UNIVERSITATEA VALAHIA TRGOVITE
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRIC
Specializarea: ELECTROTEHNIC
LICEN
COORDONATOR TIINIFIC
grad didactic titlu tiinific Prenume NUME
ABSOLVENT
Bicu Constantin - Claudiu
2012
UNIVERSITATEA VALAHIA TRGOVITE
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRIC
Specializarea: ELECTROTEHNIC
Studiul echipamentelor de protecie la supracureni
pentru instalaiile electrice de joas tensiune
COORDONATOR TIINIFIC
grad didactic titlu tiinific Prenume NUME
ABSOLVENT
Bicu Constantin-Claudiu
2012
CUPRINS
INTRODUCERE ROLUL, COMPONENTELE I UTILIZAREA
INSTALAIILOR ELECTRICE
CAPITOLUL 1 ECHIPAMENTE DE PROTECIE LA SUPRACURENI
1.1. Alegerea echipamentelor de protecie
1.2. ntreruptoare automate de joas tensiune
1.2.1. Definiie, funciuni, domenii de utilizare
1.2.2. Clasificarea i alegerea ntreruptoarelor de joas tensiune
1.2.3. Caracteristicile constructive i de funcionare
1.2.4. Analiz comparativ asupra diferitelor tipuri de ntreruptoare
1.3. Sigurane fuzibile de joas tensiune
1.3.1. Definiie, funcionare i domenii de utilizare
1.3.2. Caracteristicile constructive i de funcionare
1.3.3. Analiz comparativ asupra diferitelor tipuri de sigurane fuzibile
1.4. Alte tipuri de echipamente de protecie
1.4.1. Contactoare
1.4.2. Relee de protecie
1.4.3. Declanatoare
1.5. Echipamente auxiliare pentru instalaiile electrice de joas tensiune
1.5.1. Tablouri electrice de distribuie
1.5.2. Firide de branament
1.6. Standarde i normative referitoare la instalaii i echipamente electrice
CAPITOLUL 2 SCURTCIRCUITUL N INSTALAIILE ELECTRICE DE JOAS TENSIUNE
2.1. Fenomenul de scurtcircuit n instalaiile electrice de joas tensiune
2.2. Efectele scurtcircuitului asupra instalaiilor i echipamentelor electrice
2.3. Prevenirea avariilor prin scurtcircuit i sigurana n funcionare a instalaiilor
CAPITOLUL 3
APLICAIE
CALCULUI CURENILOR DE SCURTCIRCUIT DE JOAS TENSIUNE
3.1. Dimensionarea instalaiilor electrice de JT. Alegerea echipamentelor de
protecie i auxiliare
3.2. Marimi fizice asociate fenomenului de scurtcircuit
3.3. Exemplu de calcul a curenilor de scurtcircuit pentru o instalaie de JT
CONCLUZII
MATERIALE GRAFICE
BIBLIOGRAFIE
1
INTRODUCERE
Rolul, componentele i utilizarea instalaiilor electrice
ntlnite n tot ceea ce nseamn amenajare industrial pentru producia de bunuri,
comercial, urban, rural i n spaiile de locuinte, instalaiile electrice reprezint o component
indispensabil traseului de construcii tehnologice cuprins ntre locul unde se produce energia
electric i locul unde aceasta este folosit / consumat de utilizatori / consumatori. Dac facem
referire numai la instalaiile electrice de joas tensiune, acestea realizeaz distribuia energiei
electrice la receptoare, ndeplinind astfel scopul final al ntregului proces de producere, transport
i distribuie a energiei electrice (transferul de energie electric de la locul de producere la locul
de utilizare). n compunerea lor se regsesc aceleai pri, evideniate pentru instalaiile electrice
la consumatorii enumerai anterior. Att la unitile unde se produce energie electric ct i pe
reelele de transport, dar mai ales la consumatorii industriali sau casnici sunt utilizate
instalaii i echipamente electrice care asigur att conversia electromecanic, ct i
comanda, protecia i automatizarea instalaiilor industriale.
Din punct de vedere constructiv, funcional, tehnologic dar i economic, instalaiile
electrice se clasific dup urmtoarele criterii generale ( v. Anexa grafic):
Criteriul rolului funcional:
instalaii electrice pentru producere energiei electrice (centrale electrice: termocentrale,
hidrocentrale, nuclearo-electrice, eoliene sau grupuri electrogeneratoare);
instalaii electrice pentru transportul energiei electrice (linii electrice aeriene sau n
cablu, racorduri, coloane sau circuite electrice);
instalaii electrice pentru distribuia energiei electrice (staii i posturi de transformare,
puncte de alimentare, tablouri de distribuie);
instalaii electrice de distribuie i utilizare a energiei electrice, la consumatori (pentru
cei alimentai cu joas tensiune avem: instalaii de iluminat interior i exterior, instalaii de for,
instalaii electrice speciale pentru alimentarea pompelor de incendiu, a iluminatului de
siguran, a ascensoarelor, a instalaiilor de telefonie i antene colective la cldiri, etc.);
instalaii electrice auxiliare, (instalaiile de compensare a puterii reactive, de
protecie mpotriva electrocutrilor i a supratensiunilor atmosferice, instalaiile de
compensare a regimului nesimetric sau deformant etc);
Energia electric este produs n centrale electrice la o tensiune redus (din motive
constructive i tehnologice), cuprins ntre 6 - 24 kV. n vederea transportului economic al
energiei electrice ctre consumatorii de orice fel, tensiunea este transformat printr-o staie de
transformare ridictoare pn la 110, 220 sau 400 kV. La aceast tensiune, energia electric este
2
transportat printr-o linie de transport aerian pn n apropierea marilor consumatori. Aici
tensiunea este cobort la 20 kV printr-o staie de transformare i transportat prin cabluri
subterane la diferite staii de transformare amplasate n apropierea marilor consumatori. ntre
staiile de transformare i posturile de transformare se prevd uneori i puncte de alimentare
care permit o bun repartizare a sarcinilor i eventuale extinderi ulterioare. Posturile de
transformare furnizeaz energie electric reelei de joas tensiune (0,4 kV) la care sunt racordai
micii consumatori.
Criteriul poziiei n raport cu procesul energetic:
instalaii electrice de cureni tari, cuprinznd echipamente implicate n producerea,
transportul, distribuia i utilizarea energiei electrice, deci implicate n circuitul energetic
principal. Aceste instalaii pot fi de utilizare sau de protecie (prin legare la prize de mpmntare
sau la conductorul nulul de protecie);
instalaii de cureni slabi, care concur numai la realizarea acestor procese energetice
(instalaii de automatizare, msur i control, de telecomunicaii);
Criteriul locului de amplasare:
instalaii electrice interioare, executate n interiorul construciilor;
instalaii electrice exterioare, funcionnd n diferite condiii de mediu;
instalaii electrice pe utilaj;
Criteriul tensiunii nominale ( Un ):
instalaii electrice de joas tensiune (Un < 1000 V). Tensiunile standardizate
nominale ntre faze sub 1 kV i frecvena de 50 Hz, sunt: 380, 660 i 1000 V. Mai exist reele
alimentate la tensiunea de 208 V i de 500 V, aria de rspndire a lor fiind limitat .Reelele de
joas tensiune admit abateri de la valorile nominale menionate de 5 % i respectiv 10;
instalaii electrice de medie tensiune (1 kV < Un < 20 kV). Tensiunile standardizate
nominale din aceast plaj de valori sunt: 6, 10, respectiv 20 (35) kV ;
instalaii electrice de nalt tensiune (35 kV < Un < 220 kV). Tensiunile standardizate
nominale din aceast plaj de valori sunt: 110, 220 kV;
instalaii electrice de forate nalt tensiune (Un > 220 kV). Tensiunile standardizate
nominale din aceast plaj de valori sunt 400, respectiv 750 kV;
S mai specificm c se mai utilizeaz nc pentru transportul i distribuia energiei
electrice i tensiuni de 3; 15, 30, 60 kV, fr ca aceste reele s fie extinse. Pentru domenii
catraciunea electric urban i feroviar, sectorul minier, petrolier sau alte sectoare speciale
existreglementri speciale n ceea ce privete tensiunile nominale i frecvenele. n cazul
instalaiilor de curent continuu se folosesc urmtoarele tensiuni nominale standardizate: 12, 24,
48, 110, respectiv 220 V;
3
Criteriul frecvenei tensiunii nominale ( fn ):
instalaii electrice de curent continuu (f = 0);
instalaii electrice de curent alternativ, care la rndul lor se pot clasifica n: instalaii de
frecven joas (0,1 - 50 Hz), instalaii de frecven industrial (50 Hz), instalaii de
frecven medie (0,1 - 10 kHz) i respectiv instalaii de nalt frecven (f > 10 kHz);
Criteriul modului de protecie:
instalaii electrice de tip deschis, protejate numai contra atingerilor accidentale;
instalaii electrice de tip nchis, protejate contra atingerilor, a ptrunderilor corpurilor
strine cu diametrul > 1 mm, a picturilor de ploaie i a deteriorrilor mecanice;
instalaii electrice de tip capsulat, protejate contra ptrunderii corpurilor strine, a
stropilor de ap, precum i contra atingerilor i a deteriorrilor mecanice.
n conformitate cu teminologia tehnic, vom face referire n continuare i la celelalte
componente ale fluxului de utilizare a energiei electrice, aa cum a fost denumit anterior. Avem
astfel de definit:
echipamentul electric se poate defini ca un ansamblu format din dispozitive
pentru producerea, transformarea, transportul, distribuia i utilizarea energiei electric. Se
folosesc la alimentarea consumatorilor de energie electric;
consumatorul electric este definit ca fiind format din totalitatea receptoarelor electrice
dintr-un spaiu, legate ntre ele printr-un scop tehnologico-funcional;
receptoarele electrice alimentate n joas tensiune sunt de o mare diversitate, ocupnd
n general o pondere nsemnat n valoarea puterii instalate la consumator. Avnd n vedere rolul
instalaiilor de joas tensiune, rezult c proiectarea acestora este strns legat de caracteristicile
tehnico-funcionale ale receptoarelor electrice. Cerinele impuse de funcionarea corespunzatoare
a receptoarelor, din punct de vedere tehnic i economic, trebuie satisfcute ntre anumite limite
admisibile, de ctre instalaia de distribuie n joas tensiune. Un mare numr de receptoare
electrice se afl, n mod obinuit, montate n componena utilajelor tehnologice, acestea
cuprinznd unul sau mai multe receptoare. Prin fabricaie, aceste utilaje au o instalaie electric
proprie, care cuprinde att o parte de for - circuitele primare, cu rol de distribuie i de protecie
a receptoarelor, ct i o parte de comand, automatizare, msura i control - circuitele secundare.
