Intreruptorul automat

Intreruptorul automat este un aparat complex compus de obicei din intrerupator, releu sau declanator se supracurent de scurtcircuit. In fig.1 este preyentat schematic intreruptorul automat prevzut cu releele termice i electromagnetice.

Fig.1 Intreruptor automat cu relee termice si electromagnetice:a-schem cu elemente prezentate separat; 1-ntreruptor; 2-element termic; 3-element electromagnetic; b-schem cu elemente reprezentate concentrat.

In vederea realizrii proteciei intriseci a ntreruptorului automat este necesar s fie ndeplinita urmtoare msuri: a. Curentul de serviciu al releelortermice cu care este prevzut ntreruptorul s nu depeasc curentul nominal de durat a ntreruptorului. b. Limita superioar a curentului de reglajal releelor electromagnetice s nu depeasc capacitatea de rupere a ntreruptorului. c. Limita superioar a curentului de reglajal releelor electromagnetice nu trebuie s depeasc un anumit multiplu al curentului de serviciu al releelor termice. Aceast msur asigur protecia releelor termice n cayul scurtcircuitelor. Necesitatea respectrii unui anumit raport ntre cei doi cureni rezult din urmtoarele considerente:

Releele termice asigur deconectarea curentului de sarcin cu o anumit ntrziere, din momentul n care curentul a depit valoarea reglat. n acest fel se realizeaz protecia mpotriva nclzirii nu numai a instalaiei protejate, ci i a subansamblelor ntreruptorului, n particular al releului termic nsui. La cureni inteni , care depesc valoarea de circa 15 ori curentul de serviciu, releele termobimetalice nu se mai protejeaz singure: benzile supra-nclzite i pierd elasticitatea iar rezistenele de nclzire se deteriorez nainte de a trece durata de declanare. Aa cum se vede n fig.2, caracteristica de defectare a releelor termice trece dedesubtul caracteristicii de protecie a lor.

Fig.2 Protecia releelor termice mpotriva defectrii la scurtcircuit prin releele electromagnetice, n cazul ntreruptorului automat:t-caracteristica de protecie a releelor termice; b-caracteristica de defectare a releelor termice; m-caracteristica de protecie a releelor electromagnetice.

Pentru a prentmpina distrugerea releelor termice, curentul de acionare a releelor electromagnetice trebuie deci s fie inferior valorii care corespunde interseciei dintre caracteristica de defectare i caracteristica de protecie a releului termic. n acest caz supracurentu de scurtcircuit va fi ntrerupt la comanda releelor electromagnetice nainte ca releele termice s se defecteze. n exemplu din fig.2, curentul de acionare a releelor electromagnetice (10 Is) ndeplinete condiia menionat. n tabelul 1 sunt date valorile prescrise pentru cureni de reglaj ai releelor si denclanatoarelor electromagnetice i termice recomandate de VDE [31].

Tabel 1 Curenii de acionare ai declanatoarelor de supracurent (dup VDE 0600 partea 1) Domeniul de reglaj la declanatoare reglabila Limita curentului de acionare la declanatoare nereglabile

Supracurent de

Aparatul de protecie

ntarziere la deschidere

Multiplu al curentului nominal I 3...6 6...12 ~ 3 i 6 6 i 12~

ntrerupator de protectie a generatoarelor

-

netemporizat cu temporizare scurt

scurtcircuit

ntrerupator de protectie a liniilor

-

netemporizat cu temporizare scurt

2...4 3...6 ~

2 i 6 8 i 14 ~

ntrerupator de protectie a motoarelor supratensiune ----

netemporizat

8...14 ~

8 i 14 ~

Cu temporizare dependent sau independent de curent

1,2...2 ~

-

d. Curentul de serviciu al releelor termice va fi ntotdeauna inferior valorii curentului nominal de durata al releelor electromagnetice. Aceasta msur previne deteriorarea prin suprancalzire a bobinelor releelor electromagnetice n intervalul de funcionare n regim de lucru durat cu curentul nominal sau la supra sarcin. n mod practic condiia enunat prevenirea suprancalzirii releelor electromagnetice prin faptul c la supra sarcin caracteristica de protecie a releelor termice se gsete in permanen dedesubtul caracteristicii de defectare a releelor electromagnetice(fig. 3).

Fig. 3. Protecia releelor electromagnetice mpotriva defectrii n regim de lung durat i la suprasarcin n cazul ntreruptorului automat:t-caracteristica de protecie a releelor termice; b-caracteristica de defectare a releelor termice; mcaracteristica de protecie a releelor electromagnetice.

Complexe de conectare i protecieCele mai importante aparate de protecie n joas tensiune sunt ntreruptoarele cu relee sau declanatoare termice i electromagnetice, precum i siguranele fuzibile. Fiecare dintre ele prezint nsuiri i avantaje specifice. ntreruptorul automat se utilizeaz de preferin atunci cnd: a. este necesar asigurarea unei protecii pretenioase mpotriva suprasarcinilor i scurtcircuitelor, respectiv a unei bune selectiviti; b. este probabil funcionarea cu frecvente suprancrcri i/sau scurtcircuite; c. este necesar realizarea separrii complete (prin toi polii) a locului defect i este de evitat funcionarea n dou faze; d. este necesar s existe posibilitatea reanclanrii imediate dup deconectare i remedierea defeciunii; e. este necesar s se asigure nchiderea ferm a circuitelor motoarelor, condensatoarelor i ale altor receptoare cu curent mare de conectare ;

f. trebuie contat pe posibilitatea ca nchiderea circuitelor s se fac pe un scurtcircuit preexistent ; g. este necesar deconectarea circuitului n cazul scderii tensiunii reelei; h. este necesar acionarea de la distan; i. este necesar ca nchiderea i deschiderea circuitului s poat fi sesizat n circuitele schemelor de comand, semnalizare i/sau zvorre. Sigurana fuzibil este n schimb un aparat de protecie ntotdeauna mai avantajos din punct de vedere economic i, uneori, i tehnic. Acest lucru se ntmpl atunci cnd: a. o protecie grosolan este suficient; b. probabilitatea apariiei supracurenilor este foarte redus; c. comutarea circuitelor se face cu o frecven foarte mic ; d. supracurenii de scurtcircuit sunt att de mari nct nu pot fi stpnii de ctre ntreruptoare automate cu pre de cost rezonabil; e. este necesar limitarea curenilor de scurtcircuit puternici cu cheltuieli ct mai modeste; f. trebuie asigurat eliminarea solicitrii subansamblelor de instalaii; g. st la dispoziie un spaiu de montaj redus. Siguranele fuzibile sunt ntotdeauna avantajoase din punct de vedere economic n raport cu ntreruptoarele. Pe de alt parte, dup ce au funcionat, siguranele trebuie nlocuite prin altele noi, ceea ce este ntotdeauna incomod i necesit timp. Este, deci. evident necesitatea de a reuni avantajele tehnico-economice specifice ale ntreruptoarelor cu cele ale siguranelor fuzibile, n cadrul unor complexe de conectare i protecie.

1. Complexul ntreruptor automat-sigurane fuzibile Complexul ntreruptor automat-sigurane fuzibile va funciona satisfctor dac va ndeplini dou condiii: a. Va asigura protecia instalaiei electrice mpotriva urmrilor tuturor felurilor de supracureni (suprasarcin, scurtcirtcuit). b. Va preveni producerea stricciunilor asupra ntreruptoarelor automate. n practic, cele dou condiii enunate se transpun n dou condiii puse caracteristicilor de protecie ale aparatelor care compun complexul i anume (fig. 4):

Fig. 4 . Caracteristicile de declanare ale complexului de protecie ntreruptor automat-sigurane fuzibile; exemplu de corelare a caracteristicilor;t declanator termic; m declanator electromagnetic netemporizat ; f siguran fuzibil; CRN capacitatea de rupere nominal.

