RECEPTOARE ELECTRICE

RECEPTOARE ELECTRICE

L.4.1 Receptoare electrice de iluminat cu incandescenta .

a. Generalitati.

Sursa de lumina (lampa electrica , tubul luminos) - este dispozitivul care conectat la reteaua electrica direct sua prin intermediul unor elemente auxiliare produce radiatii luminoase.

Energia electrica se transforma in energie luminoasa prin :

- aducerea unui corp la incandescenta (surse incandescente)

- realizarea unei descarcari electrice intr-un mediu gazos sau cu vapori metalici (surse fluorescente)

Corpul de iluminat - reprezinta dispozitivul in care este amplasata sursa de lumina . Are rolul :

- de a sustine sursa de lumina si de a-i oferi protectie la lovituri

- de a asigura alimentarea cu energie electrica a sursei si de a realiza izolarea electrica a acesteia fata de mediu

- de a asigura sursei o distributie convenabila a fluxului luminos.

Sursa de lumina si corpul de iluminat formeaza impreuna - receptorul electric de iluminat

Receptoarele electrice de ilumunat se clasifica in trei mari categorii :

- receptoare cu incandescenta

- receptoare fluorescente de joasa presiune

- receptoare fluorescente de inalta presiune

b. Receptoare electrice de luminat cu incandescenta.

b1. Surse de lumina incandescente.

Lampile electrice cu incandescenta sunt cunoscute sub denumirea de becuri. Partile principale ale unui bec electric cu incandescenta sunt :

    1- filament - executat din wolfram , produce radiatii

  2- carlige de sustinere a filamentului

    3- electrozi - care alimenteaza cu tensiune filamentul

  4- lopatica - sustine sI izoleaza electrozii

  5- balon de sticla cu gaz inert

  6- material de umplutura izolator

    7- soclu metalic

  8- contacte electrice

Puterea becurilor electrice este de : 25 ; 40 ; 60 ; 75 ; 100 ; 150 ; 200 ; 300 ; 500 W , pentru tensiunile de 120 V si 220V .

Soclurile se pot executa :

- filetate (Edison)

- baioneta (nefiletate)

b2. Corpuri de iluminat pentru lampile cu incandescenta sunt de mai multe tipuri :

- pendule si lustre - sunt suspendate ,cu glob opal, in care se pot monta surse de lumina pana la 200 W.

- plafoniere - sunt fixate pe tavan , cu glob opal ,pot fi metalice in care se pot monta surse pana la 200 W sau din portelan , aminoplast in care se pot monta surse pana la 60 W.

- aplice - sunt fixate pe perete vertical , se construiesc in varietate mare de modele in care se monteaza surse pana la 200 W.

- corpuri de iluminat portabile - de tip lampadar , veioze , lampi de birou prevazute cu surse pana la 40W si cordon de alimentare flexibil

b3. Conectarea in circuit a receptoarelor electrice cu incandescenta.

N

F

N

F

L.4.2. Receptoare de iluminat cu descarcari.

A. Receptoare fluorescente de joasa presiune.

a. Sursa de lumina - este sub forma unui tub prevazut la capete cu doi electrozi , in interiorul caruia se gasesc vapori de mercur de joasa presiune . Pe peretele interior al tubului se sfla depusa o substanta fluorescenta sub forma unui strat de pulbere fina care transforma radiatiile ultraviolete ( ce se produc datorita descarcarilor electrice in vapori de mercur) in radiatii luminoase vizibile. Nuanta culori emise depinde de reteta tehnologica de realizare a stratului fluorescent si este specificata astfel :

- 1X - alb lumina zilei ; 2 - alb ; 2X - alb superior ; 3 - alb cald ; 3X - alb cald superior .

b. Functionarea lampii fluorescente.

Tubul fluorescent se conecteaza in circuit prin inserierea cu alte dispozitive electrice : bobina (balast) ; starter. Pentru imbunatatirea factorului de putere in circuit se conecteaza si un condensator.

Starterul - este sub forma unui tub de sticla in interiorul caruia se afla vapori de argon - neon - heliu si doi electrozi . Tubul de sticla este amplasat in interiorul unui tub de plastic impreuna cu un condensator si

este prevazut cu 2 terminale la care sunt conectati electrozii si condensatorul . Starterul are rolul de a inchide circuitul de incalzire a filamentelor tubului si de amorsare a acestuia .

Balastul - este o bobina cu miez magnetic inglobata intr-o masa cimentata amplasata intr-o cutie metalica prevazuta cu doua borne. Balastul produce un varf de tensiune necesar amorsari tubului si asigura functionarea stabila a lampii .

