Studiul Releelor de Temporizare

Proiect de diplomă

MODUL PENTRU STUDIUL RELEELOR DE TEMPORIZARE

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA ______________________________________________

DEPARTAMENTUL __________________________________________________

TEMA_________

Lucrare de Finalizare a studiilor a studentului________________________

1). Tema lucrării de finalizare a studiilor: _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2). Termenul pentru predarea lucrării__________________________________________

3). Elemente inițiale pentru elaborarea lucrării de finalizare a studiilor ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4). Conținutul lucrării de finalizare a studiilor : ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5). Material grafic: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6). Locul de documentare pentru elaborarea lucrării:

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

7). Data emiterii temei ___________________________________________________________________________

Coordonatori științifici

(gradul didactic titlul științific și numele),

Introducere

Releele electrice sunt unele dintre cele mai folosite echipamente electrice, acestea au apărut datorită necesității de a amplifica semnalul primelor telegrafuri electrice, pentru a permite transmiterea semnalului pe distanțe mai lungi. De atunci au fost realizate numeroase tipuri de relee electrice, clasificate în funcție de modul de lucru și după caracteristicile mărimilor de acționare. Releele electrice sunt folosite în majoritatea aplicațiilor industriale, de exemplu în sistemul electroenergetic, pentru comutări și protecție, la mașini unelte, prese mecanice, pentru pornirea și oprirea motoarelor electrice, acționarea frânelor, în automatizări industriale și casnice, în autoturisme, pentru controlul traficului, în aparate electrocasnice, în unelte electrice, etc.

Modulul de laborator pentru studiul releelor electrice este destinat studiului releelor electrice de temporizare, acestea sunt unul din numeroasele tipuri de relee electrice, aceste relee nu au o acționare instantanee, ele se folosesc în cazurile în care avem nevoie de comutarea unor circuite, după o anumită temporizare din momentul primirii comenzii. Aceste relee se mai numesc și temporizatoare.

Valoarea temporizarii acționării releului se reglează de către utilizator, în funcție de aplicație. Valoarea temporizării acestor relee nu este întotdeauna cea precizată de constructor, uneori durata reală a unei acționări poate fi diferită de valoarea precizată de releu, această diferență se datorează calității materialelor folosite, precizia prelucrării componentelor sau de îmbătrânirea pieselor. În cazul în care proiectarea, fabricarea și reglarea releului sunt de calitate slabă, acestea din fabrică vor avea o precizie mai scăzută, precizia unui releu este influențată cel mai mult de firma producătoare și preț. Pentru aplicațiile unde nu este nevoie de o temporizare precisă iar sistemul poate funcționa la parametrii normali, se pot folosi relee de temporizare de calitate inferioară care au un preț de cost redus. Dar unde este nevoie de temporizări precise, utilizarea releelor cu construcție de calitate superioară și cu temporizare precisă, este necesară. Alegerea releului se face în funcție de aplicație și de buget. De regulă releele cu dispozitiv de temporizare mecanic sunt cele cu precizie mai scăzută, în primul rând datorită modului de funcționare, precizia mai depinde de tehnologia de fabricație, calitatea materialelor folosite, calitatea pieselor și uzura în timp. Reglarea acestor relee se face de asemenea mecanic, un lucru care nu este foarte precis. Pentru o temporizare cu precizie mai ridicată, se folosesc releele electronice, deoarece nu au piese în mișcare, precizia depinde doar de modul în care au fost proiectate, și de calitatea componentelor, lucru care influențează mult prețul acestora. Pentru a se obține cea mai bună precizie a valorii temporizării, se folosesc releele electornice numerice, la care reglajul se face digital. Folosind un afișaj numeric, relee arată valoarea exactă a valorii temporizării care a fost reglată de utilizator. Mai nou s-au realizat relee inteligente, aceste relee sunt controlate de un calculator încorporat, care este programat de utilizator folosind un limbaj propriu de programare, aceste relee au astfel o precizie ridicată. Releele inteligente pot comunica între ele, și pot fi controlate la distanță de la un calculator personal prin intermediul unei rețele.

Pentru verificarea preciziei releelor de temporizare folosite, pe stand este prezent un cronometru electronic, care poate să măsoare intervalul de timp parcurs de la comanda releului de temporizare, până la acționarea acestuia. Acest cronometru pornește automat și instantaneu la apariția comenzii de pornire a releului de temporizare, iar el se vor opri automat când sarcina sau circuitul comutat de releu este acționată. Pe ecranul acestuia va apărea valoare de timp care a trecut de la comanda releului de temporizare până la efectuarea comutației. Folosind acest cronometru electronic se va putea regla cu precizie valoarea de timp dorită pentru un oricare releu de temporizare cu reglaj mecanic sau digital.

Releele de temporizare sunt folosite în unele aplicații industriale, pentru temporizarea comenzilor, menținerea unui consumator alimentat pentru o perioadă de timp, de exemplu: temporizarea iluminatului, temporizarea cuptoarelor de încălzire sau topire, temporizarea acționării unui motor sau a unei mașini unelte, acționarea frânelor; aparatele electrocasnice care folosesc aceste tipuri de relee sunt: mașinile de spalat, cuptorul electric cu rezistoare, cuptorul electric cu microunde, instalații de iluminat, ascensoare, iale electrice, uși automate, unelte electrice, etc.

Modulul de laborator pentru studiul releelor electrice de temporizare are scopul de a prezenta câteva din aplicațiile în care se utilizează aceste relee și modul cum se reglează acestea. Standul conține un întrerupător automat, prin care se face alimentarea circuitelor, relee de temporizare, contactoare electromagnetice pentru comutarea circuitelor, butoane pentru comandă și consumatori. Echipamentele amplasate pe panou nu sunt conectate între ele, bornele acestora sunt scoase pe stand, și folosind conductori de conexiune, se pot lega între ele diferite echipamente, realizând astfel diferite circuite electrice. Scopul acestor circuite este de a realiza aplicații pentru releele de temporizare, de a le regla și de a vedea comportarea acestora în circuit. În funcție de necesitațile aplicației, este nevoie de relee cu temporizare la acționare sau de relee cu temporizare la revenire. Pe stand sunt prezente ambele tipuri de relee.

Capitolul I

Releele electrice

I.1 Noțiuni generale despre releele electrice

Un releu electric este un dispozitiv de comutație, acționat electric. Majoritatea releelor folosesc un motor, de regulă acesta este un electromagnet, care acționează mecanic asupra unui set de contacte, dar mai există și alte moduri de funcționare, de exemplu utilizarea efectului termic generat de curentul electric care circulă prin conductoare sau utilizând elemente semiconductoare. Releele sunt folosite atunci când trebuie să controlăm un circuit de puteri mari printr-un circuit de comandă de puteri mici, sau semnale de comandă de putere slabă sau unde trebuie controlate mai multe circuite cu un singur semnal de comandă, mai sunt folosite pentru protecția circuitelor, releele de asemenea realizează o izolare galvanică între circuitele de comandă și cele de forță. Primele relee au fost folosite în comunicarea la distanță prin telegraf, repetând semnalul care vine de la un circuit și retransmițându-l unui alt circuit. Releele au mai fost folosite în telefonie și în primele calculatoare pentru realizarea unor operații logice. Un tip de releu care poate suporta puteri mari (din circuite de forță) necesare controlului direct a unui motor electric sau alte sarcini, se numește contactor.

Releele statice comută circuite fără a avea piese în mișcare, dar folosind componente electronice pentru comutarea circuitelor. Releele cu caracteristici de operare calibrate și de obicei mai multe bobine de execuție, sunt folosite pentru protejarea circuitelor electrice de defecte care pot fi suprasarcini sau scurtcircuite, în sistemele electrice moderne aceste funcții sunt efectuate de instrumente digitale care încă se numesc “relee de protecție”.

I.2 Construcție și operare

Un releu electric are trei elemente funcționale: un element de recepție (sau sensibil), care are rolul de a sesiza mărimile de intrare, un element comparator, acesta măsoară mărimea de intrare și o compară cu o mărime reglată (prescrisă), și un element de execuție.

Figura nr. I.2 Schema bloc a unui releu electric.

Un releu este compus dintr-un electromagnet care este construit dintr-o înfășurare (o bobină), aceasta constituie elementul sensibil; bobina este înfășurată în jurul unui miez din material feromagnetic moale, care este prins de un jug magnetic pentru închiderea liniilor de câmp magnetic, mai are o armătură mobilă feromagnetică și unu sau mai multe seturi de contacte, acestea fiind elementul de execuție. Armătura mobilă este legată printr-o balama de jugul magnetic și legată mecanic de unul sau mai multe dintre contactele mobile. Este ținută în loc de un resort, care este și elementul comparator, astfel încât atunci când prin bobină nu trece un curent, armătura să nu fie atrasă, și să existe un întrefier. În această stare de obicei unul din contactele releului este deschis iar altul este închis, aceasta fiind starea normală a lor. Alte relee pot avea mai multe sau mai puține seturi de contacte, acest lucru depinde de destinația acestora, și de aplicațiile unde vor fi folosite.

Atunci când un curent electric trece prin bobină, aceasta generează un câmp magnetic care atrage armătura mobilă, această mișcare duce la rândul ei la mișcarea contactelor mobile față de cele fixe și care vor duce la închiderea sau deschiderea unui circuit sau circuite. Dacă contactul era închis când bobina nu era alimentată, atunci acesta se va deschide, iar dacă acesta era deschis, el se va închide atunci când se alimentează bobina. Atunci când curentul prin bobină este întrerupt, armătura este forțată să revină la poziția inițială, de o forță aproximativ pe jumate din forța magnetică. De obicei această forță este realizată de un resort, dar în practică pentru contactoarele pentru motoare se folosește forța gravitațională pentru a readuce armătura mobilă la poziția de repaus. Majoritatea releelor sunt fabricate să opereze rapid, într-o aplicație la tensiuni joase, acestu lucru reduce zgomotul, iar în aplicații cu tensiuni înalte sau curenți mari acest lucru reduce apariția arcului electric și efectul acestuia.

Atunci când bobina este alimentată direct, o diodă este plasată pe lângă bobină pentru a disipa energia de la dispariția câmpului magnetic la întreruperea curentului, care altfel ar genera un șoc de tensiune pe componentele semiconductoare din circuit. În cazul releelor acționate de curent alternativ se folosește o spiră în scurtcircuit pe circuitul magnetic, aceasta defazează o part din câmpul magnetic , creeând un curent defazat, ce menține tragerea armăturii mobile într-un ciclu complet, astfel se reduce zgomotul generat de tensiunea alternativă. [1] [2] [3]

Un releu static folosește un tiristor sau o altă componentă de comutație statică, activată de un semnal de comandă, pentru a comuta circuitul de sarcină, în locul unui electromagnet. Un optocuplor (o diodă luminescentă, LED, cuplată cu un fototranzistor) poate fi folosit pentru izolarea galvanică a circuitului de comandă și a circuitului de sarcină. În prezent tehnologia de fabricare a semiconductoarelor a evoluat mult, ceea ce a permis realizarea componentelor electronice de putere care pot suporta zeci de mii de amperi, astfel se pot realiza relee statice și pentru instalațiile electrice de medie tensiune. [3]

I.3 Parametrii principali ai releelor

Curentul și tensiunea nominală: reprezintă valoarea curentului și a tensiunii pe care bobinele releului sau elementele semiconductoare ale acestuia, le pot suporta în condiții normale de funcționare; [1]

Valoarea de pornire (de acționare sau de lucru): reprezintă acea valoare a parametrului controlat la care sistemul de execuție a releului acționează asupra contactelor, închizândule sau deschizândule; [1]

Valoarea de revenire: reprezintă valoarea parametrului controlat la care sistemul de execuție a releului începe să își înceteze acțiunea asupra contactelor, care vor reveni la starea inițială;

Practic aceste două valori și anume valoarea de acționare, respectiv valoarea de revenire nu sunt egale între ele, de aceea s-a introdus mărimea următoare, denumită factor de revenire, care este o mărime de catalog, caracteristică sistemului. [1]

Factorul de revenire krev: este raportul dintre valoarea de revenire și valoarea de acționare:

(I.3)

Acest factor dă informații asupra sensibilității releului. Cu cât krev este mai apropiat de 1, cu atât releul este de calitate mai bună; [1]

Timpul propriu de acționare al releului: este timpul care trece din momentul atingerii valorii de acționare a parametrilor controlați de releu, până în momentul închiderii, respectiv deschiderii depline a contactelor; [1]

Puterea consumată: este puterea consumată de bobinele releului, sau de elementele semiconductoare pentru acționare. Cu cât această putere este mai mare, cu atât releul este mai puțin sensibil; [1]

Puterea comandată de contactele releului (puterea de rupere, capacitatea de comutare): este puterea din circuitul pe care sunt montate contactele releului și pe care o pot întrerupe sau stabili contactele releului fără ca acestea să se deterioreze; [1]

Poziția normală a contactelor: este poziția pe care o au contactele releului atunci când prin bobinele sau elementele semiconductoare ale sale nu circulă un curent. Acestea pot fi normal închise (NI), sau normal deschise (ND); [1]

Eroarea releului: este diferența dintre valoarea reală de pornire și valoarea parametrului controlat la care releul a fost reglat să acționeze. [1]