a. Caracteristica de topire a fuzibiliilui se va gsi deasupra punctului de intersecie dintre caracteristica de protecie a declanatoarelor termice i caracteristica de protecie a declanatoarelor electromagnetice, n acest fel, la suprasarcin i la scurtcircuite cu cureni pn n limita capacitii de rupere a ntreruptorului, protecia instalaiei se realizeaz pe baza deschiderii contactelor ntreruptorului, siguranele fuzibile rmnnd intacte. b. Caracteristica de topire a fuzibilului va intersecta caracteristica de protecie a declanatoarelor electromagnetice ntr-un punct corespunztor capacitii de rupere nominale a ntreruptorului sau unei capaciti de rupere puin mai mici dect capacitatea de rupere nominal, n acest fel apare sigurana c, la cureni de scurtcircuit cu intensiti apropiate de capacitatea de rupere nominal, fuzibilul va sprijini ntreruptorul, iar pentru cureni mai mari, fuzibilul va prelua singur sarcina de a deconecta circuitul, ntruct n aceast zon caracteristica de topire se gsete dedesubtul caracteristicii declanatorului electromagnetic. Compararea direct a caracteristicii de topire a fuzibilelor cu caracteristica de protecie a declanatoarelor termice este posibil i normal, ntruct ambele caracteristici snt influenate de ctre integrala Joule. Compararea direct a caracteristicii de topire a fuzibilelor cu caracteristica de protecie a declanatoarelor electromagnetice este discutabil, ntruct comportarea celor dou elemente de protecie este determinat de procese fizice diferite: ct timp siguranele fuzibile sunt comandate

de cantitatea de cldur acumulat n timp integrala Joule , releele i declanatoarele electromagnetice sunt comandate de ctre valoarea momentan a curentului de scurtcircuit. Cu toate acestea, n practic condiia b. enunat se dovedete satisfctoare. Pentru exemplificare se consider un motor asincron cu rotor n colivie de putere 7 k W i curent nominal de circa 14 A la tensiunea de 380 V, 50 Hz. Motorul se instaleaz ntr-un punct n care curentul de scurtcircuit are o valoare efectiv de 3 500 A. Conform catalogului [50], pentru un curent nominal al motorului de 14 A, se poate alege unul dintre ntreruptoarele indicate n tabelul 2. Tabel 2- Unele date asupra ntreruptoarelor Siemens [ 50]

Tipul

Capacitatea de rupere nominal la 380 V, 50 Hz [ kA]

Curentul nominal de durat al ntreruptorului, [A]

Domeniul de reglare a declanatorului electomagnetic, [A]

Preul aproximativ %

3VA2

1.5

16

11... 16

100

3VA4

3

25

10... 15 13... 19

200

3VA5

4

63

10... 15 13... 19

300

innd seama de valoarea ridicat a curentului de scurtcircuit la locul instalrii, de 3,5 kA, rezult necesar s se aleag ntreruptorul 3VA5, care poate fi echipat cu declanatoare termice reglabile la curentul nominal al motorului. Acest ntreruptor este ns utilizat foarte neeconomic n sarcin nominal, ntruct, n locul celor 63 A pentru care sunt dimensionate, cile sale de curent transport n sarcin doar 14 A. n plus, el este de circa 3 ori mai scump dect ntreruptorul 3VA2, care are cile de curent potrivite pentru curentul nominal al motorului de 14 A. Utilizarea ntreruptorului 3VA2 este posibil dac n serie cu ntreruptorul se monteaz un set de sigurane fuzibile potrivit alese. n fig. 5 este reprezentat caracteristica de protecie a

ntreruptorului 3VA2, aa cum este dat n catalog [50]; ea a fost transpus n fig. 6, considerndu-se IR 14 A. n aceast figur, caracteristica de protecie a declanatorului electromagnetic netemporizat m a fost prelungit punctat peste valoarea de 14 x 30 = 420 A, limita indicat de fig. 5, pn n punctul A, care corespunde capacitii de rupere nominale a ntreruptorului, de 1 500A.

Fig. 5. Caracteristica de protecie automat 3VA2:t- caracteristica declanatorului termic; m- caracteristica declanatorului electromagnetic; IR curentul reglat

n aceeai figur 6 s-au trasat i caracteristicile de protecie a siguranelor fuzibile cu mare putere de rupere LSCHBAND tip NT.

.

Fig. 6. Caracteristica de protecie a ntreruptorului automat 3VA2 i caracteristicile de proteciei ale siguranei lente LSCHBAND tip NT.

Alegerea siguranei se face pe baza celor dou condiii enunate la punctul 1. Se vede c oricare dintre siguranele cu curent nominal mai mare dect 36 A ndeplinete condiia a, de asemenea, oricare dintre siguranele cu curent nominal mai mic dect 63 A ndeplinete condiia b. ntre cele trei sigurane rmase n discuie, de 36, 50 i 63 A, cea de 36 A se elimin, pentru c o asemenea siguran s-ar topi adesea la cureni de scurtcircuit moderai; sigurana de 63 A se elimin i ea: caracteristica ei intersecteaz caracteristica declanatorului electromagnetic foarte aproape de punctul A, aa fel, nct, innd seama de toleranele cu care se fabric siguranele fuzibile, n exploatare s-ar putea ntmpla ca ntreruptorul s fie obligat s deconecteze cureni mai mari dect capacitatea sa de rupere nominal. Ca urmare, se alege n final sigurana de 50 A. Un set de astfel de sigurane reprezint circa 58% din costul ntreruptorului 3VA2. Prin urmare, costul complexului ntreruptor 3VA2 + set de sigurane de 50 A reprezint doar circa 53% din costul ntreruptorului 3VA5, echivalent funcional. La tensiunea de 380 V, 50 Hz se pot folosi i sigurane cu filet pentru realizarea complexului de protecie [31]. Setul de sigurane de acest tip are un cost de circa 20% din cel al ntreruptorului 3VA2. Prin urmare, dac se folosesc sigurane cu filet, complexul de protectie va avea un cost ce reprezint doar -40% din costul ntreruptorului 3VA5.

2. Complexul contactor automat-sigurane fuzibile Contactorul automat este prevzut cu relee sau declanatoare termice, care asigur deconectarea lui la suprasarcin. Avnd o capacitate de rupere foarte redus (de ordinul de mrime al curenilor de suprasarcin), contactorul automat nu este prevzut cu elemente electromagnetice, aa fel nct el nu asigur i protecia n cazul scurtcircuitului. Din acest motiv, pentru realizarea proteciei att mpotriva supracurenilor de sarcin, ct i mpotriva supracurenilor de scurtcircuit, contactorul automat se reunete cu sigurana fuzibil ntr-un complex de protecie (fig. 7).

Fig. 7. Schema electric a complexului contactor automat-sigurane fuzibileK contactele contactorului; t declanator (releu) termic; el, e2 sigurane fuzibile, r bobina contactorului (declanator de tensiune minim) ; b1, b2 buton de pornire, oprire.

Sigurana fuzibil, montat n amonte de contactor, preia, ntr-un fel, sarcinile pe care le are declanatorul electromagnetic ntr-un ntreruptor, n cadrul proteciei intrinseci. Prin urmare, ntr-un complex contactor automat-sigurane fuzibile, cele trei elemente contactor, declanatoare termice, sigurane fuzibile trebuie s fie reunite astfel, nct s ndeplineasc urmtoarele condiii: a. Curentul de sarcin al declanatoarelor termice nu va depi curentul nominal al contactorului. Aceast condiie, corespunde proteciei intrinseci a contactorului automat. b. Caracteristica de topire a fuzibilului va intersecta caracteristica de declanare a declanatorului termic ntr-un punct care corespunde capacitii de rupere nominale a contactorului sau unui curent puin mai mic dect acesta; pentru curenii mai mari, caracteristica de topire se va afla sub caracteristica de declanare (distana a fig.8). Aceast condiie, asigur protecia contactorului la scurtcircuit; n cazul unui scurtcircuit, circuitul va fi rupt de ctre siguranele fuzibile, contactele contactorului deschizndus-e ulterior, fr curent, sub aciunea declanatorului de tensiune minim.

c. Caracteristica de topire a siguranei trebuie s se gseasc dedesubtul caracteristicii de sudare uoar a contactelor contactorului (distanta b fig. 8).

Fig.8. Protecia contactorului i a declanatorului termic asigurat de ctre sigurana fuzibil:1 - caracteristica de protecie a declanatorului termic; 2 - caracteristica de topire a siguranei fuzibile; 3 - caracteristica de sudare uoar a contactelor contactorului ; 4 - caracteristica de defectare a declanatorului termic; CRNcapacitatea de rupere nominal a contactorului; 1D curentul pentru care caracteristica de defectare i caracteristica de protecie ale declanatorului termic se intersecteaz.

