric aferent;

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

- circuite auxiliare, destinate a fi nserate n circuitele altor aparate, ndeplinindfunctii de semnalizare, blocare etc.

n mod corespunzator, se deosebesc, pe de o parte, contacte principale si, pe dealta parte, contacte de comanda si contacte auxiliare, manevrate mecanic de aparatulrespectiv.

6.4.6. Conditii generale pentru realizarea functiei de comutatie

Alegerea aparatelor se realizeaza pornind de la: curentul de calcul (de durata Ic side vrfIv) din circuitul respectiv, curentul de scurtcircuit al reteleiIsc ( 4.5 4.7) si de

la categoria de utilizare.

Se folosesc datele de catalog ale furnizorului de aparataj.

n principiu, aparatele trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte:

- n functionare de durata, sa suporte timp nelimitat curentul de calcul:Is Ic, nfunctie de specificul receptorului;

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

- sa asigure conectarea si deconectarea sarcinii fara consecinte daunatoare asuprainstalatiei (supratensiuni, uzura a aparatelor, reamorsarea arcului electric), tinnd seama

de supracurentii functionali de scurta durata;

- sa poata ntrerupe curentii de defect din instalatie, nainte ca acestia sa exerciteefecte daunatoare asupra instalatiei;

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


13/38

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 (cumsunt releele sau declansatoarele) sau de catre sigurante fuzibile (care realizeaza si

deconectarea circuitului);

- ntreruperea circuitului, efectuata ca urmare a unei detectii, fie prin aparatulcare realizeaza detectia (cazul sigurantelor fuzibile), fie prin aparate de comutatiemecanica (contactoare, ntreruptoare 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 ncorporate n aparate de comutatie ( 6.8);

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

6.5.3. Aparate de protectie mpotriva scurtcircuitelor

Protectia mpotriva scurtcircuitelor se obtine cu ajutorul sigurantelor fuzibile saual disjunctoarelor. n cazul disjunctoarelor, detectarea scurtcircuitului si comanda de

deschidere a aparatului sunt asigurate de catre declansatoarele electromagneticencorporate.

Analiza comparativa a celor doua aparate scoate n evidenta ca fiecare prezintaatt avantaje, ct si dezavantaje, pe baza carora se pot stabili situatiile n 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, ntrerupnd curentul de scurtcircuit nainte ca acesta sa atingavaloarea maxima (curentul prezumat ip) n prima semiperioada (fig. 6.3.2); din acest

motiv, instalatiile protejate cu sigurante fuzibile nu se verifica la stabilitatea termica, iarverificarea la stabilitatea dinamica se face la cea mai mare valoare instantanee acurentului care parcurge siguranta - curentul limitat taiat ilt(curent de trecere);

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


14/38

Ca dezavantaje ale sigurantelor fuzibile se mentioneaza:

- necesitatea nlocuirii patronului cu element fuzibil la fiecare defect, ceea ce, pede o parte, diminueaza avantajul costului scazut si, pe de alta parte, conduce la timpi

mari de repunere n functiune a instalatiei dupa eliminarea defectului;

- "mbatrnirea" termica a elementului fuzibil, ca urmare a suprasarcinilor dinretea sau a unor scurtcircuite care au fost eliminate prin topirea altor sigurante

consecutive de curenti nominali mai mici;

- posibilitatea ntreruperii unei singure faze, producnd functionarea motoarelorn doua faze si, deci, suprasarcini ale acestora;

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

- curenti nominali limitati n mod frecvent la 630 A.Avndu-se n vedere avantajele prezentate, precum si faptul ca o protectie "bruta"

este suficienta n retele, sigurantele sunt folositen majoritatea instaltiilor existente, nportiunile de retea cu curenti de sarcina pna la 630 A, n special daca curentii de

scurtcircuit sunt mari, iar suprasarcinile sunt rare.

ntreruptoarele (automate) de putere ( 6.9) au o serie de avantaje:

- echipate cu declansatoare de supracurent, ndeplinesc simultan functia de aparatde protectie (att la suprasarcina ct si la scurtcircuit) si functia de aparat de comutatie;

- permit repunerea rapida n functiune a instalatiilor dupa defect;

