/V

Cuprins

1. Introducere2. Intrerupatoare automate de joasa tensiune2.1. Clasificare intrerupatoarelor de joasa tensiune2.2. Elementele constructive ale intrerupatoarelor automate2.3. Intrerupatoare automate de curent alternative2.4. Intrerupatoare automate de curent continu3. Sigurantele fuzibile3.1. Principiul de functionare al sigurantelor fuzibile3.2. Marimile caracteristice ale sigurantelor fuzibile3.3. Sigurante fuzibile de oasa tensiune3.4. Sigurante fuzibile de medie si inalta tensiune4. Relee de protective4.1. Clasificarea releelor de protectie 4.2. Caracteristicile releelor de protective5. Bibliografie

1. Introducere

Defectele care apar in instalatiile electrice sunt foarte complexe, atat ca desfasurare, cat si din punctul de vedere al efectelor pe care le pot produce. Desi este posibila o impartire a defectelor dupa cauza si dupa natura lor, in practica este greu de distins carei categorii ii apartine defectul care a avut loc, dat fiind ca cel mai adesea apar defecte combinate si nu se poate sti care a fost cauza. Trebuie mentionat ca intamplarea joaca, adesea, un rol important in evolutia defectului.

Eliminarea rapida si selectiva a defectelor ca apar in instalatiile electrice este impusa de urmatoarele aspecte: necesitatea continuitatii in alimentarea cu energie electrica a consu- matorilor nedefecti; protejarea consumatorilor de efectele distructive (din punct de vedere termic si electrodinamic) ale regimurilor anormale (suprasarcina, scurtcircuit sau supratensiune); protejarea operatorilor umani de efectele regimurilor anormale de functionare a instalatiilor electrice; reducerea timpului de remediere a defectelor din instalatiile electrice.Protectiile se pot clasifica dupa numeroase criterii, dintre care cele mai importante sunt:A. Dupa tipul echipamentului protejat, putem avea: protectii ale motoarelor electrice (asincrone, sincrone, de c.c.); protectia generatoarelor sincrone; protectia transformatoarelor electrice; protectia retelelor de distributie de joasa tensiune (radiale); protectia retelelor de medie si inalta tensiune (alimentare bilaterala); protectia instalatiilor de iluminat; protectia instalatiilor casnice; protectia instalatiilor electronice, etc.B. Dupa tensiunea nominala a echipamentului protejat: protectia instalatiilor de joasa tensiune; protectia instalatiilor de medie tensiune; protectia instalatiilor de inalta tensiune; protectia instalatiilor de foarte inalta tensiune.C. Dupa tipul de defect putem avea: protectie la suprasarcina; protectie la supracurenti; protectie la scurtcircuit; protectie la supratensiune; protectie la tensiune minima; protectie la disparitia tensiunii; protectie la supratensiuni atmosferice; protectie lmpotriva iesirii din sincronism; protectie lmpotriva alimentarii cu tensiune asimetrica; protectie lmpotriva functionarii la frecventa redusa, etc.D. Dupa timpul de actionare al protectiei: ultrarapide; rapide; normale; lente; temporizate; temporizate in trepte, etc.E. Dupa echipamentul de protectie: protectii prin relee electromecanice; protectii prin relee electronice; protectii prin declansatoare; protectii prin automate programabile; protectii prin calculator, etc.F. Dupa modul de conectare in circuitele protejate; protectii cu conectare directa in circuitul echipamentului protejat; protectii prin traductoare (de curent, tensiune, directionale, etvc.); protectii mixte.G. Dupa modul de actionare in circuitul protejat: actionare directa (prin contactoare sau intrerupatoare); actionare directa prin sigurante fuzibile; actionare indirecta prin relee intermediare sau contactoare, etc.H. Dupa gradul de automatizare: protectii locale automate (sigurante fuzibile, relee sau declansatoare); protectii numerice; protectii de la distanta prin sisteme de telecomanda; protectii prin dispecerat.La proiectarea circuitelor de protectie trebuie sa se tina cont de faptul caregimurile de avarie pot dauna nu doar echipamentului supravegheat ci si instalatiei electrice in ansamblul ei.De multe ori pagubele datorate intreruperii alimentarii cu energie electrica a unor consumatori sunt mult mai mari decat costul echipamentului deteriorat prin regimul anormal de functionare.In clasificarea defectelor din instalatiile electrice dupa natura lor, trebuie mentionate in primul rand cele care constau in deteriorarea (strapungerea sau conturnarea) izolatiei.Scurtcircuitul este cel mai grav defect; el se poate produce intre trei faze, intre doua faze sau intre o faza si pamant (in retelele cu punctul neutru legat la pamant).Curentul de scurtcircuit, avand o valoare mare, provoaca o crestere a caderii de tensiune in generatoare si in toate impendantele pe care le parcurge, ducand astfel la o scadere a tensiunii in retea, cu efecte daunatoare asupra consumatorilor si asupra functionarii in paralel a centralelor.Pe langa aceste neajunsuri in functionarea consumatorilor, curentul de scurtcircuit provoaca si deteriorari in instalatii, care pot fi foarte grave, datorita actiunii sale dinamice si termice.In general, scurtcircuitul apare sub doua forme : scurtcircuit net (atingerea directa intre faze) si scurtcircuit prin arc.

