COLEGIUL TEHNIC “DIMITRIE LEONIDA”

ORADEA

PROIECT

PENTRU OBŢINEREA

CERTIFICATULUI DE CALIFICARE PROFESIONALĂ DE NIVEL 3

-Ruta directă-

Calificarea: TEHNICIAN ELECTRONIST

Clasa:XIII-a

Candidat: BALINT ADRIAN

Îndrumător de proiect: ing.SĂCĂCIAN DORINA

2009

APARATE ELECTRODINAMICE ŞI FERODINAMICE

1

CUPRINS

Argument…………………………………………………...........………….........3

Aparate electrodinamice……….............………………...…….…......….4

1. Principiul de funcţionare…………………..……….…………..……..4

2. Deschiderea aparatului…………………………………………………4

3. Funcţionarea……………………………………………….……………….5

4. Utilizări………………………………………………...……………..………6

5. Proprietăţi………………………………….………………………………..9

6. Prevenirea defecţiunilor şi remedieri……………………………9

Aparatele ferodinamice……………………………………………………….10

Măsuri de tehnica securităţii muncii …………………………………..11

Bibliografie………………………………………………………………………….16

Anexe………………………………………………………………………………….17

2

1. MEMORIU JUSTIFICATIV

Diversele descoperi si modernizari au deschis o eră nouă a civilizaţiei omeneşti.

Mecanizarea proceselor de producţie a constituit o etapă esenţială în dezvoltarea tehnică a proceselor şi a condus la uriaşe creşteri ale productivităţii muncii. Datorită mecanizării, s-a redus considerabil efortul fizic depus de om în cazul proceselor de producţie, întrucât maşinile asigură transformarea diferitelor forme de energie din natură în alte forme de energie direct utilizabile pentru acţionarea maşinilor unelte care execută operaţiile de prelucrare a materialelor prime şi a semifabricatelor.

După etapa mecanizării, omul îndeplineşte în principal funcţia de conducere a proceselor tehnologice de producţie. Operaţiile de conducere nu necesită decât un efort fizic redus, dar necesită un efort intelectual important. Pe de altă parte unele procese tehnice se desfăşoară rapid, încât viteza de reacţie a unui operator uman este insuficientă pentru a transmite o comandă necesară în timp util.

Se constată astfel că la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de producţie devine necesar ca o parte din funcţiile de conducere să fie transferate unor echipamente şi aparate destinate special acestui scop, reprezentând echipamente şi aparate de automatizare. Omul rămâne însă cu supravegherea generală a funcţionării instalaţiilor automatizate şi cu adoptarea deciziilor şi soluţiilor de perfecţionare şi optimizare.

Lucrarea de faţă realizată la sfârşitul perioadei de perfecţionare profesională în cadrul liceului, consider că se încadrează în contextul celor exprimate mai sus. Doresc să fac dovada gradului de pregătire în meseria de tehnician operator tehnica de calcul.

În acest fel am corelat cunoştinţele teoretice şi practice dobândite în timpul şcolii cu cele întâlnite în documentaţia tehnică de specialitate parcursă în perioada de elaborare a lucrării de diplomă.

Consider că tema Echipamente periferice în vederea obţinerii diplomei de atestare în specialitatea de tehnician operator tehnici de calcul dovedeşte capacitatea mea de a sistematiza şi sintetiza cunoştinţele, de a rezolva problemele teoretice dar şi practice folosind procese tehnologice din specializarea mea.

3

APARATE ELECTRODINAMICE

SIMBOL:

1. Principiul de funcţionare

Funcţionarea aparatelor electrodinamice se bazează pe acţiunea forţelor electrodinamice ce se exercită între bobine fixe şi mobile, parcurse de curenţi. Din această interacţiune ia naştere cuplul activ care tinde să rotească bobina mobilă.

2. Deschiderea aparatului

Aparatul electrodinamic este reprezentat în figura 1. Dispozitivul pentru producerea cuplului activ este realizat din două bobine fixe 1, legate în serie sau în paralel, printre care trece axul 3 al echipajului mobil pe care este fixată bobina mobilă 2. Cuplul rezistent este creat de două arcuri spirale 8, care servesc si la aducerea curentului la bobina mobilă. Unul dintre arcuri are un capăt fixat la corectorul de zero 5. Pe ax este montat şi acul indicator 4, care împreună scara gradată formează dispozitivul de citire. Amortizorul este pneumatic, cu paletă sau piston.(6,7).

