Aparate Electrice de Protecţie

Aparatele electrice de protectie sunt destinate să asigure protecţia elementelor de circuit împotriva suprasarcinilor, scurtcircuitelor sau lipsei de tensiune. 
Supracurentul de scurtcircuit, apare în momentul punerii în contact direct a două conductoare cu potenţial diferit. Valoarea acestui curent poate fi de până la 10 ori mai mare decât curentul nominal al circuitului respectiv şi are o durată scurtă de acţiune.
Supracurentul de sarcină, apare la funcţionarea în regim anormal a unui consumator şi poate avea valori de până la 20 ori curentul nominal, având o durată îndelungată de acţiune.

Aparatele electrice de protectie au rolul de a limita efectele regimurilor de avarie pentru a proteja atât echipamentul electric cât şi consumatorii.

Cele mai utilizate aparate de protecţie folosite în instalaţiile de joasă tensiune sunt:

 sigurante fuzibile

 întreruptoare automate

 releele de protecţie

 descărcătoarele

Aparatele electrice de protectie trebuie să sesizeze apariţia unui regim anormal de funcţonare şi să izoleze zona defectă prin intermediul aparatelor de comutaţie.

Siguranţele fuzibile sunt aparate de protecţie împotriva supracurenţilor, având în componenţă un element fuzibil ce se topeşte la depăşirea unei anumite valori a curentului absorbit de instalaţie şi se montează în circuitele în care lipsesc aparatele de conectare automată.

Sigurantele fuzibile pot fi clasificate astfel:

 sigurante fuzibile cu caracteristică de topire lentă - se folosesc pentru protecţia circuitelor şi coloanelor care pot fi parcurse de curenţi mari (pornirea motoarelor);

 sigurante fuzibile rapide - se folosesc în cazul unor sarcini constante şi cu probabilitatea redusă de defect;

 siguranţe fuzibile ultrarapide - se folosesc în cazul protejării unor receptori care practic nu au inerţie termică (elemente semiconductoare).

Pentru sigurantele fuzibile se defineşte curentul limită a cărui valoare este I_L = (1,3 ÷ 1,6) In_f şi pe care fuzibilul trebuie să-l suporte cel puţin o oră.

Intreruptoarele automate (Disjunctoarele) sunt comutatoare electrice automate destinate să protejeze circuitele electrice împotriva scurtcircuitelor, astfel încât circuitul protejat să nu sufere avarii din cauza efectelor termice provocate de un curent mai mare decât cel nominal.   

Spre deosebire de sigurantele fuzibile, care după fiecare declanșare trebuie înlocuite (prin arderea fuzibilului), intreruptoarele automate trebuie doar reanclanșate (manual sau automat), după înlăturarea defectului.

Intreruptoarele automate există într-o largă diversitate de mărimi, de la întrerupătoare miniatură până la intreruptoare de foarte mari dimensiuni, folosite la tensiuni foarte înalte. Numărul de poli poate fi: 1, 1+N, 2, 2+N, 3, 3+N.

Standardul internațional, definește curentul nominal (In) al intreruptoarelor automate, ca fiind curentul la care acesta poate funcționa neîntrerupt (la o temperatură ambiantă de 30 °C).

Valorile uzuale ale curentului nominal al intrerupatoarelor sunt: 6A, 10A, 16A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A, 80A, 100A, etc.

Din punct de vedere al curbei de declanşare (curentului magnetic Im), întrerupătoarele sunt:

-  Clasă „B” (Im = 3÷5 In),
-  Clasă „C” (Im = 5÷10 In)
-  Clasă „D” (Im = 10÷20 In).

La alegerea unui intreruptor automat, trebuie să respectam criteriile de selectivitate, adică să nu întrerupă în caz de defect înaintea unui alt întreruptor situat în aval și nici după unul situat în amonte. Selectivitatea, reprezintă proprietatea unui sistem de protecţie format din mai multe elemente înseriate, de a funcţiona într-o anumită ordine impusă şi poate fi de curent sau de timp.

