Ministerul Educaiei al Republicii Moldova

Universitatea Tehnic a Moldovei.Facultatea de Energetic.Catedra de Electromecanic.

Lucrare de control

la disciplina Aparate electrice.

A elaborat: st. gr.

A verificat: Prof.Univ. Ion Sobor

Chiinu 2014

1.Contacte electrice. Clasificari

In limbajul tehnic uzual, expresia "contact electric" are un dublu neles, ea desemnnd, pe rnd: fie situaia de atingere mecanic ntre dou corpuri, bune conductoare de electricitate; fie piese special construite, ntre care se realizeaz continuitatea unui circuit cnd aceste piese (contacte) se ating.Pentru eliminarea oricrui fel de ambiguitate n nelegere se precizeaz c, n continuare, prin noiunea de "contact electric" vom desemna numai al doilea neles, cel de piese special construite.In acest context, orice echipament electric este considerat, n esen, ca un ansamblu de elemente funcionale i de conductoare interconectate electric. Punctul circuitului n care curentul trece dintr-o cale de curent n alta este denumit "punct de contact electric". In practic, prin contact electric se nelege un ansamblu compus din dou piese metalice, prin a cror atingere se stabilete conducia ntr-un circuit electric. Cele dou piese se numesc elemente de contact sau, pur i simplu, contacte, atunci cnd nu pot aprea interpretri greite. Constructiv, la un contact electric, atingerea se realizeaz prin apsarea (cu ajutorul unei fore) a unui element contra celuilalt element. Suprafaa de atingere a pieselor de contact se numete suprafa de contact. Contactele electrice se pot clasifica dup diferite criterii. Astfel:i) Dup forma geometric a suprafeei de contact, contactele electrice se mpart, convenional, n trei grupe:1. Contacte punctiforme, la care, macroscopic, atingerea are loc doar ntr-un singur punct, iar microscopic, pe o suprafa circular de raz foarte mic. In aceast grup intr, de exemplu, contactele sfer-sfer, sfer-plan, con-plan (v.fig.2.1.a).2. Contacte liniare, la care atingerea are loc de-a lungul unei linii, adic, practic, pe o suprafa extrem de ngust. Din aceast grup fac parte, de exemplu, contactele ntre suprafaa lateral a unui cilindru i un plan sau contactele ntre doi cilindri cu axele3. Fig.2.1.b.Contact liniar Fig.2.1.c Contact de suprafata 3)Contacte plane, la care atingerea celor dou piese se face pe o suprafa de contact. Din aceast grup fac parte, de exemplu, contactele realizate ntre dou suprafee plane ,cu sectiunea dreptunghiulara Fig.2.1.c Fig.2.1.a Contact punctiform

ii) In funcie de cinematica elementelor, contactele electrice se pot clasifica n:a.Contacte fixe, realizate, n general, prin mbinarea mecanic a celor dou elemente de contact prin uruburi, nituri, buloane (reprezentate schematic n fig.8.2.a).b.Contacte amovibile, la care unul din cele dou elemente de contact este fix, iar cellat este amovibil (fr sarcin i fr tensiune). Un exemplu tipic l constituie contactul realizat ntre cuitul elementului fuzibil (nlocuitor) i lira fixat pe soclu, al unei sigurane fuzibile (v.fig.2.2.b).a. Contacte mobile pentru comutaia circuitelor electrice, la care cel puin unul din elemente este deplasabil (la funcionarea normal a echipamentului), determinnd astfel nchiderea sau deschiderea circuitului (ca n fig.2.2.c).1-cutit; 2-lir; 3-resort

Fig.2.2.a Contact fix1,2-elemente de contact; 3-bulonFig.2.2.c Contact mobil1-element fix; 2-element mobil