Fig.1.Aparat electrodinamic

4

3. Funcţionarea

- Cuplul activ. Aparatele electrodinamice având două circuite (bobine fixe şi bobina mobilă), pot fi parcurse de doi curenţi, I1 prin bobinele fixe şi I2 prin bobina mobilă. Din interacţiunea câmpurilor create de cei doi curenţi, apar forţele electrodinamice care acţionează asupra bobinei mobile. Cuplul activ depinde de produsul celor doi curenţi.

În curentul continuu, cuplul activ va fi:

Ma = KI1I2. (A)

În curentul alternativ, cuplul activ depinde de produsul valorilor instantanee ale intensităţilor celor doi curenţi:

ma= ki1i2. (B)

În cazul curenţilor sinusoidali:

i1=I2 sin ωt;

i2=I2 sin (ωt + ),

unde Φ este defazajul dintre cei doi curenţi. În acest caz, cuplul activ va fi:

m = kI1 sin ωt. I2 sin (ωt + )=

= kI1I2[cos + cos(2ωt+ )=

= kI1I2 cos +kI1I2 cos(2ωt + )= (C)

După cum reiese din relaţia (C) cuplul activ are două componente. Cea de-a doua, variind cosinusoidal în timp, are valoarea medie zero. Rezultă că valoarea medie a cuplului activ este:

M a med= kI1I2 . (D)

Echipajul mobil nu va putea urmări variaţiile cuplului activ, ci se va deplasa sub acţiunea cuplului activ mediu, până când cuplul rezistent devine egal cu cuplul activ.

5

Din relaţia de echilibru M=M rezultă caracteristica statică de funcţionare a aparatelor electrodinamice.

În curent continuu.

a= KI1I2. (E)

În curent alternativ.

a= KI1I2cos . (F)

4. Utilizări

Aparatele electrodinamice se pot folosi ca ampermetre, voltmetre sau wattmetre.

a b

Fig.2 Ampermetru electrodinamic: a-pentru curenţi mici; b-pentru curenţi mari.

Ampermetre electrodinamice. Pentru curenţi mici, sub 0,5 A bobinele fixe şi bobina mobilă se leagă în serie (fig. 2, a). În acest caz, I1=I2=I şi relaţiile (E) şi (F) devin: a=KI2. (G)

Relaţia (G) indică o scară pătratică pentru ampermetrele electrodinamice când K este o independenta de a. În practică, prin soluţii constructive adecvate se obţine un factor K scăzător cu a, astfel încât scara aparatului se uniformizează (cu excepţia primelor repere).

Pentru curenţi mai mari se foloseşte de obicei schema din figura 2.b, în care bobina mobilă este legată în serie cu bobina fixă şi este montată în paralele cu şuntul rs . Astfel prin bobina mobilă trece numai o parte din curentul care străbate bobinele fixe. Rezistenţa rb, în serie cu bobina mobilă, are rolul de a evita erorile suplimentare date de variaţia temperaturii sau de variaţia frecvenţei (rezistenţa rb, confecţionată din manganină, nu variază cu frecvenţa,

6

pe când bobina mobilă are înfăşurarea din cupru, a cărui rezistenţă variază cu aproximativ 0,4%K; de asemenea, bobina mobilă prezintă o reactanţă inductivă ce variază cu frecvenţa).

Voltmetre electrodinamice. Voltmetrele electrodinamice se realizează dintr-un miliampermetru electrodinamic în serie cu o rezistenţă adiţională (fig. 3). Curentul I=I1=I2, ce trece prin bobinele aparatului legate în serie, va fi:

I= , (G)

unde:

U este tensiunea de măsurat;

ra –rezistenţa bobinelor aparatului, legate în serie;

rad –rezistenţa adiţională.

Fig.3 Voltmetru electrodinamic

Ţinând seama de relaţia (G), relaţiile (E) şi (F) devin:

a = k = K1 U2. (H)

Relaţia (H) indică o scară pătratică când K este independent de a. Şi în acest caz, ca şi la ampermetre, prin soluţii constructive convenabile se poate obţine un factor K scăzător cu a, astfel încât scara aparatului să se uniformizeze.