Aceast condiie, este specific contactoarelor. Spre deosebire de ntreruptoare, la care fora de apsare este considerabil, n cazul contactoarelor contactele sunt apsate unul pe altul cu o for relativ redus; de aceea, rezistena de contact este mare i, mai ales, poate crete la cureni mari (de scurtcircuit), ca urmare a creterii forelor de repulsie ntre contacte. Din acest motiv, dei la scurtcircuit contactorul nu-i deschide contactele, acestea se pot nclzi local ca urmare a valorilor mari pe care le obin ambii termeni ai expresiei cldurii dezvoltate la locul de contact:

unde este integrala Joule la funcionare, adic integrala Joule extins pe ntregul interval limitat de momentul apariiei scurtcircuitului i momentul ntreruperii lui complete prin sigurana fuzibil. Ca urmare, contactele se pot topi superficial, iar, dup ntreruperea circuitului, metalul topit cristalizeaz ntr-o singur reea, realizndu-se sudarea contactelor. Conform VDE 0660, sudarea contactelor nu este periculoas, dac punctele sudate se desfac uor i piesele de contact nu sufer stricciuni, nseamn c exist o limit superioar

admisibil pentru cldura degajat la locul de contact. Logaritmnd expresia de mai sus se obine: ( ) care reprezint o dreapt, n msura n care se poate considera raportul W/R constant. n realitate, aceast relaie este reprezentat n fig. 8 sub forma caracteristicii de sudare uoar 3. ndeplinirea condiiei c de ctre complexul de protecie nseamn c fuzibilul ntrerupe circuitul nainte ca piesele de contact s sufere sudarea uoar. d. Caracteristica de topire a siguranei se va afla n permanen dedesubtul caracteristicii de defectare a declanatoarelor termice (distana c fig. 8). ndeplinirea acestei condiii, care corespunde condiiei c de la punctul 1, asigur deschiderea circuitului de ctre siguran nainte ca declanatorul termic s se deterioreze. Caracteristica de topire a siguranei va intersecta caracteristica de protecie a declanatorului termic ntr-un punct M, situat la un curent ct mai mare, totui inferior celui mai mic dintre curenii CRX i ID (fig. 8). n felul acesta se lrgete plaja rezervat deschiderii contac- torului la suprasarcini (de ctre declanatorul termic), ngustndu-se implicit domeniul de acionare la scurtcircuit (de ctre sigurana fuzibil) i reducndu-se corespunztor frecvena nlocuirilor siguranelor cu fuzibilul topit. Complexul contactor automat-sigurane fuzibile este foarte des utilizat n practic. Corelarea caracteristicilor elementelor componente ale complexului se face foarte uor, firmele productoare de aparate prescriind tipul i curentul nominal al siguranelor care trebuie montate n amontele contactorului. Curentul de serviciu al declanatoarelor termice fiind ntotdeauna inferior curentului nominal al contactorului, tabelele indic corespondena dintre curentul nominal maxim al siguranei fuzibile care poate fi montat n serie cu contactorul i curentul de serviciu al declanatoarelor sau releelor termice ( exemplul din tabelul 3).

Tabelul 3- Siguranele rapide i lente care trebuie montate n serie cu releul TSA Curentul de serviciu al releul A 0.4 0.55 0.75 1 1.3 1.8 2.4 3.3 4.5 6 8 11

Curentul nominal pentru siguran, A

rapid lent

2 -

2 2

4 2

4 4

6 4

6 6

10 6

16 10

20 10

20 16

25 32 20 25

Curentul de serviciu al releul A 15 20 25 32 40 63 100 125 160 200 250 400

Curentul nominal pentru siguran, A

rapid

50

63

80

100 125 160 -

-

-

-

-

-

lent

32

50

63

80

100 125 200

200

250 315 400 630

Sigurane fuzibile n serie cu sigurane fuzibileComportarea celor dou sigurane fuzibile n serie se va studia cu ajutorul unui exemplu concret. n fig. 9 este reprezentat schema unui tablou electric alimentat printr-o coloan protejat cu sigurane fuzibile MPR 200 A; se vor studia condiiile de realizare a selectivitii ntre aceste sigurane i siguranele fuzibile MPR 100 A, montate pe una dintre plecri. Comportarea celor dou sisteme de sigurane se poate aprecia trasnd, pe acelai grafic, caracteristicile de protecie ale siguranelor fuzibile (fig. 10).

Fig. 9- Tabloul electric cu sigurane fuzibile montate n serie

Fig. 10. Caracteristicile de topire ale siguranelor fuzibile de 100 A i 200 A pentru Isc= 1300 A

Fie c, n punctul k (fig. 11), se produce un scurtcircuit: curentul de scurtcircuit, care se nchide pe calea care conine siguranele de 200 A i de 100 A, are intensitatea de 1300 A. Trasnd o ordonat pentru valoarea I = 1300 A n graficul din fig. 10 se deduce c sigurana de 100 A se va topi n 0,06 secunde, iar sigurana de 200 A n 0,8 secunde (fig. 12). Sigurana de 100 A se topete mult timp nainte ca siguran de 200 A s ating temperatura de topire; de aceea, punctul de producere a scurtcircuitului K este deconectat ,, selectiv'' din reea iar deranjamentul este

limitat numai la plecarea defect, adic afecteazea a scurtcircuitului k este deconectat mentul este limitat numai la plecarea minim de receptoare (fig.13)

Fig. 11. Scurtcircuit n punctul K pentru tabloul din fig. 3: Isc = 1 300 A.

Fig. 12. Determinarea duratelor de acionare a siguranelor fuzibile de 100 A i 200 A pentru Isc = 1 300 A.

Fig. 13. Deconectarea selectiv de la tabloul electric a punctului de scurtcircuit K .

Se poate trage deci concluzia c siguranele fuzibile montate n serie se comport selectiv cnd caracteristicile lor de protecie (mai precis, benzile) timp de topire intensitatea curentului nu se ating. Dac intensitatea curentului de scurtcircuit n punctul k este mai mare (fig. 14), duratele de topire sunt mult mai scurte. Pentru Isc = 7 kA, sigurana de 100 A se topete n 0,5 ms iar cea de 200 A n 3,5 ms (fig. 15): sigurana de 200 A se topete cu numai 3 ms mai trziu dect sigurana de 100 A.

Fig. 14. Scurtcircuit n punctul K pentru tabloul din fig. 9: Isc= 7 kA

Fig. 15. Determinarea duratelor de acionare a siguranelor fuzibile de 100 A i 200 A pentru Tsc = 7 kA Dup topirea siguranei de 100 A curentul de scurtcircuit continu s treac prin arcul electric format n spaiul ocupat anterior de elementul fuzibil); durata de ardere a arcului electric este de 5 ms sau mai puin. Prin urmare, sigurana de 100 A nu va ntrerupe circuitul dup primele 0,5 ms ci

abia dup 5,5 ms curentul de scurtcircuit se anuleaz: sigurana de 200 A va fi nclzit n tot acest timp i exist posibilitatea ca ea s se topeasc de asemenea. Topirea siguranei de 200 A nu este totui o certitudine, pentru c intensitatea curentului nu este constant n cursul celor 5,5 milisecunde. nseamn c, la intensiti ridicate ale curentului de scurtcircuit, nu este suficient ca cele dou caracteristici s nu se ating pentru a se asigura selectivitatea. Practic, selectivitatea va fi realizat n cazul n care integrala Joule n cursul duratei de topire i de stingere a arcului electric pentru sigurana de 100 A are o valoare inferioar integralei Joule corespunztoare topirii siguranei de 200 A.

Fig. 16. Condiia de selectivitate pentru dou sigurane fuzibile n serie, parcurse de cureni de scurtcircuit mari: a variaia n timp a intensitii curentului prin sigurana de 200 A i prin sigurana de 100 A; bvariaia n timp a integralei Joule n cele dou sigurane fuzibile; ttl00durata de topire a siguranei de 100 A; taie o durata de ardere a arcului electric n sigurana de 100 A; tT100=tt 100+ ta1oo- durata total de trecere a curentului de scurtcircuit; Jt valoarea integralei Joule care determin topirea siguranei fuzibile; J a valoarea integralei Joule realizate in cursul duratei de ardere a arcului electric; Jt valoarea integralei Joule realizate n cursul duratei tT. Notnd cu J valoarea integralei Joule n general i considernd semnificaiile din legenda fig. 16, se pot face urmtoarele consideraii: Fiecare siguran fuzibil este caracterizat printr-o anumit valoare a lui Jt . Cu ct curentul nominal al siguranei fuzibile este mai mare, cu att crete seciunea fuzibilului i deci crete J t . La producerea scurtcircuitului n punctul K (fig. 14), cele dou sigurane vor fi strbtute de acelai curent (valoare momentan) isc (fig. 16, a). Dup tn00 0,5 ms, fuzibilul siguranei de 100 A se topete; n cursul urmtoarelor ta100 = 5 ms curentul se micoreaz i apoi se anuleaz.

