Girlshare.ro Indrumar Proiectare Contactor

8/3/2019 Girlshare.ro Indrumar Proiectare Contactor

1/62

1

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURETIFACULTATEA DE ELECTROTEHNIC

Catedra de Msurri, Aparate electrice i Convertoare statice

V. TRUCD. OLARU

F. CLIN

APARATE ELECTRICE DE COMUTAIE

- Elemente de proiectare -

CONTACTORUL DE CURENT ALTERNATIV TRIFAZAT

BUCURETI 2003


2/62

2

PREFAA

Autorii au elaborat acest material n dorina de a veni n sprijinul n primulrnd al acelor studeni de la Facultatea de Electrotehnic a Universitii

POLITEHNICA din Bucureti, care vin n contact pentru prima dat cu activitateade proiectare a unui aparat electric de comutaie. Din aceast cauz nu s-a propuselaborarea unui material exhaustiv necesar proiectrii, ci dinpotriv realizarea unuimaterial documentar simplu i sistematizat care s fie recepionat cu plcere iuurin de studenii nceptori n domeniul proiectrii. De accea caracterulmaterialului elaborat este mai nti didactic i apoi industrial.

Totui n primul capitol al lucrrii, autorii prezint i cteva elemente deproiectare modern n dorina de a iniia i informa pe studeni n domeniul extremde vast i de complex al proiectrii industriale i n special al proiectriioperaionale.

Pentru aceasta autorii au folosit un material pus la dispoziie de domnulProf.Dr.-Ing. Valerie Panaite pentru care i sunt profund recunosctori.

Pentru proiectarea propriu-zis, ca exemplu, s-a ales CONTACTORULELECTROMAGNETIC DE CURENT ALTERNATIV TRIFAZAT, acionat cu electromagnetmonofazat de curent alternativ, care este unul dintre cele mai simple aparate electricede comutaie, dar i cel mai frecvent utilizat i practic indispensabil aparat n toateschemele de acionri i automatizri. Acesta este capabil s efectueze milioane sauzeci de milioane de comutaii (manevre) n condiii normale de funcionare.

n vederea realizrii proiectrii studenii au la dispoziie n lucrarea elaborattoate datele, relaiile i caracteristicile tehnice i fizico-mecanice ale materialelor

active i izolante, necesare efecturii calculelor, schielor i desenelor, att pentruproiectarea preliminar, ct si pentru cea pe baza elementelor standardizate, precumi bibliografia aferent.

Autorii sper c au reuit s elaboreze un material util pentru proiectare, attpentru studenii de la Facultatea de Electrotehnic din U.P.B., ct i pentru alistudeni sau specialiti interesai.

Pentru orice sugestie sau observaie de natur s contribuie la mbuntirealucrrii de fa, autorii rmn tuturor acelora profund recunosctori.

Autorii


3/62

3

Lista simbolurilor i notaiile mrimilor fizice utilizate

a - numrul de perechi de contactea raza punctului de contacta, a0 , a1 , a2 , b, c - dimensiuni circuit magnetic [m]

bf - lime fant plcu [m]bp - lime plcu [m]c1 - cldura specific volumic [Ws/m3.grd]cr - constanta resortului [N/m]d - diametrul conductorului neizolat [m]diz - diametrul conductorului izolat [m]da - diametrul coloanei de arc [m]e, e1 , ec - cursa contactelor [m]f - frecvena reelei [Hz]fc - frecvena de conectare [c/h]

fsp cp , fsp ca - fore specifice n contacte (principale, auxiliare) [N/A]ft - factorul de mpachetare al tolelorfu - factorul de umplere real al bobineifui - factorul de umplere idealg - acceleraia gravitaional [m/s2]gt, gp - grosimea tolei, grosimea tolei protectoare [m]gs - grosimea spirei ecran [m]gb - grosimea bobinei [m]gc - grosime carcas bobin [m]gp - grosime plcu [m]

h - nlimea ferestrei [m]hb - nlimea bobinei [m]hp - nlimea plcuei [m]hs - nlimea spirei ecran [m]J - densitatea de curent [A/mm2]k - raportul induciilor magneticeku - factor de corecie experimental (pt. factorul de umplere)lc - lime contact [m]lm - lungimea spirei medii [m]ls - lungimea spirei ecran [m]

ka - factorul de majorare a rezistenei n regim de scurtcircuit datorat efectuluipelicularkn - factorul de neuniformitate a repartiiei tensiunii de arc pe intervalem, n - rapoartele ariilor polilor magneticini - numrul de intervalenp - numrul de plcuent - numrul de tole


4/62

4

pFe - pierderile specifice n fier [W/kg]p1 - pierderile specifice n unitatea de volum [W/m3]r1 , r2 - razele interioari exterioar ale bobinei [m]sc - seciunea conductorului neizolat [m2]t1 - timpul de funcionare n regim de scurt durat [s]

ta - timpul de acionare [s]tf- timpul de funcionare [s]v - vitezei de deplasare a contactelor [m]va - viteza de deplasare a arcului electric [m/s]ui - tensiunea de arc pe fiecare interval [V]

A, A' - aria cii de curent [m2]A0 - aria zonei centrale [m2]A1 - aria zonei neecranate [m2]A2 - aria zonei ecranate [m2]

BA0Fe , BAFe , BA1 , BA2 - inducia magnetic [T]DC - durata de conectare [%]Dex - diametrul exterior al bobinei [m]E2 - tensiunea electromotoare indus n spir [V]Fc - fora n contact [N]Fd - fora electromagnetului n poziia deschis [N]Ff- fora de frecare [N]Fmin , F'min , Famin , Fcmin, Fm , F - fore dezvoltate de electromagnet [N]FmA0 fora medie dezvoltat n coloana centralFmA1 , FmA2 forele medii ale electromagnetului n zona spirei n sc. [N]Fcp , Fcp1 - fore rezistente datorate contactelor principaleFcp p , Fca p - Fora iniial de precomprimare n contacteFca , Fca' - fore rezistente datorate contactelor auxiliareFr - fora rezistent a resortului antagonistFrez - fora rezistent totalFrp - fora iniial de precomprimare a resortului antagonistI - curentul n calea de curent [A]Ia - curentul de acionare [A]Ie - curentul de excitaie al bobinei [A]Iec - curentul echivalent la suprasarcin [A]Im - curentul de magnetizare [A]In - curentul electric nominal prin calea de curent [A]Ip - curentul de pornire [A]Iss - curentul de suprasarcin [A]Iw - curentul de pierderi [A]It - curentul total absorbit [A]J - densitatea de curent (plcu) [A/m2]


5/62

5

Jec - densitatea de curent echivalent la suprasarcin [A/m2]H - duritatea Brinell [N/m2]M, Ma - masa armturilor mobile [kg]MFe - masa fierului [kg]N - numrul de spire

P - puterea disipat n bobin [W]P2 - puterea disipat n spira ecran [W]PFe pierderi n fier [W]R - rezistena spirei ecran []Rb - rezistena bobinei []Rc - rezistena de contact []R0 - rezistena de contact (independent de temperatur) [], e , at , 1 , 2 ,0 , 1 , f0 , fi , fc - reluctane magneticeS - suprafaa lateral a bobinei [m2]T - temperatura absolut a contactului [K]Tc - timpul unui ciclu de acionare [s]T0 , T - temperaturile absolute ale contactului [K] (rel.W-F-L)U - tensiunea electric [V]Uc - tensiunea pe contact [V]Un - tensiunea nominal de linie [V]Us - tensiunea electric de serviciu (excitaie a bobinei) [V]W - energia cinetic de ciocnire a contactelor [J]

- unghiul de defazaj ntre fluxuri [rad]

- coeficientul global de cedare a cldurii la suprafaa bobinei [W/m2

K]0 - unghiul de defazaj ntre fluxuri [rad]

r - coeficientul de variaie a rezistivitii cu temperatura [1/grd] - cursa total a electromagnetului [m]0 , 1 - lungime ntrefier [m]iz - grosimea izolaiei [m]max - cursa maxim a electromagnetului de acionare [m]- factorul de oscilaie - conductivitatea termic n contact [W/m.grd]

g - conductivitatea termic n bobin [W/m.grd]iz - coeficientul de transmisie a cldurii prin conducie n izolaie [W/m.grd]0 - permeabilitatea magnetic a vidului [H/m]1 , 2 - permeabilitatea magnetic - nclzirea bobinei [

oC]

1 - nclzirea la suprafaa bobinei [oC]