Una din problemele de mare importan privind funcionarea i exploatarea
instalaiilorelectrice este aceia a proteciei acestora, pentru evitarea / diminuarea efectelor
suprasolicitrilor la care acestea sunt supuse. Prin asigurarea proteciei, instalaiile i pstreaz
pe termen lung caracteristicile fizico-mecanice, evitndu-se astfel mbtrnirea i scoaterea
prematur din funciune. Este totodat i o problem legat intrinsec de asigurarea calitii, a
fiabilitii procesului de transport / distribuiei a energiei electrice nsi ctre consumatorii i, nu
4
n ultimul rnd, un aspect al eficienei economice a exploatrii instalaiilor.
Echipamentele de protecie sunt dispozitive concepute s funcioneze n regimuri de
avarii i suprasolicitri ale instalaiilor electrice, induse de regul de funcionarea defectuoas a
consumatorilor sau de factori perturbatori ai mediului exterior (condiii meteorologice extreme,
catastrofe naturale, accidente cauzate de intervenia operatorului uman, etc.), iar condiiile
impuse acestora sunt legate de fiabilitatea, capacitatea de rspuns la suprasolicitare, rapiditatea
rspunsului, simplitatea construciei acestor aparate.
O scurt trecere n revist a suprasolicitrilor la care pot fi supuse instalaiile electrice
aflate n funcionare ar cuprinde:
solicitrile termice: cauzeaz crestere temperaturii unui element al instalaiei peste
anumite valori impuse cu efecte negative asupara caracteristicilor acestuia. Capacitatea de
rezisten la acest tip de solicitare este ntlnit sub denumirea de stabilitate termic;
solicitri electrodinamice: sunt cauzate de dinamice ale trecerii curentului electric prin
conductoare. Este cazul celor mai frecvente solicitri induse n instalaiile elctrice, de curenii de
scurtcircuit. Capacitatea echipamentelor de a rezista acestui tip de solicitri este numit
stabilitate mecanic i poate fi de dou tipuriv: dinamic i static.
Trecnd n revist principalele regimuri de avarie la care sunt supuse reele electrice,
mainile i aparatele electrice, putem determina cele mai importante metode i echipamentele
folosite folosite la protecia instalaiilor electrice precum ntreruptoare automate, sigurane
fuzibile, releele i declanatoarele de protecie, pn la cele mai moderne aparate de protecie
care utilizeaz tehnologiile informatice i comenziole numerice.
Aceast ultim clasificare constitui obiectul de analiz al acestei lucrri. Pe parcursul a
trei pri distincte, sunt tratate echipamentele de protecie specifice instalaiilor electrice de joas
tensiune, din gama ntreruptoarelor automate, a siguranelor fuzibile, a altor echipamente de
protecie auxiliare (relee, declanatoarcele). Sunt analizate de asemenea i echipamente care nu
in neaprat de protecie electric a instalaiilor dar care fac parte din dotarea necesar n
construcia instalaiilor. Capitolul al treilea este alocat analizei fenomenelor de suprasarcin i de
scurtcircuit care pot aprea n funcionarea i exploatarea instalaiilor electrice. Este
exemplificat, printr-o aplicaie de calcul, modul de determinare, dimensionare i verificare a unei
instalaii de joas tensiune care trebuie s suporte, n condiii de meninere a parametrilor
funcionali, solicitrile de avarie sus-menionate.
La elaborarea i redactarea lucrrii s-au folosit materiale teoretice existente n surse
bibliografice din literatura de specialitate, n cercetri tiinifice din Romnia precum i
cataloage de prezentare a caracteristicilor aparatelor i echipamentelor aflate n portofoliul unor
productori importani din domeniu.
5
CAPITOLUL 1
ECHIPAMENTE DE PROTECIE LA SUPRACURENI
1.1. Alegerea echipamentelor de protecie
Prin laturile instalaiilor i reelelor electrice de joas tensiune pot circula n mod
accidental, n afara regimului normal de funcionare cnd valorile curenilor sunt la nivelul
nominal cerut de receptoare sau pot atinge i nivele de vrf, supracureni datorai urmtoarelor
perincipale cause:
scurtcircuite, care apar datorit scderii brute a valorii impedanei sau rezistenei
echivalente din circuitul de alimentare a receptorului alimentat n c.a. sau c.c. ;
suprasarcini, induse de solicitarea receptoarelor la puteri mai mari dect cele nominale
sau peste durata de acionare normal, din motive de funcionare (tehnologice) sau ca urmare a
creterii prelungite a tensiunii la bornele de alimentare ale acestora.
n condiiile apariiei acestor anomalii, se consider c domeniul de valori sau plaja de
suportabilitate este cuprins, pentru suprasarcini, ntre 1,05......1,5 Ic iar pentru regimurile de
scurtcircuit valorile sunt mai mari de 3,5 Ic , unde Ic este curentul cerut de receptor. Pentru
aceste regimuri anormale de funcionare, instalaiile electrice trebuie protejate cu echipamente
specifice mai ales cele de joas tensiune deoarece numai acestea sunt supuse solicitrilor de
scurtcircuit. n asemenea situaii, receptoarele electrice fie c sunt cauza nsi a producerii
scurtcircuitului, datorit producerii unui defect interior de izolaie, fie c le scade pn la anulare
tensiunea de alimentare, astfel nct problema proteciei lor este n ambele cazuri
nesemnificativ. Referitor la protecia instalaiilor mpotriva curenilor de suprasarcin, aceasta
are semnificaia unei protecii stricte a receptoarelor, deoarece solicitarea de suprasarcin nu
reprezint o problem deosebit pentru reelele electrice care sunt dimensionate ntotdeauna sa
reziste la aciunea curenilor de scurtcircuit.
Pe lng aceste situaii, instalaiile electrice mai au prevzute echipamente adecvate a
cror destinaie este: contra lipsei de tensiune sau a scderii acesteia (tensiune minim); contra
mririi exagerate a turaiei, n cazurile cnd aceasta ar produce pagube materiale sau ar primejdui
viaa operatorilor umani (cazul acionrilor cu motoare); contra funcionrii receptoarelor n
absena uneia dintre fazele circuitului de alimentare sau a regimurilor nesimetrice i deformante.
Dat fiind posibilitatea apariiei uneia dintre situaiile descrise anterior, se impune a fi
acordat o atenie deosebit privind alegerea corespunztoare a procedeelor i echipamentelor de
protecie inndu-se cont de specificitatea instalaiei electrice, de caracteristicile i funionalitatea
receptoarelor i, nu n ultimul rnd, de fiabilitatea i mentenana instalaiilor.
tiind c pentru protecia instalaiilor mpotriva funcionrii n regim de suprasarcin sunt
6
utilizate releele termice i declanatoarele termice (protecia nu este necesar pe ramurile
circuitelor de alimentare prevzute cu ntreruptoare automate cu declanatoare termice, la
motoarele cu puteri mai mici de 1,1 kW cu regim de funcionare intermitent sau de scurt
durat, la circuitele alocate iluminatului i la cele destinate alimentrii cuptoarelor electrice cu
rezistoare), vom face referire n continuare la modalitatea i condiiile de alegere a
echipamentelor de protecie a instalaiilor contra curenilor de scurtcircuit.
Protecia mpotriva curenilor de scurtcircuit este impus a fi fcut n urmtoarele locuri
din instalaii electrice:
la plecrile din tablourile de distribuie sau canalele de distribuie;
n toate punctele unde seciunea conductorului descrete, dac aparatul de protecie din
amonte nu asigur protecia corespunztoare seciunii diminuate;
la intrrile n tablourile de distribuie alimentate, la rndul lor, din coloane (canale)
magistrale;
la ramificaiile spre receptoarele individuale alimentate din aceeai plecare din punctul
de distribuie, excepie fcnd receptoarele de mic putere (aa cum sunt circuitele de iluminat,
circuite de alimentare a prizelor din cldiri administrative, sau a circuitelor de alimentare a unui
grup de motoare a cror putere nsumat nu depete 15 kW i sigurana fuzibil plasat n
punctul de distribuie are un curent nominal de 16 A);
pe circuitele secundare din instalaii, destinate asigurrii comenzilor i semnalizrilor.
Oricare ar fi situaia care impune a se implementa un sistem de protecie n instalaiile
electrice, pe lng criteriile tehnice care in de caracteristicile receptoarelor este necesar a se lua
n considerare i criteriul referitor la eficiena i mai ales eficacitatea echipamentelor de protecie
alese, i anume criteriul de selectivitate a proteciei. Ce presupune acest criteriu? S lum cazul
unei instalaii electrice de joas tensiune care are un numr relativ mare de dispozitive de
protecie, de diverse tipuri i caracteristici (impuse de caracteristicile receptoarelor alimentate),
dintre care unele dintre ele finnd amplasate n serie, n sensul distribuiei de energie.
Funcionarea acestor dispozitive de protecie este optim atunci cnd acestea i ndeplinesc rolul
n mod selectiv, adic n cazul unei avarii survenite n oricare punct al instalaiei, este necesar s
acioneze protecia cea mai apropiat de locul avariei dar care este destinat acelui tip de avarie,
izolndu-se astfel numai o poriune de reea afectat, restul receptoarelor rmnnd n funciune.
Aadar, selectivitatea proteciei, ntre dispozitive de acela tip sau de tipuri diferite,
trebuie asigurat astfel nct sa ndeplineasc urmtoarele:
protecii similare, fie mpotriva curenilor de scurtcircuit (selectivitatea ntre dou
sigurane fuzibile ntre dou ntreruptoare automate cu relee electromagnetice sau ntre o
siguran fuzibil i un ntreruptor automat), fie contra curenilor de suprasarcin (cazul n care
7
se face selectivitate ntre dou relee termice);
protecii diferite, un dispozitiv asigurnd protecia mpotriva curenilor de scurtcircuit i
cellalt mpotriva curenilor de suprasarcin ( cazul selectivitii ntre sigurana fuzibil i releul
termic, dintre releul electromagnetic i cel termic)
protecia cu dispozitive de acelai tip i fabricaie se realizeaz astfel nct curenii
nominali ai fuzibilului siguranelor, respectiv timpii de declanare a ntreruptoarelor automate
s fie n cretere, n sensul de parcurgere a instalaiei electrice, de la receptor ctre sursa de
alimentare.
t
e2 Isc e1
C1
e1
t 0,04 s A e2
Avaria
Irt Inf Isc I
Diagram explicativ pentru selectivitatea dintre un releu termic i o siguran fuzibil
(pentru schema de principiu echivalent mai)
Explicaii: Caracteristicile de protecie se intersecteaz n punctul A Care are n stnga
domeniul supracurenilor (de suprasarcin), pentru care este ales ca dispozitiv de protecie releul
termic e2 , iar la dreapta domeniul supracurenilor (de scurtcircuit), pentru care protecia este
asigurat de sigurana fuzibil e1. La valoarea curentului de scurtcircuit care ar tronsonul de
reea, diferena de timp t, care ar permite aciunea proteciei este mai mare de 4 sutimi de
secund. Dac sigurana ar avea un curent nominal prea mic atunci ar fi determinat
neselectivitatea n domeniul curenilor de suprasarcin; dac ar avea un curent nominal prea
mare atunci s-ar induce neselectivitatea fa de curentul de scurtcircuit, o situaie deosebit de
periculoas.
