7/30/2019 Tema E8

1/32

PETROM EPS Mentenanta

TEACHER PROGRAM

DEPERFECTIONARE PROFESIONALA

Tema E8: Masini si actionari electrice

I

2011

7/30/2019 Tema E8

2/32

2

Masini si actionari electrice

I

Material pentru perfectionare profesionala

Compilare si redactare: Ing. Paul Popescu

Sef Serviciu Tehnic si Fiabilitate

7/30/2019 Tema E8

3/32

3

CUPRINS

1. Introducere41.1 Instalaii i sisteme de acionri cu maini electrice n economie41.2 Elemente constructive generale ale mainilor electrice. Materiale

electrotehnice 41.3 Caracterizare general a regimurilor de funcionare a mainilor electrice51.4 Structura generala a unui Sistem Electric de Actionare(SAE) 61.5 Elemente de mecanica sistemelor de acionare8

1.6 Criterii de alegere a motorului electric ntr-un sistem de acionare.112. Aparatajul electric..122.1. Aparataj electric de comutaie.122.2.Aparataj electric de protecie162.3.Aparataj de semnalizare...162.4. Aparataj pentru modificarea parametrilor electrici.173. Principii de alctuire a schemelor electrice...194. Masini electrice statice234.1 Transformatorul electric de putere...234.2 Autotransformatorul.28

4.3 Transformatoare de msur.294.4 Relee electromagnetice30

7/30/2019 Tema E8

4/32

4

MASINI SI ACIONRI ELECTRICE

1. Introducere1.1 Instalaii i sisteme de acionri cu maini electrice n economieSistemele de producere a energiei electrice n centralele electrice, prin

conversie din energie mecanic, modificarea parametrilor energiei produse

pentru a fi transportat prin reelele de distribuie, ct i utilizarea ei n diversesisteme de acionri se bazeaz pe funcionarea mainilor electrice.

In centralele electrice sunt utilizate generatoarele sincrone pentru conversiaenergiei mecanice n energie electric, generatoarele de curent continuu ca surseindependente de tensiune continu, motoarele asincrone pentru servicii auxiliare,transformatoarele electrice pentru creterea tensiunii de la nivelul la care seproduce energia (ordinul zecilor de kV) la nivelul de transport (ordinul sutelorde kV).

Utilizatorii energiei electrice sunt toate ramurile economiei, cu precdereindustria i transporturile, care utilizeaz cele mai variate tipuri de motoare

electrice. Acionrilor cu motoare electrice le revin aproximativ dou treimi dinconsumul total de energie electric n economie, restul fiind destinat nclzirii,iluminatului i unor procese tehnologice n metalurgie i chimie.

O clasificare a mainilor electrice se poate face innd seama de tipul reelein care funcioneaz; astfel, exist maini de curent alternativ mono i trifazate(mainile asincrone, sincrone i transformatoarele) i maini de curent continuu.

1.2 Elemente constructive generale ale mainilor electrice. Materialeelectrotehnice

Prin maini electrice se numete, n general, categoria mainilor electrice

rotative, existente ntr-o mare varietate de soluii constructive i care aplicdiverse principii de funcionare. Ca elemente constructive comune, mainileelectrice rotative prezint cele dou armturi feromagnetice, una fix, statorulicealalt mobil, rotorul,dispuse coaxial i aflate n micare relativ de rotaie,una n raport cu cealalt.

Tot n categoria mainilor electrice mai sunt incluse att construciile statice(transformatoare, autotransformatoare, bobine de reactan, amplificatoaremagnetice, etc.), ct i mainile cu armturi mobile, dar executnd deplasriliniare (motoarele liniare); aceasta pentru c apar multe similitudini n privinamaterialelor i principiilor constructive utilizate, iar uneori se pot face legaturi si

intre principiile lor de funcionare.Materialele de baz n construcia mainilor electrice sunt:Materialele conductoare: cuprul i aluminiul, utilizate pentru realizareanfurrilor, sub form de conductoare trefilate i mai rar sub form de folie,sau pentru realizarea unor elemente constructive cum ar fi bornele de alam, sauelemente specifice anumitor tipuri de maini, de exemplu colectorul la mainade curent continuu.Materialele feromagnetice: oelul electrotehnic laminat la cald sau la rece, cu

7/30/2019 Tema E8

5/32

5

coninut de siliciu controlat: (1,8...2,9)% pentru maini rotative i (3...4,5) %pentru mainile statice; se prezint sub form de tole, izolate ntre ele, avndgrosimi de (0,2...0,5) mm, dup condiiile de utilizare. Tot din categoriamaterialelor magnetice fac parte magneii permaneni i feritele. Acestemateriale se utilizeaz n construcia armturilor feromagnetice. Pentruelementele de consolidare mecanic i protecie a prilor active se utilizeaz

oelul obinuit.Materialele izolante: sunt alese n acord cu clasa de izolaie a mainiirespective i au rol de mediu dielectric, de consolidare mecanic a prilorconductoare (sub form de pene, distanoare, etc.), ct i n evacuarea clduriirezultat n prile active n timpul funcionrii.

1.3 Caracterizare general a regimurilor de funcionare a mainilorelectrice

Maina electric rotativ, funcionnd ntr-o instalaie, are rolul de aconverti lucrul mecanic n energie electric, sau invers, cu un consum energetic

propriu, pentru acoperirea pierderilor inerente funcionrii. Astfel, sunt posibiletrei regimuri de funcionare, ce se caracterizeaz prin modul de transmitere aputerii active la nivelul mainii (fig.1.1):- regimul de motor - mainaprimete putere electric (la borne)i produce putere mecanic (la ax);- regimul de generator - mainaprimete putere mecanic (la ax) iproduce putere electric (la borne);

- regimul de frn- maina primeteputere electric i mecanic,consumnd totul sub form depierderi; ntreaga energie primiteste transformat n cldur i seproduce un cuplu electromagnetic opus micrii, care frneaz rotorul.

Toate mainile rotative pot funciona n regim de motor i de generator isunt de asemenea reversibile referitor la aceste dou regimuri, n timp ceregimul de frn nu este posibil pentru toate tipurile de maini (exemplu: mainasincron nu are regim de frn).

In oricare dintre regimurile prezentate funcionarea mainii se face cu unconsum propriu de energie. O parte din puterea absorbit se transform npierderi, categoriile principale fiind: pierderi de tip Joule n materialeleconductoare (n principal n nfurri), pierderi prin cureni turbionari ihisterezis n materialele feromagnetice (miezuri), pierderi mecanice de frecare iventilaie n prile mobile (lagre, perii - inele, perii - colector, sistemul deventilaie). Aceste pierderi afecteaz randamentul mainii, care uzual se situeazn intervalul 0,6...0,95.

