Instalații Electrice Și de Iluminat

7/24/2019 Instalaii Electrice i de Iluminat

1/245

PP ii rroo ii II oonn

II NN SS TT AA LL AA II IIEE LL EE CC TT RR II CC EE

II DD EEII LL UU MM II NN AA TT

Editura EFTIMIE MURGUReia, 2009


2/245

Referent tiinific: Prof.univ.dr.ing. Gillich Nicoleta

Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale a RomnieiPIROI, ION

Instalaii electrice i de iluminat / Ion Piroi. Reia:Editura Eftimie Murgu, 2009

Bibliogr.ISBN 978-973-1906-38-6

628.9

Tehnoredactare: ing. dipl. Florin Pomoja

Editura Eftimie Murgu, 2009Editur acreditat de CNCSIS

Adresa:

Piaa Traian Vuia nr.1- 4, 320085, ReiaTel.0255-210227, Fax: 0255-210230

Coperta: Tipografia Intergraf Reia

ISBN 978-973-1906-38-6


3/245

Cuprins

3

Cupr ins

Cuprins ....................................................................................................................3Prefa .......................................................................................................................7Abrevieri ...................................................................................................................9Capitolul 1. NOIUNI DESPRE INSTALAIILE ELECTRICE...................111.1. Instalaie electric. Echipament electric...........................................................111.2. Clasificarea instalaiilor electrice.....................................................................111.3. Noiuni despre instalaiile de producere a energiei electrice............................141.4. Noiuni despre instalaiile de transport a energiei electrice .............................171.5. Noiuni despre instalaiile de distribuie a energiei electrice ...........................191.6. Elemente generale ale instalaiilor electrice la consumator .............................21

1.6.1. Structura instalaiilor electrice la consumatori.........................................231.6.2. Calculul seciunii conductoarelor de alimentare a consumatorilor ..........241.6.3. Determinarea puterii de calcul i a curentului de calcul ..........................311.6.4. Verificarea seciunii la densitatea maxim a curenilor de vrf...............381.6.5. Stabilirea curentului nominal al fuzibilelor i a curentului de acionare alntreruptoarelor automate...................................................................................381.6.6. Verificarea seciunii conductorului la pierderea de tensiune...................39

Capitolul 2. ILUMINATUL ELECTRIC. GENERALITI ..........................412.1. Lumina i ochiul omenesc................................................................................41

2.1.1. Ochiul omenesc........................................................................................422.1.2. Percepia vizual......................................................................................432.1.3. Cmpul vizual..........................................................................................45

2.2. Radiaii luminoase ...........................................................................................452.3. Mrimi i uniti fotometrice ...........................................................................46

2.3.1. Fluxul energetic sau puterea radiant a unei surse...................................472.3.2. Fluxul luminos .....................................................................................472.3.3. Intensitatea luminoasI...........................................................................492.3.4. IluminareaE.............................................................................................522.3.5. Luminana (strlucirea)L.........................................................................532.3.6. Emitana (excitana, radiana)R...............................................................552.3.7. Cantitatea de lumin (energia luminoas) Q............................................55

2.3.8. Cantitatea de iluminare (i expunerea luminoas) QE..............................552.3.9. Randamentul luminos l ..........................................................................562.3.10. Eficacitatea luminoas e ........................................................................572.3.11. Temperatura de culoare Tc .....................................................................572.3.12. Redarea culorilor (indiceleRa)...............................................................58

2.4. Legi aplicate n luminotehnic.........................................................................592.4.1. Legile privind producerea radiaiilor electromagnetice pe cale termic..592.4.2. Legile privind propagarea i distribuia radiaiilor luminoase .................622.4.3. Legile privind comportarea luminii la suprafaa de separaie ntre doumedii diferite......................................................................................................63


4/245

Instalaii electrice i iluminat

4

Capitolul 3. CALCULUL I MSURAREA MRIMILORFOTOMETRICE........................................................................................68

3.1. Calculul mrimilor fotometrice........................................................................683.1.1. Determinarea formulei generale de calcul a fluxului luminos.................683.1.2. Calculul fluxului luminos cnd intensitatea luminoas poate fi scris subform analitic ...................................................................................................693.1.3. Calculul fluxului luminos cnd intensitatea luminoas este dat sub formgrafic. Diagrama Rousseau ..............................................................................71

3.2. Msurarea mrimilor fotometrice ....................................................................723.2.1. Msurarea intensitii luminoase .............................................................733.2.2. Msurarea fluxului luminos .....................................................................743.2.3. Msurarea iluminrii................................................................................753.2.4. Msurarea luminanei ..............................................................................78

3.2.5. Msurarea distribuiei spectrale ...............................................................82Capitolul 4. SURSE ELECTRICE DE LUMIN..............................................844.1. Generaliti.......................................................................................................844.2. Lmpi electrice cu incandescen ....................................................................88

4.2.1. Lmpi cu incandescen clasice (LIC).....................................................884.2.2. Lmpi cu incandescen cu halogeni (LIH) .............................................91

4.3. Lmpi electrice cu descrcri n gaze sau vapori metalici...............................914.3.1. Generaliti...............................................................................................914.3.2. Lmpi fluorescente tubulare sau toroidale...............................................944.3.3. Lmpi fluorescente compacte ................................................................1014.3.4. Lmpi cu inducie (LQ) .........................................................................1034.3.5. Lmpi cu descrcri n vapori de mercur...............................................109

4.3.6. Lmpi cu descrcri n vapori de mercur de nalt presiune, cu adausuride halogenuri metalice (metal-halide) .............................................................1124.3.7. Lmpi cu descrcri n vapori de mercur de nalt presiune, cu balastncorporat (sau cu lumin mixt) .....................................................................1144.3.8. Lmpi cu descrcri n vapori de sodiu .................................................1154.3.9. Lmpi cu sulf cu microunde (LS) ..........................................................1174.3.10. Lmpi cu xenon ...................................................................................118

4.4. Lmpi cu LED-uri..........................................................................................119Capitolul 5. APARATE DE ILUMINAT..........................................................1235.1. Caracteristici i clasificri ale aparatelor de iluminat ....................................123

5.1.1. Caracteristici ale aparatelor de iluminat ................................................1235.1.2. Clasificri ale aparatelor de iluminat .....................................................128

5.2. Tipuri de aparate de iluminat .........................................................................1295.2.1. Aparate de iluminat pentru uz comercial...............................................1295.2.2. Aparate de iluminat pentru uz industrial................................................1295.2.3. Aparate de iluminat pentru iluminatul public stradal.............................1305.2.4. Aparate de iluminat pentru iluminatul de siguran...............................1305.2.5. Aparate de iluminat arhitectural i ambiental ........................................1305.2.6. Aparate de iluminat pentru teatre i studiouri........................................1315.2.7. Aparate de iluminat pentru semnalizare luminoas ...............................1315.2.8. Aparate de iluminat pentru autovehicule ...............................................132

5.3. Suprafee luminoase sau luminate..................................................................132


5/245

Cuprins

5

5.3.1. Suprafee luminoase...............................................................................132

5.3.2. Suprafee luminate .................................................................................134Capitolul 6. SISTEME DE ILUMINAT ...........................................................1356.1. Sisteme de iluminat interior ...........................................................................135

6.1.1. Sisteme de iluminat normal ...................................................................1356.1.2. Sisteme de iluminat de siguran ...........................................................138

6.2. Sisteme de iluminat exterior ..........................................................................1416.2.1. Sisteme de iluminat exterior normale ....................................................1416.2.2. Sisteme de iluminat exterior de siguran..............................................142

Capitolul 7. CALITATEA ILUMINATULUI ARTIFICIAL.........................1437.1. Calitatea iluminatului artificial asigurat de sisteme de iluminat interior .......143

7.1.1. Nivelul de iluminare ..............................................................................1437.1.2. Uniformitatea iluminrii ........................................................................146

7.1.3. Luminana aparatelor de iluminat i uniformitatea luminanei..............1487.1.4. Contrastele de luminan .......................................................................1497.1.5. Culoarea i componena spectral a luminii ..........................................1507.1.6. Umbrele i perceperea detaliilor ............................................................1527.1.7. Indicele de orbire ...................................................................................1527.1.8. Eficiena energetic a sistemului de iluminat ........................................155

7.2. Calitatea iluminatului artificial asigurat de sisteme de iluminat exterior.......1567.2.1. Uniformitatea general a luminanei......................................................1567.2.2. Uniformitatea longitudinal a luminanei ..............................................1577.2.3. Indicele de prag TI.................................................................................1577.2.4. Raportul de zon alturat SR................................................................158

Capitolul 8. CALCULUL FOTOMETRIC AL SISTEMELOR DE

ILUMINAT ...............................................................................................1608.1. Calculul sistemelor de iluminat interior.........................................................160

8.1.1. Datele iniiale pentru proiectare.............................................................1608.1.2. Metode de calcul fotometric al instalaiilor de iluminat interior............162

8.2. Calculul sistemelor de iluminat exterior ........................................................1728.2.1. Datele iniiale pentru proiectare.............................................................1728.2.2. Metode de calcul fotometric al instalaiilor de iluminat exterior...........173

Capitolul 9. PROIECTAREA SISTEMELOR DE ILUMINATFOLOSIND PROGRAME SPECIALIZATE........................................175

9.1. Generaliti.....................................................................................................1759.2. Aplicaia ELBALux.......................................................................................177

9.2.1. Calcul unui sistem de iluminat interior cu ELBALux 4.4 .....................1789.2.2. Calcul unui sistem de iluminat suprafee cu ELBALux 4.4 ..................184

9.3. Aplicaia Relux ..............................................................................................1879.4. Aplicaia DIALux ..........................................................................................190

9.4.1. Calcul unui sistem de iluminat interior cu DIALux...............................1919.4.2. Calcul unui sistem de iluminat stradal cu DIALux................................195

Anexe....................................................................................................................221Anexa 1 Simbolizarea cablurilor electrice....................................................221Anexa 2 Densiti economice de curent [A/mm2] ........................................223Anexa 3 ncrcarea maxim admis a cablurilor de energie n regimpermanent ........................................................................................................223


6/245


6

Anexa 4 (Anexa 2 din NP 061-02) Valori recomandate pentru proiectareasistemelor de iluminat general .........................................................................227Anexa 5 Ghid prescurtat pentru alegerea claselor de iluminat general BS EN13201-2 :2003..................................................................................................240Anexa 6 Valori ale indicelui global de orbire UGR i ale indicelui de redare aculorilorRa (extrase din standardele EN 12464-1, EN 12464-2, EN 12193) ..241

Bibliografie ..........................................................................................................243


7/245

Prefa

7

Prefa

Prezenta lucrare intitulat Instalaii Electrice i de Iluminat (denumire impus) este structurat dup curricula cursului predat studenilor de la Facultatea de Inginerie aUniversitii Eftimie Murgu din Reia.