- exista posibilitatea reglarii curentului de actionare (la unele ntreruptoare),rezultnd o protectie mai exacta, mai adaptata mpotriva suprasarcinilor si

scurtcircuitelor;

- asigura ntreruperea simultana a celor trei faze;

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

Ca dezavantaje, se remarca:

- constructia complicata si mai scumpa;

- lipsa efectului de limitare a curentului de scurtcircuit de catre ntreruptoarele"clasice", cu ntreruperea curentului la trecerea naturala prin zero, spre sfrsitul celei dea doua semiperioade, cu toate consecintele care decurg din aceasta (solicitari termice si


15/38

electrodinamice importante n elementele retelei). Acest dezavantaj este eliminat lantreruptoarele limitatoare, cu o constructie mai complicata, la care are loc limitarea

curentului chiar n prima semiperioada , similar sigurantelor fuzibile (fig.6.3.2).

ntreruptoarele automate se recomandan urmatoarele situatii:

- pentru curenti de sarcina peste 630 A;

- cnd este necesar ca instalatia sa fie repusa rapid n functiune dupa defect, sa seexecute comenzi da la distanta sau sa se prevada comenzi de la alte aparate sau

interblocaje;

- cnd instalatiile functioneaza frecvent n regim de suprasarcina;

- cnd se impune deconectarea pe toate fazele;

- n circuitele motoarelor de putere mare.

Data fiind perfectionarea constructiva a ntreruptoarelor si dezvoltareantreruptoarelor limitatoare, o distributie fara sigurante fuzibile n joasa tensiune,

avantajoasa din multe puncte de vedere, devine o solutie cu o utilizare din ce n ce mailarga.

6.5.4. Protectia la scaderea tensiunii de alimentare

Deconectarea echipamentelor alimentate, n cazul disparitiei sau scaderii sub oanumita limita a tensiunii de alimentare, se realizeaza prin:

- sensibilitatea contactoarelor electromagnetice la valoarea tensiunii dealimentare a bobinei;

- relee sau declansatoare specializate.

6.6. Contactoare

Contactorul este un aparat cu o singura pozitie de repaus, actionat altfel dectmanual, care poate sa nchida, sa suporte si sa ntrerupa curenti n 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 decontacte principale si contacte auxiliare (fig. 6.6.1).

6.6.2. Marimi caracteristice specifice


16/38

Marimile definite n 6.2.3 si 6.4.4 sunt aplicabile, n general, si contactoarelor,adaugndu-li-se o serie de particularitati.

Curentul nominal de

utilizareIe tine seama si de curentul nominal al releului de suprasarcina. n cazulutilizarii pentru comanda unui singur motor sau a unui receptor capacitiv, poate fi

nlocuit prin indicarea puterii maxime care poate fi comandata.

Curentul temporar admisibileste definit pentru durate de: 1 s, 5 s, 10 s, 30 s, 1min,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, n cazul motoarelor cu demaraj lung, datorat inertiei

mecanismului antrenat.

Categoria de utilizare n curent alternativ (AC) si n curent continuu (DC)defineste conditiile de stabilire si rupere a curentului n raport cu curentul de utilizareIe

(Is).

Pentru contactoare, categoria de utilizare depinde de:- natura receptorului comandat (rezistor, motor etc.)

- conditiile n care se efectueaza nchiderea si deschiderea circuituluireceptorului.


17/38

Ctevaexemple sunt ilustrate n figura 6.6.2:

AC-1 - toate receptoarele alimentate n curent alternativ, avnd cos 0,95(sarcini rezistive);

AC-3 - pornirea motoarelor asincrone cu rotorul n scurtcircuit, deconectare nsarcina;

AC-4 - pornire, frnare contracurent si functionare n impulsuri pentru motoareasincrone cu rotorul n colivie.

6.6.3. Alegerea contactoarelor

Principalele marimi caracteristice sunt precizate n datele de catalog alefurnizorului de aparataj (de exemplu, tab. 6.6.1, pentru contactoare Tlmcanique).

Tabelul 6.6.1. Caracteristici ale unor contactoare (Tlmcanique).