Curentul isc produce cldur n ambele sigurane; dup tta100 = 0,5 ms, integrala Joule atinge valoarea J t 100 (fig- 16 b), deci fuzibilul siguranei de 100 A se topete. Trecerea curentului isc i n urmtoarele ta= 5 ms conduce la degajarea unei cantiti de cldur n sigurana, de 200 A proporionale cu J T 200- Dac J T 200 < Jt200, sigurana de 200 A nu se va topi, deci se asigur selectivitatea proteciei. Cu ct Ja100 este mai mic, cu att poate fi mai mic Jt a siguranei montate n amonte i deci curentul nominal al acestei sigurane poate fi mai mic. Apropierea ntre ele a valorilor curenilor nominali ai siguranelor montate n serie este favorabil din punctul de vedere al creterii rapiditii proteciei. Prin urmare, pentru ealonarea strns a siguranelor, este avantajos ca sigurana montat n aval s asigure stingerea rapid a arcului electric care ia natere la topirea fuzibilului. Siguranele MPR se comport selectiv ntre ele dac curenii lor nominali se gsesc n raportul 1,6. Practic, aceasta nseamn c selectivitatea siguranelor MPR este asigurat dac curenii nominali ai celor dou sigurane difer ntre ei cu cel puin dou trepte. Condiia exprimat mai sus asigur selectivitatea chiar dac se iau n considerare benzile de dispersie n locul curbelor caracteristice. De asemenea, selectivitatea este asigurat i n cazul cel mai defavorabil cnd sigurana din amonte este cald (adic linia ei caracteristic se gsete dedesubtul caracteristicii siguranei nencrcate) iar sigurana din aval este nencrcat (rece), Aceast situaie acoperitoare are loc atunci cnd circuitul ramificaiei de plecare se nchide peste un scurtcircuit preexistent.

Sigurane fuzibile n serie cu un complex sigurane fuzibile contactor cu relee termiceSelectivitatea acestei secvene se va studia cu ajutorul cazului concret nfiat n fig. 17.

Fig.17 Tablou electric cu sigurane fuzibile conectate n serie cu CSFCRT. Protecia motorului i protecia intrinsec a contactorului i a releelor termice este asigurat mpotriva curenilor de scurtcircuit cu ajutorul siguranei MPR 100 A; selectivitatea

trebuie deci s fie studiat numai ntre cele dou sigurane fuzibile, cea de 200 A i cea de 100 A, montat n aval, problem care este deja rezolvat la subcapitolul anterior. Comportarea selectiv a siguranei fuzibile conectate n serie cu un CSFCRT* se realizeaz aici dac liniile (benzile) caracteristice ale celor dou sigurane fuzibile nu se intersecteaz, respectiv nu se ating (fig. 18), iar integrala Joule corespunztoare topirii siguranei din amonte Jt2oc depete integrala Joule corespunztoare trecerii curentului n ntregul interval de timp pn la stingerea arcului electric n sigurana din aval ;

Fig.18 Caracteristica de protectie ale sigurantei fuzibile i CSFCRT din fig.17.

dup cum s-a vzut, ultima condiie se ndeplinete practic dac intensitile nominale ale celor dou sigurane fuzibile difer ntre ele cu cel puin dou trepte.

ntreruptor automat n serie cu ntreruptor automatntreruptorul automat este echipat de regul cu declanatoare termice i cu declanatoare electromagnetice, care protejeaz instalaiile electrice mpotriva supracurenilor de sarcin (pn la de 10 ori curentul nominal) i, respectiv, mpotriva supracurenilor de scurtcircuit, care ating valori de peste 10 ori curentul nominal. Declanatoarele termice acioneaz cu ntrziere ct timp declanatoarele electromagnetice acioneaz instantaneu" (ntrziere de 5 ... 30 ms). Uneori, la ntreruptoarele automate n locul declanatoarelor snt prevzute relee termice i electromagnetice, care comand ntreruptorul peste un declanator de tensiune minim sau un declanator cu curent de lucru. Caracteristica de protecie a unui ntreruptor automat are alura prezentat n fig. 19: se recunosc uor benzile care mbrac liniile caracteristice de protecie.

Pentru fiecare ntreruptor automat, alegerea elementelor de protecie se face dnd atenia necesar realizrii proteciei intrinsece. n afar de aceasta, aa cum s-a observat i la subcap. anterior, fiecare tip de element de protecie are domeniul su de aciune (supracureni relativ mici protecia termic; supracureni mari, de scurtcircuit protecia electromagnetic). n consecin, studiul selectivitii ntreruptoa- relor montate n serie n instalaiile electrice se poate efectua pe baza studiului comportrii comparative, din acest punct de vedere, a elementelor de protecie termic, respectiv de protecie electromagnetic, prevzute n dotarea ntreruptoarelor automate conectate n serie. Selectivitatea proteciei la suprasarcin. n cazul a dou ntre- ruptoare automate conectate n serie, comportarea lor din punctul de vedere al selectivitii la funcionarea n suprasarcin se poate aprecia, conform celor artate mai sus, pe baza examinrii paralele a caracteristicilor elementelor de protecie termice. Problema poate prezenta mai multe aspecte, din cauz c, pe de o parte, durata de declanare a mecanismelor termice, pentru o anumit valoare a suprasarcinii, este influenat de mrimea sarcinii premerg toare iar, pe de alt parte, n orice instalaie electric, suprasarcina poate apare n condiiile unor sarcini premergtoare diferite. Acest lucru se exemplific cu ajutorul instalaiei electrice a crei schem este prezentat n fig. 20. Tabloul secundar de for alimenteaz trei receptoare, dintre care unul este un electromotor care absoarbe un curent nominal de 60 A, curentul su de pornire fiind KVIN = 6.60 = 360 A. ntreruptorul de pe circuitul motorului are declanatorul termic reglat la valoarea curentului nominal al motorului, 60 A. ntreruptorul automat montat pe coloana de alimentare a tabloului secundar are protecia termic reglat la curentul de 200 A. Studiul selectivitii celor dou ntreruptoare trebuie fcut n mai multe ipoteze, considernd cazurile posibile de ncrcare premergtoare a elementelor de protecie termic. Notnd cu (') intensitile curenilor n intervalul premergtor i cu (") intensitile curenilor n cursul suprasarcinii provocate de calarea rotorului motorului M , se disting urmtoarele cazuri care trebuie supuse ateniei: a. Sarcina premergtoare nul, motorul se pune sub tensiune (din stare rece) avnd rotorul calat. b. Sarcina premergtoare maxim, rotorul motorului se caleaz (pornind din stare cald). c. Sarcina premergtoare compus din suma sarcinilor tuturor receptoarelor tabloului TF cu excepia motorului M; motorul se pune sub tensiune (din stare rece), avnd rotorul calat.

Fig. 19. Caracterisitcile de protecie ale releelor ntreruptoarelor automate USOL 100 i USOL 250:a funcionarea din stare rece a releelor termice; b funcionarea din stare cald a releelor termice; c declanarea prin relee electromagnetice; d declanarea la scurtcircuit (/curentul de serviciu; lt curentul dereglare a releului termic; /, curentul de reglare a releului electromagnetic).

Fix. 7.13. Exemplu de studiu a selectivitii la suprasarcin a dou ntreruptoare automate conectate n serie: TG tablou general; TF tablou secundar de for ;IA1, IA2 ntreruptoare automate.

Studiul celor trei cazuri se face cu ajutorul graficelor din fig. 21, care reprezint caracteristicile de protecie termic ale celor dou ntreruptoare automate. Axele absciselor snt gradate n valori relative ale intensitii curentului de reglare a proteciei ( IRL 60 A; IR2 = 200 A); s-au considerat valorile curbelor corespunztoare limitei superioare a benzii de dispersie att pentru starea rece, ct i pentru starea cald.

Fig. 21. Studiul selectivitii celor dou ntreruptoare automate din fig. 20. Caracteristicile de protecie ale ntreruptorului USOL 250: a montat n amonte (IA2)\ b montat n aval (IA1). Selectivitatea proteciei la scurtcircuit. Declanatoarele i releele electromagnetice netemporizate folosite pentru protecia instalaiilor mpotriva curenilor de scurtcircuit acioneaz cu o ntrziere la deschidere foarte mic, practic independent de intensitatea curentului de acionare. De aceea, n cazul producerii unui scurtcircuit, toate ntrerup- toarele automate montate n serie n amonte fa de punctul n care a avut loc scurtcircuitul i ale cror declanatoare au fost reglate la un curent mai mic dect curentul de scurtcircuit vor declana practic simultan r instalaia de protecie nu va funciona, n acest caz, selectiv. Pentru asigurarea unei selectiviti satisfctoare se pot aplica diferite metode i anume: a.Secionarea de curent. Principiul proteciei prin secionarea de curent se poate nelege cu ajutorul fig. 22. Impedana de scurtcircuit a liniei este cu att mai mare, cu ct scurtcircuitul se produce mai departe de surs; de aceea intensitatea curentului de scurtcircuit care strbate