Fig. 1.1 Conversia energetica specificaregimurilor de functionare ale masinilor

electrice

7/30/2019 Tema E8

6/32

6

1.4 Structura generala a unui Sistem Electric de Actionare(SAE)Forma cea mai comodi economic de obinere a lucrului mecanic este

prin conversia energiei electrice, prin intermediul unui motor electric, iarconsumul de energie electric n sistemul economic al unei ri (consum datoratn cea mai mare parte acionrilor electrice) este un indice al nivelului de

civilizaie respectiv. Dintre domeniile cu cea mai larg aplicare a acionrilorelectrice se disting: acionarea mainilor unelte, acionarea roboilor industriali(linii tehnologice automate ca de ex. n industria automobilistic), coordonareaunor procese tehnologice n chimie sau metalurgie i nu n ultimul rnd,domeniul transporturilor: feroviar, electric urban (metrou, tramvai, troleibus),instalaii de ridicare i transport pe vertical (ascensor), transport pe cablu(telecabin, teleschi, teleferic), transport tehnologic (pe cale ferat, benzitransportoare, funicular), autovehicule electrice. Trebuie menionat c n cazulinstalaiilor de acionare electric, nu numai partea de for a acionrii,respectiv fluxul principal de transmisie a puterii se face pe cale electric, dar i

partea de supraveghere i comand.Structura subsistemului electromecanic al unui sistem de acionareelectric cuprinde urmtoarele elemente:

Fig. 1.2

ME - motorul electric de antrenare, de toate elementele aferente, caretransform energia electric n energie mecanic;

T - transmisie mecanic, avnd rolul adaptrii parametrilor energieimecanice furnizate de motor la cerinele de acionare ale ML;

ML - maina de lucru.n funcie de procesul tehnologic, ML impune anumite cerine sistemului

de acionare ca:- natura micrii:

- rotaie:- continu- alternativ- pas cu pas

- translaie:- continu- alternativ- pas cu pas

- reversibilitatea sensului micrii;

7/30/2019 Tema E8

7/32

7

- reglarea modulului(mrimii) micrii;- anumite caracteristici de pornire-oprire (inerial sau cu frnare);- o numit caracteristic mecanic ( ( )Mrf= ).Alegerea corect a ME i a T se face innd cont de aceste cerine, anumite

cerine fiind realizate de ME, iar altele de ctre transmisia mecanic T.Dac ME poate realiza toate cerinele de acionare, T poate lipsi, dar atunci

schema electric trebuie conceput ca atare.Prin Sistem de Acionare Electric (SAE) nelegem ansamblul de

dispozitive care transform energia electric primit de la reea n energiemecanic i asigur controlul pe cale electric a energiei mecanice astfelobinute.

Prile principale ale unui SAE sunt:- subsistemul de for - alctuit din unu sau mai multe motoare electrice iaparatajul electric aferent (aparataj de for);- subsistemul de comand - care modeleaz energia mecanic dezvoltat demotor n concordan cu cerinele tehnologice ale ML.

Cele mai complexe SAE sunt cele de comandi reglare.Structura unui Sistem de Actionare Comand i Reglare evoluat esteurmtoarea:

Fig. 1.3SF - subsistem de for (U,I mari);SAP - subsistem de alimentare i protecie - care realizeaz funciile de

conectare deconectare i de protecie;

7/30/2019 Tema E8

8/32

8

CR(CS) - convertizor rotativ (static) - care convertete parametrii ctU= ,ctf = n var=U , var=f ;

SCR - subsistem de comandi reglare;DID - dispozitiv de introducere a datelor (programarea parametrilor de

acionare);CP - calculator de proces - pentru procesarea informaiei n cadrul sistemului

de comand;R - regulator pentru stabilirea caracteristicii de reglare;DC - dispozitiv de comand a convertizorului;CMM - convertorul mrimilor msurate - prin care se supravegheaz

sistemul n vederea reglrii parametrilor de acionare.SEM - subsistemul electromecanic.

1.5 Elemente de mecanica sistemelor de acionareLa nivelul transmisiei energetice ntre motor i mecanismul acionat,

funcionarea n regim permanent stabilizat este caracterizat de egalitatea dintre

cuplul motor (activ)Mi cuplul rezistentMr,M = Mr. O variaie n funcionareasistemului acionat produce variaia cuplului rezistent (cuplul de sarcin)Mr. Deexemplu, mrirea cuplului rezistent are ca efect ncrcarea n sarcin amotorului; motorul trebuie s produc un cupluMmai mare, respectiv un lucrumecanic mai mare, deci trebuie s absoarb mai mult energie electric de lareea; acest fenomen este sesizat prin creterea intensitii curentului absorbit dinreea (n condiiile n care nu se fac simultan i reglaje de tensiune) si la unelemotoare prin scderea turaiei.

Indiferent de tipul motorului utilizat, acesta este caracterizat de o anumitdependen ntre viteza unghiular i momentul dezvoltat M, aceastareprezentnd caracteristica mecanic a motorului: ( )M= .

Dac: rMM= , unde M este momentul motor, iar rM - momentul rezistent,atunci dependena ( )M= reprezint caracteristica mecanic static (nregim staionar).

Caracteristicile mecanice ale motorului constituie unul din criteriile de bazpentru alegerea acestora, ele artnd dac motorul rspunde cerinelor depornire, de variaie a vitezei cu sarcina, de comportare la ocurile de sarcinimpuse de maina de lucru, etc.

Exist trei categorii de caracteristici mecanice, mprite dup influena pecare variaia cuplului o are asupra variaiei turaiei (reprezentate n figura 1.4):

- caracteristic mecanic rigid- turaia este constant la variaiile cuplului(desigur, limitate ntr-un anumit interval de stabilitate); este cazul motoruluisincron;

- caracteristic mecanic dur - turaia scade foarte puin cu cretereacuplului; este cazul motorului asincron i al motorului de c.c. cu excitaieindependent;

- caracteristic mecanic moale(elastic) - turaia are variaii mari lavariaia cuplului; este cazul motorului de c.c. serie i al motoarelor de curentalternativ cu colector.

7/30/2019 Tema E8

9/32

9

Fig. 1.4 Tipuri de caracteristici mecaniceale motoarelor electrice.a- caracteristic rigidb- caracteristic durc- caracteristic moale (elastic)

Caracteristica mecanic natural corespunde funcionrii motorului ncondiiile pentru care a fost proiectat. Ea se obine prin alimentarea motorului latensiunea nominal nU , la frecvena nominal nf , fr rezistene sau impedanesuplimentare incluse n circuitul inductor sau indus, folosind conexiunilenormale. Ea este unic.

Caracteristicile mecanice artificiale - se obin cnd cel puin un parametru delucru variaz fa de valoarea nominal; rezult o infinitate de caracteristici care,

n funcie de parametrul care se modific, pot fi:- reostatice- de tensiune- de flux- de frecven

Caracteristica mecanic a mecanismului acionat reprezint n generaldependena dintre mrimea care este influenat n cadrul acionrii (turaia,unghiul de rotire, o deplasare liniar, etc.) i cuplul rezistent. Dar, pentru studiulsistemului de acionare electric, aceast caracteristic trebuie exprimat, lanivelul cuplei de transmisie a puterii, sub forma n(Mr).

