12.04.23

3. ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRICĂ A UTILAJELOR ŞI RECEPTOARELOR INDUSTRIALE

3.1. Locul instalaţiilor industriale în sistemul electroenergetic

Instalaţiile din aval de punctul de delimitare între furnizor şi consumator (§ 1.3.1), în cadrul sistemului electroenergetic (SEE) sunt denumite instalaţii de utilizare (a energiei electrice) sau instalaţii (electrice) la consumator.

Figura 3.1.1 evidenţiază fluxul de energie electrică de la centrele de producere (centralele electrice) la ultimul receptor R sau utilaj U, cu variantele posibile de reţea (reprezentate între acolade { }).

3.2. Componentele sistemului de alimentare

Sistemul de alimentare cu energie electrică a utilajelor şi receptoarelor unui consumator cuprinde, în principal (conform fig. 1.2.1), sistemul extern şi sistemul intern.

a. Sistemul extern este reprezentat de reţeaua zonală a SEE, printr-un nod al reţelei (reţele de IT, MT sau JT, în funcţie de puterea cerută de consumator). Aparţine furnizorului.

b. Staţia de primire (sau staţiile de primire, în cazul marilor consumatori) este materializată (în funcţie de puterea solicitată de consumator) prin: staţii de transformare, staţii de conexiuni (fără transformatoare) sau tablouri de distribuţie. Poate (pot) aparţine fie furnizorului, fie consumatorului (conform contractului încheiat).

c. Sistemul intern, aparţinând consumatorului, cuprinde:- reţele de distribuţie interne (în JT, MT şi/sau IT, în funcţie de consumator) cu puncte

de distribuţie, prin care energia electrică este dirijată în diferite direcţii şi 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 electrică al

consumatorului (de exemplu, o centrală electrică de platformă, conectată la SEE);- de intervenţie, care permit alimentarea provizorie a unui grup restrâns de

receptoare importante (vitale), în cazul întreruperii alimentării din sistemul extern: baterii de acumulatoare, generatoare sincrone mici acţionate de motoare cu ardere internă.

Totalitatea elementelor de reţea (linii, aparate, etc.) care se interpun între sursă şi un element alimentat constituie ceea ce se numeşte o cale de alimentare.

3.3. Continuitatea alimentării receptoarelor

3.3.1. Categorii de receptoare

În raport cu condiţiile privind continuitatea alimentării, receptoarele unui consumator se pot grupa în patru categorii, consecinţele întreruperii alimentării cu energie electrică, pentru fiecare categorie constând în:

- Categoria 0 (receptoare "vitale") – declanşarea de incendii sau explozii, distrugerea utilajelor, pericol pentru viaţa oamenilor;

- Categoria I – pagube economice importante, rebuturi, imposibilitatea de recuperare a producţiei nerealizate;

- Categoria II – nerealizări de producţie recuperabile;- Categoria III – consecinţe nesemnificative.

3.1

12.04.23

3.2

12.04.23

3.3

Fig. 3.1.1

12.04.23

Pentru fiecare categorie, se precizează, pe de o parte, durata maximă a timpului de întrerupere a alimentării şi, pe de altă parte, modalităţile de asigurare a unei rezerve de alimentare.

3.3.2. Rezervarea în alimentare

În vederea creşterii siguranţei în funcţionarea instalaţiilor consumatorului, se poate prevede o rezervă de alimentare, ţinând cont de eventualitatea defectării unor elemente ale sistemului de alimentare.

Rezervarea poate fi :- totală, constând în dublarea ansamblului căii de alimentare;- parţială, realizată prin dublarea numai a elementelor de reţea cu probabilitatea de defectare cea mai mare.Rezerva poate consta în:- surse:

- sursa de bază – SEE printr-un nod al sistemului,- sursa de rezervă:

- SEE prin alt nod;- surse de intervenţie.

- linii (cu alimentare fie din aceeaşi sursă, fie din surse diferite):- linia de bază;- linia de rezervă.

- transformatoare:- transformator de bază;- transformator de rezervă, dimensionat la sarcină integrală sau parţială

, conectat la reţea fie permanent (rezervă "caldă"), fie numai în caz de avarie a transformatorului de bază (rezervă "rece").

- sisteme de bare de distribuţie;- buclarea reţelelor (alimentarea de la ambele extremităţi).În caz de defect, rezerva poate fi conectată fie manual, fie automat (folosind o schemă

de anclanşare automată a rezervei AAR).

3.4. Reţele electrice de distribuţie la consumator

3.4.1. 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 (cheltuieli de investiţii, consum de material conductor,

comoditate şi cheltuieli de montaj, comoditate şi cheltuieli de exploatare, pierderi de energie),- asigurarea condiţiilor de protecţie a personalului împotriva electrocutării.

3.4.2. Realizarea siguranţei în alimentarea receptoarelor

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;

3.5

12.04.23

- 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.

3.4.3. Schemele principiale de distribuţie

Schemele de distribuţie ale instalaţiilor electrice se determină în funcţie de :- tipurile schemelor conductoarelor active (monofazat cu 2 sau 3 conductoare, bifazat

cu 3 conductoare, trifazat cu 3, 4 sau 5 conductoare);- tipurile de scheme de legare la pământ. Schemele de legare la pământ (fig. 3.4.1) sunt notate prin simboluri care semnifică

următoarele:- prima literă - situaţia reţelei de alimentare în raport cu pământul :

- T - legătură directă la pământ;- I - fie izolarea tuturor părţilor active faţă de pământ, fie legarea la pământ

a unui punct printr-o impedanţă.- a doua literă – situaţia maselor instalaţiilor electrice în raport cu pământul:

- T - masele instalaţiei legate direct la pământ, independent de eventuala legare la pământ a unui punct al alimentării;

- N- legătură electrică directă a maselor la punctul de alimentare legat la pământ (în mod normal, punctul neutru);

- alte litere - dispunerea conductorului neutru şi a conductorului de protecţie:- S- funcţia de protecţie este asigurată printr-un conductor separat de cel neutru

sau de un eventual conductor activ legat la pământ ( în curent alternativ );- C – funcţiile de neutru şi de protecţie poate fi combinate intr-un singur conductor (PEN ).

Schemele TN au un punct legat la pământ , masele instalaţiei fiind legate în acest punct prin conductoare de protecţie. În această schemă, curentul de defect intre fază şi masă este un curent de scurtcircuit monofazat. Se consideră trei tipuri de scheme TN funcţie de dispunerea conductorului neutru şi a conductorului de protecţie şi anume:

- schema TN–C (fig. 3.4.1, a), în care funcţiile de neutru şi de protecţie sunt combinate într-un singur conductor pentru întreaga schemă;

- schema TN-S (fig. 3.4.1, b), în care un conductor de protecţie distinct este utilizat pentru întreaga schemă;

- schema TN-C-S (fig. 3.4.1, c), în care funcţiile de neutru şi de protecţie sunt combinate într-un singur conductor pe o porţiune a schemei.

Schema TT (fig. 3.4.1, d) are un punct de alimentare legat la pământ, masele instalaţiei electrice fiind legate la prize de pământ independente din punct de vedere electric de priza de pământ a alimentării . În această schemă curenţii de defect fază – masă , pentru intensităţi chiar mai mici decât ale unui curent de scurtcircuit, pot fi suficient de mari pentru a provoca apariţia unei tensiuni periculoase .

În schema IT (fig. 3.4.1, e) toate părţile active sunt izolate faţă de pământ sau legate la pământ prin intermediul unei impedanţe, masele instalaţiei electrice fiind legate la pământ. În această schemă, un curent rezultat dintr-un prim defect fază–masă are o intensitate suficient de mică încât nu poate provoca nici o tensiune de atingere periculoasă. Limitarea curentului

3.6

12.04.23

rezultat în cazul unui singur defect se realizează prin rezistenţele de izolaţie ale reţelei faţă de pământ şi se obţine fie în absenţa legăturii la pământ a alimentării , fie prin intercalarea unei impedanţe între un punct al alimentării (în general neutrul) şi pământ.

3.4.4. Soluţia uzuală

Soluţia uzuală constă în alimentarea receptoarelor şi utilajelor printr-o reţea de joasă tensiune, în curent alternativ trifazat, cu patru conductoare (trei faze şi neutru), cu neutrul legat la pământ (TN, TT), cu tensiunea nominală 3x380/220 V, la frecvenţa de 50 Hz care satisface simultan necesităţile receptoarelor trifazate, bifazate şi monofazate (inclusiv cele pentru iluminat). Mai recent, o dată cu creşterea tensiunii nominale de linie a receptoarelor la 400 V, se recomandă tensiunea de distribuţie 3x400/230 V.

Reţelele au, în majoritatea cazurilor, neutrul legat la pământ chiar la transformatorul de alimentare (fig. 3.4.1 a,b,c,d), ceea ce permite:

- limitarea tensiunii la care este supus organismul uman la atingerea unei faze;- eliminarea defectelor de punere la pământ a unei faze (fig. 3.4.2), prin crearea unui

circuit de defect, prin pământ, al cărui curent sensibilizează aparatul de protecţie de pe faza respectivă;

- limitarea tensiunii la care este supus organismul uman la atingerea unei carcase metalice legate la pământ şi intrate accidental sub tensiune, ca urmare a unui defect în instalaţie;

- protecţia faţă de trecerea accidentală a tensiunii medii pe partea de joasă tnsiune.Reţelele cu neutrul izolat faţă de pământ (IT, fig. 3.4.1 e) se folosesc, de exemplu, în

industria petrolieră şi minieră sau în alte instalaţii din medii cu pericol crescut de electrocutare, unde prezintă avantaj faţă de reţelele legate la pământ. Soluţia este însoţită de controlul automat al izolaţiei reţelei faţă de pământ.

3.4.5. Situaţii particulare

Pentru situaţii particulare se recurge la :- redresoare locale pentru receptoarele de curent continuu;- convertizoare locale pentru receptoarele de medie frecvenţă;- transformatoare coborâtoare locale pentru receptoarele de tensiuni mai mici.

3.5. Schemele reţelelor electrice de joasă tensiune

3.5.1. Principii generale

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.

3.7

12.04.23

3.8

Fig. 3.4.2

TN-S L1L2L3

NPE

L1L2L3

IT

L1L2L3

PEN

TN-C

PE

L1L2L3

N

TT

a b

c

L1L2L3N

PE

PE

PEN

TN-C-S

d eFig. 3.4.1

12.04.23

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.

3.5.2. Componenţa reţelelor electrice de joasă tensiune

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

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.

3.5.3. Tipuri de scheme

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. 3.5.1).

Avantaj: siguranţă 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.

3.9

12.04.23

Dezavantaje:- investiţii mari;- consum ridicat de material conductor;- număr mare de plecări din punctele de distribuţie (creşterea gabaritului).Utilizare:- coloane de alimentare a tablourilor de distribuţie sau a unor canale de bare de

distribuţie secundare;- circuite, 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 bare de distribuţie;

- utilaje şi receptoare dispersate;- utilaje, receptoare şi instalaţii importante, pentru care riscul de întrerupere a

alimentării trebuie să fie minim.

b. Scheme cu linii principale sau magistrale. Se prevede câte o plecare într-o anumită direcţie, care trece prin apropierea unor utilaje/receptoare sau grupuri de utilaje/receptoare, care se alimentează apoi, de regulă, în derivaţie (fig. 3.5.2).

Avantaje;- consum redus de material conductor;- derivaţii din mai multe locuri;- număr redus de plecări din punctele de distribuţie.Dezavantaj: siguranţă mai mică în exploatare, deoarece un defect pe linia principală

antrenează întreruperea alimentării tuturor derivaţiilor din linie.Utilizare:- 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.

3.10

Tablou de distributieBara de distributie

Elementalimentat

Elementalimentat

Elementalimentat

Reprezentare functionala

Tablou de distributieBara de distributie

Elementalimentat

Elementalimentat

Elementalimentat

Reprezentare topografica

Fig. 3.5.1

12.04.23

Figura 3.5.3 cuprinde principalele variante (reprezentate între acolade) de realizare a alimentării receptoarelor R dintr-o instalaţie electrică.

d. Exemplu de schemă

În fig. 3.5.4 se prezintă schema monofilară, radială, de principiu, simplificată a unei reţele de joasă tensiune la consumator, cu menţionarea elementelor aferente fiecărui circuit şi a identificării lor.

