Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Student Ionel Dutu Constanta, 2018 UNIVERSITATEA MARITI MA CONSTANTA FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA… [618610]
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
LUCRARE DE LICENȚĂ
Coordonator științific
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur
Student: [anonimizat], 2018
UNIVERSITATEA MARITI MA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
CONTACTOARE
ELECTROMAGNETICE
Coordonator științific
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur
Student: [anonimizat] , 2018
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student: [anonimizat]. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
3
Declarație
Prin prezenta declar că Lucrarea de licență cu titlul “ CONTACTOARE
ELECTROMAGNETICE ” este scrisă de mine și nu a mai fost prezentată
niciodată la o altă facultate sau instituție de învățământ superior din țară sau
străinătate. De asemenea, declar că toate sursele utilizate, inclusiv cele de pe
Internet, sunt indicate în lucrare, cu respectarea regulilor de evitare a plagiatului:
toate fragmentele de text reproduse exact, chiar și în traducere proprie din
altă limbă, sunt scrise între ghilimele și dețin referința precisă a sur sei;
reformularea în cuvinte proprii a textelor scrise de către alți autori deține
referința precisă;
rezumarea ideilor altor autori deține referința precisă la textul original.
Constanța, data
Absolvent: [anonimizat]
________________________ _
(semnătura în original)
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student: [anonimizat]. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
4 Cuprins
Introducere . Consideratii introductive ………………… ………….. ………. pg. 6
Capitolul 1 Noțiuni generale contacto are electromagnetic e ……….. ..pg. 7
1.1. Definiție … …………. …….. …………………………….. ……………….. pg. 8
1.2. Utilizare ……………………………………………………………………. pg. 9
1.3. Construcția contactoarelor electromagnetice …………… pg. 10
1.4. Comanda contacto arelor electromagnetic e ………………. pg. 12
1.5. Scheme cu protecții și semnalizări incluse …………… …… pg. 18
Capitolul 2 Clasificarea contactoarelor electromagnetice …………. pg. 22
2.1. Criterii de clasificare a c ontactoarelor electromagnetice
………………………………………………………………….. ……… …………. pg. 21
Capitolul 3 Contactoare electromagnetice de curent alternativ … pg. 23
3.1. Contactorul cu mișcare simp lă de translație …………….. pg. 23
3.2. Contactorul cu mi șcare dubl ă de transla ție ……………… pg. 25
Capitolul 4 Contactoare de curent continuu ……………………. ……… pg. 31
4.1. Contactorul cu mi șcare de transla ție cu întrerupere dublă
………….. ………………………………………………………………………. … pg. 33
4.2. Contactorul cu mi șcare de rota ție ………… ………. ………… pg. 33
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
5
Capitolul 5 Calculul de proiectare a electromagnetului de curent
conti nuu utilizat pentru actionarea contactorului ……………… ….. pg. 3 8
Concluzii ………………………………… ………………………. ………. …………… pg. 55
Bibliografie ………………………………………………. ………………… …………. pg 56
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
6 Consideratii introductive
Evolutia actuala in domeniul aparatelor electrice a permis contactoarelor sa
isi gaseasca o foarte mare utilizare in aplicatiile practice, in schemele de actionare
si auto matizare.Functionarea perfecta a acestor implica cunoasterea temeinica a
fenomenelor fizice si electrice ce stau la baza functionarii acestora si utiliz area lor
corecta in proiectarea , constructia si exploatarea acestora.
Aparatele electrice de comutație s ervesc la închiderea și deschiderea
circuitelor electrice, realizând sau suprimând legăturile electrice dintre bornele
aparatelor, mașinilor sau echipamentelor electrice.
Aparatele de conectare se consideră automate când c el puțin una dintre
acționări poat e avea loc automat. De obicei deschiderea este automată (eventual
comandată de către protecții) iar închiderea este fie automată fie comandată
manual. Din categoria echipamentelor automate de conectare la joasă tensiune fac
parte: contactoarele electromagn etice sau statice, întrerup ătoarele automate și
releele intermediare.
Dintre tipurile de echipamente automate de conectare la joasă tensiune
enumerate, lucrarea de față tratează contactoarele electromagnetice.
Contactoarele electromagnetice sunt aparate pentru comanda automată la
distanță, destinate pentru conectări și deconectări frecvente ale circuitelor
electrice de forță în regim normal de funcționare.
Contactoarele sunt aparate de comutație care pot realiza operați ile de
închidere, deschidere și comut are a unor circuite ca urmare a unei comenzi date
de un releu sau de un traductor, la anumiți parametri stabiliți. Ele pot fi și
acționate de un operator, prin utilizarea unui buton de comandă montat în
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
7 apropierea apratului sau la distanță. Sunt definite c a fiind aparate de comutație cu
o singură poziț ie de repaus , acț ionate altfel decât manual (electromagnetic,
pneumatic, hidraulic, etc).1
Contactorul este aparatul cel mai frecvent folosit în schemele electrice de
acționari și automatiză ri, ca elemente în circuitul de forță ș i comandă .
Datorită posibilit ății de a fi comandate la distan ță pe cale electrică, u șor
adaptabilă atât comenzilor voite cât și celor automate, contactoarele
electromagnetice au un larg domeniu de utilizare, în toate instala țiile modern e,
automatizate sau nu. Astfel, ele se folosesc pentru comanda și protec ția
electromotoarelor.
În instala ții complexe cu caracter automat sau semiautomat, contactoarele
servesc la comutarea unor circuite, în urma unor comenzi voite sau automate.
Comenzile automate pot fi date de relee de protec ție (de curent maxim, de timp
sau sensibile la un anumit parametru fizic-temperatură, presiune). Totodată
contactoarele creează posibilitatea realizării unor manevre cu frecvență mare în
timpi scurți pe baza unui prog ram dinainte stabilit.
Echipamentele moderne de trac țiune electrică, echipamentele pentru poduri
rulante, macarale, echipamente navale, etc. folosesc în exclusivitate acest sistem.
1 Popescu L., „ Instala ții și echipamente electrice ”, Editura Alma Mater, Sibiu, 2004
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
8 Capitolul 1
Noțiuni generale contactoare electromagnetice
1.1. De finiție
Contactorul electromagnetic este definit ca un aparat de comutație
electromecanică, acționat altfel decât manual (de un electromagnet la joasă
tensiune), cu o singură poziție de repaus, capabi l să stabilească, să suporte și să
întrerupă curenți nom inali și curenți mai mari decât cei nominali, dar care apar în
mod normal (nu curenți de scurtcircuit). Este destinat efectu ării unui mare num ăr
de comuta ții în sarcină (105 – 106) și unui num ăr și mai mare de comuta ții fără
sarcin ă (107).2
Contactoarele s unt aparate de comuta ție care pot realiza opera țiile de
închidere, deschidere și comutare a unor circuite ca urmare a unei comenzi date
de un releu, de un traductor sau de operatorul uman, la anumi ți parametri electrici
prestabili ți. Ele pot fi ac ționate d e un operator, prin utilizarea unui buton de
comand ă montat în apropierea aparatului sau de la distan ță. Tot din aceasta clasă
mai fac parte aparatele: contactorul static, întreruptorul de putere de tip limitativ
și de tip limitativ, siguranța fuzibilă.
Contactoarele conecteaz ă un circuit sub ac țiunea comenzii și men țin închis
circuitul atâta vreme cât dureaz ă aceast ă comand ă (având contactele principale
normal deschise – ND). Astfel de aparate au func ția de ruptor. Mai pu țin utilizate
sunt contactoarele cu funcție de conjunctor (care au contactele de for ță normal
închise –NI).
Contactoarele trebuie s ă poată suporta trecerea prin ele, un timp scurt, a
2 Delapeta M., Deaconu S., Iag _r A. „ Echipamente electr ice”, vol.I _i II, Centrul de
multiplicare al U.P.T., 2000
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
9 curentului de scurtcircuit și să deconecteze supracuren ții de ordinul 4 -6 ori
curentul nominal. Contactoarel e și ruptoarele au capacitatea de rupere redus ă
însă au rezisten ța mecanic ă foarte bun ă, asigurând un num ăr mare de manevre
cu frecven ță de comutare ridicat ă.