Pe durata funcionriilor, contactele sunt supuse la diferite solicitri. Astfel, contactele fixe i contactele amovibile sunt supuse nclzirii att n regimul normal, ct i n regimul de suprasarcin i, uneori, n regimul de scurtcircuit. n toate aceste situaii, nclzirea nu trebuie s depeasc valorile supratemperaturilor prescrise de standarde pentru fiecare din regimurile sus-menionate. Contactele echipamentelor de comutaie (i, n special, contactele mobile) sunt supuse i aciunii arcului electric, care apare ntre elementele de contact la separarea lor. Dei durata arcului electric este limitat (5-30 ms), temperatura ridicat a arcului provoac o nclzire intens a elementelor de contact. n plus, la echipamentele care execut un numr mare de comutaii sub sarcin se constat i o uzur electric a contactelor, adic o migraie de material de pe elementele de contact, sub aciunea temperaturii arcului electric. De asemenea, la contactele mobile poate s apar uzura mecanic, ca urmare a strivirii i deformrii pieselor de contact, dup un numr mare de manevre. Prin urmare, contactele electrice necesit o exploatare i o ntreinere conform prescripiilor. Nenlturarea uzurii contactelor, chiar nensemnat la prima vedere, poate determina apariia unor defecte grave (nclzirea peste msur a contactelor i chiar topirea lor), conducnd la scoaterea din funciune a echipamentelor."TIPURI CONSTRUCTIVE DE CONTACTE ELECTRICEContactele electrice au forme i dimensiuni constructive n funcie de instalaiile (sau echipamentele) n care urmeaz s fie montate. Ele pot fi fixe sau mobile.Contactele fixe sunt folosite la realizarea conexiunilor electrice permanente ntre pri complet separate. Punctul de contact (de suprapunere) trebuie s fie sigur, rezistent mecanic i cu rezistena electric de contact mic.a. Contacte pentru fixarea conductoarelor electrice (v.fig.2.14). Sunt realizate cu ajutorul uruburilor care, prin strngere, blocheaz conductorul electric n locauri corespunztoare. De cele mai multe ori, conductoarele sunt cositorite, iar piesele de strngere sunt din alam argintat, zincat sau nichelat.

Se realizeazFig.2.14 Contacte pentru fixarea conductoarelorb.Contacte fixe pentru bare plane(i derivaii la bare, v.fig.2.15).

Prin mbinarea elementelor de contact (a barelor de Cu sau AI) cu

Fig.2.15 Contacte pentru fixareaFig.2.16 Detaliu la contactulbarelor planentre dou bare planeajutorul buloanelor de oel. Barele sunt din cupru argintat, cositorit sau din aluminiu. n fig.2.16 este prezentat un detaliu al contactului electric ntre dou bare conductoare.c. Contacte fixe de tip fi/priz. n aceast categorie intr contactele folosite n construcia aparatelor de laborator, a aparatelor electrocasnice i de uz insdustrial sau a siguranelor de joas/nalt tensiune. Cele dou piese ale unui astfel de contact au funcii complet diferite: 1) de a asigura presiunea pe contact (prin elasticitatea mecanic) i 2) de a asigura un bun contact electric (piesele fiind din cupru argintat).Cele dou funcii sunt ilustrate pe larg, n construciile prezentate n fig.2.17.

Fig.2.17 Tipuri de contacte fi-priz

Pe acelai principiu sunt construite i contactele pentru sigurane fuzibile de joas tensiune, la care contactul cu rezisten electric redus este asigurat de piese din cupru argintat, iar presiunea pe contact se realizeaz cu resorturi (din oel de arc).a. Contactele releelor. Acestea se realizeaz ca n variantele prezentate de fig.2.18, prin nituire, sudare electric, placare etc.Materialul de contact (nitul, pastila de sudare sau placatul) se confecioneaz din materiale cu tendin redus de lipire i stabile n mediul nconjurtor, precum: argintul aurit, cnd exist pericolul formrii Ag2S; aliajul Ag-Pd, pentru a evita formarea peliculei disturbatoare; aliajul Ag-Ni, pentru contactele circuitelor cu cureni mari la nchidere; aliajul Ag-CdO, pentru contactele circuitelor cu sarcini capacitive i lmpi; aurul i platina, pentru contactele circuitelor de cureni mici.