3.6. Impedanţa căii de alimentare în reţelele radiale

3.6.1.Impedanţa transformatorului

Tensiunea U2 la bornele secundare ale unui transformator alimentat la tensiunea constantă U1 variază cu sarcina conectată la aceste borne. Transformatorul poate fi echivalat

3.11

Tablou de distributie Rec

epto

rE

chip

amen

tR

ecep

tor

Ech

ipam

ent

Rec

epto

rE

chip

amen

t

Linie magistrala

Can

al d

e di

strib

utie

Aparatde

comutatiesi

protectie

Circuit de prizeCircuit de iluminat

Fig. 3.5.2

12.04.23

3.12

ANS.TRANSFORMATOR

TABLOU GENERAL DE DISTRIBUTIE

CANAL DE BAREMAGISTRAL

TABLOU DEDISTRIBUTIE PRINCIPAL

CANAL DE BARE DEDISTRIBUTIE

TABLOU DE DISTRIBUTIESECUNDAR R R

R R R

R

POST DE TRANSFORMARE

Coloana principala

Coloana secundara

Coloana secundara

Distributie cu tablouri dedistributie Distributie in bare

Col

oana

(se

cund

ara)

RETEAJ.T.

R

Fig. 3.5.3

12.04.23

3.13

M3 ~

M3 ~

3x20 kV

- Q1

- Q2

- T1

- Q3

= S1

= TDG

400/230 V3 /N ~ 50 Hz

- F1 - Q6 - F3

- W1

PEN

- Q4

- C1 - M1

- Q7

= TD 1

PENN

- F2

- Q5

- K1

- M2 - A1

PE

PE

- Q8

- F4

PE

PE

PE

- W

15

- W2

Post detransformare

Tabloude distributie

general

Circuite principale(coloane)

Circuite secundare(de utilizare, terminale)

Tablou dedistributiesecundar

Consumatori(receptoare)

Fig. 3.5.4

12.04.23

cu un transformator ideal, a cărui tensiune secundară se menţine constantă şi o impedanţă (numită impedanţă internă) legată în serie cu fiecare fază a înfăşurării secundare (fig.3.6.1).

Secundarul transformatorului poate fi deci considerat drept o sursă de energie caracterizată prin tensiunea de funcţionare în gol (fără sarcină) U20 şi o impedanţă internă pe fază ZT. Această impedanţă diferă de impedanţa proprie a înfăşurării secundare, ea fiind datorată ambelor înfăşurări (primară şi secundară) cuplate magnetic. Rezistenţa RT şi reactanţa XT depind de construcţia transformatorului (exprimată prin tensiunea de scurtcircuit şi pierderile la scurtcircuit) şi de puterea aparentă a acestuia (cap. 8).

3.6.2. Impedanţa liniilor

O linie de joasă tensiune realizată din conductoare dintr-un anumit material, având secţiunea transversală s şi lungimea l, poate fi asimilată unui cuadripol (fig. 3.6.2) caracterizat prin impedanţa Zl, constituită dintr-o rezistenţă Rl şi o reactanţa inductivă Xl (capacitatea dintre conductoare putând fi neglijată)

alimentat cu tensiunea U1 şi conectat la impedanţa de sarcină Zs, la bornele căreia tensiunea devine U2 < U1 (datorită căderii de tensiune pe impedanţa Zl).

Rezistenţa R a unui conductor al liniei

depinde de:- materialul conductorului, prin intermediul conductivităţii electrice ;- secţiunea transversală a conductorului s;- lungimea conductorului l.

Rezistenţa poate fi exprimată prin relaţia:

3.14

U 1 Z s

R l X l

U 2

I

Fig. 3.6.2

12.04.23

în care

reprezintă rezistenţa specifică, pe unitatea de lungime.Ţinând seama de abaterile faţă de secţiunile nominale (în medie cu 2%) şi de

modificarea lungimii prin torsadarea conductoarelor (în medie cu 2 3%), conductivitatea poate fi considerată ca având valorile 53106 -1m-1 (53 m/mm2) pentru cupru şi 32106 -1m-1 (32 m/mm2) la temperatura de 20 °C. Variaţia cu temperatura

conduce la valori de 44106 -1m-1 (44 m/mm2), respectiv 27106 -1m-1 (27 m/mm2) la temperatura de 70 oC.

Reactanţa inductivă nu depinde practic de secţiunea şi de materialul conductoarelor, ci numai de dispunerea relativă a acestora, putând fi exprimată prin relaţia:

în care reactanţa specifică (pe unitatea de lungime) poate fi considerată, în joasă tensiune,x0 0,08 0,1 mm-1, pentru cabluri şi conductoarele montate în tuburi de protecţie, respectiv x0 0,25 mm-1, în cazul liniilor aeriene.

3.6.3. Impedanţa reţelei

Impedanţa reţelei, definită pentru o fază, reprezintă suma impedanţelor sursei şi ale tuturor tronsoanelor de reţea care constituie calea de alimentare a receptorului considerat:

3.7. Impedanţa receptoarelor pasive

Alimentarea receptoarelor în curent alternativ se realizează, în general, de la o reţea cu tensiunea de linie U (tensiunea între două conductoare de linie) şi tensiunea de fază Uf =U/3 (tensiunea între un conductor de linie şi conductorul/punctul neutru al reţelei), curenţii prin cele trei faze ale reţelei fiind defazaţi cu 120o. Prin curentul unei reţele se înţelege valoarea intensităţii curentului printr-un conductor de linie (curentul corespunzător unei faze a reţelei); nu se poate vorbi de un curent trifazat total!.

Noţiunea de fază are următoarele semnificaţii:- pentru reţea – ansamblul conductor de linie-conductor/punct neutru;- pentru un receptor sau o sursă în curent alternativ monofazat – impedanţa internă a

receptorului/sursei, rezultată din construcţie;- pentru un receptor echilibrat sau o sursă în curent alternativ trifazat – una din cele

trei impedanţe care pot fi conectate în stea sau în triunghi (fig. 3.7.1)); în particular, cele trei faze pot fi constituite din trei înfăşurări distincte (de exemplu, în cazul motoarelor electrice).

A nu se confunda deci o fază a receptorului cu o fază a sistemului trifazat de conductoare al reţelei !.

Mărimile caracteristice receptorului sunt impedanţa unei faze Zf şi intensitatea Ifmax a curentului maxim admisibil pentru o fază (căreia i se aplică tensiunea UZ) – parametru constructiv care rezultă din temperatura maximă admisă.

3.15

12.04.23

Dată fiind existenţa sistemului trifazat de tensiuni de alimentare, noţiunea de

impedanţă globală a unui receptor trifazat nu are sens !Din punctul de vedere al reţelei, prezintă interes mărimile la bornele receptorului:

tensiunea de alimentare şi curentul de linie I (receptorul este "văzut" la borne!).În cazul unui receptor monofazat, tensiunea aplicată unei faze este UZ = Uf iar

intensitatea curentului IZ = I iar puterea activă solicitată din reţea

În cazul unui receptor trifazat, tensiunea aplicată unei faze UZ şi intensitatea curentului IZ depind de conexiunea celor trei impedanţe. Puterea absorbită de receptor de la reţea va fi, indiferent de conexiune, triplul puterii absorbite de fiecare fază:

Din figura 3.7.1, rezultă că, la aceeaşi tensiune de alimentare, intensităţile curentului de linie, respectiv puterile absorbite din reţea, în cazul conexiunilor în stea şi în triunghi , vor fi:

găsindu-se în rapoartele

Puterea nominală a receptorului trifazat se indică pentru o anumită tensiune de alimentare şi o anumită conexiune a celor trei impedanţe. Alimentarea cu tensiuni diferite a aceluiaşi receptor este posibilă dacă cele trei impedanţe au ambele extremităţi accesibile la borne, unde se realizează conexiunea dorită.

Întrucât trebuie să fie respectată relaţia IZ Ifmax, rezultă că, pentru un motor dat, la aceeaşi putere, tensiunile de linie ale reţelei de alimentare, în cazul celor două conexiuni posibile, trebuie să se găsească în raportul , valoarea mai mică revenind conexiunii în triunghi. De exemplu, un motor trifazat care are înscris pe plăcuţa de identificare 220/380 V nu va putea fi alimentat la conexiunea în triunghi din reţeaua cu tensiunea nominală 3x380/220 V.

3.16

Fig. 3.7.1

U

I=

IZ U Z=U

Z fZ f

Z f

U

Z f

Z f

Z f

U Z=U/

IY=I Z

12.04.23

Întrucât, într-un sistem trifazat, sursa de alimentare şi linia sunt caracterizate prin impedanţele pe fiecare fază, pentru a aprecia contribuţia receptorului la stabilirea sarcinii electrice a reţelei, în regim normal, acesta trebuie considerat ca având o conexiune stea cu o impedanţă Zuf pe fiecare fază.

Din punct de vedere al puterii absorbite din reţea, un receptor cu impedanţele Zf

conectate în triunghi este echivalent unui receptor cu impedanţele Zf/3 conectate în stea.Impedanţa pe fază Zuf a utilizatorului (receptorului), “văzută “ la borne, pentru un

receptor trifazat, rezultă din valorile indicate pentru puterea nominală Pn şi tensiunea nominală (de linie Un respectiv de fază Ufn):

9. POSTURI DE TRANSFORMARE ŞI PUNCTE DE DISTRIBUŢIE

Alimentarea receptoarelor în instalaţiile electrice de joasă tensiune, conform figurilor 3.5.3 şi 3.5.4, implică prezenţa unui post de transformare şi a mai multor puncte de distribuţie.

9.1. Postul de transformare

Aşa cum s-a precizat în § 3.5.2, postul de transformare conţine cel puţin un transformator (în cazul distribuţiei fără rezervă) cu echipamentul primar şi secundar aferent.

Transformatorul MT/JT are înfăşurarea secundară conectată în stea cu neutrul accesibil, permiţând dezvoltarea unei reţele de distribuţie a consumatorului cu tensiunea 3x380/220 V sau 3x400/230 V. În cazul reţelei cu tensiunile nominale 3x380/220 V, transformatorul este conceput să furnizeze în secundar tensiunile 3x400/230 V. Se utilizează atât transformatoare în ulei, cât şi transformatoare uscate, cu răcire naturală liberă.

Puterile aparente nominale aparţin uzual gamei : 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600 kVA.

Determinarea unor mărimi caracteristice în funcţionarea reţelei (curenţi de scurtcircuit şi curenţi de defect, căderi de tensiune) necesită cunoaşterea impedanţei interne a transformatorului.

Impedanţa internă a transformatorului poate fi calculată precis pornind de la schema echivalentă completă a transformatorului monofazat. În cazul transformatorului considerat ca sursă de alimentare în reţeaua de joasă tensiune, o metodologie de calcul simplificată are la bază figura 3.6.1, conform căreia transformatorul real poate fi considerat descompus într-un transformator ideal a cărui tensiune secundară rămâne constantă (atât timp cât tensiunea primară se menţine constantă, cazul reţelei cu S ® ¥) şi o impedanţă ZT = RT + jXT. concentrată numai în înfăşurarea secundară a transformatorului ideal şi legată în serie cu aceasta.

Considerând aceeaşi putere aparentă ST pentru ambele înfăşurări (primară şi secundară), impedanţa internă ZT şi componentele ei RT şi XT (exprimate în /fază) pot fi determinate pe baza încercării la scurtcircuit a transformatorului, conform figurii 9.1.1 (pentru

3.17

Z TU scf

In

P scf

Fig. 9.1.1

12.04.23

o fază), din care rezultă tensiunea de scurtcircuit pe fază Uscf (sau, în procente, uscf%) şi pierderile în scurtcircuit pe fază Pscf:

Tensiunea de scurtcircuit usc% şi pierderile în scurtcircuit Psc, pentru transformatorul trifazat, care rezultă din încercarea la scurtcircuit a transformatorului, sunt precizate în cataloage.

Pentru unele transformatoare în ulei, cu înfăşurări din aluminiu, pe baza datelor de catalog rezultă mărimile din tabelul 9.1.1.