Tip de contactorLC1

D09 D12 D18 D25 D32 D40 D50 D65 D80 D95Curent termic Ith, A 25 25 32 40 50 60 80 80 125 125

Curent de serviciu (utilizare) Is, A ( a = 40C)AC-1 25 25 32 40 50 60 80 80 125 125AC-3 9 12 18 25 32 40 50 65 80 95

Putere activa

nominala de utilizare(puterea normalizataa motorului, trifazat400 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


18/38

Puterea maxima atransformatoruluiJT/JT comandat(trifazat, 400 V),

kVA

7 7 8 12,5 15 24 27 31 34 34

Capacitate de

nchidere/rupere,Icon/Ir A 250 250 300 450 550 800 900 1000 1100 1100Curent 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

640Sectiune conductor

de racord, mm24 4 6 6 10 16 25 25 50 50

a.Pentru uncircuit de iluminat cu lampi cu incandescenta:

Curentul la conectare, filamentul lampilor fiind, initial, n 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 nalta presiune (6.6.4)

(este necesar sa se verifice si conectarea sarcinii capacitive reprezentate de

condensatorul de compensare montat n paralel cu fiecare lampa).c. n cazul unui circuit de ncalzire rezistiv (AC-1, cos 1, I = const)

(6.6.5)

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


19/38

(6.6.6)

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

(6.6.7)

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

f. Circuitul unui motor asincron n colivie (AC-3) - necesita un contactor specificputerii 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 protectiala suprasarcina n circuitul unui motor. Un exemplu de schema este dat n Anexa 2.

6.7. Relee si declansatoare6.7.1. Principiul de functionare

Releele si declansatoarele pot fi ncadrate n categoria aparatelor de comanda,care, controlnd o anumita marime din circuitele electrice n care sunt inserate, pot

ndeplini att functii de protectie ct si functii de automatizare.

Un releu/declansator consta n principiu din doua componente. Organul dedetectie este sensibilizat de marimea electrica din circuitul supravegheat si, n conditii

prestabilite pentru marimea urmarita, face sa intre n actiune organul de executie.

Asemenea aparate pot fi concepute ca dispozitive de masura, care functioneazaatunci cnd marimea controlata iese din anumite limite prestabilite, sau ca dispozitive

"tot sau nimic", actionate de o marime care fie se mentine n limite admisibile, fie ca arevaloarea zero.

Releul electric este un aparat destinat sa produca modificari predeterminate nunul sau mai multe circuite "de iesire", ca urmare a realizarii anumitor conditii n

circuitul "de intrare" caruia i este afectat. Releul realizeaza nchiderea sau deschidereaanumitor circuite prin intermediul contactelor lui, care sunt nseriate n aceste circuite(de exemplu, circuitul de comanda al unui aparat de comutatie). Asemenea dispozitivesunt realizate ca aparate independente. Releele de protectie pot fi asociate cu aparate de

comutatie mecanica n circuitele de putere (uzual, cu contactoare). n schemele decomanda, releele realizeaza comutatia "tot sau nimic" n circuitele altor aparate.


20/38

Declansatorul, asociat totdeauna cu un aparat mecanic de comutatie, este undispozitiv legat mecanic cu aparatul respectiv, realiznd eliberarea organelor mecanice

de retinere (zavorre) si permitnd efectuarea manevrei de nchidere. Uzual,declansatoarele sunt ncorporate n ntreruptoarele de putere (disjunctoare).

Releele/declansatoarele se pot grupa n :

- relee/declansatoare de protectie, marimea supravegheata putnd fi curentul sautensiunea din circuite ;

- relee de automatizare.

Marea majoritate a releelor/declansatoarelor sunt aparate de amplitudine, careactioneaza 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 construiteca aparate termice, electromagnetice sau electronice

6.7.2. Marimi caracteristice pentru releele si declansatoarele decurent

Releele/declansatoarele de curent, care supravegheaza intensitatea curentuluidintr-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 reglajIr este valoarea intensitatii curentului din circuitul n carereleul/declansatorul este nserat, la care se raporteaza caracteristicile de functionare ale

aparatului si pentru care aparatul respectiv este reglat.