2 - temperatura cii de curent [oC]


6/62

6

ss - nclzirea n regim de suprasarcin [oC]

a - temperatura ambiant [oC]

ad - temperatura admisibil a clasei de izolaie [oC]

as - temperatura admisibil la suprasarcin [oC]

c- nclzirea punctului de contact [oC]

0max , max - nclziri ale cii de curent n regim nominal [oC]p - temperatura de prenclzire nainte de suprasarcin [

oC]

* - nclzirea produs de suprasarcin [oC]

- cderea de temperatur n bobin [oC]

top - temperatura de topire [oC]

- rezistivitatea conductorului [m]0 - rezistivitatea la 0

oC [m]

- rezistivitatea conductorului la temperatura [m]1 - coeficientul de dispersie

- pulsaia reelei [s-1]

, A , A1 , A2 , o - fluxuri magnetice [Wb]"A , '0, sc - fluxul magnetic n poziia deschis [Wb] - temperatura de funcionare a bobinei [oC]A2 - permiabilitatea magnetic [H]iz - grosimea izolaiei [m]


7/62

7

CAP.1. ELEMENTE DE BAZ ALE PROIECTRII

1.1. Noiuni introductive

Proiectarea reprezint o activitate inginereasc de nalt calificare specificunui domeniu de specialitate, avnd ca scop realizarea unui anumit produs.

Proiectarea unui aparat electric de comutaie nseamn n general adoptareacorespunzatoare a principiilor de funcionare ale produsului respectiv, elaborarea istabilirea unui model fizic, dimensionarea elementelor componente i determinareacaracteristicilor functionale.

Proiectarea, n consecin, trebuie privit ca o activitate tehnici tiinific devrf, foarte complex, bazndu-se pe cunotinele unui anumit domeniu despecialitate i ale domeniilor conexe (Materiale, Rezistena materialelor, Tehnologiide fabricaie, Sisteme i metode avansate de calcul, etc.), necesitnd adesea i

anumite activiti de cercetare aplicativ.Activitile de proiectare se finalizeaz printr-un document tehnic denumit

proiect.n funcie de etapele, obiectivele i coninutul activitilor respective, proiectul

poate fi:Proiect de concepie - fundamenteaz concepia produsului analiznd

cerinele, tema de proiectare, principiile de funcionare i caracteristicile generale alematerialelor, tehnologiilor i costurilor. Concepia reprezint soluia de principiu aunui produs corespunztor unor cerine specificate.

Proiect tehnic - sau simplu proiect reprezint proiectarea pornind de la osoluie constructiv definit, pentru care se aleg materialele, se stabilescdimensiunile i caracteristicile funcionale ale elementelor componente i alesistemului n ansamblu. Aceast etap presupune i realizarea unui prototip care sateste valabilitatea soluiilor adoptate.

n industrie proiectul tehnic este continuat cu proiectul de execuie careconine toate detaliile elementelor componente, soluiile constructive, materialeleutilizate, tehnologiile i mainile de execuie, nsoite de procedurile i metodele decontrol. Proiectul de execuie definitiveazi costurile.

Proiectul de execuie (cu tehnologia adoptat) este atestat prin ncercrile "de

tip" care se efectueaz pentru "seria zero" de fabricaie. Frecvent se utilizeaz itermenul de proiectare-dezvoltare care nseamn proiectare bazat pe o concepieoriginal sau parial original (mbuntirea sau perfecionarea unei soluiiexistente).

n ultimele decenii s-a pus un accent deosebit pe calitatea produselorexprimat prin caracteristicile speciale de fiabilitate i mentenabilitate.

n raport cu modul de abordare a problemelor calitii, proiectarea poate fi:


8/62

8

- proiectare tradiional;- proiectare operaional.

Proiectarea tradiional - este proiectarea n care aspectele calitii sunttratate intuitiv prin alegerea materialelor i soluiilor. Calitatea este n acest caz un

rezultat final, estimat eventual ulterior prin ncercri speciale.Proiectarea operaional - este o proiectare bazat, nc din etapa de

concepie, pe caracteristicile de calitate i fiabilitate specificate cantitativ.Proiectarea n acest caz este mai complex, necesit un volum mare de informaii,referitoare la materiale, tehnologii i metodologii de proiectare n care se includ iindicatorii de calitate i fiabilitate.

1.2. Definiii i elemente de baz referitoare la calitate

Calitatea (Quality, Q) este ansamblul tuturor caracteristicilor i proprietilorunui produs, care i confer acestuia aptitudinea de a satisface cerine explicite sauimplicite.

Not:1) n ansamblul caracteristicilor sunt incluse pe lng caracteristicile tehnicespecifice i caracteristicile de fiabilitate i mentenabilitate;2) Calitatea este definit n raport cu cerinele.

Fiablitatea (Reliability, R(t)) este caraceristica exprimat prin probabilitateandeplinirii funciei cerute pe o durat dat n condiii specificate.

Not: Durata t, poate fi exprimat n uniti de timp (ore, ani) sau n cicluri(manevre) pentru aparatele de comutaie.

Relaia analitic cea mai simpl a fiabilitii este:

te)t(R = (1.1)

unde: - rata defectrilor, (1/t), constant;t - durata (h, cicluri).

Variaia fiabilitii este redat n figura 1:

Se noteaz cu:MTTF=1/ (1.2)


9/62

9

media timpului pn la prima defectare (Mean Time To Failure).

t

R(t)

1

( )

( ) 0

10

=

=

R

R

00

Fig. 1. Variaia fiabilitii

Pentru echipamentele reparabile se utilizeaz i caracteristica dementenabilitate care este definit astfel:

Mentenabilitatea (Mentenability, M(t)) este caracteristica exprimat prinprobabilitatea ca o operaie de mentenan activ (de restabilire a funciei) s poat fiefectuat ntr-un interval dat n condiii specificate.

Expresia mentenanei este:

te1)t(M = (1.3)

unde: - rata reparaiei;t - durata (intervalul) reparaiei.

1.3. Etapele proiectrii

Etapele principale ale proiectrii (didactice), a unui aparat electric decomutaie sunt redate n organigrama din figura 2.


10/62

10

ANALIZ NECESITI,TEMA DE PROIECTARE

PRECIZARE Q, R, M

ANALIZ CONDIII TEHNICESTANDARDE

ADOPTARE SOLUIE CONSTRUCTIVMATERIALE

ANALIZA PREVIZIONAL A NIVELULUI CALITII,DEFECTE,

ARBORELE DE DEFECTARE

DIMENSIONARE COMPONENTE:CI DE CURENT, IZOLAIE, MECANISM CINEMATIC,

CAMERA DE STINGERE, RESOARTE, ETC.CARACTERISTICI DE FUNCIONARE

R(t), M(t) PREDICTIV

Fig. 2. Principalele etape ale proiectrii

1.4. Analiza previzional a nivelului calitii

Prima etap n preestimarea nivelului calitii const n analiza defectelor posibile(metoda AMDE - Analiza Modului de Defectare i a Efectelor).

Se precizeaz mai nti structura echipamentului: subansamble icomponentele subansamblelor, se definesc rolurile funcionale i solicitrilerespective la diferite regimuri de funcionare. Se stabilete pentru fiecarecomponent tipurile de defecte, modurile de manifestare i efectele respective.

Definiie: Defectul reprezint nesatisfacerea unei condiii impuse pentru outilizare prevzut. Un defect poate s aib ca efect nefuncionarea echipamentului(defect critic sau total) sau funcionarea cu abateri fa de valorile prescrise (defectde deriv). Se ntocmete un tabel cu toate subansamblele i componentelerespective, precizndu-se rolul func

ional, solicit

rile, defectele posibile, modul de

manifestare i efectele respective.

1.4.1. Metoda arborelui de defectare

n cazul unui echipament se consider, de exemplu, c se pot produce ndefecte diferite Di , raportate la elementele componente. Se pune problema stabiliriilegturii dintre probabilitatea unui defect critic P(Dcr) a echipamentului i


11/62

11

probabilitile P(Di) de defectare ale componentelor. Se admite ipoteza c defecteleDi sunt compatibile i independente i c defectarea echipamentului reprezint celpuin defectarea unui component. Funcionarea echipamentului nseamnfuncionarea fiecrui component, adic:

UK

n

1i in21cr DDDDD === (1.4)

i [ ] R1)D(P11)D(P)D(Pn

1ii

n

1iicr ===

==U (1.5)

Legtura dintre fiabilitatea R(t) i fiabilitile componentelor Ri este dat de relaia:

====

n

1

ttn

1i

t i ii eeRe)t(R (1.6)

Rezult: = 1 + 2 + ...+ n (1.7)

n general valoarea R(t) se precizeaz prin tema de proiectare (de ex. pentrucontactoare R(t) = 0,9 considernd regimul nominal de funcionare i t = 106 ciclurisau t = 107 cicluri - mers n gol).