Tabelul 9.1.1. Impedanţa internă a transformatoarelor

ST, kVA 40 63 100 160 250 400 630 1000RT, m 100 60,5 36,8 18,75 8,32 4,6 2,6 1,68XT, m 125 81,6 52,4 35,3 38,0 23,5 15,0 9,45ZT, m 160 102 64 40 38,4 24 15,2 9,6

Echipamentul primar este constituit dintr-un separator şi un întreruptor de putere de medie tensiune (fig. 3.5.4), care se aleg pornind de la tensiunea nominală primară U1 (de exemplu 10 sau 20 kV) şi de la curentul nominal primar :

Echipamentul secundar poate fi constituit, în funcţie de schema utilizată, din :- un separator/întreruptor (pentru funcţia de separare) şi un întreruptor de putere

(automat, pentru funcţia de comutaţie) de joasă tensiune ;- un întreruptor de putere (automat) de joasă tensiune, debroşabil care poate realiza şi

funcţia de separare (fig. 3.5.4);- un separator/întreruptor de joasă tensiune (numai pentru funcţia de separare) ;- un întreruptor de putere (automat) de joasă tensiune.Echipamentul secundar se alege pornind de la tensiunea nominală secundară U20 (de

exemplu 400 V) şi de la curentul nominal secundar :

9.2. Puncte de distribuţie

Punctele de distribuţie a energiei electrice în cadrul reţelelor de joasă tensiune ale consumatorului (§ 3.5.1, fig. 3.5.3) pot fi:

- tablouri de distribuţie ;- sisteme integrale de bare de distribuţie ;- bare de distribuţie alimentate din tablouri de distribuţie

3.18

12.04.23

Tablourile de distribuţie sunt echipamente electrice prefabricate conţinând, după caz :

- circuite de putere ("forţă"), constituite dintr-o sosire, un sistem de bare ("bare colectoare") şi o serie de plecări ;

- circuite de comandă, semnalizare, măsură.Ca execuţie, se întâlnesc tablourile te tip panou, dulap, cu sertare debroşabile, din cutii

echipate etc.Barele de distribuţie sunt elemente prefabricate care conţin un sistem de "bare

colectoare" protejate într-un înveliş protector, prevăzute cu posibilitatea racordării altor bare de distribuţie sau tablouri de distribuţie (cazul canalelor magistrale, pentru distribuţia exclusiv în bare, fig. 5.1.3) sau unor circuite individuale (cazul barelor de distribuţie, pentru distribuţia în bare sau distribuţia mixtă : bare şi tablouri de distribuţie).

Schemele electrice ale punctelor de distribuţie (circuitele de putere) se întocmesc ca scheme monofilare în care se precizează elementele caracteristice ale sosirii şi plecărilor (cabluri, aparataj), deseori cu menţionarea expresă a circuitelor (destinaţie, numerotare, caracteristici electrice). Un exemplu este prezentat în figura 9.2.1.

9.3. Dimensionarea punctelor de distribuţie şi a posturilor de transformare

Punctele de distribuţie şi transformatoarele de alimentare trebuie dimensionate astfel încât să corespundă puterii cerute de receptoarele alimentate, în aval de punctul din reţea considerat.

Pentru punctele de distribuţie trebuie determinat curentul de calcul al sosirii (comun şi pentru barele colectoare) iar pentru posturile de transformare – puterea cerută în secundarul transformatorului.

Puterea cerută de receptoarele din aval se determină folosind considerentele expuse în § 4.3. În acest scop, toate receptoarele situate în aval de punctul de calcul considerat se clasifică pe grupe (în funcţie de specificul receptoarelor) şi se aplică, de exemplu, metoda coeficientului de cerere (§ 4.4).

Este util să se efectueze calculele respective sub formă tabelară (tab. 9.3.1).

Tabel 9.3.1 Determinarea puterii cerute

Grupa nkPik

kWkck cosjk Cnk kck' tgjk

Pck

kWQck

kvar12

Pc=åPck Qc=åQck

9.4. Alegerea transformatorului

Transformatorul trebuie să acopere cererea de putere activă şi reactivă PcT şi QcT

solicitată de toate receptoarele din aval, determinată conform § 9.3, la nivelul tabloului de distribuţie general :

3.19

Date iniţiale Tabele Calcule

12.04.23

având în vedere că transformatorul funcţionează cu randament maxim la o încărcare în jur de 70%.

3.20

12.04.23

Se recomandă ca alegerea transformatorului să se facă după compensarea puterii reactive în secundarul transformatorului, respectiv după montarea unei baterii de condensatoare cu puterea Qb (§ 8.8) :

3.21

FU 32 FU 32 FU 32 FU 32 FU 32 PD 300 PD 300

9,85 9,85 9,85 9,85 9,85 1,7 1,7

1

16 17

2 3

18

4

19

5

20

6

21

7

22

CYY

4x 4

mm

2

CYY

4x 4

mm

2

CYY

4x 4

mm

2

CYY

4x 4

mm

2

CYY

4x 4

mm

2

CYY

4x1

,5 m

m2

M3 ~

CYY

4x1

,5 m

m2

M3 ~

50

63LF

50

63LF

50

63LF

50

63LF

50

63LF

16

25LF

16

25LF

CYY

3 x

50 +

25 m

m2

De la TD1

5,4

10TSA

TCA 10

5,4

10TSA

TCA 10

Nr. circuit

Nr. cablu

DestinatiePi, kW

Fig. 9.2.1

12.04.23

După alegerea transformatorului, se determină rezistenţa şi reactanţa internă a acestuia, conform § 9.1.

9.5. Dimensionarea sosirii şi barelor punctelor de distribuţie

Cablul (sau barele) de alimentare, aparatul de comutaţie şi barele colectoare se aleg în funcţie de curentul de calcul, determinat conform § 4.5, 4.6.

4. SARCINI ELECTRICE IN REŢELE

4.1. Circulaţia de putere (energie) în reţeaua de curent alternativ

În orice reţea de curent alternativ care, pe lângă elementele active (rezistente), conţine şi elemente reactive (inductivităţi, capacităţi), circulaţia de putere (energie) activă este însoţită de o circulaţie de putere (energie) reactivă.

Se reamintesc o serie de concluzii generale, cu referire la un circuit simplu (fig.4.1.1), în regim permanent sinusoidal (dipol electric, alimentat cu tensiunea şi parcurs de curentul , determinat de sarcina conectată la bornele de ieşire), dar care pot fi extinse şi la circuitele polifazate.

Puterea instantanee p = ui este o mărime periodică, având o componentă constantă şi o componentă variabilă (oscilantă), de frecvenţă dublă; când, în decursul unei perioade, puterea instantanee primită de un receptor este negativă, înseamnă că, de fapt, este cedată spre exterior, energia acumulată în câmpul electric al condensatoarelor sau în câmpul magnetic al bobinelor fiind parţial restituită sursei de alimentare

3.22

j

U

I

u

iZ r

Z u

Fig. 4.1.1

P

QS

j

Fig. 4.1.2

12.04.23

Puterea activă P = U I cosj = RI2 reprezintă, matematic, valoarea medie a puterii instantanee p luată pe un număr întreg de perioade (j fiind unghiul de defazaj între u şi i, iar R rezistenţa circuitului); circulaţia de putere activă are loc într-un singur sens, de la generator la receptor;

Energia activă reprezintă componenta utilă a energiei vehiculate în sistem, care poate fi transformată în alte forme de energie;

Puterea reactivă Q = UI sinj = XI2 reprezintă amplitudinea componentei oscilante a puterii (X fiind reactanţa circuitului), proporţională cu diferenţa dintre valoarea medie a energiei câmpului magnetic al bobinelor şi valoarea medie a energiei câmpului electric al condensatoarelor din circuit;

Energia reactivă este proporţională cu valoarea medie pe un sfert de perioadă a energiei furnizate de generator pentru crearea componentei alternative a câmpului electric şi magnetic al capacităţilor şi inductivităţilor, reprezentând energia schimbată reciproc de generator şi receptor; în decursul unei perioade, energia câmpului electric şi magnetic este trimisă de două ori către generator în reţea şi este reprimită de două ori de generator din reţea.

Energia reactivă nu este utilizabilă practic, nefiind posibilă conversia în alte forme de energie, dar încarcă suplimentar reţeaua electrică;

- Puterea aparentă S = UI =ZI2 este definită de produsul pozitiv al valorilor efective ale tensiunii şi curentului (putând fi exprimată în funcţie de impedanţa totală a circuitului Z). În absenţa receptoarelor deformante, puterea complexă S = P + jQ are modulul , relaţie ilustrată grafic prin aşa-numitul triunghi al puterilor (fig. 4.1.2);

Puterea aparentă este puterea pe care generatorul este capabil sa o furnizeze receptorului dacă acesta reprezintă o sarcina pur activă (o rezistenţă ) şi este o caracteristică a oricărui generator.

Factorul de putere cosj este o măsură a ponderii puterii reactive în reţea; la aceeaşi valoare a puterii active, factorul de putere scade o dată cu creşterea valorii puterii reactive.

Referitor la un sistem de alimentare uzual, trifazat echilibrat, simetric (fig. 4.1.3), se fac următoarele precizări şi notaţii:

- Circuitul trifazat simetric este echivalent cu suprapunerea a trei circuite monofazate identice. Intensitatea curentului I se referă la curentul printr-un singur conductor de linie (pe o fază a reţelei); intensităţile curentului au aceeaşi valoare efectivă în toate fazele, fiind însă defazaţi unul faţă de altul cu 120 grade electrice;

- Tensiunile între două conductoare de linie (numite tensiuni de linie) U şi între un conductor de linie şi conductorul neutru (numite tensiuni de fază) Uf sunt legate prin relaţia:

3.23

L1

L2

L3

U

U UU f U f

U f

N

Fig. 4.1.3

12.04.23

- Noţiunea de tensiune de fază rămâne valabilă şi în absenţa conductorului neutru (al patrulea conductor al reţelei), definindu-se cu referire la un punct neutru artificial, obţinut prin conexiunile receptorului alimentat;

- Puterea totală reprezintă triplul puterii pe fiecare fază, calculată ca pentru un dipol la care U = Uf ;

- Având în vedere relaţia între tensiuni, rezultă:

4.2. Sarcina electrică

Sarcina electrică a unui circuit este intensitatea curentului electric care parcurge circuitul.

În practică, la o anumită valoare a tensiunii reţelei, sarcina electrică se poate exprima prin puterea electrică absorbită de receptoare sau tranzitată prin elementele reţelei: puterea activă P, puterea reactivă Q, puterea aparentă S.

Este necasar ca, într-o reţea:- să se identifice diversele tipuri de sarcini;- să se analizeze cauzele apariţiei acestor sarcini;- să se aibă în vedere efectele sarcinilor respective asupra reţelei;- să se prevadă soluţii pentru controlul şi limitarea efectelor diverselor tipuri de

sarcini.Sarcinile electrice se stabilesc în funcţie de regimul de lucru al reţelei.A. Regim normal.a. curenţi de durată, care nu depăşesc valorile nominale In, caracteristice

receptoarelor, determinaţi de funcţionarea receptoarelor conform cerinţelor de utilizare. Curenţii de durată produc încălzirea conductoarelor şi a tuturor elementelor reţelei, în

conformitate cu serviciul în care funcţionează receptoarele, determinând, în acelaşi timp, pierderi de tensiune în reţea. Valorile lor se au în vedere, în primul rând, la dimensionarea reţelei, astfel încât solicitările produse să nu depăşească limitele admisibile. Constituie sarcina de bază pentru alegerea preliminară a elementelor de circuit.

b. supracurenţi funcţionali de scurtă durată (vârfuri de curent, curenţi de vârf), care rezultă din principiul de funcţionare a receptoarelor şi care depăşesc de câteva ori curentul nominal; în această categorie intră curenţii de pornire ai motoarelor electrice (2 8 In), şocurile de curent la cuptoarele electrice cu arc şi la transformatoarele de sudură, curenţii de conectare la lămpile electrice (în special, la lămpile cu incandescenţă – până la 15In) şi la bateriile de condensatoare. Supracurenţii funcţionali provoacă încălzirea (adiabatică) suplimentară a elementelor reţelei, creşterea momentană a pierderilor de tensiune şi solicitarea suplimentară a aparatelor de protecţie. Consecinţele lor se înlătură prin supradimensionarea corespunzătoare a elementelor reţelei (conductoare şi aparate de protecţie), astfel încât solicitările să rămână în limitele admisibile, iar aparatele de protecţie să nu interpreteze valorile respective drept un regim de avarie şi, ca atare, să nu funcţioneze.

B. Regim anormala. fără avarie în reţea şi la receptor: suprasarcini - curenţi de ordinul (1,05 … 1,5)In

sau mai mari, de durată, care apar, practic, numai în anumite circuite, fiind datorate, în principal, următoarelor cauze:

- supraîncărcarea motoarelor electrice: depăşirea cuplului electromagnetic (proporţional cu pătratul tensiunii) de către cuplul rezistent (determinat de mecanismul antrenat), prin:

- suprasolicitarea mecanismului antrenat;

3.24

12.04.23

- scăderea cuplului electromagnetic prin:- scăderea tensiunii de alimentare (cădere de tensiune în reţea, determinată de toate receptoarele alimentate;- întreruperea unei faze, în timpul funcţionării (suprasarcină până la (1,7 …1,8)In);

- dispariţia tensiunii fără deconectarea motorului (aflat în sarcină) de la reţea, urmată de revenirea tensiunii; dacă, în acest caz, Mr > Mp, în circuit se menţine timp îndelungat un curent I = Ip (curentul de calare).