Lucrarea conine 9 capitole, n fiecare dintre acestea urmrindu-se prezentareaelementelor necesare nelegerii rolului instalaiilor electrice i a iluminatului electric nactivitatea economic i social. Autorul s-au strduit s prezinte informaiile ntr-un stilcursiv, gradual, pentru ca acestea s fie ct mai accesibile cititorului.

S-a acordat o deosebit atenie notaiilor folosite n ecuaii i n figuri, ncercndu-se folosirea cnd a fost posibil a acelorai notaii de-a lungul ntregii lucrri, pentru auura nelegerea acestora. Unde a fost cazul au fost prezentate unitile de msur alemrimilor pentru a obinui studenii s asocieze mrimile cu unitile lor de msur. Au

fost realizate desene ct mai clare, care s ajute att nelegerea fenomenelor care au loc,ct i a raionamentelor efectuate.

n capitolul unu sunt prezentate sumar noiunile generale despre producerea,transportul i distribuia energiei electrice, fiind fcute clasificri ale instalaiilor laconsumator dup mai multe criterii. n acest capitol sunt prezentate i elementele necesare

pentru determinarea seciunilor necesare pentru cablurile de alimentare a consumatorilori a conductoarelor folosite n instalaiile la consumator.

n capitolul doi sunt prezentate: ochiul uman i percepia luminii, mrimilefotometrice i legile aplicate n lumino-tehnic. S-a pus accent pe detalierea noiunilor detemperatur de culoare i indicele de redare a culorilor, mrimi cu o influen mareasupra calitii sistemelor de iluminat electric.

Capitolul trei cuprinde calculul i msurarea mrimilor fotometrice. Sunt prezentatemetode clasice de calcul al acestor mrimi i cteva metode de msurare a acestora, fiind

prezentate i unele instrumente din laboratorul de Instalaii Electrice i Iluminat alUniversitii Eftimie Murgu din Reia.

n capitolul patru sunt prezentate sursele electrice de lumin, ncepnd cu lmpileelectrice cu incandescen, prezentate din motive istorice. Prezentarea este continuat culmpile cu descrcri n vapori metalici i gaze. S-a urmrit prezentarea ultimelor noutin domeniul surselor electrice de lumin, prezentndu-se lmpile cu inducie i cele cu

LED-uri, cu avantajele i dezavantajele lor.Capitolul cinci detaliaz prezentarea unor aparate de iluminat, care au fost

clasificate dup mai multe criterii, cel mai important fiind destinaia acestora. n final s-auprezentat sumar i suprafeele luminoase sau luminate.

n capitolul urmtor sunt prezentate sisteme de iluminat interior i exterior, sistemenecesare n alegerea celei mai bune variante ntr-un calcul de proiectare a instalaiilor deiluminat artificial.

Capitolul apte trateaz problemele de calitate ale iluminatului artificial, problemecare capt o importan tot mai mare, n condiiile n care iluminatul artificial asigurcondiii de munc pentru tot mai muli oameni, pe perioade tot mai mari. Calitateailuminatului artificial n condiiile mai sus artate influeneaz starea de sntate aoamenilor, avnd n vedere c circa 70% din informaii le primim prin intermediulinteraciunii ochi lumin. n acest sens, s-a pus accent pe prezentarea uniformitiiiluminrii i luminanei, indicelui de orbire i a raportului de zon alturat.

n capitolul opt sunt prezentate sumar datele necesare i metodele pentruproiectarea instalaiilor de iluminat interior, respectiv exterior.


8/245


8

n capitolul nou, scris aproape n totalitate de ctre domnul drd. ing. dipl. FlorinPomoja, sunt trecute n revist diverse soft-uri, dezvoltate de firme de renume din Europa

i din lume, cu ajutorul crora calculul laborios n urm cu circa 30 de ani, devine oactivitate de-a dreptul plcut pentru cei interesai (proiectani). Astfel, sunt prezentate

soft-uri de calcul dezvoltate de ctre diverse firme sau organizaii: S.C. Elba SA Timioara cu aplicaia ELBALux, soft-ul Relux dezvoltat de ctre Relux Informatik AG, respectivsoft-ul DIALux dezvoltat i susinut de DIAL GmbH, un conglomerat de firme diverse.

Capitolul al noulea se ncheie cu un exemplu de utilizare al acestuia din urm,ntr-un contract de cercetare realizat de colectivul de specialiti de la Facultatea de

Inginerie a Universitii Eftimie Murgu din Reia.Lucrarea se finalizeaz cu prezentarea unor anexe utile n calculul instalaiilor

electrice de alimentare i al instalaiilor de iluminat artificial.Tratarea tuturor problemelor s-a fcut n stil clasic, stabilind corelaii cnd a fost

cazul cu elemente aparinnd altor discipline.Aduc mulumiri tuturor celor care au fcut observaii pe parcursul elaborrii

lucrrii de care am inut cont n lucrare. Mulumesc colegilor care m-au ajutat ntr-oform sau alta la realizarea acestei lucrri, domnului director ing., ec. Romolus Poviani domnioarei drd. ing. Mrioara Fetescu de la S.C. Elba SA Timioara, pentru accesulacordat n laboratoarele societii i permanenta colaborare n probleme legate deiluminatul electric.

n final, mulumesc n special domnului drd. ing. dipl. Florin Pomoja, pentruinteresul artat i mai ales pentru ajutorul acordat n toate etapele elaborrii lucrrii, icare a realizat tehnoredactarea i grafica computerizat a lucrrii cu o grij deosebit.

Mulumesc anticipat cititorilor, care cu siguran vor putea aduce sugestii,observaii i critici asupra lucrrii de fa.

Reia, decembrie 2009Autorul


9/245

Abrevieri

9

Abrevier i

Abreviere Explicaie

AIL aparat/e de iluminatCIE Comitetul Internaional de Iluminat (acronim din lb. fr.)CIL corp/uri de iluminatLEA linie/i electrice aerieneLEC linie/i electrice n cabluLED diod emitoare de lumin (acronim din lb. en.)LIC lamp/i cu incandescenLIG lamp/i cu incandescen normale de uz generalLIH lamp/i incandescente cu halogeniLF lamp/i fluorescent/eLFC lamp/i fluorescent/e compacteLFT lamp/i fluorescent/e tubulareLMF lamp/i cu mercur de nalt presiune cu balon fluorescentLMH lamp/i cu mercur de nalt presiune cu halogenuri metaliceLMM lamp/i cu mercur de nalt presiune cu lumin mixtLQ lamp/i cu inducie cu mercur (fr electrozi)LS lamp/i cu sulf cu microundeLVF lamp/i cu descrcri n vapori de mercur sub presiune cu

balon oval fluorescentLSP lamp/i cu sodiu de nalt presiuneLSJP lamp/i cu sodiu de joas presiuneMH lamp/i cu descrcri n vapori de mercur sub presiuneSEN Sistemul Electroenergetic NaionalSIL sistem/e de iluminatSON(T) lamp/i cu descrcri n vapori de sodiu sub presiune (cu

balon tubular)SOX lamp/i cu descrcri n vapori de sodiu la joas presiune


10/245


10


11/245

Capitolul 1

11

C a p it o lu l 1 . N O I U N I D E SP R EINSTALAI ILE ELEC TRICE

1.1 . Insta la ie e lectr ic. Echipamentelectr ic

Instalaia electric n sens general este instalaia care constdin ansamblul de conductoare electrice i elemente de circuit electric,inclusiv aparate, dispozitive etc., uneori i maini electrice, i care serveteunor scopuri energetice (pentru producerea, transportul, distribuirea sauutilizarea energiei electrice) sau pentru semnalizri, comenzi,telecomunicaii.

Instalaia electric definete, conform terminologiei actuale, unansamblu de echipamente electrice interconectate ntr-un spaiu dat,formnd un singur tot i avnd un scop funcional bine determinat.

Echipamentul electric este un ansamblu constituit din maini,

aparate, mecanisme sau dispozitive, inclusiv elementele de legtur sauconexiune (conductoare electrice) care ndeplinete o anumit funcie ntr-un proces tehnologic, la o main, la un vehicul, ntr-o instalaie, ntr-ofabric sau uzin. Echipamentul este mobil sau imobil dup cum efectueazsau nu deplasri n serviciu.

n practic, noiunile de instalaie electric i echipament electricsunt strns legate i nu pot fi strict delimitate. Astfel, un dispozitivconsiderat ca echipament al unei instalaii poate avea el nsui o instalaieelectric proprie i un echipament destul de complex.

1.2 . Clasif icarea instala i i lor e lectr ice

1) Dup sensul fluxului de energie electric, instalaiile electrice, naccepiunea cea mai larg, cuprind:

instalaii electrice de producere a energiei electrice; instalaii electrice de transport a energiei electrice; instalaii electrice de distribuie a energiei electrice; instalaii electrice de utilizare a energiei electrice.


12/245


12

Aceast divizare a instalaiilor electrice, ce ine seama de poziia i de

rolul prilor componente fa de energia electric poate fi urmrit n figura1.1, unde este reprezentat o schem general de principiu care cuprindeinstalaiile de producere, de transport, de distribuie, de utilizare a energieielectrice i instalaiile auxiliare aferente.

Energia electric este produs n centrala electric CE, care se afl nafara oraului sau zonei industriale, n apropierea locului unde se afl sursade energie primar. Nivelul de tensiune la producere este sczut (6; 10;15,75; 20; 24 kV). Pentru ca transportul energiei electrice s fie economicse ridic nivelul de tensiune prin intermediul unei staii ridictoare SR la110 kV, 220 kV sau 400 kV. Staia ridictoare se afl n imediatavecintate a centralei electrice.

Instalaia electric de transport a energiei electrice se delimiteaz ntreintrarea n staia ridictoare SR i ieirile din staiile de transformare ST1, ST2.Pn la marginea oraului sau zonei industriale, unde se afl o staie

cobortoare SC, energia electric este transportat prin linie electricaerian (LEA). Prin intermediul staiei cobortoare nivelul tensiunii estecobort la 35 kV (nivel de tensiune tolerat), 20 kV sau la un alt nivelcorespunztor posibilitilor de transport prin linii electrice n cablu (LEC).

De la staia cobortoare energia este transportat prin LEC sau LEA acolo unde este posibil la staii de transformare ST1, ST2 etc., situate ncentrele de greutate ale consumatorului de energie electric.

