Aparate Electrice pentru Comanda Manuală

Memoriu justificativ

A. ROLUL ŞI IMPORTANŢA APARATELOR ELECTRICE

În această lucrare sunt tratate aparatele electrice de comutaţie (conectare şi deconectare) şi aparatele electrice de protecţie, utilizate în dome¬niul producerii, transportului şi distribuţiei energiei electrice.

Ele se găsesc în numeroase variante constructive şi funcţionale în toate instalaţiile electrice îndeplinind, în circuitele dintre sursele de energie şi recep¬toare, funcţii de deosebită importanţă:

- închiderea, deschiderea sau comutarea circuitelor electrice;

- supravegherea şi protecţia instalaţiilor şi receptoarelor (împotriva suprasarcinilor, scurtcircuitelor, supratensiunilor etc.).

În funcţie de rolul îndeplinit în instalaţia electrică, aparatele includ în construcţia lor:

- căi de curent ;

- circuite magnetice ;

- mecanisme de acţionare şi de blocare ;

-dispozitive de stingere ale arcului electric;

- construcţia metalică sau (şi) carcasa aparatului.

Aparatele complexe pot include în construcţia lor ansambluri sau chiar aparate mai simple cu rol de comandă, semnalizare, protecţie etc.

B. MĂRIMILE CARACTERISTICE ALE APARATELOR ELECTRICE

Principalele mărimi caracteristice, reprezentând şi criterii de clasificare, sunt: numărul de poli, felul curentului, tensiunea şi curentul nominal etc.

Se vor prezenta în continuare câteva caracteristici mai importante.

• Tensiuni nominale. Distingem tensiunea nominală de izolare, pentru care a fost dimensionat aparatul, tensiunea nominală de utilizare la care este folosit aparatul şi care poate fi mai mică sau egală cu cea de izolare şi tensiunea de co¬mandă, dacă aparatul are un sistem de comandă de la distanţă.

Această tensiune, de asemenea, nu poate depăşi tensiunea nominală de

izolare.

De exemplu: un contactor poate avea tensiunea nominală de izolare 660 V, tensiunea nomi¬nală de utilizare de 500 V la 40 A şi tensiunea nominală de comandă de 220 V pentru bobina electromagnetului.

Pentru circuitele polifazate, tensiunea de utilizare şi tensiunea de izolare se exprimă prin tensiunea între faze.

Tensiunile nominale de izolare standardizate sunt:

- pentru aparatele de joasă tensiune: 60,250, 380, 500, 660, 800, 1 000 V c.a. 60, 250, 440, 600, 800, 1 200 V c.c.

- pentru aparatele de înaltă tensiune: 6, 10, 20, 110, 520, 420, 765 kV.

Tensiunile nominale de utilizare standardizate sunt:

34, 36,48 (42), 60, 110 (127), 220 sau 250.,380, 440, 500, 660, 750, 1 000 V. c.a.

24, 48, 60, 110 (120) (127) 220 sau 250, 440, 600, 800, 1 200 V c.a .

• Curenţi nominali. Se disting curentul nominal termic, pe care aparatul îl poate suporta timp de 8 h fără ca încălzirea diferitelor sale părţi să depăşească limitele admisibile şi curentul nominal deutilizare stabilit de constructor în funcţie de alţi parametri (tensiunea de utilizare, mediu etc.).

Curenţii nominali termici standardizaţi pentru aparatele de joasă tensiune sunt: 2 ; 2,5 ; 3 ,15 ; 4(5) ; 6,3 ; (8) ; 10 ; ( 12, 5 ) ; 16 ; 20 ; 25 ; 31,5 ; 40 ; (50 ) ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 ;160 ; 200 ; 250 ; 315 ; 400 (500) ; 630 ; 800 ; 1000 ; 1 250 ; 1 600: 2 000 ;2 500 ;3 150 ;4000 A.

• Capacitatea de comutaţie. La aparatele de joasă tensiune, capacitatea de comutaţie se exprimă prin curentul de rupere, cel mai mare curent pe care aparatul este capabil să îl întrerupă sub o tensiune dată şi prin curentul de închidere, cel mai mare curent pe care aparatul îl poate stabili sub o tensiune dată. Se dau în valori efective.

La aparatele de înaltă tensiune se folosesc noţiunile de putere de rupere.

şi putere de închidere:

unde:

Un este tensiunea nominală, în kV;

Ir — curentul de rupere, în kA ;

Ii — curentul de închidere, în kA.

• Curentul limită termic reprezintă valoarea curentului pe care aparatul îl poate suporta un timp scurt (de obicei se stabileşte 1 s), fără ca temperatura pie¬selor străbătute de curent să depăşească o anumită valoare.

• Servicii nominale. Serviciul continuu (de durată) este cel în care contac¬tele principale ala aparatului sunt străbătute de curent fără întrerupere, un inter¬val de timp mai mare de 8 h.

Serviciul intermitent este caracterizat printr-o succesiune atât de frecventă de conectări şi deconectări încât, în timpul în care aparatul este închis, el nu atinge temperatura maximă, iar în timpul în care este întrerupt, nu atinge tem¬peratura ambiantă.

Serviciul de scurtă durată este serviciul în care contactele principale ale aparatului sunt străbătute de curent un timp insuficient de lung pentru a permite atingerea temperaturii maxime, dar timpul de întrerupere este suficient de lung pentru a permite atingerea temperaturii ambiante.

• Frecvenţa de conectare este dată de relaţia

Unde tc este durata unui ciclu.

Capitolul 1

SOLICITĂRILE APARATELOR ELECTRICE ÎN TIMPUL EXPLOATĂRII

În funcţionarea aparatelor, atât în condiţii normale de serviciu, cât şi în caz de avarii, fiecare dintre elementele componente este supus unor anumite so¬licitări, la care trebuie să reziste în bune condiţii, timp de 10—20 ani, fără a fi ne¬cesare alte intervenţii ale personalului de exploatare decât cele prevăzute a se face cu ocazia reviziilor periodice.

Solicitările cele mai frecvente sunt:

- solicitările electrice;

- solicitările termice;

- solicitările mecanice;

- solicitările fizico-chimice;

- solicitările provocate de acţiunea combinată a factorilor de mediu în care lucrează aparatul (umezeală, radiaţii, variaţii de temperatură, vapori corozivi, praf, lovituri etc.).

O caracterizare riguroasă a tuturor solicitărilor este practic imposibilă datorită diversităţii lor, precum şi datorită ponderii lor diferite în diverse cazuri.

Astfel, în fenomenele de comunicaţie caracterizate de prezenţa arcului electric, deosebit de intense sunt solicitările termice şi mecanice, dar intervin şi alte ti¬puri de solicitări, producând, în ansamblu, efecte complexe. În condiţii de ex¬ploatare caracterizate prin prezenţa simultană a câmpurilor electrice, magnetice şi de forţă, chiar dacă intensităţile acestor câmpuri sunt mici şi nu produc de¬gradări semnificative imediat, acţiunea lor prelungită duce la apariţia fenomenu¬lui de îmbătrânire în special a izolaţiei, manifestată prin alterarea în timp a proprietăţilor electrice iniţiale etc.