TEMA DE PROIECT
Sa se proiecteze o instalaţie electrica de forţa si iluminat pentru un atelier de vulcanizare auto.
Date iniţiale de proiectare:
Conţinutul proiectului:
CAPITOLUL 1
STUDIUL LITERATURII DE SPECIALITATE
Conţinutul acestei lucrări se refera la problemele teoretice si practice ale instalaţiilor electrice de distribuţie la consumatorii industriali, de joasa tensiune (instalaţii de forţa si de iluminat), ale iluminatului electric.
1.1 Locul instalaţiilor industriale in sistemul electroenergetic
Instalaţiile din aval de punctul de delimitare intre furnizor si consumator, in cadrul sistemului electroenergetic (SEE) sunt denumite instalaţii de utilizare (a energiei electrice) sau instalaţii (electrice) la consumator.
Figura 2.1 evidenţiază de energie electrica de la centrele de producere (centrale electrice termice, hidrocentrale, atomice etc…) la ultimul receptor R sau utilaj U, cu variantele posibile de reţea.
1.2 Componentele sistemului de alimentare
Sistemul de alimentare cu energie electrica a utilajelor si receptoarelor unui consumator cuprinde, in principal sistemul extern si sistemul intern.
- reţele de distribuţie interne (in JT,MT si/sau IT, in funcţie de consumator) cu puncte de distribuţie, prin care energia electrica este dirijata in diferite direcţii si spre diferite elemente alimentate: staţii de transformare, staţii de conexiuni, tablouri de distribuţie, bare de distribuţie.
- surse proprii ale consumatorului:
- permanente, care acoperă o parte din consumul de energie electrica al consumatorului (de exemplu, o centrala electrica de platforma conectata la SEE)
- de intervenţie, care permit alimentarea provizorie a unui grup restrâns de receptoare importante( vitale), in cazul întreruperii alimentarii din sistemul extern: baterii de acumulatoare, generatoare sincrone mici acţionate de motoare cu ardere interna.
Totalitatea elementelor de reţea (linii, aparate, etc…) care se interpun intre sursa si un element alimentat constitue ceea ce se numeşte o cale de alimentare.
1.3 Categorii de receptoare
In raport cu condiţiile privind continuitatea alimentarii, receptoarele unui consumator se pot grupa in patru categorii, consecinţele întreruperii alimentarii cu energie electrica, pentru fiecare categorie constând in:
- Categoria 0 (receptoare “vitale”) – declanşarea de incendii sau explozii, distrugerea utilajelor, pericol pentru viata oamenilor
- Categoria I – pagube economice importante, rebuturi, imposibilitatea de recuperare a producţiei nerealizate
- Categoria II – nerealizări de producţie recuperabile
- Categoria III – consecinţe nesemnificative.
Pentru fiecare categorie, se precizează, pe de o parte, durata maxima a timpului de întrerupere a alimentarii si, pe de alta parte, modalitatile de asigurare a unei rezerve de alimentare.
Structura unei tetele este determinata de:
- caracteristicile si dispunerea teritoriala a receptoarelor,
- siguranţa in alimentare, conform categoriei in care se încadrează receptoarele,
- felul curentului si nivelul de tensiune necesar,
- indicatori tehnico-economici (cheltuieli de investiţii, consum de material conductor, comoditate si cheltuieli de montaj, comoditate si cheltuieli de exploatare, pierderi de energie),
- asigurarea condiţiilor de protecţie a personalului împotriva electrocutării.
1.4. Instalaţia electrica
Instalaţia electrica ( prescurtat “instalaţie”) este ansamblul de echipament electric interconectat in cadrul unui spaţiu dat sau al unei zone precizate. Localizarea si interconectarea intr-un anumit scop funcţional constitue cele doua criterii inseparabile pentru delimitarea unei instalaţii.
Instalaţia electrica are deci doua componente de baza:
- echipamente electrice, cu o anumita destinaţie funcţionala
- canale conductoare (linii), care servesc pentru dirijarea energiei electrice si pentru interconectarea echipamentelor:
- reţeaua electrica, care conţine echipamentele electrice interconectate, in amonte fata de ultimul receptor sau de la ultima unitate funcţionala, si care servesc pentru alimentarea cu energie electrica a receptorului sau unitarii respective
- linii de conexiune in interiorul echipamentelor sau unităţilor funcţionale.
1.5. Echipamentul electric
Echipamentul electric (prescurtat “echipament”) cuprinde elementele sau unităţile funcţionale complexe care intervin in fluxul de energie electrica: producere, transport, distribuţie, stocare, conversie, măsurare si consum (utilizare) ca:
- elemente indispensabile (de baza) in lanţul de transfer (alimentare)
- elemente auxiliare (suplimentare), care asigura funcţionarea corecta, la parametrii si secvenţe precizate, a elementelor de baza sau/si protecţia adecvata, in cazul apariţiei unor disfunctionalitati.
Echipamentele electrice constau in: maşini electrice (generatoare si motoare), transformatoare (de putere si de măsura), convertoare (electromecanice sau statice), aparate electrice (de comutaţie, de protecţie, de măsura), diverse dispozitive ( de semnalizare, de acţionare, electromagneţi), elemente de conexiune (tablouri de distribuţie, doze de ramificaţie, prize).
1.6. Clasificarea instalaţiilor electrice
In funcţie de intensitatea curentului si de destinaţie (receptoarele alimentate), instalaţiile electrice se pot clasifica in:
- instalaţii de putere (“forţa”), cuprinzând echipamente destinate nemijlocit aplicării energiei electrice (producere, transport, distribuţie, consum) in scop util: producerea de lucru mecanic, căldura, procese electrochimice
- instalaţii de iluminat electric
- instalaţii de automatizare, măsura si control
- instalaţii pentru compensarea puterii reactive
- instalaţii pentru reducerea regimului deformant
- instalaţii de protecţie împotriva socului electric
b. instalaţii de curenţi “slabi”:
- instalaţii de telecomunicaţii
- instalaţii de detectare automata si de alarma:
- instalaţii de telesupraveghere a funcţionarii instalaţiilor de curenţi “tari” din clădiri
- instalaţii de ceasoficare
- instalaţii de telecomanda si telemăsurare.
1.7. Elemente componente
Elemente componente ale unui circuit sunt, in principiu: sursa de alimentare cu energie electrica, elementul alimentat (consumatorul) si linia de legătura intre sursa si elementul alimentat.
a.Sursa de energie poate fi:
- sursa primara, bazata pe transformarea altei forme de energie
- generator (maşina electrica)
- pila (acumulator)
- sursa secundara, bazata pe modificarea parametrilor energiei electrice (secundarul unui transformator)
- “pseudosursa” – tensiunea electrica disponibila la barele unui punct de distribuţie
- o priza de curent.
Caracteristici ale sursei primare sau secundare sunt, în principal:
- impedanţa internă Zs;
- tensiunea de funcţionare (mers) în gol (fără sarcină) U0 – tensiunea generată prin fenomenul primar;
- tensiunea la borne în cazul funcţionării în sarcină Us – inferioară tensiunii de funcţionare în gol şi dependentă de intensitatea curentului furnizat;
- puterea aparentă nominală S = U0In – puterea limită care poate fi furnizată unui receptor rezistiv.
b. Linia electrică, reprezentând ansamblul elementelor prin care se asigură transferul de energie între sursă şi elementul alimentat, distribuţia în diferite direcţii, închiderea/deschiderea circuitului (într-o secvenţă prestabilită), protecţia circuitului (receptor şi linie), măsurarea parametrilor electrici, conţine:
- conductoare (izolate)/cabluri/bare;
- dispozitive de conexiune (doze de ramificaţie, cutii de derivaţie, borne), care realizează un contact fix;
- elemente de cablare, fixare şi/sau protecţie faţă de mediu (tuburi, ţevi), cu accesoriile aferente;
- aparate de comutaţie, destinate manevrelor de închidere-deschidere a circuitelor;
- aparate de protecţie împotriva supracurenţilor, destinate atât elementului alimentat cât şi celorlalte elemente de pe linie;
- aparate de măsură, comandă şi supraveghere.
Linia este caracterizată prin impedanţa sa Zl, de regulă mult mai mică decât impedanţele sursei şi elementului alimentat, determinând practic, împreună cu impedanţa sursei, valoarea curentului de scurtcircuit şi căderea de tensiune în reţea până la bornele receptorului, unde tensiunea are valoarea U < Us : Isc = U0/|Zs+Zl|; DU = U0 - U= I|Zs+Zl|.
c. Elementul alimentat (consumatorul), constituind sarcina circuitului, poate fi:
- receptor simplu;
- receptor complex (echipament, unitate funcţională);
- punct de distribuţie a energiei;
- transformator.
Tensiunea U a bornele elementului alimentat este inferioară tensiunii secundare a sursei, datorită căderii de tensiune pe linia de alimentare.
Receptorul simplu este caracterizat prin :
- parametrii funcţionali nominali: Pn, Un,¼;
- abaterile admisibile de la tensiunea nominală;
- impedanţa nominală (impedanţa de utilizare) Zu; nu se indică direct, rezultând în concordanţă cu parametrii nominali şi determinând practic valoarea intensităţii curentului şi a puterii absorbite la alimentarea din reţea: In » U/Zu ( Zu>>Zs , Zu >>Zl).
Punctul de distribuţie sau receptorul complex este caracterizat prin:
- puterile cerute activă şi reactivă Pc şi Qc (inferioare puterii instalate – puterea totală a receptoarelor alimentate);
- curentul nominal al "sosirii" (linie şi bare la care se racordează "plecările" spre elementele alimentate) In.
Instalaţia electrică este considerată un caz particular de sistem , definit ca un set de obiecte interdependente (în corelaţie). Principiile de structurare a instalaţiei decurg, prin urmare, din principiile generale de structurare a sistemelor.
Fiecare entitate tratată în cadrul unui proces de proiectare, execuţie, exploatare sau întreţinere constituie un obiect. Atunci când un sistem este o parte a unui alt sistem, poate fi considerat ca un obiect.
Un sortiment de obiecte/elemente este o clasă sau o familie de elemente cu trăsături generale comune, indiferent de funcţia concretă sau de particularităţile constructive (de exemplu: rezistoare, motoare, transformatoare).
Structurarea unui sistem semnifică divizarea succesivă şi subdivizarea sistemului în părţi şi organizarea acestora (permiţând astfel ca sistemul să poată fi proiectat, executat/fabricat, întreţinut sau comandat în mod eficient) şi descrie relaţiile de componenţă (este compus din..., face parte din...).