CLASIFICAREA INTRERUPTOARELOR. 

Întreruptoarele pot fi clasificate după mai multe criterii: 

 după numărul de poli pot fi: monopolare, bipolare, tripolare

 după dispozitivul de acționare pot fi întreruptoare: cu acționare monofazică, cu acționare trifazică

 după modul de stingere a arcului electric pot fi: cu mediu de stingere lichid, cu mediu de stingere gazos, cu vid, etc.

CARACTERISTICILE INTRERUPTOARELOR AUTOMATE

Principalele caracteristici ale intreruptoarelor sunt:

 tensiunea nominală, este tensiunea maximă de serviciu a reţelei în care este destinat să lucreze întreruptorul;

 nivelul de izolaţie nominal sau nivelul de ţinere nominal, este caracterizat prin valorile tensiunilor de ținere nominale la impuls și la frecvență industriala

 curentul nominal, este valoarea standardizată a curentului sub care întreruptorul poate funcţiona în regim permanent fără ca limitele admisibile de încălzire să fie depășite;

 capacitatea de rupere nominală la scurtcircuit, este valoarea efectivă a celui mai mare curent de scurtcircuit pe care aparatul trebuie să-l întrerupă în condițiile de utilizare și funcționare prescrise;

 curentul de stabilitate termică, este curentul pe care aparatul îl poate suporta un anumit timp stabilit de constructor, fără a depăși limitele de încălzire.

RELEE DE PROTECȚIE

Rolul releelor de protectie este de a proteja instalaţiile electrice împotriva funcţionării în regimuri anormale, prin transmiterea unor semnale electrice ce determină izolarea locului defect prin intermediul aparatelor de comutaţie.
Releele electrice sunt aparate automate, care sub acţiunea parametrului electric de intrare produc variaţia bruscă a parametrilor de ieşire, la o anumită valoare a parametrului de intrare. Ele funcţionează pe baza ciclului DA-NU (deschis-închis), făcând parte din categoria aparatelor cu comenzi discontinue.
Releele de protecţie trebuie să îndeplinească patru condiţii fundamentale: selectivitate, rapiditate, sensibilitate şi siguranţă. Acţiunea releelor de protecţie este selectivă, dacă acestea comandă deconectarea numai a porţiunii defecte din sistem, prin contactoarele respective, celelalte părţi ale sistemului rămânând mai departe în funcţiune.

CLASIFICAREA RELEELOR DE PROTECTIE

Releele de protectie se pot clasifica după mai multe criterii:

 după principiul de funcţionare: relee termice, electromagnetice, de inducţie, magnetoelectrice, electrodinamice, electronice

 după mărimea pe care o protejează: relee de curent, de tensiune, de putere, de timp

 după felul în care este realizată acţiunea faţă de o anumită valoare a mărimii de intrare:
          - relee maximale, care acţionează dacă mărimea protejată depăşeşte o anumită valoare
          - relee minimale, care acţionează când mărimea protejată scade sub o anumită valoare (sau dispare)
          - relee direcţionale, care acţionează dacă se schimbă sensul mărimii protejate (de exemplu: sensul de circulaţie al puterii)

DESCARCATOARE

Descarcatoarele sunt aparate de protectie care pe lângă functia principala de limitare a supratensiunilor sunt capabile să reducă curentul de însoţire la valori mult mai mici, fiind prevăzute cu dispozitive speciale de stingere a arcului electric. Rolul funcţional al descărcătorului electric este de a limita supratensiunile atmosferice şi de comutaţie într-o instalaţie electrică.

Descarcatorul se montează la intrarea în instalaţia electrica între fază şi pământ. Pentru protecţia la supratensiuni atmosferice a liniilor electrice se folosesc pe lângă descarcatoare şi eclatoare care sunt mai simple constructiv, dar nu conţin elemente de stingere a arcului electric şi deci utilizarea lor este posibilă doar alternant cu descărcătoare.