Drept suport pentru elementul activ de contact se folosete bronzul sau beriliul. e. Contacte pentru microntreruptoare. Acestea sunt destinate stabilirii i/sau ntreruperii curenilor mici (de pn la civa amperi) i pot fi aranjate cu un singur punctde contact sau cu mai multe puncte de contact. Forma lor este ilustrat n fig.2.19. Tehnologic, contactele microntreruptoarelor sunt asemntoare (ca form i dimensiuni) cu contactele pentru relee.Fig.2.19 Sisteme de contacte pentru microntreruptoare

a. Contactele contactoarelorse execut n dou variante de baz, ca n fig.2.20 (n care ntreruperea este dubl). Astfel, n varianta 2.20.a piesele de contact sunt aezate pe suport prin placare, iar n varianta din fig.2.20.b piesele de contact sunt realizate prin lipitur tare. Ca material, contactele contactoarelor sunt executate, aproape fr excepie, din aliaj Ag-CdO.Fig.2.20 Contacte pentru contactoare

b. Contactele ntreruptoarelor de joas tensiune se construiesc innd seama c aceste echipamente sunt destinate s ntrerup curenii de scurtcircuit.a)b)c)*0Fig.2.21 Sisteme de contacte la ntreruptorul de joas tensiune

Din acest motiv, la valori mari ale curentului nominal (In>200 A) i alecurentului de scurtcircuit (Isc>8 kA), ntreruperea se realizeaz cu ajutorul unui sistem format din dou contacte A i B (conectate n paralel), ca n fig.2.21. Atunci cnd ntreruptorul este nchis (poz.a), prin contactul A trece (0,7-0,8)I, iar prin contactul B (n paralel cu A) trece (0,3-0,2)I. La deschidere (poz.b), se ntrerupe mai nti calea de curent cu contactul A, nct tot curentul va fi condus de contactul B. Acesta va ntrerupe ultimul, iar ntre elementele lui apare arcul electric de comutaie. n continuare, arcul este mpins i ntins pe rampe de cupru (poz.c), urmnd ca apoi s fie introdus n camera de stingere (pentru a fi stins, v.poz.d). ntruct elementele contactului A nu sunt expuse aciunii arcului electric, ele se execut din aliaje Ag-Ni. Din contr, elementele contactului B sunt supuse aciunii arcului electric i, de aceea, ele se realizeaz din pseudoaliaje de tip Ag-W i Cu-W.h. Contactele ntreruptoarelor de nalt tensiune. Din multitudinea tipurilor constructive ale acestor contacte, reprezentative sunt dou: 1) contactul tij-tulip i 2) contactul alunector (cu role).

Contactul tij-tulip este reprezentat n fig.2.22. Tulipa este format din degetele 1 aezate pe periferia unui cerc. Fiecare deget este prevzut n zona inferioar cu o inserie de wolfram 2 pentru preluarea arcului electric. n mod similar, tija 4 este prevzut cu un vrf de wolfram 3. n poziia nchis (punctat n figur) contactul se realizeaz ntre piese de cupru dur (argintat).tij-tulip1.

Fig.2.23 Contact alunector cu role

2. Contactul alunector cu role este reprezentat n fig.2.23. Transferul curentului de pe tija mobil 3 ctre barele 1 i 5 se face prin intermediul sistemului de role 2 i 4. Presiunea rolelor pe tija central 3 i pe barele laterale 1 i 5 este controlat prin intermediul resorturilor 6 i 7.

2. Electromagnet de curent alternativ.La electromagnetul de curent alternativ curentul absorbit este limitat de impedana bobinei de excitaie. Reactana inductiv a bobinei depinde de poziia armturii, avnd valoarea minim la ntrefierul maxim, ceea ce face ca la conectare curentul prin bobin s fie de 5-10 ori mai mare dect la funcionarea cu armtura lipit de miez. Blocarea armturii n poziie deschis poate cauza arderea bobinei electromagnetice. Cmpul magnetic alternativ produce n circuitul magnetic pierderi electrice prin histerezis i prin cureni turbionari, motiv pentru care circuitul magnetic se confecioneaz din tole de tabl silicioas izolate, fixate prin nituire, ncleiere sau prin incorporarea n material plastic. Fora de atracie pulseaz ntre o valoare maxim i zero cu o frecven egal cu dublul frecvenei tensiunii de alimentare. Valoarea medie a forei se calculeaz cu aceeai formul ca n curent continuu.Vibraiile cauzate de variaia forei de atracie pot fi suprimate prin echiparea polilor cu spire ecran (spire n scurtcircuit), care cuprind o parte a polului. Fluxurile magnetice care strbat poriunea ecranat, respectiv neecranat a polului sunt defazate n timp, astfel nct n nici un moment fora de atracie nu se anuleaz. Spira ecran se dimensioneaz astfel nct fora minim de atracie s aib o valoare ct mai mare. La nchiderea imperfect a armturii, chiar la ntrefier de 0,2-0,4 mm, fora minim poate deveni zero, ceea ce face ca depunerile de praf sau abaterile de prelucrare s produc vibraii suprtoare chiar la electromagneii cu poli ecranai.Electromagnetul cu impulsuri de curent (electromagnet polarizat) are circuitul magnetic confecionat, parial sau total, din material feromagnetic dur (magnet permanent) care menine armtura atras chiar la deconectarea bobinei. Electromagneii se alimenteaz cu un impuls de curent numai la anclanare, pentru a se mri fluxul magnetic din ntrefier i cu un impuls, de valoare mai mic, dar de sens contrar, la declanare. Electromagneii polarizai sunt mai scumpi, ilar dezvolt fore mai mari, la acelai gabarit i mai au avantajul c nu declaneaz la dispariia tensiunii de alimentare.Fig.Electromagnet de curent alternativ.3. Contactorul electromagnetic de curent alternativ.