Orice sistem sau obiect poate fi privit sau descris de o manieră specifică (aspect) şi anume:
- funcţie – ce face el (activitatea prin care realizează scopul propus), fără a lua în considerare amplasarea şi/sau produsele care realizează funcţia;
- produs – cum este construit, fără a ţine seama de funcţia realizată sau de amplasament (un produs poate realiza mai multe funcţii, se poate găsi singur sau împreună cu alte obiecte într-un amplasament);
- amplasare – unde este situat (poziţia fiică în cadrul unui amplasament precizat: clădire, etaj, cameră, dulap, panou),indiferent de funcţia îndeplinită sau de produs.
Plecând de la cele trei aspecte menţionate, se pot defini pentru orice sistem/instalaţie: o structură bazată pe funcţie, o structură bazată pe aspectul de produs şi o structură bazată pe amplasament.
Rezultatul subdivizărilor succesive bazate pe un anumit aspect al obiectelor poate fi reprezentat ca o structură arborescentă, aşa cum este ilustrat în figura 1.3.
Factori care determină structura reţelelor
Structura unei reţele este determinată de :
- caracteristicile şi dispunerea teritorială a receptoarelor ;
- siguranţa în alimentare, conform categoriei în care se încadrează receptoarele;
- felul curentului şi nivelul de tensiune necesar;
- indicatori tehnico-economici
- asigurarea condiţiilor de protecţie a personalului împotriva electrocutării.
Pentru realizarea siguranţei în alimentarea receptoarelor, în funcţie de categoria în care se încadrează acestea, sunt posibile următoarele soluţii:
- Categoria 0:
- două căi de alimentare independente, racordate în puncte distincte ale SEE;
- surse de intervenţie;
- anclanşarea automată a rezervei;
- circuite distincte faţă de alte receptoare.
- Categoria I:
- două căi de alimentare racordate în puncte distincte din sistemul intern (bare distincte din staţii de transformare, posturi de transformare, staţii de conexiuni), cu anclanşarea automată a rezervei;
- circuite distincte faţă de alte receptoare.
- Categoria II: 1 – 2 căi de alimentare din sistemul intern, în urma unui studiu tehnico- economic.
- Categoria III: o singură cale de alimentare.
Se consideră o instalaţie electrică destinată să alimenteze, în final, un anumit număr de receptoare (utilaje) de joasă tensiune, amplasate în diferite poziţii în zona aferentă, conform necesităţilor de utilizare.
În schemele în care staţia de primire este alimentată dintr-o singură sursă, energia electrică este transmisă spre receptoare într-un singur sens, printr-o reţea care se ramifică succesiv, pe măsura apropierii de receptoare, la diferite niveluri în structura sistemică a instalaţiei, permiţând dirijarea energiei electrice în diferite direcţii şi la diferite elemente alimentate. Ramificarea se realizează cu ajutorul unor echipamente prefabricate specializate, numite puncte de distribuţie, situate în nodurile corespunzătoare ale reţelei.
Fiecare punct de distribuţie este constituit, ca echipament de putere ("forţă") din:
- o sosire, direct de la o sursă secundară sau de la un punct de distribuţie precedent;
- mai multe plecări, spre alte puncte de distribuţie sau elemente alimentate;
- un sistem de bare alimentate prin sosire şi din care se execută derivaţiile pentru plecări.
Un punct de distribuţie mai poate conţine circuite suplimentare de comandă, semnalizare, măsură etc. Curentul nominal al sosirii este considerat drept curent nominal al punctului de distribuţie respectiv.
Ca regulă generală, fiecare plecare trebuie să fie prevăzută cu un aparat de protecţie la scurtcircuit (siguranţă fuzibilă sau întreruptor de putere automat), plasat imediat după conexiunea la bare, care să acţioneze la un scurtcircuit care s-ar produce în orice loc pe linia dintre punctul respectiv şi următorul element alimentat. De asemenea, fiecare sosire trebuie prevăzută cu un aparat de comutaţie, care să realizeze cel puţin funcţia de separator, permiţând izolarea faţă de reţeaua din amonte, după deconectarea sarcinii din aval. Excepţiile sunt prevăzute în normative.
Primul element din reţeaua de joasă tensiune este tabloul de distribuţie general al consumatorului (In £ 2400 A).
La consumatorii care solicită din reţea puteri mici, alimentarea se face direct din reţeaua zonală de JT (aeriană sau subterană) a furnizorului, printr-un branşament care face legătura între linia de alimentare şi contorul de energie al consumatorului, situat în amonte de tabloul general sau la intrarea în tablou. De regulă, contorul aparţine furnizorului.
Consumatorii de puteri mai mari sunt alimentaţi din reţeaua de medie tensiune a furnizorului, printr-un racord care conţine un post de transformare. Postul de transformare conţine 1-2 transformatoare (10/0,4 kV sau 20/0,4 kV), având înfăşurarea secundară în stea, cu neutrul accesibil (4 borne), precum şi echipamentul de comutaţie şi de protecţie aferent, atât pe partea de MT, cât şi pe partea de JT. Secundarul transformatorului alimentează tabloul de distribuţie general, care poate fi chiar înglobat în postul de transformare.
Celelalte puncte de distribuţie pot fi:
- tablouri de distribuţie de tip panou, dulap, din cutii echipate etc., clasificate, după intensitatea curentului sosirii, în tablouri principale (In £ 600 A) şi tablouri secundare
(In £ 300 A);
- canale prefabricate de bare (un sistem de 4 bare într-o incintă de protecţie), realizate ca tronsoane care pot fi îmbinate şi prevăzute cu posibilitatea efectuării de derivaţii pentru ramificaţii. În funcţie de intensitatea curentului nominal, canalele pot fi canale magistrale şi canale de distribuţie.
În practică, circuitele electrice care alimentează puncte de distribuţie sunt denumite coloane, termenul de circuit fiind consacrat pentru alimentarea fiecărui receptor sau echipament de la ultimul punct de distribuţie
1.12. Tipuri de circuite electrice de joasă tensiune
Circuitele pot fi:
- individuale, pentru fiecare receptor (în sens restrâns);
- comune, pentru mai multe receptoare, cu protecţie unică la scurtcircuit:
- circuit de iluminat;
- circuit de prize;
- circuit de utilaj;
- circuit pentru mai multe motoare similare, cu puterea totală până la 15 kW.
a. Scheme radiale. Fiecare punct de distribuţie, utilaj sau receptor este alimentat printr-o linie separată, care pleacă de la un punct de distribuţie central (fig. 1.4).
Aceste scheme prezintă avantajul siguranţei în alimentare; un defect pe o linie provoacă scoaterea de sub tensiune, prin funcţionarea aparatului de protecţie respectiv, numai a liniei afectate, restul instalaţiei rămânând în funcţiune.
Dezavantajele schemelor sunt:
- investiţii mari;
- consum ridicat de material conductor;
- număr mare de plecări din punctele de distribuţie (creşterea gabaritului).
Ca utilizare, se recomandă în cazul:
- coloanelor de alimentare a tablourilor de distribuţie sau al unor canale de bare de distribuţie secundare;
- circuitelor, pentru:
- utilaje cu receptoare de puteri mari, alimentate direct din tabloul general sau
dintr-un canal magistral;
- utilaje cu receptoare de puteri mici şi mijlocii, alimentate din tablouri
secundare sau din bare de distribuţie;
- utilaje şi receptoare dispersate;
- utilaje, receptoare şi instalaţii importante, pentru care riscul de întrerupere a
alimentării trebuie să fie minim.
Avantajele constau în:
- consum redus de material conductor;
- derivaţii din mai multe locuri;
- număr redus de plecări din punctele de distribuţie.
Dezavantajul este siguranţa mai mică în exploatare, deoarece un defect pe linia principală antrenează întreruperea alimentării tuturor derivaţiilor din linie.
Utilizarea acestor scheme se recomandă pentru:
- utilaje grupate, la distanţe relativ mici, linii tehnologice;
- distribuţia în canale de bare.
c. Scheme mixte:
- scheme radiale pentru:
- utilajele/receptoarele dispersate;
- echipamentele/receptoarele importante;
- scheme magistrale pentru utilajele grupate.
Curentul electric de intensitate I prin elementele reţelei are efecte atât asupra acestora, cât şi asupra organismelor vii şi a altor elemente care vin în contact cu reţeaua.
Efectele curentului electric trebuie avute în vedere la proiectarea şi exploatarea instalaţiilor electrice.
Curentul electric produce în reţea pierderi de putere activă, căderi de tensiune, solicitări mecanice, fenomene la deconectare, tensiuni induse, perturbaţii electromagnetice în funcţionarea unor receptoare.
a. Pierderile de putere activă sunt direct proporţionale cu pătratul valorii efective a intensităţii curentului şi cu rezistenţa R a căii de curent parcurse
(k = 1 pentru c.a. monofazat, k = 3 pentru c.a. trifazat), având drept consecinţă încălzirea elementelor componente ale căii de curent şi solicitarea termică a izolaţiei acestora (§ 5.4);
b. Căderile (pierderile) de tensiune, în lungul reţelei, sunt direct proporţionale cu valoarea efectivă a intensităţii curentului şi cu impedanţa Z a căii de curent parcurse
conducând la diminuarea tensiunii la bornele elementelor alimentate (cap. 10);
c. Solicitările mecanice ale căilor de curent şi ale suporţilor acestora au loc datorită câmpului magnetic propriu al conductoarelor parcurse de curent rezultând:
- forţe electrodinamice care se manifestă între două conductoare parcurse de curent, asupra unei spire sau asupra unei bucle formate de un conductor;
- forţe electromagnetice care se exercită între un conductor parcurs de curent şi un corp feromagnetic învecinat.
Forţele sunt proporţionale cu pătratul intensităţii curentului. În curent alternativ, forţele sunt pulsatorii, oscilând, cu dublul frecvenţei curentului, între zero şi valoarea maximă
Solicitările mecanice prezintă importanţă în cazul curenţilor de defect (în particular, scurtcircuit). În cazul curentului de scurtcircuit asimetric (de intensitate Isc), datorită componentei aperiodice, valoarea iniţială a curentului poate atinge 2,5×Isc (curent de lovitură).
d. Efectele negative asupra aparatelor de comutaţie se manifestă datorită arcului electric la deconectare.
e. Inducerea de tensiuni electromotoare sau elemente rămase încărcate capacitiv în circuite deconectate pot influenţa unele receptoare sau pot constitui un pericol pentru personalul de exploatare.