Caracteristica timp-curenta unui releu/declansator indica durata de actionare(timpul de declansare propriu sau al aparatului asociat) n functie de curentul prezumat

din circuit, exprimata uzual n multipli ai curentului de reglaj.

n raport cu timpul de functionare (intervalul de timp ntre detectie si executie),

releele/declansatoarele de protectie pot fi:

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

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


21/38

Releele/declansatoarele pot avea o caracteristica independenta sau dependenta devaloarea 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 mpreuna)

ncalzite de curentul din circuitul protejat:

- fie direct, prin nserierea n circuit,

- fie indirect, printr-o nfasurare de ncalzire dispusa n jurul lamelei,

- fie mixt (direct si indirect).

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

Releele termice de protectie care functioneaza n curent alternativ sunt n generaltripolare; trei lamele bimetalice sunt continute ntr-o carcasa comuna. Releele sunt deregula compensate (fiind insensibile la variatia temperaturii ambiante) si prevazute cu

un dispozitiv sensibil la ntreruperea unei faze (functionarea n monofazat). Revenirea nstarea initiala dupa functionare (rearmarea) se poate face manual sau automat.

Releele termice sunt asociate cu contactoare, avnd un contact de deschidere(normal nchis) nseriat n circuitul bobinei de actionare a contactorului.

Declansatoarele termice sunt n executie unipolara, fiind nglobate nntreruptoare, putnd provoca deschidere aparatului prin dezavorrea mecanismului dementinere n pozitia nchis.

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 ntr-o scara de valori discrete, cu mai putine trepte dect In, ntr-un bloc

putnd fi montate lamele avnd curenti de serviciu ntr-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


22/38

Pentru a putea acoperi toate valorile curentului din circuitul supravegheat,releul/declansatorul poate fi reglat, ntr-o plaja stabilita, modificnd, cu ajutorul unui

surub, cursa unghiulara pe care trebuie s-o efectueze extremitatea lamelei pentru aelibera dispozitivul care mentine releul/declansatorul armat.

Plajele de reglaj corespunzatoare diverselor valori ale curentului de serviciu suntalese astfel nct sa se suprapuna partial, dnd posibilitatea alegerii unui dispozitiv deprotectie pentru orice valoare a curentului din circuitul protejat.

Curentul de reglajIr poate fi situat n una din plajele (indicate de catreconstructor):

(6.8.1)

Caracteristica (de declansare) timp-curenteste o caracteristica descendenta,invers dependenta de curent (fig. 6.8.1, 6.8.2), indicata frecvent pentru functionareapornind dinstare rece (fara trecerea prealabila a unui curent); declansarea se produce

dupa un timp cu att mai scurt cu ct suprasarcina este mai mare. n cazul cndsuprasarcina intervine dupa o ncalzire prealabila la curentul nominal, constructorultrebuie sa furnizeze o curba corespunzatoare sau sa precizeze precentul de reducere a

timpiilor de declansare(25 50%).Declansarea are loc dupa depasirea unui prag cuprins ntre 105 si 120% din

valoarea curentului de reglaj.

Protectia la suprasarcina ncircuitele motoarelor trebuie realizata tinnd 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 n diferite

conditii (de exemplu, pornire n gol, porniri n sarcina la antrenarea unor masini cuinertie mare). Pentru a putea fi adaptate le caracteristicile motoarelor, au fost stabilite

clase de declansare (fig. 6.8.1, tab. 6.8.2).


23/38

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 Ir10A

> 2 h < 2 h

< 2 min 2 10 s10 , 4 min 4 10 s20 < 8 min 2 20 s30 < 12 min 2 30 s

Curentul de autoprotectie estevaloarea curentului (circa 10 Is) care provoaca declansarea aparatului comandat de

releu/declansator nainte ca lamela bimetalica sa depaseasca temperatura limita la carese mentin caracteristicile de material.

6.8.2. Alegereareleelor/declansatoarelor termice


24/38

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

Pentru motoare, se alege acea valoare a curentului de serviciu n a carui plaja dereglaj se situeaza (recomandabil, ct mai aproape de limita superioara) curentul nominal

al motorului:

(6.8.2)

b. Alegerea curentului nominal al blocului de relee termice se face conformtabelului de corespondenta ntre curentii nominali ai lamelei si blocului (de exemplu,

tab. 7.8.1).