    T 40 W

B - 40W

  S 25 - 80

220V

La alimentarea cu tensiune pe lamelele starterului este o diferenta de potential de 220 V , acestea se incalzesc si se lipesc determinand trecerea curentului prin filamentele tubului . Filamentele se incalzesc si produc emisia termoelectronica cere creaza un camp electric in interiorul tubului. Dupa un timp scurt deorece tensiune pe electrozii starterului scade acestia se racesc , se deslipesc moment in care fluxul magnetic din balast se modifica , produce un varf de tensiune care provoaca amorsarea tubului .

Lampile fluorescente de joasa presiune se fabrica la noi in tara in urmatoarele game : 14 W ( 30 cm) ; 20 W ( 60 cm) ; 40 W (120 cm) ; 65 W (150 cm )

c. Corpuri de iluminat pentru lampi fluorescente de joasa presiune .

Corpurile de iluminat se executa intr-o gama larga de sortimente si se simbolizeaza cu o grupa de litere si una de cifre care au semnificatia :

- F - corp de iluminat fluorescent ; I - pentru interior ; R - cu reflector ; D - cu dispersor ; G - cu gratar ; A - pentru montaj aparent ; I - pentru montaj ingropat ; S - pentru montaj suspendat ; P - protejat contra umiditatii si prafului .

- prima cifra reprezinta numarul de tuburi din corpul de ilumunat

- ultimele doua cifre reprezinta puterea nominala a unui tub

Exemple: -FIRA 220 ( corp de iluminat fluorescent pentru interior cu reflector , montaj aparent , cu doua tuburi de 20 W )

- FIPA 240 (corp de iluminat fluorescent pentru interior , protejat contra umiditatii si prafului ,montaj aparent , cu doua tuburi de 40 W ) .

d. Moduri de conectare a lampilor fluorescente de joasa presiune .

40 W

  T₁ - 40 W

  S₁

B₂ - 40 W C

  T₂ - 40 W

    S₂

220 V

Montajul duo .

Balastul B₂ deoarece este inseriat cu un condensator are o rectanta capacitiva care compenseaza reactanta inductiva a balastului B₁ si face ca factorul de putere sa fie aproximativ 1 .

40 W

  T₁ - 20 W

  S₁ - 20

  T₂ - 20 W

C     S₂ - 20

220 V

Montajul tandem

  T - 40 W

  C

220 V

Montaj fara starter (pentru aprindere rapida)

B. Receptoare fluorescente de inalta presiune .

a. Sursa de lumina.

  E₁

    EA E₂

  R

  220 V

    B

Are forma unui balon de sticla cu peretele interior acoperit cu un strat de substanta fluorescenta . In interiorul balonului de sticla se gaseste un tub de sticla cu vapori de mercur sau sodiu de inalta presiune numit arzator . In interiorul arzatorului se afla trei electrozi: doi electrozi principali E₁ si E₂ conectati la soclul lampii si un electrod auxiliar EA conectat printr-o rezistenta R (4 K ) la electrodul E₁.

b. Functionarea lampii.

La alimentarea cu tensiune are loc o descarcare electrica intre electrozii E₂ si EA care provoaca incalzirea si ionizarea mediului din arzator . Dupa circa 5 min cind mediul este complet ionizat are loc descarcarea intre electrozii E₁ si E₂ iar lampa functioneaza . Timpul de aprindere este influientat de temperatura mediului inconjurator , scade odata cu cresterea temperaturii. Pentru stabilitatea functionarii se conecteaza lampa in serie cu un balast. Lampile cu vapori de inalta presiune se fabrica cu puterile nominale de : 80 W ; 125 W ; 250 W ; 400 W ; 1000 W pentru tensiunea de 220 V.

Test verificare . a) Ce rol are starterul ?

b) Reprezentati schema electrica a montajului duo .

c) Ce rol are condensatorul ?

L.4.3. MOTOARE ELECTRICE

Motoarele electrice sunt receptoare care transforma energia electrica in energie mecanica. Pot fi :

- de curent continuu

- de curent alternativ , care sunt de 2 tipuri :

asincrone: - cu rotorul in scurtcircuit sincrone

- cu rotorul bobinat

A. Motoare electrice de curent continuu.

a. Elemente constructive de baza.

1. statorul (inductorul) - este partea fixa a masinii si este format din urmatoarele elemente

1.1 circuitul magnetic statoric- poate fi masiv sau lamelat si este format din :

- jugul statoric

- poli principali

- poli auxiliari (sau de comutatie) , la masinile de puteri mari

1.2. dispozitiv portperii - in care se fixeaza periile.