Efectele curentului electric se manifestă prin :
- şocuri electrice (care pot deveni periculoase), determinate de potenţialele elementelor conductive cu care organismul vine în contact (de diferenţa de potenţial aplicată organismului) şi independente de intensitatea curentului prin elementele reţelei;
- arsuri sau metalizarea pieii, determinate în principal de acţiunea arcului electric care apare la întreruperea voită sau accidentală a unui circuit.
Elementele respective, aflate în contact cu elementele reţelei sau în vecinătatea acestora sunt supuse pericolelor de producere de incendii sau explozii, datorită fie unei descărcări electrice (scânteie, arc electric), fie supraîncălzirii excesive a căilor de curent.
Pe lângă folosirea controlată curentului electric în scopuri terapeutice, organismul uman poate fi expus accidental şi necontrolat acţiunii curentului electric.
Dacă organismul este supus unei diferenţe de potenţial, se constată apariţia unui curent electric în circuitul astfel format, ceea ce demonstrează conductibilitatea organismului.
Corpul omenesc este un conductor specific – conductor electrobiologic. Diferitele părţi ale corpului – cum sunt pielea, sângele, ţesuturile musculare şi alte ţesuturi şi
articulaţii – prezintă pentru curentul electric o anumită impedanţă compusă din elemente rezistive şi capacitive (fig.1.4.1): Zp – impedanţa pieii, Zi – impedanţa ţesuturilor interne, ZT – impedanţa totală. De remarcat că impedanţa organismului nu este constantă ci depinde de mai mulţi factori cum sunt : parametrii circuitului electric, starea fizică şi psihică a organismului, condiţiile de contact cu elementele aflate la potenţiale diferite.
Impedanţa internă (în principal, rezistivă) a elementelor conductoare din organism este relativ redusă (200 ¼ 500 W) şi depinde în principal de traseul curentului prin corp.
Cea mai mare pondere în impedanţa corpului revine impedanţei ţesuturilor externe (pielea – în special, epiderma), adică impedanţei de contact la intrarea şi la ieşirea curentului. Valoarea acestei impedanţe depinde de tensiunea de contact, de frecvenţă, de durata trecerii curentului electric, de suprafaţa şi de presiunea de contact, de umiditate şi de temperatură. Ea poate varia între peste 100000 W (pentru piele uscată, curată, fără fisuri şi o suprafaţă de contact mică) şi câteva sute de ohmi (în cazul contactului pe o suprafaţă mare, cu mâinile umede, cu fisuri sau acoperite cu substanţe conductive).
În analiza şi calculul instalaţiilor de protecţie a personalului contra acţiunii curentului electric, se recurge frecvent la un model de calcul simplificat, constând într-o rezistenţă Rh a cărei valoare se poate considera 1000 W (sau, uneori, 3000 W).
Contactul accidental al persoanelor cu instalaţia electrică poate avea loc :
- cu părţile active ale instalaţiei aflate sub tensiune în decursul exploatării instalaţiei (contact direct);
- cu masele sau alte părţi conductive intrate accidental sub tensiune (contact indirect).
Tensiunea care există (sau care apare ca urmare a unui defect de izolaţie sau unei influenţe electromagnetice) între două elemente conductive accesibile simultan în instalaţia electrică şi care se aplică astfel organismului uman este denumită tensiune de contact Uc.
Contactul se poate stabili nemijlocit cu două elemente ale instalaţiei, aflate la potenţiale diferite, sau prin intermediul pământului.
Trecerea curentului electric prin organismul uman (Ih = Uc/Rh) are efecte fiziopatologice asupra acestuia.
Efectul principal îl constituie şocurile electrice, care provoacă excitarea ţesuturilor, organice parcurse, însoţită de contracţia spasmodică involuntară a fibrelor musculare, având drept rezultat tulburări funcţionale în organism a căror gravitate depinde în mod esenţial de relaţia timp-intensitatea curentului, consecinţele fiind cu atât mai grave cu cât cele două mărimi au valori mai ridicate. Acţiunea se exercită atât nemijlocit asupra ţesuturilor organice parcurse, afectând îndeosebi funcţionarea inimii, cât şi prin intermediul sistemului nervos central, manifestată în special prin afectarea respiraţiei.
Cel mai mare pericol este apariţia fenomenului de fibrilaţie cardiacă constând în pierderea sincronismului de activitate al pereţilor acesteia (diastole şi sistole), putând avea drept consecinţă oprirea circulaţiei sanguine. De asemenea, se poate ajunge la oprirea respiraţiei.
Pe lângă acestea, se pot produce arsuri interne (prin efect Joule în ţesuturile parcurse) sau externe (de exemplu, prin arc electric), precum şi alte efecte secundare nedorite.
Având în vedere relaţia dintre intensitatea curentului şi tensiunea de contact (la o rezistenţă dată a corpului), aprecierea unei instalaţii electrice din punctul de vedere al protecţiei personalului faţă de efectele curentului electric ia în considerare evaluarea şi evitarea menţinerii unei tensiuni de contact accidentale periculoase.
În mod normal, în absenţa oricărei legături cu o sursă de curent electric, pământul (solul) este considerat ca având potenţialul zero, servind drept referinţă pe scara potenţialelor.
Conductibilitatea electrică a pământului (solului) poate fi pusă în evidenţă aplicând o tensiune U între doi electrozi îngropaţi în pământ. Se constată că:
- ia naştere un curent electric de intensitate Ip care parcurge porţiunea de sol dintre cei doi electrozi, semnificând prezenţa unei rezistenţe Rp = Up/Ip, suplimentară faţă de rezistenţa electrozilor;
- valoarea intensităţii curentului Ip depinde de natura solului, de umiditate şi de temperatură, este maximă la distanţa minimă şi scade pe măsura creşterii distanţei dintre electrozi, până la o anumită distanţă (de ordinul 20 m), după care rămâne aproximativ constantă, chiar dacă distanţa este de ordinul kilometrilor;
- potenţialul punctelor de pe sol se modifică, variind între o valoare maximă (pe fiecare electrod) şi zero (la infinit); practic, potenţialul se poate considera nul de la o anumită distanţă faţă de fiecare electrod (de ordinul 20 m).
Se desprind următoarele concluzii:
- pământul (solul) este un conductor specific - un conductor spaţial, în general neomogen – care, deşi are o rezistivitate superioară cu 8 ¼ 9 ordine de mărime celei corespunzătoare metalelor (apropiată de rezistivitatea izolanţilor clasici), prezintă o rezistenţă a circuitului stabilit prin pământ comparabilă cu cea a metalelor foarte bune conducătoare de curent la valori apreciabile ale secţiunii acestora;
- rezistenţa circuitului stabilit prin sol este concentrată în principal în imediata vecinătate a electrozilor de intrare respectiv ieşire, fiecare electrod de legătură cu pământul introducând o rezistenţă dependentă de dimensiunile şi configuraţia geometrică a legăturii;
- conductibilitatea solului este în principal de natură electrolitică, solurile care conţin cea mai mare cantitate de electrolit disolvat (de exemplu, teren arabil, teren argilos, humus, suficient de umede) fiind cele mai conductive, în timp ce terenul nisipos sau pietros se apropie de izolanţi.
În consecinţă:
- în anumite situaţii, pământul poate fi folosit drept conductor în unele sisteme de transfer al energiei electrice;
- contactul simultan al unor persoane sau altor organisme vii cu două puncte de pe sol aflate la potenţiale diferite sau cu elemente conductive din instalaţiile electrice, aflate la un potenţial diferit de zero, şi cu pământul poate avea drept rezultat producerea de accidente prin trecerea curentului electric prin organism;
- prin pământ se pot închide curenţi de defect ai instalaţiilor electrice sau pot fi dirijaţi intenţionat curenţii de defect, în vederea realizării protecţiei instalaţiei şi a personalului.
Contactul electric cu solul al unui element conductiv din instalaţia electrică se poate stabili fie intenţionat (legare la pământ), în scop funcţional sau ca măsură de protecţie, fie în mod accidental, ca urmare a unui defect în instalaţie (punere la pământ).
Stabilirea intenţionată a unui contact electric între un element conductiv al instalaţiei electrice şi pământ se realizează printr-o instalaţie specifică.
Prin instalaţie de legare la pământ se înţelege ansamblul format din electrozi special destinaţi acestui scop, îngropaţi în sol (prize de pământ) şi conductoare care fac legătura între electrozii prizelor şi elementele conductive din instalaţie (conductoare de legare la pământ), prin intermediul cărora se realizează un contact intenţionat cu solul
Legarea la pământ funcţională (de exploatare) se aplică elementelor conductive care fac parte din circuitele curenţilor de lucru şi urmăreşte asigurarea unui anumit mod de funcţionare a reţelei.
Legarea la pământ de protecţie are drept obiect elementele conductive (masele) care nu se află în mod normal sub tensiune, dar care ar putea intra accidental sub tensiune, ca urmare a unui defect, scopul acestei măsuri fiind protecţia personalului în cazul atingerii accidentale a elementelor respective.
Fiecărei prize de pământ îi corespunde o anumită rezistenţă a circuitului electric stabilit prin sol, numită rezistenţa prizei de pământ. O rezistenţă similară corespunde, de asemenea oricărei puneri la pământ (rezistenţa de defect).
Contactul electric cu solul al unei persoane poate avea loc direct sau prin intermediul unor elemente conductive aflate în contact cu pământul (de exemplu, conducte de apă sau elemente metalice ale construcţiei).
Elementele conductoare servesc drept cale de curent pentru alimentarea receptoarelor sau punctelor de distribuţie de la sursa de energie.
Conductoarele active ale reţelei sunt:
- conductoarele de linie (fază): L1, L2, L3;
- conductorul neutru (nul de lucru) N – care serveşte drept :
- conductor pentru alimentarea receptoare monofazate;
- cale de închidere a circuitului curenţilor de dezechilibru din reţea, (inclusiv armonicele multiplu de 3);
- conductorul de protecţie PE – destinat exclusiv protecţiei prin legare la pământ şi legare la nul, servind pentru racordarea elementelor conductive neaflate în mod normal sub tensiune, cu alte elemente conductive similare, cu prizele de pământ sau cu punctul neutru al sursei de alimentare;
- conductorul combinat PEN, îndeplinind ambele funcţii (neutru şi de protecţie) pe o porţiune definită a reţelei.