6.9. ntreruptoare de putere (disjunctoare)

ntreruptorul de putere (disjunctorul) este capabil sa nchida (stabileasca), sasuporte si sa ntrerupa curenti n conditiile normale ale circuitului precum si sa suporte

un timp determinat si sa ntrerupa curenti de suprasarcina si de scurtcircuit.

6.9.1. Constructie si functionare

Prin ncorporarea sau asocierea de elemente specializate, ntreruptoarele deputere sunt aparate capabile sa satisfaca simultan aproape toate functiile cerute de oinstalatie electrica (comutatie, separare, protectie) precum si alte functii (semnalizare,

masurare, comanda la distanta).

Desi, n principiu, se potrealiza si ca ntreruptoare simple (neautomate), avnd numai functiile de comutatie si,

eventual, de separare, ntreruptoarele de putere sunt, de regula, echipate cu diversedeclansatoare care permit declansarea automata n caz de defect n circuit (suprasarcina,


25/38

scurtcircuit, lipsa de tensiune sau tensiune minima) sau comanda deconectarii de ladistanta, asa cum rezulta din figura 6.9.1.

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

- declansatoare termice de suprasarcina ;

- declansatoare electromagnetice (de curent maxim) pentru protectia lascurtcircuit.

n constructiile moderne se folosesc declansatoare electronice.

6.9.2. Marimi caracteristice specifice

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

Categoriile de utilizare ale ntreruptoarelor sunt :

- A - ntreruptoare fara o ntrziere deliberata de declansare la scurtcircuit;

- B - ntreruptoare prevazute cu mijloace de temporizare a declansarii n caz de scurtcircuit.

Curentul nominal (de serviciu, de utilizare)In este curentul de serviciunentreruptIu si are aceeasi valoare cu curentul termic conventionalIth.

Capacitatea de nchidere pe scurtcircuitIcm se exprima prin valoarea de vrf a

curentului de scurtcircuit prezumat, n , pe care ntreruptorul l poate conecta.

n cazul ruperii n scurtcircuit, se definesc:

- Capacitatea de rupere limitala scurtcircuit(Idu sauIcu) - cea mai mare valoare acurentului ntrerupt, n cadrul ncercarii la scurtcircuit;

- Capacitatea de rupere de serviciu la scurtcircuit(Ids sau Ics) - corespundecurentului de defect maxim ntrerupt, fara ca aparatul sa fie afectat semnificativ;

valoarea lui este definita ca un procent dinIcu (25, 50, 75 sau 100%).

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

Curentul de scurta durata admisibil Icw este valoarea eficace a curentului de scurtcircuit prezumat,suportabila un timp specificat (de preferinta0,05 - 0,1 - 0,25 - 0,5 - 1 s). Valorile minime sunt max[12In , 5 kA] pentru In 2500 A si

30 kA pentru In 2500 A. Se defineste pentru ntreruptoare din categoria B.


26/38

Caracteristica de limitare a curentuluide scurtcircuit, specifica ntreruptoarelor limitatoare, aratadependenta valorii de vrf a curentului limitat n raport cu valoarea efectiva a curentului de defect prezumat (fig.

6.9.2).

n principiu, caracteristica timp-curenta unui ntreruptor care asigura functiile de

protectie la supracurenti este formata din caracteristicile timp-curent aledeclansatoarelor termic si electromagnetic. Caracteristica declansatorului termic,destinat protectiei n caz de suprasarcina, este o caracteristica dependenta de curent (

6.8), iar caracteristicadeclansatorului electromagnetic, destinat protectiei n caz descurtcircuit, este o caracteristica practic independenta de curent (fig. 6.9.3).

Curentii de reglaj suntIr (Irt,In) pentru declansatorul termic respectivIm pentrudeclansatorul electromagnetic.

Declansatorul termic este, n esenta, clasic, corespunznd acelorasi cerintementionate n 6.8.

Declansatorul electromagnetic este conceput astfel nct sa satisfaca cerinteleimpuse de sarcina circuitului. n acest sens, standardele stabilesc curbe specifice care

difera prin valoarea curentului de reglaj (Im)n raport cu valoarea de reglaj adeclansatorului termic (In), conform tabelului 6.9.1. n 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 ntreruptoare din categoria A (netemporizate).