Legturile probabilistice dintre diferitele defecte Dii defectul critic (total) Dcr se potreda cu ajutorul unui grafic "logic" denumit arbore de defectare. n arborele dedefectare se folosesc urmtoarele simboluri grafice cu semnificaiile respective:


12/62

12

Exemplu de arbore de defectare pentru un sistem tehnic avnd:

Si i = 1 ... n subansambleEij j = 1 ... m elemente componente ale subansamblului "i"uijk k = 1 ... l solicitarea aplicat la elementul "ij"

=

=n

1ii

=

=n

1jiji

=

=l

1kijkij (1.8)

Dcr Defect rezultat, de ex. Dcr sau se precizeazsubansamblul, componentul, etc.

Di Defect elementar (primar)

Dsi Defect compus (al unui subansamblu) care estenedezvoltat (neanalizat)

Pori logice "sau", "i"

Indic existena pieselor identice pe ramurilerespective i numrul lor


13/62

13

Elementul de ordin "ij" supus la solicitarea uk are rata defectrilor ijki fiabilitatea:

tijke)t(R = (1.9)

Pentru solicitarea uk se dimensioneaz elementul component la care probabilitatea dedefectare va fi:

P(Dijk) = 1 - Rijk (1.10)

1.4.2. Alegerea coeficientului de siguran

Coeficientul de siguran operaional se calculeaz n funcie de probabilitateadefectului considerat, inndu-se seam i de preciziile metodelor de estimare asolicitrilor i calitatea materialelor folosite.

n condiiile actuale ale teoriei i tehnicii materialelor se pot utiliza pentrucoeficienii de siguran valorile din tabelul alturat.

Dcrt

cr e1R1)D(P==

R

1ln

t

1=

S1 S2 Si Sn

Eij EimEi2Ei1

uij2 uijk uijl

D1 D2 Dn

Di1 Di2 Dim

uij1

Dij1 Dij2 Dijk Dijl

i

1

2

i2i1

n

ij im

ij1 ij2 ijlijk


14/62

14

Prob.defect

10-1

10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9

coef. sig 1,17 1,36 1,52 1,71 1,90 2,01 2,39 2,68 3,03

Observaie: Valorile probabilitilor mai mici de 10-6 se consider pentrucomponente cu utilizri speciale unde se cere o siguran deosebit.


15/62

15

CAP. 2. PROIECTAREA UNUI CONTACTOR DE CURENT ALTERNATIV

TRIFAZAT

Simbolul contactorului:

contactor simplu

contactor cu relee termice deprotecie la suprasarcin

Definiii: Contactor (mecanic): Aparat mecanic de comutaie avnd o singur poziie de

repaus, comandat altfel dect manual, capabil de a stabili, de a suporta i de a

ntrerupe curenii n condiii normale ale circuitului, inclusiv n condiiile desuprasarcin de serviciu.Dupa modul n care este furnizat fora necesar acionrii contactelor principale,standardul definete trei tipuri de contactoare mecanice: Contactor electromagnetic: contactor pentru care fora necesar nchiderii

contactelor principale normal deschise sau deschiderii contactelor normalnchise este furnizat de un electromagnet.

Contactor pneumatic: contactor pentru care fora necesar nchideriicontactelor principale normal deschise sau deschiderii contactelor normalnchise este furnizat de un piston cu aer comprimat.

Contactor electropneumatic: contactor pentru care fora necesar nchideriicontactelor principale normal deschise sau deschiderii contactelor normalnchise este furnizat de un electroventil.

Contactorul, n construcie normal nu este i aparat de protecie. Dacacestuia i se adaugi un bloc de relee termice (bimetal sau electronic), el devine iaparat de protectie la suprasarcin.

Deoarece contactorul nu suport i nu ntrerupe cureni de scurtcircuit el seconecteaz ntotdeauna n serie (amonte) cu sigurane fuzibile care n regim descurtcircuit ntrerup curentul prin limitare.

Contactorul poate fi construit cu contactele principale normal deschise (ND),sau normal nchise (NI). n acest ultim caz se mai numete i ruptor. Prin contactnormal deschis (ND) se nelege acel contact care se afl n poziia deschis cndorganul motor este n repaus (bobina electromagnetului de acionare nealimentat).Prin contact normal nchis (NI) se nelege acel contact care se afl n poziianchis cnd organul motor este n repaus (bobina electromagnetului de acionarenealimentat).


16/62

16

n afara contactelor principale, contactorul mai are i un numr de contacteauxiliare (NI i ND) necesare semnalizrilor, interblocajelor, automeninerii .a.Contactorul n condiii normale de funcionare este destinat s fac un numr foartemare de comutaii (manevre), de regul 106 107 , i este aparatul indispensabil ntoate schemele de acionri i automatizri.

Demaror: Combinaia tuturor mijloacelor de punere i scoatere de sub tensiunenecesare pentru a determina pornirea i oprirea unui motor asigurnd n acelaitimp o protecie corespunztoare la suprasarcin.

Tema de proiectare

Lucrarea se refer la proiectarea unui contactor de curent alternativ trifazatacionat cu electromagnet monofazat de curent alternativ de tipul dublu E - translaie

Caracteristici nominale- Curentul nominal, In [A]- Tensiunea nominal, Un [V]- Tensiunea de serviciu, Us [V]- Durata de conectare, DC [%]- Frecvena de conectare, fc [c/h]- Frecvena reelei, f = 50 Hz- Mediul de lucru, aer- Poziia de funcionare, orizontal

Condiii tehnice

Cu privire la for

- La 0,85 Us , electromagnetul trebuie s atragi s menin atras armturafr vibraii;

- La 0,7 Us , electromagnetul trebuie s menin atras armtura cu uoarevibraii;

- ntre 0,7 Usi 0,35 Us , electromagnetul trebuie s elibereze armtura

Cu privire la nclzire

La 1,1 Un , diversele pri (electromagnet, ci de curent) alecontactorului s nu se nclzeasc peste limitele admisibile impuse de norme,pentru clasa de izolaie respectiv.


17/62

17

Coninutul proiectului

2.1. Calculul cinematic al contactorului

2.1.1. Calculul forelor rezistente

2.1.2. Trasarea diagramei forelor rezistente2.1.3. Stabilirea datelor nominale ale electromagnetului de acionare

2.2. Calculul electromagnetului de acionare

2.2.1. Calculul preliminar2.2.1.1. Determinarea dimensiunilor circuitului magnetic2.2.1.2. Determinarea induciei n fier2.2.1.3. Calculul numarului de spire al bobinei

2.2.2. Proiectarea electromagnetului pe baza elementelor standardizate

(normalizate).2.2.2.1. Dimensionarea bobinei

- Calculul curentului de magnetizare (poziia nchis)- Determinarea dimensiunilor bobinei

2.2.2.2. Dimensionarea spirei n scurtcircuit (spira ecran)2.2.2.3. Calculul curentului total absorbit de bobin

2.2.3. Calculul de verificare al electromagnetului2.2.3.1. Verificarea forei dezvoltate n poziia nchis2.2.3.2. Verificarea forei dezvoltate n poziia deschis2.2.3.3. Verificarea la nclzire a bobinei

2.3. Calculul cilor de curent

2.3.1. Calculul de dimensionare2.3.2. Calculul de verificare

2.3.2.1. Verificarea la nclzire n regim nominal2.3.2.2. Verificarea la nclzire n regim de suprasarcin

2.4. Calculul camerei de stingere

2.4.1. Determinarea numrului de plcue pe loc de rupere2.4.2. Dimensionarea unei plcue


18/62

18

Metodologia de proiectare

2.1. Calculul cinematic al contactorului

Se pornete de la schia de principiu (constructiv) a unui contactor de curentalternativ (trifazat), acionat cu electromagnet monofazat, cu armtura dublu E -translaie. Principalele elemente componente ale contactorului se vd n figura 3.