Aceste aparate pot fi de curent continuu, curent alternativ sau mixte. La
aparatele în regim mixt , contactele principale func ționeaz ă în curent continuu, iar
bobina de excita ție în curent alternativ sau invers.
1.2. Utilizare
Datorită posibilităt ii de a fi comanda te la distant ă pe cale electrică, ușor
adaptabilă atât comenzilor voite cât și celor a utomate, contactoarele
electro magnetice au un larg domeniu de utilizare, în toate instalat iile moderne,
automatizate sau nu. Astfel, ele se folosesc pentru comanda și pro tectia
electromotoarelor.
În instalat ii complexe cu caracter automat sau semiautomat, contactoarele
servesc la comutarea unor circuite, în urma unor comenzi voite sau auto mate.
Comenzile automate pot fi date de relee de protect ie (de curent maxim, de timp
sau s ensibile la un anumit parametru fizic-temperatură, presiune). Echipamentele
moder ne de tract iune electrică, echip amentele pentru poduri rulante, macarale,
echipamente navale, etc. folosesc în exclusivitate acest sistem.
Totodată contactoarele creează posibilitatea rea lizării unor manevre cu
frecventă mare în timpi scurti pe baza unui program dinainte stabilit.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
10 1.3. Construcția contactoarelor electromagnetic e
Din punct de vedere constructiv, la orice contactor distingem
următoarele părți:
1. Organul motor (sau sistemul de acționare) , constituiut dintr -un
electromagnet . Este cel care asigură deplasarea contactelor mobile.
Electromagnetul de acționare poate fi alimentat cu tensiune alternativă (în cea mai
mare parte a cazurilor) sau cu tensiune continuă.
2.Contactele principale (fixe și mobile). Acestea, împreună cu bornele
deintrare și de ieșire, căile de curent și punțile conductoare, sunt cele care asigură
continuitatea circuitului principal. Numărul lor este multiplu de trei (în
cazulcontactoarelor de curent alternativ trifazat) sau de doi (în cazul
contactoarelor decurent continu u). Ele sunt robuste, încât să reziste la frecvențe
mari și la un număr cât mai ridicat de manevre.
3. Camerele de stingere . Au rolul de a activa stingerea arcului care
apareîntre contactele principale. La contactoarele de curent continuu se folosesc
camer ede stingere bazate pe principiul deionizării (în co ntact cu pereții reci),
asociat
cu suflajul magnetic. La contactoarele de curent alternativ camerele de stingere
funcționează pe baza principiului efectului de electrod asociat cu efectul de nișă.
4. Cont actele auxiliare . Acestea, împreună cu bornele și căile de
curent aferente, sunt cuplate mecanic cu contactele principale. Ele pot fi normal
închise și/sau normal deschise și sunt folosite în circuitele auxiliare ale
contactorului.Contactele auxiliare sunt necesare menținerii sub tensiune a bobinei
electromagnetului, semnalizării și asigurării interblocajului comenzilor.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
11 5. Releele de protecție . Cel mai frecvent, la contactoarele
electromagneticesunt utilizate relee termice (termobimetalice) și relee
electro magnetice. (Ele vor fitratate în subcapitolele următoare ale lucrării.)
6. Carcasa aparatului și sistemul de prindere sunt formate din
ansamblulde piese izolante și metalice care asigură protecția, ghidajul și fixarea
aparatului în poziția normală de funcț ionare, cât și izolarea electrică a tuturor
pieselor subtensiune (între ele și față de masă).
Toate aceste elemente se regăsesc în figura 1, în care este schițat un tip
constructiv de contactor electromagnetic.
Figura 1 Contactor electromagnetic cu dubla intrerupere
În figura 1 este reprezentat un contactor cu mișcare de translație, cu dublă
întrerupere, folosit în circuitele de curent alternativ. Aici, elementul motor este un
electromagnet monofazat cu spiră în scurtcircuit, cu armătura fixă 8, înfășurare a
de excitație 6 și armătura mobilă 5. Alimentarea bobinei 6 (pe la bornele 7)
determină atragerea armăturii 5 și, odată cu ea, a casetei izolante 11. În acest
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
12 mod, puntea conductoare 9 (pe care se găsesc câte două contacte mobile 1)
stabileștecele două c ontacte (contactele fixe fiind notate cu 2), realizând
astfel continuitateacircuitului principal, între bornele 3. Resortul 10 (comprimat în
interiorul casetei 11) realizează presiunea de contact necesară contactelor
principale. Invers, la întreruper ea alimentării electromagnetului, sub acțiunea
resoartelor antagoniste 4, armătura
mobilă revine în poziția inițială, întrerupând circuitul principal al contactorului.
Avantajel e acestei variante constructive sunt legate de întreruperea circuitului
(pe fiecare fază) în câte două locuri și de eliminarea legăturilor flexibile.
Uzual, astfel de contactoare sunt destinate conectării motoarelor electrice
dec.a., a reostatelor de pornire si reglaj, dar și pentru diverse comutații în rețelele
de forță și de iluminat (de curent alternativ).3
1.4. Comanda contactorului electromagnetic
Pentru comanda contactoarelor electromagnetice se folose ște de obicei un
buton dublu de ac ționare , cu revenire (format din înserierea a dou ă contacte
unul NI și unul ND). Alimenta rea bobinei contactorului se face de la o surs ă de
curent alternativ, de la o surs ă de curent continuu sau de la un redresor.
Dacă butonul de comand ă este cu revenire trebuie s ă se foloseasc ă un
contact auxiliar ND a contactorului pentru memorarea comenzii (contact de
automen ținere). Acest contact este în paralel cu contactul ND al butonului de
pornire.4
3 Delapeta M., Deaconu S., Iag ăr A. „ Echipamente electrice”, vol.I și II, Centrul de
multiplicare al U.P.T., 2000
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
13 Rezult ă că pentru comanda cu butoane cu revenire a contactoarelor
electromagnetice, acestea vor fi prev ăzute cu cel pu țin un contact auxiliar (ND).
Repreze ntarea grafic ă a schemelor electrice se poate face conform
standardelor prin:
– scheme de lucru (complet ă) în care aparatele electrice și pă rțile lor
componente sunt reprezentate a șa cum sunt plasate în realitate (conform
legăturilor lor fizice);
– scheme electrice desf ășurate (func ționale) în care elementele componente
ale aparatelor sunt reprezentate în mod logic, separând circuitele
de for ță și cele de comand ă și control. Deoarece sunt mai sugestive și mai ușor de
utilizat se recomand ă utilizarea în docu menta țiile tehnice a schemelor electrice
desfășurate.5
Figura 2 . Schema de lucru (complet ă) de alimentare și comand ă a unui
contactor trifazat cu electromagnet de c.a. (În figura 2. este prezentat ă schema
de comand ă a unui contactor trifazat acționat de un electromagnet de c.a. ).
4 Popescu L., „ Instala ții și echipamente electrice ”, Editura Alma Mater, Sibiu, 200 4
5 Peter C., „ Instala ții electrice de distribu ție”, Editura Mediamira 2000
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
14 Comanda contactorului se face printr -un buton dublu sau prin dou ă butoane
simple (S 1, S 2). Prin ap ăsarea butonului de pornire S 2 se alimenteaz ă bobina
contactorului K (0 -1) de la faza R și nulul re țelei O, ceea ce duce la închide rea
contactelor principale K (2 -4, 6 -8, 10 -12), ceea ce duce la alimentarea
consumatorului conectat la bornele A, B, C, cu tensiunile fazelor
R, S, T. Concomitent se închide contactul auxiliar K (14 -16), de automen ținere
care asigur ă menținerea sub tensiun e a bobinei contactorului după ce butonul de
comand ă (cu revenire) revine la starea ini țială.6
Întreruperea aliment ării consumatorului se face de la butonul de oprire S 1,
care întrerupe alimentarea bobinei contactorului ceea ce conduce la deschiderea
conta ctelor principale.
Aceea și schem ă de comand ă a contactorului este reprezentat ă sub forma
unei scheme electrice desf ășurate (func țional ă) în figura 3. Din aceast ă
reprezentare a schemei electrice, mai clar ă și mai simpl ă reiese juste țea afirma ției
că reprez entarea desf ășurată a schemelor electrice este recomandabil ă.