Periile sunt de forma paralelipipedica din carbune grafitat sau cupru si asigura legatura electrica dintre bobinele rotorului si circuitele electrice exterioare.

  Masinile de c.c. sunt prevazute cu numar par de perii plasate diametral opuse 2 cate 2.

1.3. cutia de borne - in care se gaseste placa de borne , prin intermediul careia se asigura legaturile electrice intre circuitrul electric al masinii si circuitele electrice exterioare.

2. rotorul (indusul) - este partea mobila a masinii si este format din :

2.1 circuitul magnetic rotoric - care este cilindric , lamelat , prevazut cu canale exterioare

2.2 colectorul -are forma cilindrica , este alcatuit din lamele de cupru trapezoidale izolate intre ele

si fata de partea metalica a axului . La aceste lamele se lipesc extremitatile bobinelor rotorului.

2.3. axul masinii - este construit din fier sau otel de forma unei bare cilindrice si are rol de a sustine elementele rotorului

2.4. ventilatorul - este fixat pe ax si asigura racirea masini.

2.5. rulmentii - sunt fixati pe ax , sustin axul si permit rotatia acestuia

2.6. fulia - fixata pe ax , prin intermediul careia se transmite miscarea unui utilaj

3. scuturile ( capacele ) - se fixeaza cu ajutorul suruburilor de stator si sunt prevazute cu lagare in care

se introduc rulmentii.

4. circuitul electric al masinii - reprezinta infasurarile masinii care sunt:

- infasurarea de excitatie ( inductoare ) - amplasata in jurul polilor principali

- infasurarea de comutatie - amplasata in jurul polilor auxiliari , are rolul de a imbunatati comutatia ( reduce gradul de scanteiere la colector )

- infasurarea de compensatie - amplasata in canalele din talpa polilor principali , se utilizeaza

    la masinile cu regim greu de lucru , compenseaza reactia indusului

- infasurarea rotorica ( indusa) - amplasata in canalele rotorului.

b. Notarea infasurarilor masinilor de c.c. si modul lor de conectare.

Infasurarea de excitatie : C₁ - C₂ - cand este conectata in serie cu indusul

E₁ - E₂ - cand este conectata in paralel cu indusul

F₁ - F₂ - cand este separata

Infasurarea indusa ( rotorica):   A₁ - A₂

Infasurarea de comutatie: B₁ - B₂

Infasurarea de compensatie: D₁ - D₂

* Infasurarile de comutatie si compensatie se conecteaza intotdeauna in serie cu INDUSUL.

Exista 5 tipuri de conectare a infasurari de excitatie :

  A₁     A₁ A₁ C₂

E₁ E₂     C₁

    A₂

F₁ F₂ A₂     A₂  

excitatie separata excitatie derivatie excitatie serie

  A₁ C₂   A₁ C₂

E₁ E₂

  C₁   C₁

  A₂   A₂

excitatie compound   F1 F2 excitatie mixta

c. Marimi specifice care intervin la masinile electrice de c.c.

Axa polara - axa pe care sunt plasati poli principali

Axa neutra - axa pe care sunt plasati poli auxiliari ( bisectoarele unghiurilor formate de 2 axe polare cons)

* PERIILE MASINII SE AMPLASEAZA IN AXA NEUTRA.

Numarul de perechi de poli - jumatate din numarul de poli principali (p)

Pasul polar - distanta intre doua axe neutre

d. Domenii de utilizare.

Motoarele de c.c - se utilizeaza la sisteme de actionare electrica cu turatie variabila in limite largi si porniri grele cum ar fi :

- masini unelte

- laminoare

- mijloace de transport electrice (tramvaie , troleibuze , metrou , locomotive electrice)

- electrocare , elecrostivuitoare

- masini de extractie minera

- servomotoare

B. Motoare de curent alternativ asincrone .

a. Constructie.

1. Statorul este partea fixa a motorului , produce cimpul magnetic invartitor si este format din:

- miezul magnetic fix care este construit din material magnetic , este lamelat si prevazut cu crestaturi in interior ( canale) pentru introducerea bobinelor

- infasurarea statorica sau bobinele statorului care sunt formate din mai multe spire executate din conductor de cupru emailat

- carcasa masinii care sustine si inchide intreg ansamblu. Carcasa se executa din fonta , otel sau aliaj de aluminiu .