Din punct de vedere tehnic, se pot folosi:
- conductoare izolate, montate în tuburi sau ţevi de protecţie, cu accesoriile aferente pentru derivaţii (doze, cutii) şi îmbinare (manşoane, mufe, coturi, curbe);
- cabluri;
- bare neizolate.
a. Conductorul metalic este o cale unică de curent, formată din unul sau mai multe fire.
Drept material se recurge la cupru (Cu) sau aluminiu (Al) – a căror conductivitate este ridicată (sCu > sAl).
Avantajele cuprului sunt: consum mai mic, la aceeaşi solicitare termică (aceeaşi sarcină); cădere de tensiune mai mică pe reţea; conexiuni mai sigure (prin lipire); rezistenţă mecanică mai mare.
Ca execuţie, conductorul poate fi: unifilar/multifilar; rigid/flexibil.
Forma secţiunii poate fi: circulară; dreptunghiulară; alte forme geometrice (de exemplu, sector de cerc, elipsă).
Secţiunea conductoarelor utilizate în instalaţiile electrice are valori normalizate, exprimate în mm2. La cablurile polifazate, cu conductor neutru şi/sau de protecţie, secţiunea conductorului respectiv se adoptă:
- egală cu secţiunea conductorului de linie, pentru s £ 16 mm2;
- valoarea normalizată cea mai apropiată de jumătate din secţiunea conductorului de linie, pentru s ³ 25 mm2.
Tabelul 1.1 cuprinde valorile normalizate ale secţiunii conductoarelor.
Tabelul 1.1
Secţiunile conductoarelor (mm2)
L1,L2,L3
1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400
N,PE,PEN
1 1,5 2,5 4 6 10 16 16 16 25 35 50 70 70 95 120 150 185
b. Conductorul izolat (conductor, conductă) este constituit (fig.1.6) dintr-un conductor metalic şi izolaţie din PVC, cauciuc sau polietilenă (eventual, o manta).
c. Cablul (fig. 1.7) este un ansamblu de : conductoare izolate (separate din punct de vedere electric, dar solidare mecanic), învelişuri şi, eventual, ecrane.
Învelişurile servesc fie pentru protecţie contra acţiunilor chimice, fizice, mecanice: (armături metalice, manta - înveliş de protecţie etanş, exterior), fie pentru solidarizarea ansamblului.
Ecranele sunt destinate protecţiei circuitelor faţă de acţiunea câmpului electric şi magnetic exterior sau împiedicării acţiunii câmpului conductoarelor asupra mediului înconjurător.
După destinaţie, cablurile se clasifică în: cabluri de energie, cabluri de comandă, cabluri de semnalizare.
d. Barele neizolate, cu secţiune dreptunghiulară se folosesc drept:
- cale de curent pentru curenţi intenşi, pentru racordarea echipamentelor în reţea, în zone inaccesibile personalului necalificat ca, de exemplu, legătura între tabloul general şi transformator, în postul de transformare sau conexiuni între echipamente, în zone protejate.
- bare "colectoare" – în cadrul tablourilor de distribuţie, la care se racordează sosirea şi plecările, în cadrul schemelor radiale.
- canale din bare protejate/capsulate, prefabricate (fig. 1.8), sub formă de tronsoane, inclusiv elementele de îmbinare, derivaţie şi montaj: canal magistral, canal de distribuţie, cutii de ramificaţie, cutii de colţ, cutii de siguranţe, cutii de dilatare.
1.17. Simbolizarea conductoarelor izolate şi cablurilor
Pentru simbolizarea conductoarelor izolate şi a cablurilor se foloseşte un cod alfanumeric.
CENELEC a adoptat un cod de identificare constând, în ordine, în:
- o literă pentru tipul de cablu: H – model armonizat; A – model nearmonizat, variantă naţională recunoscută de CENELEC; FRN – conform unui standard naţional;
- una sau două cifre pentru tensiunea de serviciu (tensiunea de linie), de exemplu 05 pentru 500 V; 1 pentru 1 kV;
- o literă pentru materialul izolant, de exemplu V pentru policlorură de vinil (PVC);
X pentru polietilenă armată (XLPE); R pentru cauciuc natural sau artificial;
- o literă pentru materialul învelişurilor de protecţie, de exemplu V pentru policlorură de vinil (PVC); X pentru polietilenă armată (XLPE);
- o literă pentru construcţii speciale: H – cablu plat divizibil; H2 – cablu plat indivizibil;
- o literă pentru conductorul metalic, de exemplu U pentru masiv; R pentru două fibre răsucite (inflexibil); F, K sau H pentru diverse construcţii flexibile;
- o literă pentru conductorul metalic: A pentru aluminiu; necodificat pentru cupru;
- o parte numerică evidenţiind compoziţia conductorului/cablului: numărul de conductoare, semnul de multiplicare (x) şi secţiunea transversală a unui conductor (în mm2)
Codul alfanumeric folosit în România este constituit din:
a. litere, pentru:
- materialul conductorului (prima literă din simbol) : A – aluminiu; conductorul din cupru nu se simbolizează;
- forma secţiunii conductorului şi construcţia: r – secţiune rotundă; s – secţiune în formă de sector de cerc; f – flexibil; m – multifilar;
- execuţie (în ordine, de la interior spre exterior: izolaţie, înveliş, armătură, manta):
Y – izolaţie/înveliş/manta din PVC; H – izolaţie de hârtie; P – manta din plumb; A – armătură (în interiorul simbolului); Ab – armătură sub formă de bandă etc;
- destinaţie (la începutul simbolului, după indicarea materialului conductorului):
F – instalaţii fixe; M – instalaţii mobile; C – cablu de energie; CC – cablu de comandă;
CS – cablu de semnalizare;.
b. cifre: numărul de conductoare x secţiunea (mm2); secţiunile reduse se indică după secţiunea conductoarelor de linie, precedate de semnul +.
Exemple: AFY 2,5 mm2 – conductor din aluminiu, cu izolaţie din PVC, instalaţii fixe
FY 2,5 mm2 – conductor din cupru, cu izolaţie din PVC, instalaţii fixe
2 AFY 2,5 mm2 + FY 2,5 mm2– două conductoare din aluminiu, cu izolaţie din PVC şi un conductor din cupru, instalaţii fixe
ACYY 4x10 mm2 – cablu de energie, patru conductoare din aluminiu, cu secţiunea 10 mm2, izolate cu PVC, manta din PVC
CYY 4x10 mm2 – idem, conductor din cupru
ACYY 3x25 + 1x16 mm2 – cablu de energie, patru conductoare din aluminiu (trei cu secţiunea 25 mm2 şi unul cu secţiunea 16 mm2), izolate cu PVC, manta din PVC
ACYAbY 3x25 + 1x16 mm2 – idem, cu armătură sub formă de bandă.
Identificarea conductoarelor în cablurile de joasă tensiune se realizează prin culori sau prin numere, respectând următoarele reguli:
- marcajul în dungi verde-galben este rezervat conductoarelor de protecţie PE sau PEN;
- conductorul neutru (dacă există) trebuie să aibă culoarea albastru deschis sau să fie notat cu cifra 1;
- conductoarele de linie pot fi identificate cu orice culoare în afară de verde-galben, verde, galben, albastru deschis.
Secţiunea conductoarelor este determinată de:
- solicitarea termică, la trecerea curentului electric, astfel încât să nu fie pusă în pericol durata de viaţă a izolaţiei conductorului ;
- căderea de tensiune admisibilă în reţea, pentru sarcini de durată şi de scurtă durată ;
- solicitările electromecanice, datorate curenţilor de scurtcircuit;
- impedanţa maximă necesară pentru a permite funcţionarea protecţiei, în caz de scurtcircuit şi în cazul protecţiei împotriva electrocutării prin legare la nul.
La sarcină constantă, de durată, este important să se cunoască intensitatea maximă a curentului care parcurge un conductor dintr-un material dat (caracterizat prin r0 şi aR), cu dimensiuni date (exprimate prin s şi p), plasat într-un mediu dat, în condiţii date de interacţiune cu mediul (exprimate prin ag şi qa), pentru care temperatura conductorului în regim staţionar qm nu depăşeşte o anumită valoare (impusă, în principal, de materialul izolaţiei).
Curentul maxim admisibil reprezintă valoarea intensităţii curentului care parcurge un conductor, în regim staţionar, pentru care temperatura conductorului nu depăşeşte anumite valori admisibile.
Pe baza studiilor teoretice şi a verificărilor experimentale, s-au întocmit tabele care dau valoarea curentului maxim admisibil Ima, în funcţie de secţiunea conductorului (separat pentru cabluri individuale, conductoare izolate, montate în tub şi bare), pentru un anumit material (cupru, aluminiu), în condiţii de referinţă privind mediul (aer, pământ), temperatura mediului, condiţiile de răcire şi modalităţile de montaj.
Pentru funcţionarea în alte condiţii decât cele de referinţă, curenţii maximi admisibili, pentru aceeaşi secţiune a conductorului, vor avea valori diferite de Ima, mai mari sau mai mici (corespunzători unor condiţii mai favorabile sau mai nefavorabile). Pentru fiecare variabilă se determină un factor de corecţie fi, factorul de corecţie total fiind produsul factorilor corespunzători diverselor situaţii practice:
Curentul maxim admisibil I'ma în condiţii diferite de cele de referinţă va fi deci:
Factorii de corecţie sunt, de asemenea, tabelaţi.
La variaţia temperaturii mediului ambiant de la valoarea de referinţă qa0 la o valoare oarecare qa, pentru aceeaşi valoare a temperaturii maxime admise qm, intensităţile curenţilor admisibili vor fi Ima şi I'ma. Factorul de corecţie corespunzător,
depinde de materialul izolaţiei (prin intermediul temperaturii qm).
Factorii de corecţie referitori la montarea elementelor conductoare ţin seama, printre altele, de modul de pozare, de vecinătatea altor conductoare sub sarcină şi de dispunerea relativă faţă de acestea, care determină creşterea temperaturii conductorului considerat.
Tabelul 1.2este un exemplu de material documentar privind încărcarea cablurilor de energie care funcţionează în aer, în condiţii de referinţă şi factorii de corecţie referitori la temperatura mediului ambiant şi la diferite situaţii de pozare în instalaţie.
Cu referire la valorile tabelate, se pot menţiona cel puţin două observaţii:
Tabelul 1.2
Intensităţi maxim admisibile pentru cabluri cu izolaţiedin PVC, în aer.