Figura 3. Schema electric ă desfășurată de alimentare și comand ă a unui
contactor trifazat cu electromagnet de c.a.
6 Moldovan L., „ Echipamente electrice” , U. T. T., Timi șoara, 1994
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
15 Pentru cazul contactoarelor de c.c. ac ționate de electromagne ți de c.c.,
alimentarea se face de la o surs ă de c.c.. În figura 4. de mai jos este prezentat ă atât
schema electric ă desfășurată cât și cea de lucru pentru alimentarea și comanda
unui contactor de c.c..
Func ționarea schemei este similar ă celei precedente. La ac ționarea
butonului S2 este alimentat ă bobina contactorului K (0 -1) și se închid contactele
principale K (2 -4, 6-8) alimentându -se cu de la sursa de tensiune continu ă
consumatorul racordat la bornele A, B.
Comanda de pornire este memorat ă de contactul de automen ținere K (10-
12). Oprirea se face de la butonul S1 care întrerupe alimentarea bobinei
contactorului. La electromagne ți de ac ționare de c.c. se poate dimensiona
economic bobina electromagnetului deoarece în pozi ția închis a contactorului
forța dezvoltat ă de elec tromagnet este maxim ă și mult superioar ă celei necesare
asigur ării presiunii pe contacte. Se poate deci folosi o rezisten ță economizatoare
R, înseriat ă cu bobina contactorului și scurtcircuitat ă de contactul auxiliar NI al
acestuia K (3 -5).
La ac ționarea b utonului de pornire S2 bobina va fi parcurs ă de un curent
mare, limitat doar de rezisten ța bobinei iar dup ă acționarea contactorului
contactul K (3 -5) deschizându -se rezisten ța R este înseriat ă cu bobina
contactorului reducând mult valoarea curentului ce p arcurge bobina. Scade astfel
solicitarea termic ă a bobinei și consumul.7
7 Delapeta M., Deaconu S., Iag ăr A. „ Echipamente electrice”, vol.I și II, Centrul de
multiplicare al U.P.T., 2000
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
16
Figura 4. Schema complet ă (de lucru) și Schema electric ă desfășurată
(func țional ă) pentru alimentarea și comanda unui contactor bipolar de c.c.
acționat de un electromagnet de c .c.
Pentru contactoare de c.a. care alimenteaz ă consumatori cu șocuri mari de
curent în momentul anclan șării nu se pot face conect ări la frecven țe mari și de
aceea se recomand ă acționarea cu electromagne ți de c.c. alimenta și prin punți
redresoare.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
17
Figura 5. Schema complet ă și Schema electric ă desfășurată pentru
alimentarea și comanda unui contactor trifazat ac ționat de un electromagnet
de c.c.
În figura 5. este prezentat ă schema de lucru și schema electric ă desfășurată
pentru alimentarea și comanda u nui contactor trifazat ac ționat de un
electromagnet de c.c.. Func ționarea schemei este similar ă schemei precedente
doar c ă alimentarea bobinei de c.c. a electromagnetului de ac ționare se face prin
puntea redresoare V de la tensiunea de faz ă a rețelei trifa zate. Rolul rezisten ței
economizatoare R este acela și ca la schema precedent ă.
Toate schemele prezentate pot fi completate cu circuite de semnalizare
formate din becuri înseriate cu contacte auxiliare NI sau ND ale contactorului
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
18 și care semnalizeaz ă poziția acționat sau neac ționat a contactorului .8
1.5. Scheme cu protecții și semnalizări incluse
În execuție normală, contactorul electromagnetic propriu -zis nu este un
echipament de protecție. Dacă însă, în serie, în circuitul contactelor principale se
conec tează atât siguranțe fuzibile, cât și relee termobimetalice și/sau relee electro –
magnetice,contactorul electromagnetic va îndeplini și funcția de echipament de
protecție împotriva supracurenților . Aceste relee pot fi montate individual (câte
unul pe fiecar e fază) sau se pot realiza sub forma unor blocuri de
câte trei relee termobimetalice, respectiv electromagnetice. Pentru protecția îm-
potriva scurtcircuitelor, contactoarele sunt asociate cu siguranțe fuzibile.
Pentru protecția împotriva scăderii sau dipariției tensiunii,
contactoarele pot fi prevăzute cu relee minimale de tensiune, dar, în mod uzual,
acest rol este îndeplinit chiar de bobina contactorului, care își
va elibera armătura mobilă, atunci când tensiunea scade sub 0,7 U N.
În plus, pe același tablou (sau panou electric) lângă
contactoare pot fi montate și alte relee. Acestea, legate electric, vor asigura core-
lația cu anumiți parametri fizici (deplasarea, sens mișcare, temperatura, presiunea
etc.) controlați sau vor realiza o anumită temporizar e (cu relee de timp) în
acționarea contactoarelor din schemele de automatizare.
În acest context, ansamblul format din contactorul electromagnetic și
din relee de protecție constituie echipamentul electric cel mai des utilizat
8 Popescu L., „ Aparate electrice ”, vol. II, Editura Alma Mater, Sibiu, 2003
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
19 pentru comanda și pr otecția motoarelor electrice . Comanda acestora se poate
face manual sau de la distanță (printr -un dublu buton de acționare).9
În plus, schemele electrice de forță, de comandă, de protecție și de sem-
nalizare realizate cu contactoare electromagnetice (cu re lee) se pot reprezenta
grafic în mai multe moduri. Cele mai frecvente sunt 1) schema completă (de
lucru) și 2) schema funcțională (sau desfășurată).
Schema completă se caracterizează prin faptul că toate elementele compo –
nente din circuitul electric (contactele principale, contactele auxiliare, releele,
bobina de comandă etc.) sunt gru pate împreună, așa cum sunt ele în realitate.
În schimb, schema funcțională reproduce legăturile electrice dintree lementele
componente (în ordine funcțională), reprez entându -se separat circuitelede forță și
separat circuitele de comandă, de automenținere, de protecție, desemnalizare etc.
Pentru exemplificare, se va considera cazul concret al unui motor asincron
trifazat M (figura 6 ), alimentat printr -un contactor elec tromagnetic prevăzut cu un
bloc de relee termobimetalice e1, un bloc de relee electromagnetice e2 și
siguranțele fuzibile f1, f2, f3. Comanda se realizează cu două butoane de acționare
b1 și b2. În figura 6 este reprezentată schema
completă, în care bobinaelectromagnetului de acționare BC (de c.a.) este
alimentată cu tensiunea de fază URO.
În schemă apar contactele principale (ale contactorului) 1-2, 3-4, 5-6;
contactul ND de automenținere 11-12; contactele: normal închis ( NI) 13-14 și
normal des chis (ND) 15-16 (conectate în circuitele de semnalizare); blocul
de protecție termică e1 cu acțiune asupra contactului normal închis 7-8; blocul
9 Pemșa C., C ălin S., „ Protec ția prin relee a sistemelor electrice ”, Ed. Tehnic ă, Bucure ști, 1999
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
20 de protecție electromagnetică e2 cu acțiune asupra contactului normal închis 9-10;
siguranțele fuzibile f1, f2, f3; lămpile de semnalizare L1, L2; butonul de pornire
(curevenire) b1; butonul de oprire (cu revenire) b2 și motorul asincron trifazat M.
Figura 6. Schema electrică completă (cu electromagnet de curent alternativ )
Funcționarea schemei. Atunci când motor ul nu este conectat (butonul b1 nu
a fost încă apăsat), lampa L1 este alimentată între o fază (R) și nulul (O) prin
contactul normal închis 13-14 și semnalizează (este aprinsă) această poziție .
Pentru conectarea motorului la rețea se apasă butonul de porni re b 1,
iar bobina BC (a contactorului) va fi alimentată între faza R și nulul O (prin
contactele butoanelor b2, b1 și prin contactele normal închise 7-8 și 9-10 ale
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
21 celor două blocuri de protecție). Drept urmare, are loc atragerea armăturii elec-
tromagnet ului contactorului, ceea ce va conduce la alimentarea motorului
asincron M prin contactele principale 1-2, 3-4 și 5-6 (ale contactorului). Prin
închiderea contactului ND (de automenținere) 11-12, revenirea butonului de
pornire b1 nu va conduce la întrerup erea alimentării bobinei electromagnetului.