ntreruptorul automat IA2, montat pe tabloul general TG, scade pe msur ce punctul de scurtcircuit se ndeprteaz de surs (curba 7). Dac declanatorul ntreruptorului IA2 este reglat la valoarea I'R2(dreapta 2'), ntreruptorul IA2 va declana instantaneu orice scurtcircuit care se produce n interiorul tronsonului TGA2 (unde Isc > I'R2) i va fi insensibil pentru scurtcircuitele produse n aval de punctul A2 (unde Isc < I'R2). Dac declanatorul ntreruptorului IA2 se regleaz la o intensitate de acionare mai mic, de exemplu V'R2 (dreapta 2"), zona. protejat de ctre IA2 se lrgete, devenind egal cu lungimea tronsonului TGAv Se vede c, n cel de al doilea caz, protecia nceteaz s mai fie selectiv, cci IA2 declaneaz i pentru scurtcircuitele care se produc n zona TFA1, care ar trebui s fie protejat exclusiv de ctre ntreruptorul IA1. Prin urmare, n vederea asigurrii selectivitii, curentul de reglare al declanatorului ntreruptorului IA2 trebuie ales astfel nct punctul A2 s coincid cu poziia tabloului TF. O asemenea precizie a reglrii nu este pe deplin posibil, pentru c, la producerea unui scurtcircuit ntr-un anumit punct al reelei, curentul poate avea diferite intensiti, influenate de exemplu de rezistena de contact format la locul scurtcircuitului. De aceea, pentru ca selectivitatea s fie asigurat n orice caz, punctul A va fi ales n amonte de tabloul TF (punctul A2), crendu-se n acest fel o zon moart A2TF, n care producerea unui scurtcircuit nu determin declanarea ntreruptorului IA2. Este evident c lungimea zonei moarte trebuie s fie ct mai redus. n acest fel, selectivitatea este asigurat prin aceea c IA2 nu acioneaz la scurtcircuitele care se produc n aval de punctul A2, deci nici n zona protejat de ntreruptorul IA1. Cele dou declanatoare vor avea acionarea instantanee. n fig. 23 este dat exemplul unei linii cu dou ntreruptoare n serie; din curba de distribuie a intensitii curentului de scurtcircuit cu poziia punctului n care se produce scurtcircuitul se vede c, atunci cnd acest punct se gsete n dreptul ntreruptorului IA2/IA1, curentul de scurtcircuit are valoarea de 10 kA/5,9kA; se asigur o selectivitate satisfctoare dac declanatorul electromagnetic al ntreruptorului IA2 este reglat la o valoare puin superioar intensitii de 5,9 kA. Fig. 23 prezint i valorile curenilor reglai pe diferite elemente de protecie. Astfel, protecia termic a ntreruptorului IA 7 este reglat la 60 A (curentul nominal al electromotorului M) iar protecia termic a ntreruptorului IA2 este reglat la 600 A (curentul nominal n secundarul transformatorului T). Protecia electromagnetic a ntreruptorului IA1 este reglat la curentul 2-360 = 720 A, unde 360 = 6-60 A este curentul de pornire a electromotorului M; declanatorul electromagnetic al ntreruptorului IA2 este reglat la 6 kA, valoare care ndeplinete condiia artat mai sus (6 kA > 5,9 kA). Se creeaz astfel o zon moart pe distana care corespunde scderii curentului de scurtcircuit de la 6 kA la 5,9 kA.

Fix. 23. Exemplu de studiu al selectivitii la scurtcircuit a dou ntreruptoare automate conectate n serie:Ttransformator; M electromotor; TF tablou de for; IA1, IA2 ntreruptoare automate.

n fig. 24 snt prezentate caracteristicile de protecie ale celor dou ntreruptoare. Caracteristicile nu se ating i nu se ntretaie n nici un punct. ntreruptorul IA2 va declana pentru cureni cu valori corespunztoare zonei I, ntreruptorul IA 7 pentru cureni cu valori corespunztoare zonei II (v. i fig. 23).

Fig. 24. Caracteristicile de protecie ale nteruptoarelor automate din fig. 23. b.Protecia maximal. Caracteristic pentru aceast metod este utilizarea elementelor de protecie electromagnetice declanatoare i relee cu acionare temporizat. n fig. 25 este prezentat diagrama temporizrilor ntr-o reea radial. n cazul producerii unui scurtcircuit n punctul Ki, ntreruptorul IA1 va scoate de sub tensiune zona defect instantaneu, de aceea ntreruptoarele IA2, IA3, IA4, care acioneaz cu temporizrile tl2, tl3, tti, nu vor avea timp s intervin; ca urmare poriunea de reea cuprins ntre barele tablourilor TF1 ... TF4, precum i consumatorii alimentai de la barele TF1 (cu excepia celui defect) rmn alimentai n continuare. n cazul unui scurtcircuit produs n punctul K2, zona defect va fi izolat de ctre ntreruptorul IA2 dup un timp (temporizare) tl2 din momentul producerii defectului. Ceilali

consumatori racordai la barele TF2 i toi cei din amonte snt alimentai n continuare, pentru c ntreruptoarele IA3 i IA4 nc nu au acionat. n modul descris se asigur selectivitatea instalaiei de protecie. Trebuie artat c dac, la producerea unui scurtcircuit de exemplu n punctul K1 protecia IA1 refuz s acioneze, defectul va fi totui eliminat dup un timp tt2 prin acionarea elementului de protecie IA2. Prin urmare protecia maximal prezint mare siguran n funcionare, fiecare element de protecie reprezentnd o rezerv pentru elementul de protecie vecin, montat n aval. Releele i declanatoarele electromagnetice utilizate au temporizri scurte; att curentul de acionare ct i temporizarea snt reglabile ntre anumite limite . n vederea asigurrii unei selectiviti satisfctoare, curentul de acionare se alege astfel nct s ntreac de cel puin 1,25 ori curentul de acionare al ntreruptorului montat n aval; temporizarea se alege, la rndul su, n aa fel nct s se permit ntreruptorului din aval s-i execute ntregul ciclu de declanare.

Fig. 25. Principiul proteciei maximale de curent: TF tablouri electrice; IA ntreruptoareautomate; l t durata de temporizare.

Fig. 27 explic necesitatea ndeplinirii ultimei condiii . Dac t T1 < td2 (curentul de scurtcircuit a fost ntrerupt complet de ctre IA1 nainte de deszvorrea ntreruptorului IA2), ntreruptorul IA2 rmne nchis i selectivitatea este asigurat. Numai dac IA1 refuz s acioneze, IA2 va declana dup scurgerea timpului td2, ntrerupnd curentul de scurtcircuit ntrun timp tT2: IA2 reprezint o rezerv pentru IA1.

Fig. 26. Reprezentarea schematic a ntreruptoarelor automate prevzute cu protecie termic t, protecie electromagnetic fr temporizare m i cu protecie electromagnetic cu temporizare scurt mt: a reprezentare simplificat; b repre-zentare separat pentru (blocurile de) relee.

Fig. 27. Selectivitatea ntre un ntreruptor automat cu declanator cu temporizare scurt (IA2 ) i un ntreruptor automat cu declanator fr temporizare (IA1) montat n aval. Declanatoarele electromagnetice cu temporizare scurt, realizate cu ajutorul dispozitivelor de reinere mecanice, asigur o selectivitate satisfctoare dac se prevd temporizri de 100 ... 150 ms; de aceea, ntr-un interval de timp de 400 ms se pot ealona cinci ntreruptoare automate (fig. 28).