Echipamentele i dispozitivele de protecie fac parte din grupa mai mare a aparatelor
electrice existente n mod obligatoriu n orice instalaie electric, inclusiv n cele de joas
tensiune. Ele sunt necesare, pe de o parte, pentru buna funcionare a instalaiilor asigurarea
8
parametrilor tehnologici ai receptoarelor i, pe de alt parte, necesitatea prezenei influeneaz
decisiv costurile de realizare i exploatare ale acestora.
n raport cu funcia ndeplinit se pot deosebi urmtoarele categorii de aparate electrice:
aparate de conectare (ntreruptoare, contactoare, butoane i chei de comand etc.);
aparate de protecie (sigurane fuzibile, relee termice, cu termistoare sau
electromagnetice);
aparate de semnalizare (sonerii, hupe, lmpi de semnalizare);
aparate de msur.
Uneori putem ntlni mai multe funcii la acelai aparat, de exemplu la ntreruptoarele
automate (disjunctoare), n aceast situaie fiind aparatele de comutaie moderne. Principalele
funcii ale aparatelor de comutaie sunt:
protecia electric: mpotriva curenilor de suprasarcin, mpotriva curenilor de
scurtcircuit i a defectelor de izolaie;
separarea electric a unei pri dintr-o instalaie: indicat clar de un indicator mecanic
cu imunitate la defect sau vizibil n mod clar ;
comanda local sau de la distan: conectare / deconectare n regim normal de
funcionare, deconectare sau oprire de urgen, deconectare pentru ntreinere mecanic.
1.2. ntreruptoare automate de joas tensiune
1.2.1. Definiie, funciuni, domenii de utilizare
ntreruptoarele automate sunt aparate electrice de comutaie, care n regim normal de
funcionare permit conectarea i deconectarea cu frecven redus a circuitelor electrice, iar n
caz de suprasarcin, scurtcircuit, scderea sau dispariia tensiunii, asigur protecia prin
intermediul declanatoarelor, ntrerupnd automat circuitele aflate n regim de avarie.
Aceste dispozitive sunt construite astfel nct s ndeplineasc urmtoarele funciuni:
funciunea de comutaie mecanic-ndeplinit prin nchiderea/deschiderea contactelor
principale i auxiliare;
funciunea de detecie a suprasarcinilor i declanare automat cu temporizare
conform caracteristicii de protecie;
funciunea de detecie a scurtcircuitelor i declanare instantanee;
funciunea de declanare liber manifestata prin preponderena comenzii de
deschidere asupra celei de nchidere ;
Ca principal aciune a ntreruptoarelor atunci cnd survine o situaie de avarie
(supracureni, scurtcircuit), separarea are ca scop izolarea unui circuit sau receptor fa de sursa
9
de energie electric, astfel nct s permit personalului de ntreinere s intervin n zona
separat n deplin siguran. Ideal ar fi ca toate elementele componente ale unei instalaii de
joas tensiune s aib mijloace de separare, dar n practic se prevd mijloace de separare la
originea fiecrui circuit, din raiuni de mai bun continuitate i costuri mai reduse.
Un dispozitiv de separare trebuie s ndeplineasc mai multe cerine:
s poat fi deschii toi polii circuitului, inclusiv neutrul (cu excepia cazului cnd
neutrul este conductor PEN cu dublu rol, de lucru i de protecie). Chiar dac nu
ntotdeauna obligatorie, deschiderea tuturor contactelor de faz este insistent recomandat din
raiuni de mrire a siguranei i simplitii n funcionare. Contactul de neutru se deschide dup
contactele de faz i se nchide naintea acestora;
s aib mijloace de zvorre a deschiderii (cu cheie) pentru a evita nchiderea
neautorizat, accidental;
s corespund standardelor recunoscute naional sau internaional (de exemplu, CEI
60947-3) privind distana dintre contacte, lungimea liniei de fug, tensiunea de inere etc.
ndeplinindu-i principala funcie, ntreruptoarele automate realizeaz de fapt un proces
de comutaiecare, n regim de funcionare normal sau n funcionarea n regim de avarie (de
urgen), produce modificarea n deplin siguran a configuraiei sarcinilor instalaiei la toate
nivelele. Pentru un maxim de flexibilitate i continuitate n funcionare se recomand ca la
fiecare plecare din tablourile de distribuie sa se prevad cte un aparat de comutaie, n special
acolo unde aparatele de comutaie realizeaz i funcia de protecie.
Mrimile caracteristice generale ale aparatelor de comutaie sunt:
tensiunea nominal (Un) sau (Ue, n notaie internaional) i
curentul nominal (In) : sunt valori stabilite de obicei de ctre constructor (furnizate n
cataloagele de produse) prin care se determin domeniul de folosire al aparatului, pentru anumite
condiii de folosire date;
curentul prezumat : este intensitatea curentului care ar circula prin circuit dac n locul
aparatului nseriat s-ar considera o impedan nul. Poate fi apreciat att ca valoare efectiv, ct
i ca valoare de vrf;
curentul nominal standard : pentru un aparat de comutaie este intensitatea curentului
aleas din seria normalizat de valori, serie care respect aa numita regul R10, adic care
are modulul, = 1,26 (de exemplu, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 100, 125, 160, ..400, .. A)
curentul nominal permanent (nentrerupt) (In) sau (Iu, n notaie internaional) : este
acea valoare a curentului care poate fi suportat de aparat n serviciu nentrerupt i este, dup
cum s-a menionat anterior, precizat de constructor;
10
curentul termic convenional (Ith), (curent nominal termic, curent permanent
maximal) n aer liber sau n carcas, reprezint cea mai mare valoare a curentului de durat (8
ore), la 40C, pentru care temperatura bornelor aparatului nu depete 105C (sau = 65K
= 65C);
capacitatea de rupere (de deconectare), (Ir, Id sau Ic) este curentul maxim n
valoare efectiv pe care aparatul l poate ntrerupe fr consecine nedorite (degajare de flacr,
arc electric permanent, amorsare a arcului electric ntre faze sau la mas, uzur exagerat a
contactelor);
integrala Joule este, aa cum arat numele, o integral a ptratului curentului pe un
interval dat, I2t = dt, [A
2s];
categoria de utilizare : definete aplicabilitatea aparatului i, n raport cu aparatul
considerat, poate fi caracterizat prin multiplii curentului sau tensiunii de serviciu, factorul de
putere, capacitatea de rupere, selectivitate etc.
Aparatura modern a nregistrat progrese substaniale datorit:
concepiei mbuntite prin folosirea pe scara larga a aplicaiilor software de
modelare, dimensionare si verificare;
nglobarea n echipamente a tehnicii de calcul;
folosirea de noi materiale sau creterea puritii materialelor folosite;
dezvoltarea i implementarea n fabricaie a familiilor de produse i nu a
produselor, ce permite o adaptare rapid i la cost redus conform cerinelor impuse.
nelegerea rolului funcional al ntreruptoarelor automate de joas tensiune, precum si a
locului i rolului pe care acesta l ocup ntr-o instalaie electric de joas tensiune, se poate face
mai uor studiind schema electric echivalent a acestuia, prezentat mai jos:
11
Unde:
DT - declanator termic;
DE - declaator electromagnetic;
CSD - contact de semnalizare, deschis prin declanare;
DTm - declanator de tensiune minim;
DD - declanator deschidere;
CC - contactor de comand;
RB - relee de alocare;
E - electromagnet de acionare
Utilizarea ntreruptoarelor automate de joas tensiune se ntlnete de regul la:protecia
instalaiilor de iluminat, a motoarelor electrice, a reelelor de distribuie, tablourile de distribuie
din centrale electrice i din posturile de transformare sau a altor consumatori. ntreruptoarele
automate sunt folosite mpreun cu sigurane fuzibile cu mare putere de rupere ce asigur un
efect de limitare a curenilor de scurtcircuit. (v. Anexa grafic)
ntreruptoarele automate se folosesc n instalaii de curent continuu i curent alternativ
i, comparativ cu siguranele fuzibile au funciuni multiple i permit reglarea mai exact a
curentului la care ntrerup circuitul n regim de avarie. Fiind destinate proteciei
transformatoarelor, motoarelor i liniilor electrice de distribuie, ntreruptoarele sunt solicitate
intens termic i mecanic sub aciunea curenilor de scurtcircuit.
Fr a intra n detalierea intrinsec a fenomenelor de comutaie i, mai ales a efectelor
acesteia asupra instalaiilor i echipamentelor electrice, amintim numai c orice ntrerupere, voit
sau determinat de izolarea unei ramuri de circuit care a fost afectat de o avarie (de genul
curenilor de suprasarcin sau de scurtcircuit), induce prezena arcului electric. Terminologia de
specialitate folosete denumirea de rupere a curenilor de scurtcircuit. Aceasta este asigurat
att prin dispozitive adecvate de stingere a arcului electric (camere de stingere performante) ct
i prin deschiderea rapid a contactelor mobile cu ajutorul unor mecanisme prevzute cu arcuri
puternice.
1.2.2. Clasificarea i alegerea ntreruptoarelor automate de joas tensiune
O clasificare a ntreruptoarelor automate de joas tensiune se face pe baza unor criterii
care in seama, pe de o parte, de caracteristicile instalaiei electrice sau mai precis a locului pe
care l ocup dispozitivul pe ramura de circuit care trebuie protejat, iar pe de alt parte de
caracteristicile electrice i constructive ale lor, care determin domeniul de utilizare al acestuia.
1. Dup funciile de protecie, care determin declanrile automate, se ntlnesc
urmtoarele tipuri de ntreruptoare:
ntreruptoare automate de curent maxim,
ntreruptoare automate de curent minim,
12
ntreruptoare automate de curent invers,
ntreruptoare automate de tensiune minim,
ntreruptoare automate de tensiune maxim.
Exist ntreruptoare automate care cumuleaz mai multe funcii de protecie: de exemplu,
pentru curent maxim, curent invers i tensiune minim.
2. Dup numrul polilor, al construciei ramurii de circuit, care se protejaz, a instalaiei
electrice ntreruptoarele automate pot fi:
ntreruptoare automate monopolare,
ntreruptoare automate bipolare,
ntreruptoare automate tripolare,
ntreruptoare automate tetrapolare.
