Scheme de comanda conventionale. Relee intermediare.

Scheme de comanda conventionale. Relee intermediare.

1. Scheme conventionale

Schema electrica este o reprezentare grafica simplificata a unui circuit electric, in care apar

figurate prin simboluri componentele si legaturile electrice dintre ele. Marcarea elementelor se face

alfanumeric (prin litere si cifre) prin care se indica atat categoria din care fac parte (contactoare,

intrerupatoare, motoare, etc.) cat si pozitia in cadrul instalatiei. Schemele electrice se utilizeaza la studiul, proiectarea, executarea si repararea echipamentelor si instalatilor electrice.

In general schemele electrice se impart in scheme functionale si scheme de montare.

Schemele functionale se clasifica in :

1. Scheme bloc , care arata principiul de functionare a unui echipament complex, pe baza principalelor

functii, reprezentate prin simboluri simplificate (blocuri in care functia este reprezentata

conventional) si a legaturilor functionale dintre diferitele blocuri, reprezentate prin segmente orientate in sensul circulatiei energiei sau informatiei.

2. Scheme de distributie , ale circuitelor de alimentare ale instalatiei, (de regula monofilare, fara

sa cuprinda circuitele de comanda, protectie sau semnalizare) prin care se reprezinta modul in care

energia electrica este distribuita elementelor de executie din cadrul procesului tehnologic.

3. Scheme desfasurate , cele mai amanuntite, care cuprind atat circuitele primare (de putere), cat

si circuitele secundare, cu toate elementele dispuse intr-o ordine logica, de regula alta decat amplasarea lor reala in instalatie, pentru a putea urmari mai usor legaturile functionale dintre ele. Fiecare aparat din echipament este incadrat intr-un circuit. Sub fiecare circuit se indica locul (circuitul) unde se afla incadrate contactele, normal deschise sau normal inchise ale aparatului de comutatie respectiv. Se mai marcheaza bornele si conductoarele de legatura, atat la aparate cat si la sirurile de cleme. Schema desfasurata mai cuprinde specificatia de echipament si diagramele functionale ale unor aparate de comutatie (controlere, comutatoare, chei de comanda).

La montarea echipamentelor complexe sunt foarte utile schemele de conexiuni , constituite din

desenele de executie dupa care se efectueaza legaturile dintre aparate, sirurile de cleme din tablouri,

pupitre sau dulapuri. Pentru usurarea montajului aparatele sunt reprezentate in ordinea amplasari in

instalatie, ceea ce face ca aceste scheme sa nu mai poata servi la intelegerea functionarii sistemului.

Pentru intocmirea schemelor electrice exista norme obligatorii si indicatii de care trebuie sa se

tina cont. STAS 12120/3-80 contine prescriptiile generale pentru intocmirea schemelor.

Prima cerinta este cunoasterea semnelor conventionale prin care se reprezinta diferitele

elemente, semnele conventionale fiind de asemenea stabilite prin standarde.

Aparatele se reprezinta normal in starea nealimentata. Contactele releelor se reprezinta pentru

starea nealimentata a bobinei.

Pentru scheme se recomanda limitarea la formatul A3 , circuitele mai complicate fiind

reprezentate pe mai multe formate, precizate printr-o cifra aflata inaintea indicativului aparatului. De

exemplu, 1d3 este diferit de 2d3 aflandu-se pe file diferite.

In general se recomanda gruparea elementelor de circuite care realizeaza o functie de baza.

Grupele functionale astfel formate se vor reprezenta, pe cat posibil, astfel incat sa puna in evidenta

succesiunea operatiilor sau transmiterea semnalelor.

Pentru reperarea amplasarii semnelor se folosesc urmatoarele metode:

- metoda tabelara, mult utilizata pentru schemele electronice, la care reperele se dispun pe randuri

deasupra sau sub schema, cate un rand pentru condensatoare, rezistoare si dispozitivele active.

- metoda grila, care utilizeaza divizarea fiecarei file desenate in zone rectangulare reperate de

exemplu prin numere pe coloane si cifre pe randuri.

2. Aparate electromecanice de comutatie

Modificarea conexiunilor in circuitele electrice, necesara pentru comandarea si protectia

instalatiilor electrice, se realizeaza cu aparate electrice de comutatie. Aceste aparate asigura o anumita desfasurare a proceselor cum ar fi: pornirea, oprirea, protectia impotriva regimurilor de functionare anormale, avariile, controlul si reglarea proceselor de productie sau a deplasarii organelor de masini unelte. Aparatele se pot clasifica dupa functia pe care o au de indeplinit, in:

- aparate de conectare care servesc la deschiderea, inchiderea si comutarea circuitelor electrice.

Ele se pot clasifica dupa felul actionarii (manuale si automate), dupa mijlocul de stingere a arcului electric (in ulei, in aer), sau dupa functiile indeplinite (intrerupatoare, comutatoare, contactoare, ruptoare, etc.).

- aparate de protectie (de obicei contra supracurentilor): sigurante fuzibile, relee bimetalice, relee

electromagnetice,etc.

Toate aceste aparate sunt actionate fie manual fie electric, prin electromagneti. In functie de

numarul de contacte aparatele de comutare pot fi monopolare sau bipolare, pentru circuite monofazate, respectiv tripolare pentru circuitele trifazate.