Secţiunea nominală a conductoarelor mm2
Intensităţile curenţilor, A
Cablu cu conductor din cupru cu:
Cablu cu conductor din aluminiu cu:
1
conductor
2
conductoare
3, 4
conductoare
1
conductor
2
conductoare
3, 4
conductoare
1,5
26
21
18
-
-
-
2,5
35
29
25
26
21
18
4
46
38
34
36
30
27
6
58
48
44
46
38
34
10
80
66
60
63
52
47
16
105
90
80
82
70
63
25
140
120
105
110
94
82
35
175
150
130
135
115
100
50
216
180
160
165
140
125
70
270
230
200
210
180
155
95
355
275
245
260
215
190
120
390
320
285
300
250
220
150
445
375
325
350
290
250
185
510
430
370
400
335
285
240
620
510
435
480
393
340
300
710
590
500
550
460
390
b. Factori de corecţie în funcţie de modul de pozare (f1)
Modul de pozare a cablurilor
Cabluri în curent continuu şi cabluri cu mai multe conductoare în curent alternativ
Distanţa liberă între cabluri - dcablu
Distanţa faţă de perete ³ 2cm
Atingere reciprocă
Atingere de perete
Numărul cablurilor
Numărul cablurilor
Figura
1 2 3 6 9
Figura
1 2 3 6 9
Cablu pe pardoseală sau pe fundul unui canal. Pozare alăturată
0,95 0,90 0,88 0,85 0,84
0,90 0,84 0,80 0,75 0,73
Cablu pe paturi (circulaţia aerului împiedicată). Pozare alăturată.
Nr. paturi
1
2
3
6
0,95 0,90 0,88 0,85 0,84
0,90 0,85 0,83 0,81 0,80
0,88 0,83 0,81 0,79 0,78
0,86 0,81 0,79 0,77 0,76
0,95 0,84 0,80 0,75 0,73
0,95 0,80 0,76 0,71 0,69
0,95 0,78 0,74 0,70 0,68
0,95 0,76 0,72 0,68 0,66
Cablu pe grătare. Pozare alăturată.
Nr. grătare
1
2
3
6
1 0,98 0,96 0,93 0,92
1 0,95 0,93 0,90 0,89
1 0,94 0,92 0,89 0,88
1 0,93 0,90 0,87 0,86
0,95 0,81 0,80 0,75 0,73
0,95 0,80 0,76 0,71 0,69
0,95 0,78 0,74 0,70 0,68
0,95 0,76 0,72 0,68 0,66
Cablu pe stelaje metalice sau pe perete. Pozare unul sub altul.
1 0,93 0,90 0,87 0,86
0,95 0,78 0,73 0,68 0,66
c. Factor de corecţie în funcţie de temperatura mediului ambiant (f2)
qa , oC
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
f2
1,22
1,17
1,12
1,06
1,00
0,94
0,87
0,79
0,71
0,61
0,50
La sarcini de vârf, se poate stabili o densitate de curent admisibilă jva corespunzătoare temperaturii limită de lucru în regim de foarte scurtă durată qva şi duratei tv a sarcinii respective :
Se are în vedere, de regulă, cazul când, înaintea apariţiei sarcinii de vârf, conductorul funcţionează la sarcina de durată maximă şi deci la temperatura qi = qm.
a. Pentru sarcină constantă, de durată
Se alege acea secţiune pentru care încărcarea, exprimată prin curentul de calcul al circuitului, este inferioară curentului maxim admisibil corespunzător, în condiţii reale de exploatare. În acest scop, se folosesc tabelele cu valori ale curentului maxim admisibil şi cu factorii de corecţie respectivi
b. În prezenţa sarcinilor de vârf - supracurenţi funcţionali
Secţiunea determinată anterior trebuie să satisfacă, concomitent, condiţia:
Densitatea admisibilă a curentului de vârf jva se determină conform , în funcţie de durata regimului tranzitoriu. În practica uzuală se folosesc frecvent valorile 20 A/mm2 pentru aluminiu şi 35 A/mm2 pentru cupru, care sunt acoperitoare pentru cele mai dificile situaţii.
Până la 16 mm2 inclusiv, secţiunea conductoarelor respective se ia egală cu secţiunea conductorului de linie. Începând cu 25 mm2, se alege valoarea normalizată cea mai apropiată de jumătate din secţiunea conductorului de linie
· în această etapă, se face verificarea mecanică, la secţiunea minimă admisă:
- constructiv, în special în cazul aluminiului (sAl ³ 2,5 mm2 sau 4 mm2);
- din normative, în funcţie de destinaţie.
· ulterior, verificarea şi definitivarea secţiunii se face după evaluarea:
- căderii de tensiune pe întreg traseul reţelei de joasă tensiune
- curentului de defect, în cazul protecţiei împotriva electrocutării prin legare la nul;
- solicitării la forţe electrodinamice, la scurtcircuit (în cazul barelor)
Cu acest prilej se evaluează şi integrala Joule admisibilă care defineşte curentul maxim suportabil, la o anumită valoare a duratei curentului de vârf. Dacă secţiunea este exprimată în mm2 :
Datele de mai sus urmează a fi folosite la alegerea aparatelor de protecţie, care trebuie să asigure inclusiv protecţia conductorului la efectul termic al curentului care îl poate parcurge.
Aparatajul de instalaţii este un ansamblu de produse destinate să asigure cerinţele impuse instalaţiei electrice, să protejeze instalaţia şi personalul de exploatare contra efectelor curentului electric, în cazul defectelor accidentale, şi să garanteze funcţionarea corectă a receptoarelor alimentate din reţea.
Având în vedere că terminologia în domeniul aparatajului nu este prezentată încă pe plan internaţional sub o formă unitară acceptabilă, se poate considera că, din punct de vedere al rolului fundamental, cel de comutaţie în circuitele electrice, se disting:
- aparate de comutaţie de putere, destinate în special pentru conectarea şi deconectarea circuitelor de distribuţie şi de alimentare a receptoarelor;
- aparate de automatizare, care operează în circuitele de putere mică, în care circulă semnalele de comandă.
Din punct de vedere al rolului specific în reţeaua de energie, se deosebesc, pe de o parte, aparate de distribuţie şi, pe de altă parte, aparate de comandă şi auxiliare.
Aparatele de distribuţie asigură: funcţionarea corectă a reţelei, prin conectarea sau deconectarea diverselor ramuri; protecţia circuitelor, prin întrerupere automată în caz de defect accidental; separarea electrică a circuitelor.
Aparatele de comandă au drept scop:
- asigurarea funcţionării aparatelor de distribuţie conform scopului instalaţiei, permiţând:
- un control al puterii transmise, inclusiv conectarea şi deconectarea sarcinii, atât intenţionat (manual sau automat), cât şi în caz de avarie;
- o anumită succesiune a manevrelor din reţea;
- realizarea unor funcţii de automatizare:
- achiziţii de date (detecţie) constând în culegerea de informaţii, prin intermediul unor captori, privind starea mărimilor caracteristice de proces, în vederea transmiterii lor sistemului de prelucrare a informaţiei;
- prelucrarea datelor, având ca rezultat:
- emiterea de ordine spre aparatele de comutaţie;
- informaţii necesare operatorilor pentru monitorizare funcţionării (de
exemplu, semnalizări).
Prin comanda unui aparat se înţelege ordinul transmis aparatului de a efectua o anumită operaţie (de exemplu, manevra de închidere sau de deschidere, reglajul).
Se disting diverse moduri de comandă asupra aparatelor de comutaţie:
- manuală, realizată prin intervenţia umană;
- automată, realizată fără intervenţia umană, în condiţii predeterminate;
- directă, dintr-un punct situat pe aparat sau în imediata vecinătate a acestuia;
- la distanţă (telecomandă), dintr-un punct îndepărtat faţă de aparatul comandat.
Aparatele auxiliare sunt folosite în circuite speciale ca, de exemplu, circuitele de semnalizare.
Un aparat poate îndeplini una sau mai multe din următoarele funcţii: comutaţia de putere, separarea, protecţia electrică.
Noţiunea de comutaţie poate fi privită sub diferite aspecte, în funcţie de context:
- modificarea configuraţiei circuitului;
- modificarea continuităţii circuitului:
- mecanic: închiderea-deschiderea
- electric: stabilirea-întreruperea (ruperea) curentului.
Modificarea configuraţiei sarcinii în circuitele de putere poate avea loc sub acţiunea unei comenzi manuale sau electrice. Se disting:
- comutaţia funcţională, în condiţii normale, eventual într-o secvenţă
prestabilită: conectarea/deconectarea de la sursa de energie; modificarea circuitului;
- deconectarea (oprirea) de urgenţă (întreruperea alimentării), în caz de pericol;
- deconectarea în vederea lucrărilor de întreţinere curentă (mentenabilitate).
Asigurarea unei anumite secvenţe de funcţionare a instalaţiei se realizează prin comanda asupra aparatelor de comutaţie din circuitele de putere (funcţia de auxiliar de comandă);
Separarea constă în izolarea unui circuit/receptor faţă de sursa de energie, astfel încât să fie posibilă efectuarea în siguranţă a unor intervenţii la partea separată.
Protecţia electrică are în vedere evitarea şi limitarea efectelor curenţilor din instalaţie:
- protecţia elementelor de circuit şi/sau a receptoarelor în caz de:
- supracurenţi (suprasarcini, scurtcircuite);
- supratensiuni;
- scădere sau lipsă de tensiune;
- protecţia persoanelor împotriva electrocutării în cazul atingerilor accidentale
(cauzate, în principal, de defecte de izolaţie).
Protecţia poate fi realizată direct de către aparat (special conceput în acest scop) sau la comanda altor aparate sau dispozitive de supraveghere încorporate sau asociate aparatului.