Sunt destinate pentru conectarea motoarelor care lucreaz n regim internmitent (conectri repetate de scurt durat), pentru conectarea reostatelor de pornire i pentru diverse comutaii n reele de for i iluminat de curent alternativ, au bobina de acionare alimeentat n majoritatea cazurilor n curent alternativ i circuitul magnetic se execut din tole de 0,35- 1mm grosime, pentru limitarea curenilor turbionari. Pentru amortizarea vibraiilor armturii datorit pulsaiei forei de atracie polii miezului sunt parial ecranai cu spire n scurtcircuit.La contactoarele acionate cu electromagnei n curent alteranativ, inductivitatea bobinei variind invers proporional cu ntrefierul, curentul absorbit de bobin n momentul anclanrii (cnd inductivitatea are valoarea cea mai redus) poate lua valorii de cca. 10- 15 ori mai mari dect n cazul cnd armatura este complet atras la capt de surs. Acest oc de curent se micoreaz treptat, pe msur ce armtura se deplaseaz i atinge valoarea sa minim cnd ntrefierul =o. Raportul dintre ocul de curent i valoarea minim (de regim permanent) depinde de ntrefierul iniial i de forma ciucuitului magnetic de tipul E, avnd ntrefierul iniial cel mai mare comparativ cu alte circuite. Contactoarele cu ocuri mari de curent n momentul anclanrii nu pot fi utilizate la frecvene mari de conectare, de aceea bobinele de acionare se recomand a fi alimentate n curent continuu. [15] Contactorul de curent alternativ este construit n dou variante, i anume: cu simpl translaie i cu dubl translaie.

2.1.1 Contactorul cu micare simpl de translaie. Schia de construcie a acestui contactor este prezentat n figura 5, mai jos.

Figura 5. Schia de construcie a electromagnetului cu micare simpl de translaie A,B-bornele pentru un pol.

Organul motor este un electromagnet monofazat cu spir n scurtcircuit (reperele 1, 2, 3). Resorturile antagoniste 4 asigur starea de repaus. Pe calea de curent 5 sunt plasate elementul fix de contact i una din borne. Calea de curent are doua locuri de rupere, zone in care sunt plasate plcile feromagnetice 6. Piesele mobile de contact sunt lipite de puntea 7. Resortul 8, care aisgur foa de apsare n contact este plasat n caseta 9. Funcionarea aparatului rezult din schia constructiv.

2.1.2 Contactorul cu micare dubl de translaie. Pentru intensiti mari ale curentului nominal (100...400A), masele n deplasare fiind mai mari, energia cinetic corespunztoare este important. n aceste cazuri este necesar micorarea vitezei de nchidere a contactelor, iar cinematica aparatului comport o micare de translatie dubl: a contactelor i a electromagnetului. Schema cinematic este prezentat n figura 6.

Fig 6. Cinematica contactorului cu micare dubla de translaie

Astfel, un pol al aparatului este reprezentat prin conductoarele 1, 2 pe care sunt plasate contactele fixe i bornele aparatului A, B. Pe puntea conductoare 3 sunt plasate contactele mobile. n caseta 4 se afl resortul precomprimat 5. Electromagnetul de acionare este figurat prin armtura mobil 7, bobina 8 i armtura fix 9. Transmiterea micrii de la armtura mobil 7 la puntea 3 cu contactele mobile se realizeaz cu sistemul de prghii 10, 11, 12.