3 12

45

6

7

11

12

3

8

9

10

13

12

1 2

15

14

NI

ND

e

Fig. 3 Schia explicativ a unui contactor de c.a. trifazat, cu micare de translaieechipat cu electromagnet monofazat de tipul dublu E

1. Resortul contactelor principale2. Contactul mobil ( puntea mobil)3. Contactul fix4. Resort contacte auxiliare (NI)5. Contact auxiliar (NI)6. Resort contacte auxiliare (NI-ND)7. Contact auxiliar (ND)8. Armtura mobil a electromagnetului

9. Resortul antagonist10. Bobina electromagnetului11. Spira n scurtcircuit12. Carcasa bobinei13. Armtura fix a electromagnetului14. Ghidaje15. Camera de stingere


19/62

19

2.1.1. Calculul forelor rezistente

a) Alegereaforelor specifice (fsp cp , fsp ca)Fora specific n N/A, att pentru contactele principale (fsp cp), ct i pentrucontactele auxiliare (fsp ca), se alege din figura 4.

fsp [N/A]

10 16 25 63 100

16

14

12

10

8

x 10 -2

40

6

18

20

160 In[A]

Fig. 4 Diagrama fsp n funcie de In

b) Alegerea preliminar a masei armturii mobile (M)Se alege prin comparaie cu masele armturilor mobile ale modelelor existente, aacum rezult din figura 5:

M = f(In) [kg] (2.1)

unde: In - curentul electric nominal


20/62

20

M[kg]

10 20 30 50 60

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

40

0

0,6

0,7

70 In [ A ]

0,8

80 90 100 110

Fig. 5 Diagrama masei echipajului la contactoare M n funcie de In

c) Alegerea cursei libere a contactelore1i a cursei n contactec .Se alege prin comparaie cu modelele existente, aa cum se vede n figura 6.

In [ A ]10 16 25 63 100

11

9

13

12

10

8

6

4

x 10-2 [ m]

40

32

5

7

ec

e1

ec ,e1

Fig. 6. Valorile curselor eci e1 n funcie de In


21/62

21

d) Cursa totala contactelor(e)

e = ec + e1 = max [m] (2.2)

unde: max - reprezintcursa maxima electromagnetului de acionare, aa cum sevede din figura 1.

e) Alegerea vitezei de deplasare a contactelor(v)La alegerea vitezei de deplasare a contactelor se are n vedere eficacitatea stingeriiarcului electric adoptndu-se n funcie de curentul nominal al contactorului. Infigura 7 este reprezentat diagrama v = f(In) [m/s].

In [ A ]10 16 25 63 100

V

70

60

50

40

30

20

10

x 10-2

[ m/s]

400

80

90

Fig. 7. Diagrama vitezei de deplasare a contactelor v = f ( In )

f) Calcululforei de frecare (Ff)Se calculeaz n funcie de masa armturii mobile Ma .

( ) ][25,01,0 NgMF af = (2.3)

Valorile superioare se iau pentru contactoarele la care armtura mobil se mic peorizontal.


22/62

22

g) Calcululforei rezistente datoratcontactelor principale (Fcp)

Fcp = 6Fcp1 ; unde Fcp1 = fsp cpIn [N](2.4)

Multiplul 6 provine din faptul c sunt ase locuri de rupere.

h) Calcululforei rezistente datoratcontactelor auxiliare (Fca)

Fca = 2aFca' unde Fca' = fspcaFca [N] (2.5)

unde: a - numrul de perechi de contacte auxiliare. n general a = 2

i) Calcululforei rezistente a resortului antagonistFr (vezi anexa 1):

][15,01

85,02

max

2

Ne

FgMFe

vM

Fc

facpc

a

r

++

= (2.6)

j) Fora iniial de precomprimare a resortului antagonist (Frp)

]N[F)7,05,0(F rrp = (2.7)

k) Fora iniial de precomprimare n contacte (Fpcp, Fpca)

][)7,05,0( NFF cppcp = (2.8)

][)7,05,0( NFF capca = (2.9)

2.1.2. Trasarea diagramei forei rezistente totale (Frez)

Aceasta se efectueaz n vederea dimensionrii electromagnetului de acionare. Se vaproceda la o nsumare a tuturor forelor rezistente calculate mai sus.

rcacpfarez FFFFgMF ++++= (2.10)

Este de preferat a se face o nsumare pe cale grafic (pe hrtie milimetric)obinndu-se astfel diagrama Frez = f(), aa cum se vede n figura 8.


23/62

23

e1ec

gMa

max0

0

Ff

max

Fcp

maxec e1

0

0

Fr

max

Fca

maxFrez

0

Fmin

Fa min

0

max

Fig. 8 Diagrama forelor rezistente Frez = f ( )


24/62

24

2.1.2.3. Stabilirea datelor nominale ale electromagnetului de acionare

Us (V) - Tensiunea de serviciu (tensiunea de alimentare a bobinei)max (mm) = ec + e1 - Cursa total a electromagnetuluiFmin (N) - Fora portant minim (fora n poziia nchis)

Famin (N) - Fora de acionare minim (fora n poziia deschis)Dc [%] - Durata de conectare (egal cu Dc a contactorului)fc [c/h] - Frecvena de conectare (egal cu fc a contactorului)

2.2. Calculul electromagnetului de acionare

2.2.1. Calculul preliminar

a) Fora minimde calcul (Fcmin)

]N[85,0

F05.1F minminc = (2.11)

b) Algerea induciei maxime (de vrf) n zona neecranat A1B)

Inducia n zona neecranat [ ]TB 1A se alege n funcie de Fcmin , din figura 9.unde: A1 este aria polului neecranatde spira n scurtcircuit

10 20 50 100 200

0,5

0,6

2

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

1

0,9

0,8

0,7

BA1

2m

Wb^

0 Fcmin [N] Fig. 9. Diagrama induciei )( min1 cA FfB =


25/62

25

c) Alegerea valorilor constantelor specifice electromagnetului:(k,m,n)

1A

2A

B

Bcosk == ;

1

2

A

Am = ;

A

A

AA

An 0

21

0 =+

= (2.12)

unde: )BA1 - induciei de vrf n zona ecranatA2 , A0 - aria zonei ecranate i aria polului central

Valorile k, m se aleg din [1] pagina 264 sau [3], pagina 303-305.Diagramele respective sunt prezentate n Anexa 5.

d) Calculul ariei neecranate (A1):

( )]m[

CB

F4A 2

21A

minc0

1

= (2.13)

innd seama de relaia:

( ) [ ]20

12

1A1mA m4

ABF

= (2.14)

unde FmA1 reprezint fora medie n aria neecranat, iar C reprezint raportul1mA

minc

F

F,

vezi [1], paginile 261 - 263.

Rezult: ( 1f2 camk12C ++=

unde:(

)m1(n

mk2mk12a

222

f+

++=

mk1

k1mktg

2

2

0+

= (2.15)

( 1k2mk2)1cos2(a2)(2cosmak2amk1c 2202f0f22f241 +++++= (2.16)

e) Calculul ariei ecranate (A2):

A2 = mA1 [m2] (2.17)

f) Calculul ariei coloanei centrale (A0):


26/62

26

A0 = n(A1+A2) [m2] (2.18)

2.2.1.1. Determinarea dimensiunilor circuitului magnetic (a, a1, a2, b):

]m[aAb 00 = (2.19)

]m[b

Aaaa 21 =+= (2.20)

A = A1 + A21m

aa1

+=

1m

maa 2

+

= (2.21)

Dimensiunile conform schiei din figura 10.

b)

a2

a0a

c h

b

a

A 2

a

b

a1

2a12

A12

A12

a12

Fig. 10. Schia circuitului magnetic

a) Calculul numrului de tole (nt):

tt

pt fg

g2bn

= (2.22)

unde: gp - grosimea tolei protectoaregt - grosimea unei toleft - factorul de mpachetare al tolelor (se alege din figura 11)


27/62

27

Fig. 11. Curbe de magnetizare pierderi n fier, ft


28/62

28

b) Calculul induciei n fier(BAFe, BA0Fe):

[ ]TfA

Bt

AAFe

= [ ]T

fAB

tFeA

=0

00

(2.23)

2.2.1.3. Calculul numrului de spire ale bobinei (N)

0

s

0

s

f2

U2U2

N

=

= (2.24)

undefluxurile magnetice 2A1AA0 ,,, sunt date de relaiile:

]Wb[2 A0 =

]Wb[k2

cos2

2A1A2

2A2

1A

2A1A2

2A2

1AA

++

=++=(2.25)

]Wb[AB 11A1A = (2.26)

]Wb[AB 22A2A = (2.27)

n figura 12 este reprezentat diagrama fazorial a fluxurilor i induciilor

A2

0

^

0^

A1^

BA2^

BA1^

Fig. 12. Diagrame fazoriale ale fluxurilor i induciilor


29/62

29

Alegerea dimensiunilor ntrefierului 1i0n poziia nchis.