27/38

Tabelul 6.9.1. Curbe de declansare

Curba Im/In Figura Aplicatii

B 3,24,8 fix 6.9.4Protectia generatoarelor, a personalului si a

lungimilor mari de cablu (n sistemele TN si TT)

C 710 fix 6.9.4Protectia cablurilor care alimenteaza receptoare

clasice

D 1014 fix 6.9.4Protectia cablurilor de alimentare a receptoarelor cu

curenti de vrf


28/38

MA 12 fix 6.9.5 Protectia demaroarelor pentru motoare

K 1014 fix 6.9.5Protectia cablurilor de alimentare a receptoarelor cu

curenti de vrfZ 2,43,6 6.9.5 Protectia circuitelor electronice

U 5,58,8 6.9.6Protectia circuitelor de distributie terminale n

sectoarele tertiare, agricole sau industriale

L 2,63,85 6.9.6Protectia circuitelor si a personalului n circuiteleterminale, pentru lungimi ale cablurilor mai mari

dect n cazul curbei U (sistem TNS)

6.9.3. Alegerea ntreruptoarelor

Pe lnga cerintele mentionate anterior pentru functia de comutatie si pentruprotectia la suprasarcina, este necesar, n principiu, ca declansatoarele de curent maxim

sa asigure protectia conductorului retelei la scurtcircuit si sa nu reactioneze lasupracurentii functionali (de vrf) din circuit (daca acestia exista).

a. Protectia conductorului este realizata atunci cnd caracteristica de declansare a ntreruptorului se

situeaza sub caracteristica I2

ta conductorului (integrala Joule a ntreruptorului trebuie sa fie inferioara integraleiJoule a conductorului) pentru toate valorile curentului de defect pna la capacitatea de rupere Ids a aparatului (fig.6.9.7).

n practica se foloseste frecvent pentru ntreruptoarele normale relatia:

(6.9.1)

fiind intensitatea curentuluimaxim admisibil, n conditii de exploatare, functie de sectiunea conductorului (cap. 5);

b. Nefunctionarea la curentii de vrf are loc daca declansatorul electromagneticeste reglat astfel nct:

(6.9.2)


29/38

Pentru situatiile concrete, este necesar sa se aiba n vedere caracteristicile dedeclansare specifice.

Alegerea ntreruptoarelor limitatoare urmeaza aceleasi principii aplicate nsa particularitatilorconstructive si functionale corespunzatoare.

6.10. Sigurante fuzibile

Siguranta este un aparat destinat ca, prin topirea unuia sau mai multor elementedimensionate n acest scop, sa deschida circuitul in care este intercalata, ntrerupnd

curentul atunci cnd acesta depaseste o anumita valoare ntr-un timp suficient.

6.10.1. Constructie si functionare

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

- elementul nlocuibil (de nlocuire) - partea mobila care contine elementul fuzibil ce urmeaza a se topi n

caz de defect si care va fi nlocuita dupa functionare - prevazut cu contacte n vederea montarii n soclu ;

- soclul- partea fixa, n care se monteaza elementul de nlocuire, prevazut cu contacte fixe racordatedirect la circuitul protejat.

n functie de realizarea constructiva, privind asamblarea elementului de nlocuirecu soclul, se deosebesc :

- sigurante cu filet ;

- sigurante tubulare ;

- sigurante cu "cutite".

Sigurantele functioneaza (prin topirea elementului fuzibil) n principal ca aparatede protectie n caz de scurtcircuit. n anumite circuite, sigurantele pot fi folosite si ca

aparate de protectie la suprasarcina.

6.10.2. Caracteristici principale

Curentul nominal al elementului de nlocuireIn este curentul la care elementul denlocuire (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 socluluiIsoclu caracterizeaza functionarea normala a socluluin care se monteaza elementele de nlocuire.

Valorile celor doi curenti variaza n trepte corelate, conform tabelului 6.10.1 si seindica n scheme sub forma unei fractiiIsoclu/In.


30/38

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 500630

Soclu Sigurantecu filet

25 63 100 -

Sigurantetip "cutit"

sautubulare

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 denlocuire):

- 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 rupenumai o parte din curenti.