2. Intrerupatoare automate de joasa tensiune

Intrerupatoarele automate sunt aparate electrice de comutatie, care in regim normal de functionare permit conectarea si deconectarea cu frecventa redusa a circuitelor electrice, iar in caz de suprasarcina, scurtcircuit, scaderea sau disparitia tensiunii, asigura protectia prin intermediul declansatoarelor, intrerupand automat circuitele aflate in regim de avarie.Intrerupatoarele automate se folosesc la protectia instalatiilor de iluminat, a motoarelor electrice, a retelelor de distributie, tablourile de distributie din centrale electrice si din posturile de transformare sau a altor consumatori. Ele sunt folosite impreuna cu sigurante fuzibile cu mare putere de rupere ce asigura un efect de limitare a curentilor de scurtcircuit.Intrerupatoarele automate se folosesc in instalatii de curent continuu si curent alternativ si comparativ cu sigurantele fuzibile au functiuni multiple si permit reglarea mai exacta a curentului la care intrerup circuitul in regim de avarie.Fiind destinate protectiei transformatoarelor, motoarelor si liniilor electrice de distributie, intrerupatoarele sunt solicitate intens termic si mecanic sub actiunea curentilor de scurtcircuit.Ruperea curentilor de scurtcircuit este asigurata atat prin dispozitive adecvate de stingere a arcului electric (camere de stingere performante) cat si prin deschiderea rapida a contactelor mobile cu ajutorul unor arcuri puternice.Intrerupatoarele automate de joasa tensiune sunt aparate electrice cu cel putin un element mobil pe durata efectuarii comutatiei.Variantele constructive actuale sunt de tipul disjunctor, numai cu declansare automata, inchiderea facandu-se manual, fie prin actiune directa, fie prin comanda de la distanta.In cazuri speciale se construiesc intrerupatoare automate de joasa tensiune de tipul disjunctor-conjunctor, adica cu reanclansare automata, functiune specifica intrerupatoarelor automate de inalta tensiune.Spre deosebire de contactoare, intrerupatoarele automate sunt mentinute in pozitia anclansat de un mecanism de zavorare (broasca), mecanic sau electromecanic, asupra caruia actioneaza declansatoarele: termobimetalice (cu actiune temporizata), electromagnetice (cu actiune instantanee) sau declansatoarele minimale de tensiune.

2.1. Clasificare intrerupatoarelor de joasa tensiuneIntrerupatoarele automate de joasa tensiune se pot clasifica dupa mai multe criterii.A. Dupa functiile de protectie, care determina declansarile automate, intrerupatoarele se impart in: intrerupatoare automate de curent maxim, intrerupatoare automate de curent minim, intrerupatoare automate de curent invers, intrerupatoare automate de tensiune minima, intrerupatoare automate de tensiune maxima.Exista intrerupatoare automate care cumuleaza mai multe functii de protectie: de exemplu, pentru curent maxim, curent invers si tensiune minima.B. Dupa numarul polilor, intrerupatoarele automate pot fi: monopolare, bipolare, tripolare sau tetrapolare.C. Dupa felul curentului comutat: intrerupatoare de c.c. intrerupatoare de c.a. monofazate, intrerupatoare trifazate.D. Dupa mediul de stingere a arcului pot fi: in ulei, in aer.E. Din punctul de vedere al timpului propriu de declan^are intrerupa- toarele se clasifica in: intrerupatoare limitatoare (ultrarapide), cu timpi de declansare td < 4 ms, intrerupatoare automate rapide, cu td < 40 ms intrerupatoare automate selective, cu td < 0,5 s intrerupatoare automate temporizate td> 1 s.F. Din punct de vedere functional si constructiv intrerupatoarele automate se clasifica: intrerupatoare universale (in executie deschisa), intrerupatoare capsulate (in carcasa din material plastic)2.2. Elementele constructive ale intrerupatoarelor automate