SR SC ST2

PA3

PA5

PA4

ST1

PT3

PT4

PT2

PT1

PA2

PA1

C1 C2

C3

C5 C4

Linii de transportDistribuitorFeederLinii de joas tensiune

Legend

CE

Fig. 1 .1 Schema de principiu a unei instalaii pentru producerea, transportul,distribuia i utilizarea energiei electrice.


13/245

Capitolul 1

13

Instalaia electric de distribuie se delimiteaz ntre ieirea din

staiile de transformare ST1, ST2 i ieirile din posturile de transformarePT1, PT2 etc. Pentru o bun repartizare a sarcinilor i pentru realizarea uneiinstalaii cu posibiliti de extindere ulterioar, ntre staiile de transformarei posturile de transformare se prevd staii de conexiuni intermediare,denumite puncte de alimentare PA1, PA2 etc. Alimentarea posturilor detransformare se face la tensiunea de distribuie (6 kV, 10 kV, 20 kV etc.) din

punctele de alimentare prin feeder-i.Instalaia electric la consumator (de utilizare a energiei electrice)

cuprinde reeaua de joas tensiune de 0,4 kV, constituit din linii electrice iconsumatorii electrici C1, C2 etc. Alimentarea cu energie electric a fiecruiconsumator electric de for se face prin circuit separat, n funcie de puterea

simultan cerut de acesta, costurile instalaiei fiind suportate parial deconsumator, pariale de furnizorul de energie electric.2) Dup rolul i poziia ocupat fa de procesul energetic la care

concur, instalaiile electrice se pot clasifica n: instalaii electrice de cureni tari, care cuprind instalaiile utilizaten procesul de producere, transport, distribuie i utilizare a energieielectrice; instala ii le de il uminati for sunt instalaii de cureni tari; instalaii electrice de cureni slabi, care concur la realizarea

proceselor energetice: instalaii de automatizare, msur i control(AMC), instalaii de semnalizare acustic i optic, instalaii fonice ivideo, instalaii de avertizare a apariiei incendiilor, instalaii de

paratrsnet etc. n cadrul acestei categorii de instalaii un loc aparte revineinstalaiilor auxiliare, care cuprind instalaii de meninere a calitiienergiei electrice, pentru protecia personalului mpotriva electrocutrilor,

pentru protecia cldirilor i a bunurilor, de telecomunicaii etc.3) Dup nivelul tensiunii, instalaiile se clasific n: instalaii dejoas tensiune a cror tensiune de lucru este sub 1 kV; instalaii de medie tensiune a cror tensiune de lucru estecuprins ntre 1 kV i 20 kV; instalaii de nalt tensiune a cror tensiune de lucru estecuprins ntre 35 kV (nivel de tensiune tolerat) i 110 kV i 220 kV;

instalaii de foarte nalt tensiune a cror tensiune de lucru estemai mare de 220 kV (400 kV i 750 kV).4) Dup frecvena de lucru se deosebesc: instalaii electrice de curent continuu (f=0); instalaii electrice de curent alternativ (f>0), care se clasific n:

o instalaii dejoas frecven (0


14/245


14

1.3 . No iuni despre instala i i le de

producere a energie i e lectr ice

Energia electric este produs prin metode clasice (n proporie depeste 90%) i prin aa-numitele metode neconvenionale sau metode deconversie direct a energiei primare n energie electric.

Datorit polurii ce determin nclzirea global, cu consecinele eigrave asupra schimbrii mediului, multe ri i organisme internaionale auntocmit planuri de cretere a produciei de energie electric cu ajutorulmetodelor nepoluante de producere a energiei electrice. Se consider metodenepoluante acele metode care nu contribuie la emisia de dioxid de carbonsau a altor noxe n atmosfer/natur.

n categoria metodelor nepoluante intr o parte din metodele clasice,care utilizeaz ca purttor de energie primar apa, vntul, radiaia solardirect, energia geotermal i toate metodele neconvenionale.

Purttorii de energie, ca rezultat al aciunii radiaiei solare de-a lungulmilioanelor de ani ai, sunt: combustibilii solizi, lichizi i gazoi, cderile deap, mareele i curenii marini, vntul, apele termale, combustibilii nucleari.La acetia se adaug i radiaia solar nsi.

Sursele de energie sunt epuizabile dac nu se mai formeaz sau seformeaz ntr-un ritm foarte sczut fa de ritmul consumului (de exemplucombustibilii, apele termale).

Sursele de energie sunt inepuizabile numite i regenerabile sauneconvenionale dac se regenereaz continuu (sursele de ap, mareele,curenii marini, vntul).

Avnd n vedere avantajele pe care le ofer energia electric, nultimul timp aceasta s-a impus din ce n ce mai mult ca form intermediarntre purttorii primari de energie i consumatori.

n figura 1.2 este prezentat o structur general a metodelor deproducere a energiei electrice.

Metodele clasice de producere a energiei electrice, care asigur nprezent circa 98% din consumul mondial de energie electric, const naceea c sursele primare de energie (combustibil, ap etc.) cedeaz energia

unor purttori intermediari de energie (abur, mase n micare etc.) care prin intermediul generatoarelor electrice permit apoi obinerea energieielectrice. Metodele clasice presupun existena a cel puin a unei forme deenergie intermediar energia mecanic ntre purttorul primar de energiei energia electric.

Metodele de conversie direct a energiei se caracterizeaz prin aceeac energia primar este transformat direct n energie electric fr a mai fitrecut prin fazele amintite mai sus.

Producerea energiei electrice prin metode clasice are loc n centrale


15/245

Capitolul 1

15

electrice, centrale care n funcie de purttorul de energie primar pot fi:

centrale termoelectrice; centrale hidroelectrice; centrale helioelectrice; centrale eolianoelectrice.

Producerea energiei electrice prin conversie (transformare) direct aenergiei primare are loc n convertoare, care n funcie de purttorul deenergie primar i de fenomenul sau efectul utilizat pot fi:

convertoare fotovoltaice (pile solare); convertoare termoelectrice (pile termoelectrice); convertoare termoionice (pile termoionice);

convertoare electrochimice (pile electrochimice); convertoare magnetohidrodinamice (generatoare MHD).Pentru Romnia puterea instalat a centralelor electrice n intervalul

2004 incluznd i puterea instalat a primului i al doilea grup alecentralei nuclearoelectrice de la Cernavod pn la finele anului 2007 este

prezentat n tabelul 1.1 a)1.

1 EIA 2009http://www.eia.doe.gov

Metode convenionale.

Metode n studiu experimental

avansat.Metode n faz de cercetare.

ENERGIE SOLAR ENERGIE NUCLEAR

ENERGIE ELECTRIC

Energiehidraulic

Energiechimic

Aptermal

Fisiune Radioactivitate

natural Fuziune

Convertoarefotovoltaice

Convertoareelectrochimice

Generatoareelectrice

Convertoaretermoelectrice

Convertoaretermoionice

ConvertoareMHD

ENERGIE MECANIC

ENERGIE TERMIC

Energieeolian

Plasm

Fig. 1. 2 Metode de producere a energiei electrice.


16/245


16

Producia de energie electric pentru ara noastr n acelai interval

este prezentat n tabelul 1.1 b).Tabel 1.1 a)

Anul Termic Hidro Nuclear Altele* Total

2004MW 13.347 6.279 705 0 20.331

% 65,64 30,88 3,48 0 100

2005MW 12.753 6.289 705 1 19.748

% 64,57 31,85 3,57 0,01 100

2006MW 13.032 6.281 705 3 20.021

% 65,09 31,37 3,52 0,02 100

2007MW 13.265 6.331 1.412 8 21.016

% 63,12 30,12 6,72 0,04 100

Tabel 1.1 b)

Anul UM Termic GUPI[%]

Hidro GUPI[%]

Nuclear GUPI[%]

Altele* Total GUPI[%]

2004GWh 32.356

27,6716.348

29,725.271

85,354 53.979

30,31% 59,942 30,286 9,765 0,007 100

2005GWh 31.632

28,3120.005

36,315.277

85,447 56.921

32,90% 55,572 35,145 9,271 0,012 100

2006GWh 35.944

31,4918.156

33,005.178

83,844 59.282

33,80% 60,633 30,626 8,734 0,007 100

2007GWh 35.429

30,4915.740

28,387.079

91,2936 58.284

31,66% 60,786 27,006 12,146 0,062 100

*n coloana Altele sunt cuprinse puteri instalate, respectiv energii electrice produse pe bazde vnt, biomas i deeuri.

Din tabelul 1.1 b) se observ c gradul de utilizare al puterii instalate

(GUPI) totale nu depete 34%. Rezult de aici c Romnia are ocapacitate instalat nefolosit foarte mare, deci are o mare rezerv, putndexporta energie electric dac preurile de export sunt atractive.

Centrala nuclear de la Cernavod are un grad de utilizare al puteriiinstalate n jurul a 85%. Pentru anul 2007 acest grad de utilizare este maimare deoarece n ultimele trei luni ale anului a funcionat aproape continuui al doilea grup al centralei. Pe plan mondial gradul de utilizare al puteriiinstalate al centralelor nuclearoelectrice este de 70,42%.

Introducerea energeticii nucleare n ara noastr a condus la o mutaien distribuia producerii de energie pe diferite tipuri de combustibili. Astfel,din cei cca 8.500 MW necesari consumatorilor din ara noastr, 1.400 MW

sunt furnizai de ctre CNE Cernavod. La aceast central lucrrile deconstrucie au nceput n anul 1979. Proiectul iniial avea n vedere cincigrupuri de cte 706 MW(e) de tip CANDU. Din acestea:

primul grup funcioneaz la parametrii proiectai din 07.11.19962 (la02.12.1996 grupul a intrat n exploatare comercial);

al doilea grup a fost dat n exploatare la 28.09.2007.

2 PRIS (Power Reactor Information System) at 08/14/2003.


17/245

Capitolul 1

17

n prezent cele dou uniti nucleare pot asigura 18% din necesarul de

energie electric al Romniei, dac funcioneaz continuu. Din tabelul 1.1 b)rezult c centrala nuclear de la Cernavod a furnizat SistemuluiElectroenergetic Naional ntre 9,7% i 12% din energia necesar. Strategiaenergetic a rii noastre pn n 2020 prevede finalizarea i punerea nfunciune a unitilor trei i patru pn n anii 2014-2015.