Cursa de inerție: este spațiul în care sistemul mobil al releului continuă să se deplaseze, în virtutea inerției. Cursa de inetție caracterizează calitatea releului și trebuie să fie cât mai mică pentru evitarea acționării greșite și pentru obținerea unei siguranțe ridicate; [1]

Stabilitatea termică și electrodinamică: reprezintă proprietatea releului de a suporta timp nelimitat (fără deteriorări) efectele termice și electrodinamice a curenților de scurtcircuit. [1]

Stabilitatea electrodinamică este definită prin valoarea de șoc a curentului de scurtcircuit suportat de releu, iar stabilitatea termică este definită prin perioada de timp în care releul suportă în bune condiții diferite valori ale curentului de scurtcircuit. [1]

I.4 Tipuri de relee electrice

Releele se pot clasifica după mai multe criterii, după cum urmează:

După principiul de funcționare a elementului sensibil:

electromagnetice

electrodinamice

de inducție

magnetice

electrotermice

electronice [1]

După modul realizează acționarea față de o anumită valoare a mărimii de intrare:

maximale

minimale

direcționale

diferențiale [1]

După natura parametrului controlat:

de curent

de tensiune

de putere

de defazaj

de frecvență

de impedanță [1]

După modul de acționare asupra întreruptorului:

cu acțiune directă

cu acțiune indirectă

cu acțiune temporizată [1]

Se poate regla o valoare la care se dorește acționarea releului, dar acesta acționează de regulă la o valoare Xa puțin diferită de cea reglată Xreg. Astfel se poate defini așa numita eroare relativă de reglaj, care se poate calcula cu relația:

(I.4)

Unde: εr – eroarea relativă de reglaj

Xa – valoarea de acționare

Xreg – valoarea reglată

Această eroare relativă de reglaj εr dă informații asupra preciziei echipamentului.[1] [2]

Eroarea de reglaj se datorează principiului de funcționare al releului, în cazul releelor electomagnetice, această eroare se datorează elementului de comparare, acesta este resortul care menține contactele releului în starea de repaus când acesta nu este acționat. Reglarea acestui resort se poate face prin întinderea acestuia la o valoare de tensiune dorită sau schimbarea acestuia cu un alt resort de caracteristici diferite. În cazul releelor de temporizare, la care reglajul timpului de are o foarte mare importanță, eroarea de reglaj este una din cele mai importante caracteristici ale acestuia, influențând precizia și prețul releului.

I.5 Caracteristici de acționare a releelor electrice

Caracteristica de acționare a releelor poate fi independentă de valoarea mărimii de intrare sau poate fi dependentă de valoarea mărimii de intrare. De obicei caracteristica de acționare a releelor electromagnetice este independentă de valoarea curentului sau a tensiunii aplicate bobinei, ci depinde doar de atingerea valorii de acționare. Caracteristica de acționare a releelor electrotermice este dependentă de valoarea mărimii de la intrare. Releele electronice pot avea o caracteristică mixtă și chiar mai complexă. [1]

Figura nr. I.5.1 Caracteristica independentă. [1]

Figura nr. I.5.2 Caracteristica dependentă. [1]

I.6 Simbolizarea releelor electrice

Elementul sensibil al releului electric se simbolizează printr-un dreptunghi:

Elementul sensibil este de obicei bobina electromagnetului, bornele sunt notate cu A1 și A2.

Bobina unui releu cu temporizare la declanșare (revenire):

Bobina unui releu cu temporizare la anclanșare (acționare):

Bobina unui releu insensibil la curent alternativ:

Bobina unui releu acționat numai în curent alternativ:

Bobina unui releu electrotermic:

Bobina unui releu de semnalizare:

Elementul de execuție, adică contactele unui releu se simbolizează astfel:

Contact normal deschis:

Contact normal închis:

Exemplu de simbolizare a unui releu electric în circuit:

Figura nr. I.6 Pornirea cu temporizare a unui bec.

În schemele electrice mai simple, legătura dintre bobina electromagnetului și contactele releului se poate simboliza prin linie întreruptă, în schemele electrice mai complexe, acestea se notează prin aceeași literă, specificând sub bobina releului circuitele în care se află contactele acestuia.

I.7 Configurația contactelor releelor electrice

Deoarece releele sunt întreruptoare, terminologia întreruptoarelor se aplică și releelor.

Relee cu contacte normal deschise ND, aceste contacte sunt deschise în starea repaus a releului, adică în absența mărimii de la intrare.

Relee cu contacte normal închise NI, aceste contacte sunt închise în starea repaus a releului, adică în absența mărimii de la intrare.

Relee cu contacte duble CD (sau Double Throw DT, din engleză) la care unul din contacte este normal deschis iar celălalt este normal închis, ele au contactul mobil comun. Atunci când un contact se închide, celălalt se deschide și invers. [3]

I.7.1 Codificarea contactelor releelor este următoarea:

SPST – Single Pole Single Throw, acest releu are un singur întreruptor simplu, care poate avea un contact normal deschis sau normal închis;

SPDT – Single Pole Double Throw, acest releu are un singur întreruptor, care are un contact dublu;

DPST – Double Pole Single Throw, acest releu are două întreruptoare simple, care pot fi deschise sau închise;

DPDT – Double Pole Double Throw, acest releu are două întreruptoare, care au un contact dublu fiecare.

Primele litere “S” sau “D” pot fi înlocuite cu cifre, ceea ce înseamnă numărul de întreruptoare legate mecanic de armătura mobilă a motorului. De exemplu 4PDT indică patru întreruptoare cu contact dublu, acesta va avea 12 pini. [3]

Figura nr. I.7.1 Codificarea contactelor releelor electrice. [3]

I.7.2 Materiale utilizate în realizarea contactelor:

Datorită apariției arcului electric la fiecare comutare, pentru puteri mari contactele releelor trebuie realizate din materiale durabile, rezistente la deteriorări mecanice, termice și electrice. În cazuri speciale ele sunt echipate cu camere de stingere a arcului electric sau imersarea acestora în ulei, mai există posibilitatea încapsulării lor în vid. Pentru folosirea releelor în medii explozive sau sub apă, acestea se construiesc cu carcase izolante.

Ag – este un material cu conductivitate electrică și conductivitate termică ridicată astfel realizează o rezistență scăzută de contact, dar nu are o rezistență mecanică foarte bună, are tendință de lipire, și prețul de cost este mai ridicat.

Ag-Ni – pentru relee cu contacte de dimensiuni mici, acestea nu se recomandă pentru tensiuni mici, deoarece au rezistență de contact ridicată.

Ag-CdO – cel mai folosit material pentru contacte de putere medie sau mare.

Cu – este folosit la releele cu preț de cost redus, cuprul nu este un material prețios, dar se folosește la construcția contactelor deoarece are o conductivitate electrică bună elasticitate redusă, și în general proprietăți mecanice care scad cu creșterea temperaturii.

W – este un metal cu temperatură de topire ridicată, are rezistivitate mare și se oxidează relativ repede.

Cu-W – se folosește pentru contacte de putere mare, având rezistență mecanică foarte bună, se folosesc pentru contactoarele de mare putere dacă se crește procentajul de Wolfram. [3]

I.8 Releele electromagnetice

Aceste sunt printre primele tipuri de relee electrice, ele au o construcție simplă, o fiabilitate ridicată și se folosesc în majoritatea aplicațiilor și instalațiilor electrice.

I.8.1 Principiul de funcționare:

Aceste relee sunt compuse din două părți principale, un element sensibil, aceasta este bobina unui electromagnet, a cărui armătură mobilă acționează mecanic asupra unui anumit număr de contacte, contactele formează elementul de execuție. Releele mai au în componență un element comparator, realizat printr-un resort.

Motorul releului este defapt electromagnetul, cu o armătură mobilă care este legată mecanic (direct) de părțile mobile ale contactelor de ieșire a releului. Bobina electromagnetului este o înfășurare conductoare (de obicei din cupru), plasată în jurul unui miez feromagnetic, de care este atașat un jug care completează circuitul magnetic, acesta constituie defapt armătura fixă a electromagnetului. Miezul și jugul feromagnetic pot fi două componente distincte sau pot sa fie din același material unitar. De armătura fixă este prinsă printr-o balama, armătura mobilă a electromagnetului de care sunt legate mecanic părțile mobile a contactelor de la ieșirea releului electric. Armătura mobilă este ținută în poziția de repaus (deschisă) cu ajutorul unui resort.

Figura nr. I.8.1 Releu electromagnetic cu clapetă.

Atunci când bobina este alimentată, prin aceasta trece un curent electric care determină apariția unui câmp magnetic, acesta atrage armătura mobilă pentru a închide circuitul magnetic și determină eliminarea întrefierului. Deoarece armătura mobilă este prinsă direct de armătura mobilă a contactelor întreruptorului, și aceasta își va schimba poziția, ducând la schimbarea stării întreruptorului și realizarea unei comutații.

Când alimentarea bobinei este întreruptă, resortul care este legat de armătura mobilă a electromagnetului determină revenirea acesteia la poziția inițială, cea de repaus; astfel întreruptorul va reveni la starea normală. [1] [2] [3] [14]

I.8.2 Tipuri de relee electromagnetice:

Relee electromagnetice intermediare, sau instantanee

Acestea sunt cea mai simplă costrucție a releelor electromagnetice, ele sunt construite sau se pot regla să acționeze la anumite valori a mărimii de acționare, determinând comutări în circuitele de la ieșire. Ele comută instant atunci când apare mărimea de acționare corespunzătoare, și revin la starea inițială deândată ce aceasta dispare, ele se mai numesc și relee instantanee. Aceste relee se pot folosi pentru tensiuni continue sau alternative, în funcție de construcție.

Aceste tipuri de relee se folosesc în instalații de protecție și automatizări, unde este nevoie de multiplicarea comenzilor, o capacitate de comutare mai mare față de circuitul de comandă, o separare electică a circuitelor sau unde este nevoie de monitorizarea circuitelor. Ele se clasifică în funcție de tipul mărimii de acționare, numărul contactelor și capacitatea de comutare a contactelor. În instalațiile de automatizări, unde se folosesc multe relee, se optează pentru o construcție în miniatură, datorită gabaritului redus. În primele modele de calculatoare se foloseau releele intermediare pentru realizarea unor funcții logice. [3]

Exemple de relee electromagnetice intermediare:

Releul electromagnetic Finder 55.32.8.230.0040 este de tip industrial, cu montare în soclu.

Figura nr. I.8.2.1 Releu intermediar. [4]

Configurația pinilor contactelor este DPDT, tensiunea nominală pentru bobină este de 230 [V AC], tensiunea maximă comutată este de 250 [V AC], iar curentul maxim prin contacte este de 10 [A], prezintă mecanism de semnalizare și buton de test. [4]

Releul electromagnetic Finder 30.22.7.012.0010 este de tip miniatură, cu montare pe PCB.

Figura nr. I.8.2.2 Releu intermediar. [4]

Configurația pinilor contactelor este DPDT, tensiunea nominală pentru bobină este de 12 [V DC], tensiunea maximă comutată este de 125 [V AC], iar curentul maxim prin contacte este de 2 [A]. [4]

Releul electromagnetic Omron G2R-1 230VAC este de tip miniatură, cu montare pe PCB.

Figura nr. I.8.2.3 Releu intermediar. [5]

Configurația pinilor contactelor este SPDT, tensiunea nominală pentru bobină este de 230 [V AC], tensiunea maximă comutată este de 250 [V AC], iar curentul maxim prin contacte este de 10 [A]. [5]

Relee electromagnetice de tensiune sau de curent

Acestea sunt asemănătoare celor electromagnetice intermediare dar sunt construite sau se pot regla să acționeze la atingerea sau depășirea unui anumit prag al mărimii de intrare. Releele electromagnetice de tensiune pot fi de tensiune maximală, ele acționează atunci când tensiunea aplicată bobinei este mai mare decât cea reglată, sau pot fi de tensiune minimală, ele acționează atunci când tensiunea aplicată bobinei este mai mică decât cea reglată. Acestea pot să închidă sau să deschidă contacte, în oricare din cele două moduri, în funcție de aplicația în care sunt folosite. Bobinele acestor relee sunt realizate cu un număr mai mare de spire.

Releele electromagnetice de curent pot fi de curent maximal, ele acționează atunci când curentul care trece prin bobină este mai mare decât cel reglat, sau pot fi de curent minimal, ele acționează atunci când curentul care trece prin bobină este mai mic decât cel reglat. Acestea pot să închidă sau să deschidă contacte, în oricare din cele două moduri, în funcție de aplicația în care sunt folosite. Bobinele acestor relee au spire de secțiuni mai mari și un număr mai redus de spire. Armătura mobilă a acestor relee este rotitoare, aceasta se situează între armăturile fixe ale unu electromagnet iar la trecerea unui anumit curent prin bobina electromagnetului, armătura mobilă se va alinia cu liniile de câmp magnetic determinând închiderea sau deschiderea contactelor. De axul armăturii mobile mai este legat un resort antagonist, care se opune rotirii și menține armătura înclinată față de axul polilor electromagnetului atât timp cât curentul prin bobină nu a ajuns la o anumită valoare reglată.

Figura nr. I.8.2.4 Releu electromagnetic de curent.

Reglarea releului se poate realiza prin modificarea forței de tensionare a resortului sau prin legarea celor două bobine în serie sau în paralel. Când sunt legate în serie, curentul va fi de două ori mai mic.