2. Rotorul este partea mobila a masinii care in care se stabileste prin inductie curent electric , se roteste prin interactiunea dintre campul magnetic invartitor si acest curent si este format din :

- miezul magnetic mobil care este construit din material magnetic este cilindric si prevazut cu crestaturi la exterior

- infasurarea rotorica sau bobinele rotorului care sunt formate din mai multe spire din conductor flexibil de cupru emailat ( pentru masinile cu rotorul bobinat)

* Masinile cu rotorul in scurtcircuit in canalele rotorului se introduc bare de aluminiu care se scurtcircuiteaza la capete .

- arborele sau axul masinii , din otel pe care sunt montate miezul rotor si infasurarea .

-intrefierul reprezinta spatiul de aer dintre stator si rotor. In intrefier au loc fenomenele electromagnetice care stau la baza functionarii masinii electrice .

3. Accesorii

- lagarele - care sustin arborele si permit rotatia acestuia si pot fi cu alunecare ( cu cuzineti ) sau cu rostogolire ( cu rulmenti)

- scuturile - piesele de capat care se fixeaza pe carcasa si in care se fixeaza lagarele - ventilatorul - care are rol de racire a masinii si care este fixat pe axul masinii

- cutia de borne - montata pe carcasa , prevazuta cu o placa de borne prin care se executa legaturile intre infasurarile masinii si circuitele exterioare

- inelele colectoare - sunt executate din bronz sau alama , izolate intre ele si fixate pe arborele rotorului printr-un butuc izolator. La inele se conecteaza infasurarile statorului si pe ele preseaza periile motorului .

- periile -sunt executate din grafit sau bronz-grafitat si au rolul de a face legatura electrica dintre bobinele rotorului si cutia de borne.

b. Legarea bobinelor unui motor .

Bobinele statorului - se conecteaza in doua moduri :

- in stea ( tensiunea pe bobina este 220V )

- in triunghi ( tensiunea pe bobina este 380 V )

Bobinele rotorului - se conecteaza numai in stea , capetele libere fiind conectate la inelele colectoare.

R S   T R   S T

U   V W   U V W

X Y Z   X   Y Z

Conexiunea stea   Conexiunea triunghi

c. Parametrii nominali :   - puterea nominala (in Kw ) - reprezinta puterea mecanica utila la arborele masinii   P E / t 1CP 735 W

- tensiunea nominala ( V ) - tensiunea normala de alimentare in cazul motorului sau debitata in cazul generatorului

- curentul nominal ( A ) - curentul corespunzator tensiunii si puterii nominale

- turatia nominala ( rot / min ) - viteza de rotatie a masinii

- frecventa nominala ( Hz ) - frecventa electrica la care lucreaza masina

- factorul de putere ( cos j ) - pentru motoarele electrice reprezinta raportul dintre putera activa si puterea aparenta.

c. Motoare sincrone - sunt motoare cu viteza de rotatie egala cu a campului magnetic invartitor Constructie:

- statorul - are aceasi constructie ca a motorului asincron

- rotorul - este format din :

- arbore - executat din otel si are acelasi rol ca la motorul asincron

- miezul magnetic - poate fi lamelet cu canele exterioare ( motorul cu poli inecati) sau

din otel masiv ( motorul cu poli aparenti )

- infasurarea rotorului - este numita si infasurare de excitatie care este alimentata de la

o sursa de curent continuu ( sursa excitatoare)

- inele colectoare - sunt fixare pe arbore si izolate de acesta si intre ele, la inele fiind

conectata infasurarea rotorului

- perii colectoare si sistemul portperii - periile se executa din carbune grafitat sau cupru

si asigura legatura electrica intre rotor si cutia de borne; sistemul portperii este dispozitivul

in care se fixeaza periile .

Functionare - prin alimentarea infasurarii statorului cu tensiune se produce un camp magnetic invartitor care interactioneaza cu curentul din infasurarea rotorului (care apare prin conectarea acesteia la sursa excitatoare ) , acestea interactioneaza produc un cuplu de forte care provoaca rotatia rotorului.

Motorul poate functiona : - supraexcitat - cand curentul din rotor este mai mare decat curentul de excitatie , caz in care motorul este furnizor de putere reactiva capacitiva

- subexcitat - cand curentul din rotor este mai mic decat cel de excitatie

Deoarece motoarele sincrone produc cupluri de rotatie numai la turatia de sincronosm ele nu pot porni singure , iar pornirea se face : - cu un motor auxiliar

- in asincron - se conecteaza rotorul in scurtcircuit ; se alimenteaza statorul la retea ; cand turatia este maxima se scoate scurtcircuitul si se alimenteaza acesta la sursa excitatoare.