In funcie de caracteristica mecanic, mecanismele acionate cu motorelectric se mpart n cinci categorii:- maini care au cuplul rezistent constant fa de turaie; de exemplu:

podurile rulante, ascensoarele, benzile transportoare, laminoarele reversibile,etc.;

- maini care au cuplul rezistent dependent de vitez; de exemplu:ventilatoarele,pompele centrifugale, compresoarele centrifugale, unele maini din industriatextil, etc.;

- maini care au cuplul rezistent dependent de unghiul de rotire, adic

mainile cu sistemul biel-manivel; de exemplu: fierstraie mecanice, ciocane,pompe, compresoare cu piston, mese basculante de laminor, etc.;- maini care au cuplul rezistent dependent de drumul parcurs i uneori de

vitez; de exemplu: locomotivele, tramvaiele, electrocarele, unele maini deidicat, etc.;

- maini care au cuplul rezistent dependent de timp; de exemplu:agitatoare de fluid, mixere sau instalaii de acest gen care sunt folosite nmetalurgie i n chimie, unde apar variaii ale unor proprieti fizice

7/30/2019 Tema E8

10/32

10

(temperatur, densitate, vscozitate) ale materialelor asupra crora se facprelucrri.

Elementul de transmisie permite transferul puterii mecanice ntre motori mecanismul acionat. El intervine cu un anumit raport de variaie a turaiei,sau chiar de transformare a micrii de rotaie ntr-o micare liniar i deasemenea introduce un anumit randament al transmisiei. Cnd cuplarea nu se

face rigid ntre arborele motorului i cel al mecanismului, este posibil utilizareaurmtoarelor elemente: curele i lanuri de transmisie, reductoare cu roi dinate,angrenaje melcate, cuplaje cu ambreiaj, cuplaje electromagnetice.

Cuplajul electromagnetic(utilizat de exemplu la unele maini unelte, laacionri n industria textil, la benzile transportoare, etc.) se prezint sub unadin formele urmtoare: cuplaj cu friciune(la care suprafeele pieselor de cuplajse ating i fora de apsare este meninut cu un electromagnet), cuplaj cupulbere (la care suprafeele pieselor de cuplaj sunt n contact cu un mediu depulbere electromagnetic, neatingndu-se direct) i cuplaj n cmpelectromagnetic(la care suprafeele pieselor de cuplaj sunt n contact doar cu

aerul, ntre ele fiind meninut un ntrefier, deci nu apar frecri). Cuplajeleelectromagnetice sunt din ce n ce mai rspndite, mai ales n acionrileautomatizate.

Schemele blocurilor de comand, ale traductoarelor i ale convertoarelorde frecven cuprind elemente electronice: diode, tranzistoare, diode Zenner,tiristoare, etc.

Alte elemente componente ale instalaiei de acionare electric suntaparatele electromecanice de comandi protecie. Dintre acestea, mai frecventutilizate sunt:

- Releele electromagnetice - realizeaz o variaie n treapt ntre mrimea

de ieire i cea de intrare, printr-o comand electromagnetic, eventual cutemporizare. Releul nchide sau deschide un circuit, la comand i n modrepetat. Temporizarea se poate face mecanic (cu mecanisme de ceasornicrie),electric (cu circuite RC), sau electronic. Releele se utilizeazi ca elemente deprotecie.

- Contactoarele i ruptoarele - realizeaz nchiderea, respectiv deschidereacircuitelor electrice de cureni inteni. Comanda lor se face pe caleelectromagnetic.

- Intreruptoarele automate - ntrerup circuite electrice n caz de nereguli nfuncionare. Ele sunt utilizate n sistemele de protecie la cureni tari.

- Siguranele fuzibile - realizeaz protecia la supracureni a instalaiilor,n cazul curenilor slabi i medii.Cu ajutorul releelor i contactoarelor electromagnetice se realizeaz

scheme complexe de automatizare a comenzilor n instalaiile clasice deacionri electrice. Chiar dac se tinde ca locul lor s fie luat de schemeelectronice cu funcii logice i sisteme inteligente de monitorizare a proceselor,n prezent elementele electro-mecanice au o foarte larg rspndire n instalaiileaflate deja n funciune. Prin robusteea lor i buna fiabilitate n funcionare sunt

7/30/2019 Tema E8

11/32

11

nc de nenlocuit n instalaiile care necesit un grad nalt de siguran nexploatare, cum este cazul aplicaiilor din transporturi (ex.: telecomenzileferoviare, acionrile serviciilor de pe mijloacele de transport urban sauregulatorul automat de tensiune pentru alternatorul auto).

1.6 Criterii de alegere a motorului electric ntr-un sistem de acionare

Tipul motorului electric ce se alege pentru o acionare este impus decondiiile n care urmeaz s funcioneze: n primul rnd parametrii reelei dealimentare (tensiune continu sau alternativ, reea mono sau trifazat, valoareatensiunii), apoi o serie de criterii de compatibilitate cu tipul mecanismuluiacionat i caracteristicile acionrii; un alt criteriu important este cel economic,reprezentat de preul instalaiei i de randamentul n exploatare.

Iat, pentru exemplificare, cteva criterii specifice:- motoarele asincrone i sincrone sunt potrivite n acionri de curent

alternativ monofazat sau trifazat, cu pornire n sarcin, deci necesitnd cuplumare la pornire, cu turaia constant la variaiile cuplului de sarcin, pentru care

nu este necesar un reglaj continuu al turaiei; mediul poate fi coroziv sau cuvapori explozivi, condiiile de funcionare admit solicitri mecanice (vibraii iocuri); motorul asincron este mai ieftin, mai robust i cu pornire mai puinpretenioas dect cel sincron.

- motoarele de curent continuu sunt potrivite pentru acionri cu pornire nsarcin, cu adaptarea turaiei la variaiile cuplului de sarcin (motoarele serie saucompound) sau cu pstrarea aproximativ constant a turaiei (motoarelederivaie), asigur reglarea eficient i prin metode accesibile a turaiei, darprezint restricii n privina condiiilor de mediu, deoarece motoarele de c.c.,datorit fenomenului de comutaie i posibilitii producerii scnteilor sunt

periculoase n mediu exploziv i sunt sensibile la vibraii i ocuri mecanice;preul lor este superior motoarelor de curent alternativ.Dimensionarea unui motor electric pentru anumite condiii de lucru

presupune, pe de o parte determinarea datelor lui nominale, n primul rnd aputerii (tensiunea de alimentare fiind impus de reeaua de alimentare), iar pe dealt parte ncadrarea lui n condiiile normalizate de lucru, privind: serviciul defuncionare, clasa de izolaie, condiiile de mediu, gradul de protecie.

Determinarea puterii nominale a motorului se face n acord cu serviciul defuncionare, impunnd condiia ca nclzirea mainii s nu depeasc limitaadmis de clasa de izolaie, dar nici s nu se supradimensioneze maina. In

cadrul unui interval de regim nominal din ciclul serviciului de funcionare,puterea nominal a motorului (puterea la arbore) se alege astfel nct, cunoscndrandamentul transmisiei (t), s se asigure puterea necesar mecanismuluiacionat (Pmec):

P > Pmec/tStandardele prevd iruri de puteri normalizate, iar fabricile constructoare

ofer serii de puteri pentru diverse tipuri de motoare, cu caracteristici de catalog,astfel nct utilizatorul s le poat alege ct mai apropiat de condiiile instalaieiproiectate.