Wattmetre electrodinamice. Cel mai frecvent, aparatele electrodinamice sunt utilizate ca wattmetre. În acest caz bobina

7

mobilă si bobinele fixe nu se leagă între ele, ci formează circuite independente (fig.4). Bobinele fixe, denumite bobine de curent, se leagă în serie în circuit, prin ele trecând acelaşi curent ca şi prin sarcină (I1=I). Bobina mobilă, numită bobină de tensiune, se leagă împreună cu o rezistenţă adiţională în paralel pe circuit astfel încât

curentul ce o parcurge este: I2= , unde r este rezistenţa bobinei mobile. În acest caz. Relaţia (E) devine:

a = KI =K1IU=K1p, (I)

iar relaţia (F) devine:

a = KI cos = K1IU cos =K1P. (J)

În cazul wattmetrelor se poate realiza o scară uniformă, obţinând prin construcţie un factor K independent de a.

De obicei, în schemele electrice wattmetrele se figurează printr-un cerc intersectat de o linie orizontală, care reprezintă bobinele fixe, şi o linie verticală, care reprezintă bobina mobilă (ca în figura 4. b).

8

a b

Fig. 4. Wattmetru electrodinamic.

5. Proprietăţi

9

~r-rR' O r od I

~r-rR' O r od I

~r-rR' O r od I

Aparatele electrodinamice, când sunt folosite ca wattmetre, au scară uniformă. Ca ampermetre şi voltmetre au scară neuniformă dar prin soluţii constructive convenabile se poate realiza o uniformizare a scări gradate.

Sensibilitatea aparatelor electrodinamice este bună, putându-se măsura intensităţi ale curentului începând cu ordinul miliamperilor.

Precizia este foarte bună, ele fiind cele mai precise aparate de curent alternativ (începând cu clasa 0.1). Din acest motiv sunt folosite ca ampermetre şi voltmetre etalon şi de laborator pentru c.a.

Consumul propriu de putere este foarte mare (2-10 W).

Aparatele electrodinamice funcţionează atât în curent continuu, cât şi în curent alternativ. În curent alternativ, curentul îşi schimbă sensul în ambele bobine simultan, astfel încât cuplul activ are mereu acelaşi sens.

Indicaţiile sunt influenţate de frecvenţa curentului, ceea ce face ca aceste aparate să fie utilizate doar până la circa 1500 Hz.

Aparatele electrodinamice sunt puternic influenţate de câmpurile magnetice exterioare, deoarece câmpul lor propriu, închizându-se prin aer, este slab. Din acest motiv aparatele se ecranează sau se construiesc astatice.

Deoarece curentul este adus la bobină mobilă prin arcurile spirale, aparatele electrodinamice sunt sensibile la suprasarcini.

Datorită construcţiei complicate, au cost ridicat.

6. Prevenirea defecţiunilor şi remedieri

Aparatele electrodinamice sunt sensibile la suprasarcini. De aceea este necesar să se aleagă cu atenţie aparatele şi domeniile lor care intervin în timpul măsurărilor.

La montarea unui wattmetru în circuit, bobina de curent trebuie montată în serie, iar bobina de tensiune – în paralel.

Se reaminteşte că în cazul în care apar defecţiuni la aparatele de măsurat, se recomandă repararea acestora în laboratoarele

10

specializate, şi că în urma reparaţiilor aparatele trebuie supuse verificărilor metrologice.

APARATELE FERODINAMICE

Aparatele ferodinamice au acelaşi principiu de funcţionare ca şi aparatele electrodinamice, cu deosebire că bobinele au miezuri feromagnetice. Datorită acestui fapt, câmpul magnetic este mai intens, forţele electrodinamice sporesc, ceea ce face ca sensibilitatea aparatelor să fie mai mare. In schimb, precizia scade, datorită pierderilor în fier, a fenomenului de histerezis şi a curenţilor turbionari ce iau naştere în miezul magnetic.

Câmpul propriu fiind mai puternic, aparatele ferodinamice sunt mai puţin influenţate de câmpurile exterioare.

Aparatele ferodinamice sunt foarte răspândite şi se folosesc, de obicei, ca wattmetre sau varmetre.

