Echipamente Electrice - Dispozitive electromagnetice de comanda si comutare la distanta

Universitatea Politehnica Bucuresti

Facultatea de Energetica

Echipamente Electrice

Dispozitive electromagnetice de comanda si comutare la distanta

Din aceasta categorie fac parte contactoarele si releele electromagnetice de toate tipurile. Releele si contactoarele electromagneticereprezinta aparate de comanda la distanta, la care contactele mobilese deplaseaza si se retin in pozitiz de regim cu ajutorul electromagnetului.

Contactoarele se deosebesc de relee nu dupa principiul de functionare, ci dupa valoarea curentului din circuitul de comanda. Releele au, de obicei, contacte de mica putere, capabile sa efectueze comutarea circuitelor cu curenti de la fractiunide amper pana la catevazeci de amperi, iar contactoareleservesc pentru comutarea circuitelor de curenti de zeci si sute de amperi.

Releele si contactoareleelectromagnetice se utilizeazapentru a realiza cuplarea de la distanta si punerea in functiune intr-o anumita succesiune a echipamentului electric si automatizat de la bordul avionului.

Pentru releele si contactoarele utilizate in aviatiese impun urmatoarele conditii: dimensiuni si greutati mici, putere de comanda mica, putere de comutare mare. Functionarea sigura in conditii de vibratii, socuri si acceleratii pana la 8 g.

La bordul avionului se folosesc numeroase tipuri de relee si contactoare: cu una sau mai multe perechi de contacte, cu regim de lucru de durata si intermitent, co fortare la cuplare, cu intarziere la cuplare sau decuplare, relee de timp, relee polarizate.

Constructia releelor electromagnetice.Constructiv, un releu electromagneticeste un electromagnet specializat in vederea inchiderii sau deschideriiunui numar oarecare de perechi de contacte. Cele mai utilizate relee sunt cele cu armatura rotitoare, denumite si relee cu clapeta. In figura 1 se prezinta schematic doua tipuri de relee cu clapeta

Figura 1. Rele electromagnetice de bord: 1- bobina, 2- jug, 3- suport, 4- contacte fixe, 5- contacte mobile, 6- lamela, 7- miez, 8- armaturi, 9- arc.

Circuitul electromagnetic al releului este constituit din bobina de excitatie 1, miezul 7 si jugul magnetic 2. Armatura (clapeta) mobila 8 si arcul reducator 9 constituie partea auxiliara. Pe clapeta 8 este fixat contactul mobil 5.

Daca curentul din infasurarea electromagnetului depaseste valoarea de actionare la inchidere, atunci forta de tractiune electromagnetica F_e devine mai mare decat forta antagonista a arcului F_r , armatura este atrasa spre miez executand o miscare de rotatie in jurul axului de reazem, producand in acest fel comutarea contactelor. La micsorarea sau la intreruperea curentului prin bobina de excitatie, armatura impreuna cu contactul mobil, sub actiunea arcului, revin in pozitia initiala.

Starea perechilor de contacte pentru pozitia de repaus a armaturii (bobina de excitatie nealimentata) se numeste "normala". Daca in aceasta situatie unele conatcte sunt deschise, ele se numesc "normal deschise", iar cele care se gasesc inchise se numesc "normal inchise".

Pentru a preveni reculul contactelor de inchidedre, precum si pentru a asigura o presiune suficienta pe contacte in cazul variatiei tensiunii din infasurarea releului, contactul mobil (uneori si cel fix) este legat cu armatura printr-o lamela elastica 6. Cursa suplimentatra a armaturii dupa inchiderea contactelor provoaca incovoierea lamei elastice, creind astfel presiunea necesara de contact precum si producerea autocuratitrii contactelor prin alunecarea suprafetelor de contact unele fata de altele.

Releele electromagnetice sunt neutre, in marea lor majoritate, adica cuplarea lor nu depinde de sensul curentului prin bobina de excitatie.

Pentru a asigura cuplarea releului numai la o anumita polaritate a tensiunii de alimentare, se conecteaza in serie cu infasurarea de excitatie o dioda redresoare.