- supraîncărcarea, în exploatare, a unui circuit, prin creşterea puterii solicitate faţă de cea preconizată prin proiectare:

- în circuite cu receptoare amovibile (circuit de prize, circuit de iluminat cu lămpi cu soclu cu filet) – racordarea unor receptoare de putere mai mare sau a mai multor receptoare simultan;- suprasolicitarea unui tablou de distribuţie în urma modificării unor reţele:

- modificarea unor circuite pentru a alimenta receptoare de putere mai mare;- adăugarea de circuite noi, dacă nu există rezervă din proiectare sau se depăşeşte rezerva.

Suprasarcinile au ca efect supraîncălzirea receptorului şi a reţelei (care depinde de pătratul intensităţii curentului şi de durata suprasarcinii), putând cauza reducerea duratei de viaţă a izolaţiei sau deteriorarea acesteia, cu degenerare în scurtcircuit, sau producerea de incendii. Suprasarcinile trebuie eliminate în timp util, prin acţiunea protecţiei la suprasarcină, prevăzută în circuitele respective şi realizată uzual cu elemente bimetalice conţinute în relee sau declanşatoare termice. Timpul de eliminare a suprasarcinii depinde de valoarea curentului de suprasarcină şi de caracteristica timp – curent a aparatului de protecţie (maxim 2 minute).

b. cu avarie în receptor sau în reţea : curenţi de scurtcircuit I>>In (singurul element limitator îl constituie impedanţa reţelei), posibili în toate circuitele, datorită fie unor defecte ale receptoarelor sau reţelei, manifestate prin deteriorarea izolaţiei şi stabilirea unui contact direct între diferite conductoare ale reţelei sau între conductoarele de linie şi pământ, fie unor manevre sau conexiuni greşite. Parcurgerea reţelei de către curenţii de scurtcircuit este însoţită de efecte termice şi electrodinamice importante (proporţionale cu pătratul intensităţii curentului şi cu durata scurtcircuitului), motiv pentru care se impune deconectarea cât mai rapidă a porţiunii defecte a reţelei, prin acţiunea aparatelor de protecţie la scurtcircuit, prevăzute obligatoriu in toate circuitele. Deconectarea trebuie corelată, pe cât posibil, cu limitarea valorilor curenţilor de scurtcircuit.

4.3. Sarcini electrice de calcul

Sarcinile de calcul sunt sarcinile care se iau în considerare la alegerea elementelor reţelei. Se stabilesc pentru fiecare circuit de receptor sau pentru fiecare linie/punct de distribuţie, care alimentează j = 1, 2, , n receptoare.

Sarcina electrică a unei reţele se exprimă uzual prin puterea activă P, urmând a fi convertită ulterior, ţinând seama de factorul de putere al sarcinii, în valori ale intensităţii curentului I.

4.3.1. Puterea (activă) instalată Pi este puterea nominală a receptoarelor (alimentate la tensiunea nominală Un şi frecvenţa nominală fn) în serviciu permanent de funcţionare (durata de acţionare DA = 100%).

a. Puterea instalată pentru un receptor: - în general, Pij =Pnj din catalog (putere electrică);

3.25

12.04.23

- pentru motoare – puterea mecanică la arbore; puterea electrică absorbită din reţea (necesară pentru dimensionarea reţelei) se obţine luând în considerare randamentul motorului (P = Pn/);

- pentru transformatoarele cuptoarelor electrice

- pentru receptoare care funcţionează în serviciu intermitent şi pentru transformatoare de sudură

b. Puterea instalată totală: suma puterilor instalate ale tuturor receptoarelor care pot funcţiona simultan (nu se includ receptoarele aflate în rezervă)

c. Receptoarele monofazate sau bifazate, alimentate la tensiunea de fază Uf sau de linie U, repartizate uniform pe faze (pentru echilibrarea reţelei trifazate) se echivalează cu receptoare trifazate, cu conservarea puterii totale. Dacă încărcarea unei faze diferă cu peste 15 % faţă de încărcarea celorlalte faze, puterea instalată în reţeaua trifazată se consideră triplul puterii instalate pe faza cea mai încărcată.

4.3.2. Puterea de calcul (puterea cerută) Pc este puterea care serveşte la dimensionarea reţelei.

a. Sarcina reală (de calcul)

Utilizarea puterii instalate pentru dimensionarea reţelei ar conduce la o supradimensionare şi un cost excesive, întrucât, ţinând seama de modalităţile de alegere a echipamentelor şi de specificul proceselor tehnologice, încărcarea reală a reţelei este mult sub cea nominală, datorită:

- neîncărcării fiecărui receptor la puterea nominală, prin:- supradimensionare, din proiectare, faţă de puterea impusă de mecanismul antrenat (la motoare);- nefuncţionării la sarcină constantă;

- nefuncţionării simultane.În consecinţă, sarcina reală (de calcul) a reţelei este inferioară sarcinii nominale

(puterii instalate)

şi nu este constantă în diverse intervale de timp.Se definesc:- sarcini medii pe anumite durate (pe schimb, lunar, anual), folosite pentru estimarea

consumului de energie electrică;- sarcini medii pe intervale de timp de o anumită durată, în cadrul unui schimb,

servind pentru dimensionarea reţelei;- sarcini maxime de scurtă durată (de vârf) t = 110 s,

servind la alegerea elementelor de circuit din reţea şi pentru evaluarea calitativă a reţelei.Sarcinile medii se obţin prin măsurări de energie

3.26

12.04.23

b. Principii de determinare a puterii cerute

Sarcinile de calcul pentru o reţea sunt stabilite pe baza analizei datelor experimentale, legate de funcţionarea unor reţele similare, folosind metodele statisticii matematice şi teoria probabilităţii.

Datorită marii diversităţi a receptoarelor, sarcinile de calcul se definesc pentru grupe de receptoare.

Grupă – receptoare de acelaşi tip, cu regim de funcţionare similar (cu comportare similară faţa de reţeaua de alimentare).

Pentru fiecare grupă, se stabileşte un grafic de sarcină – grafic în trepte (fig. 4.3.1), reprezentând variaţia în timp a puterii medii pe un interval de timp prestabilit (interval de cerere) t, care aproximează variaţia continuă a puterii solicitate din reţea.

Pentru a fi semnificativ din punct de vedere al solicitării termice a reţelei, t 3 ( - constanta de timp la încălzirea conductoarelor). Uzual, t = 30 minute.

Puterea de calcul (puterea cerută) este o putere convenţională, constantă în timp, echivalentă puterii reale din punct de vedere al efectului termic produs în elementele reţelei. Având în vedere situaţia cea mai defavorabilă, puterea cerută se consideră puterea medie maximă într-un interval de cerere şi diferă de puterea medie pe schimb.

Puterea de calcul (activă sau reactivă) totală este suma puterilor (active, respectiv reactive) ale tuturor grupelor de receptoare alimentate de tronsonul de reţea considerat.

4.4. Metoda coeficientului de cerere pentru determinarea puterii de calcul (puteriicerute)

Se referă la un anumit nivel în reţea (la un punct de distribuţie). Cele j = 1, 2, , n receptoare alimentate din punctul respectiv (toate receptoarele din

aval) se împart în k = 1, 2, ,m grupe (m < n), fiecare grupă k conţinând nk receptoare, în general, de puteri diferite.

Pentru fiecare grupă k, se definesc:- un aşa-numit coeficient de cerere:

3.27

P k

P ik

P ck

P k

t0 8 ht

Fig. 4.3.1

12.04.23

- un factor de putere cerut cosjck < cosjnk.Cele două valori, determinate pe baza unei analize statistice, considerând un număr

relativ mare de receptoare în grupă (n > 30), se găsesc tabelate (de exemplu, tab. 4.4.1), oferind informaţii apropiate de realitate la nivelurile superioare ale reţelei (tablou general, tablou principal) care alimentează multe receptoare.

Pentru un număr relativ mic de receptoare în grupă, se consideră un coeficient de cerere corectat k'ck, care poate fi obţinut, de exemplu, cu relaţia aproximativă:

în care kck este valoarea tabelată, iar cnk = f(nk) - factor de corecţie, de asemenea, tabelat (tab. 4.4.1). Dacă receptoarele considerate au puteri mult diferite, coeficientul de corecţie se obţine în funcţie de un număr de receptoare n = 2n0,5, determinat de numărul n0,5 al receptoarelor din şirul descrescător al puterilor a căror putere totală constituie jumătate (sau peste jumătate) din puterea instalată a tuturor receptoarelor considerate.

Puterea (activă) cerută pentru o grupă k este:

Tabelul 4.4.1

Coeficienţii de cerere in instalaţiile electrice

Grupe de receptoare kc cos j- Maşini unelte cu regim de lucru normal pentru producţia de serie mică (strunguri mici, maşini mici de rabotat, mortezat, frezat, găurit, strunguri carusel mici, polizoare etc.)

0,16 0,5

- Idem, pentru producţia de serie mare 0,2 0,6- Maşini-unelte cu regim de lucru greu (prese pentru ştanţare, prese cu excentric, strunguri revolver, strunguri automate, strunguri de eboşare, maşini de frezat dantura, strunguri mari, maşini mari de frezat, rabotat, strunguri carusel mari, strunguri pentru strunjire interioară de degroşare tec)

0,25 0,65

- Maşini-unelte cu regim de lucru foarte greu (acţionarea ciocanelor, maşinilor de forjat, maşinilor de trefilat, malaxoarelor, tamburelor de curăţat tec)

0,35 – 0,4 0,65

- Ventilatoare, exhaustoare 0,65 – 0,7 0,8- Pompe, compresoare 0,85 0,85- Macarale, poduri rulante, palane, cu DA=40% 0,2 0,5- Idem, cu DA=25% 0,1 0,5- Elevatoare, transportoare, benzi rulante 0,5 – 0,65 0,75- Transformatoare de sudură 0,35 0,35 – 0,4- Grupuri de sudură motor-generator, cu un post 0,35 0,6- Idem, cu mai multe posturi 0,7 0,7- Maşini pentru sudare continuă (în cusătură) 0,35 0,7- Maşini pentru sudare cap la cap şi prin puncte 0,6 0,6- Cuptoare cu rezistenţă, cuptoare pentru uscat, aparate de încălzire

0,8 0,95

- Cuptoare de inducţie de joasă frecvenţă 0,8 0,35

3.28

12.04.23

- Iluminat interior cu lămpi fluorescente tubulare 10,5

necompensat- Iluminat cu lămpi cu vapori de mercur la înaltă presiune

10,6

necompensat

Coeficienţi de corecţie, în funcţie de numărul de receptoare alimentate

n 4 6 10 15 20 30 40 50cn 1,7 2,5 3,3 4,3 5,5 8,1 9,5 10

Puterea reactivă cerută de grupa respectivă este:

cu . Puterea cerută totală, pentru cele m grupe se obţine însumând, separat, puterile

cerute, activă şi reactivă, ale grupelor:

Puterea aparentă cerută va fi:

Factorul de putere cerut total al sarcinii considerate rezultă ca:

Pentru un număr mic de receptoare (n 3), puterea cerută reprezintă suma puterilor instalate (la motoare, Pi/).

4.5. Curentul de calcul, în regim de durată, Ic

a. Pentru un circuit de receptor, puterea cerută se consideră puterea nominală:- receptor trifazat:

Pentru receptor rezistiv (cosj =1) şi Un =380 V: Ic 1,5 A/kW.- receptor monofazat:

Pentru receptor rezistiv (cosj =1) şi Ufn = 220 V: Ic 4,5 A/kW.- motor trifazat

Pentru Un = 380 V: Ic = (2 2,2) A/kW.- circuit de iluminat cu Nl lămpi cu descărcare electrică de putere Pl: se adaugă

puterea consumată de balast Pb:

3.29

12.04.23

k = 1,2 1,25 pentru lămpi fluorescente tubulare, 1,1 pentru lămpi cu vapori de mercur şi de sodiu la înaltă presiune.

b. Pentru un circuit de utilaj, cu nu receptoare care funcţionează simultan:

c. Coloana de alimentare a unui punct de distribuţie se dimensionează pentru un curent de calcul:

4.6. Curentul de vârf (la conectarea receptoarelor).

Curentul de vârf în circuitul unui receptor este curentul de pornire Ip sau curentul de vârf Iv1 propriu receptorului alimentat:

- În cazul unui circuit de motor:

Kp depinzând de felul motorului şi de schema de pornire (Kp 6, la motoare asincrone cu rotorul în scurtcircuit, la pornirea directă; Kp = 2 … 2,25, pentru motoare asincrone cu rotorul bobinat sau motoare de curent continuu).