3. Dup felul curentului comutat:
ntreruptoare automate de curent continuu (c.c.),
ntreruptoare automate de curent alternativ monofazate (c.a.),
ntreruptoare automate trifazate.
4. Dup mediul de stingere a arcului electric (construcia camerelor de stingere)
ntreruptoarele pot fi:
ntreruptoare automate cu camere de stingere n ulei,
ntreruptoare automate cu camere de stingere n aer.
5. Din punctul de vedere al timpului propriu de declanare (timpul de rupere a arcului
electric) ntreruptoarele se clasific n:
ntreruptoare automate limitatoare (ultrarapide), cu timpi de declanare td < 4 ms,
ntreruptoare automate rapide, cu td < 40 ms,
ntreruptoare automate selective, cu td < 0,5 s,
ntreruptoare automate temporizate, cu td> 1 s.
6. Din punct de vedere funcional i constructiv ntreruptoarele automate se clasific:
ntreruptoare automate universale (n execuie deschis),
ntreruptoare automate capsulate (n carcas din material plastic).
Alegerea ntrerupatoarelor automate de joas tensiune
Proiectarea unei instalaii electrice de joas tensiune, care este destinat s deserveasc
un anumit numr de receptoare (consumatori), implic mai multe etape de analiz i desfurare
dintre care, cele mai importante ar fi:
1. Etapa de primire i analiz a temei, solicitat, de regul, de la beneficiarul i
utilizatorul instalaiei, sub forma unui caiet de sarcini;
13
2. Stabilirea caracteristicilor electrice pentru instalaie (tensiunea de alimentare, necesarul
de putere activ solicitat de funcionarea consumatorilor, necesarul de putere reactiv din reea
sau de la o instalaie de compensare local), precum i a datelor de la consumatori (tensiunea
minim, peterea instalat, randamentele preconizate, simultaneitatea funcionrii consumatorilor,
tipul de serviciu n care sunt ncadrai consumatorii, orele de vrf al consumului, etc.);
3. Alegerea locului de conectare (branamentul) a instalaiei pentru alimentarea din
reeaua energetic;
4. Alegerea modului de branare i de amplasare a conductorilor instalaiei, precum i a
amplasrii echipamentelor aferente liniei electrice;
5. Dimensionarea reelei de alimentare cu energie pe baza celor sstabiliote anterior;
6. Alegerea echipamentelor de comutaie, de protecie, de msur i semnalizare;
7. Determinarea capacitii de rezisten la solicitrile de suprasarcin i scurtcircuit n
regimuri de avarie;
8. Verificarea i simularea regimurilor de funcionare norma i de avarie;
9. Evaluarea gradului de impact asupra oamenilor i a mediului;
10. Evaluarea costurilor i a eficienei economice a realizrii fizice a instalaiei.
Dac ne referim numai la alegerea tipului de ntreruptor automat, aa cum este i
definiia lui, atunci, trebuie s inem cont de urmtoarele caracteristici ale acestuia, i anume:
capacitatea de rupere: reprezint valoarea efectiv a celui mai mare curent pe care, n
situaii de avarie, aparatul trebuie s l ntrerup i totodat s nu i fie afectate caracteristicile
fizico-mecanice i electrice ale acestuia (dup eliminarea avariei aparatul trebuie repus n
funciune) ; se determin din calculele efectuate pentru evaluarea solicitrii instalaiei la
scurtcircuit;
Din punct de vedere al capacitii de rupere avem patru mari categorii de ntreruptoare:
1. ntreruptoare cu capacitate mic de rupere Cr < 5KA cunoscute sub denumirea de
ntrerupatoare automate mici sau ntreruptoare pentru instalaii interioare;
2. ntreruptoare compacte (trifazate) cu capacitate medie de rupere;
3. ntreruptoare de mare putere de rupere Cr > 50KA ;
4. ntreruptoare limitatoare ce acoper ntreaga gama a capacitilor de rupere Cr (1 -
200) KA. ntrerupatorele limitatoare sunt fabricate pentru ntreaga gam de cureni nominali cu
performana c pot ntrerupe orice curent de scurtcircuit datorita capacitii de rupere foarte
ridicat (200 KA);
curent nominal: este curentul suportat de ntreruptor n timpul funcionrii normale a
receptoarelor alimentate prin instalaia electric;
14
tensiunea nominal: aceasta se alege funcie de valoarea nominal a tensiunii de linie a
reelei de alimentare cu energie a instalaiei;
curentul maxim: este curentul cu cea mai mare valoare care strbate aparatul, fr ca
acesta sa execute decuplarea liniei sau a tronsonului de reea pe care acesta le deservete;
tensiunea de comanda: reprezint valoarea efectiv a tensiunii ce se aplic blocului de
comanda al aparatului (cunoaterea acesteia, alegerea ei se face din faza de proiectare a
instalaiei deoarece se prevd echipamente auxiliare de comand electric sau electronic
specifice instalaiilor de automatizare.
gradul de protecie: fa de mediul ambiant se simbolizeaz prin codurile IP iar
capacitatea unui echipament de a rezista la impact mecanic pe toate prile este definit prin
codurile IK .
Toate aceste caracteristici sunt date de productorul de echipamenbte electrice, sunt
inscripionate vizibil pe carcasa sau eticheta ataat. Detaliile tehnice privind construcia i
caracteristicile electrice ale aparatelor i echipamentelor se regsesc, de regul, n cataloagele
productorilor din domeniul electrotehnicii industriale (v. s.cap. 1.2.4.).
1.2.3. Caracteristicile constructive i de funcionare
ntreruptoarele automate de joas tensiune sunt aparate electrice de comutaie, cu cel
puin un element mobil pe durata efecturii acesteia i sunt capabile s suporte, nchid i
deschid cureni nominali dar i de scurtcircuit n condii prestabilite. Variantele constructive
actuale sunt de tipul disjunctor, numai cu declanare automat, nchiderea fcndu-se
manual, fie prin aciune direct, fie prin comand de la distan. n cazuri speciale se construiesc
ntreruptoare automate de joas tensiune de tipul disjunctor-conjunctor, adic cu reanclanare
automat, funciune specific ntreruptoarelor automate de nalt tensiune.
Spre deosebire de contactoare, care realizeaz o legtur electric controlat ntre dou
sau mai multe ramuri ale unui circuit i care sunt meninute n poziia de funcionare prin
intermediul unui sistem electromagnetic, ntreruptoarele automate sunt meninute n poziia
anclanat de un mecanism de zvorre ( tip broasc), mecanic sau electromecanic, asupra cruia
acioneaz elementele tip declanatoare: elemente termobimetalice (cu aciune temporizat),
electromagnetice (cu aciune instantanee) sau declanatoarele minimale de tensiune.
Principalele pri constructive ale ntreruptoarelor automate sunt:
1. Partea electric
circuitul principal de curent: contacte principale (fixe i mobile) i auxiliare (cuplate
mecanic cu contactele principale), borne de racord;
camere de stingere: limiteaz i izoleaz spaiul de formare i stingere a arcului electric;
15
elementele de protecie: declanatoarele, care au rolul unei protecii; acestea pot fi
elemente termobimetalice sau electromagnetice);
piese izolante: servesc la susinerea mecanic i la izolarea electric a cilor de curent;
2. Partea mecanic
cutia aparatului: construit din materiale electroizolante, are rolul de susinere a
componentelor i de separare a acestora fa de restul instalaiei;
mecanismul de acionare: organul motor (format dintr-un electromagnet sau un motor de
acionare a elementelor mobile ale aparatului);
mecanismul de zvorre sau broasca ntreruptorului;
Elementul caracteristic, n plus fa de contactoare l reprezint tocmai acest din urm
element i anume zvorul sau broasca ntreruptorului, care este un mecanism cu liber
deschidere. Acest mecanism asigur meninerea n poziia anclanat a contactelor
ntreruptorului (n situaia funcionrii normale) i deschiderea automat a acestora sub aciunea
declanatoarelor (n situaia de apariie a avariilor de scurtcircuit sau de suprasarcin). De
asemenea mecanismul trebuie s permit deschiderea contactelor la acionarea acestora, la
comanda operatorului sau a declanatoarelor i s menin ntreruptorul ferm n poziia deschis
pentru evitarea nchiderii accidentale a contactelor. Denumirea de liber deschidere a
mecanismului de zvorre provine de la faptul c deschiderea contactelor, sub aciunea
declanatoarelor (pentru asigurarea funciei de protecie), nu poate fi blocat printr-o aciune de
intervenie din afara sistemului de acionare cu care este dotat aparatul. Existena acestor
mecanisme de zvorre fece diferena constructiv i funcional dintre ntreruptoarele
automate i celelalte tipuri de aparate de comutaie. i tot de aceste mecanisme este dependent
i sigurana efecturii rolului funcional al aparatului. Practic, deteriorarea sau funcionarea
defectuoas a acestor mecanisme duce la nlocuirea aparatului, chiar dac echipamentul
complementar al acestuia (prtecia electric) i poate ndeplini funciile.
Mecanismele de zvorre sunt concepute pentru fiecare tip de aparat innd cont de
domeniul de utilizare a acestuia, iar cele mai utilizate variante constructive de zvoare sunt:
zvoare cu mecanisme cu clichei rotativi; zvoare cu mecanisme cu prghii articulate i
genunchi; zvoare cu mecanisme combinate cu prghii, genunchi i clichet. n figura de mai jos
este prezentat un mecanism cu clichet rotativ, una dintre variantele cele mai des utilizat la
ntreruptoarele automate de joas tensiune. Funcionarea acestui mecanism, const n
posibilitatea existenei a trei poziii de funcionare:
a) poziia armat a mecanismului;
b) poziia nchis a ntreruptorului;
c) poziia deschis a ntreruptorului.
16
Funcionarea unui mecanism de zvorre cu clichet rotativ: zvorul este format dintr-o
caset 2, care cuprinde n interior clicheii 4, 5 i 6. n poziia armat a) clichetul 4 solidarizeaz
axul contactelor 10 cu caseta 2. Pentru a ajunge la poziia nchis a ntreruptorului b), se rotete
caseta n jurul axului 1, n sensul sgeii, pn cnd agtorul 7 blocheaz caseta. Poziia
axului 10 corespunznd n acest caz poziiei nchis a contactelor. Pentru nchiderea
ntreruptorului c), declanatorul 8 acioneaz asupra clichetului 6, care prin rotirea n jurul
axului su, permite clichetului 5 s se roteasc. Prin rotirea clichetului 4, scpat de interaciunea
cu clichetul 5, se elibereaz axul contactelor 10, care sub aciunea resoartelor revine n poziia
iniial a). Agtorul 7 se elibereaz i prin rotirea manual se revine la poziia armat a).