1.4 . No iuni despre instala i i le detransport a energie i e lectr ice

Transmiterea energiei electrice de la centralele productoare de

energie electric spre centrele de consum se face prin intermediul liniilorelectrice, care, n general, sunt elemente componente ale sistemelorelectroenergetice. Transportul energiei electrice se face din motive tehnicei economice numai la tensiuni nalte (110 i 220 kV) i foarte nalte(peste 220 kV), n curent continuu sau alternativ, prin linii electrice aeriene(LEA), linii electrice n cablu (LEC) sau linii electrice sub ap, care sunt defapt tot linii electrice n cablu.

Instalaiile de transport, avnd n componen transformatoare iautotransformatoare ridictoare i cobortoare de tensiune LEA i LEC,

bobine de reactan etc., asigur tranzitarea unor cantiti mari de energieelectric ntre centralele electrice i consumatori sau ntre noduri alesistemului electroenergetic pe distane foarte mari (sute de kilometrii), lanivel de nalt i foarte nalt tensiune. n tabelul 1.2 se prezint valoriletensiunilor normalizate pentru ara noastr i anumite consideraii privindelementele constructive i destinaia reelei electrice aferente.

Tabel 1.2

Nr.crt.

Treaptade

tensiune

Valoareatensiunii

normalizate[kV]

Numrulconductoa-

reloractive

Situaianeutruluifa de

pmnt

Tipulliniilor

electriceDestinaia reelei

1

T

110

3 legat lapmnt

aerienesubterane

reele de transport;alimentare mari

platforme industriale2220

aeriene reele de transport;alimentare mariplatforme industriale

3FT

4003

legat lapmnt

aeriene reea de transport4 750 aeriene reea de transport

Alegerea nivelului de tensiune este impus de considerente tehnico-economice viznd pierderile de energie, a cror valoare este direct

proporional cu ptratul puterii vehiculate i cu lungimea liniei i inversproporional cu ptratul tensiunii, precum i valoarea investiiilor,


18/245


18

proporionale cu ptratul tensiunii.

Instalaiile de transport a energiei electrice trebuie s asigurerespectarea unor cerine tehnico-economice, dintre care amintim: continuitatea n alimentare cu energie electric a consumatorilor, sigurana n funcionare, respectarea parametrilor calitativi ai energiei electrice furnizate,posibiliti pentru dezvoltarea ulterioar, realizarea investiiilor n condiii de eficien economic, diminuarea factorilor de risc i poluare a mediului nconjurtor.Datorit necesitilor de a transporta cantiti de energie din ce n ce

mai mari la distane mari valoarea maxim a tensiunii adoptat pentrutransport a evoluat i evolueaz ascendent. Aceast evoluie influeneaz i

liniile de transport existente, care uneori trebuie reconstruite spre a puteafunciona la tensiuni mai ridicate. Liniile electrice noi se execut frecvent

pentru a putea funciona n viitor la tensiuni mai nalte fr mari dificulti,chiar dac la punerea lor n funciune nivelul tensiunii la care funcioneazeste mai sczut.

n Romnia, pentru transportul energiei electrice se folosesc n prezentnivelele de tensiune de 110 kV, 220 kV, 400 kV i 750 kV (n sud-estulRomniei). n lume se utilizeaz i alte nivele de tensiune: 275 kV i 400 kV(Anglia), 330 kV (Rusia Cecenia), 400 kV (Vyborg/Rusia Kumi/Finlanda), 550 kV (n Rusia i Japonia), 735 kV (Canada), 765 kV(S.U.A.), 1.150 kV (Siberia Ural Volga Mijlocie).

Liniile electrice pot folosi la transportul unei cantiti masive deenergie de la un meridian la altul, de la o paralel la alta, la transferul deenergie din sistemele cu energie electric excedentar la cele deficitare dinacest punct de vedere. Un numr redus de linii electrice aeriene de 500-750kV realizeaz n condiii favorabile interconectarea sistemelor, fie pe plannaional, fie internaional.

Transportul energiei electrice n curent continuu nu a luat o amploareprea mare datorit n principal complexitii instalaiilor de convertire acurentului, din alternativ n continuu i invers. Totui, sunt realizri i nacest sens, din care se pot meniona:

n cablu: toate legturile subacvatice importante: Frana Anglia(100 kV), Suedia Danemarca (250 kV); n linii electrice aeriene: Rusia Donbas (400 kV), Siberia Ural

(750 kV), S.U.A. (400 kV), Canada (450 kV), Marea Britanie (266 kV).Transportul n cablu nu are o extindere prea mare din cauza costului

ridicat al cablurilor i a dificultilor cauzate de evacuarea cldurii prindielectric, pereii cablului i pmnt. Transportul n LEC se face acolo undenu sunt posibile alte variante sau variantele existente devin periculoase. n

prezent se fabric i se instaleaz cabluri pentru tensiuni pn la 220 kV.


19/245

Capitolul 1

19

Pentru tensiuni mai mari se execut cabluri speciale, la comand.

Liniile electrice pentru transportul energiei electrice trebuie ssatisfac anumite condiii, diferite fa de cele cerute liniilor electrice dedistribuie, n special n ceea ce privete seciunea conductoarelor. La liniilede transport seciunea conductoarelor este determinat n principal deurmtoarele cerine:

asigurarea unor pierderi prin efect Joule ct mai mici; meninerea intensitii cmpului electric la suprafaa conductoruluisub valoarea critic (21,1 kV/cm valoare efectiv) pentru a evita

producerea de pierderi mari prin descrcri ionice (efect Corona) iperturbarea radiocomunicaiilor; realizarea unui cost al liniei sczut.

Pentru a satisface aceste cerine de cele mai multe ori conductoarelesunt realizate n fascicule din dou sau mai multe conductoare jumelate. nacest fel i puterea transportat este mai mare dect n cazul conductoarelormonofilare de seciune egal (cu 20-25% n cazul fasciculelor din douconductoare i 30-35% n cazul fasciculelor din trei conductoare). Aceastsoluie se aplic n cazul liniilor cu tensiuni de 220 kV i mai mari.

1.5 . No iuni despre instala i i le dedistr ibu ie a energie i e lectr ice

Instalaia de alimentare electric este constituit din LEA sau LEC,elemente de circuit electric, aparate, transformatoare electrice, bobine dereactan, staii de conexiuni intermediare (puncte de alimentare) etc.,elemente care servesc la realizare distribuiei energiei electrice.

n sistemul energetic romnesc instalaiile de distribuie se delimiteazntre ieirile din staiile de transformare i ieirile din posturile detransformare (vezi iFig. 1.1).

Din punctul de vedere al divizrii SEN (Sistemul ElectroenergeticNaional) instalaiile de distribuie sunt distincte de instalaiile de transport

prin aceea c fac parte din companiile de tip Electrica S.A.

Distribuia energiei electrice se face preponderent n cabluri LEC maiales n marile orae, dar acolo unde este posibil se face i n LEA, acesteadin urm fiind mai ieftine i mai uor de ntreinut.

1) Dup felul curentului exist: distribuie n curent continuu, folosit n anumite sectoare din

industrie, pentru asigurarea iluminatului de rezerv, pentru asigurareafuncionrii unor utilaje n situaia dispariiei tensiunii normale dealimentare, n traciunea electric etc. Se folosesc sisteme cu douconductoare, cu trei conductoare i mai rar cu mai multe conductoare.


20/245


20

n cazul sistemului cu dou conductoare receptoarele se conecteaz

ntre cele dou conductoare, din care unul reprezint polul (+), cellaltpolul () al sursei.n distribuia pentru traciunea electric (de exemplu la

tramvaie) unul din conductoare este ina (conectat la pmnt), iarcellalt este linia de contact pozat aerian i izolat fa de pmnt. ndistribuia cu trei conductoare, dou conductoare sunt active fiindconectate la polii (+), respectiv () ai sursei, iar al treilea esteconductorul neutru conectat la un punct de potenial nul al sursei,conectat de regul i la pmnt.

distribuia n curent alternativ, care este cea mai frecvent,fiind mai economic i mai elastic datorit posibilitii de

transformare a parametrilor energiei electrice cu ajutorultransformatoarelor. Distribuia n curent alternativ se realizeaz celmai frecvent n sistem trifazat cu 3 sau 4 conductoare.

Tabel 1.3

Nr.crt.

Treaptade

tensiune

Valoareatensiunii

normalizate [kV]

Numrulconducto

areloractive

Situaianeutruluifa de

pmnt

Tipulliniilor

electriceDestinaia reelei

1

JT 0,38 3+1legat lapmnt

subteraneaeriene

alimentare consumatoride mic putere (casnic,iluminat, ntreprinderimici)

2

MT

0,66

3

izolat saulegat lapmntprintr-oimpedan

subterane alimentare motoaremari din industriaextractiv

36

subterane alimentare motoarefoarte mari;reea de distribuie

410

subterane reele de distribuieurban

5(15)*

subteraneaeriene

reele de distribuie

6

20

subteraneaeriene

reele de distribuie norae mari;reele de distribuierurale

7 (35)* aerienesubterane

reele de distribuierurale i n orae mari

8

T 110 3legat lapmnt

aerienesubterane

reele de transport;reele de distribuie norae foarte mari;alimentare platformeindustriale

*Nu sunt preferate i se evit utilizarea lor la proiectarea instalaiilor noi.

2) Dup nivelul de tensiune exist: distribuie la joas tensiune, care de regul se realizeaz n


21/245

Capitolul 1

21

sistemul cu patru conductoare la tensiunea de 380/220 V, sau n

sistemul cu trei conductoare la tensiuni de 380 V, 660 V*

, 1.000 V*

; distribuie la medie i nalt tensiune, care se face n sistemtrifazat cu trei conductoare la tensiuni de 6 kV*, 10 kV*, 15 kV*, 20 kV,35 kV* i 110 kV.n tabelul 1.3 sunt prezentate valorile tensiunilor standardizate pentru

ara noastr i unele detalii privind elementele constructive i destinaialiniei electrice respective.

1.6 . Elemente generale a le instala i i lor e lectr ice la consumator

Prin consumator de energie electric se nelege un ansamblu deinstalaii electrice constituind una sau mai multe grupe de receptoare,racordate prin linii de distribuie i de alimentare n unul sau mai multe

puncte la reeaua de distribuie a furnizorului de energie electric.Receptorul electric este un aparat, o main sau o instalaie,

construit()/construite cu scopul de a primi energie electric printr-o reeade alimentare, pe care o transform apoi n energie mecanic, termic,luminoas etc.