7/30/2019 Tema E8

12/32

12

2. Aparatajul electric

Pentru a realiza diferite funciuni ca: pornirea, oprirea, frnarea,inversarea sensului, reglarea turaiei, motorul electric este cuprins ntr-oinstalaie electric n care aceste funciuni sunt realizate cu ajutorul aparatajuluielectric. Reprezentarea instalaiei electrice se face prin schema electric ipresupune utilizarea unor simboluri convenionale de reprezentare.

Este necesar, deci s se cunoasc tipurile de aparate electrice de uzgeneral, rolul lor n instalaii, caracteristicile funcionale i simbolizarea lor.

Clasificarea aparatajului electric se poate face dup diferite criterii, dintrecare:

a) dup rolul funcional: aparataj de conectare, comutare, comand (de comutaie); aparataj de protecie; aparataj electric de semnalizare; aparataj electric pentru modificarea parametrilor electrici ai circuitelor.b) dup modul de comand: cu comand manual; cu comand automat (electromagnetic)c) dup destinaie: pentru comenzi generale; pentru automatizri; de acionare (de for); de comand.

d) dup natura dispozitivelor utilizate: mecanice;

electromagnetice; electronice.Alte criterii de clasificare mai pot fi: dup construcie, dup modul de

asigurare, etc.

2.1.Aparataj electric de comutaieAre rolul de a nchide i a deschide circuitele electrice, utiliznd n acest

scop contactele; dup modul de acionare a contactelor, aceste aparate pot fi cuacionare manual sau electromagnetic.

Aparatele cu acionare manual sunt comandate i acionate direct deoperator, iar cele cu aciune electromagnetic sunt comandate manual sauautomat i acionate electromagnetic.

Separatoarele sunt aparate primare de conectare - deconectare ainstalaiilor electrice (sau reelelor locale) la reeaua principal din care se facealimentarea. Pot fi cu comand manual sau electromagnetic, mono, bi sautripolare, fr sau cu camere de stingere a arcului electric (n aer, gaz, ulei). Suntaparate de for (I i U mari).

ntreruptoarele sunt aparate de conectare - deconectare la reea,amplasate la intrarea n instalaia electric.

7/30/2019 Tema E8

13/32

13

Pot fi cu comand - manual: - cu prghie- pachet

- electromagneticDup numrul de contacte (circuite controlate) pot fi:

monopolare

bipolare

tripolare

Caracteristici: I nominal (251000 A)U nominal (380500 V)

Butoanele de comand sunt aparate cu comand manual folosite pentrucomenzi primare efectuate direct de ctre operator. Pot fi cu revenire (avnd opoziie normal) sau fr revenire (cu reinere), cu unul sau mai multe contactenormal deschise (ND) sau normal nchise (NI).

1- contacte fixe;2- contacte mobile;3-jug mobil izolator;4- arc de compresiune.Foarte rspndite sunt butoanele cu o singur pereche de contacte:

de pornire (ND)

de oprire (NI)Comutatoarele sunt aparate electrice folosite pentru comutarea

circuitelor (separ sau interconecteaz circuitele); au dou sau mai multe poziiii unul sau mai multe etaje (seciuni). Se folosesc n schemele de comandpentru selectarea diferitelor regimuri de lucru, cicluri, .a.

Controlerele sunt comutatoare complexe cu mai multe contacte carenchid sau deschid simultan sau succesiv un numr mare de circuite, dup odiagram de lucru.

7/30/2019 Tema E8

14/32

14

Simbol:

Contactoarele(ruptoarele) sunt aparate electrice cu comand electromagnetic.Dup destinaie pot fi:

de acionare (utilizate n circuitele de for); de comand.

Prezint dou grupe de contecte: principale (amplasate n circuitele de for); auxiliare(pentru diferite comenzi ca: automeninere, blocare,

semnalizare, etc.)Contactele pot fi: normal deschise (ND) sau normal nchise (ND).

1- armtur fix; CP- contacte principale;2- bobin de comand; CA- contacte auxiliare.3- arc de compresiune;4- armtur mobil;5-jug mobil izolator;6- contacte mobile;7- contacte fixe;Releele de comand sunt aparate cu comand electromagnetic

funcionnd pe acelai principiu ca i contactoarele. Se folosesc ca aparate

7/30/2019 Tema E8

15/32

15

intermediare ntre cele cu comand primar i cele de execuie (de for),precum i n schemele de automatizare.

Simbolizare:Bobina de comand contacte

Releele de temporizare se folosesc pentru realizarea ntrzieriicomenzilor.Dup modul de funcionare, ele pot fi:

- cu temporizare la anclanare (la alimentarea bobinei de comand)Contactele acestor relee pot fi normal deschise (ND) cu temporizare la nchideresau normal nchise (NI), cu temporizare la deschidere.Simbolizare:

Bobina de comand contacte

- cu temporizare la revenire (la eliberare - ntreruperea alimentrii bobineide comand)Contactele acestor relee pot fi normal deschise (ND) cu temporizare ladeschidere sau normal nchise (NI), cu temporizare la nchidere.Simbolizare:

Bobina de comand contacte

Limitatoarele de curs -nchid sau deschid unul sau mai multe contacte

atunci cnd organul mobil controlat a realizat deplasarea cu o anumit curs (aatins o anumit poziie).Simbolizare:

7/30/2019 Tema E8

16/32

16

2.2.Aparataj electric de protecieSe folosete pentru protejarea instalaiei electrice i a reelei de

alimentare n cazul apariiei unor scurtcircuite n instalaia electric sau pentruprotecia consumatorilor (motoarelor) la suprasarcin.

Scurtcircuitele se caracterizeaz prin suprasarcini de curent de valorifoarte mari

nsII )100...10( = , (

nI - curentul nominal), cu cretere rapid n timp.

Suprasarcina se caracterizeaz prin creterea lent a curentului puinpeste valoarea nominal, dar care acionnd un timp mai ndelungat determinsupranclzirea i arderea motorului.

Cele mai rspndite aparate de protecie sunt siguranele fuzibile i releeletermice.

Siguranele fuzibile sunt aparate de protecie distructive pentru proteciala suprasarcini de tip scurtcircuit. Se monteaz la intrarea pe diferitele circuiteale instalaiei i se dimensioneaz n funcie de curentul absorbit.

Simbolizare:

Releele termice sunt aparate de protecie la suprasarcin. Ele se compundintr-un rezistor parcurs de curentul absorbit de consumator, care nclzete olamel din bimetal, care deformndu-se deplaseaz un jug mobil ce deschidecontactele de alimentare a circuitului (contacte normal nchise). Pot fi curecuplare automat dup rcire, sau nu (cu blocare).

Simbolizare:rezistor contacte

Ca elemente de protecie mai pot fi folosite i releele electromagnetice,care pot fi:

- de curent (avnd ca parametru principal curentul I)- de tensiune(avnd ca parametru principal tensiunea U)Aceste aparate pot fi folosite i n schemele de automatizare.

2.3.Aparataj de semnalizareAu rolul de a semnaliza realizarea unei comenzi, sau a unei situaii de

funcionare anormal a instalaiei.Dup principiul de funcionare, ele pot fi:

- cu semnalizare optic - cu lmpi de semnalizare

7/30/2019 Tema E8

17/32

17

- cu led-uriSemnalizarea optic se folosete pentru semnalizare local pe pupitrele de

comand.

acustic - cu sonerii sau buzere

- cu hupe

Semnalizarea sonor are avantajul c avertizeaz la distan. Se folosescmai ales n caz de avarii.