- Pentru cuptoare electrice cu arc sau transformatoare de sudură,

curentul nominal fiind raportat la durata de acţionare DA = 1.- La conectarea lămpilor cu incandescenţă

- În cazul unei coloane de tablou, se consideră că se conectează receptorul cu puterea cea mai mare (curentul de vârf cel mai mare), restul receptoarelor fiind în funcţiune, la sarcina cerută:

(Ipmax – curentul de pornire al motorului cu puterea cea mai mare)

4.7. Curentul de scurtcircuit

În principiu, intensitatea curentului de scurtcircuit rezultă din tensiunea sursei de alimentare U şi impedanţa pe fază a reţelei pe calea de curent, între sursa de alimentare şi locul defectului. Valoarea efectivă a curentului de scurtcircuit trifazat de durată, cel mai mare curent de scurtcircuit din reţea, care serveşte pentru verificarea stabilităţii termice şi dinamice a elementelor reţelei, este dat de relaţia:

Rezultă că valoarea curentului de scurtcircuit este determinată de rezistenţa R şi de reactanţa inductivă X care cuprind valorile corespunzătoare atât sistemului extern, cât şi sistemului intern de alimentare a consumatorului.

3.30

12.04.23

Pentru ca aparatele din instalaţiile de joasă tensiune ale consumatorului să-şi poată îndeplinii funcţiile independent de dezvoltarea sistemului de alimentare, alegerea lor se face pe baza unor curenţi de scurtcircuit calculaţi acoperitor, în ipoteza că impedanţa sistemului până la barele primare ale postului de transformare este nulă (sau, ceea ce reprezintă acelaşi lucru, puterea de scurtcircuit a sistemului este infinită). În acest caz, tensiunea de calcul este tensiunea secundară (400 V) şi rămân de considerat numai impedanţele transformatorului şi ale liniilor electrice până la locul defectului (§ 3.6)

Verificarea elementelor reţelei de stabilitate dinamică necesită calculul curentului de scurtcircuit de şoc (de lovitură)

obţinut prin multiplicarea amplitudinii curentului de scurtcircuit de durată cu factorul de şoc (de lovitură) care se determină în funcţie de factorul de putere al reţelei scurtcircuitate

În cazul unui curent de scurtcircuit monofazat, trebuie considerată şi impedanţa conductorului de nul.

6. APARATE DE COMUTAŢIE ŞI DE PROTECŢIE

6.1. Aparataj de instalaţii

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 constând în:

3.31

12.04.23

- 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 paratului 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 pot fi clasificate în :

- aparate de comutaţie mecanice, care realizează modificarea continuităţii circuitului (închidere-deschidere respectiv stabilire-rupere) prin intermediul unor contacte separabile;

- aparate electronice;- siguranţe fuzibile care realizează numai întreruperea (ruperea) în condiţii

anormale (supracurenţi

6.2.Funcţiile aparatelor electrice:

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: 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, în vederea efectuării 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 unor aparate sau dispozitive de supraveghere încorporate sau asociate aparatului.

3.32

12.04.23

6.3. Aparate de comutaţie mecanice

6.3.1. Aparate specifice:

a. separatorul:- 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):- 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):- 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 (prin comanda 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):- acţionare 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

3.33

12.04.23

- 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)

6.3.2.. Aparate integrate, cu funcţii multiple:

a. Separator + siguranţe încorporate (siguranţe fuzibile pe fiecare pol);b. Întreruptor-separatorc. întreruptor + siguranţe încorporate;d. întreruptor de putere (disjunctor)- contactore. întreruptor de putere (disjunctor)- contactor-separatorf. demaror – ansamblu de aparate care asigură pornirea şi oprirea unui motor, precum

şi protecţia acestuia în caz de suprasarcină.

6.3.3. Mărimi caracteristice generale ale aparatelor de comutaţie

Curentul prezumat al unui circuit reprezintă intensitatea curentului care ar circula în circuitul considerat în absenţa aparatului înseriat în circuit (dacă acesta ar prezenta o impedanţă nulă); poate fi apreciat ca valoare efectivă sau ca valoare de vârf.

Curentul nominal al unui aparat este intensitatea curentului, aleasă dintr-o serie normalizată de valori ( .....6, 10, 16, 20,25, 32 ,.......100, 125, 160, ..... A).

Curentul nominal permanent (neîntrerupt, notat Iu), precizat de constructor, este valoarea curentului care poate fi suportat de aparat în serviciu neîntrerupt.

Curentul termic convenţional (curentul nominal termic, curentul permanent maximal), în aer liber sau în carcasă, Ith este cea mai mare valoare a curentului de durată (8 ore), la 40oC, pentru care temperatura bornelor aparatului nu depăşeşte 105oC (= 65oC = 65 K).

Curentul nominal de utilizare (curentul de serviciu), notat Is, In sau Ie, este curentul nominal maxim al circuitului, pe care aparatul îl poate stabili, suporta şi întrerupe în condiţii de utilizare precizate (Is Ith). Se defineşte în funcţie de categoria de utilizare şi de frecvenţa de conectare (numărul de cicluri de manevră pe oră). Poate fi indicat prin puterea maximă a sarcinii care poate fi conectată/deconectată.

Capacitatea de conectare (de închidere) Icon reprezintă curentul maxim (valoare efectivă) pe care aparatul îl poate stabili, fără o uzură exagerată sau sudura contactelor.

Capacitatea de deconectare (capacitatea de rupere), notată Id, Ir sau Ic, este curentul maxim (valoare eficace) pe care aparatul îl poate întrerupe, fără consecinţe nedorite (degajare de flacără, arc electric permanent, amorsare a arcului electric între faze sau la masă, uzură exagerată a 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.

Serviciile în care contactele principale ale aparatului rămân închide, 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 sau fără

sarcină, care nu permit atingerea echilibrului termic, respectiv prin factorul de încărcare (raportul între durata de funcţionare în sarcină şi durata totală a ciclului, cunoscut şi sub denumirea de durată de acţionare şi exprimat de regulă în procente : 15 – 25 – 40 –60%) şi frecvenţa de conectare (numărul de manevre pe oră).

Integrala Joule este precizată prin integrala curentului pentru un interval de timp dat:

3.34

12.04.23

şi este exprimată în A2sAnduranţa 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.

Categoria de utilizare defineşte aplicabilitatea aparatului, fiind caracterizată, de exemplu, prin multiplii curentului sau tensiunii de serviciu, factor de putere, selectivitate etc.

Circuitele aparatelor electrice sunt:- circuite principale de putere (de curenţi intenşi), având funcţia de comutaţie

(închidere-deschidere)în circuitul electric aferent;- circuite de comandă, folosite pentru a comanda manevrele aparatului (închidere, deschidere sau închidere-deschidere);

- circuite auxiliare, destinate a fi înserate în circuitele altor aparate, îndeplinind funcţii de semnalizare, blocare etc.

În mod corespunzător, se deosebesc, pe de o parte, contacte principale şi, pe de altă parte, contacte de comandă şi contacte auxiliare manevrate mecanic de aparatul respectiv.

6.3.4. Condiţii generale pentru alegerea aparatelor (funcţia de comutaţie)

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 (§ 4.5 4.7) 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 Ic, în

funcţie de specificul receptorului- să prezinte stabilitate termică şi dinamică la curentul de scurtcircuit in 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).

6.4. Relee şi declanşatoare

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.

3.35

12.04.23

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 lor 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 sau de deschidere. 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/declanşatoare 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)

Releele/declanşatoarele de curent, care supraveghează intensitatea curentului dintr-un anumit circuit, au ca elemente caracteristice curentul nominal, curentul de reglaj şi caracteristica timp-curent.

Curentul nominal (sau curentul de serviciu) In corespunde intensităţii maxime a curentului de referinţă din circuit.

Curentul de reglaj Ir este valoarea intensităţii curentului din circuitul în care releul/declanşatorul este înserat, la care se raportează caracteristicile de funcţionare ale aparatului şi pentru care aparatul respectiv este reglat.

Caracteristica timp-curent a unui releu/declanşator indică durata de acţionare (timpul de declanşare propriu sau al aparatului asociat) în funcţie de curentul prezumat din circuit, exprimată uzual în multipli ai curentului de reglaj.

În raport cu timpul de funcţionare (intervalul de timp între detecţie şi execuţie), releele/declanşatoarele de protecţie pot fi:

- cu timp de acţionare constant, denumite şi instantanee (fără întârziere intenţionată a funcţionării);

- cu timp de acţionare precizat, denumite şi temporizate a căror acţiune este întârziată intenţionat, prin folosirea unor organe de temporizare.

În consecinţă, releele/declanşatoarele pot avea o caracteristică independentă sau dependentă de valoarea mărimii supravegheate (de intrare).

6.5. Protecţia circuitelor electrice

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.

6.5.1. Protecţia la suprasarcină

a. Locul protecţiei:

3.36

12.04.23

Protecţia la suprasarcină se prevede numai în circuitele în care este posibilă această solicitare:

- circuitele motoarelor electrice;- circuitele bateriilor de condensatoare;- circuitele cu receptoare amovibile, în care se poate depăşi puterea de calcul (prize,

iluminat cu lămpi cu soclu cu filet).De regulă, nu se protejează la suprasarcină:- circuitele de iluminat cu lămpi fluorescente tubulare;- circuitele receptoarelor rezistive (cuptoare electrice cu rezistoare, încălzitoare

electrice);- circuitele motoarelor electrice de putere mică (sub 1,1 kW) cu serviciu de

funcţionare intermitent sau de scurtă durată;- coloanele de alimentare a tablourilor de distribuţie, dacă:

- nu se întrevăd posibilităţi de modificări în instalaţie, care să determine depăşirea puterii de calcul;

- suprasarcinile din circuitele alimentate urmează a fi lichidate local, prin prevederea unor aparate adecvate.

b. Aparate de protecţie la suprasarcină

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.

6.5.2. Protecţia la scurtcircuit

a. Locul protecţiei

Se protejează împotriva scurtcircuitelor toate liniile electrice (circuite şi coloane), prevăzând aparate de protecţie pe toate cele trei faze.

Aparatele de protecţie la scurtcircuit se montează în reţea astfel:- la plecările din tablourile de distribuţie sau canalele de distribuţie;- în toate punctele unde secţiunea conductorului descreşte, dacă aparatul de protecţie

din amonte nu asigură protecţia corespunzătoare secţiunii diminuate;- la intrările în tablourile de distribuţie alimentate din coloane (canale) magistrale;- la ramificaţiile spre receptoarele individuale alimentate din aceeaşi plecare din

punctul de distribuţie, cu excepţia unor receptoare de putere mică (cazul circuitelor de iluminat, al circuitelor de prize din încăperi administrative şi de locuit sau al circuitului comun pentru un grup de motoare electrice de putere totală maxim 15 kW) dacă siguranţa fuzibilă din punctul de distribuţie are un curent nominal de maxim 16 A;

- pe circuitele secundare de comandă şi semnalizare.Se interzice montarea dispozitivelor de protecţie:- pe conductoarele instalaţiilor de protecţie (împotriva electrocutării) prin legare la

pământ sau legare la nul (PE, PEN);- în circuitele secundare ale transformatoarelor de măsură de curent;- în circuitele de excitaţie ale maşinilor electrice;- pe conductorul neutru (nul de lucru), cu excepţia tablourilor de distribuţie din

locuinţe sau din alte construcţii, la care poate avea acces şi personal necalificat.

b. Aparate de protecţie împotriva scurtcircuitelor

3.37

12.04.23

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 (fig. ); 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 ca 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 la maxim 630 A.Avându-se în vedere avantajele prezentate, precum şi faptul că o protecţie „brută” este

suficientă în reţele, siguranţele se recomandă în majoritatea cazurilor 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:- 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.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 recomandă în 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;

3.38

12.04.23

- în circuitele motoarelor de putere mare.

6.5.3. Protecţia la scăderea tensiunii de alimentare

Deconectarea echipamentelor alimentate, în cazul dispariţiei sau scăderii sub o anumită limită a tensiunii de alimentare, se realizează prin:

- sensibilitatea contactoarelor electromagnetice la valoarea tensiunii de alimentare a bobinei;

- relee sau declanşatoare specializate.

6.6. Contactoare

6.6.1. Contactorul electromagnetic

Contactorul electromagnetic este constituit dintr-un electromagnet de acţionare şi un ansamblu de contacte principale şi contacte auxiliare (fig. 6.6.1).