O mare parte din aparatele de comutaţie sunt destinate să realizeze sarcini specifice în circuitele de distribuţie, fiecare aparat prezentând anumite particularităţi de funcţionare.
a. Separatorul se caracterizează prin:
- închidere şi deschidere manuală, cu viteză dependentă de operator;
- două poziţii de repaus (închis, deschis);
- în poziţia deschis, evidenţiabilă în mod clar (fie vizibil, fie prin dispozitive de semnalizare), realizează o distanţă de izolare corespunzătoare, care asigură protecţia personalului la intervenţia în instalaţia din aval;
- nu poate fi manevrat în sarcină, ci numai în gol (stabilirea şi întreruperea curentului de sarcină se realizează de către alte aparate din circuit);
- realizează funcţia de separare;
- suportă timp nelimitat curenţii normali şi, pentru scurt timp (precizat), curenţi de suprasarcină şi de scurtcircuit, până la eliminarea acestora de către aparate specializate din circuit.
b. Întreruptorul (separator de sarcină) este caracterizat prin:
- închidere şi deschidere manuală, în general cu viteză independentă de operator;
- două poziţii de repaus (închis, deschis);
- suportă şi întrerupe curenţi normali, inclusiv curenţi de suprasarcină; poate fi manevrat în sarcină;
- suportă, un timp specificat, curenţi de scurtcircuit, până la eliminarea acestora de către alte aparate specializate înseriate în circuit;
- realizează funcţiile de comutaţie funcţională (într-un domeniu limitat de curenţi) şi separare.
c. Întreruptorul de putere (disjunctor) are drept particularităţi:
- închidere manuală sau prin acumulare de energie într-un resort, cu viteză independentă de operator (de exemplu, cu ajutorul unui motor);
- două poziţii de repaus (închis, deschis); menţinerea în poziţia închis se realizează printr-un mecanism cu zăvor (clichet);
- deschidere voită (ca urmare a comenzii operatorului (manuală sau electromagnetică, locală sau de la distanţă) sau automată, în caz de supracurenţi (la comanda unor aparate de protecţie – declanşatoare – încorporate);
- prin echipare cu declanşatoare, îndeplineşte simultan funcţiile de comutaţie de putere şi de protecţie;
- poate fi conceput să realizeze şi funcţia de separare;
- stabileşte şi întrerupe curenţi normali, inclusiv curenţi de suprasarcină; întrerupe curenţi de scurtcircuit;
- suportă, un timp specificat, curenţi de scurtcircuit, până la eliminarea acestora de către aparatul respectiv;
- număr posibil de manevre (în gol şi în sarcină normală) relativ redus, datorită construcţiei mecanice.
d. contactorul (electromagnetic) se deosebeşte prin:
- acţionare exclusiv prin electromagnet (închidere-deschidere, la comandă);
- o singură poziţie de repaus (de regulă, deschis), menţinerea în poziţia acţionat fiind asigurată de către electromagnet;
- stabileşte, suportă şi întrerupe curenţi normali şi de suprasarcină;
- suportă, un timp specificat, curenţi de scurtcircuit, până la eliminarea acestora de către alte aparate specializate înseriate în circuit;
- asociat cu relee adecvate, îndeplineşte atât funcţia de comutaţie funcţională (funcţia de bază), cât şi funcţia de protecţie la suprasarcină;
- poate fi folosit ca aparat auxiliar de comandă;
- frecvenţă de conectare foarte mare (în gol şi în sarcină).
Soluţiile practice sunt:
a. separator + siguranţe încorporate (siguranţe fuzibile pe fiecare pol);
b. întreruptor - separator;
c. întreruptor + siguranţe încorporate;
d. întreruptor de putere (disjunctor) - contactor;
e. întreruptor de putere (disjunctor) - contactor - separator;
f. demaror (starter) – ansamblu de aparate care asigură pornirea şi oprirea unui motor, precum şi protecţia acestuia în caz de suprasarcină.
Capacitatea de conectare (de închidere) Icon reprezintă curentul maxim (valoare efectivă) pe care aparatul îl poate stabili, fără o uzură exagerată sau sudura contactelor.
Curentul admisibil de scurtă durată, cu notaţia Isd sau Icw, este curentul (valoare efectivă) pe care aparatul îl poate suporta, în poziţia închis, într-un timp şi în condiţii specificate.
Curentul nominal de utilizare (notaţie internaţională Ie), precizat de constructor, ţine seama de tensiunea şi frecvenţa nominală, de serviciul atribuit, de categoria de utilizare şi, dpă caz, de tipul carcasei de protecţie.
Serviciile în care contactele principale ale aparatului rămân închise, parcurse de un curent constant, pot fi, de exemplu:
- serviciu de scurtă durată (temporar), în cadrul căruia nu se atinge echilibrul termic;
- serviciu continuu (8 ore);
- serviciu permanent (neîntrerupt) cu durata mai mare de 8 ore;
- serviciu intermitent periodic sau serviciu intermitent, definit prin: duratele cu şi fără sarcină, care nu permit atingerea echilibrului termic; factorul de încărcare (raportul între durata de funcţionare în sarcină şi durata totală a ciclului - cunoscut şi sub denumirile de durată relativă de conectare sau durată de acţionare - şi exprimat, de regulă, în procente : 15 – 25 – 40 – 60%); frecvenţa de conectare (numărul de manevre pe oră).
Anduranţa mecanică este caracterizată prin numărul de cicluri de manevră (închidere-deschidere) în gol (fără sarcină electrică) pe care îl poate efectua un aparat fără revizia sau înlocuirea pieselor mecanice, cu posibilitatea întreţinerii normale conform indicaţiilor Anduranţa electrică este caracterizată prin numărul de cicluri de manevră (închidere-deschidere) în sarcină pe care îl poate efectua un aparat fără repararea sau înlocuirea pieselor mecanice.
Alegerea aparatelor se realizează pornind de la: curentul de calcul (de durată Ic şi de vârf Iv) din circuitul respectiv, curentul de scurtcircuit al reţelei Isc şi de la categoria de utilizare.
Se folosesc datele de catalog ale furnizorului de aparataj.
În principiu, aparatele trebuie să satisfacă următoarele cerinţe:
- în funcţionare de durată, să suporte timp nelimitat curentul de calcul: Is ³ Ic, în funcţie de specificul receptorului;
- să prezinte stabilitate termică şi dinamică în cazul unui scurtcircuit în aval de punctul de montare a aparatului, pentru o durată precizată;
- să asigure conectarea şi deconectarea sarcinii fără consecinţe dăunătoare asupra instalaţiei (supratensiuni, uzură a aparatelor, reamorsarea arcului electric), ţinând seama de supracurenţii funcţionali de scurtă durată;
- să poată întrerupe curenţii de defect din instalaţie, înainte ca aceştia să exercite efecte dăunătoare asupra instalaţiei;
- să ofere posibilitatea de racordare la borne a conductoarelor reţelei (secţiuni minime şi maxime posibile).
Releele şi declanşatoarele pot fi încadrate în categoria aparatelor de comandă, care, controlând o anumită mărime din circuitele electrice în care sunt inserate, pot îndeplini atât funcţii de protecţie cât şi funcţii de automatizare.
Un releu/declanşator constă în principiu din două componente. Organul de detecţie este sensibilizat de mărimea electrică din circuitul supravegheat şi, în condiţii prestabilite pentru mărimea urmărită, face să intre în acţiune organul de execuţie.
Asemenea aparate pot fi concepute ca dispozitive de măsură, care funcţionează atunci când mărimea controlată iese din anumite limite prestabilite, sau ca dispozitive "tot sau nimic", acţionate de o mărime care fie se menţine în limite admisibile, fie că are valoarea zero.
Releul electric este un aparat destinat să producă modificări predeterminate în unul sau mai multe circuite "de ieşire", ca urmare a realizării anumitor condiţii în circuitul "de intrare" căruia îi este afectat. Releul realizează închiderea sau deschiderea anumitor circuite prin intermediul contactelor lui, care sunt înseriate în aceste circuite (de exemplu, circuitul de comandă al unui aparat de comutaţie). Asemenea dispozitive sunt realizate ca aparate independente. Releele de protecţie pot fi asociate cu aparate de comutaţie mecanică în circuitele de putere (uzual, cu contactoare). În schemele de comandă, releele realizează comutaţia "tot sau nimic" în circuitele altor aparate.
Declanşatorul, asociat totdeauna cu un aparat mecanic de comutaţie, este un dispozitiv legat mecanic cu aparatul respectiv, realizând eliberarea organelor mecanice de reţinere (zăvorâre) şi permiţând efectuarea manevrei de închidere. Uzual, declanşatoarele sunt încorporate în întreruptoarele de putere (disjunctoare).
Releele/declanşatoarele se pot grupa în :
- relee/declanşatoare de protecţie, mărimea supravegheată putând fi curentul sau tensiunea din circuite ;
- relee de automatizare.
Marea majoritate a releelor/declanşatoarelor sunt aparate de amplitudine, care acţionează la atingerea unui anumit prag fie prin valori crescătoare (aparate de maximum), fie prin valori descrescătoare (aparate de minimum).
Conform ăprincipiului de funcţionare, releele şi declanşatoarele pot fi construite ca aparate termice, electromagnetice sau electronice
Protecţia electrică a elementelor de circuit este asigurată prin două funcţii:
- detectarea situaţiei anormale din circuit, realizată de elemente specifice (cum sunt releele sau declanşatoarele) sau de către siguranţe fuzibile (care realizează şi deconectarea circuitului);
- întreruperea circuitului, efectuată ca urmare a unei detecţii, fie prin aparatul care realizează detecţia (cazul siguranţelor fuzibile), fie prin aparate de comutaţie mecanică (contactoare, întreruptoare de putere) comandate de către dispozitivul de protecţie.
Protecţia la suprasarcină se realizează practic prin:
- relee sau declanşatoare termice convenţionale sau dispozitive electronice, asociate cu sau încorporate în aparate de comutaţie ;
- prin siguranţe fuzibile alese în mod convenabil, în anumite circuite.
Protecţia împotriva scurtcircuitelor se obţine cu ajutorul siguranţelor fuzibile sau al disjunctoarelor. În cazul disjunctoarelor, detectarea scurtcircuitului şi comanda de deschidere a aparatului sunt asigurate de către declanşatoarele electromagnetice încorporate.
Analiza comparativă a celor două aparate scoate în evidenţă că fiecare prezintă atât avantaje, cât şi dezavantaje, pe baza cărora se pot stabili situaţiile în care folosirea lor se recomandă cu precădere.
Siguranţele fuzibile prezintă următoarele avantaje:
- au o construcţie simplă şi un cost scăzut;
- au efect limitator, întrerupând curentul de scurtcircuit înainte ca acesta să atingă valoarea maximă (curentul prezumat ip) în prima semiperioadă din acest motiv, instalaţiile protejate cu siguranţe fuzibile nu se verifică la stabilitatea termică, iar verificarea la stabilitatea dinamică se face la cea mai mare valoare instantanee a curentului care parcurge siguranţa – curentul limitat tăiat ilt (curent de trecere);
- îndeplinesc şi un rol de separator, patronul cu elementul fuzibil fiind amovibil.