Înacelași timp, prin schimbarea poziției contactel or NI 13-14 și ND 15-16 se
întrerupe alimentarea lămpii L1 (care se stinge) și simultan se conectează
lampa L2 care, aprinzându -se, va semnaliza funcționarea mot orului.
Pentru oprirea voită (întreruperea alimentării) a motorului se apasă butonul
b2. Prin această manevră se întrerupe alimentarea bobinei electromagnetului și,
drept consecință, armătura cu toate contactele contactorului vor reveni în poziția
inițială . În cazul unei suprasarcini, în funcție de mărimea supracurentului, poate
acționa temporizat protecția termică e1 (deschizând contactul NI 7-8) sau poate
acționa instantaneu protecția electromagnetică e2 (prin deschiderea
contactului NI 9-10), întrerupând alimentarea bobinei contactorului, ceea ce va
conduce la deconectarea motorului de la rețea. În caz de scurtcircuit, într -un timp
foarte scurt vor acționa siguranțele fuzibile ( f1, f2, f3),
montate în amonte de contactele principale, întrerupând astfel alimentareamotorul
ui.
Protecția împotriva scăderii tensiunii la borne este asigurată intrinsec,
chiar de bobina contactorului. Electromagnetul acestuia va dezvolta o forță activă
(de atracție) mai mică decât forța rezistentă, atunci când tensiunea de ali mentare
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
22 scade. Uzual, dacă U=0,7U N armătura electromagnetului "cade", contactele princi
pale (ale contactorului) se deschid, iar motorul va fi deconectat de la rețea. 10
Aceeași schemă (de conectare și de protejare a motorului M) poate
fireprezentată sub for ma de schemă desfășurată ( funcțională).
Capitolul 2 Clasificarea contactoarelor electromagnetice
2.1. Criterii de clasificare a contactoarelor electromagnetice
Există mai multe criterii de clasificare a contactoarelor electromagnetice.
Dintre acestea c ele mai importante sunt:
A. Dup ă felul curentului comutat (din circuitul căilor principale de
curent):
– contactoare de curent alternativ, monofazate sau trifazate;
– contactoare de curent continuu.
B. Dup ă felul curentului din circuitul de comand ă (curen t de excitaț ie):
– comandate în curent continuu;
– comandate în curent alternativ monofazat sau trifazat.
C. Du pă numărul polilor :
– monopolare;
– multipolare.
D. Du pă sistemul de a cționare :
– electromagnetice;
– electropneumatice.
10 Moldovan L., „ Echipamente electrice” , U. T. T., Timi șoara, 1994
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
23 E. Du pă cinematica mi șcării contactelor :
– cu mi șcare de transla ție pe orizontal ă (cazul contactoarelor de c.a. în aer);
– cu mi șcare de rota ție (cazul contactoarelor de c.c.);
– cu mi șcare combinat ă, de rota ție și transla ție (cazul contactoarelor de c.a.
de curen ți mari);
– cu m ișcare de transla ție pe vertical ă (cazul contactoarelor în ulei).
F. Dup ă tipul sarcinii (conform recomand ării CEI 158/1 și STAS
4479/74): Contactoarele de curent alternativ se clasific ă în 4 grupe:
• AC1 – pentru comanda receptoarelor cu sarcini neinducti ve sau slab
inductive ;
• AC2 – pentru pornirea motoarelor cu inele de contact și la frânarea prin
contracurent;
• AC3 – pentru pornirea motoarelor în scurtcircuit și la oprirea acestora în
plin mers;
• AC4 – pentru pornirea motoarelor în scurtcircuit la me rsul cu locuri și
la inversarea sensului de rota ție al motoarelor.
Contactoarele de curent continuu se clasific ă în 5 grupe:
• DC1 – pentru comanda receptoarelor cu sarcini neinductive sau slab
inductive;
• DC2 – pentru pornirea motoarelor cu deriva ție sau pentru pornirea
acestora în plin mers;
• DC3 – pentru pornirea motoarelor deriva ție la mersul cu șocuri și la
inversarea sensului de rota ție al motoarelor;
• DC4 – pentru pornirea motoarelor serie și oprirea acestora în plin mers;
• DC5 – pentru pornirea motoarelor serie la mersul cu șocuri și la
inversarea sensului de rota ție în plin mers al motoarelor.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
24 G. Din punctul de vedere al rezisten ței mecanice la uzur ă a contactelor,
contactoarele se clasific ă în func ție de durata de serviciu în gol (f ără sarcin ă),
exprimat ă prin num ărul de ac ționări minime, astfel:
Clasa Numărul de acționări minime
I 250.000
II 1.200.000
II 1.200.000
IV 10.000.000
Tabel 1. Num ărul minim de ac ționări.11
Capitolul 3 Contactoare electromagnetice de curent alternativ
3.1. Co ntactorul cu mișcare simplă de translație
Aceste contactoare sunt destinate conect ării motoarelor care lucreaz ă în
regim intermitent (conect ări repetate de scurt ă durat ă), pentru conectarea
reostatelor de pornire și pentru diverse comuta ții în re țele de f orță și iluminat de
curent alternativ.
11 Popescu L., „ Aparate electrice ”, vol. II, Editura Alma Mater, Sibiu, 2003
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
25 Au bobina de ac ționare alimentat ă în majoritatea cazurilor în curent
alternativ și circuitul magnetic se execut ă din tole de 0,35 … 1 mm grosime,
pentru limitarea curen ților turbionari.
Pentru amortizarea vibra țiilor arm ăturii datorit ă pulsa ției for ței de atrac ție
polii miezului sunt par țial ecrana ți cu spire în scurtcircuit.
La contactoarele ac ționate cu electromagne ți în curent alternativ,
inductivitatea bobinei variind invers propor țional cu întrefierul, curentul absorbit
de bobin ă în momentul anclan șării (când inductivitatea are valoarea cea mai
redus ă) poate lua valorii de cca. 10 – 15 ori mai mari decât în cazul când arm ătura
este complet atras ă la cap ăt de surs ă. Acest șoc de curent se micșoreaz ă treptat, pe
măsură ce arm ătura se deplaseaz ă și atinge valoarea sa minim ă când întrefierul
=0. Raportul dintre șocul de curent și valoarea minim ă (de regim permanent)
depinde de întrefierul ini țial și de forma circuitului magnetic. Contactoarele cu
șocuri mari de curent în momentul anclan șării nu pot fi utilizate la frecven țe mari
de conectare, de aceea bobinele de ac ționare se recomand ă a fi alimentate în
curent continuu.
Contactoarele de curent alternativ se construiesc în dou ă variante, și
anume: cu simpl ă mișcare de transla ție și cu dubl ă mișcare de transla ție.12
Contactorul cu mi șcare simp lă de transla ție este reprezentat schematic
în figura 7.
12 Moldovan L., „ Echipamente electrice” , U. T. T., Timi șoara, 1994
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
26
Figura 7 Elementele constructive ale contactorului cu mișcare de
translație
Conform figurii 6, organul motor este un elec tromagnet monofazat cu spiră
în scurtcircuit (reperele 1, 2, 3). Resorturile antagoniste 4 asigur ă starea de
repaus. Pe calea de curent 5 sunt p lasate elementul fix de contact ș i una din borne.
Calea de curent are dou ă locuri de rupere, în zone plasate înt re plăcile
feromagnetice 6. Piesele mobile de contact sunt lipite de puntea 7. Resortul 8,
asigur ă foța de ap ăsare pe contacte și este plasat în caseta 9.13
Camera de stingere are ca principiu efectul de electrod și nișă. Prin
efectul de ni șă, arcul dintre piesele de contact este introdus în camera de stingere
și apoi este divizat într -un num ăr de segmente egal cu num ărul de intervale dintre
13 Popescu L., „ Instala ții și echipamente electrice ”, Editura Alma Mater, Sibiu, 2004
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
27 plăcile feromagnetice sub forma literei V. În acest mod apare efectul de electrod,
adică de divizare a tensiunii dintr e anod și catod.