Fig. 28. Ealonarea selectiv a cinci ntreruptoare automate conectate n serie; valori de referin pentru duratele temporizrii tt ale declanatoarelor cu temporizare scurt. Dispozitivele de temporizare electronice permit ealonarea pe intervale de timp mai mici dect 100 ms. Protecia maximal nu cunoate zone moarte, caracteristice proteciei prin secionare de curent; de asemenea, ea prezint un grad ridicat de siguran n funcionare. Dezavantajul ei const n faptul c temporizrile necesare devin exagerat de mari, odat cu creterea numrului de elemente de protecie nseriate (v. fig. 28); temporizrile cele mai mari vor trebui prevzute la ntreruptoarele mai apropiate de sursa de energie, adic tocmai la acele ntreruptoare care snt obligate s ntrerup curenii de scurtcircuit cei mai inteni. Aceast mprejurare determin

producerea unor solicitri termice deosebit de mari n diferitele elemente ale instalaiilor i, n primul rnd, n ntreruptoare. Solicitatarea termic depinde de durata scurtcircuitului i de ptratul intensitii curentului de scurtcircuit (integrala Joule); ar fi deci de dorit ca, odat cu creterea curentului de scurtcircuit, temporizrile s scad. Uneori, pentru uurarea sarcinii ntreruptoarelor mai apropiate de surs, care snt cele mai solicitate, se prevede pentru aceste ntreruptoare o protecie electromagnetic dubl, format dintr-un declanator normal cu temporizarea scurt mt i un declanator suplimentar, fr temporizare m. Declanatorul netemporizat va aciona numai n cazul producerii unui scurtcircuit n imediata sa apropiere (deci cnd curentul de scurtcircuit va avea valori deosebit de mari); pentru scurtcircuitele mai ndeprtate, acionarea ntreruptorului este comandat de declanatorul mt, aa cum pretind condiiile de selectivitate. Procedeul este ilustrat n fig. 29 unde snt reprezentate trei ntreruptoare automate montate n serie. Curenii de reglare ai declanatoarelor snt nscrii n tabelul 4. Caracteristicile de protecie ale ntreruptoarelor snt coordonate ntre ele conform fig. 30. Din dotarea ntreruptorului IA3, alturi de declanatorul termic t i declanatorul electromagnetic cu temporizare scurt mt, face parte i declanatorul electromagnetic fr temporizare m, care este reglat pentru a aciona la o intensitate de 24 kA. n acest fel el determin deschiderea instantanee a ntreruptorului IA3 numai n cazul unui scurtcircuit la barele tabloului general TG, de aceea selectivitatea cu ntreruptoarele IA2 i IA 1, montate n aval, nu este tulburat n nici un fel.

Fig. 7.22. Trei ntreruptoare automate conectate n serie: T transformator; M electromotor;TG tablou general; TF tablou secundar de for; IAT, IA2, IA3 ntreruptoare automate

Instalarea proteciei netemporizate la nivelul ntreruptorului IA3 determin reducerea considerabil a solicitrii termice a instalaiei n cazul unui scurtcircuit la barele tabloului general. ntr-adevr, conform tabelului 4, la un asemenea scurtcircuit, n cazul proteciei realizate Tabelul 4. Date privitoare la ntreruptoarele automate din exemplul din fig. 29 Declanatoare Ic*, A

ntreruptor

CRN**,kA

t

m Curent reglat, kA

mt Temporizare, ms 2 150

IA1 IA2

160 630

15 30

0,1 0,5

1,2 -

IA3

1600

50

1,52

24

6

300

Fig. 30. Coordonarea caracteristicilor de protecie ale celor trei ntreruptoare automate din fig. 29 n vederea asigurrii selectivitii. prin declanatorul mt, solicitarea termic ar corespunde unei integrale Joule n valoare de (25*103)2* 0.3 = 187,5*106A2*s; dac ns declanarea se produce prin intermediul declanatorului m, ntr-un timp total de deconectare de circa 30 ms, integrala Joule rezult (25* 103)2* 0,03= 18,75* 106 A2* s, adic solicitarea termic se reduce la 10%.

Se observ c instalarea, pe aceleai ntreruptoare, a declanatoarelor electromagnetice cu temporizare scurt i a celor netemporizate, reprezint, de fapt, dublarea proteciei maximale printr-o protecie cu secionare de curent. c.Protecia prin reanclanare automat rapid (RAR). Aceast metod de protecie, al crei principiu se inspir din tehnica proteciei liniilor de nalt tensiune, poate fi aplicat cu foarte bune rezultate n condiiile utilizrii ntreruptoarelor limitatoare. Protecia prin RAR nu presupune temporizare, pentru c nsi limitarea curenilor de scurtcircuit presupune aciunea rapid a ntreruptoarelor. La producerea unui scurtcircuit ntr-o instalaie electric prevzut cu RAR, toate ntreruptoarele parcurse de curentul de scurtcircuit, deci montate n amonte fa de punctul scurtcircuitului n calea de curent, se deschid instantaneu; un dispozitiv automat asigur ns renchiderea tuturor ntreruptoarelor, cu excepia celui care izoleaz zona defect. Principiul proteciei prin RAR este ilustrat prin exemplul din fig. 31. La producerea unui scurtcircuit n punctul K1, cele trei ntreruptoare limitatoare de curent IA1, IA2 i IA3 se deschid instantaneu. ndat dup aceea, ntreruptoarele IA2 i IA3 primesc comand de nchidere prin declanatorul electromagnetic i dispozitivele de automatizare DA. ntreruptorul IA1 rmne deschis, ntruct el nu primete comand de reanclanare. Prin aceasta, circuitul alimentat prin ntreruptorul IA1 a fost deconectat selectiv. n cazul producerii unui scurtcircuit n punctul K2, cele dou ntreruptoare IA2 i IA3 snt deconectate instantaneu. Imediat ns ele primesc comand de reanclanare i se nchid peste scurtcircuitul existent, de aceea primesc o nou comand de deschidere. ndat dup a doua deschidere, ntreruptorul IA3 primete o nou comand de anclanare; ntreruptorul IA2 rmne des-chis, astfel nct tabloul TF1 este deconectat selectiv. La producerea unui scurtcircuit n punctul K3, ntreruptorul IA3 deschide circuitul ; el se mai nchide de dou ori peste scurtcircuitul existent i se deschide tot de attea ori, dup ultima acionare rmnnd definitiv deschis.

Fig. 31. Principiul proieciei RAR: T transformator de alimentare ;TFtablouri electrice; IAntreruptoare automate limitatoare; DA dispozitiv de automatizare

Se vede c, n sistemul RAR, ntreruptorul IA x poate primi cel mult x 1 impulsuri pentru reanclanare. Chiar i la reanclanarea de dou ori a ntreruptorului IA3 peste scurtcircuitul din punctul K3, solicitrile termice i mecanice ale instalaiei (care dureaz timp de 3 x 10 ms) snt mult mai mici dect cele cores-punztoare unui ntreruptor cu aciune temporizat, care ar trebui s acioneze cu o ntrziere de circa 200 ms. Durata total a pauzei ntre declanare i reanclanare reprezint circa 700 ms; un interval de timp de aceast lungime, n care instalaia este practic scoas de sub tensiune, are efecte asemntoare cu cele care se produc la scurtcircuite grave n instalaiile cu protecie maximal. n exploatare, scurtcircuitele se produc, n marea lor majoritate, n circuitele tablourilor secundare i de aceea gravitatea lor este redus; pentru a nu perturba funcionarea instalaiilor dect n cazuri de for major, scurtcircuitele care se produc n plecrile de la tablourile secundare se nltur prin dispozitivele de protecie cu secionare de curent montate pe aceste plecri, fr a porni instalaia de protecie prin RAR. Marea majoritate a instalaiilor electrice de joas tensiune snt concepute i executate cu dispozitive de protecie maximal cu aciune temporizat. Acest mod de a asigura selectivitatea prezint avantajul unei structuri simple, economice i clare, cu posibilitatea de extindere ulterioar. Dezavantajul proteciei maximale const n solicitrile foarte mari termice i electrodinamice care cresc odat cu creterea temporizrilor necesare n sensul spre sursa de alimentare. Dezavantajele proteciei maximale nu mai apar n instalaiile protejate prin RAR. Curenii de scurtcircuit snt ntrerupi foarte rapid; limitarea curenilor este att de puternic, nct n instalaie solicitrile termice reprezint numai circa 10% iar cele dinamice 20% din solicitrile care ar avea loc n instalaiile protejate cu dispozitive cu temporizare. Arcele electrice care eventual apar nu se extind dincolo de locul lor de apariie. Instalaia electric trebuie dimensionat pentru o stabilitate termic i dinamic corespunztoare curentului limitat de ntreruptorul montat n amonte i nu pentru ntreaga intensitate a vrfului curentului de scurtcircuit posibil. innd seama de cele artate, se recomand utilizarea proteciei maximale temporizate n cazul instalaiilor cu puteri de scurtcircuit mici i mijlocii. Protecia prin RAR se recomand pentru instalaiile cu puteri de scurtcircuit foarte mari. n prezent exist tendina de a se utiliza, n aceeai instalaie. ntreruptoare limitatoare i ntreruptoare cu temporizare. ntreruptoarele limitatoare de curent se monteaz pe circuitele de alimentare a receptoarelor, ct timp ntreruptoarele cu temporizare protejeaz coloanele tablourilor. Avantajul acestui tip de instalaie const n faptul c scurtcircuitele care se produc pe circuite i care snt cele mai frecvente, snt ntrerupte rapid i cu limitare a curentului; pe de alt

parte, utilizarea ntreruptoarelor limitatoare pentru receptoare permite ca temporizrile ntreruptoarelor de coloane i ntreruptorului general s poat fi meninute n limite acceptabile.

ntreruptor automat n serie cu sigurane fuzibileAprecierea selectivitii comportrii celor dou elemente de protecie se face pe baza examinrii caracteristicilor de protecie. De fapt, caracteristica ntreruptorului automat se compune din caracteristicile celor dou elemente de protecie: declanator termic i declanator electromagnetic ; este necesar deci compararea separat a caracteristicii siguranei fuzibile cu fiecare caracteristic parial. n fig. 32 snt reprezentate, pentru exemplificare, caracteristica de protecie a unui ntreruptor automat de 500 A, mpreun cu caracteristica unei sigurane fuzibile MPR 125 A. ntreruptorul se gsete pe coloana de alimentare a unui tablou secundar; declanatorul su termic este reglat pentru curentul It = 500 A, declanatorul electromagnetic pentru curentul de 4000 A. Siguranele fuzibile snt montate pe una din plecrile tabloului alimentat peste ntreruptor. Conform celor artate mai sus, selectivitatea ansamblului ntreruptor-sigurane se va aprecia pentru curenii mai mici dect Im = 4000 A (selectivitate declanator termic sigurane fuzibile) i pentru cureni mai mari dect Im = 4000 A (selectivitate declanator electromagneticsigurane fuzibile).