Aplicațiile releelor electromagnetice de tensiune sau de curent sunt:

Senzori, semnalizează prezența sau absența tensiunii pe un anumit circuit, pot comanda întreruperea circuitelor, realizând protecția acestora sau comutarea unui circuit de rezervă (sau auxiliar), reazliând siguranța în alimentare.

Protecție, pot realiza întreruperea circuitelor la apariția curenților de defect, sau a tensiunilor mari datorate descărcărilor electrice. Aceste tipuri de relee se află în construcția întreruptoarelor automate, acestea se leagă în serie cu circuitul protejat, iar printr-un contact normal închis acestea vor realiza întreruperea circuitului la apariția unui defect.

În automatizări, se pot realiza diferite circuite de automatizare, prin diferitele construcții ale acestor relee. [1] [2] [14]

Relee electromagnetice de inducție

Se bazează pe principiul acțiunii reciproce între fluxuri magnetice variabile în timp și curenții induși de acestea într-un element mobil, un disc. Deoarece pentru a induce curenți în disc, fluxurile magnetice trebuie să fie variabile în timp, de aici rezultă că releul poate fi folosit doar în curent alternativ. Discul este realizat dintr-un material conductor de electricitate, de exemplu aluminiu. Discul este montat pe un ax central, prins în lagăre astfel încât discul să se poată roti. Pentru a obține un cuplu de rotire a discului, pe acesta trebuie să acționeze cel puțin două fluxuri magnetice, decalate în spațiu și timp. Fiecare flux generează curenți induși în disc datorită apariției tensiunilor electromotoare, astfel se realizează un cuplu de rotire a discului.

Figura nr. I.8.2.5 Releu electromagnetic de inducție.

Releul este format dintr-un electromagnet, simplu, cu o bobină, în întrefierul căruia este plasat discul. Polii electromagnetului sunt despărțiți în două părți, pe una dintre acestea se montează o spiră sub formă de inel care va scurtcircuita tolele din care este realizat circuitul magnetic. Astfel se creează două fluxuri magnetice, fiecare va trece prin un pol al circuitului magnetic, unul din fluxuri va fi defazat datorită spirei în scurtcircuit. Când curentul prin bobină este mai mare decât curentul de acționare reglat, discul va începe să se rotească, învingând forța resortului antagonist. Pe disc mai este plasat un magnet permanent în formă de potcoavă, cu rol de frânare. [1] [2] [14]

Contactorul electromagnetic

Este un releu electric specializat pentru conectarea sau deconectarea circuitelor electrice prin care se alimentează consumatorii electrici. Un contactor electric funcționează de obicei, pe baza unui releu electromagnetic, acesta conține un electromagnet și un set de contacte, în funcție de aplicația în care va fi folosit. Contactorul are o singură poziție de repaus și sunt capabile de a închide, de a suporta și de a deschide curenți în condiții normale de funcționare a circuitului, contactele vor fi închise atât timp cât primește comanda. Releul electric specializat pentru deconectarea circuitelor electrice se numește ruptor.

Contactoarele pot fi construite pentru curent continuu, curent alternativ sau pot fi mixte, adică se pot comanda în curent continuu, dar închid circuite de curent alternativ, sau invers. Contactorul electric este format din un electromagnet, de a cărui parte mobilă se leagă un anumit seturi de contacte, acestea sunt contactele principale ale contactorului, care sunt destinate stabilirii și întreruperii circuitelor principale ale consumatorilor, ele au fiabilitate ridicată și sunt specializate pentru frecvențe ridicate de conectare și un număr mare de manevre, și un set de contacte auxiliare folosite în completarea circuitelor de comandă. Contactele releului sunt construite să reziste deteriorărilor mecanice, determinate de comutări frecvente și deteriorărilor cauzate de curentul electric, contactele au un sistem de stingere a arcului electric, format din camere de stingere din material ceramic cu proprietăți deionizante, care mai sunt prevăzute si cu bobine de suflaj. Bobinele de suflaj au rolul de a prelungi arcul electric astfel încât acesta să se stingă.

Deoarece pot fi comandate de la distanță pe cale electrică, ele pot fi acționate direct de utilizatori sau de alte instalații automate. Contactoarele electrice se folosesc cel mai des la comutarea motoarelor electrice, dar se mai folosesc și pentru comutarea instalațiilor de iluminat, a cuptoarelor electrice sau a altor tipuri de consumatori. Contactorul electric poate fi folosit pentru protecție, dacă este comandat de un releu de protecție sau poate fi folosit la automatizarea unor instalații.

Contactoarele electrice se mai folosesc și pentru compensarea factorului de putere, conectând sau deconectând baterii de condensatoare, acestea fiind comandate de un sistem automat de monitorizare și reglare a factorului de putere. Aceste contactoare au o construcție specială pentru limitarea șocului de curent la conectarea condensacoarelor. [3]

Un exemplu de contactor electromagnetic este Omron G7Z, acesta are 4 poli, putând fi folosit în sisteme trifazate, montarea se face pe șină.

Figura nr. I.8.2.6 Contactor electromagnetic. [5]

Contactele acestuia sunt realizate din aliaje de argint, poate suporta tensiuni de 440 [V AC], și curenti de 25 [A]. Acestuia i se mai pot atașa module de contacte auxiliare. [5]

Întreruptorul automat, sau disjunctorul

Este un releu electromagnetic, care este special construit pentru protecția circuitelor și instalațiilor electrice. Modul de funcționare este asemănător unui releu electromagnetic intermediar, bobina electromagnetului se leagă în serie cu circuitul protejat și are rolul de a monitoriza curentul care circulă prin circuit, la apariția unui supracurent, mai mare decât cel reglat prin construcția releului, acesta va declanșa deschiderea contactului normal închis al întreruptorului, care este de asemenea în serie cu circuitul protejat și astfel se realizează întreruperea circuitului.

Deoarece întreruptorul automat are rolul întreruperii curenților de scutcircuit, contactele acestuia sunt străbătute de un curent de valori mult mai mari decât cele nominale, când contactele acestuia se deschid, între ele se formează un arc electric. Astfel este nevoie de folosirea în construcția întreruptorului a camerelor de stingere a arcului electric, care determină alungirea, fragmentarea și răcirea acestuia. Întreruptoarele automate de tensiuni medii sau mari folosesc camere cu mediu de stingere: ulei dielectric, gaze inerte sau vid. Întreruptoarele automate mai pot fi construite și cu elemente de limitare a curentului electric, astfel curentul electric nu va ajunge la valoarea maximă teoretică.

Întreruptoarele automate mai au în componență relee electrotermice, care au rolul de protecție a circuitului la apariția curenților de suprasarcină de scurtă durată și/sau relee de detecție a curenților reziduali, aceasta se mai numește și protecție diferențială, acestea detectează posibile scurgeri de curent electric spre exteriorul circuitului.

Caracteristica de funcționare a unui întreruptor automat:

Figura nr. I.8.2.6 Caracteristica de funcâționare a unui întreruptor automat. [1]

Unde: Ir este curentul de reglaj termic iar Im este curentul de reglaj magnetic. [3]

Relee electrice de temporizare, sau temporizatoare

Acestea nu mai au o comutare instantanee a contactelor de la ieșire, atunci când primesc comanda de acționare. Acestea au un mecanism de temporizare a comutării, ele comută după o anumită perioadă de timp de la primirea comenzii de acționare.

Caracteristica de acționare a releelor de temporizare:

Figura nr. I.8.2.9 Caracteristica de acționare a releelor cu temporizare. [1]

Unde: ta – este timpul propriu de acționare al releului;

Ia – este valoarea curentului la care acționează releul

Aceste relee pot fi relee cu temporizare la acționare sau relee cu temporizare la revenire. Mecanismul de temporizare a acestor relee poate fi mecanic sau electronic. Principiul de funcționare a releului cu temporizare mecanică este următorul: atunci când se alimentează bobina electromagnetului, armătura mobilă a acestuia este atrasă, aceasta acționează asupra mecanismului de temporizare și acesta se pune în mișcare asemenea unui ceas mecanic. De îndată ce se termină temporizarea, mecanismul va acționa asupra contactului mobil al întreruptorului și va determina comutarea circuitului de la ieșirea releului. Pentru a se realiza temporizarea la revenire, în momentul alimentării bobinei releului, contactele acestuia realizează o comutație și în paralel cu aceasta se va porni mecanismul de temporizare, la finalul temporizării, se va acționa din nou asupra contactelor, aducându-le în starea de repaus.

Sistemul de temporizare poate fi realizat și printr-un circuit electronic, acesta este compus în principal dintr-un condensator. Deoarece condensatoarele au o capacitate, ele au nevoie de un anumit timp pentru a se încărca, cu cât capacitatea este mai mare cu atât timpul de încărcare va fi mai mare. Atât timp cât condensatorul este gol sau în timpul încărcării acestuia, circuitul electronic nu va transmite comanda de acționare a contactelor. În momentul în care condensatorul s-a încărcat, va determina comutarea contactelor releului. [1] [2] [3] [14]

Exemple de relee cu temporizare cu sistem de reglare a temporizării mecanic:

Releul cu temporizare Omron H3CR-A, de tip industrial, cu montare în soclu / pe șină.

Figura nr. I.8.2.10 Releu electric de temporizare. [6]

Configurația pinilor contactelor este DPDT, tensiunea maximă comutată este de 250 [V AC]/30 [V DC], iar curentul maxim prin contacte este de 5 [A]. [6]

Plajă de reglare:

Tabel nr. I.8.2.1 Valorile de timp are pot fi reglate. [6]

Releul cu temporizare Omron H3DK-M / -S, de tip industrial, cu montare pe șină.

Figura nr. I.8.2.11 Releu electronic de temporizare. [6]

Configurația pinilor contactelor este DPDT, tensiunea nominală pentru bobină este de 24/240 [V AC / DC], tensiunea maximă comutată este de 250 [V AC], iar curentul maxim prin contacte este de 5 [A]. [6]

Plajă de reglare:

Tabel nr. I.2.8.2 Valorile de timp are pot fi reglate. [6]

I.9 Releele electrotermice

Releele electrotermice sunt aparate care au rolul de a proteja instalațiile electrice, în special motoarele electrice împotriva încălzirii de la suprasarcini de lungă durată sau de rămânerea în două faze.

Elementul principal al releului termic, îl reprezintă bimetalul, care se montează în circuitul de forță al motorului, acesta acționează direct asupra întreruptorului, deschizând contactul releului (care este de obicei în serie cu bobina electromagnetului de acționare a unui element de comutare), în cazul apariției și menținerii unor curenți mai mari decât cei pentru care a fost reglat. Deconectarea se produce după un timp mai mare sau mai mic de la apariția supracurenților, după cum valoarea acestora este mai mare sau mai mică. Aceasta înseamnă că releele electrotermice au o caracteristică de acționare dependentă, de valoarea suprasarcinii.

Elementul sensibil, și totodată și de execuție este lamela bimetalică, aceasta este formată din două tipuri de materiale, sudate împreună, formând o lamelă cu două suprafețe (componente) de metale diferite. Una dintre acestea se numește componentă activă, aceasta are un coeficient de dilatare mare la încălzire, iar cealaltă componentă se numește invar, și are un coeficient de dilatare foarte mic, aproape neglijabil. Când această lamelă se încălzește, încălzire datorată efectului Joule-Lenz al curentului electric care circulă în circuit, aceasta începe să se curbeze, să arcuiască, deoarece componenta activă se dilată, adică se alungește, iar invarul rămâne constant, astfel componenta activă a lamelei se va afla la exteriorul curburii iar invarul spre interior. Această deformare va acționa asupra mecanismului de zăvorâre a întreruptorului, acționându-l. [1]

De regulă forma bimetalului este lamelară.

Figura nr. I.9.1 Lamela bimetalică. [1]

Unde: x este deformarea bimetalului.

Dar mai există și lamele în formă de disc, folosite la relee termice cu mare putere de rupere, sau sub formă de spirală, folosite pentru indicatoarele de temperatură.

Figura nr. I.9.2 Schemă releu electrotermic pentru circuite de sarcină trifazate.

Sunt mai multe metode de încălzire a bimetalului, bimetalul poate fi încălzit direct, adică curentul electric care circulă la consumator trece direct prin bimetal, bimetalul se va încălzi în funcție de valorile curentului. Acesta în cele mai multe cazuri este încălzit indirect, printr-un rezistor aplicat pe suprafața bimetalului, curentul electric străbate rezistorul, acesta încălzindu-se va determina încălzirea bimetalului. Acest rezistor poate fi defapt un conductor înfășurat în jurul bimetalului. Sau încălzirea bimetalului poate fi mixtă, folosind ambele metode. [1]

Caracteristica de funcționare a releelor electrotermice este una dependentă de valoarea curentului din circuitul sarcinii.

Figura nr. I.9.3 Caracteristica de acționare a unui releu electrotermic. [1]

Releul va acționa la un curent mai mare decât I0, cu cât curentul este mai mare, cu atât timpul de funcționare va fi mai mic. [1]

I.10 Releele electronice

Un releu electronic este tot un întrerupător acționat electric, cu deosebirea că acesta nu are piese în mișcare, sau are mai puține, acest lucru duce la o viteză de lucru mărită și o fiabilitate mai mare. Este format dintr-un senzor care detectează mărimea de intrare corespunzătoare, acesta este un circuit electronic cu diferite funcții, un întreruptor electromecanic sau static și un mecanism care transmite comanda de la senzor la elementul de comutare. Releul electronic poate fi folosit în circuite de curent continuu sau de curent alternativ.