MĂSURI DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII

11

Curentul electric are o acţiune complexă şi caracteristică asupra componentelor organismului omenesc, producând tulburări interne grave (şocuri electrice) sau leziuni externe (arsuri, electrometalizări, etc).

Pentru prevenirea incendiilor care ar putea să apară în cadrul orelor de lucrări practice de la laboratorul de măsurări electrice, se vor lua următoarele măsuri :

Înainte de începerea experienţelor :

Experienţele în care se utilizează curentul electric la tensiuni care pot fi periculoase, vor fi efectuate de către cadrul didactic de specialitate, ajutat eventual de un laborant bun cunoscător al lucrărilor de laborator şi al normelor de protecţia muncii.

Planul de desfăşurare al experienţelor va fi dinainte stabilit, iar elevii vor fi instruiţi in prealabil.

De pe locul unde se desfăşoară experienţele se vor îndepărta toate cele care nu sunt necesare.

Pardoseala din jurul locului unde se desfăşoară experienţele trebuie să fie uscată sau acoperită cu un covor electroizolant.

Masa de lucru trebuie să fie suficient de mare pentru a permite amplasarea aparatelor în bune condiţii, a tuturor aparatelor şi a echipamentelor.

Alimentarea de la reţea se va face de la un tablou cu siguranţe fuzibile calibrate. În cazul când se folosesc prize, acestea vor fi în prealabil verificate şi asigurate prin siguranţe fuzibile.

Părţile metalice ale aparatelor care ar putea intra accidental sub tensiune vor fi conectate la reţeaua de împământare.

Racordurile dintre părţile componente ale montajului se vor face, în mod obligatoriu prin cordoane în bună stare, perfect izolate şi corespunzătoare tensiunii folosite la experienţa respectivă.

Pentru controlul tensiunii se vor introduce în circuit aparate de măsurat. Realizarea montajului sau a oricărei modificări a montajului existent,

precum şi introducerea sau scoaterea instrumentelor de măsurat din circuit se va face cu întreg aparatajul scos de sub tensiune.

12

Înainte de conectarea montajului, la sursa de tensiune se va face o ultimă verificare generală a aparatelor, legăturilor, izolaţiei, etc.

Pentru alimentarea cu energie electrică se va utiliza de preferinţă un întrerupător special al montajului plasat pe masa de lucru laloc vizibil, astfel încât scoaterea montajului de sub tensiune să se poată efectua cu uşurinţă printr-o singură manevră.

În timpul desfăşurării experienţelor :

Pe masa de lucru nu se va găsi, in afara părţilor componente ale montajului, nici un obiect care ar putea accidental antrena legăturile montajului sau ar putea stabili contactul între părţile aflate sub tensiune.

Elevii vor avea la laborator o îmbrăcăminte adecvată. Este interzisă părăsirea sau lăsarea fără supraveghere a montajului aflet

sub tensiune. Se recomandă ca la instalaţia aflată sub tensiune, toate manevrele să se

facă întotdeauna cu o singură mână. În timpul funcţionării montajului este interzisă atingerea părţilor

neizolate, schimbarea legăturilor, intercalarea aparatelor. Pentru prevenirea accidentelor, după terminarea experienţei, montajul

va fi scos obligatoriu de sub tensiune. Orice intervenţie asupra instalaţiei electrice sau a echipamentelor,

trebuie făcute de un electrician autorizat, iar lucrarea va trebui să aibă un caracter definitiv.

Atât înainte, cât şi în timpul desfăşurării experienţelor, elevii sunt obligaţi să se încadreze în indicaţiile de lucru şi protecţia muncii date de cadrul didactic îndrumător.

Măsuri de protecţia muncii la folosirea curentului electric. Cauze :

13

Folosirea curentului electric la tensiuni care depăşesc pe cele arătate în normele de protecţia muncii.

Atingerea conductelor neizolate sau insuficient izolate aflate sub tensiune. În vederea evitării unor asemenea accidente se impune ca izolaţia lor să fie perfectă şi prin poziţia acestora să fie exclusă posibilităţii unei atingeri.

Contactul direct cu anumite părţi metalice ale instalaţiilor care au intrat sub tensiune în mod întâmplător. Pentru a se evita o astfel de accidentare, se va asigura legarea la pământ sau legarea la nul a aparatului.