Fig. 32. Caracteristicile de protecie pentru un ntreruptor US OL 500 (It = 500 A; Im = 4 000 A) i o siguran fuzibil MPR 125 A; aprecierea selectivitii pentru cureni de scurtcircuit mai mici i mai mari dect curentul reglat al declanatorului electromagnetic Im = 4 kA. n primul caz, cnd Isc < Im, cele dou caracteristici se pot compara n mod direct, ntruct ambele snt determinate de aceeai mrime (integrala Joule). Cele dou linii caracteristice nu se ating i nu se ntretaie n nici un punct; caracteristica siguranei fuzibile este peste tot situat dedesubtul caracteristicii ntreruptorului, deci condiia pentru realizarea unei selectiviti satisfctoare este ndeplinit. Selectivitatea este chiar foarte bun, ntruct intervalul de timp

dintre momentul acionrii siguranei fuzibile i momentul n care ar aciona ntreruptorul automat este suficient de mare pentru a preveni surprizele pe care benzile de neprecizie a funcionrii celor dou aparate le-ar putea furniza. De exemplu, pentru I'sc = 2 kA, exist un interval de timp de siguran de (1,5 * 60) " 0,05 " 90 ". n cazul n care supracurentul de scurtcircuit depete curentul reglat al declanatorului electromagnetic Im, analiza selectivitii este mult mai complicat, pentru c cele dou elemente de protecie implicate snt influenate de mrimi fizice diferite: sigurana fuzibil de ctre integrala Joule, declanatorul electromagnetic de ctre valoarea momentan a intensitii curentului. Declanatorul netemporizat m comand deschiderea ntreruptorului dac curentul de scurtcircuit depete valoarea reglat Im timp de cteva milisecunde; de aceea, pentru ca ntreruptorul s nu se deschid, este necesar ca, n cursul topirii, siguranele fuzibile s limiteze curentul de scurtcircuit la o valoare inferioar intensitii Im. Un asemenea efect se obine n practic numai dac siguranele fuzibile au un curent nominal foarte mic n raport cu curentul nominal al ntreruptorului; de exemplu, pentru un ntreruptor de 630 A, efectul dorit s-ar obine cu ajutorul unor sigurane fuzibile de 63 A. nseamn c, n exemplul examinat n fig. 32, pentru Isc > Im nu se realizeaz o funcionare selectiv ntre ntreruptorul automat i siguranele fuzibile. Cu att mai puin este ndeplinit condiia de selectivitate dac n locul siguranelor de 125 A snt montate sigurane fuzibile cu cureni nominali mai mari; n asemenea cazuri este posibil s apar puncte de intersecie ntre cele dou caracteristici de protecie; caracteristica ntreruptorului automat poate cobor sub cea a siguranei fuzibile. Realizarea selectivitii cere ca, pentru orice curent de scurtcircuit Isc > Im, timpul de declanare a declanatorului electromagnetic m, td (v. fig. 27), s depeasc cu siguran durata de topire a fuzibilului. Depirea t trebuie s reprezinte cel puin 0,1 secunde. n fig. 33, caracteristica siguranei este intersectat de caracteristica ABCD a ntreruptorului automat, de aceea nu exist selectivitate; este necesar ca punctul C s fie ridicat deasupra caracteristicii siguraneifuzibile cu intervalul t. Problema poate fi rezolvat, principial, n dou moduri : 1.Reglarea declanatorului electromagnetic pentru o intensitate de acionare mai mare (Im > Im). Caracteristica ntre- ruptorului devine AEFD; se asigur realizarea unui t=FJ. Pentru ntreruptorul USOL 500 din fig. 32 valoarea cea mai mare la care se poate regla declanatorul electromagnetic este de 5000 A; se vede c se realizeaz un interval t insuficient (t 5 ms). n vederea obinerii unei selectiviti satisfctoare pe aceast cale este necesar n cazul dat s se aleag un ntreruptor cu curent nominal mai mare (de exemplu USOL 630) i s se

verifice dac este posibil s se obin cu el un interval de t 0,1 s. 2.Temporizarea releului electromagnetic, astfel nct noua caracteristic ABGH s realizeze un interval t = GL, n exemplul din fig. 32, temporizarea necesar este de circa 0,1 s. Pe aceast cale se asigur o selectivitate satisfctoare fr a fi necesar nlocuirea ntreruptorului automat.

Fig. 33. mbuntirea condiiilor de selectivitate ntre un ntreruptor automat i o siguran fuzibil prin creterea curentului de acionare al declanatorului electromagnetic(Im>/Im), respectiv prin introducerea unei temporizri scurte a declanatorului electromagnetic.

ntreruptor automat n serie cu un complex sigurane fuzibile contactor cu relee termice.Problemele care se pun pentru aprecierea selectivitii acestui cuplu snt practic aceleai ca n cazul unui ntreruptor automat n serie cu sigurane fuzibile. Acest lucru se ntmpl pentru c cele dou caracteristici de protecie se apropie ntre ele cel mai mult n zona n care protecia se asigur prin declanatorul electromagnetic pentru ntreruptorul automat, respectiv prin sigurana fuzibil pentru CSFCRT (v. exemplul din fig. 34).

Fig. 7.27. Selectivitatea ntre un ntreruptor automat USOL 250 A (cu /j 250A, Im = 900 A, tt = 110 ms) i un CSFCRT compus dintr-o siguran fuzibil MPR 63 A i un contactor TCA 32 A

cu relee termice TSA 32 reglate pentru It = 30 A.

Fig. 34. Selectivitatea ntre un ntreruptor automat USOL 250 A (cu It 250A, Im = 900 A, tt = 110 ms) i un CSFCRT compus dintr-o siguran fuzibil MPR 63 A i un contactor TCA 32 A cu relee termice TSA 32 reglate pentru It = 30 A. Prin urmare, se obine o bun selectivitate cnd caracteristica de protecie a ntreruptorului automat se gsete deasupra caracteristicii de protecie a CSFCRT (a siguranei fuzibile a complexului), intervalul de siguran fiind t 0,1 s. De regul, pentru ndeplinirea acestei condiii, este necesar ca ntreruptorul automat s fie prevzut cu un declanator electromagnetic cu temporizare scurt, reglat astfel nct t 0,1 s.

Sigurane fuzibile n serie cu ntreruptor automatCuplul sigurane fuzibile n amonte fa de un ntreruptor automat se ntlnete, de exemplu, cnd, pentru protecia coloanei de alimentare a unei construcii, se monteaz n cofretul de branament sigurane fuzibile, iar circuitele din locuine snt protejate prin ntreruptoare automate mici. n exemplul dat n fig. 35 s-au considerat o siguran fuzibil MPR 63 A conectat n serie cu un ntreruptor automat mic de 16 A. Caracteristica declanatorului termic i cea a siguranei fuzibile pot fi comparate direct ntre ele, cci ambele snt influenate de aceeai mrime fizic (integrala Joule).