I.10.1 Releele electronice statice

Acestea sunt întreruptoare electronice, care pot fi folosite că comande circuite de putere mare, folosind curenți și tensiuni de comandă mici. Acestea nu au piese în mișcare și au o viteză de comutare mare. Ele sunt compuse din circuite electronice de control și întreruptoare statice, cuplate împreună. [4]

I.10.2 Cuplajul unui releu static

În cazul releelor electronice statice semnalul de comandă trebuie izolat electric de circuitul sarcinii, pentru o protecție mai bună a instalației. Acest lucru se poate realiza optic. Mărimea de comandă aprinde o diodă luminescentă care luminează o fotodiodă care comandă un tiristor, sau un fototranzistor să comute sarcina. [4]

Figura nr. I.10.2 Cuplajul optic al unui releu static.

I.10.3 Modul de operare al releelor statice

Circuitul electronic sesizează la intrare mărimea corespunzătoare, această mărime poate fi de natură electrică: o anumită valoare a curentului, tensiunii, frecvenței, defazajului, factorului de putere, etc. sau o mărime neelectrică dar transformată în semnal electric cu ajutorul unui traductor, acestea pot fi de exemplu: o valoare a timpului, a unei temperaturi, a intensității luminoare etc. El comandă întreruptorul static prin intermediul cuplajului optic, acesta închizând sau deschizând circuitul sarcinii, defapt acesta nu are piese în mișcare ci doar permite sau nu trecerea curentului prin el.

Releele electronice statice care au un singur tranzistor sau mai multe în paralel funcționează de obicei în curent continuu. Dar acestea pot fi folosite și în curent alternativ folosind doi tranzistori.

Pentru circuite de curent alternativ se folosesc relee cu tiristoare sau triace, acestea necesită o schemă de comandă mai complexă deoarece acestea nu opresc trecerea curentului după ce dispare semnalul de comandă, pentru scoaterea din conducție a tiristoarelor, curentul prin acestea trebuie să scadă sub un anumit nivel sau tensiunea trebuie inversată. Se pot realiza contactoare statice, acestea nu conțin piese în mișcare, iar elementele de comutație sunt tranzistoare sau tiristoare de putere. Pentru puteri mari se folosesc doar tiristoarele comandate legate în antiparalel. [4]

I.10.4 Avantajele releelor electronice statice:

Sunt mai rapide față de releele electromecanice, timpul lor de răspuns depinde doar de viteza cuplajului, care este de ordinul microsecundelor sau milisecundelor;

Consum de energie redus;

Durată mare de viață, mai ales în aplicații unde este nevoie de comutări frecvente;

Rezistența de la ieșire rămâne constantă, chiar și după utilizare îndelungată;

Zgomot redus la comutare;

Nu apare arcul electric, pot fi folosite în aplicații unde există medii explozive;

Gabarit mai redus, față de cele mecanice cu aceleași caracteristici;

Sunt mai rezistente la șocuri, vibrații, umiditate sau câmpuri magnetice. [4]

I.10.5 Dezavantajele releelor electronice statice:

Prezintă caracteristici ale elementelor semiconductoare:

când conduc au rezistență mai mare, acest lucru generează căldură, pierderi și zgomot;

când sunt blocate pot permite trecerea curentului de polarizație inversă;

nu au o caracteristică voltampermetrică liniară, distorsionând formele de undă;

pot avea circuite de ieșire sensibile de polarizație;

Există posibilitatea unei comutări greșite, la frecvențe mari de comutări;

Pot avea nevoie de surse separate de energie;

Au tendința de a rămâne blocate, datorită străpungerii elementelor de comutație. [4]

I.10.6 Releele statice de temporizare

Acestea funcționează asemenea releelor statice, doar că acționarea acestora nu este instantanee. Aceste relee sunt realizate prin circuite de sesizare a comenzii, circuite de temporizare și circuite de acționare. Atunci când se primește comanda ce acționare, circuitul de sesizare pornește circuitul de temporizare, care este în principiu realizat printr-un condensator. Deoarece un condensator are o anumită capacitate, acesta are nevoie de un timp pentru a se încărca, astfel se realizează temporizarea. Când condensatorul s-a încărcat, acesta va permite trecerea unui semnal către poarta unui tranzistor sau tiristor, realizânduse comutarea circuitului de la ieșirea releului.

I.10.7 Exemple de relee electronice statice:

Releul electronic Finder 41.81.7.024.9024 de tip semiconductor, cu montare pe PCB.

Figura nr. I.10.7.1 Releu static. [5]

Configurația pinilor contactelor este SPST, tensiunea nominală pentru comandă este de 24 [V DC], tensiunea maximă comutată este de 24 [V DC], iar curentul maxim prin contacte este de 5 [A]. [5]

Releul electronic Omron G3TA-IAZR02S-US de tip semiconductor, cu montare în soclu.

Figura nr. I.10.7.2 Relee statice. [6]

Configurația pinilor contactelor este SPST, tensiunea nominală pentru comandă este de 240 [V AC], tensiunea maximă comutată este de 240 [V AC], iar curentul maxim prin contacte este de 2 [A]. [6]

I.10.8 Releele inteligente

Aceste relee sunt controlate de un calculator electronic integrat în releu, calculator care este programat de utilizator direct din interfața releului sau folosind un software specializat. Releele inteligente sunt o combinație de mai multe relee, cu diferite funcții. Funcțiile realizate de către un releu inteligent pot fi: acționare în funcție de valoarea tensiunii sau a curentului aplicate la intrare, măsurarea și afișarea valorii tensiunii sau a curentului, comparări analogice și digitale, temporizarea acționării, realizarea unor cicluri complexe de temporizări, numărătoare, transmitere de impulsuri, realizări de circuite logice, etc.

Aceste relee funcționează pe baza unui program scris de utilizator, program care conține instrucțiuni și funcții ale releului. Acest program rulează în memoria releului, în funcție de instrucțiunile conținute în program, releul va citi mărimile de intrare de la circuitele exterioare, și va acționa asupra circuitelor aflate la ieșirea lui.

Deoarece un releu inteligent poate realiza mai multe funcții, acesta va reduce numărul de echipamente electrice necesare realizării unei instalații, astfel se economisește spațiu, energie, și bani deoarece sistemul va avea o fiabilitate mai ridicată, iar mentenanța va fi mai ieftină. Releele inteligente se montează în tablourile electrice, pe șine, și este alimentat direct sau printr-un adaptor, de la rețeaua electrică. În funcție de preț, releul inteligent are un număr limitat de funcții, de intrări și ieșiri, dar ulterior unui releu i se pot conecta echipamente de expansiune, care cresc funcționalitatea releului și totodată a instalației. [7]

Figura nr. I.10.8.1 Releu inteligent cu modul de expansiune. [7]

Acest modul de expansiune se conectează direct de releu, prin intermediul unei interfețe de date releul va acționa direct asupra circuitelor conectate modulului de expansiune. Modulul de expansiune se conectează direct lângă releu, tot pe șinele din tablou.

Panoul de interfațare cu releul conține butoane pentru programarea releului, un afișaj cu cristale lichide, conectori pentru cablul de legătură cu un calculator. Pentru a ușura accesul la comanda releelor, se pot adăuga panouri de interfațare, care pot fi amplasate în afara tabloului electric, având un cablu de comunicare cu releul. [7]

Figura nr. I.10.8.2 Releu inteligent cu panou exterior de interfațare. [7]

Releul inteligent se poate lega la rețeaua locală a unei clădiri, lucru care face posibilă comanda la distanță a releului, acestuia i se pot da comenzi directe folosind rețeaua de calculatoare sau poate fi programat folosind un calculator din rețea.

Un releu inteligent poate fi folosit și ca releu de temporizare, mecanismul de temporizare fiind un circuit electronic, calculatorul releului, care folosind ceasul intern al releului, poate fi programat programa să realizeze diferite temporizări sau cicluri de temporizări ale releelor de la ieșire. [7]

Figura nr. I.10.8.3 Relee inteligente legate la rețeaua locală. [7]

Astfel se pot realiza instalații automate complexe, care pot fi comandate de la distanță, pot fi observate de la distanță și datorită interconectării releelor inteligente, dintr-un singur loc se poate controla tot sistemul. În plus aceste relee au o fiabilitate ridicată deoarece se folosesc mai puține componente, iar verificarea și diagnosticarea lor se poate realiza de un calculator. [7]

I.10.9 Exemplu de releu inteligent

Un exemplu de releu inteligent este cel de la firma Moeller, releul din familia easy500, modelul easy512-AC-RC.

Figura nr. I.10.9 Releul inteligent Moeller easy512-AC-RC. [7]

Acesta are 8 intrări digitale, din care 2 pot fi folosite ca intrări analogice, 4 relee de ieșire, fiecare cu un contact normal deschis, care poate suporta un curent de 8 [A], afișaj și butoane de control, ceas intern, si este alimentat direct la tensiune alternativă de 100÷240 [V]. [7]

Acestuia i se pot atașa module de expansiune, panouri exterioare pentru interfațare, se poate conecta la rețeaua locală, și poate comunica cu alte relee aflate în instalație.

Capitolul II

Modul de laborator pentru studiul releelor electrice de temporizare

II.1 Prezentarea modulului

Releele electrice sunt unele dintre cele mai utilizate echipamente electrice, ele sunt folosite aproape în orice aplicație sau instalație electrică, realizând numeroase funcții. Modulul de laborator este destinat studiului unui anumit tip de releu electric, și anume releele electrice de temporizare; acestea se mai numesc și temporizatoare. Spre deosebire de alte relee electrice, care comută instantaneu la primirea comenzii de acționare, releele electrice de temporizare au o comutare întârziată față de momentul primirii comenzii de acționare. Această funcție este folositoare pentru realizarea instalațiilor electrice unde este nevoie de o temporizare între acționarea diferitelor echipamente, se pot realiza astfel instalații electrice automate, care funcționează fără intervenția omului, cu excepția cazurilor de defect și mentenanță.

Folosind releele de temporizare de pe acest stand, se pot realiza diferite montaje care să prezinte funcționarea acestor relee, montarea lor în circuite, reglarea temporizării acestora, se poate observa comportarea acestora în diferite situații, și eventual se vor corectarea sau regla montajele pentru realizarea unor instalații automate.

Modulul de laborator conține relee de temporizare, relee intermediare, relee de protecție, lămpi cu incandescență care vor reprezenta consumatorii sau sarcinile, lămpi cu incandescență care vor simula un motor electric trifazat, rezistoare, întreruptoare și aparate de măsură.

Consumatorii și echipamentele electrice ale modulului nu sunt conectate între ele, acestea au bornele montate pe stand, astfel utilizând conductoarele de legătură, echipamentele se pot conecta în diferite moduri. Cele mai simple circuite realizate cu relee de temporizare sunt pornirea temporizată a sarcinii sau menținerea acesteia alimentată pentru un anumit timp. Dar există și alte moduri de utilizare a acestor relee, de exemplu realizarea unor cicluri de lucru și de pauză, folosind mai multe relee de temporizare care se acționează unul pe altul, se mai pot realiza comutări complexe sau scheme logice, etc.

De obicei releele de temporizare nu sunt echipate cu contacte de forță, ele pot fi folosite în instalațiile de joasă tensiune, dar pentru utilizarea acestora în instalațiile electrice de medie sau înaltă tensiune se utilizează echipamente auxiliare. De exemplu se va folosi un contactor electric de putere sau un întreruptor de putere pentru comutarea circuitelor de forță iar releele de temporizare se vor folosi doar în circuitele de comandă a acestora.

Pentru a reduce riscul de electrocutare, acționarea releelor se va face folosind butoanele amplasate pe panou, atunci când circuitul este alimentat cu tensiune.

II.1.1 Dimensiunile standului, dimensiunile suportului și modul de ansamblare

Figura nr. II.1.1.1 Dimensiunile suportului.

Suportul este realizat din material MDF (Medium Density Fiberboard), vopsit alb pe ambele fețe, de dimensiune 800x600x16 [mm], iar furnirul de pe cant este de culoare albă.

Pe suport sunt amplasate echipamentele electrice, consumatorii electrici și bornele de legătură a acestora. Prinderea echipamentelor pe panou este realizată prin șuruburi de lemn, iar releele sunt montate pe șină omega.

Plasarea standului în modul vertical de lucru, se realizează cu un picior de susținere, montat în spatele panoului.

Figura nr. II.1.1.2 Așezarea standului în modul de lucru.

II.1.2 Desenul de ansamblu al standului:

Figura nr. II.1.2 Desenul de ansamblu al standului.

Legendă:

B – bec electric monofazat, este o lampă electrică cu incandescență cu reflector;

M – 3 lămpi electrice și cutie de borne, care simulează un motor electric trifazat;

R – rezistor electric trifazat;

Î – întreruptor cu acționare prin apăsare, butoane NÎ sau ND;

ÎA – întreruptor automat trifazat, 3P+1N;

RTE – releu de temporizare electronic;

RTM – releu de temporizare mecanic;

C – contactor electromagnetic tripolar, 3P+1N, și contacte auxiliare;

Cronometru – cronometru electronic pentru măsurarea timpului dintre comandă și execuție.