Consumatorii se clasific n funcie de puterea maxim absorbit dinreea, n funcie de efectele produse la ntreruperea n alimentarea cuenergie electric i n funcie de scopul utilizrii energiei electrice dinreea.

n funcie de puterea maxim absorbit se deosebesc patru clase deconsumatori:

clasa A consumatori cu un consum mai mare de 50 MVA, carese alimenteaz din linii electrice aeriene sau n cablu cu tensiuneanominal de 110 kV i 220 kV; clasa B consumatori cu un consum cuprins ntre 7,5 i 50MVA, care se alimenteaz din linii electrice aeriene sau n cablu cutensiunea nominal de 35 kV* i 110 kV;

clasa C consumatori cu un consum cuprins ntre 2,5 i 7,5MVA, care se alimenteaz din linii electrice aeriene sau n cablu cutensiunea nominal de 20 kV; clasa D consumatori cu un consum mai mic de 2,5 MVA, care sealimenteaz din linii electrice de regul n cablu cu tensiuneanominal de 6 kV* sau 10 kV*.

*Niveluri de tensiune tolerate, nerecomandate pentru extinderi sau linii noi.


22/245


22

n funcie de efectele produse de ntreruperea n alimentarea cu energie

electric, n instalaiile consumatorilor pot exista patru categorii deconsumatori: categoria 0 (special), la care ntreruperea alimentrii cu energieelectric poate duce la explozii, incendii sau distrugeri de utilaje i

pierderi de viei omeneti; categoria I, la care ntreruperea alimentrii cu energie electricconduce la dereglarea proceselor tehnologice n flux continuu, ceea cenecesit perioade lungi pentru reluarea activitii la parametriicantitativi i calitativi existeni n momentul ntreruperii alimentriisau la rebuturi importante de materii prime, materiale auxiliare, sculetehnologice, semifabricate;

categoria a II-a, la care ntreruperea alimentrii cu energie electricconduce la nerealizri de producie, practic numai pe perioadantreruperii, iar producia nerealizat poate fi, de regul, recuperat; categoria a III-a cuprinde consumatorii care nu se ncadreaz ncategoriile precedente.n funcie de scopul utilizrii energiei electrice, de instalaiile i

echipamentele electrice folosite, consumatorii se pot clasifica astfel: consumatori cuprinznd instalaii i echipamente electrice pentruiluminat; consumatori cuprinznd instalaii i echipamente electrice pentrufor: instalaii electrice pentru motoare electrice, pentru cuptoareelectrice necesare tratamentelor termice i pentru maini de ridicat itransportat; consumatori cuprinznd instalaii electrice pentru cureni slabi:instalaii electrice pentru semnalizri acustice, optice i mixte,instalaii electrice fonice i video etc.; consumatori cuprinznd instalaii electrice speciale, ca de exempluinstalaii de iluminat (de siguran) n teatre i cinematografe, instalaii

pentru retransmisii de radio i de televiziune.La unii consumatori mai pot exista:

instalaii electrice de compensare a factorului de putere;

instalaii pentru protecia omului mpotriva electrocutrii; instalaii pentru protecia construciilor i echipamentelorelectrice mpotriva descrcrilor atmosferice (fulgere, trsnete).

Exist i alte criterii de clasificare a instalaiilor electrice la consumator vezi 1.2. Clasificarea instalaiilor electrice.


23/245

Capitolul 1

23

1.6.1. Structura instalai i lor electrice la

consumatoriDei exist o mare diversitate de consumatori care au mrimi i

structuri diferite se pot distinge cteva elemente comune oricror instalaiielectrice ale acestora. Astfel, orice instalaie electric la consumatori coninereele electrice i puncte de alimentare sau de distribuie, receptoareelectrice, echipamente de conectare, protecie, msur i control.

Un consumator poate fi racordat la furnizorul de energie electric prinunul sau mai multe puncte, n funcie categoria din care face parte.Furnizorul de energie electric poate fi SEN pentru consumatorii de mare

putere, sau firme distribuitoare de energie electric pentru consumatorii de

medie i mic putere.Schema electric de alimentare (distribuie) cea mai complex aunui consumator (cnd exist receptoare de medie i joas tensiune) carecuprinde i o central electric proprie este reprezentat n figura 1.3.

Aceast schem conine: receptoare de joas tensiune RJT ireceptoare de medie tensiune RMT, alimentate dintr-o staie cobortoare detensiune SC ce aparine sistemului electroenergetic naional SEN, prinintermediul racordului de nalt tensiune 1, a unei staii de transformare ST

SC ST

PTTG

nalt tensiune - IT

CE

medie tensiune - MT joas tensiune - JT

RMT

PTRJT

TG

TDTU

1

1

2

2

RJT3

45

5

5

5

RJT

RJT

1 - Racord de nalt tensiune

2 - Distribuitor

3 - Coloan

4 - Circuit utilaj

5 - Circuit receptor

Legend

SC - staie cobortoare, aparinnd SEN;

ST - staie de transformare;

PT - post de transformare;

CE - central electric proprie;

TG - tablou general de distribuie;

TD - tablou de distribuie;

TU - tablou de for utilaj;

RMT - receptor de medie tensiune;

RJT - receptor de joas tensiune.

linii de nalt tensiune

linii de medie tensiune

linii de joas tensiune

Fig. 1. 3 Structura general a instalaiilor electrice la consumator.


24/245


24

i a unuia sau a mai multor posturi de transformare PT. Dac alimentarea

consumatorului se face prin intermediul unui singur post de transformareacesta se racordeaz direct la barele staiei cobortoare de tensiune SC.Punctele de delimitare ntre consumator i furnizorul de energie

electric se consider distincte dac prin fiecare dintre ele se poate asigurantreaga energie electric necesar consumatorului atunci cnd din motivede avarie oricare dintre ele este singurul rmas n funciune.

Instalaia electric cuprins ntre sistemul electroenergetic naional iun consumator se numete cale de alimentare, putnd cuprinde: LEA sauLEC, separatoare, ntreruptoare, transformatoare, bobine de reactan,tablouri generale de distribuie sau tablouri de distribuie. Dou ci dealimentare sunt distincte dac un defect la una dintre ele nu o afecteaz pe

cealalt.Unii consumatori au i centrale electrice proprii (de exemplu, S.C.TMK SA Reia), care determin o siguran mai mare n alimentarea cuenergie electric a respectivilor consumatori i valorific sau recupereazunele surse de energie primar sau secundar3.

1.6.2. Calculul seciunii conductoarelor dealimentare a consumatorilor

Dimensionarea seciunii conductoarelor se face n funcie de: natura receptoarelor alimentate (iluminat, for, telecomenzi etc.);

regimul de funcionare (continuu sau discontinuu); modul de alimentare al consumatorului (LEA sau LEC); locul de montaj (exterior, interior, subteran); mediul de lucru (mediu agresiv-toxic, mediu cu pericol de explozie

sau de incendiu);Calculul seciunii conductoarelor se face pe baza unorcriterii tehnice

i criterii economice.1) Criteriile tehnice au n vedere ca seciunea conductoarelor

electrice ale liniilor de distribuie i de alimentare s asigure urmtoarele: rezistena mecanic s fie suficient pentru a suporta eforturile lacare sunt supuse n timpul montrii i exploatrii;

nclzirea datorat curentului electric care le parcurge s nudetermine depirea temperaturilor maxime admisibile, pentru a nu

periclita izolaia sau rezistena mecanic; cderile de tensiune pe conductoare s nu depeasc valorilemaxime admise, pentru a se asigura receptoarelor tensiunea minim

3 Coma, D. .a. Proiectarea instalaiilor electrice industriale, Ed. Didactic i Pedagogic,Bucureti, 1983.


25/245

Capitolul 1

25

necesar pentru funcionarea lor satisfctoare.

2) Criteriile economice au n vedere ca seciunea conductoarelor: s asigure pierderi de energie pe linie ct mai reduse; s conduc la un consum minimal de material conductor i, implicit,la costuri minime.Seciunea aleas pentru conductoare trebuie deci s fie rezultatul unui

calcul tehnico-economic.Determinarea seciunii conductoarelor dup un anumit criteriu

impune, de regul, verificarea acesteia i dup celelalte criterii.n cazul liniilor de joas tensiune de lungime redus, datorit

ncrcrii relativ ridicate a acestora, dimensionarea se face pe baza nclziriiconductoarelor (la sarcin maxim), pierderile de tensiune i energie fiind

neglijabile ca valoare.La reele de medie i la reele de joas tensiune suficient de ntinse,

seciunea conductoarelor se determin pe baza pierderilor de tensiune pentrua asigura o valoare corespunztoare a tensiunii la bornele consumatoriloralimentai.

Pentru liniile de nalt tensiune criteriul preponderent la stabilireaseciunii conductoarelor este acela al pierderilor de energie.

Determinarea seciunii conductoarelor pe baza nclziriimaxime admisibile

n timpul funcionrii, conductoarele electrice pot fi parcurse de

curenii de sarcin de durat, de curenii de suprasarcin de durat i decurenii de scurtcircuit.

Aciunea curenilor de suprasarcin de durat i a curenilor descurtcircuit este limitat de ctre aparatajul de protecie. n consecin,stabilitatea termic a conductoarelor este determinat de curentul de sarcinde durat, care la rndul lui este determinat de puterea de durat (puterea decalcul) transmis prin linie.

n regim staionar cantitatea de cldur dezvoltat n conductor prinefect Joule-Lenz este n ntregime cedat mediului ambiant, echilibru ce seexprim astfel:

,201 iaa202a ASlI (1.1)

unde: Ia este curentul maxim admisibil prin conductor [A]; rezistivitateamaterialului conductorului [m]; este coeficientul de temperatur alrezistenei [C1];a temperatura maxim admisibil a conductorului [C]; l, S

lungimea [m], respectiv seciunea transversal a conductorului [m2]; coeficientul de transmitere a cldurii prin convecie i radiaie [W/m2C];Asuprafaa lateral a conductorului [m2];i temperatura mediului ambiant [C].


26/245


26

Se poate deci calcula valoarea maxim admisibil a curentului maxim

prin conductor n regim permanent de funcionare cu relaia urmtoare,relaie din care rezult c lungimea conductorului nu influeneaz valoareaacestui curent:

.4201201

32

a20

ia

a20

iaa

D

l

SAI

(1.2)

Valorile curentului maxim admisibil pentru diferite tipuri, diametre,numr de conductoare ntr-un cablu, material i condiii de pozare sunt daten literatura de specialitate. n cazul pozrii conductoarelor n alte condiiidect cele indicate n tabele se va aplica o corectare a valorii curentului

maxim admisibil cu coeficieni de corectare care sunt de asemenea indicain literatur4, 5.n cazul ncrcrilor intermitente curentul maxim admisibil indicat n

tabele se corecteaz prin nmulire cu factorul a dat de relaia urmtoare:

,875,0

ADa

(1.3)

n careDA este durata relativ de conectare, adic raportul dintre timpul ctconductorul este parcurs de curent i durata ciclului de funcionare.