Valorile respective rezult din prelucrrile tehnologice i se aleg din figura 13. nvaloarea lui 0 intr i ntrefierul parazitar, necesar pentru a se evita saturaia

circuitului magnetic.

10 20 30 50 60

0,4

0,35

0,3

0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

400

0,45

0,50

0 70 80

0

1

Fig. 13. Valorile pentru 1i 0 la electromagnei de curent alternativ

a

A 2

ab

a12a1

A12

A12

hs

gs

A2

Fig. 14. Cu referire la spira in scurtcircuit

[mm]

b[mm]


30/62

30

2.2.2. Proiectarea electromagnetului pe baza elementelor standardizate

(normalizate)

2.2.2.1. Dimensionarea bobinei

a) Calculul preliminar al curentului de magnetizare mI ca valoare de vrf (vezi [1],pagina 266 i [3], pagina 307:

][2

2

10 A

N

lH

NI

n

iii

em

==

= (2.28)

b) Calculul preliminar al reluctanei echivalente (e):

+

+

+

+=

H

1

n2a

1

f

25,3

nf2

n7

b

1 01

0t1t2e (2.29)

c) Determinarea dimensiunilor bobinei:

* Alegerea densitii de curent(J):

( )

=

2

mm

A5,21J (2.30)

* Seciunea conductorului (sc), vezi [3], pagina 307:

[ ]2mc mmJI

s (2.31)

*Diametrul neizolat al conductorului (d):

[ ]mm

s

2d0

= (2.32)

Se alege diametrul normalizat din tabelul 1.

* Factorul de umplere real al bobinei (fu):

fu = kufui ku -factor de corecie experimental (2.33)


31/62

31

fui -factor de umplere ideal vezi [3], pagina 40-41

* Factorul de umplere ideal al bobinei (fui):

( )( )+++

= 11

1

4fui pentru conductoare aezate n rnduri (2.34)

( ) 22ui

3

1

1

1

2f

+++

= pentru conductoare aezate n ah (2.35)

* Calculul constantelor(, , ):

d

2 iz= ,diz= ,

iz

iz

2

d+

= (2.36)

Notaiile respective sunt cele din figura 15.Pentru un calcul preliminar, valorile pentru kui fu se pot lua din figura 16.


32/62

32

NU se printeaza - TABELUL 1


33/62

33

d

d1

iz d

d1

iz

iz

iz

a ) b )

Fig. 15. Cu referire la factorul de umplere

d [ mm ]0,1 0,12 0,15 0,3 0,40,08

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

ku, fu

0,2 0,5 0,6 0,8 1 1,2 1,5 2,0

ku

fu

Fig. 16. Factorii de corecie : ku , fu = f (d)

* Seciunea bobinei (hbgb):


34/62

34

u

cbb f

Nsgh = (2.37)

*Inlimea ferestrei (h):

c5,2h unde: ( ) ]mm[52ggc cb ++ (2.38)( ) ]mm[25,0g2hh cb ++ (2.39)

*Inlimea ferestrei (hb):

bb g5,2h (2.40)Vezi [3], pagina 301.

* Calculul rezistenei bobinei (Rb):

[ ]

=c

mb s

NlR (2.41)

Dup calculul tuturor dimensiunilor se deseneaz circuitul magnetic cu bobina (can figura 17).

a1

c

a0

1 0

h

gc

gb

hb

b

Fig. 17. Cu referire la dimensiunile bobinei


35/62

35

d) Calculul exact al reluctanei echivalente i al curentului de magnetizare

Dup stabilirea definitiv a dimensiunilor circuitului magnetic i ale bobinei

(fig.14) se poate calcula exact curentul de magnetizare. Pentru aceasta serecalculeaz reluctana echivalente, pe baza schemei echivalente pentru poziia nchis. n poziia nchis se pot neglija reluctanele de scpri, fr a face o eroareprea mare. n acest caz schema echivalent rezult ca n figura 22.

Reluctana echivalentare expresia:

++

H

121ate (2.42)

unde s-au utilizat urmtoarele notaii:

+= H

1

21

oat (2.43)

=

++=

H

1

2 2fcfj

fo1 (2.44)

]A[2N

I e0m = (2.45)

2.2.2.2. Dimensionarea spirei n scurtcircuit (spira ecran)

a) Calculul rezistenei spirei (R2)

][tgtg

AR 2A

1

202

=

= (2.46)

b) Tensiunea electromotoare indusn spirca valoare de vrf )2E)

:

]V[ABkABE 21A22A2A2 === (2.47)

c) Puterea disipatn spira ecran (P2):


36/62

36

( )]W[

R2

EP

2

22

2 = (2.48)

d) Grosimea spirei n scurtcircuit(gs):

( ) ]mm[a1,005,0g s (2.49)

e)Lungimea spirei (ls):

( ) ]mm[g4ba2l s2s ++ (2.50)

f)Inlimea spirei (hs):

2

sss R

lgh = => ]mm[gRlh

s2

ss = (2.51)

unde: dimensiunile gsi hs rezult din figura 11. - rezistivitatea materialului spirei (Cu sau Am) - se ia n general 120 oC.

2.2.2.3. Calcululcurentului total absorbit de bobin(It):

( ) ( ) ]A[III 2w2

mt += (2.52)

unde: ]A[2N

I e0m

= - curentul de magnetizare (2.53)

]A[U

PPI

s

Fe2w

+= - curentul de pierderi (2.54)

Calcululpierderilor n fier(PFe):

PFe = pFeMFe [W] (2.55)

pFe -pierderile specifice n fier[W/kg] (se iau din figura 9)MFe - masa fierului [kg]


37/62

37

Se verific dac It este mult mai mare dect Im , caz n care se recalculeazdiametrul srmei bobinei.

2.2.3. Calculul de verificare a electromagnetului

2.2.3.1. Verificareaforei dezvoltate n poziia nchis (F'min):

]N[FF='F mmin (2.56)unde:

]N[)amk1(F2FF2F2=F f2

1mA0mA2mA1mAm ++=++ (2.57)

( ) ( ) ( ) ]N[1cos2a21k2k22cosamk2amk1F2=F 02f220f22f241mA +++++(2.58)

unde: (( )m1n

mk2mk12a

222

f+

++= (2.59)

Verificarea condiiei tehnice n poziia nchis

0,852 F'min > Fmin [N] (2.60)

2.2.3.2. Verificarea forei dezvoltate n poziia deschis

0,852 Fd > Famin [N] (2.61)

unde: [ ]NA4

'

A4

"2F

00

20

210

2A

d

+

=

(2.62)

]Wb["2' A0 = (2.63)

]Wb['" scAA = (2.64)

Se va trasa apoi caracteristica forei n poziia deschis: F = f()

Pentru trasarea caracteristicii forei n poziia deschis, F = f(), se vor trasacaracteristicile:


38/62

38

1) )I(f = 2) ),I(f =

utiliznd respectiv relaiile: 1) ]Wb[IRUN

2 22b

2s

= (2.65)

2) ]A[2N

)(I em

= (2.66)

unde: e() este reluctana echivalent calculat pentru fiecare ntrefier n parte,conform schemei echivalente pentru poziia deschis (vezi Anexa 2). Se va compara n final caracteristica activ determinat, F = f(), cu caracteristica rezistent acontactorului, Frez = f(), i se vor trage concluziile corespunztoare.