Întreruptorul automat ÎA este releul electric cu rolul de protecție la defecte cauzate de suprasarcini și conexiuni greșite care provoacă scurtcircuite. Mai este folosit pentru întreruperea tensiunii de alimentare a standului pentru a permite realizării sau modificării montajelor pe stand. Poate fi considerat ca un separator vizibil deoarece se poate observa poziția acestuia în orice moment.

Întreruptoarele Î sunt butoane cu acționare prin apăsare, acestea sunt de două feluri, normal deschise sau normal închise.

Lămpile cu incandescență cu reflector B sunt consumatori electrici, la care se poate observa vizual funcționarea.

Motorul M reprezintă un motor electric trifazat, cu rotorul în scurtcircuit, el este simulat prin trei lămpi cu incandescență, care reprezintă înfășurările statorului. Astfel se poate observa vizibil funcționarea acestuia. La cutia de borne lămpile cu incandescență sunt legate precum înfășurările unui motor trifazat.

Rezistorul R este format din trei rezistoare, acestea sunt folosite pentru pornirea motorului electric trifazat, cu rezistoare în serie cu înfășurările statorice.

Releele electrice cu temporizare sunt folosite pentru a realiza aplicații ale acestor tipuri de relee, acesta este și scopul acestui modul. Pe stand se află mai multe tipuri de temporizatoare, acestea sunt prezentate mai jos.

Contactoarele electromagnetice C sunt folosite pentru comutarea circuitelor și consumatorilor din montaje.

Cronometrul electronic este un aparat de măsură, care măsoară temporizarea efectuată de releele de temporizare.

II.2 Conductorul electric

Un material care permite trecerea carcinilor electrice prin el într-una sau mai multe direcții se numește conductor. Aceste materiale sunt caracterizare de conductanță, aceasta este inversa rezistenței, ea depinde de tipul materialului, lungime și temperatură.

(II.2)

Unde: A – este secțiunea materialului conductor, se măsoară în [m2];

l – este lungimea materialului conductor, măsurată în [m];

iar σ – este conductivitatea electrică, ea se măsoară în [S/m].

Cu această formulă se poate calcula aproximativ conductanța unui material, dar deoarece materialele nu sunt omogene, valoarea reală poate să difere de cea calculată. În cazul în care materialul conductor este străbătut de curent alternativ, din cauza efectului de suprafață, curentul tinde să circule mai mult la suprafață decât în centrul materialului; secțiunea conductivă nu este întreaga secțiune a materialului și astfel conductivitatea va fi mai mică.Tot-odată proximitatea a două sau mai multe conductoare străbătute de curent alternativ va crește rezistența acestora.

Un conductor electric este format dintr-un material conductor de electricitate, învelit într-un material izolator sau poate fi fără înveliș izolator dar susținut de materiale izolatoare.

Datorită efectului Joule-Lenz, când un conductor cu o anumită rezistență este parcurs de un curent electric, acesta degajează căldură. În general conductoarele de electricitate sunt izolate cu materiale plastice, astfel curentul prin acestea trebuie limitat, încât să nu determine topirea izolației. În cazul conductoarelor fără strat de izolator, curentul electric trebuie limitat până la limita deformării sau topirii acestora.

Conductoarele electrice sunt realizate din diferite metale sau aliaje, pot avea forme cilindrice sau rectangulare, cu diferite secțiuni, în funcție de aplicația în care se folosesc și se folosesc diferite tipuri de materiale izolatoare chiar și în mai multe straturi. [1] [2]

Conductoarele folosite pe acest stand sunt conductoare electrice monofilare FY, din cupru, de secțiune 1,5 [mm2] cu izolație PVC, pentru cele folosite la legarea echipamentelor la bornele de pe stand, iar în cazul conexiunilor între borne se folosesc conductoare electrice multifilare MFY, din cupru, de secțiune 1,5 [mm2] cu izolație PVC.

Pentru conductoarele de forță se folosesc conductoarele cu izolație de culoare roșie, pentru conductoarele de comandă, cele cu izolație de culoare albastră iar pentru pământare conductoare cu izolație de culoare galben/verde.

II.3 Contactul electric. Întreruptorul electric

Prin contact electric se înțelege fenomenul de atingere a două căi active de curent care permite trecerea acestuia prin locul de contact. În practică se obișnuiește să se denumească contacte, însăși părțile conductoare prin intermediul cărora se realizează acest fenomen și care sunt denumite și elementele de contact. [1]

II.3.1 Clasificarea contactelor

Contactele electrice pot fi legături între două sau mai multe căi de curent, de exemplu legăturile dintre bornele sursei de alimentare și calea de transport a curentului electric către sarcină, la fel și legăturile dintre căile de transport și bornele consumatorului. Acestea sunt contacte fixe, de obicei aceste contacte sunt întrerupte foarte rar, ele nu au rol de comutație a circuitelor, aceste contacte nu se desfac în timpul treceii curentului electric prin ele. De asemenea orice cale de derivație a unui conductor de electricitate, se realizează printr-un contact. [1]

Contactele care au rolul de închidere sau deschidere a unui circuit se numesc contacte mobile, acestea sunt în mișcare unul față de celălalt, în funcție de construcție, aceste contacte se pot deschide sau închide în sarcină, având o rezistență electrică și mecanică suficientă pentru un număr prestabilit de manevre. Un astfel de contact este reprezentat în figura nr. II.3.1.

Figura nr. II.3.1. Contactul electric [1]

II.3.2 Suprafețe de contact și presiunea de contact

Suprafețele microscopice de contact se realizează atunci când un contact se stabilește sub o presiune mică și se produce inițial o atingere între, vârfuri care se deformează elastic. La apăsări mai mari aceste vârfuri se deformează permanent și contactul se face pe suprafețe microscopice de contact s în care apare tensiunea de deformare plastică a materialului. Dacă F este forța cu care se apasă contactul și dacă se presupune că tensiunea în contact este uniformă, suprafața microscopică s se poate calcula cu următoarea relație:

(II.3.2)

Forța F putând fi măsurată, iar σ (Kg/cm2) fiind rezistența de deformare a materialului de valoare cunoscută. [1]

II.3.3 Întreruptorul electric, butonul cu acționare prin apăsare

Întreruptorul electric este format din unul sau mai multe contacte electrice și un sistem de închidere și deschidere a acestora. Ele au rolul de închidere și deschidere a circuitelor electrice, fiind comandate manual sau mecanic sau în funcție de aplicație.

Acestea pot fi întreruptoare acționate mecanic prin apăsare, comutatoare acționate prin rotire, pârghii acționate prin alunecare sau tragere, butoane acționate prin apăsare. Butoanele pot avea contacte normal închise, la apăsarea acestora, contactul se va deschide, întrerupând circuitul; sau pot avea contacte normal deschise, la apăsare, contactul se va închide, stabilind o cale de curent. Butoanele mai pot avea contacte duble, sau mai multe seturi de contacte.

Butoanele pot fi cu reținere, un mecanism de zăvorâre va menține butonul în poziție de repaus, până la următoare acționare, sau pot fi fără reținere, acestea revin la poziția inițială după încetarea acționării. Butoanele mai pot îngloba lămpi de semnalizare, fiind utile în aplicațiile unde circuitele sau sarcinile comutate nu pot fi observate direct.

II.3.4 Bornele prezente pe stand

Figura nr. II.3.4 Bornă electrică mamă. [12]

Sunt folosite pentru interconectarea echipamentelor de pe stand, oferind posibilitatea realizării de diferite circuite și montaje.

II.3.5 Butoanele prezente pe stand

Figura nr. II.3.5 Butoane cu acționare prin apăsare. [12]

Butonul verde este fără reținere, cu contact normal deschis iar butonul roșu este cu reținere, de asemenea normal deschis. Tensiunea nominală este de 250 [VAC] iar curentul nominal este de 2 [A].

II.4 Lampa electrică cu incandescență

Lampa electrică este un dispozitiv care produce energie luminoasă, utilizând energia electrică. Această tehnologie este esențială vieții secolului XXI, este cea mai comună metodă de producere a luminii artificiale.

II.4.1 Lampa cu incandescență de uz general

Atunci când un material conductor este parcurs de curent electric, de anumite valori, datorită efectului Joule-Lenz, acesta se încălzește devenind incandescent, astfel emițând lumină. Acesta material se numește filament; orice material conductor are o anumită rezistență electrică, filamentul este astfel dimensionat, încât la anumite puteri electrice să producă o anumită cantitate de energie luminoasă. [8]

II.4.2 Elementele componente ale lămpii cu incandescență

Figura nr. II.4.2.1 Componentele lămpii cu incandescență. [8]

Filamentul – se realizează din materiale rezistente la temperaturi înalte, cu proprietăți mecanice și electrice corespunzătoare. Cel mai des folosit material este Wolframul sau Tungsten, acesta are un punct de topire ridicat de 3655 K, este sub formă spiralată, de dimensiune uniformă.

Filamentul se încălzește la o temperatură cuprinsă ântre 2800 ÷ 3000 K, la această temperatură, va emite radiație luminoasă. Cu cât temperatura este mai ridicată cu atât mai mare este procentul de radiație vizibilă și eficacitatea luminoasă a lămpii. Particulele de Wolfram ce se evaporă de pe filament în timpul funcționării se depun pe balonul de sticlă. Durata de viață este determinată de ruperea filamentului, subțierea acestuia și înnegrirea balonului de sticlă conducând la scăderea fluxului luminos emis. Evaporarea filamentului este redusă prin umplerea balonului de sticlă cu un gaz inert sau amestec de gaze (uzual, argon și azot). Pentru lămpile de puteri mici (zeci de Watt), filamentul se execută drept în timp ce pentru celelate tipuri se execută simplu sau dublu spiralat.

Balonul – are rolul de a separa mediul în care se află filamentul și aerul atmosferic, evitând arderea filamentului. Se realizează din sticlă cu adaos de plumb sau silicați. Forma balonului se realizează în funcție de puterea lămpii, aplicația în care va fi folosită lampa, sticla din care se realizează balonul poate fi sticlă clară, mată, opală, reflectorizantă sau colorată în diferite culori. Cele mai utilizate forme pentru balonul lămpilor cu filament incandescent sunt: balonul normal, picătură, lumânare, ciupercă, sferă, pară, tubular. [8]

Figura nr. II.4.2.2. Forme constructive pentru balonul lămpilor cu incandescență. [8]

Lămpile care au balonul executat din sticlă clară au luminanțe foarte mari și nu pot fi privite direct, existând pericolul de orbire directă, ele trebuie plasate în corpuri de iluminat care vor dispersa fluxul luminos, cele cu balonul executat din sticlă mată la interior (sau opală) au luminanțe mai scăzute și pot fi utilizate în corpuri de iluminat cu unghiul de protecție mic, unde sursa intră în câmpul privirii directe.

Lămpile cu balonul executat din sticlă albăstruie se mai numesc și lămpi solare deoarece redau mult mai corect culorile. Aceste tipuri de lămpi se utilizează în locurile unde este necesară redarea cât mai corectă a culorilor naturale.

Soclul – se află în partea inferioară a lămpii, este lipit de balon, prinr-un lipici rezistent la variații de temperaturi. Are rolul de realizare a legăturii dintre electrozii filamentului și sursa de alimentare cu energie electrică. Soclul este format din contactul superior execută din alamă sau tablă de oțel și constituie partea de rezistență a soclului lămpii, contactul inferior ce se execută din plumb sau staniu, izolatorul și masa de fixare, izolate electric.

Cele mai des întâlnite tipuri de socluri sunt Edison, cu filet, care au două dimensiuni standard E14 și E27, mai sunt și de dimensiuni mai mari, E40. Mai există socluri tip baionetă, folosite la mașini și utilaje, acestea sunt soclurile B15 și B22. [8]

Figura nr. II.4.2.3. Forme constructive pentru socluri. [8]

Soclurile de tip baionetă sunt utilizate în locurile supuse trepidațiilor și vibrațiilor.

Electrozii – sunt realizați din Nichel, sunt conectați electric de filament asigurând alimentarea acestuia cu energie electrică. Sunt susținuți de o piesă de sticlă formată din același material ca și balonul. Pe această porțiune electrozii se execută dintr-un material (amestec de Cupru, Fier, Nichel) ce are același coeficient de dilatație cu al sticlei prin care trec.

Filamentul mai este susținut de unul sau mai multe cârlige executate din Molibden, acestea sunt prinse într-un disc de sticlă care este susținut printr-un bastonaș de sticla care susține electrozii.

La început toate lămpile erau realizate cu filament drept și balon vidat. În urma cercetărilor efectuate ulterior s-a constatat că utilizarea atmosferelor gazoase permite creșterea temperaturii filamentului, fără reducerea duratei de viață a lămpii.

Prezența gazului determină și o creștere a pierderilor de energie prin convecție și radiație, fenomen care poate fi redus prin înlocuirea filamentului drept cu filamentului simplu sau dublu spiralat. [8]

II.4.3 Lampa cu incandescență cu reflector

Este un caz particular al lămpii cu incandescență de uz general, aceasta înglobează un reflector din sticlă în interiorul balonului, formând astfel un sistem integrat sursă-corp de iluminat.