Figura 8. Diagrama for ței rezistente în func ție de întrefier la
contactorul cu mi șcare simpl ă de transla ție.
Pentru determinarea num ărului de segmen ți ai camerei de stingere pornim
de la expresia c ăderii de tensiune pe arcul electric.
Pentru arcul electric scurt, tensiunea de ardere este:
Ua=n·i (3.1)
unde n este numărul de intervale, i 25V – tensiunea pe interval, iar U a este
tensiunea arcului electric. Ca urmare ar trebui ca:
Us<n·i (3.2)
unde U s este tensiunea sursei.
Procesul de stingere este în realitate ușurat pe d e o parte prin faptul că în
curent alternativ curentul trece prin valoarea 0 și, pe de altă parte, îngreunat de
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
28 apariția tensiunii de restabilire care are o amplitudine mai mare decât tensiunea
sursei.
Se admite un regim inductiv ca în figura 8 și că tensiunea de arc are o
valoare constantă din momentul separării pieselor de contact până la stingerea
arcului electric, ca in figura 3.2.b. Unghiul 0 la care se produce separarea
pieselor de contact este aleator. Ecuațiile de funcționare ale circui tului cu originea
în O 1 sunt:
– în absența arcului electric: Us=L·di1/dt (3.3)
– în prezența arcului electric: Us=L·di2/dt +U a (3.4)
Scădem (3.4) din (3.3) și rezultă:
Ua=L·d/dt·(i1-i2)=L·dif/dt (3.5)
unde i f=i1-i2=U a·t/L
sau i2=i1-Ua·t/L=I ·sin(t+0) – Ua·t/L (3.7)
Pentru a se a precia valoarea tensiunii de restabilire este necesar să se
cunoască momentul trecerii prin 0 a curentului deoarece în acest moment apare
tensiunea de restabilire.
în relația 3.7 facem i 2=0 sau:
I·sin(t1+0) = U a·t1/L (3.8)
din care rezultă: t1=arcsin U a·t1/Li-0 (3.9)
Cu x=t1 și LI=U n rezultă:
x=arcsin Ua·x/U n-0 (3.10)
Valoarea lui x se determină numeric, prin iterații. în acest moment
tensiunea de restabilire are valoarea:
U=U ·cos(t1+0) (3.11 )
Pentru ca întreruperea să fie reușită este necesar ca tensiunea de refacere a
rigidității electrice U d sa fie mai mare decât tensiunea de restabilire U r, adică:
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
29 Ud>U r (3.12)
Numărul de intervale dintre plăcile feromagnetice se calculează cu relația:
ni=0,866 ·kn·ks·Un/Udi (3.13)
în care s -a notat:
– kn – factorul de neuniformitate a repartizării tensiunii de restabilire,
kn1,1;
– ks – coeficient de siguranță, k s1,1;
– Udi – tensiunea pe interval în funcție de curentul limită întrerupt;
– Un – tensiunea nominală a rețelei (între faze).14
3.2. Contactorul cu mi șcare dubl ă de transla ție
Contactorul cu mi șcare dubl ă de transla ție. Pentru intensit ăți mari ale
curentului nominal (100… 400A), masele în deplasare fiind mai mari, energia
cinetic ă corespunz ătoare este important ă. În aceste cazuri este necesar ă
micșorarea vitezei de închidere a contactelor, iar cinematica aparatului comport ă
o mișcare de transla ție dubl ă: a contactelor și a electromagnetului.
Schema cinematic ă este prezentat ă în figura 9:
14 Delapeta M., Deaconu S., Iag ăr A. „ Echipam ente electrice”, vol.I și II, Centrul de
multiplicare al U.P.T., 2000
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
30
Figura 9. Cinematica contactorului cu mi șcare dubl ă de transla ție
Conform figurii 9. un pol al aparatului este reprezentat prin conductoarele
1, 2 pe care sunt plasate contactele fixe și bornele aparatului A, B. Pe puntea
conductoare 3 sunt plasate contactele mobile. În caseta 4 se afl ă resortul
precomprimat 5. Electromagnetul d e acționare este figurat prin armătura mobil ă
7, bobina 8 și arm ătura fix ă 9. Transmiterea mi șcării de la armătura mobil ă 7 la
puntea 3 cu contactele mobile se realizeaz ă cu sistemul de pârghii 10, 11, 12.
Resortul precomprimat 6 asigur ă forța necesar ă menținerii contactorului deschis.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
31
Figura 10. Diagrama for ței rezistente în func ție de întrefier la contactorul cu
mișcare dubl ă de transla ție
La contactorul cu mișcare dublă de translație calea de curent este
contorsionat ă în zona contactelor, în vederea f ormării unei bucle la dispari ția
arcului electric și deci în vederea împingerii acestuia din urm ă în camera de
stingere .
Aceast ă camer ă de stingere este format ă din pl ăci feromagnetice cu nișe
simple sau cu ni șe multiple. În execu ție normal ă, contactorul n u este aparat de
protec ție. Dac ă însă în serie cu polii principali se conecteaz ă un bloc de relee
termice, contactorul îndepline ște și func ția de protec ție împotriva suprasarcinii.
Contactoarele de curent alternativ au vitez ă de ac ționare mult mai mare
decât la cele de curent continuu, deoarece la începutul mi șcării curentul și fluxul
cresc foarte rapid. În ipoteza unei varia ții sinusoidale a fluxului acesta produce
forța maxim ă după T/4 adic ă după un timp de 0,005 s (la 50 de Hz) de la
conectarea bobinei. Durata conect ării depinde mai ales de masa echipajului
mobil, rezultând o temporizare proprie la închidere între 0,05 – 0,1 s și la
deschidere între 0,02 -0,1 s.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
32 În conformitate cu recomandarea CEI 158/1 fiec ărei categorii de utilizare a
contactoarelor de c.a. îi corespund condi ții tehnice prin care se stabile ște sarcina
comutat ă (tabelul 2.). Standardele mai prev ăd și clasa de uzură prin care se
precizeaz ă durata relativ ă de conectare și num ărul de conect ări pe or ă.
Semnifica ția, m ărimilor din tabel:
• I – curent stabilit m ăsurat ca valoare efectiv ă;
• Ic – curent stabilit și întrerupt m ăsurat ca valoare efectiv ă;
• Ie – curent de folosire;
• U – tensiune aplicat ă;
• U r – tensiune de restabilire la frecven ța industrial ă;
• U e – tensiunea de folosire la frec vență industrial ă.
Categoria Condiții de închidere și deschidere
Ur/Ue
cos Durata
trecerii
curentului *
s Durata de
pauză s Numărul de
cicluri de
manevra
AC1 1,5 1,05 0,8 0,05 * 50
AC2 4,0* 1,05 0,65* 0,05 * 50
AC3* 8,0 1,05 * 0,05 * 50
AC4* 10,0 1,05 * 0,05 * 50
AC5a 3,0 1,05 0,45 0,05 * 50
AC5b 1,5* 1,05 * 0,05 60 50
AC6a * * * * * *
AC6b * * * * * *
AC7a 1,5 1,05 0,8 0,05 * 50
AC7b 8,0 1,05 * 0,05 * 50
AC8a 6,0 1,05 * 0,05 * 50
AC8b 6,0 1,05 * 0,05 * 50
Tabelul 2. Condiț iile te hnice ale contactoarelor de c.a.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
33 Capitolul 4 Contactoare de curent continuu
Contactoarele de curent continuu au circuitul magnetic de tip clapet ă, cu
armătura mobil ă de tip clapet ă și cu arm ătura mobil ă sprijinit ă pe o prism ă pentru
asigurarea unei rezis tențe la uzur ă mai mare. Uneori aceste contactoare sunt
prevăzute cu rezisten țe economizoare, legate în serie cu bobina de acționare. În
poziția deschis aceste rezisten țe sunt scurtcircuitate de un contact auxiliar (normal
închis – NI) și curentul care par curge bobina de acționare are o valoare mare,
fiind limitat numai de rezisten ța bobinei. În poziția închis a contactorului, se
deschide contactul auxiliar și curentul se micșorează , deoarece în acest caz el este
limitat de rezistența bobinei ș i de rezisten ța economiz atoare, legate în serie pe
sursă . 15
Circuitele magnetice ale contactoarelor de curent continuu au întrefier de
lucru la poziț ia închis foarte mic, pentru micș orarea solena ției necesare obținerii
forței portante dorite. Întrefierul este de cca 4 -10 mm.