Pe baza relaiilor prezentate se pot determina ncrcrile maximadmisibile pentru seciunile standardizate ale conductoarelor n funcie de:

materialul conductor i izolator, tensiunea de lucru, modul de pozare (n pmnt sau n aer), numrul de conductoare ale unui cablu, de temperatura mediului ambiant.Simbolizarea principalelor tipuri de conductoare i cabluri este

prezentat n Anexa 1.n tabelele prezentate n Anexa 2 i Anexa 3 sunt indicate valorile

curenilor admisibili prescrii de fabricani pentru conductoare, n funcie deelementele precizate mai sus.

Cderi i pierderi de tensiune pe liniile de distribuieLinia electric este acea parte a reelei electrice cuprins ntre dou

noduri ale acesteia, corespunztoare captului de nceput, respectiv desfrit al liniei, n fiecare nod existnd o tensiune electric, n general de

4Normativ pentru proiectarea i executarea instalaiilor electrice interioare cu tensiuni pn la 1500V c.a. i 1.000 V c.c. I 7-2009.5Manualul inginerului electrician, vol. VII, Ed. Tehnic, Bucureti, 1958.


27/245

Capitolul 1

27

valori i faze diferite.

Tensiunea electric poate fi reprezentat fazorial prin valoarea(modulul) i faza acesteia. Se ia ca referin fazorul corespunztor unui nodde reea i se reprezint fazorul celuilalt nod (Fig. 1.5).

Cderea de tensiunepe o linie (sau pe un element de reea) notatcu Uf reprezint diferena fazorial dintre fazorul tensiunii de lanceputul liniei Uf1 i cel al tensiunii de la sfritul liniei Uf2:

.f2f1f UUU (1.4)

Pierderea de tensiune pe linie (sau pe un element de reea) notatDUf este diferena algebric a valorilor efective ale tensiunilor dinnodurile de la capetele liniei, fiind dat de relaia

.D f2f1f UUU (1.5)

n condiiile de exploatare funcionarea consumatorilor la parametriinominali impune un anumit nivel maxim al pierderilor de energie electric.n tabelul 1.4 se prezint valorile pierderilor admisibile de tensiune impuse

prin normative pentru liniile de distribuie i n cablu.Pentru determinarea pierderilor de tensiune n reele de distribuie se

va considera cunoscut circulaia curenilor (puterilor) prin elementelereelei, iar linia de distribuie este o linie scurt caracterizat numai deimpedana Z, adic de parametrii longitudinali R i X, elementele

transversale de tip admitan Y(conductana i susceptana) fiind neglijate6

.Tabel 1.4

Tipul liniei

Pierderile detensiune admisibile

din tensiuneanominal [%]

Observaii

Linie electric aerian denalt tensiune

812

n regim normaln regim de avarie

Linie electric aerian demedie i joas tensiune

653

iluminat locuinecircuite de foriluminat industrial ireclame

Linii subterane 610

n regim normaln regim de avarie

n cazul liniei trifazate de curent alternativ care alimenteaz unconsumator trifazat simetric, considernd regimul de funcionare normalsimetric, fenomenele sunt identice pe cele trei faze i deci, studiul se poate

6 Gillich, N.Producerea, transportul i distribuia energiei electrice, Ed. Eftimie Murgu, Reia, 2001.


28/245


28

face pe o singur faz. Se consider cunoscute curentul absorbit de

consumatorIf i tensiunea de faz la bornele acestuia Uf2 i se urmretedeterminarea tensiunii de la captul de alimentare Uf1, cderea i pierderea detensiune pe linie.

Schema simplificat corespunztoare unei faze este reprezentat nfigura 1.4, n care linia electric de lungime l se reprezint numai prin

parametrii longitudinali.

Diagrama fazorial a tensiunilor, reprezentat n figura 1.5, se vaconstrui considernd ca elemente iniiale defazajul fa de axa real Ox i

tensiunea de faz la consumator. Consumatorul se presupune ca avnd uncaracter rezistiv-inductiv, avnd conexiunea Y. Curentul absorbit deconsumator este egal cu curentul care circul prin linie If, fiind defazat nurma tensiunii Uf2 cu unghiul. Ca urmare a trecerii curentului Ifprin linieare loc o cdere de tensiune activ pe rezistena linieiRIf n faz cu curentul

Ifi o cdere de tensiune reactiv inductiv pe reactana inductivXIdefazatcu/2 naintea curentuluiIf.

Suma fazorial a celor dou cderi de tensiune pe faz reprezintcderea de tensiune ntre capetele linieiUf, respectiv

Fig. 1. 4 a) schema simplificat; b) schema echivalent corespunztoareunei faze.

jO

Ia

IfIr

Uf2

Uf1

A B

C

D E

Uf

RIf

Uf

axareal

jXI f

U f

=Z

If

Fig. 1. 5 Diagrama fazorial a tensiunilor n cazul liniei cu unconsumator.


29/245

Capitolul 1

29

.j ffff IZIXIRU (1.6)

Din diagrama fazorial prezentat n figura 1.5 rezult

,1ff2f UUU (1.7)

deci cderea de tensiuneUfeste cea dat de relaia de definiie (1.4).Proiectnd fazorul cderii de tensiune pe axa real Ox, respectiv pe

axa imaginar (vertical), se obin: componenta longitudinal a cderii detensiuneUf (segmentul AD), respectiv componenta transversal a cderiide tensiuneUf(segmentul CD).

Prin proiectarea pe axele de coordonate ale fazorilor cderilor detensiune activ RIf i reactiv i jXIf, pe baza relaiilor geometrice ntre

laturile triunghiurilor care se formeaz, componentele cderii de tensiune sepot exprima prin relaiile:

.sincos

;sincos

fff

fff

IRIXU

IXIRU(1.8)

Exprimnd curentul Ifprin componentele sale activ Ia i reactiv Ir,adic

,sinjcosj ffraf IIIII (1.9)

relaiile (1.8) se pot scrie sub forma:

.

;

raf

raf

IRIXU

IXIRU

(1.10)

Dac se rabate fazorul tensiunii de alimentare Uf1peste axa real prinarcul de cerc CE, rezult valoarea efectiv a acestei tensiuni, respectivsegmentul OE.

Diferena segmentelor OE i OA (OEOA=AE), reprezentnddiferena algebric a valorilor efective ale tensiunilor de la capetele liniei(Uf1Uf2), este tocmai pierderea de tensiune DU definit anterior. (Secunoate faptul c valoarea efectiv a fazorului tensiunii la sfritul liniei

este tocmai segmentul OA, deoarece aceast tensiune a fost considerat caoriginea reprezentrii i plasat pe axa real). Rezult

.D f2f1f AE UUU (1.11)

Unghiul de defazaj dintre cele dou tensiuni Uf1 i Uf2 se numeteunghi de stabilitate i valoarea lui este important pentru funcionarea n

paralel a reelelor.Pentru valori mici ale unghiului de defazaj componenta transversal

a cderii de tensiune se poate neglija, iar componenta longitudinal se


30/245


30

identific cu pierderea de tensiune:

.D ff UU (1.12)

Dac unghiul de defazaj are valori mari, pierderea de tensiune se vacalcula fcnd diferena modulelor fazorilor tensiunilor de la capetele liniei

prin relaia:

.D 2f2

f2

f2f2f1ff UUUUUUU (1.13)

Deoarece n reelele electrice consumatorii sunt reprezentai prinputerile lor activePi reactive Q, este util exprimarea n funcie de acesteaa relaiilor(1.10).

Astfel:

,;22 U

QRPXU

U

QXPRU

(1.14)

unde U2 nu mai este tensiunea de faz, ci tensiunea de linie la captul din

aval al liniei electrice analizate. S-a avut n vedere c .3

;3 2f

r2f

aU

QI

U

PI

n regim normal de funcionare tensiunea la bornele consumatorului sepoate considera c are valoarea efectiv egal cu tensiunea nominal(U2=Un), iar relaiile (1.14) vor deveni:

.;nn UQRPXU

UQXPRU (1.15)

Cderea de tensiune pe linie ca mrime fazorial este

,j UUU (1.16)

iar tensiunea la captul de intrare al liniei va fi

.jn21 UUUUUU (1.17)

Valoarea efectiv a tensiunii de la nceputul liniei este

.22n1 UUUU (1.18)

Pierderea de tensiune pe linie, conform definiiei, este

,D n22

nn121 UUUUUUUUU (1.19)

iar unghiul se poate calcula cu relaia


31/245

Capitolul 1

31

.tgn UU

U

(1.20)

n calculele practice, dac se cunoate sau se impune valoareapierderilor de tensiune pe linie, se poate calcula valoarea efectiv a tensiuniila nceputul liniei U1 cu relaia

.n1 DUUU (1.21)

Relaiile din acest paragraf au fost stabilite n cazul unui consumatorrezistiv-inductiv, iar pentru un consumator cu caracter capacitiv valorile lui

Ir, respectiv Q din relaiile anterioare se vor introduce cu semnul minus.Se demonstreaz7 c ntre cele dou valori date de relaiile (1.1) i

(1.2) luate n modul, diferena este sub 3% din cderea de tensiune pe fazarespectiv i practic se consider DUf=Uf. n continuare vom folosi attnoiunea de cdere de tensiune, ct i de pierdere de tensiune cu aceeaisemnificaie. Deci cderea de tensiune pe linie n valori raportate poate ficalculat cu relaia

.100[%] 2nU

XQRPU

(1.22)

1.6.3. Determinarea puteri i de calcul i acurentului de calcul

Pentru a calcula seciunea necesar a conductoarelor i pentru a alegeelementele de circuit n funcie de nclzire este necesar a se cunoate

puterea cerut (de calcul) de ctre un receptor, un grup de receptoare, desecii i ateliere sau de ctre o ntreag uzin.