- mixta - optici acusticSemnalizarea mixt mbin avantajele celor dou sisteme de semnalizare.

2.4. Aparataj pentru modificarea parametrilor electriciRezistoarele - se folosesc pentru limitarea curentului sau n divizoarele

de tensiune.Ele pot fi:

- fixe (de rezisten constant)

-reglabile: - cu reglare continu (poteniometre)

- semireglabile- autovariabile:

cu temperatura (termistori) cu tensiunea (varistori)

Bobinele - se folosesc ca elemente de reactan n circuitele de curentalternativ.Ele pot fi:

- bobin fix fr miez (n aer)

- bobin cu miez de fier (pentru joas frecven)

7/30/2019 Tema E8

18/32

18

- bobin cu miez de ferit, ferocart (pentru nalt frecven)

- bobina semireglabil

Transformatoarele se folosesc n vederea modificrii tensiunii ncircuitele de curent alternativ.Ele pot fi:

- cu cuplaj prin aer (folosite n circuitele de foarte nalt frecven)

- cu miez din tole de Fe-Si (folosite n circuitele de joas frecven)

- cu miez din ferit (folosite n circuitele de nalt frecven)

Autotransformatoarele(transformatoare cu o singur nfurare)

Sunt mai simple i mai ieftine dect transformatoarele, dar prezintdezavantajul c nu asigur separarea galvanic a circuitului secundar fa decircuitul primar.

Amplificatoarele magnetice sunt aparate de comand ce funcioneazpe principiul saturaiei magnetice. Se folosesc n circuitele de curent alternativpentru modificarea reactanei acestora.

7/30/2019 Tema E8

19/32

19

Ip - nfurare principal (de for)Ic - nfurare de comand

Dispozitive semiconductoare diode.Tranzistoare.Tiristoare.Triacuri)

Se folosesc n circuitele electronice ca dispozitive cu comutaie static.

3. Principii de alctuire a schemelor electrice

ntr-un sistem de acionare electric (SAE) procesul tehnologic impuneanumite condiii de funcionare ale motorului electric privind: pornirea, oprirea(frnarea), inversarea sensului, reglarea turaiei, etc.

Pentru realizarea acestor cerine trebuie transmise comenzi

corespunztoare motorului electric, comenzi care se realizeaz prin stabilireaunor legturi specifice ntre motorul electric i aparatajul utilizat n acest scop.

Totalitatea motoarelor electrice, precum i a altor elemente de execuie, aaparatajului electric i a legturilor dintre acestea i reeaua electric dealimentare - constituie instalaia electric.

Prin schema electric nelegem reprezentarea grafic a unei instalaiielectrice, utiliznd n acest scop simbolurile convenionale ale aparatelorelectrice i a legturilor dintre ele.

Se cunosc dou tipuri de scheme electrice:- scheme funcionale;

- scheme de montaj.Cea mai utilizat schem funcional este schema funcional de principiu

desfurat sau pe scurt schema electric de principiu. Ea red principiile careau stat la baza alctuirii ei n concordan cu cerinele procesului tehnologic,urmrind succesiunea funcional a comenzilor.

ntr-o schem de principiu distingem:- circuitul de for - ce cuprinde statoarele i rotoarele motoarelor

electrice, contactele principale ale contactoarelor i elementele de protecieaferente;

- circuitul de comand - ce cuprinde bobinele i contactele auxiliare ale

contactoarelor, bobinele i contactele releelor intermediare, butoanele decomandi limitatoarele de curs;

Schemele de montare - se alctuiesc pe baza schemei de principiu i adesenului de amplasare i servesc la amplasarea aparatelor i la stabilirealegturilor dintre ele.

Schemele electrice de principiu se alctuiesc pe baza urmtoarelorprincipii fundamentale: a) simplitatea comenzii - presupune utilizarea unui

7/30/2019 Tema E8

20/32

20

numr minim de aparate, elemente de execuie i legturi ntre acestea, nscopul reducerii costurilor i al creterii fiabilitii instalaiei electrice;

b) sigurana comenzii - presupune conceperea schemei electrice deprincipiu astfel nct s nu existe posibilitatea transmiterii unor comenzi greite.n acest scop se prevd blocaje electrice i mecanice.

Exemplu: schem de comand pentru evitarea transmiterii simultane a

comenzilor de funcionare a motorului n cele dou sensuri.n cadrul exemplului de mai jos (fig.3.1) asigurarea (interblocareacomenzilor) este dubl: prin contactele normal nchise C12 i C22 i prinbutoanele de comand duble b1i b2 .

Fig. 3.1

c) comoditatea comenzii - presupune un consum minim de timp i deenergie pentru efectuarea comenzii i o observare comod i sigur aelementelor de semnalizare. Pentru aceasta se prevd comenzi duble, triple, dindiferite locuri de deservire a instalaiei (fig. 3.2).

Fig. 3.2

7/30/2019 Tema E8

21/32

21

PC1, PC2 - pupitre de comand, care permit comanda din dou poziii

diferite de lucru. Pentru dublarea comenzilor, contactele normal nchise (deoprire) se leag n serie, iar cele normal deschise (de pornire) n paralel.

d) flexibilitatea comenzii comanda este flexibil dac se poate trece usori rapid de la o modalitate de comand la alta.

Exemplu: Asigurarea posibilitii de comand manual sau n regimautomat(fig. 3.3).

Fig. 3.3

b3 - buton cu asigurare (cu yal)

Pornirea se poate face manual, att timp ct butonul b1 este apsat, sauautomat (cu memorarea comenzii) dac b3 este nchis.e) depistarea comod a defectelor - este necesar la instalaiile de

complexitate mare, sau atunci cnd instalaia trebuie repus rapid n funciune.Pentru aceasta se folosesc aparate de semnalizare(lmpi, sonerii) amplasate pepupitrul de comandi legate corespunztor.

n fig. 3.4 se folosesc lmpi de semnalizare:- h1 pentru semnalizarea existenei tensiunii de alimentare(sigurana e1 - integr);- h2 semnalizeaz buna funcionare a contactului de releu d1;

- h3 semnalizeaz buna funcionare a contactului releului d2.Dac lmpile de semnalizare h1, h2, h3 sunt aprinse dar instalaia totuinu funcioneaz, nseamn c defeciunea este la nivelul contactorului c1.

Fig. 3.4

7/30/2019 Tema E8

22/32

22

Un alt exemplu este prezentat n fig. 3.5 pentru semnalizareasuprasolicitrii motorului: cnd releul termic comand decuplarea motoruluielectric nchide simultan (comut) un contact normal deschis prin care estealimentat lampa de semnalizare h.