Mecanism de zvorre combinat : mecanismele de zvorre cu prghii articulate i
genunchi constau din dou prghii 1 i 2 articulate prin genunchiul G conform figurii urmtoare.
n poziia a) mecanismul este armat. Pentru a trece din poziia a) n poziia b) adic
cu ntreruptorul nchis se acioneaz manual asupra prghiei 3, genunchiul G ocupnd n cele din
urm poziia care face ca, contactul mobil 4 s se nchid peste contactul fix 5, comprimnd
resortul de declanare 6. Pentru a ajunge n poziia deschis a ntreruptorului c) declanatorul va
aciona asupra prghiei 8, n sensul sgeii din figur, mpotriva resortului 7. Astfel se dezvorte
prghia 9 i sub aciunea resortului 6 contactele mobile 4 se deschid.
Acest tip de mecanisme se caracterizeaz prin urmtoarele:
simplitate i robustee constructiv;
fiabilitate ridicat pe durata utilizrii aparatului;
siguran n funcionare;
costuri reduse pentru reparare sau nlocuirea acestora;
17
Caracteristicile standardizate indicate pe placua indicatoare a aparatului: tip aparat :se
indica denumirea si curentul nominal; Ui: tensiune nominal de izolaie; Uimp: tensiune de
inere la impuls; Icu: capacitate de rupere ultim; cat: categorie de utilizare; Icw: curent
admisibil; Ics: capacitate de rupere n serviciu; In: curent nominal; aptitudine de secionare.
Caracteristica de protecie a unui ntreruptor
secu
nd
e m
inu
te
ore
1
2 3
4
0 7-10 15-20 I I
In
ln t
18
Explicativ privind caracteristica de protecie a unui ntreruptor (coordinate
logaritmice): poriunea 1 din caracteristic reprezint caracteristica dependent corespunztoare
declanatoarelor termobimetalice, poriunea 2 reprezint caracteristica independent
corespunztoare declanatoarelor electromagnetice iar poriunea 3 corespunde zonei de
protecie a siguranelor fuzibile n cazul curenilor de scurtcircuit. Caracteristica 4 reprezint
curba de stabilitate termic a instalaiei protejate.
Evident, avnd aceast caracteristic ne putem alege att tipul de echipament de protecie
pentru o instalaie dat dar i prelevarea datelor privind serviciul de funcionare impus
consumatorilor. Aceast diagram se coreleaz cu cea privind selectivitatea proteciilor.
1.2.4. Analiz comparativ asupra diferitelor tipuri de ntreruptoare
Dintre numeroasele variante de ntreruptoare automate de tip capsulat care se gsesc pe
piaa romneasc unele dintre cele mai performante sunt cele produse de firma MOELLER.
ntreruptoarele de tip compact (n construcie capsulat) se utilizeaz pentru comanda i
protecia la suprasarcin i scurtcircuit a instalaiilor electrice industriale fiind caracterizate
prin: capacitate ridicat de nchidere i rupere la gabarit redus; variante multiple de execuie;
dispozitive de blocaj i semnalizare ce asigur securitatea personalului i sigurana n
funcionare.
Variante constructive de ntreruptoare automate de tip compact
Acest tip de ntreruptoare sunt din clasa USOL se realizeaz pentru cureni nominali
de 100, 250, 500 i 800 A. nchiderea i deschiderea contactelor principale ale acestor aparate
19
ntreruptoare se face brusc cu ajutorul unui mecanism cu genunchi i clichet, cu anclanare
i declanare rapid, independent de viteza de manevrare a operatorului.
Camera de stingere este construit pe principiul efectului de electrod i ni. Aceste
ntreruptoare sunt prevzute cu declanatoare maximale de curent, termice i electromagnetice
i declanator minimal de tensiune.
Puterea de rupere ridicat se obine prin marea rapiditate de rspuns a declanatoarelor,
viteza mare de deplasare a echipajului mobil, distana mare ntre contactul mobil i cel fix n
poziia deschis i utilizarea unor camere de stingere performante.
Dup cum se observ, acest tip de ntreruptoare, carcasa aparatului permite un acces
limitat al operatorului uman la prile de conectare a conductorilor, chiar dac o eventual
intervenie de nlocuirese face cu alimentarea ntrerupt a acelei poriuni de circuit.
Construcia i funcionarea acestui tip de ntreruptoare sun redate n figurile urmtoare:
Unde:
1-maneta de acionare, 2-clichetul principal, 3-clapeta de armare, 4,5-biele, 6-echipajul mobil, 7-
contactul mobil, 8-contactul fix, 9-resort principal, 10-clapet ax declanator, 11-declanator
termic, 12-buton de reglaj, 13-armtura fix a declanatorului electromagnetic, 14-axul suport al
echipajului mobil, 15-carcasa aparatului, 16-plac de prindere, 17-borne de racordare, 18-camer
de stingere cu plci feromagnetice, 19-armtura mobil a declanatorului electromagnetic, 20-
20
axul declanatorului, 21-clichet auxiliar.
Pentru nchiderea ntreruptorului se deplaseaz n sus maneta 1, resortul 9 fiind puternic
tensionat. Deschiderea ntreruptorului se face manual prin deplasarea n jos a manetei ceea ce
conduce la desfacerea clichetului principal sau prin acionarea declanatoarelor asupra clapetei 3.
Aa cum se constat din figur, n cazul acionrii manuale maneta de acionare poate
avea trei poziii: poziia intermediar (de mijloc), corespunztoare figurii a) care indic
declanarea ntreruptorului prin declanatoare termice, electromagnetice sau de tensiune
minim; poziia din figura b) care corespunde poziiei armat a ntreruptorului i poziia din
figura c) corespunztoare poziiei nchis a ntreruptorului.
Schema electric de acionare cu electromagnet a unui ntreruptor compact de tip USOL
Funcionarea ca dispozitiv electric, aa cum se prezint n figura de sus, presupune
urmtoarele: la acionarea butonului de pornire (cu revenire) S2 se alimenteaz bobina
contactorului auxiliar K1 n serie cu contactul normal nchis K2 (3-5) al releului de blocaj K2.
n acest fel contactorul i nchide contactul principal K1 (2-4) i se automenine prin contactul
auxiliar K (6-8), permind punerea sub tensiune a nfurrii electromagnetului de acionare Q1
(0-1) care comand nchiderea ntreruptorului, care rmne zvort prin zvorul mecanic Z.
Contactele principale ale ntreruptorului permind alimentarea consumatorului racordat la
bornele A, B, C n serie cu declanatorul electromagnetic F1 i cel termobimetalic F2. Prin
nchiderea contactului auxiliar al ntreruptorului Q1 (14-16) se alimenteaz bobina releului de
blocaj K2 (0-1), care prin deschiderea contactului su normal nchis K2 (3-5) oprete
21
alimentarea bobinei contactorului K1. Ca urmare a revenirii acestuia se deschide contactul K1
(2-4) care scoate de sub tensiune bobina electromagnetului de acionare.
Se observ c n cazul acionrii din nou a butonului S2 electromagnetul Q1 (0-1) nu
poate fi pus sub tensiune din cauz c releul de blocaj K2 este acionat i contactul su K2 (3-5)
este deschis. Declanarea voit se face prin butonul S1 care ntrerupe alimentarea declanatorului
minimal de tensiune F3 (U
22
ndeplinesc i rolul de separator, patronulpurttor al elementului fuzibil fiind amovibil;
intr n componena altor aparate de protecie i comutaie;
Dezavantaje:
dup ndeplinirea rolului de protecie n cazul avariilor n circuitul electric deservit,
patronul cu elementul fuzibil trebuie nlocuit, ceea ce conduce la creteri de costuri cu
ntreinerea instalaiei i totodat la mrirea timpilor de repunere n funciune a receptoarelor
deservite de instalaia de alimentare;
deteriorarea prin mbtrnire termic a elementului fuzibil cauzat de parcurgerea lui de
cureni de suprasarcin sau scurtcircuit tiai de alte elemente de protecie aflai, selectiv, pe
alte ramuri ale instalaiei;
funcional, o siguran fuzibil ntrerupe curentul de avarie doar pe un conductor;
aceast situaie poate fi un inconvenient n cazul circuitelor trifazate cnd, separarea unei singure
faze prin aciunea fuzibilului poate introduce regimuri de funcionare deformante i asimetrice,
cu efecte nedorite asupra receptoarelor (cum este cazul motoarelor sau transformatoarelor care
pot funciona n dou faze);
siguranele fuzibile nu au posibilitatea de reglare a curentului la care trebuie s
funcioneze, ele realizeaz o protecie brut, prin calibrarea elementului fuzibil;
indiferent de instalaia n care sunt utilizate, siguranele fuzibile sunt construite s
ntrerup cureni de avarie care nu depesc 630 A, n valoare instantanee.
1.3.1. Definiie, funcionare i domenii de utilizare
Sigurana fuzibil este un dispozitiv de protecie care ntrerupe circuitul n care este
amplasat prin topirea controlat a unui element fuzibil calibrat atunci cnd curentul depete o
valoare dat pentru un anumit timp. n mod obinuit siguranele fuzibile se folosesc pentru
ntreruperea curenilor de scurtcircuit (timpi de declanare foarte scuri), dar uneori pot fi folosite
i ca dispozitiv de protecie la suprasarcina (timpi de declanare lungi).
Element fuzibil
Incint stingere arc
electric
Contact Contact
23
Dup cum se arat i n schi, elementul central al oricrei sigurane electrice este
elementul fuzibil care, din punctul de vedere al circuitului electric este poriunea cea mai slab i
poate determina ntreruperea circulaiei curenilor n regimuri de avarie. Principiu de funcionare
se bazeaz pe creterea temperaturii n conductorul fuzibil, pn la topirea progresiv a acestuia
i ntreruperea cii de curent. Despre acest conductor fuzibil trebuie spus c este de aa manier
dimensionat nct s suporte curenii de regim normal (nominal) de funcionarea a receptoarelor
sau a curenilor de pornire. Calibrarea coductorului fuzibil face obiectul unor calcule de
dimensionare a circuitelor electrice, iar pe baza experimentelor au fost elaborate normative i
standarde pe baza crora un anumit tip de siguran fuzibil poate fi aleas s asigure protecia
unei instalaii de deservire a unor consumatori specifici. De aceea, siguranele fuzibile sunt
mprite conform standardelor n dou mari clase de utilizare: de uz casnic i de uz industrial.