Puterea de calcul este o valoare convenional i reprezint putereaconstant medie pe o perioad de timp n care ncrcrile au valorile celemai mari i care transmis printr-un element al liniei produce onclzire egal cu cea produs de puterea real variabil n timp. Putereade calcul este mai mic dect puterea maxim (de vrf), care fiind descurt durat nu este determinant pentru nclzirea elementelor liniei

electrice.Pentru instalaii deja existente puterea de calcul se poate determina

utiliznd curbele de sarcin.Pentru instalaiile noi, care urmeaz a fi proiectate, calculul puterii

cerute se face utiliznd una din urmtoarele metode:a) metoda analizei directe;

7 Goea, I.Instalaii i utilizri ale energiei electrice, Ed. Universitaria, Craiova, 2001.


32/245


32

b) metoda coeficienilor de cerere;

c) metoda formulei binome;d) metoda duratei de utilizare a puterii maxime cerute.

a) Metoda analizei directe

Aceast metod de altfel cea mai precis se aplic atunci cndnumrul de receptoare nu este att de mare nct calculele repetate s devin

prea stufoase.Puterea de calcul Pc [W] se determin utiliznd puterea instalat

(nominal)Pipentru toate receptoarele din care este constituit consumatoruln discuie, cu ajutorul coeficientului de cerere kc:

.icc PkP (1.23)

Acest coeficient de cerere ine cont de ncrcarea i de randamentulreceptoarelor, de simultaneitatea funcionrii lor i de randamentul reeleidintre receptor i punctul n care se determin puterea de calcul cerut:

,r

Sc

kkk (1.24)

unde kS este coeficientul de simultaneitate; k coeficientul de ncrcare;randamentul mediu al receptoarelor; r randamentul reelei de distribuie(alimentare).

Coeficientul de simultaneitate este raportul dintre puterea instalat areceptoarelor n funcionare simultanPs i puterea total instalatPi:

.i

sS P

Pk (1.25)

Coeficientul de ncrcare este raportul dintre puterea absorbit Pabs iputerea instalat a receptoarelor aflate n funcionare simultanPs:

.is

abs

P

Pk (1.26)

Randamentul mediu al receptoarelor se determin cu relaia

,n

1j j

sj

n

1jsj

P

P(1.27)

unde Psj este puterea activ a receptorului j din grupul de receptoare carefuncioneaz simultan;j randamentul receptoruluij amintit; n numrulde receptoare care constituie consumatorul n discuie.


33/245

Capitolul 1

33

Randamentul reeleirare n mod obinuit valoarea 0,981,0.

Factorul de putere mediu al receptoarelor se poate determina cu relaia

.

cos

cosn

1j jj

sj

n

1j j

sj

m

P

P

(1.28)

Avnd n vedere relaiile (1.23), respectiv (1.24) se poate determina iputerea reactiv cerut:

.cos

cos1

tg m

m2

cmcc

PPQ (1.29)

Puterea aparent cerut va fi

.cos m

cc

P

S (1.30)

Cunoscnd tensiunea de linie Ua sursei de alimentare i puterea decalcul se determin curentul de calcul pe baza cruia se va alege seciuneaconductorului cu relaia

,cos3 m

c

c

U

PI (1.31)

Se verific dac seciunea aleas ndeplinete celelalte criterii (ladensitatea maxim a curenilor de vrf, la pierderea de tensiune etc.).

b) Metoda coeficienilor de cerere

Aceast metod se aplic atunci cnd consumatorul conine un numrmare de receptoare i const n utilizarea unor coeficieni de cerere

prestabilii pentru grupe de receptoare.Pentru categoria de receptoare k avnd puterea instalat total Pik,

coeficientul de cerere kc i factorul de putere indicai tabelar n literatura de

specialitate se calculeaz puterea activ cerutPckfolosind relaia (1.23).Pentru receptoare identice din aceeai categorie coeficientul kc se

nlocuiete cu kc, dat de relaia

,1

a

ccc k

kkk

(1.32)

unde ka este un coeficient de influen, dependent de numrul de receptoare


34/245


34

identice din aceeai categorie8 (Tabel 1.5).

Tabel 1.5Numr

receptoare4 6 10 15 20 30 40 50

ka 1,7 2,5 3,3 4,3 5,5 8,1 9,5 10

Puterile reactive cerute corespunztoare se determin pe categorii dereceptoare, cu relaia

,1cos

1tg

2ccc

PPQ (1.33)

unde cos este factorul de putere corespunztor categoriei respective dereceptoare.

Se adun separat puterile active i reactive cerute ale diferitelorcategorii de receptoare i rezult astfel puterea cerut activ total ireactiv totalPct, respectiv Qct:

;ikckckct PkPP (1.34)

,tg kckckct PQQ (1.35)

unde Pck este puterea activ cerut de grupa de receptoare k; kck coeficientul de cerere pentru grupa de receptoare k; cosk factorul de

putere pentru aceeai grup de receptoare; Pik puterea instalat a tuturorreceptoarelor din grupa k.Acum se poate calcula factorul de putere corespunztor puterii totale cerute:

,cos2

ct2

ct

ct

ct

ctm

QP

P

S

P

(1.36)

unde Sct este puterea aparent total cerut.Curentul de calcul Ic pe baza cruia se alege seciunea conductorului

se determin n sistem trifazat cu relaia

,cos3 m

c

c U

P

I (1.37)

unde cosm este factorul de putere corespunztor puterii totale cerute, iarU tensiunea de linie a sursei ce alimenteaz tronsonul de dimensionat.

Curentul admisibil n conductorul ales trebuie s fie mai mare sau egalcu curentul cerut:

8 Coma, D. .a. Proiectarea instalaiilor electrice industriale, Ed. Didactic i Pedagogic,Bucureti, 1980.


35/245

Capitolul 1

35

.ca II (1.38)

Spre exemplificare, se dimensioneaz i se aleg conductoarele dinaluminiu izolate dispuse n aer, pentru alimentarea trifazat a unui grup deconsumatori cu urmtoarele date:

grupa 1 format din 6 aeroterme, avnd fiecare puterea nominalPi1=0,8 kW; grupa a 2-a format din 4 strunguri, avnd fiecare puterea instalatPi2=7,5 kW; grupa a 3-a format din 4 transformatoare pentru sudare, fiecare avndputerea instalat Pi3=10 kVA. Tensiunea de linie a reelei este de 380 V.Rezolvare.Din literatur9 rezult:

pentru grupa 1: kc1=0,7; tg1=0,75; pentru grupa a 2-a: kc2=0,2; tg2=1,35; pentru grupa a 3-a: kc3=0,37; tg3=2,65.Aplicnd relaia (1.32) i lund ka din tabelul 1.3, rezult:

.74,07,1

63,037,0

7,1

37,0137,0

;67,07,1

8,02,0

7,1

2,012,0

;82,05,2

3,07,0

5,2

7,017,0

c3

c2

c1

k

k

k

Pentru determinarea puterii active cerute se adun puterile active cerute pegrupe de consumatori:

kW.64,5310474,05,7467,08,0682,0i3c3i2c2i11cct PkPkPkP

Puterea reactiv total cerut estekVAr.53,10865,26,2935,11,2075,094,3tgtgtg 2c22c21c1ct PPPQ

Factorul de putere mediu determinat cu relaia (1.36) este

.443,053,10864,53

64,53cos

22m

Curentul de calcul determinat cu relaia (1.31) sau (1.37) este

.A96,183443,03803

640.53c

I

Din literatur 10, se alege un cablu de aluminiu cu seciuneaconductorului pe faz de 120 mm2. Curentul admisibil este de 191 A, deciacoperitor (pentru seciunea imediat inferioar 95 mm2 curentuladmisibil este 166 A).

9Manualul inginerului electrician, vol. VII, Ed. Tehnic, Bucureti, 1958.10 Normativ pentru proiectarea i execu tarea instalaii lor electrice interioare cu tensiuni pnla 1.000 V c.a. i 1.500 V c.c. I 7-2009.


36/245


36

c) Metoda formulei binome

Aceast metod mai precis dect metoda coeficienilor de cerere presupune ca receptoarele s fie repartizate pe grupe, puterea cerutdeterminndu-se mai nti la nivelul grupelor de receptoare. Puterea cerutde grupa kde n receptoare este dat de relaia

,nxck PbPaP (1.39)

undePx este suma puterilor instalate ale primelorx receptoare dintr-o grup,n ordinea descresctoare a puterilor nominale (valoarea lui x este dat nliteratura de specialitate11,12); Pn este suma puterilor instalate ale celor nreceptoare din aceast categorie; a i b sunt coeficieni indicai n literatur

pentru diferite categorii de receptoare13.Puterea cerut total a grupelor de receptoare considerate este

,nmaxxct PbPaP (1.40)

unde maxxPa este cel mai mare dintre termenii de forma xPa , iar nPbeste suma tuturor termenilor corespunztori grupelor de receptoareconsiderate.

Puterea reactiv cerut pe grupe de receptoare, respectiv total secalculeaz cu relaia (1.33), respectiv (1.35). Factorul de putere medie secalculeaz cu relaia (1.36).

Spre exemplificare, se va calcula seciunea necesar pentru o coloan

de distribuie cu 3 conductoare din aluminiu izolate cu PVC, montate n aer.Tensiunea nominal de linie a reelei este 380 V. Consumatorii suntconstituii din:

grupa 1, format din motoare ce acioneaz maini-unelte de prelucrare lacald n serii mari i pe band, compus din 8 motoare de putere nominalindividual de 1,5 kW, 5 motoare de putere nominal individual de 2,5kW i 2 motoare de putere individual de 7,5 kW;

grupa a 2-a, format din poduri rulante n turntorii, compus din 8motoare cu putere instalat individual de 30 kW i 2 motoare cu puterenominal individual de 75 kW.Rezolvare.Din literatur14 rezult:

pentru grupa 1: x1=5; a1=0,5; b1=0,26; cos=0,65 (tg=1,17); pentru grupa a 2-a: x2=3; a2=0,3; b2=0,09; cos=0,5 (tg=1,73).Pentru cele dou grupe de consumatori puterea cerut se calculeaz astfel:

11 Centea, O., Bianchi, C.Instalaii electrice, Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1973.12Manualul inginerului electrician, vol. VII, Ed. Tehnic, Bucureti, 1958.13 Idem 11, 12.14 Idem 12.


37/245

Capitolul 1

37

kW.1,891,350,5430875209,03017523,0kW;52,2127,1025,11

5,185,255,7226,05,235,725,0

210i2232c2

115i1151c1

PbPaP

PbPaP

Puterea activ total cerut se calculeaz cu relaia (1.40): kW.37,991,3527,1054nmaxxct PbPaP

Puterile reactive cerute sunt:

kVAr.7,17952,15418,25

kVAr;52,15473,11,89tg

kVAr;18,2517,152,21tg

c2c1ct

2c2c2

1c1c1

QQQ

PQ

PQ

Factorul de putere mediu se determin cu relaia (1.36):

.483,0

7,17937,99

37,99cos

222ct2ct

ctm

QP

P

Curentul de calcul corespunztor se determin cu relaia (1.31):

.A312483,038,03

37,99

cos3 m

cc

U

PI

Din literatur15 se aleg dou cabluri de aluminiu n paralel cu seciuneaconductoarelor pe faz de 95 mm2. Curentul admisibil pe conductorul unuicablu este de 166 A, deci curentul 2166=332 A este acoperitor.

d) Metoda duratei de utilizare a puterii maxime cerute

Aceast metod este aproximativ i poate fi folosit numai pentru o

prim determinare a puterii cerute de o unitate economic, nainte de a sentocmi proiectul instalaiilor electrice. Ea se bazeaz pe cunoatereaconsumului specific de energie pe o unitate e produs.