6.6.2. Mărimi caracteristice specifice

Mărimile definite în § 6.3.3 sunt aplicabile în general şi contactoarelor, adăugându-li-se ţi o serie de particularităţi.

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.

3.39

Fig. 6.6.1

12.04.23

Câteva exemple sunt ilustrate în figura 6.6.2:

AC-1 – toate receptoarele alimentate în c.a., având cosj 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.Principalele mărimi caracteristice sunt precizate în datele de catalog ale furnizorului

de aparataj; de exemplu (tab. 6.6.1, pentru contactoare Télémécanique)

Tabelul 6.6.1. Caracteristici ale unor contactoare (Télémécanique)

Tip de contactorLC1

D09 D12 D18 D25 D32 D40 D50 D65 D80 D95Curent termic Ith, A 25 25 32 40 50 60 80 80 125 125Curent de serviciu (utilizare) Is, A (a = 40°C)AC-1 25 25 32 40 50 60 80 80 125 125AC-3 9 12 18 25 32 40 50 65 80 95Putere activă nominală de utilizare (puterea normalizată a motorului, trifazat 400 V, AC-3), kW

4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45

Putere reactivă (capacitivă) de utilizare (trifazat, 400 V), kvar

11 11 15 20 25 30 40 40 60 60

Puterea maximă a transformatorului JT/JT comandat (trifazat, 400 V), kVA

7 7 8 12,5 15 24 27 31 34 34

Capacitate de închidere/rupere, Icon/Ir A

250 250 300 450 550 800 900 1000 1100 1100

Curent admisibil de scurtă durată , Isd APentru 1sPentru 5 sPentru 10 s

210130105

210130105

240185145

380290240

430340260

720420320

810520400

900660520

990800640

990800640

Secţiune conductor de racord, mm2 4 4 6 6 10 16 25 25 50 50

3.40

Fig. 6.6.2. Categorii de utilizare în curent alternativ

t t t

IIIrupere

rupererupere

tptp

In

6In

In In

6In

12.04.23

6.6.3. Alegerea contactoarelor

a. Pentru un circuit de iluminat cu lămpi cu incandescenţă:Curentul la conectare, filamentul lămpilor fiind, iniţial, în stare rece este:

Iv = (1520)Ic

Condiţiile de alegere sunt:Is Ic

b. Pentru lămpile cu descărcare electrică (AC-1, 40 oC):

- lămpi fluorescente tubulare

- lămpi cu mercur sau sodiu la înaltă presiune

(este necesar să se verifice şi conectarea sarcinii capacitive reprezentate de condensatorul de compensare montat în paralel cu fiecare lampă).

c. În cazul unui circuit de încălzire rezistiv (AC-1, cosj 1, I = const)Is Ic

d. Pentru circuitul de alimentare a unui transformator JT/JT (AC-1)

e. Circuitul capacitiv (AC-1) solicită, de regulă:

Puterea reactivă maximă comandabilă este indicată în catalogul constructorului (de exemplu, tab. 6.6.1).

f. Circuitul unui motor asincron în colivie (AC-3) – necesită un contactor specific puterii motorului comandat, conform tabelului cu caracteristici ale contactoarelor furnizate de constructor (de exemplu, tab. 6.6.1).

6.7. Relee şi declanşatoare termice

6.7.1. Construcţie şi caracteristici

Releele şi declanşatoarele termice sunt construite pe baza unor lamele bimetalice (două lamele metalice, cu coeficienţi de dilatare termică diferiţi, laminate împreună) încălzite de curentul din circuitul protejat:

- fie direct, prin înseriere în circuit;- fie indirect, printr-o înfăşurare de încălzire dispusă în jurul lamelei,- fie mixt (direct şi indirect).În cazul curenţilor mari, se foloseşte un transformator de curent.Releele termice de protecţie care funcţionează în curent alternativ sunt în general

tripolare; trei lamele bimetalice sunt conţinute într-o carcasă comună. Releele sunt de regulă compensate (fiind insensibile la variaţia temperaturii ambiante) şi prevăzute cu un dispozitiv

3.41

12.04.23

sensibil la întreruperea unei faze (funcţionarea în monofazat). Revenirea în starea iniţială după funcţionare (rearmarea) se poate face manual sau automat.

Releele termice sunt asociate cu contactoare, având un contact de deschidere (normal închis) înseriat în circuitul bobinei de acţionare a contactorului.

Declanşatoarele termice sunt în execuţie unipolară, fiind înglobate în întreruptoare, putând provoca deschidere aparatului prin dezăvorârea mecanismului de menţinere în poziţia închis.

Curentul nominal (de serviciu) In este curentul nominal al lamelei bimetalice. Gama de curenţi nominali cuprinde un număr de valori discrete (tab. 6.7.1).

Curentul nominal al unui bloc de relee termice (realizat ca element independent) se constituie într-o scară de valori discrete, cu mai puţine trepte decât In, într-un bloc putând fi montate lamele având curenţi de serviciu într-o anumită gamă (tab. 6.7.1).

Tabelul 6.7.1 Trepte de curent pentru relee termice (exemple)

I, A

Lamela (Is) 0,4 0,55 0,75 1,0 1,3 1,8 3,3 4,5 6 8 11 16 20 25 32 40 63

Bloc (In)10 --

32 --

-- 63

Pentru a putea acoperi toate valorile curentului din circuitul supravegheat, releul/declanşatorul poate fi reglat, într-o plajă stabilită, modificând, cu ajutorul unui şurub, cursa unghiulară pe care trebuie s-o efectueze extremitatea lamelei pentru a elibera dispozitivul care menţine releul/declanşatorul armat.

Plajele de reglaj corespunzătoare diverselor valori ale curentului de serviciu sunt alese astfel încât să se suprapună parţial, dând posibilitatea alegerii unui dispozitiv de protecţie pentru orice valoare a curentului din circuitul protejat.

Curentul de reglaj Ir poate fi situat în una din plajele:

Caracteristica (de declanşare) timp-curent este o caracteristică descendentă, invers dependentă de curent (fig. 6.7.1, 6.7.2), indicată frecvent pentru funcţionarea pornind din stare rece (fără trecerea prealabilă a unui curent); declanşarea se produce după un timp cu atât mai scurt cu cât suprasarcina este mai mare. Declanşarea are loc după depăşirea unui prag cuprins între 105 şi 120% din valoarea curentului de reglaj. Timpii de declanşare în cazul când suprasarcina intervine după o încălzire prealabilă se reduc aproximativ la jumătate.

Protecţia la suprasarcină în circuitele motoarelor trebuie realizată ţinând seama şi de particularităţile pornirii. Supracurentul de pornire nu trebuie interpretat drept curent de defect. De asemenea, aparatele de protecţie trebuie nu trebuie să acţioneze pe durata pornirii în diferite condiţii (de exemplu, pornire în gol, porniri în sarcină la antrenarea unor maşini cu inerţie mare. Pentru a putea fi adaptate le caracteristicile motoarelor, au fost stabilite clase de declanşare (fig. 6.7.1, tab. 6.7.2).

Tabelul 6.7.2. Clase de declanşare

ClasaTimp de declanşare, pornind din stare rece (fără sarcină iniţială)

1,05Ir 1,2Ir 1,5Ir 7,2Ir

10A > 2 h < 2 h < 2 min 2 10 s10 , 4 min 4 10 s20 < 8 min 2 20 s

3.42

12.04.23

30 < 12 min 2 30 s

Protecţia termică de clasa 10 (fig. 6.7.2) convine majorităţii situaţiilor practice (timp de pornire sub 10 s).

Curentul de autoprotecţie este valoarea curentului (circa 10Is) care provoacă declanşarea aparatului comandat de releu/declanşator înainte ca lamela bimetalică să depăşească temperatura limită la care se menţin caracteristicile de material.

3.43

t

1 – funcţionare echilibrată trifazată, pornind din stare rece2 – funcţionare în două faze, pornind din stare rece3 - funcţionare echilibrată trifazată, pornind din stare caldă

Clasa 10

x Ir

Fig. 6.7.2

t

x Ir

Clasa 10

Clasa 20

Clasa 30

Fig. 6.7.1

12.04.23

6.7.2. Alegerea releelor/declanşatoarelor termice

a. alegerea curentului de serviciuPentru motoare, se alege acea valoare a curentului de serviciu în a cărui plajă de reglaj

se situează (recomandabil, cât mai aproape de limita superioară) curentul nominal al motorului:

b. alegerea curentului nominal al blocului de relee termice se face conform tabelului de corespondenţă între Irt şi In.

6.8. Întreruptoare de putere (disjunctoare)

6.8.1. Construcţie şi funcţionare

Prin încorporarea sau asocierea de elemente specializate, întreruptoarele de putere sunt aparate capabile să satisfacă simultan aproape toate funcţiile cerute de o instalaţie electrică (comutaţie, separare, protecţie) precum şi alte funcţii (semnalizare, măsurare, comandă la distanţă).

Deşi, în principiu, se pot realiza şi ca întreruptoare simple (neautomate), având numai funcţiile de comutaţie şi de separare, întreruptoarele de putere sunt, de regulă, echipate cu diverse declanşatoare care permit declanşarea automată în caz de defect în circuit (suprasarcină, scurtcircuit, lipsă de tensiune sau tensiune minimă) sau comanda deconectării de la distanţă, aşa cum rezultă din figura 6.8.1.

În construcţia "clasică", declanşatoarele de curent sunt elemente unipolare:- declanşatoare termice de suprasarcină ;- declanşatoare electromagnetice (de curent maxim) pentru protecţia la scurtcircuit.În construcţiile moderne se folosesc declanşatoare electronice.

6.8.2. Mărimi caracteristice specifice

Mărimilor precizate în § 6.3.3 li se adaugă o serie de mărimi specifice.Curentul nominal (de serviciu) In este curentul de serviciu neîntrerupt Iu şi are aceeaşi

valoare cu curentul termic convenţional Ith.

3.44

3

64

123Declansator de

telecomanda saude minimum/lipsa

de tensiune

M1~

Mecanism dezavorare

Ax dedeclansare

A1 A2

1 5

14

113

2

I>I> I>

Fig. 6.8.1

12.04.23

Capacitatea de închidere pe scurtcircuit Icm se exprimă prin valoarea de vârf a curentului de scurtcircuit prezumat, în , pe care întreruptorul îl poate conecta.

În cazul ruperii în scurtcircuit, se definesc: - Capacitatea de rupere limită la scurtcircuit (Idu sau Icu) - cea mai mare valoare a

curentului întrerupt, în cadrul încercării la scurtcircuit;- Capacitatea de rupere de serviciu la scurtcircuit (Ids sau Ics) – corespunde curentului

de defect maxim întrerupt, fără ca aparatul să fie afectat semnificativ; valoarea lui este definită ca un procent din Icu (25, 50, 75 sau 100%).

Capacităţile de rupere se exprimă în kA (valoare efectivă).Curentul de scurtă durată admisibil Icw este valoarea eficace a curentului de

scurtcircuit prezumat, suportabilă un timp specificat (de preferinţă 0,05 – 0,1 – 0,25 – 0,5 – 1 s).Întreruptoarele "clasice" provoacă întreruperea circuitului la trecerea naturală a curentului prin valoarea zero, după cel puţin o semiperioadă, timp în care curentul de defect atinge cel puţin o dată valoarea de vârf, cu efecte termice şi dinamice importante asupra aparatului de comutaţie şi asupra celorlalte elemente ale reţelei. Eliminarea acestui inconvenient este obţinută prin utilizarea de aparate limitatoare de curent.

Limitarea curentului întrerupt constă în abilitatea aparatului de a preveni atingerea valorii de vârf a curentului prezumat, reducând valoarea curentului întrerupt şi durata acestuia prin circuit (fig. 6.6.2) şi diminuând astfel solicitările din reţea şi perturbările electromagnetice rezultate.

Caracteristica de limitare a curentului de scurtcircuit arată dependenţa valorii de vârf a curentului limitat în raport cu valoarea efectivă a curentului de defect prezumat (fig. 6.6.3).

3.45

Fig. 6.8.3

Fig. 6.8.2

12.04.23

Categoriile de utilizare ale întreruptoarelor sunt :- A – întreruptoare fără o întârziere deliberată de declanşare la scurtcircuit;- B – întreruptoare prevăzute cu mijloace de temporizare a declanşării în caz de

scurtcircuit.În principiu, caracteristica timp-curent a unui întreruptor care asigură funcţiile de

protecţie la supracurenţi este formată din caracteristicile timp-curent ale declanşatoarelor termic şi electromagnetic. Caracteristica declanşatorului termic, destinat protecţiei în caz de suprasarcină, este o caracteristică dependentă de curent (§ 6.7.1), iar caracteristica declanşatorului electromagnetic, destinat protecţiei în caz de scurtcircuit, este o caracteristică independentă de curent (fig. 6.8.4).