Principalele dificultati in construirea aparatelor de conectare sunt legate de stingerea arcului

produs la intreruperea circuitului si de realizarea unor contacte rezistente la solicitarile mecanice si

termice la care sunt expuse. O caracteristica importanta a aparatelor de conectare este curentul de

rupere, adica curentul maxim pe care intrerupatorul il poate rupe la tensiunea nominala.

Se vor prezenta in continuare, pe scurt, principalele aparate de comutatie intalnite in instalatiile

de automatizare.

- Intrerupatoarele cu parghie, actionate manual pot avea tensiunile nominale de 220V sau 440 V

in curent continuu si 380V sau 500V in curent alternativ. Curentii nominali pot fi de 25, 40, 63, 100, 160,

250, 400, 630 si 1000 A ca si cc. Intrerupatoarele trebuie sa fie dimensionate astfel incat sa poata rupe chiar si supracurenti de avarie (mult mai mari decat cei nominali) fara riscul unei explozii. De regula, in instalaltiile electrice exista cel putin un intrerupator principal, care poate fi actionat in caz de avarie deosebit de grava. Tot un intrerupator, cu rol de protectie, este "ciuperca de avarie" care poate fi rapid actionata in caz de forta majora.

- Comutatoarele se deosebesc de intrerupatoare prin prezenta unor contacte suplimentare, care

servesc la semnalizari sau interconditionari. Intrerupatoarele si comutatoarele pachet realizeaza comutari complexe. Ele permit realizarea diferitelor conexiuni in schemele electrice si se folosesc frecvent pentru pornirea motoarelor asincrone de puteri mici, ca intrerupatoare pe tablouri de distributie, in automatizari, etc..

- Prizele si fisele se utilizeaza la conectarea manuala a consumatorilor mobili. Priza este piesa

fixa, cea care se afla tot timpul sub tensiune, iar fisa se leaga la consumator. Prizele si fisele pot fi bipolare sau tripolare.

- Contactoarele sunt aparate care asigura inchiderea unui sistem de contacte numai atata timp

cat se afla sub actiunea unei forte exterioare. Forta exterioara poate fi de natura pneumatica, hidraulica sau electrica. In cazul contactorului electric, daca bobina electromagnetului este parcursa de curent, armatura mobila este atrasa si contactele sunt mentinute inchise. Fata de intrerupatoare, contactoarele prezinta unele avantaje: timpul de inchidere si de deschidere este mult mai scurt, personalul de deservire este protejat fata de arcul ce apare la conectare-deconectare, se preteaza la telecomenzi si la automatizarea comenzilor. Contactoarele se realizeaza pana la curenti nominali de mii de Amperi si tensiuni de mii de Volti. Ele trebuiesc dimensionate astfel ca sa reziste atat la curentii nominali cat si la supracurentii tehnologici de scurta durata, cum ar fi cei care apar la pornirea motoarelor electrice. De regula contactoarele prezinta si contacte auxiliare, pentru semnalizari si interconditionari.

Majoritatea instalatiilor de automatizare includ contactoare. De exemplu, dispozitivele de pornire

stea-triunghi asigura in momentul pornirii unui motor asincron o tensiune de alimentare micsorata, deci

asigura valori admisibile pentru curentul de pornire. Cuplul de pornire se reduce si de aceea comutatorul stea-triunghi este folosit numai la motoarele care pornesc in gol sau cu maxim 1/3 din sarcina nominala.

Modificarea conexiunii motorului este comandata automat si realizata prin 3 contactoare separate.

- Ruptoarele sunt aparate care pot rupe automat supracurenti de avarie.

- Releele intermediare sunt identice principial cu contactoarele, dar nu sunt destinate comutarii

consumatorilor principali ci asigurarii logicii de comanda.

Aparatele de protectie asigura protectia contra scurtcircuitelor si a supracurentilor de durata,

impotriva supratensiunilor dar si a absentei tensiunii sau a scaderii ei sub limite admise.

- Sigurantele fuzibile deconecteaza automat circuitele electrice cand curentii depasesc o anumita

limita admisa. Fuzibilul metalic (fir sau lamela) se leaga in serie cu circuitul protejat. Fuzibilul suporta timp indelungat curent cu 25% mai mare decat curentul sau nominal, dar in cazul unor curenti mai importanti, de avarie, se va topi. Fuzibilul este caracterizat prin curba care exprima durata de topire in functie de intensitatea curentului care il strabate (caracteristica de topire). Pentru curenti mari se folosesc sigurante cu mare putere de rupere iar pentru protejarea dispozitivelor electronice de putere, sigurantele ultrarapide. Pentru protectia la supracurenti de mica amplitudine dar de durata, se construiesc relee termice de protectie:

- Releele termice sunt realizate cu sisteme cu lamele bimetalice (cu coeficienti de dilatare diferiti).

Prin incalzire bimetalul se indoaie, deschizand circuitul protejat.

In general denumirea de releu s-a extins asupra unei largi categorii de aparate de automatizare

electronice folosite pentru comenzi automate sau protectia circuitelor. Pot fi realizate relee de curent

(actioneaza la supracurenti sau scurtcircuit), relee de tensiune, relee de putere, relee de impedanta

etc..Releele de tensiune minima actioneaza cand valoarea tensiunii scade sub o anumita valoare limita (sau lipseste complet), contactele deschizandu-se si deconectand circuitele principale.

Pentru realizarea unor protectii rapide se pot realiza releele electromagnetice care sunt actionate

chiar de catre campul electromagnetic produs de curentul supravegheat.