Consumul anual de energie activEa al unitii economice este dat derelaia

,a0a AEE (1.41)

unde Ea0 este consumul specific de energie activ pe unitate de produs,n [kWh/buc., ton etc.], iarA este producia anual a unitii, n [buc.,tone etc.].

Puterea cerut (de calcul) se determin cu relaia

,u

ac T

EP (1.42)

unde Tu este timpul de utilizare a puterii maxime cerute, n [h].Cu ajutorul acestei metode se poate determina puterea aparent

15 Normativ pentru proiectarea i execu tarea instalaii lor electrice interioare cu tensiuni pnla 1.000 V c.a. i 1.500 V c.c. I 7-2009.


38/245


38

necesar alegerii transformatorului/transformatoarelor necesare alimentarii

unitii economice.1.6.4. Verif icarea seciunii la densitatea maxim

a cureni lor de vrf

Pentru evitarea nclzirii excesive a conductoarelor este necesar cadensitatea curenilor de vrf (curenii de pornire .a.) s nu depeascanumite valori16:

pentru conductoare din cupru 35 A/mm2; pentru conductoare din aluminiu 20 A/mm2.Densitatea de curentJp la pornirea motoarelor se determin cu relaia

,pp SIJ (1.43)

undeIp este curentul de pornire, n [A], S seciunea conductorului, n [mm2].

La motoarele cu rotorul n scurtcircuit, la pornirea direct curentul depornire este

,86 np II (1.44)

In fiind curentul nominal, n [A].La motoarele cu rotorul n scurtcircuit cu pornire prin comutare stea-

triunghi curentul de pornire este

.7,2 np II (1.45)

La motoarele cu rotor bobinat curentul de pornire este

.6,1 np II (1.46)

n cazul n care densitatea de curent depete valoarea admisibil sealege o seciune superioar a conductorului, folosind relaia

.adm

p

J

IS (1.47)

1.6.5. Stabil irea curentului nominal al fuzibilelori a curentului de acionare alntreruptoarelor automate

Pentru alegerea siguranelor fuzibile ale circuitelor se pun anumite

16 Idem 15.


39/245

Capitolul 1

39

condiii, determinate de regimurile posibile:

pentru regim permanent,cFcond III (1.48)

n care Icond este curentul maxim admis prin conductor, IF curentul nominalal fuzibilului, iarIc este curentul de calcul determinat prin una dintremetodele mai sus prezentate.

pentru regim variabil ntlnit la pornirea motoarelor

,pFcond k

III (1.49)

unde Ip este curentul maxim (de vrf) la pornirea motoarelor; k este uncoeficient de siguran, egal cu 2,5 pentru porniri uoare (510 s) i cu 1,5

pentru porniri grele (1040 s).Releele electromagnetice care acioneaz asupra ntreruptorului

automat se regleaz la un curent de acionareIa dat de relaia

.2,1 pa II (1.50)

1.6.6. Verif icarea seciunii conductorului lapierderea de tensiune

Pentru a asigura funcionarea n bune condiii a consumatorilor

pierderea (cderea) de tensiune datorit rezistenelor i reactanelorconductoarelor nu trebuie s depeasc anumite valori17 (vezi i Tabel 1.4).

Pierderea de tensiune raportat este dat de relaia

,100[%]n

21

U

UUU

(1.51)

unde U1 este tensiunea la nceputul liniei, U2 este tensiunea la captul liniei(la consumator), iarUn este tensiunea nominal a liniei. Aceast relaie seaplic atunci cnd se cunosc U1, U2 i Un, deci pentru o linie existent.

Pentru o linie ce se proiecteaz calculul cderii de tensiune se face cu

relaia (1.19), adic .100[%] 2nUQXPRU n care R i X sunt rezistena,

respectiv reactana liniei de alimentare (distribuie) dimensionat cu unadintre metodele mai sus prezentate, iarPi Q sunt puterea activ, respectivreactiv transmise prin linia respectiv.

Calculul pierderii de tensiune se face pe traseul cel mai lung i cel mai

17 Coma, D. Utilizrile energiei electrice, Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1973.


40/245


40

ncrcat, ncepnd de la tabloul general sau racord, pn la cel mai

ndeprtat consumator. n cazurile n care pierderea de tensiune efectivdepete pe cea admisibil se majoreaz seciunile conductoarelor cu otreapt i se reia calculul de verificare, pn cnd cderea de tensiune sencadreaz n valorile prescrise.


41/245

Capitolul 2

41

C a p i t o lu l 2 . I LU M I N ATU L E LE C TRI C .GENERALITI

Activitatea omului este condiionat n mare msur de lumin. Deaceea, continuarea activitii atunci cnd lumina natural este insuficientsau lipsete complet reclam introducerea iluminatului artificial.

n etapa actual, iluminatul artificial este asigurat aproape n totalitatede ctre iluminatul electric. Prima surs electric de lumin creat deEdison avea ca element activ un filament de crbune, fiind deci o lampelectric cu incandescen. La nceputul secolului XX s-a descoperitfenomenul de luminescen la descrcrile n gaze, dar folosirea practic aacestuia nu avea atunci o eficien care s-l fac aplicabil. Descoperirealuminoforului i folosirea acestuia la tuburile cu descrcare electric n gazea fcut posibil folosirea acestora n tehnica iluminatului.

Iluminatul electric trebuie s realizeze un anumit nivel de iluminare in acelai timp un anumit grad de confort vizual.

Tendina actual n tehnica iluminatului electric o constituie trecereade la proiectarea instalaiilor de iluminat pe baz de iluminare la proiectareape baz de luminan, mrime care influeneaz direct ochiul omenesc. ninstalaiile noi de iluminat se studiaz i compoziia spectral a radiaieiluminoase, legat de culorile suprafeelor i obiectelor iluminate, avndu-sen vedere influena psihologic i fiziologic a mediului ambiant asupraomului.

n scopul obinerii unor nuane ale luminii artificiale apropiate delumina natural, s-au construit diverse tipuri de surse luminoase i corpuride iluminat.

n ara noastr se produc surse i corpuri de iluminat la firmele

Romlux Trgovite, Steaua Electric Fieni, Luxten Bucureti, ElbaTimioara etc.

2.1 . Lumina i ochiul omenesc

Capacitatea de a vedea este determinat de un lan de procese,constituit din organul vederii ochiul, nervii optici i centrii optici dincreier.


42/245


42

2.1.1. Ochiul omenesc

n figura 2.1 este prezentat o seciune orizontal prin ochiul uman.Elementele care contribuie la obinerea percepiei vizuale pot fi grupatedup cum urmeaz.

Sistemul optic, format din corneea transparent, cristalin i pupilare rolul de a realiza imaginea vizual (rsturnat) pe retin, indiferent dedistana la care se afl obiectul privit.

Corneea determinat refractarea radiaiei luminoase incidente.Cristalinul, care este o lentil biconvex deformabil, ndeplinete

funcia de acomodare a sistemului optic, prin varierea razelor de curbur,permind focalizarea imaginii pe retin. Cristalinul este transparent pentru

radiaia vizibil i opac pentru radiaia ultraviolet.Pupila are rolul de a limita fluxul luminos incident, cu ajutorulirisului, care i modific permanent diametrul. Acesta sub aciuneamuchilor ciliari se modific de la cca 2 mm (lumin puternic,

L>103 cd/m2) la cca 8 mm (n ntuneric,L


43/245

Capitolul 2

43

Obinerea senzaiei vizuale cromatice prin recompunerea stimulului de

culoare este rezultatul proceselor fiziologice care au loc n organul vederii.Bastonaele, preponderente ctre extremitile zonei centrale, asigurvederea nocturn (scotopic), la luminane mici (cteva sutimi decandel/m2). Acestea nu realizeaz o percepie cromatic, ci doar sub formde alb-gri-negru, ceea ce explic imprecizia i lipsa de culoare a vederiinocturne.

Conurile, mpreun cu bastonaele, asigur vederea crepuscular(mezopic), intermediar ntre vederea diurn i cea nocturn. Retina poatefi considerat un fotoelement complet, n care au loc reacii fotochimice, lacare iau parte substanele coninute n bastonae (rodopsina) i n conuri(iodopsina).

Imaginea optic este transformat n biocureni sub form deimpulsuri, care sunt transmise de ctre nervii optici spre creier. Elementele de transmitere i interpretare a informaiei

primite din exterior sunt nervii optici i creierul, n acesta din urminformaia primit fiind prelucrat, transformat, nregistrat inmagazinat sub forma imaginii vzute.

2.1.2. Percepia vizual

Adaptarea vizual const n capacitatea ochiului uman de a seadapta la diverse luminane receptate.

Adaptarea vizual este un proces tranzitoriu, determinat att decaracteristicile stimulului luminos ct i de starea organului vederii(sensibilitatea retinei, a nervului optic i a centrilor vederii din scoaracerebral). Adaptarea necesit un anumit timp mai scurt pentru adaptarea dela ntuneric (obscuritate) la lumin i mai lung (15-30 minute) pentruadaptarea de la lumin la ntuneric. Adaptarea la lumin se realizeaz i prinreflexul pupilar (modificarea diametrului pupilei). ntrzierea n cazul adap-trii pupilare este de circa 1 secund.

Adaptarea cromatic (adaptarea la o anumit culoare a luminii)este o proprietate a vederii ochiului uman de a se adapta la culoarea luminiiambientale.

Cu alte cuvinte, n lipsa posibilitii de comparaie, diferenele deredare a culorilor obiectelor, ca rezultat al compoziiei spectrale a radiaieisurselor de lumin, sunt mai mult sau mai puin estompate (memoria jucndun rol important n acest fenomen).

Complexul de senzaii care reflect ansamblul proprietilor obiectelorsau fenomenelor observate este denumit percepie vizual, organul vederii

putnd s realizeze concomitent perceperea luminii (difereniereaintensitilor luminoase), perceperea formelor obiectelor i percepereaculorilor.


44/245


44

Acomodarea sistemului optic al ochiului reprezint adaptarea

ochiului la distan, astfel nct imaginea unui obiect s se formeze clar peretin, i este realizat de ctre cristalin, prin modificarea razelor sale decurbur, cu aj

Instalații Electrice Și de Iluminat

Documents

Transcript of Instalații Electrice Și de Iluminat