Cele dou clase de sigurane fuzibile difer, n general, prin tensiunea nominal, dimensiuni i
caracteristicile de ntrerupere a curentului de defect. Standardele europene marcheaz siguranele
cu un grup de dou litere, astfel:
MARCAJ Prima liter
(capacitatea de rupere)
A doua liter (categoria de utilizare)
gL
g-domeniu complet
(general)
L-protecia liniilor (conductoae i cabluri)
gG G-de uz general
gB B-robuste, pentru aplicaii generale n mine
gTr Tr-de uz general, pentru protecia transformatoarelor
gR R-cu aciune ultrarapid, pentru protecia semiconductorilor
gRL
RL-cu aciune ultrarapid, pentru protecia semiconductoarelor i liniilor
aM, aR a-domeniu limitat M-pentru protecia motoarelor electrice (suport curenii de pornire)
ntreruperea cii de curent nu se produce instantaneu n momentul topirii benzii
(conductorului fuzibil). Curentul continu s existe sub forma unui arc electric peste locurile de
ntrerupere din fuzibil. Datorit temperaturii ridicate produs de arcul electric, materialul
fuzibilului se vaporizeaz i particulele de material fizibil difuzeaz n exterior printre granulele
de nisip care umplu incinta de stingere unde se rcesc rapid formnd un corp sinterizat (rezultat
din amestecul particulelor de nisip topite cu cele de material metalic din fuzibil). Tocmai acest
corp sinterizat este cel care ntreine pentru scurt timp, calea de curent. Dup ncheierea timpului
24
de formare a corpului sinterizat, rezistena acestuia crete ca urmare a procesului de rcire ceea
ce conduce la scderea continu a curentului care trece prin conductor pn la anularea acestuia.
Funcionarea siguranei este dictat de construcia fuzibilului. Astfel, dac acesta este
confecionat dintr-un singur metal (argint sau cupru), fr aliaj uor fuzibil, cu zone strangulate
de mare ntindere i cu rcire slab, caracteristica de rupere a curentului are o alur abrupt iar
siguranele se numesc sigurane fuzibile rapide. Cealalt variant de fuzibil conine un aliaj uor
fuzibil care modific caracteristica de funcionare general cu cea a materialului uor fuzibi iar
dispozitivele de acest tip se numesc sigurane lente. Aceste dispozitive sunt dezavantajoase din
punct de vedere al ntreruperii curentului de scurtcircuit care, pentru limitarea daunelor produse
receptoarelor, trebuie trebuie s dureze foarte puin. Totui, dispozitivele lente sunt avantajoase
n cazul circuitelor cu suprasarcini mici dar frecvente (de exemplu, porniri repetate ale
motoarelor electrice) care ar putea fi ntrerupte de siguranele rapide.
1.3.2. Caracteristicile constructive i de funcionare
Constructiv, o siguran fuzibil se compune din dou elemente: unul fix (soclul) i unul
mobil (element de nlocuire, patron fuzibil) care conine elementul fuzibil. Dup modul de
mbinare al celor dou elemente componente se deosebesc:
sigurane tubulare (sigurane miniatur sau mignon), cu o capacitate de rupere mic
(curentul prezumat ntrerupt/tiat fiind Ipt < 2 kA) ; acest tip de sigurane fuzibile este ntlnit n
echiparea tablourilor de distribuie ale instalaiilor electrice de alimentare din interiorul
construciilor utilitare sau locuinelor;
Element mobil (de nlocuire, patron fuzibil) Soclu Capac
sigurane cu filet, cu o putere de rupere medie (Ipt < 33 kA);
sigurane cu cuite, cu mare putere de rupere MPR (Ipt = 50 kA); sunt utlilizate n
construcia tablourilor generale ale instalaiilor electrice de distribuie ale punctelor de
transformare sau ale tablourilor de desvire a incintelor cu utilaje industriale.
25
Descrierea prilor componente pentru tip de sigurane fuzibile din clasa gG: corpul
siguranei fuzibile este fcut din steatit de calitate care este foarte rezistent la supratemperatur.
n partea interioar a corpului steatit este un element de siguran din cupru care este sudat, dup
o form special a prii interioare a cuitului de contact, prin sudur electric. Restul de spaiu
din interiorul corpului este umplut cu nisip avnd o granulare i compoziie specific fiecrui tip
de siguran. Toate lamelele (cuitele) de contact sunt protejate adiional de un strat de argint sau
de nichel. Pentru asigurarea unui contact optim ntre lamelele soclului i cuitele siguranei
fuzibile se utilizeaz elemente elastice (arcuri) care, ataate lamelelor de contact, menin
apsarea continu a acestora pe cuite. Pe baza testelor ciclic s-a dovedit c toate caracteristicile
de ardere (funcionare) ale siguranelor sunt foarte stabile i tolerana pe axa curenilor poate fi
de pn la 10%. Trabuie fcut meniunea c, spre deosebire de siguranele cu filet, siguranele
cu mare putere de rupere cu cuite de contact, necesit pentru nlocuirea lor un dispozitiv special.
Siguranele fuzibile sunt caracterizate de:
curentul nominal al fuzibilului In, adic acel curent la care fuzibilul rezist un timp
nelimitat sau pe durata funcionrii instalaiei;
curentul nominal al soclului, Isoclu; de regul, valorile acestui curent sunt superioare
celor ale curentului nominal al siguranei, iar influena asupra construciei soclului se traduce n
supradimensionarea cilor de curent ale acestuia prin utilizarea att a geometriei corespunztoare
ct i a materialelor adaptate suprafeei de contact optime.
Valorile celor doi cureni variaz n trepte corelate (v. tabelul de mai jos : cu treptele de
CORP SIGURAN
CUIT CONTACT
CUIT CONTACT CORP SOCLU
CONTACTE
ptr. CUITE
26
curent ale siguranelor fuzibile) i se indic pe scheme fie sub forma unei fracii Isoclu/In, fie
(mai nou) prin intercalarea ntre valorile celor doi cureni a literei care semnific categoria de
utilizare. De exemplu, 63G50 semnific o siguran fuzibil de uz general cu valorile pentru
cureni : Isoclu =63A i In = 50A.
In [A]
FUZIBIL 6
10
16
20
25
32
50
63
80
10
0
12
5
16
0
20
0
25
0
31
5
40
0
50
0
60
0
SOC
LU
Sigu
ran
e c
u
file
t
25 63 100 *
Sigu
ran
e c
u
cui
te s
au
tub
ula
re 160 *
* *
* 400
*
Comportamentul siguranelor fuzibile la suprasarcin poate fi analizat prin
caracteristica de protecie care este o relaie relaia curent-timp reprezentat grafic, de obicei n
coordonate logaritmice. Pentru a constata dac o siguran fuzibil poate fi folosit att ca
protecie la scurtcircuit ct i la suprasarcin, trebuie analizat ncadrarea n zona de fuziune (de
protecie). Curenii convenionali de non-fuziune i de fuziune se definesc astfel:
curentul convenional de non-fuziune Inf : este valoarea curentului pe care elementul
fuzibil poate sa-l suporte un timp precizat, fr s se topeasc; se observ c este diferit de
curentul nominal al siguranei prin perioada de timp, respectiv, n exploatare continu, sigurana
fizibil trebuie s suporte i s permit trecerea unui curent determinat pentru receptoarele
instalaiei i pentru care este calibrat fuzibilul siguranei;
curentul convenional de fuziune If : este valoarea curentului care determin topirea
patronului fuzibil nainte de trecerea unui timp precizat; n termeni de funcionare este curentul
pe care sigurana l rupe i i ndeplinete funcia de protecie.
Mrimea acestor cureni este standardizat n raport cu valoarea curentului nominal aa
cum arat tabelul urmtor al zonelor de fuziune i non-fuziune a siguranelor de JT de tip gG:
Curentul nominal
In [A]
Curentul convenional de non-fuziune
Inf [A]
Curentul convenional de fuziune
If [A]
Timpul
convenional [h]
In 4A 1,5 In 2,1 In 1
4A < In < 16A 1,5 In 1,9 In 1
16A < In 63A 1,25 In 1,6 In 1
63A < In 160A 1,25 In 1,6 In 2
160A < I n< 400A 1,25 In 1,6 In 3
400A < In 1,25 In 1,6 In 4
27
Caracteristicile de protecie a siguranelor fuzibile n zona de fuziune precum i curbele
de rupere ale curenilor, pentru cele mai utilizate clase ale acestora sunt prezentate mai jos:
Sigurane fuzibile din clasa gG Sigurane fuzibile din clasa aM
Caracteristci de rupere i de limitare pentru sigurane fuzibile de joas tensiune
Pentru a asigura protecia de suprasarcin dorit, caracteristica de funcionare a
siguranelor fuzibile trebuie s se ncadreze n zona de fuziune (de protecie) dintre cele dou
curbe limit date. Chiar dac sigurana fuzibil reprezint cel mai vechi si mai simplu dispozitiv
de protecie, ea tinde s fie nlocuit n instalaiile moderne de ntreruptoarele automate.
Datorit dispersiei parametrilor, pentru dou sigurane care respect condiia de ncadrare n
zona de fuziune, timpii de funcionare pot fi semnificativ diferii ndeosebi n zona
supracurenilor de valori reduse. Aceste performane slabe n domeniul suprasarcinilor de valori
reduse determin de obicei alegerea unui conductor sau cablu supradimensionat astfel nct
acesta s reziste la suprasarcini prelungite (n cazul cel mai nefavorabil, la o suprasarcina de
pn la 60% pentru cel mult o or). Pentru comparaie, un ntreruptor cu un curent nominal
Aliajul uor fuzibil
Metal
fuzibil
Sigurane rapide
Sigurane lente
t
I
t
I
t
xIn
Curba minim (pre-arc) Timp-curent
Curba de ardere a siguranei
Inf I2
1h
Curba minim (pre-arc) Timp-curent
Curba de ardere a siguranei
4In
1
2
5
10
20
50
0
100
1 2 5 10 20 50
0
100
0
Isc vrf (kA) prezumat
Isc (kA) valoare efectiv
prezumat
Curent maxim posibil
Ex. 2,5 Isc (CEI)
50A
100A
160A
Calibrul nominal
al fuzibilului
Curbele
caracteristice ale
curentului de vrf
limitat
28
similar nu trebuie s declaneze n mai puin de o or cnd este parcurs de un curent de 1,05 In i,
dimpotriv, trebuie s declaneze n cel mult o or atunci cnd este parcurs de un curent de 1,25
In (suprasarcina de 25% pentru cel mult o or, n cel mai ru caz).
Cele mai utilizate tipuri de sigurane sunt de tip gG i aM. Diferena esenial dintre cele
dou clase const n faptul c siguranele aM sunt astfel concepute nct s nu declaneze la
cureni mai mici de 4In , n timp ce siguranele de uz general gG acioneaz la valori ale
curentului care depesc If (~1,6 In). n consecin, siguranele aM nu pot asigura protecie la
suprasarcin la valori ale curentului sub 4In i de aceea ele trebuie asociate cu alte aparate de
comutaie (contactoare echipate cu relee termice sau ntreruptoare automate).