Principalii parametri caracteristici pentru functionarea releelor sunt:

Tensiunea de actionare U_a - tensiunea minima aplicatainfasurarii releului pentru cuplarea sigura e acestuia.

Tensiunea normala U_n - tensiunea de regim.

Tensiunea de revenire U_rev - tensiunea la care contactele releului revin in pozitia initiala. Pentru relee de aviatie:

U_a=14-18 V; U_n=27 V; U_rev=3-5 V

Raportul intre tensiunea de revenire si tensiunea de actionare se numeste coeficient de revenire al releului, exprimandu-se prin relatia:

K_rev=U_rev/U_a

Curentul prin contacte (nominal si maxim), la care contactele nu vor fi scoase din functiune la 10 000 - 15 000 conectari sau comutari.

Timpul de anclansare t_a - intervalul de timp din momentul aplicarii semnalului de camanda si pana in momentul inchiderii contactelor.

Constructia contactoarelor electromagnetice. La bordul avioanelor se folosesc contactoare pentru curenti nominali prin contacte de 25, 50, 100, 200, 400 si 600 A, cu regimuri de functionare de lunga durata sau de scurta durata. Armatura mobila (indusul) a contactoarelor executa de regula o miscare de translatie ( la contactoarele de curenti mici, armatura poate avea si o miscare de rotatie ), iar sistemul de conectare executa o intrerupere a circuitului comandat in doua puncte. Contactoarelecu regim de scurta durata au bobinele electromagnetului constituita dintr-o singura infasurare (figura 2.a.), iar la contactoarele de regim de functionare de durata bobina este construita din doua infasurari: una de retinere si alta de cuplare (figura 2.b.).

In pozitia normala (bobina de excitatie nealimentata), arcul de reducere 1 retine tija 3 impreuna cu armatura 7 si cu placa-suport a contactelor mobile 5 in pozitie superioara, iar infasurarea de retinere 9 (infasurare cu rezistenta relativ mre) este suntat de contactele 10. La cuplarea contactorului, curentul trece mai intai numai prin infasurarea de conectare 8 (de rezistenta relativ mica), producand o tensiune magnetomotoare care asigura actionarea contactorului. Armatura 7 fiind atrasa catre opritorul 11, invinge efortul arcului 1 si deplaseaza tija 3 impreuna cu suportul contactelor mobile. Dupa inchiderea contactelor, tija continuindu-si deplasarea, produce comprimarea arcului tampon 2, care asigura presiunea necesara pe contacte. La capatul cursei sale, tija deschide contactele de suntare 10, iar infasurarea de retinere se leaga in serie cu infasurarea de conectare, micsorandu-se curentul si scazand tensiunea magnetomotoare. Intrefierul fiind la valoarea minima, forta de tractiune este totusi suficienta pentru a mentine contactele in pozitie inchisa.

Detaliile de constructie ale unui contactor de aviatie de 400 A se pot urmari pe figura .

Infasurarea bobinei de excitatie se executa pe o bucsa de alama si este amplasata in interiorul unui corp cilindric de otel, care reprezinta totodata o piesa a circuitului magnetic. Tija 5 ests executata din material amagnetic. Pe placa 8 sunt prinse barele suport 2, de care sunt fixate sistemul conductelor fixe, butoanela 1 pentru conectarea bornelor de iesire si bornele de alimentare a bobinei.

Figura 2. Contacte electromagnetice de bord.

Pentru protectia sistemului de contacte, panoul contactorului se acopera cu un capac. Panoul si capacul contactoarelor se executa din bachelita pe suport de azbest,pentru a rezista la temperatura.

Partea ce mai importanta la contactoare o constituie sistemul de contacte. Datorita rezistentei de contact, la trecerea curentului prin contacte se va produce o cadere de tensiune ∆U_c si in contact se produce o pierdere de energie care se disipa sub forma de caldura. Puterea electrica disipata in conatct este P_c= U_c I. incalzirea medie a contactelor este

Figura 3. Constructia contactoarelor de bord: 1- borna din circuitul de forta, 2- placa conductoare fixa, 3- contact fix, 4- placa conductoare mobila, 5- tija, 6- arc, 7- bobina de actionare.

in care K_ceste un coeficient de evacuare a caldurii, care depinde de coeficientul de transmisie a caldurii K si de suprafata echivalenta a zonei de contact S_e:

K_c = K Se;

K = (1-3) 10^-3 [].