Fig. 3.5

f) precizia de funcionare (corectitudinea)Schema electric trebuie s asigure respectarea riguroas a unei anumite

succesiuni a comenzilor n concordan cu fazele procesului tehnologic, fr spermit realizarea unor circuite false ca urmare a defectrii unor componente(ntreruperea unor contacte sau legturi, defectarea unei bobine, funcionarea

anormal a unui releu termic).Exemplu: schema pentru rotirea n ambele sensuri (fig. 3.6)

Fig. 3.6

7/30/2019 Tema E8

23/32

23

n cadrul acestei scheme pornirea motorului se realizeaz prin apsareabutonului b1 care asigur alimentarea bobinei contactorului c1. Dac releultermic decupleaz la o suprasolicitare, contactul e1 se deschide i circuitul dealimentare a bobinei c1 poate s rmn n continuare nchis prin bobinacontactorului c2 i lampa de semnalizare h2, iar motorul s nu fie decuplat. Deaceea amplasarea corect a contactului e1 este n circuitul de sus.

4. Masini electrice statice.

Structurile electromagnetice statice(transformatoare, electromagneti,bobine de reactanta) sunt adesea incluse n categoria mainilor electrice, datoritmultiplelor similitudini cu mainile rotative i liniare, din punct de vedereconstructiv (materialele utilizate, unele tipuri de subansamble, tehnologie deexecuie), dar i funcional(fenomene electromagnetice bazate pe aceleai legi ichiar, n unele cazuri, similitudini de regimuri i caracteristici).

4.1 Transformatorul electric de putere

4.1.1 Construcia i principiul de funcionareUtilizarea transformatorului n schemele electrice are principalul scopde adaptarea tensiunii ntre dou circuite diferite. In acelai timp ns,transformatorul realizeaz i o separare galvanic (deci o izolare) ntre celedou circuite. Un alt avantaj al utilizrii transformatoarelor este ns i cel alcreterii eficienei transmisiei la distan a semnalelor, dac se alegcorespunztor rapoartele lor de transformare.

Transformatorul electric este construit din dou sau mai multe nfurribobinate pe un miez feromagnetic. Elementele constructive generale aletransformatorului sunt puse n eviden n figura 4.1.

Fig. 4.1 Transformator de putere trifazat.Elemente constructive generale

1 - termometru2 - izolator de nalt tensiune3 - izolator de joas tensiune4 i 6 - capace filetate (pentru umplerea cuvei)5 - indicator de nivel pentru ulei

7 - conservator de ulei8 - miez feromagnetic9 - nfurare de joas tensiune10 - nfurare de nalt tensiune11 - capac filetat (pentru golirea cuvei)12 - cuv13 - evi de rcire

7/30/2019 Tema E8

24/32

24

Miezul feromagnetic are rolul circuitului de nchidere al fluxuluimagnetic, dar i rol mecanic de susinere a nfurrilor. El este realizat din oelelectrotehnic, sub form de tabl silicioas (aliaj Fe+C+Si), laminat la rece, cucristale orientate (la majoritatea construciilor). Tabla are un coninut de siliciumai mare dect pentru mainile rotative, cca. 4%, tolele au grosimea de(0,3....0,35) mm i sunt izolate cu lacuri sau oxizi ceramici. Aceste particulariti

ale tablei de transformator au ca scop reducerea pierderilor n fier n timpulfuncionrii. La orice miez magnetic de tip transformator se disting: coloanele,pe care se afl aezate nfurrile ijugurile, care asigur o cale de nchidere deminim reluctan pentru fluxul magnetic.

La puterile medii i mari (peste 1 kVA) miezul se realizeaz din toledreptunghiulare, prin mpachetare, suprapunerea lor fcndu-se prin ntreesere.La mbinarea coloanelor cu jugurile se formeazntrefieruri, a cror lrgime secaut s se minimizeze prin soluii tehnologice i printr-o execuie ngrijit,deoarece de mrimea lor depinde consumul de energie reactiv la funcionareatransformatorului. Tierea tolei la coluri se poate face la 90o, sau la 45o, soluie

care reduce pierderile n fier.Miezul transformatoarelor monofazate de mic putere (de ordinul sutelorde VA) se realizeaz n manta(cu trei coloane, dintre care cea central esteactiv, adic susine nfurrile, celelalte avnd numai rol pentru nchidereafluxului magnetic). Aceste miezuri sunt construite din tole tipizate de tip E i I,sau din tabl roluit.

Seciunea miezurilor magnetice se realizeaz de form ptrat,dreptunghiular, sau n trepte dreptunghiulare, astfel nct forma geometric sse nscrie, cu un factor de umplere ct mai bun, ntr-un cerc.

Infurrile transformatorului se realizeaz din material conductor, cupru

sau aluminiu, sub form de conductoare rotunde sau profilate, bobinate subdiverse forme, dintre care cel mai frecvent utilizate sunt bobinajele cilindricestratificate. Bobinele nfurrilor primari secundar se aeaz concentric, sausuprapus pe nlimea coloanei (bobinele unei nfurri alternnd cu aleceleilalte).

Conductoarele se izoleaz cu material aparinnd clasei de izolaie (hrtiepentru transformatoare n clas de izolaie Y i stratificat cu sticl n clas deizolaie F. La unele nfurri se prevede izolaie ntre straturi, de asemenea seprevede izolaie de aer ct i realizat cu materiale izolante ntre nfurri intre acestea i miezul magnetic, respectiv sistemul de consolidare (desigur

materialele se aleg tot n acord cu clasa de izolaie).Sistemul de consolidare este n principal realizat din elementele destrngere a miezului (profile U i buloane sau chingi pentru strngerea tolelor,tirani pentru strngerea pe vertical, toate realizate din oel nemagnetic) ielementele de consolidare a bobinajelor (pene, distanori, cilindri din materialespecifice clasei de izolaie).

Rcirea transformatoarelor se face n ulei sau n aer. Transformatoarele nulei au ntreaga construcie imersat ntr-o cuv cu ulei de transformator.Cedarea cldurii de la nfurri i miez, n timpul funcionrii, se face prin

7/30/2019 Tema E8

25/32

25

convecie natural sau forat, ctre ulei i de la ulei la cuv. Evacuarea clduriin exterior este favorizat de o suprafa ct mai mare a cuvei, de aceea seataeaz acesteia evi sau radiatoare. Transformatoarele cu rcire n aer (se mainumesc uscate) cedeaz cldura direct aerului care nconjoar prile active. Inconstrucie uscat se fac toate transformatoarele de mic putere,transformatoarele care se utilizeaz n electronica de putere, ct i cele destinate

s funcioneze n cldiri i mai ales n locuri cu protecie sporit la incendii.Transformatoarele sunt echipate cu o serie de accesorii: izolatori i bornepentru a permite legtura electric ntre nfurri i circuitele exterioare, placade borne care permite fixarea acestora, elemente de control al bunei funcionri(verificarea temperaturii, umiditii i nivelului lichidului n cuv latransformatoarele n ulei).

Funcionarea transformatorului se bazeaz pe legea inducieielectromagnetice, transfernd putere electric dintr-un circuit(al nfurriiprimare) n altul(al nfurrii secundare). Puterea transferat este aproximativconstant, deoarece pierderile n transformator sunt foarte reduse (cca. 5% din

puterea transferat). Transformatorul este utilizat pentru modificarea tensiunii i,deoarece puterea este aprox. constant, rezult modificarea n proporie invers aintensitii curentului ntre cele dou circuite pe care le cupleaz. Construcia iprincipiul de funcionare l caracterizeaz ca fiind reversibil.