Contactorul de curen t continuu este folosit în tracțiunea electrică ș i în
instalațiile de acționă ri electrice.
Din pun ct de vedere constructiv, există două variante, în funcț ie de
principiul de stingere a arcului electric ș i anume:
1. contactorul cu mi șcare de transla ție cu întrerupere dublă
2. contactorul cu mi șcare de rot ație.
4.1. Contactorul cu mi șcare de transla ție cu întrerupere dublă
15 Leca M., Calistru N.C. , Mihai I., Pal C., „ Protec tia sistemelor electroenergetice” , Ed.
Crengu ța Gâld ău, Iași 1996
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
34
Contactorul cu mi șcare de transl ație cu întrerupere dub lă, la care se
folose ște efectul de electrod pentru stinge rea arcului electric. Acesta este introdus
în camera de stingere prin efectul de bucl ă al căii de curent și efectul de ni șă.
4.2. Contactorul cu mi șcare de rota ție
Contactorul cu mi șcare de rota ție, întrerupere simpl ă, la care se folose ște
principiul con tactului arcului electric cu pere ți reci în vederea r ăcirii
și stingerii lui (efectul deion). Arcul electric este introdus în camera de stingere cu
ajutorul suflajului magnetic.
Contactorul cu mi șcare de transla ție folose ște ruperea arcului electric în
două locuri iar camera de stingere este identic ă cu aceea a contactorului de curent
alternativ. Principiul de stingere a arcului electric este cel al efectului
de ni să asociat cu efectul de electrod. Contactorul cu mi șcare de rota ție este
prezentat în figura 11.
Figura 11. Contactorul cu un loc de rupere și mișcare de rota ție, de c.c.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
35 1- element fix de contact; 2 – element mobil de contact;
3 – miezul magnetic al bobinei de suflaj; 4 – înfășurarea bobinei de suflaj;
5 – pol magnetic; 6 – resort pentru asigur area16
Acest tip de contactor se realizeaz ă în trei variante de camere de stingere și
anume:
– cu pere ți reci de azbociment;
– cu pere ți reci din azbociment sau material ceramic, cu fant ă îngust ă;
– cu pere ți reci din ceramic ă cu fant ă îngust ă șicanat ă.
După separarea pieselor de contact 1, 2, se formeaz ă arcul electric ce se
dezvolt ă într-o zon ă în care este dirijat fluxul magnetic al bobinei de suflaj 4 cu
ajutorul t ălpilor polare 5. Fluxul magnetic dezvoltat de bobina de suflaj este
dirijat transversal p e direc ția arcului electric.
Sub ac țiunea for ței Lorentz: F=JxB arcul electric este dirijat în camera de
stingere alungit apreciabil între rampele 8 și 10, pus în contact cu pere ții reci și
apoi stins.
În cele ce urmează sunt prezentate câteva variante con structive de
contactoare de curent alternativ și curent continuu.
16 Delapeta M., Deaconu S., Iag ăr A. „ Echipamente electrice”, vol.I și II, Centrul de
multiplicare al U.P.T., 2000
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
36
Figura 12. Contactor CRF1 – AC3.
Contactor cu ac ționare magnetic ă tri și tetrapolar ă pentru comanda
motoarelor (circuitul de comand ă este alimentat in c.a. și c.c.).
Imax=150A, tensiunea 4 8V, frecven _a 40.. 400Hz.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
37
Figura 13. Contactor LP4 D (DC, AC3)
Contactor tripolar de larg consum pentru comanda motoarelor 9 -25A
(comanda în curent continuu). Contactorul, alimentat în curent continuu nu
necesit ă nici o interfa ță, consumul redus îl rec omand ă la comanda direct ă a
părților statice. Este ideal pentru coexisten ța circuitelor de putere și cele
electronice. 17
Figura 14. Contactor LP4 K (DC, AC3) 6 -12A
Minicontactor tripolar pentru comanda motoarelor (circuit de comand ă în curent
continuu)
17 Delapeta M., Deaconu S., Iag ăr A. „ Echipamente electrice”, vol.I și II, Centrul de
multiplicare al U.P.T., 2000
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
38
Figura 15. Contactor pe bar ă tripolar LC1 B (AC, AC3)
750-1800A pentru comanda motoarelor
Capitolul 5 Calculul de proiectare a electromagnetului de curent
continuu utilizat pentru actionarea contactorului
Contactoare le electromagnetice sun t larg răspâ ndite deoarece comanda
acestora se face sigur, simplu și comod iar prețul lor este relativ scă zut
compa rativ cu alte aparate de comutaț ie.
Contactoarele de curent continuu au un circuit magnetic tip clapet a, cu
armatura mobila sprijinită pe o p rismă pentru a asigura o rezistență mai mare la
uzură . Aceste contactoare su nt prevazute uneori cu rezistenț e eco nomizatoare
legate în serie cu bobina de acț ionare.
Calculul electromagnetului de curent continuu , prezentat î n acest
capito l, are î n vedere un calcul preliminar, de proiectare și verificare, prin
folosirea unor relații relativ simple pentru determinarea circuitului magnetic
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
39 și electric , făcându -se în final verificarea solicitărilor termice. Relaț iile sunt
riguroa se deoarece se introduc coeficienți de corecție empirici, metoda putâ nd
fi echivalentă cu un calcul de optimizare, parametrii utilizaț i oferind
posibilitatea analizării influenței diferiț ilor factori asupra caracteristicilor ș i
dimensiunilor electromagnetului, mă rindu -se totodată precizia calculului.
A. Datele iniț iale de proiectare sunt:
tensiunea nominala de alimentare :U;
durata relativa de conectare: DC =100%;
mediul de functionare: aerul ambiant;
temperatura maxima a mediului ambia nt: a = 40oC;
form a circuitului magnetic: forma U ;
felul armaturii mobile: exterioara;
miscarea armaturi mobil e: rotatie ;
numarul bobinelor de actionare: o singura bobina ;
tipul de executi e al electromagnetului: deschis ;
masuri inpotriva remanentei m agnetice: un intrefier auxiliar in punctu l de
rotire al armaturii mobile ;
ca element initial se da diagrama fortelor antagoniste in functie de intrefier
(figura 2.) determinata din schema cinematica a contactorului.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
40 B. Alegerea coeficienților ș i parametrilor pentru calculul preliminar
Pentru execuția înfășurării se consideră un conductor de cupru emailat, care
conform STAS 3686 -63 poate atinge temperatura maximă
admisibil ă
155adm C făcând parte din clasa de izolaț ie F.
Supratemperatura maximă admisibilă se calculează cu relaț ia:
115a adm adm
C
Deoarece caldura s e transmite liber de pe suprafața exterioară a bobinei
către mediul ambiant t ransmisivitatea termică globală va fi:
2 ,
0 /61,15 1 mW badm ex ex
grad
În care:
3,90ex Wm-2grd-1 este transmisivitatea termică la 00C, iar
0059,0,b
grd-1 este coeficientul de dependență cu temperatura a transmisivităț ii
termice.
Rezistivitatea cond uctorului de cupru se calculează cu ținănd cont de
creșterea rezistivităț ii cu temperatura:
madm adm 6 ,
0 0 10 0273,0 1 155
Unde:
m6
0 10 0165,0 este rezistivitatea cuprului la 00C, iar
00425,0,
0
grd-1 este coeficientul de depenta cu temperatura al rezistivităț ii.