Figura nr. II.4.3. Lampa cu incandescență cu reflector. [8]

Această lampă emite flux luminos într-o anumită direcție, formând un unghi solid, care poate fi reglat prin construcția lămpii.

Sunt cunoscute două tipuri de lămpi cu reflector:

– lampă cu reflector din sticlă presată (turnată), a cărui lentilă inferior realizează cele trei distribuții de flux;

– lampă cu reflector din sticlă suflată, la care partea frontală este din sticlă clară, reglarea fixă a fasciculului luminos fiind realizată din poziționarea filamentului.

Lampa cu reflector din sticlă presată se utilizează în special în mediul exterior, datorită posibilităților de preluare a șocurilor termice, iar lampa cu reflector din sticlă suflată este folosită pentru pentru iluminatul interior, prin intensitate și dimensiuni mai reduse.

Lampa cu reflector are un strat reflectorizant depus pe balonul de sticlă, datorită formei balonului și stratului reflectorizant, fluxul luminos generat de filament este direcționat spre partea superioară a balonului, fluxul luminos poate fi astfel direcționat spre zona care trebuie iluminată sau spre un perete care va dispersa lumina în diferite direcții. [8]

II.4.4 Lămpile electrice prezente pe stand

Standul de laborator folosește ca și consumatori electrici, lămpi electrice cu incandescență cu reflector, deoarece funcționarea acestora se poate observa vizibil, fără a utiliza echipamente auxiliare de măsurare iar aprinderea acestor lămpi este instantanee.

Avantajele lămpilor cu incandescență cu reflector sunt observarea vizibilă a funcționării acestora, zgomot de funcționare inexistent, aprinderea și stingerea instantanee, puând fi folosite în aplicații cu frecvențe mari de comutare, fără a scădea durata de viață a acestora. Aceste lămpi au o construcție simplă, nu necesită echipamente auxiliare pentru pornire și funcționare.

Pe panou sunt prezente trei lămpi de culoare verde, acestea pot fi alimentate individual, la tensiuni alternative de 220 – 240 [V], puterea unei lămpi este de 40 [W] iar soclul este de tip E27. Fluxul luminos emis este de 600 [lm] și durata de viață este de 1000 [h]. Aceste lămpi reprezintă consumatori electrici monofazați, iar bornele acestora sunt plasate pe panou.

Figura nr. II.4.4. Lampă cu incandescență cu reflector, de culoare verde și galbenă. [12]

Modulul mai prezintă trei lămpi cu incandescență de culoare galbenă, acestea pot fi alimentate la tensiuni alternative de 380÷415 [V], ele reprezentând înfășurările unui motor electric, de asemenea se poate observa vizual funcționarea acestora. Caracteristicile acestor lămpi sunt asemănătoare celor de culoare verde.

Duliile sunt realizate din material ceramic, cu soclu E27, montate direct pe panou, legate electric la bornele amplasate pe stand.

II.5 Motoarele electrice. Pornirea motoarelor electrice

Motorul electric realizează transformarea energiei electrice în energie mecanică, acest lucru se realizează prin electromagneți, acționați într-o anumită ordine, lucru care duce la obținerea unor mișcări de translație sau de rotație.

II.5.1 Motorul de curent continuu

Folosește principiul electromagnetului pentru respingerea și atragerea unor elemente feromagnetice, cea mai comună construcție a unui motor de curent continuu este cu statorul realizat din magneți permanenți sau electromagneți, iar rotorul este constituit din electromagneți care sunt comutați de mișcarea de rotație a rotorului pritr-un sistem colectori și perii. Acest sistem de perii și colectori este astfel poziționat, sau decalat, astfel încât electromagneții rotorului să fie alimentați pe rând, în ordine succesivă, acești electromagneți vor genera câmpuri electromagnetice care vor interacționa cu câmpul magnetic al statorului, generând mișcarea de rotație a rotorului.

Înfășurarea statorică are alimentare individuală, ea putând fi alimentată separat sau poate fi legată în serie, în paralel sau mixt cu circuitul de alimentare al rotorului. Dacă considerăm că motorul este alimentat la borne cu tensiunea Ua, care va genera prin rotor un curent Ia iar înfășurarea de excitație este alimentată separat. Cuplul electromagnetic excitat asupra rotorului va fi:

(II.5.1)

Acesta va pune în mișcare indusul în sensul dat de vectorul . Mișcarea va fi accelerată până în momentul în care cuplul electromagnetic este egalat cu cuplul total rezistent, apoi viteza va deveni uniformă la viteza nominală n. [9] [11]

II.5.2 Motorul asincron de curent alternativ

Este un motor electric destinat să funcționeze în curent alternativ, la care raportul dintre turația motorului și frecvența rețelei variază odată cu schimbarea regimului de funcționare sau cu variația gradului de încărcare.

Motorul asincron poate fi monofazat sau polifazat, aceste motoare sunt constituite din două părți principale, statorul care constituie carcasa mașinii, acesta susține circuitul magnetic care conține înfășurările de excitație, ele au rolul creeării unui câmp magnetic învârtitor, acest câmp magnetic va interacționa cu a doua parte principală a mașinii, și anume rotorul, acesta poate fi în colivie (scurtcircuitat) sau poate fi bobinat, alimentat printr-un sistem de perii-colector. Interacțiunea câmpului magnetic învârtitor cu rotorul, generează în acesta un sistem de tensiuni electromotoare, datorită inducției electromagnetice, tensiuni care duc la învârtirea rotorului. Între stator și rotor nu există conexiune electrică, de aceea acest motor se mai numește motor de inducție, astfel acest tip de motor nu necesită elemente de comutație a înfășurărilor, câmpul magnetic învârtitor este creeat direct de tensiunile alternative ale rețelei trifazate. Motoarele asincrone sunt caracterizate de un fenomen numit alunecare, acesta reprezintă rămânerea în urmă a rotorului față de câmpul magnetic învârtitor statoric, se notează cu s.

Motorul asincron cu rotorul în colivie este cel mai răspândit în toate sectoarele industriale, datorită avantajelor sale, preț de cost redus, siguranță în exploatare, randament ridicat, punere în funcțiune simplă, construcție simplă și robustă, fiabilitate ridicată, se poate alimenta direct de la rețea, nu folosește perii și inele colectoare.

Modificarea vitezei motorului asincron se poate realiza cel mai precis prin modificarea frecvenței, astfel se folosesc convertoarele de frecvență, aceste convertoare pot crește sau reduce frecvența tensiunii de alimentare și totodată pot varia valoarea tensiunii care alimentează motorul. Mai există și alte metode ve modificare a vitezei, dar aceasta este cea mai modernă, iar modificând viteza în acest mod, cuplul poate fi menținut constant. Aceste convertoare de frecvență sunt folosite și pentru pornirea motoarelor.

(II.5.2)

Se poate observa că viteza unghiulară Ω a motorului variază direct proporțional cu frecvența tensiunii de alimentare f1. Astfel motorul asincron poate fi folosit în aproape orice aplicație industrială, unde este nevoie de acționări cu motoare electrice, cărora li se poate controla puterea și viteza. Motoarele asincrone pot realiza turații n cuprinse între câteva rot/min până la 3000 rot/min, în unele cazuri chiar și mai mult, pot funcționa la tensiuni cuprinse între câțiva volți până la ordinul kilovolților la puteri cuprinse între câțiva wați până la zeci de megawați. [9] [10] [11]

II.5.3 Motorul sincron de curent alternativ

Este un motor electric destinat să funcționeze în curent alternativ, a cărui turație este strict determinată de frecvența tensiunii de alimentare.

(II.5.3.1)

Motorul sincron funcționează la turația de sincronism n, motorul este realizat din două părți principale, și anume statorul, care constă dintr-un circuit magnetic realizat din tole, fixat în interiorul unei carcase. În crestăturile tolelor este plasată înfăsurarea de curent alternativ, de obicei trifazată, cea de-a doua parte principală este rotorul, care este realizat dintr-un circuit magnetic, acesta conține o înfășurarea alimentată în curent continuu, astfel nu este necesară realizarea rotorului din tole, el poate fi masiv. Rotorul mașinii sincrone se realizează în două variante, poate fi rotor cu poli aparenți sau rotor cu poli înecați. Accesul la înfășurarea rotorică se face printr-un sistem perie-inel colector. Rotorul mai poate fi realizat din magneți permanenți.

Atunci când înfășurarea statorică este alimentată de tensiuni alternative trifazate, acestea creează un câmp magnetic învârtitor, care interacționează cu câmpul constant generat de rotor, care este alimentat de tensiuni continue. Astfel se creează o mișcare circulară a rotorului în sensul câmpului magnetic învârtitor.

Rotorul motorului sincron se învârte cu aceeași viteză ca și câmpul magnetic învârtitor generat de sistemul de tensiuni trifazate cu care este alimentată înfășurarea statorică, indiferent de încărcarea acestuia. Astfel motoarele sincrone se folosesc acolo unde este nevoie de o viteză constantă și precisă. Motoarele sincrone se folosesc la acționări electrice unde este nevoie de puteri mari și foarte mari, de până la zeci de megawați. [9] [10] [11]

Caracteristica mecanică a motorului sincron, este următoarea:

Figura nr. II.5.3 Caracteristica mecanică a motorului sincron. [9]

(II.5.3.2)

II.5.4 Pornirea motoarelor asincrone, trifazate, cu rotorul în scurtcircuit

Pentru pornirea motoarelor de curent alternativ trebuie să se țină seama de condiția ca cuplul electromagnetic la pornire să fie suficient de mare pentru a realiza pornirea în gol sau în sarcină, curentul de pornire al motorului să nu depășească valoarea maximă admisibilă a rețelei de alimentare, acest lucru se referă la evitarea căderilor de tensiune pe rețea care pot deranja funcționarea altor consumatori, durata procesului de pornire să fie cât mai scurtă, pentru a nu se produce încălzirea excesivă a înfăsurării primare și a rețelei de alimentare.

Motorul asincron este cel mai des folosit în acționările industriale, avantajele acestui motor îl fac să fie alegerea cea mai potrivită, deoarece, are o construcție simplă și fiabilă, poate fi folosit în game largi de tensiuni, puteri și viteze, poate fi alimentat direct de la rețeaua electrică, poate fi conectat direct la rețea.

Pe standul de laborator se simulează pornirea unui motor asincron cu rotorul în colivie, sau scurtcircuitat, alimentat la tensiune alternativă trifazată, având bornele înfășurărilor statorice scoase pe panou. Acest motor este simulat prin trei lămpi cu incandescență cu reflector, de culoare galbenă, acestea sunt lămpi monofazate, care se alimentează la tensiunea nominală de 230 [V] dar ele sunt înseriate cu un rezistor, a cărui rezistență permite alimentarea lămpii la tensiuni alternative de 400 [V]. Astfel acest motor simulat poate fi conectat direct la rețeaua electrică trifazată. Pornirea motorului electric asincron cu rotorul în colivie va putea fi studiată pe acest stand, mai exact pornirea motoarelor asincrone cu ajutorul releelor de temporizare.

Pornirea directă

Motoarele electrice de puteri mici pot fi legate direct la rețeaua de alimentare, fără folosirea echipamentelor auxiliare de pornire. Se tine cont de curentul absorbit de motor în regimul tranzitoriu de pornire, curentul de pornire coincide cu curentul de scurtcircuit.

(II.5.4.1)

Curentul de pornire poate avea valori de patru până la șapte ori curentul nominal. Zk este impedanța de scurtcircuit când s=1. Acest curent de pornire nu prezintă un pericol pentru motorul electric, dar cauzează căderi de tensiune pe rețeaua de alimentare, lucru care poate deranja alți consumatori, totodată sunt solicitate echipamentele electrice de comutație, de măsură și cele auxiliare.

Datorită creșterii puterii rețelelor electrice de alimentare, conectarea directă a motoarelor asincrone cu rotorul în colivie, la rețea, a luat o largă răspândire în majoritatea aplicațiilor industriale. Condiția pentru pornirea directă a motoarelor asincrone fără afectarea instalației electrice trebuie respectată.

(II.5.4.2)

În figura nr. II.5.4.1 este prezentată schema electrică de pornire pentru pornirea directă a unui motor asincron trifazat M, pentru pornirea motorului M se apasă butonul BP, astfel se alimentează bobina contactorului C1, care își va închide contactele conectând motorul M direct la rețeaua electrică trifazată. Contactorul C1 se va automenține alimentat prin contactul auxiliar legat în paralel cu butonul BP, chiar dacă se încetează acționarea butonului BP. Pentru oprirea motorului M se apasă butonul BO.

Pornirea directă este cea mai simplă metodă pentru pornirea motoarelor asincrone, această metodă este folosită pentru motoarele de puteri mici, sau pentru motoarele cu circuite dedicate de alimentare, este folosită în aplicațiile unde este nevoie de porniri rapide. Avantajele acestei metode sunt simplitatea instalației, costuri reduse, gabarit mai redus a instalației datorită lipsei echipamentelor și tablourilor auxiliare. [9] [10] [11]

Figura nr. II.5.4.1 Pornirea directă a unui motor asincron trifazat.

Pornirea indirectă

În cele mai multe cazuri se realizează prin reducerea tensiunii de alimentare, ceea ce duce la reducerea curentului de pornire, acest lucru are dezavantajul că odată cu reducerea tensiunii se reduce și cuplul de pornire, care este proporțional cu pătratul tensiunii aplicate. Astfel se recomandă pornirea motoarelor în gol, fără sarcină. Reducerea tensiunii se poate realiza cu un autotransformator, elemente reactive sau cu rezistoare.