4.1.2 Regimurile de funcionare n gol i scurtcircuit. Funcionarea nsarcin

Regimurile de funcionare n gol, respectiv n scurtcircuit sunt cazuriextreme de funcionare a transformatorului i corespund conectrii n secundarultransformatorului a unei impedane de sarcin infinite (circuit deschis), respectiv

a unei impedane nule (circuit secundar scurtcircuitat).Dac funcionarea n gol apare frecvent, ca un regim particular, atuncicnd transformatoarele sunt conectate cu nfurarea primar la reeaua detensiune nominal, scurtcircuitul este un regim de avarie; el poate interveniaccidental i poate avea urmri nedorite (distrugerea transformatorului, afectareacelorlali consumatori conectai la reea).

Regimurile de funcionare n gol i scurtcircuit pot fi utilizate ca ncercride laborator, n anumite condiii care s nu suprasolicite transformatorul i potconduce la obinerea unor informaii suficiente pentru caracterizarea funcionriitransformatorului n orice regim de sarcin. Spre deosebire de ncercarea n

sarcin, ncercrile de funcionare n gol i scurtcircuit sunt economice, deoarecese efectueaz cu un consum mic de energie i nu este nevoie de impedan desarcin.

4.1.3 Transformatorul trifazat. Scheme i grupe de conexiuniUn transformator trifazat poate fi privit ca o grupare de trei

transformatoare monofazate identice, conectate ntre ele astfel: cele treinfurri primare n stea sau triunghi, analog cele trei nfurri secundare(figura 4.2a). Construcia tipic prezint ns un miez magnetic cu trei coloane

7/30/2019 Tema E8

26/32

26

active, pe care sunt plasate perechile de nfurri de joas tensiune, respectivnalt tensiune, cte una pentru fiecare faz (figura 4.2b).

Transformatoarele trifazate se conecteaz n circuite trifazate, fiind decialimentate cu un sistem de tensiuni trifazat, simetric i echilibrat (reprezentatprin trei fazori identici ca amplitudine i defazai cu 120o ntre ei). Intremrimile de linie i de faz(cureni, tensiuni) i puterea transformatorului exist

urmtoarele relaii:conexiune stea:

conexiunea triunghi:

Fig. 4.2 Construcii de transformatoare trifazate cu nfurrile primare,

respectiv secundare, conectate n steaConexiunea (reprezentat de schema i grupa de conexiuni) intervine la

transformatorul trifazat ca dat nominal suplimentar fa de transformatorulmonofazat.

Fig. 4.3 Conexiunile nfurrilor trifazate

7/30/2019 Tema E8

27/32

27

Schema de conexiuni reprezint modul de conectare a celor trei nfurride faz (primar, respectiv secundar), iar posibilitile de conectare uzuale suntstea sau triunghi, existnd i conexiunea zig-zag pentru transformatoarele dedistribuie ce funcioneaz de obicei ncrcate nesimetric pe cele trei faze (figura4.3).

Grupa de conexiuni este simbolizat printr-un numr ntreg m cuprins

ntre 1 i 12(respectiv 0), care multiplicat cu 30o

conduce la un unghi = m30o

,care reprezint defazajul ntre tensiunile de linie primari secundar analoage,msurat pe o diagram fazorial, de la primar la secundar, n sensul succesiuniifazelor (fig. 4.4).

Fig. 4.4 Semnificaia grupei de conexiuni

Combinaiile de conexiuni Yd, Dy, Yz conduc la grupe cu m impar, iarcombinaiile Yy, Dd i Dz conduc la grupe cu m par. La transformatoarelemonofazate, grupa de conexiuni poate fi doar 6 sau 12 (respectiv 0), n funciede sensurile de bobinare i de aezarea bobinelor pe coloan.

Cunoaterea grupei de conexiuni este important la conectarea n paralel adou transformatoare trifazate. Tensiunile lor secundare trebuie s aib aceeaivaloare i s fie n faz, pentru a evita apariia curenilor de circulaie ntrenfurrile lor secundare.

Conectarea n paralel a transformatoarelor presupune alimentarea lorde la aceeai reea de tensiune (circuitele primare conectate n paralel) ialimentarea aceluiai consumator (circuitele secundare conectate n paralel).Pentru buna funcionare a unui astfel de grup, este nevoie de ndeplinireaurmtoarelor condiii:

7/30/2019 Tema E8

28/32

28

1. la funcionare n gol, tensiunile secundare ale transformatoarelor s fieidentice (egale ca modul i n faz, deci diferena lor s fie nul), pentru a nuapare curent de circulaie ntre nfurrile lor secundare;

2. la funcionarea n sarcin s nu se produc suprancrcarea unuitransformator, adic transformatoarele s se ncarce proporional cu puterile lornominale. Condiiile constructive care trebuie s asigure aceste condiii de bun

funcionare se refer la egalitatea mrimilor: tensiunile nominale (att primar cti secundar), grupele de conexiuni, cderile interne de tensiune, tensiunile descurtcircuit.

4.2 AutotransformatorulAutotransformatorul este utilizat n instalaiile electrice pentru variaia

tensiunii cu cel mult (10....50)% fa de tensiunea reelei de alimentare.Constructiv, se poate realiza cu prize fixe sau cu cursor, pentru obinereavariaiei tensiunii de ieire.

Infurarea primar 1 - 1' (fig. 4.5a) are legtur galvanic cu nfurarea

secundar (respectiv zona de nfurare 2 - 2' este comun). Puterea se transmitede la primar la secundar att pe cale electromagnetic(ca la transformatoareleobinuite), dar i pe cale galvanic, prin curentul comun care strbatenfurrile, aa cum arat schema electric din figura 4.5b.

Fig. 4.5 Principiul constructiv (a) i schema electric a circuitelorautotransformatorului (b)

Dac se noteaz cu Sputerea total transmis prin autotransformator, nipoteza neglijrii pierderilor la funcionarea n sarcini cu Seputerea transmispe cale electromagnetic, respectiv Sgputerea transmis pe cale galvanic, se potstabili relaiile:

Introducnd raportul de transformare:kT= U1 /U2I2 /I1i considerndc defazajul ntre cureniiI1,I2iIseste neglijabil, suma lor vectorial(I1 +Is=I2) se poate nlocui cu suma modulelor lor (I1 +Is=I2)i rezult:

7/30/2019 Tema E8

29/32

29

Deoarece puterea Sg impune dimensionarea nfurrilor, iar puterea Sedimensionarea miezului, o dimensionare optim(consum proporional de cuprui fier) se realizeaz atunci cnd este ndeplinit relaia SeSg, adickT 2.Uzual, autotransformatoarele se construiesc pentrukT= (13).

Autotransformatorul nu realizeaz separare galvanic ntre circuitelenfurrilor, astfel nct partea de joas tensiune trebuie protejat idimensionat dielectric ca i cea de nalt tensiune.