Schimbul de caldură dintre suprafața inte rioară a bobinei ș i fieru l miezului
este mai eficace dacă spirele bobinei se înfășoară pe o carcasă tubulară sau mai
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
41 bine direct pe miez. Acest schimb se caracterizează prin transmisivitatea
termic ă in care pen tru supratemperaturi la suprafața interioară a bobinei până la
80°C se poate calcula cu formula:
1 254,26 grd mWex in
în care pentru avem valorile:
– pentru bobina bandajată fără carcas ă =0,9
– pentru bobina cu spirele infasurate pe o carcasa tubulara =1,7(ca in
cazul nostru),
– pentru bobina cu spirele înfăș urate pe miez =2,7
– în cazul particular al bobinelor de curent alternativ și pentru bobina cu
carcasă cu conductivitate termică mică =0
Pentru calculul preliminar al electr omagnetilor de curent continuu
este necesar să se determine val orile coeficienț ilor k 1, k 2, si k 3. Aceștia se
determină în funcț ie de dimensiunile electromagnetului conform tabelului 3.:
Felul execuț iei
Electromagnetului de c.c. Fără piesa polar ă Cu piesa polar ă
K1 0,4 0,6 0,7 0,9
K2 2,0 8,0 4,0 7,0
K3 1,0 1,6 2,0
Tabelul 3.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
42 Coeficienț ii din tabel reprezintă raporturi î ntre dimensiunile geometrice
ale electromagnet ului prezentat î n figura 16.(fără piesa polară ).
Figura 1 6. Mărimile de calcul ș i aspectul constructiv al electromagnetului .
1. Miez de fier . 2. Jug. 3. Armatur ă mobilă . 4. Bobina . 5. Bandaj izolant.
6. Carcas ă. 7. Opritor . 8. Placă izolantă . 9. Piesa polară . 10. Conductoare
bobinate în șah. 11. Conductoare bobinate în râ nduri.
Pentru calcul ul preliminar se aleg coeficienț ii k1,k2, k3 optând pentru un
electromagnet fără piesă polară :
mDh MDmDpkkMkDmgk ; ; ;3
12 1
Coeficientul de umplere al ferestrei cu conductoare se aproximea ză:
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
43
6,0
bCu
uSN Ak
unde : – ACu = aria secț iunii conductorului
– N = numarul de spire
– Sb = g.h = aria suprafeței ferestrei bobinei, în interiorul carcasei, î n m2.
În exploatare există posibilitatea micșoră rii tensiunii aplicate la bornele
bobinei. Pentru o funcționare sigură a electromagnetului, ca re trebuie să dezvolte
o anumită forță, se introduce în calcule coeficientul
85,0f . Căderile
potențialului magnetic în fier și î n intrefierurile parazite, sunt semnalate prin
coeficientul
87,07,0b . Se adopt ă
75,0b .
C. Calculul preliminar de dimensionare a elect romagnetului
Din analiza diagramelor forțelor antagoniste prezentate , pentru intrefierul
critic
mmk14 electromagnetul trebuie să dezvolte o forță de acționare critică
Fk mai mare decât forța antagonistă (rezistenț a)
N Frk53 .
Pentru o funcționare sigură a electromagnetului trebuie să avem relaț ia:
rks k F F
, unde
seste un coeficient de siguranță care poate lua
următoarele valori :
6.63 532.1rks k F F
5,12,1s
pentru conta ctoare.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
44 Se calculează forț a Fk neglijându -se aportul forței de atracț ie din zona de
articulare a armă turii mobile.
În expresia dimensiunii Dm a miezului feromagnetic intră o constantă care
se poate calcula pe baza coeficienților calculaț i anterior:
6
12
32
12 216
1080.31211 1004.2
adm ex u b fkk k MkkkC
Se calculează valoarea aproximativă a inducției magnetice î n intrefierul de
lucru
kB , care nu trebuie să depășească 0,9 -1,2 T, ținâ ndu-se seama de
bombarea fluxului î n intrefier:
TF
C kB
kk
kk 014,0 1043
5
31
, unde
3
1 10 533,1 este o constantă
determinată de sistemul de unităț i ales (MKSA).
Bombarea fluxului magnetic î n intrefierul principal se pune în evidență prin
coeficientul
6,11 , care pentru un pol cilindric al miezului (fara piesa polara)
si armatura mobila plana se poate calcula cu formula:
65,108.21
42k
2.34k
Cunoscâ ndu-se valoarea diametrului miezului Dm pe care este înfășurată
bobin a, se pot calcula dimensiunile înfășurării, solenația necesar ă și dimensiunile
conductorului.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
45 Astfel avem:
– pentru diametrul miezului
8,444k mk D k1=0.4
– pentru grosimea bobinei:
92,171mDkg
– pentru înălț imea bobinei:
6,89mMDh .
Mărimil e calculate se pot modif ica după necesităț i constructive.
Solenația necesară se calculează cu relaț ia:
AspiraCDDkIN
km
m
f3780
32
în care constanta
3
2 10 437,1 depinde de sistemul de unități de masură
(MKSA).
Aria secț iunii cond uctorului neizolat se calculează cu:
2 9 2
31
3 104,891mCDDk UkA
km
m
fCu
în care
3
3 10 511,4 depinde de sistemul de unități de masură (MKSA).
Diametrul cond uctorului neizolat se calculează cu formula:
AdoptmmAdCu33,04
mm d 315,0
.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
46 Din STAS se al ege conductorul din Cu emailat și diametrul, după care se
recalculează aria secț iunii conductorului standardizat:
2 62
10 077,04mdASTAS Cu
.
Numarul (aprox imativ) de spire care se poate înfăș ura pe carcasa bobinei:
spireAhgkN
CuSTASu12511
Numărul final de spire se va obț ine după recalcularea solenației ținâ nd cont
de coeficientul real de umplere a ferestrei carcasei bobinei.
D. Calculul de proiectare
Pe baza variantei constructive iniț iale a electromagne tului de curent
continuu, cu mișcare de rotație și a datelor aproximativ e obț inute din calculul
preliminar, se poate trece la proiectarea constructivă sub aspect funcțional ș i
tehnologic.
In continuare, dimensiunile electromagnetului și alte mărimi determinate în
calculul preliminar, care se corecteaza prin calculul d e priectare (sau
se rotunjesc ), se vor nota cu semnul “prim” .
Cunoscâ nd coeficientul
41
4 k D kk m , se poate calcula coeficientul de
bombare a fluxului magnetic
pentru intrefierul critic
mk210 :
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
47
755,108,2
44 1kk.
Se consideră că diametrul miezului nu se modific ă, adică Dm=D m’.
Dimensiunile electromagnetului de curent continuu vor fi:
lățimea miezului feromagnetic
m Dbexb 094,0 23
grosimea miezului feromagnetic
mbDam016,01
42
e=(0,61).a [mm]. Adopt a = e = 0,009 m
lungimea jugului
mDaLm
d 087,0321 .
În care s -au ales din motive tehnologice dimensiunile : Δ1=2 mm , Δ2=8,5
mm; Δ3=2 mm; Δ4=2 mm; Δ5=3 mm; Δ6=0,5 mm.
Inducția î n intrefierul de lucru:
TD kFB
mk
k 248,0 10 1788,0,
32
Diametrul echivalent al razei secț iunii A k circulare străbă tute de fluxul
bombat din zona intrefierului principal: Dk=k3·ζ’·D m’= 56,16×10-3 [m].
Permeanța specifică de dispersie:
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
48
În care :
m g Dm d 045,0 5,0 12 6 5 .
Spațiul de dispersie în lungul bobinei are înălțimea egală cu lungimea
miezului de fier:
m hlm3
4 1 106,95 2
.
Permeanța totală de dispersie:
Hlm
d d61055,02
.
Permeanț a intrefierului pr incipal (dintre polul miezului și a rmătura
mobilă ):
HD
kk
k62
0 10 315,24
.
în care diametrul echivalent Dk=k3.ζ’. Dm’=0,057 [m].
mH
DD
mm
d dd / 108,5
221 1
ln2 6
2
20
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
49 Împotriva fenomenului de remanență magnetică în zona de rotire a
armă turii mobile se prevede un intrefier auxiliar:
δaux = δα+0,5=(0,5…1,5) = 1 [mm]
Permeanț a jugului nesaturat:
Hba
auxa6
0 1077,19 .
Permeanța echivalentă :
H
a ka k 61007,2 .
Coeficientul de dispersie:
265,1 1d .
Valoarea medie a inducției î n miezul feromagnetic:
T B k Bk m 513,0121
31
.
Inducț ia în armatura mobilă de secț iune: Aam = e·b = 0,850 mm2;
580,242
k
kDA
TAAB B
mk
k am 751,0, ,
.