Principalele parti constructive ale intrerupatoarelor automate sunt:-organul motor (format dintr-un electromagnet sau un motor de actio-nare);-contactele principale (fixe si mobile);-camera de stingere;-contactele auxiliare (cuplate mecanic cu contactele principale);-declansatoare cu functie de protectie (termobimetalice, electromagne-tice);-carcasa aparatului cu sisteme de fixare;-mecanismul de zavorare sau broasca intrerupatorului;

Elementul caracteristic, in plus fata de contactoare il reprezinta tocmai acest din urma element si anume zavorul sau broasca intrerupatorului, care este un mecanism cu libera deschidere. Acest mecanism asigura mentinerea in pozitia anclansat a contactelor intrerupatorului si deschiderea automata a acestora sub actiunea declansatoarelor. De asemenea mecanismul trebuie sa permita deschiderea contactelor la actionarea acestora, la comanda operatorului sau a declansatoarelor si sa mentina intrerupatorul ferm in pozitia deschis pentru evitarea inchiderii accidentale a contactelor.Denumirea de libera deschidere a mecanismului de zavorare provine de la faptul ca deschiderea contactelor, sub actiunea declansatoarelor, nu poate fi blocata printr-o actiune din afara sistemului de actionare.Cele mai utilizate variante constructive de zavoare sunt: mecanisme cu clicheti rotativi; mecanisme cu parghii articulate si genunchi; mecanisme combinate cu parghii, genunchi si clichet.

2.3. Intrerupatoare automate de curent alternative

Intrerupatoarele automate de c.a. se realizeaza in doua forme constructive: intrerupatoare automate universale (in constructie deschisa). intrerupatoare automate de tip compact (in constructie capsulata).Intrerupatoarele automate universale se clasifica in: intrerupatoare automate pentru instalatii interioare, avand curentii nominali In=6^16 A si capacitatea de rupere Ir=1^2 kA. intrerupatoare automate de putere, cu In=1000^4000 A si Ir=50^55

Intrerupatoare automate limitatoare, avand timpi de actionare ta < 10 ms, In=16^2500 A si Ir=25M00 kA.Dintre intrerupatoarele automate de putere fabricate la noi in tara amintim pe cele de tip OROMAX, AMRO, AMT si DITA. In toate aceste aparate intreruperea arcului electric se realizeaza in camere de stingere care folosesc principiul efectului de electrod combinat cu efectul de nisa.Pentru alimentarea consumatorilor de mica putere cele mai utilizate intrerupatoare automate de tip compact produse in tara sunt cele din gama intrerupatoarelor automate AMRO. Acestea se realizeaza in patru variante constructive: AMRO 25; AMRO 40; AMRO 100 si AMRO 250.Ele functioneaza in curent alternativ la o tensiune de 500V si o frecventa de 50Hz. Variantele AMRO 100 si AMRO 250 pot functiona si in curent continuu la o tensiune de 220V.

Figura 2.33. Intrerupator automat capsulat AMRO 25.Dintre numeroasele variante de intrerupatoare automate de tip capsulat care se gasesc pe piata romaneasca unele dintre cele mai performante sunt cele produse de firma Moeller prezentate in figura 2.34.Intrerupatoarele de tip compact (in constructie capsulata) se utilizeaza pentru comanda si protectia la suprasarcina si scurtcircuit a instalatiilor electrice industriale fiind caracterizate prin: capacitate ridicata de inchidere si rupere la gabarit redus; variante multiple de executie; dispozitive de blocaj si semnalizare ce asigura securitatea personalului si siguranta in functionare.

