Teoria Sistemelor și Automatizări

Scheme de comanda conventionale. Relee intermediare.

1. Scheme conventionale

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

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

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

întrerupatoare, motoare, etc.) cât si pozitia în cadrul instalatiei. Schemele electrice se utilizeaza la studiul,

proiectarea, executarea si repararea echipamentelor si instalatilor electrice.

În general schemele electrice se împart în scheme functionale si scheme de montare.

Schemele functionale se clasifica în :

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

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

conventional) si a legaturilor functionale dintre diferitele blocuri, reprezentate prin segmente orientate în

sensul circulatiei energiei sau informatiei.

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

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

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

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

si circuitele secundare, cu toate elementele dispuse într-o ordine logica, de regula alta decât amplasarea

lor reala în instalatie, pentru a putea urmari mai usor legaturile functionale dintre ele. Fiecare aparat din

echipament este încadrat într-un circuit. Sub fiecare circuit se indica locul (circuitul) unde se afla

încadrate contactele, normal deschise sau normal închise ale aparatului de comutatie respectiv. Se mai

marcheaza bornele si conductoarele de legatura, atât la aparate cât si la sirurile de cleme. Schema

desfasurata mai cuprinde specificatia de echipament si diagramele functionale ale unor aparate de

comutatie (controlere, comutatoare, chei de comanda).

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

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

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

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

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

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

Prima cerinta este cunoasterea semnelor conventionale prin care se reprezinta diferitele

elemente, semnele conventionale fiind de asemenea stabilite prin standarde.

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

starea nealimentata a bobinei.

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

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

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

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

Grupele functionale astfel formate se vor reprezenta, pe cât posibil, astfel încât sa puna în evidenta

succesiunea operatiilor sau transmiterea semnalelor.

Pentru reperarea amplasarii semnelor se folosesc urmatoarele metode:

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

deasupra sau sub schema, câte un rând pentru condensatoare, rezistoare si dispozitivele active.

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

exemplu prin numere pe coloane si cifre pe rânduri.

2. Aparate electromecanice de comutatie

Modificarea conexiunilor în circuitele electrice, necesara pentru comandarea si protectia

instalatiilor electrice, se realizeaza cu aparate electrice de comutatie. Aceste aparate asigura o anumita

desfasurare a proceselor cum ar fi: pornirea, oprirea, protectia împotriva regimurilor de functionare

anormale, avariile, controlul si reglarea proceselor de productie sau a deplasarii organelor de masini

unelte. Aparatele se pot clasifica dupa functia pe care o au de îndeplinit, în:

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

Ele se pot clasifica dupa felul actionarii (manuale si automate), dupa mijlocul de stingere a arcului electric

(în ulei, în aer), sau dupa functiile îndeplinite (întrerupatoare, comutatoare, contactoare, ruptoare, etc.).

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

electromagnetice, etc..

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

numarul de contacte aparatele de comutare pot fi monopolare sau bipolare, pentru circuite monofazate,

respectiv tripolare pentru circuitele trifazate.

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

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

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

rupere, adica curentul maxim pe care întrerupatorul îl poate rupe la tensiunea nominala.

Se vor prezenta în continuare, pe scurt, principalele aparate de comutatie întâlnite în instalatiile

de automatizare.

- Întrerupatoarele cu pârghie, actionate manual pot avea tensiunile nominale de 220V sau 440 V

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

250, 400, 630 si 1000 A ca si cc. Întrerupatoarele trebuie sa fie dimensionate astfel încât sa poata rupe

chiar si supracurenti de avarie (mult mai mari decât cei nominali) fara riscul unei explozii. De regula, în

instalaltiile electrice exista cel putin un întrerupator principal, care poate fi actionat în caz de avarie

deosebit de grava. Tot un întrerupator, cu rol de protectie, este “ciuperca de avarie” care poate fi rapid

actionata în caz de forta majora.

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

servesc la semnalizari sau interconditionari. Întrerupatoarele si comutatoarele pachet realizeaza comutari

complexe. Ele permit realizarea diferitelor conexiuni în schemele electrice si se folosesc frecvent pentru

pornirea motoarelor asincrone de puteri mici, ca întrerupatoare pe tablouri de distributie, în automatizari,

etc..

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

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

sau tripolare.

- Contactoarele sunt aparate care asigura închiderea unui sistem de contacte numai atâta timp

cât se afla sub actiunea unei forte exterioare. Forta exterioara poate fi de natura pneumatica, hidraulica

sau electrica. În cazul contactorului electric, daca bobina electromagnetului este parcursa de curent,

armatura mobila este atrasa si contactele sunt mentinute închise. Fata de întrerupatoare, contactoarele

prezinta unele avantaje: timpul de închidere si de deschidere este mult mai scurt, personalul de deservire

este protejat fata de arcul ce apare la conectare-deconectare, se preteaza la telecomenzi si la

automatizarea comenzilor. Contactoarele se realizeaza pâna la curenti nominali de mii de Amperi si

tensiuni de mii de Volti. Ele trebuiesc dimensionate astfel ca sa reziste atât la curentii nominali cât si la

supracurentii tehnologici de scurta durata, cum ar fi cei care apar la pornirea motoarelor electrice. De

regula contactoarele prezinta si contacte auxiliare, pentru semnalizari si interconditionari.

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

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

asigura valori admisibile pentru curentul de pornire. Cuplul de pornire se reduce si de aceea comutatorul

stea-triunghi este folosit numai la motoarele care pornesc în gol sau cu maxim 1/3 din sarcina nominala.

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