Ca dezavantaje ale siguranţelor fuzibile se menţionează:
- necesitatea înlocuirii patronului cu element fuzibil la fiecare defect, ceea ce, pe de o parte, diminuează avantajul costului scăzut şi, pe de altă parte, conduce la timpi mari de repunere în funcţiune a instalaţiei după eliminarea defectului;
- „îmbătrânirea” termică a elementului fuzibil, ca urmare a suprasarcinilor din reţea sau a unor scurtcircuite care au fost eliminate prin topirea altor siguranţe consecutive de curenţi nominali mai mici;
- posibilitatea întreruperii unei singure faze, producând funcţionarea motoarelor în două faze şi, deci, suprasarcini ale acestora;
- imposibilitatea unui reglaj al curentului de acţionare, realizându-se o protecţie „brută”;
- curenţi nominali limitaţi în mod frecvent la 630 A.
Avându-se în vedere avantajele prezentate, precum şi faptul că o protecţie „brută” este suficientă în reţele, siguranţele sunt folositeîn majoritatea instalţiilor existente, în porţiunile de reţea cu curenţi de sarcină până la 630 A, în special dacă curenţii de scurtcircuit sunt mari, iar suprasarcinile sunt rare.
Întreruptoarele (automate) de putere au o serie de avantaje:
- echipate cu declanşatoare de supracurent, îndeplinesc simultan funcţia de aparat de protecţie (atât la suprasarcină cât şi la scurtcircuit) şi funcţia de aparat de comutaţie;
- permit repunerea rapidă în funcţiune a instalaţiilor după defect;
- există posibilitatea reglării curentului de acţionare (la unele întreruptoare), rezultând o protecţie mai exactă, mai adaptată împotriva suprasarcinilor şi scurtcircuitelor;
- asigură întreruperea simultană a celor trei faze;
- permit comenzi spre şi de la alte aparate (inclusiv interblocaje, comanda de la distanţă).
Ca dezavantaje, se remarcă:
- construcţia complicată şi mai scumpă;
- lipsa efectului de limitare a curentului de scurtcircuit de către întreruptoarele "clasice", cu întreruperea curentului la trecerea naturală prin zero, spre sfârşitul celei de a doua semiperioade, cu toate consecinţele care decurg din aceasta (solicitări termice şi electrodinamice importante în elementele reţelei). Acest dezavantaj este eliminat la întreruptoarele limitatoare, cu o construcţie mai complicată, la care are loc limitarea curentului chiar în prima semiperioadă , similar siguranţelor fuzibile .
Întreruptoarele automate se recomandăîn următoarele situaţii:
- pentru curenţi de sarcină peste 630 A;
- când este necesar ca instalaţia să fie repusă rapid în funcţiune după defect, să se execute comenzi da la distanţă sau să se prevadă comenzi de la alte aparate sau interblocaje;
- când instalaţiile funcţionează frecvent în regim de suprasarcină;
- când se impune deconectarea pe toate fazele;
- în circuitele motoarelor de putere mare.
Dată fiind perfecţionarea constructivă a întreruptoarelor şi dezvoltarea întreruptoarelor limitatoare, o distribuţie fără siguranţe fuzibile în joasă tensiune, avantajoasă din multe puncte de vedere, devine o soluţie cu o utilizare din ce în ce mai largă.
Siguranţa este un aparat destinat ca, prin topirea unuia sau mai multor elemente dimensionate în acest scop, să deschidă circuitul in care este intercalată, întrerupând curentul atunci când acesta depăşeşte o anumită valoare într-un timp suficient.
O siguranţă fuzibilă are, în general, două componente de bază :
- elementul înlocuibil (de înlocuire) - partea mobilă care conţine elementul fuzibil ce urmează a se topi în caz de defect şi care va fi înlocuită după funcţionare - prevăzut cu contacte în vederea montării în soclu ;
- soclul – partea fixă, în care se montează elementul de înlocuire, prevăzut cu contacte fixe racordate direct la circuitul protejat.
În funcţie de realizarea constructivă, privind asamblarea elementului de înlocuire cu soclul, se deosebesc :
- siguranţe cu filet ;
- siguranţe tubulare ;
- siguranţe cu "cuţite".
Siguranţele funcţionează (prin topirea elementului fuzibil) în principal ca aparate de protecţie în caz de scurtcircuit. În anumite circuite, siguranţele pot fi folosite şi ca aparate de protecţie la suprasarcină.
Curentul nominal al elementului de înlocuire In este curentul la care elementul de înlocuire (fuzibil) rezistă timp nelimitat.
Valorile curenţilor nominali sunt (conform CEI): 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 A.
Curentul nominal al soclului Isoclu caracterizează funcţionarea normală a soclului în care se montează elementele de înlocuire.
Contactorul este un aparat cu o singură poziţie de repaus, acţionat altfel decât manual, care poate să închidă, să suporte şi să întrerupă curenţi în condiţiile normale ale circuitului (inclusiv cele de suprasarcină).
Contactorul electromagnetic este constituit dintr-un electromagnet de acţionare şi un ansamblu de contacte principale şi contacte auxiliare.
Curentul nominal de utilizare Ie ţine seama şi de curentul nominal al releului de suprasarcină. În cazul utilizării pentru comanda unui singur motor sau a unui receptor capacitiv, poate fi înlocuit prin indicarea puterii maxime care poate fi comandată.
Curentul temporar admisibil este definit pentru durate de: 1 s, 5 s, 10 s, 30 s, 1 min,
3 min sau 10 min, pornind din stare rece (curent nul timp de cel puţin 15 min), la o temperatură a mediului ambiant de cel mult 40oC. Este inferior capacităţii de conectare. Prezintă interes, de exemplu, în cazul motoarelor cu demaraj lung, datorat inerţiei mecanismului antrenat.
Categoria de utilizare în curent alternativ (AC) şi în curent continuu (DC) defineşte condiţiile de stabilire şi rupere a curentului în raport cu curentul de utilizare Ie (Is).
Pentru contactoare, categoria de utilizare depinde de:
- natura receptorului comandat (rezistor, motor etc.)
- condiţiile în care se efectuează închiderea şi deschiderea circuitului receptorului.
Câteva exemple sunt ilustrate în figura 1.9:
AC-1 – toate receptoarele alimentate în curent alternativ, având cosj ³ 0,95 (sarcini rezistive);
AC-3 – pornirea motoarelor asincrone cu rotorul în scurtcircuit, deconectare în sarcină;
AC-4 – pornire, frânare contracurent şi funcţionare în impulsuri pentru motoare asincrone cu rotorul în colivie.
Intreprinderile industriale sunt alimentate din retelele sistemului energetic, la tensiuni cat mai inalte, in functie de puterea ceruta care poate atinge valori de sute de MW.
Alegerea tensiunii optime se face prin compararea tehnico-economica a tuturor variantelor rationale, care pot fi adoptate.
Instalatia electrica de inalta tensiune a intreprinderii se compune din:
Determinarea structurii retelei si alegerea numarului si amplasamentul
statiilor de primire se va face tinand cont de:
Pentru acest circuit s-au ales urmatoarele elemente:
- 3 prese vulcanizat monofazate de 3000W
- un compresor trifazat de 10 000W
- 2 motopompe monofazate de 600W
- un ventilator trifazat de 1000W
- o maşina de echilibrat trifazata de 3000W
- 6 prize 220V şi putere de 1000W,pentru atelierul de lucru, pentru diverse aparate (masini de gaurit, polizoare, etc...)
- 2 prize 3X380V şi putere de 3000W,pentru atelierul de lucru. Vor fi folosite pentru utilaje ce pot fi achizitionate ulterior
- 4 prize 220V şi putere de 1000W,pentru camerele anexe (pentru a conecta un calculator, fax, xerox, casă de marcat, etc...)
- lămpi de iluminat de tipul HBN 251, cu putere de 250W şi flux luminos 13500lm
Am folosit la realizarea acestei instalaţii conductor de cupru.
3.Proiectarea instalaţiei de forţă
3.1Dimensionarea circuitelor electrice pentru presele de vulcanizare
P= 3 000W; U= 220V; cosφ= 0.95
3.1.1Curentul de calcul al presei:
3.1.2.Curentul maxim admisibil pe cablu
coeficientul de corecţie funcţie de modul de pozare (A.E/1986 pag. 79 şi normativ I.R. 7-68)
corecţie funcţie de temperatura exterioară(40ºC)
Deci
Aleg conductor de cupru CYY 2x1,5mm²
3.1.3.Alegerea siguranţei fuzibile
Aleg siguranţa fuzibilă SF
3.1.4.Alegerea contactorului
Aleg din tabel contactorul D09 (curent termic 25A)
Vom avea 3 circuite pentru cele 3 prese de vulcanizare. Fiecare circuit va avea câte două siguranţe fuzibile şi un contactor.
3.2.Dimensionarea circuitului compresorului
P= 10 000W; U= 380V; cosφ= 0.85; η=0.81
3.2.1Curentul de calcul al compresorului:
3.2.2.Curentul maxim admisibil pe cablu
coeficientul de corecţie funcţie de modul de pozare (A.E/1986 pag. 79 şi normativ I.R. 7-68)
corecţie funcţie de temperatura exterioară(40ºC)
Deci
Aleg conductor de cupru CYY 4x4mm²
3.2.3 Verificarea termică a cablului
Curentul de pornire este:
Densitatea de curent:
se verifică
3.2.4.Alegerea siguranţei fuzibile
2,5 coeficient pentru pornire uşoară
Aleg siguranţa fuzibilă SF
3.2.5.Alegerea contactorului
Aleg din tabel contactorul D25 (curent termic 40A)
34.2.6. Alegerea releului
Aleg din tabel releu de 25A cu bloc 32.
3.3. Dimensionarea circuitelor motopompelor
P= 600W; U= 220V; cosφ= 0.8; η=0.8
3.3.1Curentul de calcul al pompei:
3.3.2.Curentul maxim admisibil pe cablu
coeficientul de corecţie funcţie de modul de pozare (A.E/1986 pag. 79 şi normativ I.R. 7-68)
corecţie funcţie de temperatura exterioară(40ºC)
Deci
Aleg conductor de cupru CYY 2x1,5mm²
3.3.3 Verificarea termică a cablului
Curentul de pornire este:
se verifică
3.3.4.Alegerea siguranţei fuzibile
2,5 coeficient pentru pornire uşoară
Aleg siguranţa fuzibilă SF
3.3.5.Alegerea contactorului
Aleg din tabel contactorul D09 (curent termic 25A)
3.3.6. Alegerea releului
Aleg din tabel releu de 6A cu bloc 10
Vom avea 2 circuite pentru fiecare pompă. Pe fiecare circuit vom avea câte 2 siguranţe fuzibile, câte un contactor şi câte un releu.