2.2.3.3. Verificarea la nclzire a bobinei

Inclzirea bobinei se determin cu relaia:

= 1 + (2.67)

unde:bex

2eb

1 hD

IR

S

P

=

= reprezint nclzirea la suprafaa exterioar a

bobinei

( )1

2

g

2212

22

1g

1

r

rln

2

rprr

4

p

+

= reprezint cderea de temperatur n

bobin

( )

+++= 2af

2aap

2p

a

c

2e ItIIII3

t

T

1I

unde:

ta - timpul de acionare 0,08sIp - curentul de pornire (se determin din familia de curbe = f(I,) pentru = max .Ia - curentul de acionare, care se ia egal cu It .tf- timpul de funcionare:


39/62

39

]s[D100

Tt c

cf = unde: ]s[f

3600T

cc = (2.68)

Ie - curentul echivalent care se calculeaz folosindu-se simplificrile dinfigura 15. - coeficientul global de cedare a cldurii prin convecie i radiaie lasuprafaa bobinei:

( )

grdm

W1410

2

=

2

d6,0 izg (2.69)

unde:iz - coeficientul de transmisie prin conducie a cldurii n izolaied - diametrul conductorului - grosimea izolaieip1 -pierderile specifice pe unitatea de volum:

( ) ( ) b2221

2eb

b2

22

11

hrr

IR

hrr

Pp

=

= (2.70)

Se face apoi verificarea condiiei tehnice la nclzire:

ada2)1,1(


40/62

40

2.3.2. Calculul de verificare la nclzire

2.3.2.1 Verificare lanclzire n regim nominal(max):

( ) [ ]Chbhb2DI

S

ID oc2n

2nc

max0 +

=

= [ ]C1o

max0R

max0max

= (2.73)

- coeficientul global de cedare a cldurii se poate lua din tabelul 4.

Verificarea la nclzire a contactelor

* Constanta resortului (cr):

= m

N

e

F'F

c c

cppcp

r (2.74)unde:

Fcp -fora de apsare n contactF = FcpFcpp -fora resortului precomprimatec - cursa n contactFcp' = Fcp - cruu - uzura contactelor care se poate lua 0,2 - 0,3 din grosimea pastilei decontact

*nclzirea punctului de contact(c):

[ ]CLT8

DIR

8

DU 0c22

cc2

cc

= ( = LT) (2.75)

(conform relaiei W.F.L.)

Pentru a se ine cont de nclzirile suplimentare datorate bornelor de racord icontactelor vecine, valoarea obinut pentru c se majoreaz de 4 ori, calculul fiindastfel acoperitor.

*Rezistena de contact(Rc):

[ ]

+= R0c 3

21RR [ ]+= dcFR m0 (2.76)

Pentru verificare se poate folosi relaia lui Wiedemann-Franz-Lorenz(W.F.L.), care este mai exact:


41/62

41

( ) ( )( ) ( )4

UTTL

2c2

02 = Uc = RcI (2.77)

( )( ) [ ]KT

L4

UT o20

2c = (2.78)

T0 = max + a + 273 [oK] cc=T-T 0 (2.79)

* Verificarea condiiei tehnice n regim nominal

( ) adacmax21,1


42/62

42

unde: Iec = Iss = 12In (2.85)

Condiia de verificare este ca A A' , unde A este seciunea aleas dup criteriiconstructive din tabelul din figura 17.

* Verificarea la nclzire a contactelor n regim de suprasarcin (scurtdurat).Verificarea se face impunnd valoarea de vrf a curentului care poate trece princontact fr ca acesta s se sudeze.

( )[ ]A

t

1

1

*1ln

cajI

1pR

pR

R0

142

+

++

(2.86)

Pentru un contact punctiform, realizat cu deformaie plastic, adic pentru care raza

cercului de contacteste:HFa

= rezult condiia:

( )[ ]A

t

F

1

*1ln

H

c8I

1pR

pR

2R0

1

+

++

(2.87)

nI122I = (conform [1] ) (2.88)

de unde rezult valoarea forei de apsare n contactF, astfel nct contactul s nuse sudeze.

* = top - p p = 2 (2.89)

$I - valoarea maxim instantanee a curentului msurat n A.

Pentru verificarea tendinei de lipire a contactelor la contactoare mai pot fi utilizatei alte relaii empirice, ca de exemplu:

[ ]AFW2000I (2.90)

unde: W - energia cineticde ciocnireF -fora de apsare n contact


43/62

43

2.4. Calculul camerei de stingere

2.4.1. Determinarea numrului de intervale

Calculul numrului de intervale (ni):

i

nni

u3

U2k5,1n

= (2.91)

unde: ui este tensiunea care revine unui interval, care se poate lua din figura 17.1,5 este factorul de cretere a tensiunii pentru polul care ntrerupe primul ncurent alternativ trifazat cu neutrul izolat

Rezultnumrul de plcue total np = ni-1 (2.92)

iar numrul de plcue pe loc de rupere va fi:2

np

2.4.2. Dimensionarea unei plcue

* diametrul coloanei de arc (da):

[ ]mJ

I4d ra

= (2.93)

* J - densitatea de curent*Limea fantei : rf I1,0b = I Ir n10 (2.94)

*nlimea minima plcuei, deasupra contactuluihp = vats (2.95)va = f (In) din diagrama din figura 18. (2.96)

* grosimea plcuei: gp = 1 - 3 mm (2.97)

* limea plcuei: ( ) [ ]mm104lb cp +=

(2.98)unde: lc - limea contactului

Plcuele de stingere pot s aib diferite forme. Cele mai uzuale sunt cele din figura19.


44/62

44

BIBLIOGRAFIE

[1] Hortopan, G.: Aparate electrice de comutaie, vol 1-Principii, Editura tehnic,Bucureti 2000.

[2] Hortopan, G.: Aparate electrice de comutaie, vol 2, Editura tehnic,Bucureti 1996.

[3] Hortopan, G. .a.: Aparate electrice de joas tensiune, Editura tehnic,Bucureti 1960.

[4] Hortopan, G., Truc,V. .a.: Probleme de Aparate electrice , E.D.P.Bucureti 1982

[5] Truc,V. : Contactor de curent alternativ Indrumar de proiectare Edit. I.P.B.Bucureti 1976

[6] Truc, V., Olaru, D.: Aparate electrice Indrumar de laborator Edit. U.P.B.Bucureti 1997

[7] STAS 553 : Aparate electrice de joas tensiune.

[8] STAS 4479 : Contactoare.


45/62

45

ANEXA 1

Calculul forei rezistente a resortului antagonist

* Rolul resortului antagonist este:1) - de a asigura max ;2) - de a asigura o anumit vitez n momentul separrii contactelor.

Mai nti se scrie ecuaia micrii pentru echipajul mobil ntre = 0 i = cc ,conform figurii 20.

* Forele rezistente care intervin:

Fcp - forele resoartelor din contactele principale;Fr - fora rezistent a resortului antagonist;Ma - masa echipajului mobil;Ff- forele rezistente de frecare.

Aplicnd principiul lui d'Alembert: =r

ri

i ff se obine:

farcp FgMffdt

dvm+=

=i

idtfdvm

==i

ii

i dxfvdtfdvmv

= dxf2mv

i

v

0

2

n cazul contactorului de proiectat considernd o precomprimare a resoartelorde 0,7 Fcp aa cum rezult din notaiile din figura 21 i completate cu notaiile din

figura 20. Rezult:

+=c ce

0

e

0cfcarcp

2

eFgeMdxfdxf2

mv

Se procedeaz la integrarea fiecrei fore rezistente dup cum urmeaz:


46/62

46

( ) ccpccpc

e

0cp

e

0 c

cpcp

e

0cp eF85,015,07,0eF2

eF7,0xdx

e

F3,0dxF7,0dxf

c cc

=+==+=

( )+= xF3,0F7,0f rrr

=

+=

ccr

2cr

crcr

e

0r

e15,01eF

2

eF3,0eF3,0eF7,0dxf

c

cfcac

crccp

2

eFgeMe

15,01eFeF85,02

mv

+=

=+ ccrcfcaccp

2a e15,01eFeFgeMeF85,02

vM

De unde rezult:

]N[e

15,01

FgMF85,0e2

vM

F

max

c

facpc

2a

r

+

=

max = e = ec + e1

Observaie: Dac micarea armturii mobile a contactorului este pe orizontal atunciMag se consider nul.


47/62

47

ANEXA 2

Schemele echivalente n poziiile nchis i deschis ale electromagnetului.

Calculul caracteristicilor n poziia deschis.

* Schema echivalent n poziia nchis neglijnd scprile ntre coloane este cea dinfigura 22.

Cu notaiile din figur se obine:

e = at + 1 + 2 [1/H]

unde:2

+= 10at

=2

+= 2fcfj

fo1

+

sau

++2+2

+ fcfjf01

oe

unde:

oo

oo A

= ; A

l

1

jfj

= ;

A

l

1

cfc

=

Induciile n fier corespunztoare diferitelor poriuni se aleg din figura 9.

* Schema echivalent n poziia deschis considernd reluctanele n fier i lund nconsideraie scprile ntre coloane este cea din figura 23.