Caracteristicile de protecie ale siguranelor fuzibile din aceeai clas, cu diferii cureni
nominali din seria normalizat, formeaz o familie de caracteristici. La aceeai valoare a
curentului de scurtcircuit care parcurge succesiv mai multe sigurane, de regul acioneaz prima
dat fuzibililul cu curentul nominal cel mai mic. Dac siguranele ar fi fost parcurse anterior de
curentul de serviciu i ar fi fost prenclzite, atunci timpul de pre-arc al siguranei se reduce
proporional. Reducerea poate ajunge la 65% dac sigurana a fost prencalzit la curent nominal.
Caracteristica de limitare a siguranelor fuzibile n regimuri de solicitare la scurtcircuit
este important atunci cnd vrem s apreciem comportarea n funcionare. Aceasta indic, pentru
o anumit valoare a curentului nominal In , care este valoarea maxim a curentului limitat (tiat)
n funcie de valoarea prezumat efectiv a curentului de scurtcircuit.
Datorit fuziunii rapide, atunci cnd curentul de scurtcircuit este de valoare mare,
ntreruperea ncepe naintea apariiei curentului de vrf, astfel nct curentul de defect nu atinge
niciodat valoarea sa prezumat. Aceast limitare reduce semnificativ solicitrile termice i
electrodinamice care ar putea s apar, minimiznd consecinele la locul defectului. Fenomenul
de limitare este Timpul de topire n cazul unui supracurent I poate fi aproximat cu relaia:
ta = T ln
unde: T este constanta de timp a siguranei, iar Ilim (de obicei 1,6In) este cel mai mic
supracurent care topete sigurana (situaia avariilor n instalaii).
Siguranele fuzibile se folosesc de foarte multe ori n asociaie cu separatoare sau
comutatoare pentru a realiza dispozitive de comutaie combinate. Aceste combinaii de
echipamente se fac n situaia cnd utilizarea ntreruptoarelor automate nu este oportun datorit
frecvenei mari de comutare pe durate de timp lungi. De asemenea ele pot fi prevzute, pentru a
proteja dispozitivul de comutare atunci cnd pot aprea, accidental, cureni de defect ce depesc
capacitatea de rupere a acestora.
29
1.3.3. Analiz comparativ asupra diferitelor tipuri de sigurane fuzibile
Sigurane fuzibile tip D
Siguranele de tip D (pentru aplicaii casnice i similare ), sunt folosite pentru protejarea
reelelor electrice, de semnalizare i control mpotriva suprasarcinilor i scurtcircuitelor. ntregul
sistem D conine o gam complet (de cinci mrimi fizice DI, DII, DIII, DIV i DV) de
sigurane fuzibile cu nveli ceramic, suport ceramic pentru sigurane i toate accesoriile
necesare. Sunt dimensionate pentru tensiunile nominale de 500V, 690V, 750V i 1200Vcurent
alternativ (capacitate de rupere 50kA), respectiv 500V sau 600V curent continuu (capacitate
de rupere 8kA). Sistemul D este destinat s fie folosit n cldiri rezideniale, de afaceri i
similare. Cnd este folosit n reele industriale este necesar s se ia n considerare cerinele
standardului IEC 60664 -1 n ceea ce privete distana de izolare pentru echipamentele de joas
tensiune. Toate siguranele fuzibile au indicatori ce semnalizeaz arderea siguranei. Acest lucru
este vizibil prin intermediul capacului. Siguranele fuzibile, soclurile, capacele sunt testate i
certificate n conformitate cu IEC 60269 - 3-1, DIN EN 60269- 3, DIN VDE 0636- 301, HD
630.3.1 i DIN EN 60269- 1.
DATE TEHNICE SIGURANE FUZIBILE tip D
Tensiune nominal, Un 500 Vca; 400 Vcc
Curent nominal, In DI, DII 2-25 A; DIII 32-63 A; DIV 80-100A; DV 125-200 A Capacitate de rupere la
1,1 Un
50 kA cos = 0,2
8 kA T= 15 ms
Caracteristici de
siguran gG, TDZ, DZ
Clas de izolare C-VDE 0110
Standarde
DIN EN 60269-1, IEC 60269-1:2005-04 (VDE 0636 Teill 10):1999-11
DIN EN 60269-3, IEC 60269-3:2003 (VDE 0636 Teill 30):1995-12
DIN EN 60269-3-1, IEC 60269-3-1:2004-07
(VDE 0636 Teill 301):1998-01
DIN VDE 0635/02.84
Caracteristicile timp- curent DZ i TDZ corespund standardului CEE 16 din 1970 ca
dat a emiterii. DZ se refer la o siguran rapid, ntre timp ce TDZ se refer la o siguran
lent. n conformitate cu dezvoltarea standardelor, caracteristica timp- curent TDZ a fost
uniformizat cu caracteristica timp- curent gG n conformitate cu IEC 60269- 2 i VDE 0636 -
301, aa c acum ambele caracteristici sunt unite i nelesurile lor rmn aceleai lent
nseamn TDZ i gG n acelai timp. Caracteristica timp -curent DZ rmne neschimbat. Este
mai rapid ca TDZ, dar n orice caz , caracteristica DZ nu trebuie comparat cu caracteristicile
timp -curent gR sau aR care sunt concepute pentru protecia semiconductoarelor de putere.
30
DI-soclu E16 DII-soclu E27 DIII-soclu E33 DIV-soclu R1 1/4
Soclu pentru sigurane fuzibile monopolar
DATE TEHNICE SOCLU ptr. SIGURANE FUZIBILE tip D
Tensiune nominal, Un 500 V; 690 V
Curent nominal, In DII 25 A; DIII 63 A
Seciunea transversal a conductorului
DII 1-10 mm ; DIII 2,5-25 mm
Clas de izolare 60664-1
Standarde DIN EN 60269-1; IEC 60269; VDE 0636
In
[A] A B
In
[A] A B
In
[A] A B
In
[A] A B
2 13,2 6 2 21,5 6 32 27 16 80 33 5
4 13,3 6 4 21,5 6 35 27 16 100 33 7
6 13,4 6 6 21,5 6 40 27 16
10 13,5 8 10 21,5 8 50 27 18 16 13,6 10 16 21,5 10
20 13,7 12 20 21,5 12 25 13,8 14 25 21,5 14
31
Capac pentru sigurane fuzibile monopolar
Familia de caracteristici de limitare a curentului pentru acest tip de sigurane fuzibile
este redat n diagrama de mai jos:
DATE
TEHNICE CAPAC ptr. SIGURANE FUZIBILE tip D
TIP A B C D
K DI 23 35 10 26
KDII 34 44 12 35
KDIII 43 44 12 43
32
Sigurane fuzibile tip MPR (mare putere de rupere)
Spre exemplificare, prezentm gama de sigurane ETI KOMBI NV,de joas tensiune de
la mrimea NV00C pn la NV3 cu dublu indicator de stingere a arcului, numit KOMBI.
Indicatorul este vizibil uor n vrful i centrul siguranei fuzibile, oricum ar fi montat
sigurana: ntr- un soclu standard pentru siguran sau n separator general cu siguran fuzibil.
Cele mai importante avantaje ale siguranelor fuzibile NV/NH KOMBI:
Capacitate mare de rupere : 120kA ;
Tensiuni nominale: 400V curent alternativ, 500V c.a., 690v c.a. i 1000V c.a. i pn la
440V curent continuu;
Dou versiuni de capac e laterale : aluminiu i plastic ;
Certificate VDE i buletine de ncercri CCA/CB;
Generaliti despre sigurane fuzibile NV/NH :
Dimensiunile lor corespund cu DIN 43620, alte caracteristici tehnice corespund cu
cerinele urmtoarelor standarde:
Tensiune nominal 400V/500V/690V precum i caracteristica de funcionare gG
conform : IEC 60269 -1:2005 / EN 60269 - 1:1998+A1:2005 iec 60269- 2:1986+Corr.1:1996+A
11995+A2:2001 / EN 60269- 2:1995+A1:1998+A2:2002 IEC 60269- 2-1:2004 / HD 60269 - 2-
1:2005 ;
Tensiune nominal 690V / caracteristica de funcionare aM: VDE 0636- 2011;
Tensiune nominal 400V / caracteristica de funcionare gF: PN- IEC 60269 2;
Tensiune nominal 400V / caracteristica de funcionare gTr: VDE 0636 -2011;
33
Utilizarea acestui tip de sigurane trebuie s fie conform cu valorile caracteristicilor
electrice precum i cele de gabarit, prezentate n tabelele de mai jos:
CARACTERISTICI
ELECTRICE SIGURANE FUZIBILE MPR tip NV/NH
Tensiune nominal, Un 400 Vca; 500 Vca ; 690 Vca
Curent nominal, In 2-1600 A
Capacitate de rupere
la 1,1 Un 120 kA
Caracteristici de lucru gG, aM, gF, gTr
Conformitate cu DIN VDE 0636-201 (1998-06)
Standarde corespondente
DIN EN 60269-1, IEC 60269-1:2005-04 (VDE 0636 Teill
10):1999-11
DIN EN 60269-3, IEC 60269-3:2003 (VDE 0636 Teill
30):1995-12
DIN EN 60269-3-1, IEC 60269-3-1:2004-07
(VDE 0636 Teill 301):1998-01
DIN VDE 0635/02.84
Dimensiuni conforme cu DIN 43620 1-4
Modele capac aluminiu sau plastic
Caracteristici geometrice sigurant fuzibil NV/NH, din clasa gG
TIP DIMENSIUNI
A B C D E F G H I J K
NV00C 79 53 47 35 15 21 52 7,5 6
NV00C I 79 53 47 35 15 21 52 7,5 6
NV00 79 53 47 35 15 28 56 12 6
NV00 I 79 53 47 35 15 28 56 12 6
NV0 125 68 65 35 15 28 56 12 6
NV1C I 135 68 65 40 15 28 61 12 6
NV00C 135 68 65 40 15 28 61 12 6
NV1 135 72 65 40 20 46 65 14 6
NV1 I 135 72 65 40 20 46 65 14 6
NV2C 150 72 65 48 20 46 73 14 6
NV2C I 150 72 65 48 20 46 73 14 6
NV2 150 72 65 48 26 54 73 14 6
NV2 I 150 72 65 48 26 54 73 14 6
NV3C 150 72 65 60 26 54 84 14 6
NV3C 150 72 65 60 33 65 84 14 6
NV4 200 75 66 87 50 100 121 24 150 16 8
NV4a 200 99 87 85 50 95 121 27 6
NV4aSI 200 99 87 85 50 95 121 27 6
NV1/1000V 155 90 87 40 20 45 59 9 6
34
Soclu pentru sigurane fuzibile tip MPR (mare putere de rupere), monopolare
Dimensiuni de gabarit pentru soclu siguran monopoar PK i PKI
TIP DIMENSIUNI DE GABARIT
A B C D E F G H I J K L M
PK 00 M8-2XM6 100 57 84 60 M8-2XM6 7,5 25 4,5 115 20
PK M8-M8 100 57 84 60 M8-M8 7,5 25 4,6 115 20 PK 00 2XM6-
2XM6 100 57 84 60 2XM6-2XM6 7,5 25 4,7 115 20
PK 0 M8-2XM6 150 74 130 60 M8-2XM6 7,5 33 25 4,8 170 20
PK 0 M8-M8 150 74 130 60 M8-M8 7,5 33 25 4,9 170 20
PK 0 2XM6-2XM6 150 74 130 60 M8-2XM6 7,5 33 25 4,10 170 20
PK 1 175 80 141 81 M10 10,5 30 55 25 10 200 26
PK 2 200 80 166 102 M10 10,5 30 65 25 10 225 30
PK 3 210 80 166 102 M12 10,5 30 65 25 10 240 30
PK 4 270 100 220 143 M12 13 30 102 25 12 310 50
PKI 1 175 80 141 81 M10 10,5 30 55 25 10 200 87 26
PKI 2 200 80 166 102 M10 10,5 30 65 25 10 225 98 30
PKI 3 210 80 166 102 M12 10,5 30 65 25 10 240 108 30
PK 1/1000V 193 100 160 81 M10 10,5 30 55 25 10 220 26
35
Familia de caracteristici de limitare a curentului pentru acest tip de sigurane fuzibile este
redat n diagrama de mai jos:
Mner pentru extragerea i plasarea sigurane fuzibile tip MPR monopolare
Extragerea i aezarea siguranelor fuzibile tip MPR dintre lamelele soclului se face
ntotdeauna cu ajutorul unui mner special (v. figura de mai jos), a crui carcas din materiale
electroizolante asigur protecia i integritatea operatorului autorizat.