4.3 Transformatoare de msurTransformatoarele de msur sunt utilizate de obicei n reelele i

instalaiile de curent alternativ cu tensiuni i cureni avnd valori ridicate,realiznd transformarea acestora la valori nepericuloase (de ex. pentru circuitede comand, protecie sau monitorizare) i msurabile cu aparatele obinuite,care sunt astfel i izolate galvanic de prile instalaiilor cu tensiuni ridicate icureni inteni, fiind i protejate la variaii brute ale acestor mrimi n timpulunor regimuri tranzitorii din reea.

Transformatoarele de curent. Construcia unui transformator de curentprevede pentru nfurarea primar trecerea unui curent mare (curentul caretrebuie msurat); nfurarea primar este format din cteva spire i seconecteaz n serie cu circuitul al crui curent se msoar. Infurarea secundar

are un numr de spire mare i alimenteaz un consumator de impedan foarteredus (bobina unui aparat de msur un ampermetru, sau a unui releu pe carel comand), practic un scurtcircuit. Curentul secundar nominal este standardizatla valorile 5A sau 1A. Existi varianta constructiv a unui miez toroidal sau aunui circuit magnetic cu o parte mobil (ca un clete), pe care este nfuratbobina secundar, iar primarul este chiar conductorul prin care trece curentulintens n instalaia de putere; acest conductor este trecut prin mijlocul gol altorului sau este cuprins de cletele mobil.

Simbolizarea n circuitele de msur a transformatoarelor de curent esteilustrat n figura 4.6.

Fig. 4.6 Simbolizarea n schemele electrice a transformatoarelor de curent

7/30/2019 Tema E8

30/32

30

Curentul ce trebuie msurat se exprim n funcie de curentul msurat nsecundar i raportul de transformare:

Deoarece transformatorul de curent se folosete pentru scderea

curentului, rezult c raportul de transformare are valori foarte ridicate, deci nregimul de funcionare n gol, tensiunea secundar poate atinge valori foartemari. De aceea, regimul de funcionare n gol este un regim periculos pentrufuncionarea acestui transformator, astfel nct transformatoarele de curent suntprevzute cu un unt de scurtcircuitare a bornelor secundare cnd se ntrerupecircuitul secundar.

Ipoteza neglijrii curentului de magnetizare se reflect n erorile demsur. Funcionarea transformatorului de curent este afectat de eroarea deamplitudine (kIw2/w1) i eroarea de faz(defazajul dintre curentul msurat icel din circuitul de msur). Aceste erori mai sunt influenate i de caracterul

impedanei de sarcin.In funcie de mrimea acestor erori, transformatoarele de curentfuncioneaz la diverse clase de precizie:* 0,1 i 0,2 pentru testri de laborator, avnd erori de faz de 5' i respectiv 10';* 0,5 i 1 pentru msurtori industriale, cu erori de faz de 40' i respectiv 80';* 3 pentru alimentarea circuitelor de comand prin relee, traductoare, etc.

Clasa de precizie este respectat la o ncrcare n sarcin atransformatorului ntre 25% i 100% din ncrcarea nominal.

Transformatoarele de tensiune. Construcia acestui tip de transformator

este caracterizat de realizarea nfurrilor la curent redus, primarul avndnumr de spire mult mai mare dect secundarul (w1 >> w2), deoarece tensiuneacare se msoar se aplic acestei nfurri, iar la bornele secundare seconecteaz aparatul de msur (voltmetru sau bobina de tensiune a unuiwattmetru). Regimul de funcionare obinuit este practic n gol (rezistenaintern a voltmetrului este foarte mare), n timp ce scurtcircuitarea bornelorsecundare reprezint un regim de avarie, prin curentul mare de scurtcircuit.Transformatorul de tensiune se comport ca un transformator cobortor detensiune obinuit.

Cderea de tensiune n transformator (care depinde de mrimea

parametrilor nfurrilor) se consider neglijabil, astfel c: U1 = kT U2, deci nfuncionare apar erori de amplitudine i erori de faz. Se recomand realizareaacestor transformatoare cu densitate de curent n nfurri foarte redus iinducie sczut n miez, pentru a micora pierderile n funcionare. Miezul estede obicei realizat dintr-un material feromagnetic de bun calitate(ex: permalloy).

Clasele de precizie tipice sunt aceleai ca la transformatorul de curent, cumeniunea c se recomand o ncrcare a transformatorului de tensiune ntre90% i 110% din sarcina nominal. Simbolizarea i modul de conectare sunt

7/30/2019 Tema E8

31/32

31

prezentate n figura 4.7. Prezena transformatoarelor de msur nu schimbfuncionarea instalaiei.

Fig. 4.7 Simbolizarea n schemele electrice a transformatoarelor detensiune

4.4 Relee electromagneticeReleul realizeaz automat o variaie treapt a mrimii de ieire, laaplicarea unei anumite mrimi de excitaie. Exist mai multe categorii de relee:mecanice (cu sistem de temporizare tip mecanism de ceasornic), termice (cuaplicarea efectului termic propriu bimetalului), optice, electronice, pneumatice,hidraulice, electromagnetice, etc.

Releul electromagnetic este construit (fig. 4.8) dintr-un circuit magneticcu o parte fixi una mobil, pe care este plasat o bobin. Partea mobil este nlegtur cu un sistem de contacte electrice i cu un resort antagonist, carepermite revenirea la poziia de repaus.

Fig. 4.8 Schema de construcie i funcionare a releului electromagnetic

Funcionarea se bazeaz pe producerea unui cmp magnetic n circuitulmagnetic, la apariia unui curent prin nfurare. Energia magnetic care seproduce n circuitul magnetic variaz n sensul minimizrii valorii sale (tendinaspre o stare de echilibru a oricrui sistem fizic) i apare o for electromagneticce are tendina s micoreze ntrefierul circuitului, apropiind armtura mobil de

7/30/2019 Tema E8

32/32

partea fix a acestuia i realiznd nchiderea contactelor electrice. Contactele facparte dintr-un circuit electric pentru care releul joac rolul unui contactoracionat de la distan, automat, prin curentul de excitaie al bobinei releului. Infigura 4.8b este pus n eviden funcia de transfer a releului, ca dependentreapt ntre curentul din circuitul n care acioneaz contactele (ie) i curentuldin bobina releului (ii).

Releele electromagnetice sunt foarte larg utilizate n sistemeleautomatizate de acionri electrice.Intre aplicaiile frecvente se numr i utilizarea releului

electromagnetic la sistemul de control al tensiunii produse de alternatorulauto(fig. 4.9) unde construcia releului este de tipul prezentat anterior, cudiferena c nu este prevzut cu resort antagonist, ci armtura mobil este olamel elastic, iar poziia ei de repaus asigur nchiderea contactelor, n timp cela excitarea bobinei contactele sunt deschise. Bobina releului este alimentat cuo tensiune proporional cu cea produs de alternator. Cnd tensiunea produsde alternator este mai mare dect o anumit valoare ce condiioneaz ncrcarea

bateriei, contactele ntrerup circuitul becului de semnalizare (lampa de control ancrcrii bateriei este stins), n timp ce dac tensiunea produs de alternatoreste mai mic dect acea valoare, lampa de control st aprins, indicnd cbateria este cea care alimenteaz consumatorii electrici ai autovehiculului.

a.

Construcia releului

b. Schema electric de funcionare

Fig. 4.9 Releu electromagnetic cu utilizare n controlul funcionrii