Reluctana echivalent rezultant este:

+=

H

12

at

srfate

unde:2

1oat

+=

2fcfj

fof

++=

sr = 3 s - este reluctana de scpri redus3

ssr

=


48/62

48

s - este reluctana de scpri ntre coloane.

* Caracteristica )I(f = se traseaz folosind relaia:

]Wb[fN2

IRU2

N E

2

22

b

2

s

=

= (curba 1 din figura 24)

* Caracteristicile ),I(f = se traseaz folosind relaia:

]A[2N

)(I e

=

unde: e() este reluctana echivalenta calculat pentru fiecare ntrefier intermediar

(familia 2 de curbe din figura 24).n figura 25 sunt trasate caracteristicile )(f = i )(fI = .Valorile ' 0 i ' A rezult din intersecia curbei 1 cu familia de curbe 2 (adic

intersecia dintre caracteristica )I(f = i familia de caracteristici ),I(f = .

* Fora n poziia deschis se calculeaz cu relaia:

]N[

A2

A2

2F

oo

'o

21o

"A

d

+

=

sr

e'o

srsc

IN

==

Tabelul 6. Date pentru curba 1Curentul I [A]Rb I

22b

2s IRUE =

=

NE2

[V][V]

[Wb]

Tabelul 7. Date pentru familia de curbe din figura 24 [m] 1 2 3 4


49/62

49

0atfar0AI

[1/H][1/H][1/H][1/H][1/H]

[Wb][Wb][A]

Tabelul 8. Date pentru calculul forei Fd [m] 1 2 3 4

0 [Wb]A [Wb]A [Wb]1 -sc [Wb]Fd [N]0,852Fd [N]0,72Fd [N]0,352Fd [N]


50/62

50

ANEXA 3

Schema electric de acionare a unui motor asincron cu ajutorul unui contactorde curent alternativ trifazat cu relee termice i buton dublu de comand

n execuie normal contactorul este numai aparat de comutaie i nu deprotecie. Dac ns acestuia i se adaug n serie cu polii principali un bloc de releetermice, contactorul ndeplinete i funcia de aparat de protecie contrasuprasarcinilor.Deoarece contactorul nu suport i nu ntrerupe cureni de scurtcircuit, n serie cuacesta, n amonte se conecteaz sigurane fuzibile, special calibrate n acest scop.

Schema electric de acionare se prezint ca n figura A.3.1.

R

ST0

L1

L2L3N

3380/220 V, 50 Hz

S S S

M

3 ~

I O

EM

8

7654 1 2 3

RT

Fig. A.3.1. Schema electric de acionare a unui motor asincron cu ajutorul unuicontactor de curent alternativ, cu relee termice i buton dublu de comand

Comanda de nchidere i deschidere a contactorului se realizeaz cu ajutorulunui buton dublu, I (nchidere), O (deschidere). Polii principali (contacteleprincipale) sunt notai cu 1, 2, 3. Contactele auxiliare s-au notat cu 4, 5, 6, 7.Contactul (ND) 7, servete ca un contact de reinere (automeninere) fiind conectat n paralel pe butonul de nchidere I. Contactul 8, comandat de releul termic RT,


51/62

51

ntrerupe circuitul de alimentare al bobinei electromagnetului EM, la depirea uneisuprasarcini prescrise. Restul contactelor auxiliare, 4, 5, 6, sunt utilizate n scop desemnalizare a poziiei contactorului sau pentru interblocaje electrice.

Siguranele fuzibile au rolul de protecie a instalaiei, inclusiv contactorul ireleul su termic, mpotriva efectelor curenilor de scurtcircuit. n schema electric

din figura 26 bobina electromagnetului de acionare este alimentat n curentalternativ la 220V, iar dac bobina a fost construit pentru 380V, atunci se poatealimenta ntre dou faze.

Dac necesitile o cer, bobina de excitaie poate fi alimentat i n curentcontinuu, n special n schemele de acionri de curent continuu. n acest caz esteprezent o punte redresoare ca n figura A.3.2.

Acest montaj este justificat prin faptul c un electromagnet de curent continuudispune de un exces de for n poziia nchis fa de electromagnetul de curentalternativ aa cum rezult din figura 28.

REEM

I OI O 4

S(L2)

R(L1)

PR

Fig. A.3.2. Schema de alimentare a bobinei de curent


52/62

52

n procesul de nchidere, la un anumit ntrefier critic cr contactul (NI) 4, sedeschide i introduce n serie cu bobina electromagnetului o rezisten suplimentar,numit rezisten economizoare RE.

n aceste condiii, curentul absorbit de bobin nu va mai fi:bR

UI = , ci va deveni:

EbE RR

UI

+=

n consecin va scdea proporional i solenaia i respectiv i fora de atracie

F(NI)2 . Avantajul este c bobina electromagnetului nu va mai fi alimentatpentru regimul permanent cu curentul I, ci cu curentul IE .

Caracteristica de protecie a releelor termice este o caracteristic"dependent", ca n figura 29.

I

t

2'

1,5 IR

Fig. 29 Referitor la caracteristica de

protecie a releului termic

Fc.c

c.a. Fig.28 Referitor la caracteristicileF() ale electromagneilor decurent alternativ i curent

cr0


53/62

53

Condiiile tehnice de funcionare a releelor termice sunt normalizateinternaional astfel:

- La 1.05 IR - releul trebuie s dea comanda de deschidere ntr-un timp maimare de 2 ore;- La 1.2 IR - releul trebuie s dea comanda de deschidere ntr-un timp mai micde 2 ore;- La 1.5 IR - releul trebuie s dea comanda de deschidere ntr-un timp mai micde 2 minute.

Se mentioneaz ca IR reprezint curentul reglat.

Aceste condiii sunt valabile dac defectul a aprut cnd contactorul se afla n stare

cald (adic n regim normal de funcionare). Dac contactorul se afla n stare rece,adic chiar la conectare, atunci timpii sunt mai mari.


54/62

54

ANEXA 4

Categorii de utilizare ale contactoarelor

Referiri normative:Prescripiile referitoare la contactoare i demaroare sunt reglementate n Romnia

prin SR EN 60947-4-1, APARATAJ DE JOAS TENSIUNE, Partea 4:Contactoare i demaroare de motoare, Seciunea 1: Contactoare i demaroareelectromagnetice.Acest standard este identic cu Standardul European EN 60947-4-1: 1992, care esteidentic cu Standardul Internaional CEI 947-4-1: 1990.Categoriile de utilizare sunt prezentate in Tabelul 6.

Tabelul 6

Felulcurentului

Categoria Aplicaia specific

Curentalternativ AC-1AC-2AC-3AC-4

AC-5aAC-5bAC-6aAC-6bAC-7aAC-7bAC-8a

AC-8b

Sarcini neinductive sau slab inductive, cuptoare cu rezisteneMotoare cu inele: pornire, ntrerupereMotoare cu rotorul n scurtcircuit: pornire, ntreruperea motoarelor lansate1)Motoare cu rotorul n scurtcircuit: pornire, inversarea mersului, mers prinocuriComanda lmpilor cu descrcare n gazeComanda lmpilor cu incandescenComanda transformatoarelorComanda bateriilor de condensatoareSarcini slab inductive pentru aparate casnice i aplicaii similareMotoare pentru aplicaii casniceComanda motoarelor de compresoare capsulate de refrigerare 2) cu rearmare

manual a declanatoarelor de suprasarcinComanda motoarelor de compresoare capsulate de refrigerare 2) cu rearmareautomat a declanatoarelor de suprasarcin

Curentcontinuu

DC-1DC-3

DC-5

DC-6

Sarcini neinductive sau slab inductive, cuptoare cu rezisteneMotoare unt: pornire, inversarea mersului, mers prin ocuri.ntreruperea dinamic a motoarelor de curent continuuMotoare serie: pornire, inversare mersului, mers prin ocurintreruperea dinamic a motoarelor de curent continuuComanda lmpilor cu incandescen

AC - Alternating Current

DC - Direct Current

1) Categoria AC-3 poate fi utilizat pentru mers prin ocuri ocazionale, cu duratlimitat, cum ar fi poziionarea unei maini; numrul acestor manevre n timpulacestor durate limitate nu depete n mod normal 5 pe minut nici mai mult de 10pentru o durat de 10 minute.


55/62

55

2) Un motor de compresor capsulat de refrigerare este o combinaie care cuprinde uncompresor i un motor, ambele nchise n aceeai cutie, fr arbore sau mbinri dearbore exterioare, motorul mergnd n refrigerator.