Figura 2.34. Variante constructive de intrerupatoare automate de tipcompact.

Intrerupatoarele din clasa USOL se realizeaza pentru curenti nominali de 100, 250, 500 si 800 A. Inchiderea si deschiderea contactelor principale ale acestor intrerupatoare se face brusc cu ajutorul unui mecanism cu genunchi si clichet, cu anclansare si declansare rapida, independenta de viteza de manevrare a operatorului.Camera de stingere este construita pe principiul efectului de electrod si nisa. Aceste intrerupatoare sunt prevazute cu declansatoare maximale de curent, termice si electromagnetice si declarator minimal de tensiune.Puterea de rupere ridicata se obtine prin marea rapiditate de raspuns a declansatoarelor, viteza mare de deplasare a echipajului mobil, distanta mare intre contactul mobil si cel fix in pozitia deschis si utilizarea unor camere de stingere performante.

Figura 2.35. Sectiune prin intrerupatorul automat capsulat de tip USOL.

1-maneta de actionare, 2-clichetul principal, 3-clapeta de armare, 4,5-biele,6-echipajul mobil, 7-contactul mobil, 8-contactul fix, 9-resort principal, 10-clapeta ax declarator, 11-declansator termic, 12-buton de reglaj, 13-armatura fixa a declansatorului electromagnetic, 14-axul suport al echipajului mobil, 15-carcasa aparatului, 16-placa de prindere, 17-borne de racordare, 18-camera de stingere cu placi feromagnetice, 19-armatura mobila a declansatorului electromagnetic,2o-axul declansatorului, 21-clichet auxiliar.Pentru inchiderea intrerupatorului se deplaseaza in sus maneta 1, resortul 9 fiind puternic tensionat. Deschiderea intrerupatorului se face manual prin deplasarea in jos a manetei ceea ce conduce la desfacerea clichetului principal sau prin actionarea declansatoarelor asupra clapetei 3./V

Dupa cum se constata din figura, in cazul actionarii manuale maneta de actionare poate avea trei pozitii: pozitia intermediara (de mijloc), corespunzatoare figurii a) care indica declansarea intrerupatorului prin declansatoare termice, electromagnetice sau de tensiune minima; pozitia din figura b) care corespunde pozitiei armat a intrerupatorului si pozitia din figura c) corespunzatoare pozitiei inchis a intrerupatorului.1

80

1

In afara actionarii manuale intrerupatoarele capsulate USOL pot fi actionate prin electromagneti de actionare sau prin motoare de actionare.In figura 2.36. am reprezentat schema electrica de actionare si comanda a intrerupatoarelor de tip USOL in varianta cu electromagnet de actionare.

Figura 2.36. Schema electrica de actionare cu electromagnet de actionare a unui intrerupator compact de tip USOL.La actionarea butonului de pornire (cu revenire) S2 se alimenteaza bobina contactorului auxiliar Ki in serie cu contactul normal inchis K2 (3-5)al releului de blocaj K2. In acest fel contactorul isi inchide contactul principal K1 (2-4) si se automentine prin contactul auxiliar K1 (6-8), permitand punerea sub tensiune a infasurarii electromagnetului de actionare Q1 (0-1) care comanda inchiderea intrerupatorului, care ramane zavorat prin zavorul mecanic Z. Contactele principale ale intrerupatorului permitand alimentarea consumatorului racordat la bornele A, B, C in serie cu declansatorul electromagnetic F1 si cel termobimetalic F2.Prin inchiderea contactului auxiliar al intrerupatorului Q1 (14-16) se alimenteaza bobina releului de blocaj K2 (0-1), care prin deschiderea contactului sau normal inchis K2 (3-5) opreste alimentarea bobinei contactorului K1. Ca urmare a revenirii acestuia se deschide contactul K1 (24) care scoate de sub tensiune bobina electromagnetului de actionare.Se observa ca in cazul actionarii din nou a butonului S2 electromagnetulQi (0-1) nu poate fi pus sub tensiune din cauza ca releul de blocaj K2 este actionat si contactul sau K2 (3-5) este deschis.Declansarea voita se face prin butonul S1 care intrerupe alimentarea declansatorului minimal de tensiune F3 (U