.
3.4. Dimensionarea circuitului maşinii de echilibrat
P= 3 000W; U= 380V; cosφ= 0.81; η=0.805
3.4.1Curentul de calcul al maşinii de echilibrat:
3.4.2.Curentul maxim admisibil pe cablu
coeficientul de corecţie funcţie de modul de pozare (A.E/1986 pag. 79 şi normativ I.R. 7-68)
corecţie funcţie de temperatura exterioară(40ºC)
Deci
Aleg conductor de cupru CYY 4x1,5mm²
3.4.3 Verificarea termică a cablului
Curentul de pornire este:
Densitatea de curent:
se verifică
3.4.4.Alegerea siguranţei fuzibile
2,5 coeficient pentru pornire uşoară
Aleg siguranţa fuzibilă SF
3.4.5.Alegerea contactorului
Aleg din tabel contactorul D09 (curent termic 25A)
3.4.6. Alegerea releului
Aleg din tabel releu de 8A cu bloc 10.
3.5. Dimensionarea circuitului ventilatorului
P= 1000W; U= 220V; cosφ= 0.85; η=0.8
3.5.1Curentul de calcul al ventilatorului:
3.5.2.Curentul maxim admisibil pe cablu
coeficientul de corecţie funcţie de modul de pozare (A.E/1986 pag. 79 şi normativ I.R. 7-68)
corecţie funcţie de temperatura exterioară(40ºC)
Deci
Aleg conductor de cupru CYY 2x1,5mm²
3.5.3 Verificarea termică a cablului
Curentul de pornire este:
Densitatea de curent:
se verifică
3.5.4.Alegerea siguranţei fuzibile
2,5 coeficient pentru pornire uşoară
Aleg siguranţa fuzibilă SF
3.5.5.Alegerea contactorului
Aleg din tabel contactorul D09 (curent termic 25A)
3.5.6. Alegerea releului
Aleg din tabel releu de 8A cu bloc 10
3.6. Dimensionarea circuitelor de prize monofazate din atelier
P= 3 000W; U= 220V; cosφ= 0.88
3.6.1Curentul de calcul al prizelor:
3.6.2.Curentul maxim admisibil pe cablu
coeficientul de corecţie funcţie de modul de pozare (A.E/1986 pag. 79 şi normativ I.R. 7-68)
corecţie funcţie de temperatura exterioară(40ºC)
Deci
Aleg conductor de cupru CYY 2x2,5mm²
3.6.3.Alegerea siguranţei fuzibile
Aleg siguranţa fuzibilă SF
Vom avea două circuite cu câte 3 prize monofazate. Pe fiecare circuit vor fi 3 siguranţe fuzibile.
3.7. Dimensionarea circuitelor formate din prize trifazate
P= 3 000W; U= 380V; cosφ= 0.88
3.7.1Curentul de calcul al prizelor trifazate:
3.7.2.Curentul maxim admisibil pe cablu
coeficientul de corecţie funcţie de modul de pozare (A.E/1986 pag. 79 şi normativ I.R. 7-68)
corecţie funcţie de temperatura exterioară(40ºC)
Deci
Aleg conductor de cupru CYY 2x1,5mm²
3.7.3.Alegerea siguranţei fuzibile
Aleg siguranţa fuzibilă SF
Vom avea două circuite, fiecare cu o priză trifazată. Pe fiecare circuit vor fi câte trei siguranţe fuzibile.
3.8. Dimensionarea circuitelor formate din prize monofazate din camerele anexe
P= 2 000W; U= 220V; cosφ= 0.88
3.8.1Curentul de calcul al prizelor:
3.8.2.Curentul maxim admisibil pe cablu
coeficientul de corecţie funcţie de modul de pozare (A.E/1986 pag. 79 şi normativ I.R. 7-68)
corecţie funcţie de temperatura exterioară(40ºC)
Deci
Aleg conductor de cupru CYY 2x1,5mm²
3.8.3.Alegerea siguranţei fuzibile
Vom avea două circuite cu câte 2 prize monofazate. Câte un circuit pentru fiecare cameră. Pe fiecare circuit vor fi 2 siguranţe fuzibile.
4. Proiectarea instalaţiei de iluminat
4.1. Stabilirea geometriei şi caracteristicilor luminotehnici ai încăperii şi lămpilor de iluminat
4.1.1 Din temă este stabilit că
4.1.2. Dimensiunile atelierului sunt ;
lungime - a=10m
lăţime – b=6m
înălţime h=3m
4.1.3. Dimensiunile camerelor anexe
lăţime b=3m
înălţime h=3m
lăţime b=3m
înălţime h=3m
4.1.4. Se vor utiliza corpuri de iluminat de tipul HBN 251, de 250W si 13500 lm.
4.1.5. Factorii de reflexie pentru tavan 0.70, pentru pereţi 0.50, pentru podea 0.10
4.2. Calculul iluminatului
4.2.1. Se calculează indicele încăperii
4.2.1.1. Pentru atelier
factor de utilizare
4.2.1.2. Pentru camera anexă 1
factor de utilizare
4.2.1.3 Pentru camera anexă 2
factor de utilizare
4.2.2. Fluxul luminos pe planul util
Δ – factor de depreciere în funcţie de gradul de poluare
- valoarea iluminatului impusă 300 lx
4.2.2.1. Pentru atelier
Δ=1,4
4.2.2.2. Pentru camera anexă 1
Δ=1,25
4.2.2.3. Pentru camera anexă 2
Δ=1,25
4.2.3. Fluxul luminos necesar al lămpilor din instalaţie
- fluxul luminos pe planul util
- factor de reflexie
4.2.3.1 Pentru atelier
4.2.3.2. Pentru camera anexă 1
4.2.3.3. Pentru camera anexă 2
4.2.3. Numărul de lămpi necesar
4.2.3.1. Pentru atelier
Numărul de lămpi necesar este de 4 lămpi
4.2.3.2. Pentru camera anexă 1
Numărul de lămpi necesar este de 2 lămpi
4.2.3.3. Pentru camera anexă 2
Numărul de lămpi necesar este de 1 lampă
4.3. Dimensionarea conductorilor pentru instalaţia de iluminat
P=1750 W ; U=220 V ; cosφ=0,5
Curentul de calcul:
Curentul maxim admisibil:
Aleg conductor de cupru CYY 2x2,5mm²
4.4. Alegerea siguranţei fuzibile
Aleg siguranţa fuzibilă SF
5. Determinarea căderilor de tensiune
Pi(W)
Kc
cosφ
tgφ
Pci=Pi*Kc (W)
Qci=Pci*tgφ (VAR)
Presa1
3000
0,8
0,95
0,33
2400
792
Presa2
3000
0,8
0,95
0,33
2400
792
Presa3
3000
0,8
0,95
0,33
2400
792
Compresor
10000
0,95
0,85
0,62
9500
5890
Motopompa1
600
0,85
0,8
0,75
510
382,5
Motopompa2
600
0,85
0,8
0,75
510
382,5
Maşina de echilibrat
3000
0,16
0,81
0,72
480
345,6
Ventilator
1000
0,65
0,85
0,62
650
403
Prize 1~1
3000
0,5
0,75
0,88
1500
1320
Prize 1~2
3000
0,5
0,75
0,88
1500
1320
Prize 3~1
3000
0,3
0,75
0,88
900
792
Prize 3~2
3000
0,3
0,75
0,88
900
792
Prize 1~ cam1
2000
0,5
0,75
0,88
1000
880
Prize 1~cam2
2000
0,5
0,75
0,88
1000
880
Iluminat
1750
1
0,5
1,73
1750
3027,5
Total
27400
18791,1
5.1. Determinarea coloanei de alimentare
5.1.1. Determinarea curentului de calcul
5.1.2. Determinarea curentului maxim admisibil
Aleg conductor de cupru CYY 4x16mm²
5.1.3.Alegerea siguranţei fuzibile
Aleg siguranţa fuzibilă SF
Aleg din tabel contactor D80 cu Ith 125A
5.2. Determinarea căderilor de tensiune
Datorită rezistenţei sau impedanţei conductoarelor şi echipamentelor electrice circulaţia prin ramurile reţelei determină pierderi de tensiune, cunoaşterea exactă a valori tensiunii în diferite puncte ale reţelei este o necesitate, cunoscut fiind faptul că alimentarea receptoarelor cu o tensiune diferită de cea nominală periclitează buna lor funcţionare.
,
unde: R – rezistenţa [Ω]
X – reactanţa inductivă – se neglijează
l – lungimea cablului
Se cunosc următoarele valori :
s=10 mm²
θ=40°C
α=4*10ˉ³ 1/°C
l=40m
P= 27400 W
Q= 18791 VAR
U=400V
Unde : γ – conductivitatea materialului
S – secţiunea conductorului
R – rezistenţa
R – rezistenţa specifică
P – puterea activă
Q – puterea reactivă
U – tensiunea de alimentare a tabloului
Cu ajutorul expresiilor de mai sus calculăm pierderea de tensiune în funcţie de puterea activă şi puterea reactivă.
θ=40°C
6. Norme de protecţia muncii
Baza legală privind protecţia muncii este :
Legea protecţiei muncii nr.90 din 1996 şi Normele metodologice de aplicare aprobate cu Ordinul 388/1996 al Ministerului Muncii şi Protecţiei Sociale ;
Norme generale de protecţia muncii aprobate cu Ordinul 578/1996 al Ministerului Muncii şi Protecţiei Sociale.
Protecţia muncii constitue un ansamblu de activităţi instituţionalizate având ca scop asigurarea celor mai bune condiţii desfăşurării procesului de muncă, apărării vieţii, integrităţii organismului şi sănătăţii personalului, prevenirea accidentelor de muncă şi îmbolnăvirilor profesionale în activitatea de serviciu.
Câteva din normele de protecţie a muncii în instalaţiile şi echipamentele electrice sunt următoarele :
a)380V, dacă se aplică separarea de protecţie sau izolarea suplimentară de protecţie drept mijloc principal de protecţie sau sunt îndeplinite simultan următoarele condiţii :
b)127V, dacă sunt îndeplinite simultan următoarele codiţii :
c)48V, dacă uneltele sunt prevăzute cu izolaţie întărită, 24V dacă uneltele sunt prevăzute cu izolaţie normală de lucru
8.Bibliografie
| Cele mai ok referate! www.referateok.ro |