Inducția în jugul de secț iune: Aj = a·b = 1,57 [m2]
TAAB B
jk
k j 407,0, ,
.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
50 Inducț iile B'm si B'j nu trebuie s ă depășească inducția de saturaț ie (1,41,6
T) a materialu lui circuitului feromagnetic (oț el electrotehnic slab aliat) .
Tensiune a magnetică necesară intrefierului principal critic δk este:
spiraABINk k
k 33, 2764
0,
Intref ierul auxiliar este :
mma
ck
aux 112 .
Tensiunea magnetică din intrefierul mediu auxiliar:
Tensiunea magnetică din î ntregul circuit magnetic:
(IN)’=(IN)’ k+(IN)’ a+(IN)’ Fe = 3238,213 [Aspira]
(IN)’ Fe =0,1.(IN)’ k = 276,433 este c ăderea de tensiune mag netică î n fier.
Recalculam aria secțiunii ș i diametrul conductorului (blanc) de cupru:
2 6,
,1058,76 mININA ACu Cu
spiraABINk aux
a 45,197
0,
,
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
51
mAdCu 3,
,10 097,04.
Din standard se alege diametrul conductorului b lanc standardizat (d=
0,090mm) ș i diametrul conductorului cu izolaț ie (dI= 0,321mm).
2 92
,10 0635,04,
mdASTAS Cu
spireAhgkN
STAS Cuu32, 15171/
.
E. Calculul de verificare
După definitivarea constructivă a electromagnetului se face o verificare a
solicită rilor termice.
Pentru calculul rezis tenței electrice a bobinei î n stare rece R 0 (la
temperatura de 0 °C) se determină diametrul spirei medii:
Din=D m+25 = 0,050 [m]
Dex=D m+2g = 0,080 [m]
mD DDex in
med 065,02
.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
52
24,2560 0
STAS Cumed
AN DR.
Puterea acti vă P0 dezvoltată î n spirele bobin ei la temperatura de 0 °C este
P0=R 0I2 =U2/ R0 = 206,44 [W].
Pentru calculul pierderilor specifice în bobină la temperatura de 0 °C se
calculează volumul ocupat de înfăș urare:
V=Dmedgh = 0,00033 [m3]
Pierderile specifice î n bobina sunt:
3 0
0 625575 mWVPp .
Pentru calculul solicită rii termi ce a bobinei trebuie determinată
conductivitatea termic ă echivalent ă e în spațiul ocupat de spirele înfășură rii.18
Se calculează d ublul grosimii izolaț iei i de email al conductorului
standardizat:
m ddSTASi i i310 028,0 2
.
Raportul diametrelor conductorului neizol at și izolat este:
762,0
iddc
. Din cataloagele de producator s e extrag conductivitatea termică a
izolaț iei conductorului i (i=0,09 W.m-1.grad-1 pentru conductor emailat
18 Pemșa C., Călin S., „ Protec ția prin relee a sistemelor electrice ”, Ed. Tehnică, București,
1999
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
53 neimpregnat) și conductivitatea termică a izolaț iei mediului dintre
conductoare c(c=0,025 W.m-1.grad-1 pentru bobina în execuție neimpregnată ).
mc
cc di c3 2 \10 762,32arcsin245.02 5.0 2
.
Conduct ivitatea termică globală pentru izolația conductorului și izolaț ia
mediului dintre conductoare este:
1 10248,02 22 2 grd Wm
cc
iic i
.
Conductivitatea termică echivalentă este:
e=k = 0,111 [Wm-1grd-1]
în care coeficientul k se determină în funcț ie de coeficientul de umplere real k’ u
din curba empirică (în funcție de tipul bobinajului: șah sau pe râ nduri).
Solicitarea termică a bobinei se determină în ipoteza distribuț iei uniforme a
surselor de caldură . Astfel, supratemperatura medie med și supratemperatura
maxim ă m (când se neglijează variația pierderilor cu temperatură ) sunt:
Cth
med3,40 98,013
Cchm7003,112
,
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
54 în care
8,62gh și
24,14142
0
egp
.
Dacă se ține cont de distribuția neuniformă a surselor de caldură din
electromagnet se va spori cu 5% supratemperatura med și cu 25% m .
med’=42,3 m’= 88.
Pentru calculul temp eraturii suprafeț ei exterioare a bobinei
exîn regim
staționar se determină coeficientul :
45a ex ex
;
5ex
și temp eraturile medie respectiv maximă ale bobinei sunt:
87ex med med
și
1,133ex m m
Se va verifica
m astfel încât să ne încadrăm în clasa de izolaț ie conductorului
de bobinaj ales.
Rezistența bobinei de cupru în stare caldă se raportează la temperatura
medie :
933 10 0 med RR
.
Curentul real p rin bobina de c.c. la regim staționar este determinată de
tensiunea aplicată la borne și rezistenț a bobinei:
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
55 I=U/R = 0,21 [A].
Densitatea de curent va fi : J= I /(ACu)`STAS = 25,6 [A/m2 ].
Solenația reală a bobinei: (IN)’’=I N’= 2700,5 [Aspira].
Puterea totală absorbită de bobină la temperatura medie:
P=UI = 40,95 [W] .
Lungimea conductorului bobinei:
lcond=lmedN’= 2025 [m]; lmed=Dmed.[m];
Masa de cupru utilizata la bobinaj:
kg A l MSTAS Cu cond dCu Cu 884,0
.
Unde densitatea cuprului este: dCu=8,9.103 kg.m-3.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
56
Concluzii
Datorită posibilității de a fi comandate la distanță pe cale electrică, ușor
adaptabilă atât comenz ilor voite cât și celor automate, contactoarele
electromagnetice au un larg domeniu de utilizare, în toate instalațiile moderne,
automatizate sau nu. Astfel, ele se folosesc pentru comanda si protecția
electromotoarelor.
În instalații complexe cu caracter automat sau semiautomat, contactoarele
servesc la comutarea unor circuite, în urma unor comenzi voite sau automate.
Comenzile automate pot fi date de relee de protecție (de curent maxim, de timp
sau sensibile la un anumit parametru fizic -temperatură, presi une).
Echipamentele moderne de tracțiune electrică, echipamentele pentru poduri
rulante, macarale, echipamente navale, etc. folosesc în exclusivitate acest sistem.
Totodată contactoarele creează posibilitatea realizării unor manevre cu
frecvență mare în t impi scurți pe baza unui program dinainte stabilit.
UNIVERSITATEA MARITIMA CONSTANTA
FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA
SPECIALIZAREA ELECTROTEHNICA
Coordonator științific Student
Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Ionel Dutu
LUCRARE DE LICENȚĂ
„CONTA CTOARE ELECTROMAGNETICE ”
57 Bibliografie
1) Popescu L., „ Instala ții și echipamente electrice ”, Editura Alma Mater, Sibiu,
2004
2) Delapeta M., Deaconu S., Iag _r A. „ Echipamente electrice”, vol.I si II,
Centrul de multiplic are al U.P.T., 2000
3) Peter C., „ Instala ții electrice de distribu ție”, Editura Mediamira 2000
4) Moldovan L., „ Echipamente electrice” , U. T. T., Timi șoara, 1994
5) Popescu L., „ Aparate electrice ”, vol. II, Editura Alma Mater, Sibiu, 2003
6) Pemșa C., Călin S., „ Prote cția prin relee a sistemelor electrice ”, Ed. Tehnică,
București, 1999
7) Leca M., Calistru N.C. , Mihai I., Pal C., „ Protec tia sistemelor
electroenergetice” , Ed. Crengu ța Gâld ău, Iași 1996
8) www.icpe.ro
9) www.electroputere.ro
10) www.schneider -electric.ro
11) www.ccimn.ro
12) www.ispe.ro
13) www.auto mations.ro
14) www.controldepot.net
15) www.ditting.com/contactor -replacement
16) www.electricalcontacts. kits.com
17) www.cheresousce.com/centcontactor.shtml
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Confr. univ. dr. ing. Violeta Ciucur Student Ionel Dutu Constanta, 2018 UNIVERSITATEA MARITI MA CONSTANTA FACULTATEA DE ELECTROMECANICA NAVALA… [618610] (ID: 618610)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.