Una dintre cele mai simple metode de reducere a tensiunii este înserierea unor rezistoare în circuitul de alimentare a statorului. Astfel se reduce curentul de pornire a motorului, iar în momentul în care motorul a ajuns la turația nominală n, aceste rezistoare vor fi scurtcircuitate, motorul fiind alimentat la tensiuni nominale, ducând la funcționarea acestuia în parametrii nominali. Astfel se realizează o pornire fără șocuri de curent în motor, și căderi de tensiune pe rețeaua de alimentare, iar după scurtcircuitarea rezistoarelor, motorul funcționează la cuplu nominal.

Figura nr. II.5.4.2 Pornirea unui motor asincron cu rezistoare în circuitul statoric.

În figura nr. II.5.4.2 este reprezentată schema electrică pentru pornirea unui motor asincron cu rezistoare în circuitul statoric, prin apăsarea butonului BP contactorul C1 își va închide contactele realizeazând cuplarea motorului la rețeaua trifazată, deoarece rezistoarele R1÷3 sunt înseriate cu motorul M, motorul va fi alimentat la o tensiune redusă, când motorul M ajunge la turația nominală, se apasă butonul BSC care va alimenta contactorul C2, acesta își va închide contactele, scurtcircuitând rezistoarele R1÷3. Butonul BO întrerupe alimentarea motorului M. Operatorul trebuie să aștepte ca motorul să ajungă la turația nominală pentru a scurtcircuita rezistoarele, acest lucru se poate automatiza prin relee de temporizare.

Pornirea stea-triunghi este cea mai des folosită și cea mai simplă metodă indirectă de pornire a unui motor asincron trifazat, această metodă necesită ca motorul să permită accesul la înfășurările statorice, adică ambele borne a fiecărei înfășurări să fie scoasă la cutia de borne a motorului. Pornirea stea-triunghi se poate realiza utilizând un comutator acționat manual sau folosirea contactoarelor trifazate care vor schimba conexiunea alimentării bornelor. Pornirea stea-triunghi se poate aplica numai motoarelor care pot fi alimentate la tensiunea de linie a rețelei Ul, adică motoarelor care au tensiunea nominală Un=400[V].

La pornire, înfășurarea statorică se leagă în stea, astfel tensiunea de alimentare devine tensiunea de fază.

(II.5.4.3)

Cuplul de pornire se reduce, față de cel nominal al motorului.

(II.5.4.4)

La conexiunea triunghi, curentul de pornire este IpΔ.

(II.5.4.5)

Deoarece, curentul de fază la conexiunea triunghi este IfΔ.

(II.5.4.6)

Unde IpY este curentul de pornire în conexiunea stea, rezultă că curentul de pornire în conexiunea stea IpY este de trei ori mai mic decât curentul de pornire în conexiunea triunghi IpΔ.

(II.5.4.7)

Astfel se reduce curentul de pornire al motorului asincron trifazat, reducând sau chiar eliminând efectele negative care le-ar putea cauza motorul la pornire prin conectare directă la rețea. Schimbarea din conexiune stea în conexiune triunghi se efectuează numai în apropierea turației nominale n, astfel se va evita șocul de cuplu care s-ar produce la conexiunea directă în triunghi. Motivul pentru care se reduce curentul în cazul legăturii stea este legarea în serie a câte două înfășurări între două faze, astfel crește rezistența, scăzând curentul.

Figura nr. II.5.4.3 Pornirea stea-triunghi a unui motor asincron trifazat.

În figura nr. II.5.4.3 este reprezentată pornirea stea-triunghi a unui motor asincron trifazat M, unde contactorul C1 cuplează motorul M la rețeaua electrică trifazată, pentru a porni motorul se apasă butonul BP, acesta va închide contactorul C1 și C2, motorul va porni în conexiune stea. Când motorul a ajuns la turație nominală se apasă butonul BΔ, care va deschide contactorul C2 și va închide contactorul C3 care va realiza conectarea motorului în triunghi. Pentru a opri motorul se apasă butonul BO. Aceasta nu este o schemă de pornire automată, operatorul trebuie să pornească manual motorul în stea și să aștepte până cînd motorul ajunge la turație nominală pentru a comuta în triunghi, pentru automatizare se pot folosi relee de temporizare. [9] [10] [11]

II.6 Releele electrice prezente pe stand

II.6.1 Contactoare electromagnetice

Figura nr. II.6.1 Contactor elecromagnetic Telemecanique LC1D1210.

Contactoare electromagnetice, cu 4 contacte de forță, care permit circulația unui curent de 9 [A], montate pe șină omega, iar bornele acestora sunt plasate pe stand.

Tabel nr. II.6.1.1 Caracteristici ale contactoarelor Telemecanique LC1D1210.

Contactoarele sunt prevazute cu blocuri de contacte auxiliare Freeder LA1-DN11, un contact NO și unul NC.

Tabel nr. II .6.1.2 Caracteristici ale blocurilor de contacte auxiliare Freeder LA1-DN11.

II.6.2 Întreruptor automat

Figura nr. II.6.2 Întreruptor automat T&G DZ47-60.

Întreruptor automat de linie, 3P, tensiunea nominală de 230 / 400 [V], la 50 / 60 Hz, curent nominal de 10 [A], caracteristica de declanșare C.

II.6.3 Releele electrice de temporizare

Figura nr. II.6.3.1 Releu electronic de timp Schrack ZR5MF011. [13]

Releu electronic de timp, multifuncțional, funcția trebuie aleasă înainte de alimentare cu tensiune. Becul verde semnalizează alimentarea releului cu tensiune iar cel galben semnalizează alimentarea bobinei releului care acționează asupra contactelor. Reglarea se face mecanic.

E – temporizare la acționare

Când releul este alimentat cu tensiune, pâlpâie becul verde, și se începe temporizarea, la terminarea temporizării se aprinde becul verde, releul comută și se aprinde becul galben.

R – temporizare la revenire

Releul trebuie alimentat dinainte, becul verde trebuie să fie aprins, când se închide contactul S, releul comută și se aprinde becul galben. Temporizarea începe când se deschide contactul S, becul verde pâlpâie, la terminarea temporizării releul comută și se stinge becul galben.

Ws – o singură acționare, cu contact de control

Releul trebuie alimentat dinainte, becul verde trebuie să fie aprins, când se închide contactul S, releul comută și se aprinde becul galben iar becul verde începe să pâlpâie. Releul începe temporizarea, la terminarea temporizării se aprinde becul verde, releul comută și se stinge becul galben. În timpul temporizării, contactul S nu are niciun efect.

Wa – acționare la deschiderea contactului de control, o singură dată

Releul trebuie alimentat dinainte, becul verde trebuie să fie aprins, când contactul S se deschide, releul comută și se aprinde becul galben. Se începe temporizarea și becul verde pâlpâie, la terminarea temporizării se aprinde becul verde, releul comută și becul galben se stinge. În timpul temporizării, contactul S nu are niciun efect.

Es – temporizare la acționare, cu contact de control

Releul trebuie alimentat dinainte, becul verde trebuie să fie aprins, când contactul S se închide se începe temporizarea și becul verde începe să pâlpâie. Când temporizarea se termină, se aprinde becul verde, releul comută și se aprinde becul galben. Starea se menține cât timp contactul S este închis.

Wu – o singură acționare controlată de tensiune

Când releul este alimentat cu tensiune, releul comută și becul galben este aprins, becul verde pâlpâie și se începe temporizarea. La terminarea temporizării becul verde se aprinde, releul comută și becul galben se stinge. Se menține starea cât timp este tensiune.

Bp – funcționare intermitentă

Când releul este alimentat cu tensiune, releul intră într-un ciclu de comutare, în funcție de valoarea temporizării setată. [13]

Tabel nr. II.6.2.1 Intervale de timp care pot fi reglate pentru releul Schrack ZR5MF011.

Tabel nr. II.6.2.2 Caracteristicile principale ale releului Schrack ZR5MF011. [13]

Figura nr. II.6.3.2 Relee de timp CKC AH3-3.

Relee de temporizare, cu reglare mecanică, montate pe șină omega. Pe panou sunt prezente două astfel de relee, unul este cu interval de temporizare de la 0,01 secunde până la 10 secunde, iar celălalt de la 0,01 secunde până la 10 minute. [12]

Tabel nr. II.6.2.3 Caracteristici ale releelor CKC AH3-3. [12]

Montarea se face în soclu cu 8 pini, soclul se poate aplica prin înșurubare sau se poate monta pe șină omega. Aceste relee pot realiza doar temporizări la acționare.

Figura nr. II.6.3.3 Releu de timp Punai DH48S.

Releu de temporizare, cu reglare digitală, montat pe șină omega cu bornele scoase pe panou. Interval de temporizare de la 0,01 secunde până la 99 ore și 99 minute. Reglarea se face prin butoane cu acționare prin apăsare, se poate regla individual fiecare digit și se poate alege domeniul de timp dorit. Releul afișează valoarea reglată prin intermediul ecranului LED. [12]

Tabel nr. II.6.2.4 Caracteristici ale releului de timp Punai DH48S-1Z. [12]

Montarea se face în soclu cu 8 pini, soclul se poate aplica prin înșurubare sau se poate monta pe șină omega. Aceste relee pot realiza doar temporizări la acționare.

II.7 Cronometrul electronic

Cronometrul este un dispozitiv de măsurare a timpului, când acesta este pornit, începe numărătoarea, și va continua să măsoare până în momentul în care este oprit. În general un cronometru are o construcție asemănătoare unui ceas mecanic, care în general are o precizie de 10÷100 [ms], aceasta fiind cea mai mică valoare de timp pe care acesta o poate măsura și afișa. Dezavantajul unui asemenea dispozitiv este acționarea prin apăsarea unui buton de către un om, ceea ce semnifică o întârziere a pornirii măsurării datorită vitezei mari de reacție a omului.

Datorită apariției cronometrelor electronice, care nu conțin piese în mișcare, se poate obține o precizie mai mare a măsurării, iar datorită construcției, se poate acționa direct pe cale electrică.

II.7.1 Cronometrul electronic (exterior – carcasă):

Figura nr. II.7.1 Exteriorul cronometrului electronic.

Cronometrul electronic prezintă un afișaj cu 5 digit-uri, un buton Start / Stop pentru pornirea și oprirea cronometrului, un buton Reset pentru resetarea cronometului; două seturi de borne pentru acționarea butonului Start / Stop. Cronometrul este alimentat printr-un acumulator de 1,5 [V].

II.7.2 Cronometrul electronic (interior – conexiuni):

Figura nr. II.7.2.1 Componentele cronometrului electronic.

Se foloseste un releu intermediar RI1 pentru pornirea și oprirea cronometrului electronic, deoarece este nevoie doar de un impuls pentru aceasta, releul intermediar RI2 are rolul de a întrerupe releul RI1 după ce acesta a realizat acționarea cronometrului. Releul RI2 se va automenține pornit pentru a evita reconectarea releului RI1, creeând un ciclu infinit de comutări.

RI1` și RI2` formează al doilea circuit de comandă al cronometrului și este identic cu primul.

Cu toate că releul intermediar RI1 are un timp de răspuns diferit de 0, acesta este de maxim 20 [ms], ceea ce ar determina o întârziere a pornirii cronometrului și o eroare la măsurare, tot un releu asemănător va realiza oprirea cronometrului, cu aceeași întârziere, ceea ce ar determina afișarea exactă a timpului parcurs, adică valoarea reală a temporizării releului de temporizare, care trebuie măsurată.

Figura nr. II.7.2.2 Grafic de acționare a cronometrului.

Timpul reglat al releului de temporizare este notat cu tr acesta este timpul reglat al mecanismului de temporizare al releului, din momentul în care releul primește comanda de acționare, în paralel și cu o mică întârziere ta, cronometrul electronic primește comanda de pornire. După terminarea temporizării, releul comută sarcina, moment în care, în paralel și cu aceeași întârziere ta, cronometrul electronic primește comanda de oprire. Întârzierea este dată de timpul propriu de acționare al releului de acționare RI1 al cronometrului.

Astfel timpul de măsurare al cronometrului este egal cu tr doar decalat față de cel al releului iar cronometrul va afișa timpul real de acționare al releului.

Ambele relee care sunt folosite în circuitele de acționare ale cronometrului sunt de același tip și model, iar timpii lor de acționare sunt aproape identici sau neglijabili în comparație cu valoarea temporizării măsurate a releului de temporizare.

Folosind același releu pentru acționarea cronometrului electronic, se reduc mai mult erorile, deoarece, întârzierea va fi a aceluiași releu, la pornirea și la oprirea cronometrului.

Figura nr. II.7.2.3 Folosirea unui singur releu pentru acționare.

În figura 3.7.2.3 RI1 este singurul releu care acționează asupra cronometrului, cu aceeași întârziere de acționare la pornire și la oprire, iar RI2 și RI3 sunt relee pentru decuplare care lucrează individual formând două circuite de acționare separate.

II.7.3 Circuitul electronic de acționare al cronometrului:

Figura nr. II.7.3 Schema electrica de acționare al cronometrului.