Pătrunderea curentului de înaltă tensiune în instalaţia de joasă tensiune. Ca măsuri de protecţie în acest caz este necesar să se folosească siguranţe fuzibile, calibrate sau întreruperi de protecţie automate şi să se interzică folosirea sârmelor groase, a cuielor, etc în locul siguranţelor calibrate.

În apropierea de instalaţiile sub tensiune înaltă se impune afişarea plăcilor avertizoare şi îngrădirea locurilor respective.

Alimentarea aparatelor electrice portative de la releu la curent, în încăperi umede sau cu gaz, praf, etc; la alimentarea aparatelor electrice portative se vor folosi tensiuni reduse prevăzute în normele de electrosecuritate. Deasemenea, revizia periodică a întregii instalaţii electrice şi a aparatelor respective se va face de către personal valificat.

Protecţia împotriva electrocutării

La alegerea măsurilor pentru protecţia împotriva electrocutării, se au în vedere caracteristicile locurilor de muncă, acestea clasificându-se în trei categorii, în funcţie de gradul de pericol :

a) Locuri de muncă foarte periculoase;b) Locuri de muncă periculoase;c) Locuri de muncă cu grad mic de pericol.

Protecţia împotriva electrocutării se face în funcţie de modul de atingere :- directă

14

- indirectă Principalele măsuri pentru evitarea electrocutărilor prin atingere involuntară sunt :

a) Proiectarea şi construirea instalaţiilor şi echipamentelor electrice astfel încât elementele aflate normal sub tensiune să nu poată fi atinse întâmplător

b) Folosirea unor pardoseli din materiale izolantec) Folosirea unor tensiuni redusePrincipalele măsuri pentru evitarea electrocutărilor prin atingere directă sunt : a) Legarea la nul b) Legarea la pământc) Separarea de protecţied) Izolarea suplimentară de protecţiee) Folosirea tensiunilor redusef) Protecţia prin deconectarea automată

Reguli referitoare la aparatul respectiv

Protecţia muncii este un ansamblu de măsuri tehnice, sanitare şi organizatorice, având ca scop ocrotirea vieţii şi sănătăţii celor care muncesc în timpul procesului de producţie şi asigurarea unor condiţii optime de muncă.

Spre deosebire de cele mai multe tipuri de instalaţii la care pericolele posibile sunt sesizate de simţurile omeneşti, la instalaţiile electrice, tensiunea electrică nu poate fi sesizată, pentru ca omul să fie prevenit asupra pericolului posibil.

În cazul în care omul atinge simultan două corpuri bune conductoare de electricitate între care există o diferenţă de potenţial electric, de exemplu după conductoare electrice neizolate, corpul său va fi străbătut de un curent electric, accident care se numeşte electrocutare.

Electrocutarea poate avea loc prin atingerea directă a părţilor din circuitele electrice sau prin atingere indirectă, adică atingerea unei părţi metalice care nu face parte din circuitul electric, dar este pus accidental sub tensiune, de exemplu carcasa unui motor electric cu izolaţia infăşurării deteriorate.

15

Tensiunea la care este supus omul la atingerea unui obiect intrat accidental sub tensiune este numită tensiune de atingere.

Efectele trecerii curentului electric prin corpul omului sunt :- şocul electric- electrotraumatisme

Factorii de care depinde gravitatea electrocutării sunt:- rezistenţa electrică a corpului uman- calea de trecere a curentului prin corp - tensiunea la care este supus omul- frecvenţa curentului electric.

16

BIBLIOGRAFIE

1.Adrian Biţoiu, Gheorghe Baluţă , Edmond Nicolau

Practica electronistului amator

Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1984

2.Edmond Nicoalu, Beliş Mariana

Măsurări electrice şi electronice

Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1984

3.Dan Nicula, Gheorghe Toacse,

Electronica digitala

Editura Tehnica, Bucuresti 2005

4.Thomas L.Floyd

Dispozitive electronice

EdituraTeora,, Bucureşti 2003

ANEXE

17

Aparat electrodinamic

Aparat de măsură ( MAVO- 35)

18

Voltmetre

Ampermetru de tablou Ampermetru c.a.

Ampermetru c.c

19