31/38

n practica de proiectare se mai ntlneste notatia gL - sigurante pentru protectialiniilor (conductoare si cabluri).

n mod frecvent, sigurantele gG sunt folosite si pentru protectia circuitelormotoarelor, n masura n care caracteristicile lor tin seama de curentul de pornire almotorului. Este evident ca, la acelasi curent de calcul al circuitului, sigurantele din

circuitul unui motor vor avea curenti nominali mai mari dect n cazul unui receptor faracurent de vrf.

Curentul (conventional) de nefuziuneInfeste valoarea curentului pe careelementul de nlocuire l poate suporta un timp precizat (1, 2, 3, 4 ore, n functie decurentul nominal) fara a se topi. Pentru fuzibilele cuIn > 25 A,Inf= (1,3 1,2) In.

Curentul (conventional) de fuziuneIf este valoarea curentului care provoacafunctionarea elementului de nlocuire nainte de expirarea timpului specificat. Pentru

fuzibilele cuIn > 25 A,If= 1,6In.

Corespunzator principiului de functionare a sigurantelor caracteristica timp -curent (caracteristica de protectie) este o curba care indica, n functie de curentul

prezumat ntrerupt, fie durata de prearc, numita si durata de topire, (timpul scurs ntreaparitia curentului de defect si momentul formarii arcului electric), fie durata defunctionare (suma duratelor de prearc si de arc). Caracteristicile de protectie se

reprezinta n coordonate dublu logaritmice. Caracteristica de topire(curba a, fig. 6.10.1)are drept asimptote dreapta curentului de topireIfsi dreapta (c) corespunzatoare

integralei Joule de topire (curba b reprezentnd caracteristica de functionare). Practic,curbele de prearc si de functionare sunt identice pna la valori ale curentului n jur de 20

In. De retinut ca, n cataloagele producatorilor de sigurante, sunt indicate, de regula,caracteristicile de prearc corespunzatoare fuzibilelor n stare rece; pentru sigurantele


32/38

prencalzite, prin trecerea curentului de serviciu, duratele se reduc proportional cusarcina preliminara, ajungnd la circa 65% dupa functionarea la curentul nominal.

Avnd n vedere dispersia timpilor de topire si de functionare, la aceeasi valoarea curentului, fiecarei sigurante i corespund, n general, doua curbe delimitnd o zona de

protectie n care poate avea loc ntreruperea. Dispersia caracteristicilor de protectie se ian considerare n proiectarea retelelor pentru receptoare foarte importante; n rest serecurge la caracteristica de protectie sub forma unei singure curbe reprezentnd, de

regula, durata de prearc n functie de intensitatea curentului.

Diferenta ntre caracteristicile celor doua clase de sigurante gG si aM esteevidentiata n figura 6.10.2. n timp ce sigurantele de uz general ntrerup curentii cu

valori cuprinse ntre curentul conventional de fuziune (circa 1,6In) si capacitatea lor derupereIr, sigurantele de nsotire functioneaza ca protectie ncepnd cu valori de circa

4In.

Caracteristicile sigurantelor gG cu diferiti curenti nominaliInalcatuiesc o familiede 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 nti, deregula, fuzibilul cu curentul nominal cel mai mic. Asa cum s-a mentionat, timpii de

functionare indicati n caracteristici pentru starea rece a sigurantelor se reduc cu circa35% n cazul unei sarcini preliminare egale cu curentul nominal.

Integrala Joule de functionare are valorile maxime prezentate selectiv in tabelul6.10.3.

Tabelul 6.10.2


33/38

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

nominalIn, valoarea curentului limitat taiat (numit si curent de trecere) iD (valoareainstantanee maxima a curentului limitat il) functie de valoarea efectiva a curentului descurtcircuit prezumatIp (n exemplul din figura, la un scurtcircuit simetric cuIp = 10 kA,curentul din circuit este limitat, n cursul ntreruperii la 7 kA pentru o siguranta cuIn =

100 A, n timp ce o siguranta cuIn = 10 A limiteaza valoarea curentului la 1,4 kA).Fenomenul de limitare a curentului este ilustrat n figura (6.3.2).