II.7.4 Releele intermediare folosite pentru acționarea cronometrului

Figura nr. II.7.4 Relee instantanee Omron MY2-J.

Tabel nr. II.7.4 Caracteristici ale releelor Omron MY2-J. [6]

II.8 Exemple de aplicații ale releelor de temporizare:

Figura nr. II.8.1 Instalație de iluminat, cu temporizare.

Pornirea montajului se realizează prin apăsarea butonului BP, astfel se alimentează bobina contactorului C1 care va închide contactele C1 alimentând becurile B1÷3 de asemenea contactorul C1 realizându-și automenținerea, nu mai este nevoie de menținerea apăsată a butonului BP. În paralel se alimentează releul de timp RT1, care începe temporizarea, la terminarea temporizării releul își va deschide contactul, oprind alimentarea becurilor B1÷3 deoarece se întrerupe alimentarea bobinei contactorului C1.

Figura nr. II.8.2 Circuit bistabil, de semnalizare, realizat folosind două relee de temporizare.

Pornirea montajului se realizează prin apăsarea butonului BP, astfel se alimentează bobina contactorului C1 care va închide contactele C1 alimentând becul B1, în paralel se alimentează releul RT1, care la finalul temporizării va comuta, alimentând becul B2, totodată va porni releul de temporizare RT2, care după un anumit timp va întrerupe alimentarea releului RT1, contactele releului RT1 vor reveni la poziția normală, astfel se va întrerupe alimentarea releului RT2, a cărui contacte de asemenea vor reveni la normal, astfel se realimentează releul RT2 și becul B1 iar ciclul se reia.

Figura nr. II.8.3 Pornirea unui motor electric trifazat legat în stea, cu rezistoare în circitul statoric, și scurtcircuitarea temporizată a acestora.

Pornirea montajului se realizează prin apăsarea butonului BP, astfel se alimentează bobina contactorului C1 care va închide contactele C1 alimentând motorul M, de asemenea contactorul C1 realizându-și automenținerea, nu mai este nevoie de menținerea apăsată a butonului BP. În paralel se alimentează releul de timp RT1, care începe temporizarea, la terminarea temporizării releul își va închide contactul, alimentând bobina contactorului C2 care va scurtcircuita rezistoarele R1÷3.

Figura nr. II.8.4 Pornirea unui motor electric trifazat legat în triunghi, cu rezistoare în circitul statoric, și scurtcircuitarea temporizată a acestora.

Pornirea montajului se realizează prin apăsarea butonului BP, astfel se alimentează bobina contactorului C1 care va închide contactele C1 alimentând motorul M, de asemenea contactorul C1 realizându-și automenținerea, nu mai este nevoie de menținerea apăsată a butonului BP. În paralel se alimentează releul de timp RT1, care începe temporizarea, la terminarea temporizării releul își va închide contactul, alimentând bobina contactorului C2, care va scurtcircuita rezistoarele R1÷3.

Figura nr. II.8.5 Pornirea stea-triunghi temporizată a unui motor electric trifazat.

Pornirea montajului se realizează prin apăsarea butonului BP, astfel se alimentează bobina contactorului C1 care va închide contactele C1 și C2 alimentând motorul M legat în stea, de asemenea contactorul C1 realizându-și automenținerea, nu mai este nevoie de menținerea apăsată a butonului BP. În paralel se alimentează releul de timp RT1, care începe temporizarea, la terminarea temporizării releul va comuta, întrerupând alimentarea bobinei contactorului C2 și alimentând bobina contactorului C3 care va lega motorul M în triunghi.

Figura nr. II.8.6 Schimbarea temporizată a sensului de rotație a unui motor electric.

Pornirea montajului se realizează prin apăsarea butonului BP, astfel se alimentează bobina contactorului C1 care va închide contactele C1 alimentând motorul M, de asemenea contactorul C1 realizându-și automenținerea, nu mai este nevoie de menținerea apăsată a butonului BP. În paralel se alimentează releul de timp RT1, care începe temporizarea, la terminarea temporizării releul va comuta, întrerupând alimentarea bobinei contactorului C1 și alimentând bobina contactorului C2 care inversa două dintre faze, schimbând sensul de rotație a motorului M.

II.9 Determinări experimentale

Am făcut măsurători asupra releelor de timp de pe stand, am folosit cronometrul electronic pentru a măsura intervalul de timp de la comanda releului de timp și comutația sarcinii. Măsurătorile au fost făcute la bornele releelor și a becurilor, pentru toate releele. Măsurătorile au fost făcute în aceleași condiții pentru toate releele.

Tabel cu datele rezultate din măsurătorile experimentale:

Tabel nr. II.9a Măsurători realizate asupra temporizării releelor.

Tabel nr. II.9b Măsurători realizate asupra temporizării releelor.

Am realizat grafice după datele rezultate din măsurătorile experimentale, folosind programul Microsoft Office Excel 2007.

Graficele trasate după valorile din tabelele nr. II.9a și II.9b:

Figura nr. II.9.1 Grafic pentru releele de timp reglate la 5 secunde.

Figura nr. II.9.2 Grafic pentru releele de timp reglate la 10 secunde.

Figura nr. II.9.3 Grafic pentru releele de timp reglate la 30 secunde.

Figura nr. II.9.4 Grafic pentru releele de timp reglate la 60 secunde.

Se poate observa din grafice că în fiecare situație releul Punai DH48S-1Z acționează cel mai aproape de valoarea dorită, așadar este clar că releele de timp cu reglaj digital au cea mai bună precizie. Cu toate că releul Punai DH48S-1Z este un releu mai ieftin, față de relee asemănătoare produse de alți fabricanți, prin simplul fapt că se poate regla ușor și precis datorită construcției sale, îl face un releu potrivit pentru orice aplicație unde este nevoie de precizie ridicată. Releele cu reglaj analog nu acționează la timpul reglat, sau valoarea temporizării nu poate fi reglată cu mare precizie, nu se cunoaște valoarea reală a timpului de acționare, chiar dacă acul indicator este fix pe o anumită poziție pe scara gradată, o mică deviere poate crește sau scade cu mult valoarea temporizării releului.

Concluzii

Deoarece valoarea reală de acționare a releului diferă de valoarea reglată, apare o eroare, această eroare se numește eroare relativă de reglaj, care arată cu cât întârzie sau acționează mai devreme releul, față de timpul dorit. Această eroare relativă de reglaj se calculează cu relația amintită la punctul I.4, aceasta fiind:

(I.4)

Unde: εr – eroarea relativă de reglaj,

Xa – valoarea de acționare,

Xreg – valoarea reglată.

Această eroare relativă de reglaj εr dă informații asupra preciziei echipamentului.[1] [2]

Releul Schrack ZR5MF011, reglat să acționeze la 5 secunde, a acționat la 4,66 secunde, reglajul a fost făcut exact unde este indicat 5 secunde pe marcajul releului. Astfel eroarea relativă de reglaj a releului Schrack ZR5MF011 este .

Releul Punai DH48S-1Z, reglat să acționeze la 5 secunde, a acționat la 5,03 secunde, reglajul a fost făcut exact la 5 secunde, deoarece releul are afișaj digital. Astfel eroarea relativă de reglaj a releului Punai DH48S-1Z este .

Releul CKC AH3-3 cu interval de timp de 10 secunde, reglat să acționeze la 5 secunde, a acționat la 5,13 secunde, reglajul a fost făcut exact unde este indicat 5 secunde pe marcajul releului. Astfel eroarea relativă de reglaj a releului CKC AH3-3 cu interval de timp de 10 secunde este .

Releul CKC AH3-3 cu interval de timp de 10 minute, reglat să acționeze la 30 secunde, a acționat la 31,78 secunde, reglajul a fost făcut exact unde este indicat 30 secunde pe marcajul releului. Astfel eroarea relativă de reglaj a releului CKC AH3-3 cu interval de timp de 10 minute este .

Se observă că cea mai mare eroare de reglaj o are releul Schrack ZR5MF011, care acționează mult mai devreme decât valoarea dorită, cu -6,8 % din timpul reglat. Acest lucru este un dezavantaj, dar se poate observa că la valori limită pe un anumit interval de timp, releul comută cu o precizie ridicată, acest lucru se datorează poziției fixe pe care o are șurubul de reglaj la final de cursă. Releul Schrack ZR5MF011 are avantajele că are un gabarit redus, este modular, are valoare mare a timpului de reglaj și are mai multe funcții, dar este mai greu de reglat deoarece șurubul de reglare este de dimensiuni foarte mici și scara gradată a acestuia este de asemenea de dimensiuni foarte mici, acesta este marele dezavantaj al releului, în plus reglajul se face cu o șurubelniță, care nu tot timpul este disponibilă.

Releul Punai DH48S-1Z are cea mai mică eroare de reglaj, doar 0,6 % față de timpul reglat, acest lucru arată că releul cu reglaj digital are o precizie mult mai bună decât un releu cu reglaj mecanic / analog. Releul Punai DH48S-1Z este cel mai ușor de reglat deoarece are un afișaj digital și reglarea se face prin butoane cu apăsare nu prin butoane care se rotesc, astfel are o precizie foarte bună deoarece afișează valoarea exactă a temporizării, dar dezavantajul este că ocupă mai mult loc datorită dimensiunilor.

Releele CKC AH3-3 au o precizie medie, dar pentru o anumită aplicație trebuie ales releul cu intervalul de timp potrivit, acestea nefiind versatile. Aceste relee sunt mai ușor de reglat deoarece au o scară gradată de dimensiuni mai mari, dar tot apare o eroare de reglaj datorită modului de reglare. Se observă că la releele CKC AH3-3 precizia scare cu creșterea valorii intervalului de timp pentru care au fost construite, astfel la releele cu intervale de timp mari de ordinul orelor sau zilelor va fi dificil de realizat reglaje precise de ordinul secundelor sau chiar minutelor.

Folosind cronometrul electronic se poate regla cu precizie ridicată diferite relee de timp pentru a obține valoarea dorită a temporizării. Acest cronometru nu este unul de precizie foarte ridicată, el este realizat doar pentru a arăta și calcula eroarea relativă de reglaj a diferitelor relee de timp.

Releele de timp ajută la realizarea instalațiilor automate, astfel se reduce numărul de intervenții ale omului în anumite procese industriale sau chiar casnice. Am observat din montajele pe care le-am realizat pe acest panou, că aceste relee pot fi folosite în multe aplicații unde omul trebuie să repete aceeași operație de mai multe ori, aș putea realiza instalații care să ajute omul să își reducă din muncă, lăsând mașinile să lucreze singure. Omul va trebui sa intervină doar în cazuri de avarie sau pentru mentenanță, rămânându-i timp pentru alte activități cum ar fi cercetarea și descoperirea de noi moduri și tehnologii pentru realizarea unor mașini automate și mai performante. Deoarece omul obosește după realizarea aceleași operații de mai multe ori, rezultă că performanța și calitatea muncii sale va scădea, în schimb o mașină ar putea lucra perioade îndelungate de timp la aceleași nivele de calitate.

Utilizând aceste relee de timp, pe acest stand se pot realiza diferite aplicații experimentale, asemănătoare instalațiilor industriale sau casnice, care folosesc relee de timp, pentru automatizarea anumitor procese, cu scopul studiului releelor electrice de timp.

Bibliografie

[1] – Hoble Dorel, Stașac Claudia. Aparate și echipamente electrice. Editura Universității din Oradea, Oradea, 2004

[2] – Hortopan Gheorghe. Aparate electrice. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1967

[3] – http://en.wikipedia.org/wiki/Relay

[4] – http://en.wikipedia.org/wiki/Solid-state_relay

[5] – http://www.findernet.com/en-GB/home

[6] – http://www.ia.omron.com/

[7] – http://www.moeller.net/en/index.jsp

[8] – Bandici Livia. Utilizarea energiei electrice. Editura Universității din Oradea, Oradea, 2004

[9] – Bichir Năstase, Răduți Constantin, Diculescu Ana-Sofia. Mașini electrice. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

[10] – Nicolae Andrei. Mașini electrice. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

[11] – Băla Constantin. Mașini electrice. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

[12] – http://www.tehnoelectric.ro/

[13] – http://www.schrack.ro/

[14] – Hortopan Gheorghe, ș.a.. Aparate electrice de joasă tensiune. Editura Tehnică, București, 1969

Bibliografie

[1] – Hoble Dorel, Stașac Claudia. Aparate și echipamente electrice. Editura Universității din Oradea, Oradea, 2004

[2] – Hortopan Gheorghe. Aparate electrice. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1967

[3] – http://en.wikipedia.org/wiki/Relay

[4] – http://en.wikipedia.org/wiki/Solid-state_relay

[5] – http://www.findernet.com/en-GB/home

[6] – http://www.ia.omron.com/

[7] – http://www.moeller.net/en/index.jsp

[8] – Bandici Livia. Utilizarea energiei electrice. Editura Universității din Oradea, Oradea, 2004

[9] – Bichir Năstase, Răduți Constantin, Diculescu Ana-Sofia. Mașini electrice. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

[10] – Nicolae Andrei. Mașini electrice. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

[11] – Băla Constantin. Mașini electrice. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

[12] – http://www.tehnoelectric.ro/

[13] – http://www.schrack.ro/

[14] – Hortopan Gheorghe, ș.a.. Aparate electrice de joasă tensiune. Editura Tehnică, București, 1969