36
1.4. Alte tipuri de echipamente de protecie
Aparatele electrice de comutaie servesc, pe de o parte, la nchiderea i deschiderea
circuitelor electrice, realiznd sau suprimnd legturile electrice dintre bornele aparatelor,
mainilor sau echipamentelor electrice i, pe de alt parte, n construcii combinate cu elementele
de protecie, asigur sigurana n exploatare a instalaiilor electrice. Aparatele de conectare se
consider automate cnd cel puin una dintre acionri poate avea loc automat. De obicei
deschiderea este automat (eventual comandat de ctre protecii) iar nchiderea este fie
automat fie comandat manual. Din categoria echipamentelor automate de conectare la joas
tensiune, pe lng ntreruptoarele automate, mai fac parte: contactoarele electromagnetice sau
statice, i releele intermediare, declanatoarele.
1.4.1. Contactoare
Contactoarele sunt aparate de comutaie care pot realiza operaiile de nchidere,
deschidere i comutare a unor circuite ca urmare a unei comenzi date de un releu, de un traductor
sau de operatorul uman, la anumii parametri electrici prestabilii. Contactoarele pot fi acionate
de un operator, prin utilizarea unui buton de comand montat n apropierea aparatului sau de la
distan, prin echipamente auxiliare specifice.
Contactoarele se caracterizeaz prin faptul c ele conecteaz un circuit sub aciunea
comenzii i menin nchis circuitul atta vreme ct dureaz aceast comand (adic au contactele
principale normal deschise ND). Astfel de aparate au funcia de ruptor. Mai puin utilizate sunt
contactoarele cu funcie de conjunctor (care au contactele de for normal nchiseNI).
Contactoarele trebuie s poat suporta trecerea prin ele, un timp scurt, a curentului de scurtcircuit
i s deconecteze supracurenii de ordinul 4-6 ori curentul nominal. Contactoarele i ruptoarele
au capacitatea de rupere redus ns au rezistena mecanic foarte bun, asigurnd un numr
mare de manevre cu frecven de comutare ridicat.
Contactoarele pot fi de curent continuu, curent alternativ sau mixte. La aparatele n regim
mixt, contactele principale funcioneaz n curent continuu, iar bobina de excitaie n curent
alternativ sau invers.
Contactorul electromagnetic este definit ca un aparat de comutaie electromecanic,
acionat altfel dect manual (de un electromagnet la joas tensiune), cu o singur poziie de
repaus, capabil s stabileasc, s suporte i s ntrerup cureni nominali i cureni mai mari
dect cei nominali, dar care apar n mod normal (nu cureni de scurtcircuit). Este destinat
efecturii unui mare numr de comutaii n sarcin (105 106) i unui numr i mai mare de
comutaii fr sarcin (107).
37
Clasificarea contactoarelor electromagnetice
dup felul curentului comutat (din circuitul cilor principale de curent):
contactoare de curent alternativ, monofazate sau trifazate;
contactoare de curent continuu;
dup felul curentului din circuitul de comand (curent de excitaie):
comandate n curent continuu;
comandate n curent alternativ monofazat sau trifazat;
dup numrul polilor:
monopolare;
multipolare;
dup sistemul de acionare:
electromagnetice;
electropneumatice;
dup cinematica micrii contactelor:
cu micare de translaie pe orizontal (cazul contactoarelor de c.a. n aer);
cu micare de rotaie (cazul contactoarelor de c.c.);
cu micare combinat, de rotaie i translaie (contactoare de c.a. de cureni mari);
cu micare de translaie pe vertical (cazul contactoarelor n ulei);
dup tipul sarcinii (conform recomandrii CEI 158/1)
Contactoarele de curent alternativ se clasific n 4 grupe:
AC1 pentru comanda receptoarelor cu sarcini neinductive sau slab inductive;
AC2 pentru pornirea motoarelor cu inele de contact i la frnarea prin contracurent;
AC3 pentru pornirea motoarelor n scurtcircuit i la oprirea acestora n plin mers;
AC4 pentru pornirea motoarelor n scurtcircuit la mersul cu locuri i la inversarea
sensului de rotaie al motoarelor;
Contactoarele de curent continuu se clasific n 5 grupe:
DC1 pentru comanda receptoarelor cu sarcini neinductive sau slab inductive;
DC2 pentru pornirea motoarelor cu derivaie sau pentru pornirea acestora n plin mers;
DC3 pentru pornirea motoarelor derivaie la mersul cu ocuri i la inversarea sensului;
DC4 pentru pornirea motoarelor serie i oprirea acestora n plin mers;
DC5 pentru pornirea motoarelor serie la mersul cu ocuri i la inversarea sensului de
rotaie n plin mers al motoarelor;
din punctul de vedere al rezistenei mecanice la uzur a contactelor, contactoarele se
clasific n funcie de durata de serviciu n gol (fr sarcin), exprimat prin numrul de acionri
minime, astfel:
38
Clasa I numr minim de acionri............................................... 250.000
Clasa II numr minim de acionri.............................................1.000.000
Clasa III numr minim de acionri.............................................5.000.000
Clasa IV numr minim de acionri...........................................10.000.000
Contactoare de curent alternativ
Constructiv, contactorul electromagnetic este alctuit din urmtoarele elemente: organul
motor (electromagnetul), poz.1,2,3; resortul antagonist poz.4; polii principali, cile de curent
poz.5; camerele de stingere poz.6; contacte auxiliare (contacte normal nchise i deschise,
necesare automeninerii, semnalizrii i interblocajului) i carcasa aparatului, ca suport material
pentru elementele active.
Fiecrei categorii de utilizare a contactoarelor de c.a. i corespund condiii tehnice prin
care se stabilete sarcina comutat (v.tabelul). Standardele mai prevd i clasa de uzur prin
care se precizeaz durata relativ de conectare i numrul de conectri pe or.
39
Mrimile electrice care caracterizeaz contactoarele de curent alternativ sunt: I curent
stabilit msurat ca valoare efectiv; Ic curent stabilit i ntrerupt msurat ca valoare efectiv;
Ie curent de folosire; U tensiune aplicat; Ur tensiune de restabilire la frecvena industrial;
Ue tensiunea de folosire la frecven industrial.
Cerinele impuse la alegerea contactoarelor:
tipologia consumatorilor: determin alegerea caracteristicilor generale ale contactoarelor
(de curent continuu sau alternativ), clasa, circuitul de comand al instalaiei electrice;
frecvena de conectare i durata de via: frecvena de conectare va fi egal sau mai
mare dect a utilajului, iar durata de via trebuie adaptat cerinelor instalaiei pentru a limita
numrul de revizii sau nlocuiri de contactoare;
capacitatea de rupere: contactoarele nu pot deconecta scurtcircuite. Cele destinate
acionrii motoarelor pot nchide cureni pn la (6-10)In;
durata de conectare: electromagnetul de acionare trebuie s asigure fora de atracie
necesar i s ndeplineasc funcia de declanator de minim tensiune, pentru care se impun
condiiile, de exemplu n c.a.:
nclzirea bobinei electromagnetului de acionare s nu depeasc limita admisibil
pentru regimul permanent la tensiunea de alimentare;
s permit funcionarea normal pentru U=(0,85-1,1)Un;
s menin contactorul cuplat pentru U=(0,7-0,85)Un ;
s deconecteze pentru U=(0,35-0,7)Un;
mediu de funcionare (temperatur, umiditate, vibraii, etc.) .
Comanda contactoarelor se realizeaz cu un contact k ce aparine unui ntreruptor,
termostat, releu, sau cu butoane duble conform figurii de mai jos:
40
Contactoare de curent continuu
Contactoarele de curent continuu au circuitul magnetic de tip clapet, cu armtura
mobil de tip clapet i cu armtura mobil sprijinit pe o prism pentru asigurarea unei
rezistene la uzur mai mare. Uneori aceste contactoare sunt prevzute cu rezistene
economizoare, legate n serie cu bobina de acionare. n poziia deschis aceste rezistene sunt
scurtcircuitate de un contact auxiliar (normal nchis NI) i curentul care parcurge bobina de
acionare are o valoare mare, fiind limitat numai de rezistena bobinei. n poziia nchis a
contactorului, se deschide contactul auxiliar i curentul se micoreaz, deoarece n acest caz el
este limitat de rezistena bobinei i de rezistena economizatoare, legate n serie pe surs.
Contactorul de curent continuu este folosit n traciunea electric i n instalaiile de
acionri electrice. Din punct de vedere constructiv, exist dou variante, n funcie de principiul
de stingere a arcului electric i anume:
contactorul cu micare de translaie cu ntrerupere dubl, la care se folosete efectul de
electrod pentru stingerea (ruperea) arcului electric n dou locuri iar camera de stingere este
identic cu aceea a contactorului de curent alternativ. Principiul de stingere a arcului electric este
cel al efectului de ni