Caldura se dezvolta in jonctiune si se transmite prin conductie in masa contactelor, incalzindu-se.

Figura 4. Scheme de relee polarizate

Relee polarizate. Releele polarizate se deosebesc de releele electromagnetice prin faptul ca sunt sensibile la polaritatea tensiunii de alimentare a infasurarii de excitatie. La schimbarea sensului curentului prin bobina releului, se schimba sensul fortei electromagnetice rezultante cera actioneaza asupra armaturii si, in consecinta, se schimba sensul de deplasare a acesteia si al contactului mobil legat de ea.

Polarizarea releului se asigura pe seama introducerii in circuitul magnetic al acestuia a unui magnet permanent. In figura sunt prezentate cateva scheme de sisteme electromagnetice ale releelor polarizate, iar in figura este aratat aspectul de ansamblu al unui tip de releu polarizat in aviatie.

Lucrul mecanic pentru deplasarea armaturii este efectuat partial pe seama energie magnetilor permanenti.

Pentru actionarea releului este necesara o putere foarte mica.

Dupa numarul pozitiilor stabilite ale armaturii, releele polarizate pot fi cu doua pozitii si cu trei pozitii.

In releul cu doua pozitii, armatura mobila poate sa ocupe numai una din cele doua pozitii extreme (fig 5) . In lipsa curentului prin bobina de excitatie, armatura este retinuta de campul magnetic permanent in acea pozitie in care ea s-a aflat in momentul intreruperii curentului de excitatie. La relee cu trei pozitii armatura este retinuta in pozitie neutra de doua arcuri care excita fortele egale si opuse (fig. 6).

Figura 5. Constructia unui releu

polarizat.

Se presupune ca prin bobina circula un curent caruia ii corespunde fluxul . Acesta se suprapune peste fluxurile 0.5 ₀ ale magnetului permanent de pe cele doua cai magnetice. Daca sensul curentului prin boboina se schimba atunci fluxul pe calea din stanga devine mai mare si armatura va fi atrasa spre piesa polara din stanga inchizand contactul k₁.

Sa notam cu ₀₁ si ₀₂ fluxurile din intrefier ale magnetului pe calea magnetica din stanga si respectiv din dreapta si cu ₀ suma acestor componente.

Densitatea de energie a campului magnetic produs de magnetul permanent in intrefier este data de relatia

Sa facem abstractie de fortele elastice dezvoltate de arcuri si se presupune ca armatura este retinuta de piesa polara din stanga asupra armaturii actioneaza o forta egala cu diferenta dintre fortele dezvoltate de fluxurile ₀₁ si

Figura 6: Schema circuitului magnetic al releului polarizat

Se observa ca, pentru ca armatura sa inceapa deplasarea de la stanga la dreapta trebuie ca > Daca acesta conditie este indeplinita armatura incepe miscarea care, apoi se face in mod accelerat deoarece ₀ se micsoreaza.

Releele de timp. In sistemul de comanda si de protectie se impune uneori o temporizare din momentul darii sau anularii semnalului de comanda pana in momentul de inchidere sau deschidere a contactelor. Dupa principiul de functionare, releele de timp pot fi: electromagnetice, termice, cu mecanism de ceasornic, cu amortizor hidraulic sau pneumatic, cu electromotoare, electronice, e.t.c. Releele de tip electromagnetice, din punct de vedere al

constructiei si al principiului de functionare, sunt identice cu relee electromagnetice obisnuite, insa prin diferite momente se cauta sa se mareasca timpul la actionare sau la intrerupere in limita restranse. Cand este necesar sa se obtina o temporizare mare se utilizeaza relee de timp cu electromotoare.

BIbliografie:

Echipamentul electric al aeronavelor- Ion Aron, Vasile Paun-Ed. Didactica si pedagogica- Bucuresti 1980