Curenţii de reglaj sunt Ir (In) pentru declanşatorul termic respectiv Im pentru declanşatorul electromagnetic.

Declanşatorul termic este, în esenţă, clasic, corespunzând aceloraşi cerinţe menţionate în § 6.7.

Declanşatorul electromagnetic este conceput astfel încât să satisfacă cerinţele impuse de sarcina circuitului. În acest sens, standardele stabilesc curbe specifice care diferă prin valoarea curentului de reglaj (Im)în raport cu valoarea de reglaj a declanşatorului termic (In), conform tabelului 6.8.1. În figurile 6.8.5, 6.8.6, 6.8.7 sunt prezentate grafic curbele caracteristice, cu precizarea limitelor de declanşare termică (1 – la rece) şi electromagnetică (2) pentru întreruptoare din categoria A (netemporizate).

Tabelul 6.8.1. Curbe de declanşare

Curba Im/In Figura Aplicaţii

B 3,24,8 fix 6.8.4Protecţia generatoarelor, a personalului şi a lungimilor mari de cablu (în sistemele TN şi TT)

C 710 fix 6.8.4Protecţia cablurilor care alimentează receptoare clasice

D 1014 fix 6.8.4Protecţia cablurilor de alimentare a receptoarelor cu curenţi de vârf

MA 12 fix 6.8.5 Protecţia demaroarelor pentru motoare

K 1014 fix 6.8.5Protecţia cablurilor de alimentare a receptoarelor cu curenţi de vârf

Z 2,43,6 6.8.5 Protecţia circuitelor electronice

U 5,58,8 6.8.6Protecţia circuitelor de distribuţie terminale în sectoarele terţiare, agricole sau industriale

L 2,63,85 6.8.6Protecţia circuitelor şi a personalului în circuitele terminale, pentru lungimi ale cablurilor mai mari decât în cazul curbei U (sistem TNS)

3.46

12.04.23

3.47

t

Fig. 6.8.4 Caracteristici timp-curent pentru un disjunctor

12.04.23

6.8.3. Alegerea întreruptoarelor

Pe lângă cerinţele menţionate în § 6.3.4 şi § 6.8.2 (pentru funcţia de comutaţie) şi în § 6.7. (pentru protecţia la suprasarcină), este necesar, în principiu, ca declanşatoarele de curent maxim să asigure :

a. protecţia conductorului reţelei la scurtcircuit, ceea ce se evidenţiază prin relaţia:

fiind intensitatea curentului maxim admisibil, în condiţii de exploatare, funcţie de secţiunea conductorului (cap. 5);

b. nefuncţionarea la curenţii de vârf, ceea ce înseamnă:

Pentru situaţiile concrete, va trebui să se aibă în vedere caracteristicile de declanşare specifice.

3.48

Fig. 6.8.5

Fig. 6.8.7

Fig. 6.8.6

12.04.23

6.9. Siguranţe fuzibile

6.9.1. Construcţie şi principiu de funcţionare

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 urmează a fi înlocuită după funcţionare, prevăzut cu contacte în vederea motării 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".

6.9.2. Principalele caracteristici ale siguranţelor fuzibile

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.

Valorile celor doi curenţi variază în trepte corelate, conform tabelului 6.9.1 şi se indică în scheme sub forma unei fracţii Isoclu/In.

Tabelul 6.9.1. Trepte de curent pentru siguranţe fuzibile

In, A

Fuzibil 6 10 16 20 25 32 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630

Soclu

Cu filet 25 63 100 -

Cu cuţite sau tubulare

160 -

- 250 -- 400 -

- 630

Identificarea siguranţelor fuzibile se face printr-un grup de două litere:- prima literă indică domeniul curenţilor de rupere (de către elementul de înlocuire):

- g – toţi curenţii;- a – numai o parte din curenţi;

- a doua literă precizează categoria de utilizare, definind caracteristica timp-curent, timpii şi curenţii convenţionali:

- gG – siguranţe de uz general, care pot rupe orice curent;- aM – siguranţe pentru protecţia circuitelor motoarelor, care pot rupe numai o

parte din curenţi.În practica de proiectare se mai întâlneşte notaţia gL – siguranţe pentru protecţia

liniilor (conductoare şi cabluri).În mod frecvent, siguranţele gG sunt folosite şi pentru protecţia circuitelor motoarelor,

în măsura în care caracteristicile lor ţin seama de curentul de pornire al motorului. Este evident că, la acelaşi curent de calcul al circuitului, siguranţele din circuitul unui motor vor avea curenţi nominali mai mari decât în cazul unui receptor fără curent de vârf.

3.49

12.04.23

Caracteristica timp – curent (caracteristica de protecţie) este dată de curba timpului de funcţionare (de întrerupere) tf în funcţie de curentul care parcurge siguranţa. Având în vedere dispersia timpilor de topire, la aceeaşi valoare a curentului, fiecărei siguranţe îi corespund, în general, două curbe delimitând o zonă de protecţie în care poate avea loc întreruperea. Dispersia caracteristicii de protecţie se ia în considerare în proiectarea reţelelor pentru receptoare foarte importante; în rest se recurge la caracteristica de protecţie sub forma unei singure curbe reprezentând, de regulă, durata de prearc în funcţie de intensitatea curentului.

Diferenţa între caracteristicile celor două clase de siguranţe este evidenţiată în figura 6.9.1. În timp ce siguranţele de uz general întrerup curenţii cu valori cuprinse între curentul convenţional de fuziune (circa 1,6In) şi capacitatea lor de rupere Ir, siguranţele de însoţire funcţionează ca protecţie începând cu valori de circa 4In.

Caracteristicile siguranţelor gG cu diferiţi curenţi nominali In alcătuiesc o familie de caracteristici (fig. 6.9.2) din care se observă că, la aceeaşi valoare a curentului de scurtcircuit care parcurge succesiv mai multe siguranţe, funcţionează mai întâi, de regulă, fuzibilul cu curentul nominal cel mai mic. Timpii de funcţionare indicaţi în caracteristici pentru starea rece a siguranţelor se reduc cu circa 35% în cazul unei sarcini preliminare egale cu curentul nominal.

Caracteristica de limitare (fig. 6.9.3) indică, la o anumită valoare a curentului nominal In, valoarea curentului limitat tăiat (numit şi curent de trecere) iD (valoarea instantanee maximă 0a curentului limitat il) funcţie de valoarea efectivă a curentului de scurtcircuit prezumat Ip (în exemplul din figură, la un scurtcircuit simetric cu Ip = 10 kA, curentul din circuit este limitat, în cursul întreruperii la 7 kA pentru o siguranţă cu In = 100 A, în timp ce o siguranţă cu In = 10 A limitează valoarea curentului la 1,4 kA). Fenomenul de limitare a curentului este ilustrat în figura (6.9.4).

6.9.4. Alegerea siguranţelor fuzibile

3.50

t

I

Fig. 6.9.1. Caracteristici comparative ale siguranţelor gG şi aM

t

I

Fig. 6.9.2. Caracteristici ale siguranţelor gG

12.04.23

Alegerea siguranţelor constă în stabilirea curentului nominal al elementului de înlocuire In, urmată de alegerea soclului corespunzător (de exemplu, conform tab.6.9.1). În acest scop, în practică se folosesc relaţii simple între curentul nominal al siguranţei şi parametrii circuitului în care sunt înserate (curentul de calcul Ic, curentul de vârf Iv, curentul maxim admisibil al conductorului sau cablului ), specifice condiţiilor de exploatare.

I. Siguranţele de uz general folosite în circuitele de putere trebuie să satisfacă simultan două sau trei condiţii în absenţa respectiv în prezenţa curentului de vârf în circuitul respectiv.

1. Siguranţa trebuie să suporte timp nelimitat curentul de calcul al circuitului, ceea ce se realizează atunci când curentul nominal al siguranţei este superior curentului de calcul:

(din acest punct de vedere, siguranţa ar trebui să fie de un curent cât mai mare).2. Trebuie să se asigure protecţia conductorului reţelei la supracurenţi anormali,

deconectând circuitul înainte ca temperatura acestuia să depăşească limitele admise, în corelaţie cu valoarea curentului maxim admisibil corespunzător materialului şi secţiunii conductorului metalic, execuţia circuitului (conductor, cablu, bare) şi condiţiilor de montaj şi exploatare.

a. protecţia numai la scurtcircuit (dacă este cazul, în circuit trebuie să existe un dispozitiv special de protecţie la suprasarcină):

b. protecţia la suprasarcină şi scurtcircuit (dacă în circuit nu sunt prevăzute aparate specifice de protecţie la suprasarcină):

3. Siguranţa nu trebuie să funcţioneze la curenţii de vârf (supracurenţi funcţionali, care nu trebuie interpretaţi drept curenţi de defect). Curentul nominal al siguranţei trebuie corelat cu intensitatea curentului de vârf Iv şi cu durata acestuia tv.

În cazul cel mai des întâlnit al motoarelor electrice, intervin curentul de pornire Ip:(cf. §. 4.6)

şi durata pornirii

3.51

In

Fig. 6.9.3. Caracteristici de limitare

iIpmax

ip

i liD

tf t

Fig. 6.9.4. Limitarea curentului

12.04.23

care depinde de dificultatea pornirii, în funcţie de sarcina în momentul pornirii. Se pot considera aproximativ următoarele valori:

Felul pornirii Timp de pornire tp, suşoară 2 5normală 5 8 (10)grea 8 (10)

Există mai multe modalităţi de aplicare a acestei condiţii.a. folosirea caracteristicilor individuale timp-curent t = f(In) ale siguranţelor (fig.

6.9.5); se poate alege orice siguranţă a cărei caracteristică se găseşte deasupra punctului critic, de coordonate (tp, Ip);

b. folosirea unei caracteristici comune pentru o familie de siguranţe t = f(I/In), care, de regulă este reprezentată printr-o zonă în planul caracteristicilor (fig. 6.9.6); condiţia de alegere este

în care Cp depinde atât de felul motorului şi schema de pornire (Kp), cât şi de dificultatea pornirii (tp). În practica de proiectare actuală, se consideră următoarele valori (care conduc, se pare, la o supradimensionare acceptabilă):

Felul motorului Felul pornirii Cp

asincron, cu rotorul în scurtcircuit (în colivie)

directă, uşoară 2,5directă, grea 2stea-triunghi 2cu frecvenţă mare, la intervale mici 1,6 2

asincron, cu rotorul bobinat (cu inele) 2de curent continuu 1,7

c. utilizarea indicaţiilor din cataloagele de produs, specifice tipului de siguranţă, care se pot prezenta sub cel puţin două forme:

tabele indicând direct curentul nominal al siguranţei în funcţie de puterea motorului: relaţia între curentul nominal al siguranţei şi curentul nominal al motorului

3.52

t f

tp

IIp

In4 > I n3

In1

In3 > I n2 In2 > I n1

In > I n2

Fig. 6.9.5 Alegere siguranţe

t

I/I nC p = I p/I n

tp

Fig. 6.9.6 Alegere siguranţe

12.04.23

De exemplu, pentru unele siguranţe produse de AEG se indică valorile factorului C: 1,2 1,5 pentru pornire normală şi peste 1,5 pentru pornire grea.

II. Siguranţele de uz general folosite în circuitele de lumină şi prize (care asigură şi protecţia la suprasarcina rezultată prin supraîncărcare) trebuie să satisfacă relaţia:

a. dacă posibilitatea de apariţie a suprasarcinilor este minimă (de exemplu, în cazul lămpilor fluorescente tubulare)

b. în restul cazurilor:

III. Siguranţele de însoţire se aleg conform indicaţiilor din cataloagele referitoare la receptorul alimentat.

7. CORELAREA CARACTERISTICILOR APARATELOR în reţeaUA DE JOASĂ TENSIUNE

7.1. Scopul corelării

7.1.1. Aparate înseriate în acelaşi circuit

Realizarea funcţiilor de bază cerute de specificul receptorului se poate obţine prin folosirea unor aparate monofuncţionale înseriate în aceeaşi ramură de reţea acelaşi circuit. În acest caz, corelarea caracteristicilor aparatelor respective urmăreşte complementaritatea funcţională:

- realizarea comenzii şi protecţiei circuitului, în diferite condiţii de funcţionare, de către aparatul cel mai indicat în acest scop dacă aparatele au şi funcţie similară ;

- protecţia reciprocă între aparate, la depăşirea limitelor admise pentru funcţionarea normală.