Fig. 35. Selectivitatea ntre o siguran fuzibil MPR 63 A i un ntreruptor automat mic (It=16A; Im = 56 ... 80 A) pentru un curent de suprasarcin (I < Im = 80 A) i un curent de scurtcircuit(Isc=750 A). Presupunnd c prin calea de curent trece un curent de suprasarcin I < Im (n exemplul din fig. 35 curentul de reglare al declanatorului electromagnetic Im = 80 A), selectivitatea este asigurat, pentru c ntreruptorul automat are caracteristica mult sub caracteristica siguranei fuzibile, de aceea automatul deconecteaz circuitul mult nainte de momentul n care s-ar topi sigurana. Chiar dac supracurentul are valoarea egal cu Im = 80 A, cnd cele dou caracteristici snt cel mai apropiate, ntre cele dou momente rmne un interval de timp de circa 2*6010=110", adic n orice caz sigurana fuzibil nu se va topi. n zona curenilor mai mici dect curentul de reglare al declanatorului electromagnetic, condiia de selectivitate ntre sigurane fuzibile i ntreruptor automat este deci ndeplinit dac cele dou caracteristici nu se ating. Aceast condiie nu mai este suficient pentru obinerea selectivitii n cazul curenilor de scurtcircuit care depesc valoarea reglat Im. ntr-adevr, fie Isc = 750 A intensitatea curentului de scurtcircuit produs n aval de ntreruptor. Dup cteva milisecunde de la producerea scurtcircuitului are loc deszvorrea mecanismului ntreruptorului de ctre declanatorul electromagnetic netemporizat; acest timp (timpul de declanare td) se citete pn la caracteristica de protecie (n fig. 35: td = 4 ms). Curentul prin calea de curent continu ns s treac timpul necesar deschiderii pieselor mobile (timpul propriu tp) i timpul ct arde arcul electric ntre piesele care se deschid (timpul de arc t a). Sigurana fuzibil va fi deci parcurs de curentul de scurtcircuit n intervalul de timp tT = ta+tp+ta. Dac n cursul duratei totale a deconectrii ntreruptorului tT, integrala Joule nu atinge valoarea corespunztoare topirii siguranei, aceasta din urm rmne nevtmat i deci selectivitatea este satisfctoare.

De regul tp +ta < 0,05 s; de aceea, n mod practic, condiia de selectivitate la curenii mari de scurtcircuit pentru siguranele fuzibile urmate de ntreruptor automat este ndeplinit dac, pentru curentul de scurtcircuit dat, caracteristica siguranei fuzibile se gsete la cel puin t = 0,05 secunde deasupra caracteristicii de declanare a declanatorului electromagnetic al ntreruptorului automat (fig. 35).

Dou sau mai multe alimentri n parallelAlimentarea marilor consumatori necesit adesea prevederea unor posturi de transformare dotate cu dou sau mai multe transformatoare care debiteaz pe aceleai bare ale postului. n vederea crerii unor condiii favorabile pentru funcionarea n paralel a transformatoarelor, acestea se aleg de obicei cu caracteristici i parametri identici. Faptul c instalaiile electrice snt alimentate de dou sau mai multe transformatoare n paralel nu face mai dificile condiiile de asigurare a selectivitii. Acest lucru se nelege uor pe baza exemplului urmtor. Transformatoarele T1 i T2 snt conectate n paralel pe un sistem de bare, care alimenteaz, ntre altele, un electromotor. Circuitul electromotorului este protejat prin intermediul unui ntreruptor prevzut cu declanatoare termice i declanatoare electromagnetice fr temporizare. Protecia termic este reglat pentru It = 200 A, protecia electromagnetic pentru Im 2 400 A. n fiecare din circuitele secundare ale celor dou transformatoare este instalat cte un ntreruptor automat, prevzut cu declanatoare termice i electromagnetice cu temporizare scurt. Curentul de acionare al declanatoarelor termice este de 400 A (egal cu curentul nominal al transformatorului), iar curentul de acionare al declanatoarelor electromagnetice de 3 000 A (fig. 36). Faptul c cele dou circuite ale transformatoarelor legate n paralel snt identice face ca sarcina, de orice natur ar fi ea, s fie mprit n mod egal ntre transformatoare. De aceea caracteristica de protecie echivalent a ntreruptoarelor IA1 i IA2 este diferit de caracteristica de protecie natural.

Fig. 36 Schema unui tablou alimentat prin dou transformatoare: T1, T2 transformatoare de cte 400 kVA, 380 V; IA, IA1, IA2 ntreruptoare automate

Construcia caracteristicii de protecie echivalente se poate urmri n fig. 37. Aci s-au desenat dou caracteristici de protecie: cea corespunztoare ntreruptorului IA i cea corespunztoare ntreruptoarelor IA1 i IA2. Caracteristica de protecie echivalent ntreruptoarelor IA1 i IA2 se construiete prin puncte. n figur este prezentat modul n care se determin poziia punctului caracteristicii echivalente pentru un curent care trece prin IA de 2000A: Dac cei 2 000 A ar strbate ntreruptorul IA1 sau IA2, timpul de declanare al acestuia ar fi de 40 secunde (punctul t). Dar fiecare din ntreruptoarele IA1 i IA2 este strbtut de curentul pe jumtate, deci de cte 1 000 A (sgeata I); de aceea, timpul de declanare pentru IA1 i IA2 va fi de 2 minute (punctul t', sgeata II). Acest timp trebuie figurat n dreptul curentului de 2 000 A (punctul t", sgeata III), obinndu-se astfel un punct al caracteristicii echivalente.

Fig. 37. Diagrama de coordonare a ntreruptoarelor automate din instalaia reprezentat n fig. 36 i construcia caracteristicii echivalente a ntreruptoarelor din cile de alimentare (t't" = log 2). Se observ aadar c, pentru trasarea caracteristicii de protecie echivalente n cazul funcionrii n paralel a dou transformatoare identice, este suficient s se translateze caracteristica de protecie natural n sensul creterii curentului cu un pas, la scar, egal cu log 2. n cazul funcionrii n paralel a n transformatoare identice, caracteristica de protecie echivalent se obine prin translatarea caracteristicii de protecie natural cu pasul de log n, la scar, n sensul creterii intensitii curentului. Conform intensitii supracurentului care trece prin instalaie, ntreruptoarele pot rspunde n trei moduri sub aspectul selectivitii. Astfel, pentru supracureni moderai (I Imt = 6 000 A, ntreruptoarele vor fi comandate de ctre declanatoarele electromagnetice ale lor. Diferena t 0,12 0,02 =0,10 secunde este nc suficient pentru asigurarea unei selectiviti satisfctoare. n cazul conectrii n paralel a unui numr de transformatoare mai mare dect doi, ntreruptoarele montate pe partea secundar a acestora se doteaz cu declanatoare termice i declanatoare electromagnetice cu temporizare scurt; suplimentar fa de aceste dispozitive de protecie obinuite se monteaz i declanatoare electromagnetice netemporizate, al cror curent de acionare este reglat la o valoare superioar curentului de scurtcircuit al transformatorului respectiv (fig. 38). Prin instalarea celui de al treilea tip de declanator, scurtcircuitele care se produc ntre bornele secundare ale oricrui transformator i ntreruptorul su se deconecteaz fr temporizare de ctre acest ntreruptor; celelalte transformatoare rmn n stare de funcionare, astfel nct alimentarea n continuare a consumatorului nu este stnjenit; prin aceasta efectele defeciunii snt reduse la minimum. n cazul unui scurtcircuit produs n punctul K, acesta este ntrerupt selectiv de ctre ntreruptorul IA ; scurtcircuitele care se produc la bare se ntrerup sub aciunea declanatoarelor temporizate ale ntreruptoarelor IA1, IA2 i IA3.

Fig. 38. Comportarea elementelor de protecie ale unei instalaii cu trei transformatoare de alimentare conectate n paralel (exemplu): T1, T2, T3 transformatoare de cte 400 kVA, 380 V,usc= 6% ;IA, IA1, IA2, IA3 ntreruptoare automate. a scurtcircuit n punctele K1, K2, sau K3,; bscurtcircuit n punctul K4

Pentru exemplul din fig. 38, cele trei transformatoare au datele urmtoare: Curentul nominal: Inl = 600 A; In2 = 600 A; In3 = 600 A. Curentul de scurtcircuit: (Isc= In/ucs): Isc1 = 10 kA; Isc2 = 10 kA; Isc3 = 10 kA. Curenii reglai ai declanatoarelor ntreruptoarelor automate: ntreruptorul: IA: It= 100 A; Im 1,2 kA. IA1: It 600 A; Im = 3 kA; Im = 11 kA. IA2: It = 600 A; Imt = 3 kA; Im = 11 kA. IA3: It = 600 A; Imt = 3 kA; Im= 11 kA. n cazul scurtcircuitelor produse n diferitele poziii indicate n fig. 38, declanarea este executat de ntreruptoarele automate indicate n tabelul 5. Tabelul 5. Selectivitatea schemei de protecie din fig. 38. Poziia punctului de scurtcircuit K K1 K2 Sau K3 K4* Curentul de Isc Isc1+Isc2+Isc3 Isc1 Isc2 Isc3 Isc2+Isc3 scurtcircuit kA 30 10 10 10 20 Declaneaz ntreruptorul datorit declanatorului

IA IA1 IA2 IA3 IA1

m mt mt mt m