6.10.3. Alegerea sigurantelor fuzibile

Alegerea sigurantelor consta n stabilirea curentului nominal al elementului denlocuireIn, urmata de alegerea soclului corespunzator (de exemplu, conform

tab.6.10.1). n acest scop, n practica se folosesc relatii simple ntre curentul nominal alsigurantei si parametrii circuitului n care sunt nserate (curentul de calcul Ic, curentul de

vrfIv, curentul maxim admisibil al conductorului sau cablului ), specificeconditiilor de exploatare.

I. Sigurantele de uz general folosite n circuitele de putere trebuie sa satisfacasimultan doua sau trei conditii n absenta respectiv n prezenta curentului de vrf n

circuitul respectiv.

1. Siguranta trebuie sa suporte timp nelimitat curentul de calcul al circuitului,ceea ce se realizeaza atunci cnd 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 ct maimare).

2. Trebuie sa se asigure protectia conductorului retelei la supracurenti anormali,deconectnd circuitul nainte ca temperatura acestuia sa depaseasca limitele admise, ncorelatie cu valoarea curentului maxim admisibil corespunzator materialului si sectiunii

conductorului metalic, executia circuitului (conductor, cablu, bare) si conditiilor demontaj si exploatare:

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

(6.10.2)


34/38

b. protectia la suprasarcina si scurtcircuit (daca n circuit nu sunt prevazute aparate specifice deprotectie la suprasarcina):

(6.10.3)

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

Mai precis, protectia conductoruluirezulta 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 vrf (supracurentifunctionali, care nu trebuie interpretati drept curenti de defect). Curentul nominal alsigurantei trebuie corelat cu intensitatea curentului de vrfIv si cu durata acestuia tv.

n cazul cel mai des ntlnit al motoarelor electrice, intervin curentul de pornireIp:

(cf. . 4.6) (6.10.4)

si durata pornirii

(6.10.5)

care depinde de dificultatea pornirii, n functie de sarcina n momentul pornirii. Se pot considera aproximativvalorile din tabelul 6.10.3:

Tabelul 6.10.3

Felul pornirii Timp de pornire tp, susoara 2 5normala 5 8 (10)

grea > 8 (10)


35/38

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 n planul caracteristicilor (fig. 6.10.7); conditia de alegere este

(6.10.6)

n care Cp depinde att de felul motorului si schema de pornire (Kp), ct si de dificultatea pornirii (tp). n practicade proiectare actuala, se considera valorile din tabelul 6.10.4 (care conduc, se pare, la o supradimensionare

acceptabila).

Tabelul6.10.4

Felul motorului Felul pornirii Cp

asincron, cu rotorul n scurtcircuit(n colivie)

directa, usoara 2,5directa, grea 2stea-triunghi 2

cu frecventa mare, la intervalemici 1,6 2

asincron, cu rotorul bobinat (cu

inele) 2de curent continuu 1,7

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

tabele indicnd direct curentul nominal al sigurantei n functie de puterea motorului;

relatia ntre curentul nominal al sigurantei si curentul nominal al motorului


36/38

(6.10.7)

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

Pentru a permite conectarea receptoarelor cu sarcini de vrf, sigurantele din circuitele respective (cu

curentul nominal superior valorii Iv/Cv) ar trebui sa fie de gabarit ct mai mare. Limita superioara este determinatade asigurarea protectiei conductorului retelei.

II. Sigurantele de uz general folosite n circuitele de lumina si prize (care asigura si protectia lasuprasarcina rezultata prin suprancarcare) trebuie sa satisfaca relatia:

a. daca posibilitatea de aparitie a suprasarcinilor este minima (de exemplu, n cazul lampilorfluorescente tubulare)

(6.10.8)

b. n restul cazurilor:

(6.10.9)

III. Sigurantele de nsotire se aleg conform indicatiilor din cataloagele referitoare la receptorulalimentat.

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 n 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 n curent alternativ.................................................................6.3

6.3.1. Conectarea circuitelor n sarcina.......................................................................................................... .....6.3

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

6.3.3. Limitarea curentului ntrerupt..................................................................................................................... 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


37/38

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 mpotriva 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. ntreruptoare 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 ntreruptoarelor.........................................................................................................................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


38/38

aparate de comutatie si de protecŢie

Documents