Fiecrei categorii de utilizare i corespund condiii tehnice prin care se

stabilete sarcina comutat n condiii normale sau ocazionale de funcionare, ncurent alternativ ca n tabelul 7 sau n curent continuu ca n tabelul 8.

Tabelul 7

Capacitatea de nchidere i de deschidere la contactoarele de curent alternativ ncondiii normale.

Condiii de nchidere i deschidereCategoria

Ic/Ie Ur/Ue cosDuratatrecerii

curentului*)

[s]

Durata depauz

[s]

Numrulde cicluri

de

manevr

AC-1AC-2AC-3AC-4AC-5aAC-5bAC-6aAC-6b

AC-7aAC-7bAC-8aAC-8b

1,54,0*8,010,03,01,5***

1,58,06,06,0

1,051,051,051,051,051,05**

1,051,051,051,05

0,80,65***0,45***

0,8***

0,050,050,050,050,050,05**

0,050,050,050,05

*****60**

****

505050505050**

50505050

*) Precizri specifice n publicaia CEI Nr.947-4-1, 1990:I - curent stabilit msurat ca valoare efectivIc - curent stabilit i ntrerupt, msurat ca valoare efectivIe - curent de utilizareU - tensiunea aplicatUr - tensiunea de restabilire la frecven industrialUe - tensiunea de utilizare la frecven industrial

Tabelul 8

Capacitatea de nchidere i deschidere la contactoarele de curent continuuCategoria Condiii de nchidere i deschidere


56/62

56

Ic/Ie Ur/Ue L/RDuratatrecerii

curentului

Durata depauz

[s]

Numrulde cicluri

demanevr

DC-1

DC-3DC-5DC-6

1,05

4,04,0

1,5*

1,05

1,051,051,05

1.0

2,51,5*

0,05

0,050,050,05

*

***

50*

50*50*50*

*) Precizri specifice n publicaia CEI 947-4-1, 1990

Not:n afara condiiilor normale de funcionare mai exist i unele condiii ocazionale.De exemplu calarea (blocare) roturului la motoare. n aceste condiii, de exemplupentru regimul de funcionare AC-3* Ic/Ie = 10, iar pentru regimul de funcionareAC-4* Ic/Ie = 12.

Standardele mai prevd i clasa de uzur prin care se precizeaz durata relativde conectare, [Dc%] i frecvena de conectare, adic numrul de conectri pe or, fc[c/h].


57/62

57

Anexa 5

Valorile optime pentru k, m i n


58/62


59/62

59

VALORI PENTRU DIMENSIUNILE RACORDURILORIN FUNCIE DE INTENSITATEA CURENTULUI NOMINAL

Tabela2

CRA

Tip Dimensiuni recomandate n mmb h1 h2 df dg db e1 e2 e3 e4 L1 L2 ds

6 A 6 1,5 - M3 - M3 4 - - - 10 8 M3,510 A 7 1,5 - M3,5 - M3,5 4,5 - - - 11 9 M3,516 A 8 2,5 - M4 - M4 5 - - - 12 10 M425 A 10 3 - M4 - M4 5 - - - 12 10 M540 AB 14 3 2 M5 6 M5 6 - - - 15 12 M663100160

200250

ABABAB

ABAB

152020

2525

334

45

334

45

M6M6M8

M8M10

77

9,5

9,511,5

M6M6M8

M8M10

7,57,510

1012,5

---

--

---

--

---

--

181823

2328

151520

2025

M6M8M10

M10M12

400630

1000

ABABCBC

2530304040

56---

56---

M10M12

---

11,514

11,51814

M10M12M10M16M12

12,515

12,52015

--

26-

32

-----

-----

283564567

2530514062

M16M20

---

160025003150

CDD

5080

---

---

---

181818

M16M16M16

202020

404040

-2025

-4050

858585

808080

---


60/62

60

Tabelul 3Dimensiuni standardizate ptr. materiale

DIMENSIUNI Laimi ( exterior) GrosimiMaterialeLimite Raia

MaterialLimite Raia Limite Raia

Oel1...66,2...1010,5...2021...4042...7075...100110...180

0,10,2-0,5-0,80,512-5-8510

Oel8...22;1525...6070...140

2510

Oel 4...67...12;14

17-19-22-41

0,51

24-27-30-325

Oel

10...3235-38-40-50...105115...14520...4045...6570...100

1214-16-1820...3540...7080..120-140

2-43-46-485105510

51010

0,2...0,5

0,6...11...31,0..2,5;3;41,5...3,0;42-2,5-3-45-65-6-85;6...125;6...1620...30

8...12;1620...30;40

0,05

0,10,2-0,5-0,80,25

225

25

Oeltablneagr

0,25-0,300,60-0,651,25...22,5...45...3030...40

0,4-0,45-0,50,75-0,8-10,250,512

TD 0,3-0,4-0,45-0,5-0,6-0,751-1,25-1,5-2

TDA 0,22-0,25-

0,4-0,45-0,5

0,28-0,3

0,6-1-1,5Oel C 65,8...26;30 2Oelsrmpt.arcuri

0,2...0,60,7...1,61,8-2-2,2-3...6

-2,5-2,80,5

Oel

4-5-678...1112...161822-24-25-2628...38;3540-42-45-4852-55-58-6065...8085...100110...130140...200

11

2-50-62551010

0,5...0,75-10,5...1,52...2,52...32...42...52...61...6;71...67...102...67...104...67...10

0,250,50,50,50,50,50,50,510,510,51

Cupru0,1...0,50,55...1,81,9...3,63,8...67...1214...20

22..40,45;50

0,02-0,050.050,10,2-0,5-0,812

2-5-8Cupru 5...1214-17-19-2232-36-40-

-24-27-30-46-50

Cu-AmTabl

0,1..0,50,6...11,2...33...5

0,050,10,2-0,5-0,80,5

Cu-Am

5,6...2022...7070...200

810,12

151820-25-30354045 (Cu)5060-100 (Cu)

22-5-85

0,1-0,12-0,2...0,50,6...11,2...455-8

5-8-105-105-10-155-10-15-205-8-10-15-20305-10-15-2010-20

0,15-0,180,750,10,2-0,5-0,855-8

5-8-105-105-10-155-10-15-205-10-15-20305-10-15-2010-20


61/62

61

Alam

0,1...0,40,45...11,1...33...1112...3032...40

45...100

0,02-0,050,050,10,512

5

Alam

3-45-6-78-9-1012-1920-26-28-3032-35-38

40...70;42;54

11

5

0,50,5-10,5...20,5...31...31,5...3

2...3

0,50,50,50,5

3...67...1214-17-19-2232-36-41-46

-24-27-30-50

Aluminiutabl

0,2...0,4;0,50,83,5

0,050,2-0,5-0,80,5

Zinctabl

0,2...0,50,6;0,75...22,5...4;5;6

0,050,250,5

Prespan 0,25;0,3...0,81-1,5-2

0,1

Oel

20,2530,3940455060708090100

120130150

3-444-555-6-76-8-107-98-109-1110-12-14

11-1312-14-1614-16

Material 20 c 20 c U.M. cm 1/0C 1/cm2 W/cm0C Alam 7,5 10-6 1,8 10-3 3,12 0,90Cupru 1,78 10-6 4,25 10-

33,44 3,91 Argint 1,63 10-

63,6 10-3 2,51 4,57

Aluminiu 29 10-6 3,81 10-3

2,39 2,21 Oel 17 10-6 5,2 10-3 3,71 0,75


62/62

Tabela 4

Conductor n aer n uleiBare rotunde 9-12 20-30Bare dreptunghiulare 10-14 25-35Benzi flexibile 12-15 25-35Trase 14-16 30-40

Valorile coeficienilor de transmisie [W/m2 C]

Tabela 5

Materialul

Cupru gol sau vopsit 60 200conductor aerian sub form de funie 80 170

cabluri cu izolaie de hrtie 3kV 65 160-//- 6kV 65 120-//- 20kV 55 120

-//- 20kV 45 120Aluminiu gol sau vopsit 60 180

conductor aerian sub form de funie 80 130cabluri cu izolaie de hrtie 3kV 65 160

-//- 6kV 65 120-//- 20kV 55 120

-//- 20kV 45 120

V l i l t t ii d i i t t ii l t i it

Date post:	06-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	daniel-ionescu
View:	247 times
Download:	1 times

Girlshare.ro Indrumar Proiectare Contactor

Documents