Corelarea trebuie să asigure :- funcţionarea satisfăcătoare a circuitului în serviciu normal ;- întreruperea selectivă, în timp util şi fără pericol pentru personal şi pentru instalaţie,

a curentului de suprasarcină şi a curentului de scurtcircuit ;Corelarea se verifică simultan pentru :- un curent nominal de scurtcircuit ;- un curent prezumat de scurtcircuit, care depinde de calibrul aparatului şi este inferior

curentului convenţional.Sunt definite două tipuri de corelare, în funcţie de comportarea aparatelor după

eliminarea scurtcircuitului (de gradul de deteriorare acceptat):- tipul 1 - aparatul trebuie să funcţioneze fără a fi necesare reparaţii sau înlocuiri de

piese ;- tipul 2 – aparatul nu trebuie să prezinte deteriorări, dereglări sau înlocuiri de piese

(cu excepţia fuzibilelor), fiind admis numai riscul de sudură a contactelor contactorului.Corelarea totală presupune şi eliminarea riscului de sudură a contactelor aparatelor.

3.53

12.04.23

7.1.2. Aparate consecutive în reţea

Pentru aparatele consecutive din reţea situate în ramuri consecutive se are în vedere selectivitatea protecţiei, în vederea creşterii siguranţei în funcţionare şi a operativităţii repunerii în funcţionare a instalaţiei după defect. În caz de defect, trebuie să funcţioneze numai aparatul aflat imediat în amonte de locul defectului, în ramura cu defect, restul instalaţiei rămânând în funcţiune aparatele montate în amonte de punctul de distribuţie netrebuind să funcţioneze

Selectivitatea poate fi:a din punct de vedere al consecinţelor:- totală dacă funcţionează pentru toate valorile curentului de la suprasarcină la

scurtcircuit ;- parţială pentru o plajă limitată de curent.b din punct de vedere al tehnicii de realizare:- ampermetrică, dependentă de curent - se bazează pe diferenţa de reglaj al limitelor

de funcţionare ;- cronometrică, dependentă de timp – se bazează pe diferenţa dintre timpii de

funcţionare ai aparatelor.7.2. Corelarea contactor cu releu termic – siguranţă, în acelaşi circuit

Asocierea celor două aparate (fig. 7.2.1) trebuie să servească scopului de complementaritate a funcţionării.

Observaţii - prin construcţie, contactorul din circuitul motorului trebuie să fie capabil să întrerupă

curenţi Ir = 6 8In şi să suporte curenţi până la 8 10In fără a se produce sudura contactelor ;

- caracteristicile siguranţei şi releului termic pot fi alterate în cazul unei suprasolicitări termice (fenomenul de "îmbătrânire").

Funcţionarea schemei Protecţia la suprasarcină este realizată de releul termic care comandă contactorul.

Releul termic trebuie să asigure protecţia până la I Icalare mot, în mod repetitiv, fără ca siguranţa să îmbătrânească termic.

Protecţia la scurtcircuit este realizată de siguranţă care trebuie să asigure:- protecţia releului termic: întreruperea circuitului dacă I > 10In când releul termic nu

se mai autoprotejează;

3.54

K1

t

I

F1

IapIr

Fig. 7.2.2Fig. 7.2.1

F1...F3

Q1

K1

M3~

12.04.23

- protecţia contactorului faţă de întreruperea unor curenţi excesiv de mari;- protecţia contactorului faţă de sudura contactelor. Trebuie avut în vedere că siguranţa întrerupe Isc 20 Insig relativ lent şi că aceşti

curenţi parcurg în intervalul de timp respectiv contactorul, solicitându-l foarte intens.Condiţiile de corelare au în vedere următoarele considerente.În principiu :- integrala Joule a siguranţei trebuie să fie inferioară integralei Joule corespunzătoare

distrugerii releului termic, eventual integralei Joule corespunzătoare sudării contactelor ;- caracteristica timp-curent a siguranţei trebuie să intersecteze caracteristica timp-

curent a releului termic şi să se situeze sub aceasta din urmă pentru curenţi care depăşesc capacitatea de rupere a contactorului şi sunt inferiori curentului de autoprotecţie al releului (fig. 7.2.2).

Siguranţa de calibrul cel mai mare care satisface condiţiile precedente este precizată în cataloage (de exemplu, tab. 7.2.1).

Siguranţele aM sunt insesizabile în domeniul de suprasarcină şi pot suporta Ip 6 Insig

cu o durată până la 10s fără să îmbătrânească. În zona de scurtcircuit, datorita proprietăţilor limitatoare, asigură utilizarea completă a contactoarelor, fără a produce sudura contactelor.

Siguranţele gG cu curenţi nominali mici pot asigura, de asemenea, protecţia la scurtcircuit, fără sudura contactelor, însă nu permit exploatarea completă a capacităţii de conectare proprie contactoarelor.

Tabelul 7.2.1Contactor categoria AC3: In ,A

9 12 18 25 32 40 50 65 80 95

Siguranţa: In , A- circuit motor, cu releu termic

aM 12 16 20 40 40 40 63 80 80 100gG 20 25 32 63 80 100 100 100 125 160

- alte circuite (gG) 25 25 32 40 50 63 80 80 125 125

7.3. CORELAREA ÎNTRERUPTOR DE PUTERE CU DECLANŞATOARE – SIGURANŢĂ,

ÎN ACELAŞI CIRCUIT

Combinaţia (fig. 7.3.1) se utilizează atunci când curentul de scurtcircuit într-un punct al reţelei poate depăşi capacitatea de rupere Ir (Ics) a întreruptorului (nelimitator) instalat în punctul respectiv şi asigură protejarea întreruptorului în timpul întreruperii curenţilor de scurtcircuit de valori mari.

3.55Fig. 7.3.2Fig. 7.3.1

F1 ... F3

I>

M3~

Q1

DTDE

t

IIr=I cs

DT

DE

F1

SuprasarcinaQ(DT)

Q

ScurtcircuitQ(DE)F + Q

Aparat activatIntreruperea circuitului

Q1

I

12.04.23

Întreruptorul este prevăzut cu declanşatoare (electromagnetice) DE pentru scurtcircuit şi, după caz, cu declanşatoare (termice) DT pentru protecţia la suprasarcină.

Funcţionarea schemei, în vederea asigurării complementarităţii în funcţionare, este următoarea :

Protecţia la suprasarcină (dacă este prevăzută) este realizată de întreruptor, la comanda declanşatorului termic.

Curenţii Isc < Ir sunt sesizaţi practic instantaneu de către declanşatorul electromagnetic, iar întreruperea lor este realizată de către întreruptor, cu avantajul important de întrerupere simultană a celor trei faze, circuitul putând fi reconectat imediat după o întrerupere. Siguranţa asistă întreruptorul, fără a suferi fenomenul de îmbătrânire termică.

La curenţi Isc > Ir, sunt sesizate activate simultan siguranţa şi declanşatorul electromagnetic al întreruptorului, dar întreruperea curentului este realizată de către siguranţă care funcţionează mai rapid. Întreruptorul deschide circuitul practic fără sarcină, asigurând întreruperea simultană a tuturor fazelor, inclusiv în cazul unui scurtcircuit monofazat.

Siguranţa protejează declanşatorul termic la acţiunea curenţilor de scurtcircuit mari.Condiţiile de corelare impun ca, din punct de vedere al caracteristicilor timp-curent

(fig.7.3.2), caracteristica siguranţei :- să se situeze deasupra caracteristicii declanşatorului termic, distanţată suficient;- să intersecteze caracteristica declanşatorului electromagnetic la I Ir.Siguranţa de calibru cel mai mare care poate fi asociată cu un întreruptor dat este

precizată în cataloage.

7.4. CORELAREA ÎNTRE SIGURANŢE CONSECUTIVE ÎNTR-O REŢEA RAMIFICATĂ

Siguranţele consecutive dintr-o reţea ramificată (fig. 7.4.1) trebuie să asigure selectivitate protecţiei.

În caz de defect scurtcircuit în oricare din circuitele 1, 2 sau 3, trebuie să funcţioneze numai siguranţa aferentă F1, F2 sau F3. Siguranţa din amonte F4 trebuie să rămână intactă, pentru a asigura continuitatea alimentării circuitelor fără defect aceasta va fi însă afectată termic, putând "îmbătrâni" în caz de solicitări repetate.

3.56

1 2 3

F1 F3F2

F4

I1 I2 I3

I4

Isc

Isc

t

I

t4

t1

F1 F4

Fig. 7.4.2Fig. 7.4.1

12.04.23

Condiţia necesară şi suficientă de corelare este ca cele două caracteristici de protecţie (Fig.7.4.2) ale siguranţelor implicate să nu se suprapună sau să se intersecteze pe tot domeniul posibil de curenţi de defect.

Mai precis, valoarea integralei Joule de funcţionare (rupere) a siguranţei din aval trebuie să fie inferioară integralei Joule de prearc a siguranţei din amonte, la aceeaşi valoare a curentului de scurtcircuit.

Condiţia este îndeplinită, în general, atunci când curenţii nominali ai siguranţelor din amonte se găsesc în raportul de minim 1,6: In4/In1 1,6; In4/In2 1,6…

În practică, condiţia de selectivitate echivalează cu o diferenţă de cel puţin două trepte pe scara curenţilor nominali ai siguranţelor. De exemplu, dacă In1 = 25 A; In2 = 20 A, In3 = 50A, rezultă : In4 In 50 In 32 In 80; prin urmare In4 80 A.

7.5. CORELAREA ÎNTRE ÎNTRERUPTOARE CONSECUTIVE ÎNTR-O REŢEA RAMIFICATĂ

Schema (fig. 7.5.1) trebuie să satisfacă cerinţele de selectivitate.În caz de defect scurtcircuit în unul din circuitele 1, 2 sau 3, trebuie să deconecteze

Q1, Q2, sau Q3, întreruptorul din amonte Q4 asigurând în continuare alimentarea punctului de distribuţie respectiv.

3.57

I(Im4 )'Im1

(Isc )'

t1

(t4)'

Q1

Q4

(Im4 )''

(Isc )''

(t4)''

t

Fig. 7.5.3

Fig. 7.5.2Fig. 7.5.1

1 2 3

Q1 Q3Q2

Q4

I1 I2 I3

I4

Isc

Aparat activatIntreruperea circuitului

t

IIm4Im1

Q1

Q4

Isc1 Isc2

Q1 Q1+Q2Q1/Q2/Q1+Q2 ??Q1

12.04.23

Condiţiile de selectivitate sunt :a selectivitatea ampermetrică (Fig.7.5.2), în cazul întreruptoarelor din categoria A,

este asigurată dacă intensitatea curentului de reglaj al declanşatoarelor electromagnetice ale întreruptorului din amonte este superioară curentului respectiv pentru întreruptorul din aval.

Condiţia este realizabilă deoarece In4 > In1, In4 > In2, iar reglarea declanşatoarelor se face la un multiplu al lui In.

Practic, trebuie verificată relaţia: .

În mod normal, Isc4 > Isc1 datorită impedanţei mai reduse a reţelei până la locul defectului (pentru Isc1 se adaugă impedanţele barelor şi cablurilor până la locul defectului).

Selectivitatea este parţială, pentru curenţi inferiori curentului de reglaj al întreruptorului din amonte.

b) selectivitatea cronometrică (fig. 7.5.3) se poate realiza dacă întreruptorul din amonte este de clasă B (este prevăzut cu un dispozitiv de întârziere încorporat în declanşatorul electromagnetic care are şi un declanşator instantaneu) iar întreruptorul din aval aparţine clasei A.

La sunt activate ambele aparate, dar va funcţiona întreruptorul Q1, deoarece

. Întreruptorul Q4 va funcţiona numai la curenţi . Aparatele care corespund cerinţelor de selectivitate sunt precizate în cataloage.

7.6. Corelarea întreruptor automat – siguranţe consecutive într-o reţea ramificată

Schema din figura 7.6.1 urmăreşte realizarea selectivităţii.În caz de defect în circuitul 1, trebuie să funcţioneze numai siguranţa F1, întreruptorul

Q4 rămânând închis.În acest scop, caracteristica t(I) de funcţionare a întreruptorului trebuie să se situeze

deasupra caracteristicii siguranţei (în acelaşi sistem de axe), la o distanţă suficientă, ţinând seama de dispersiile caracteristicilor (fig. 7.6.2).

3.58

Q4

1 2 3

F1 F3F2

Isc

t

I

t1

Q4

F1

t4

Fig. 7.6.2Fig. 7.6.1

12.04.23

8. INSTALAŢII PENTRU COMPENSAREA PUTERII REACTIVE ÎN REŢELELE ELECTRICE

8.1. Circulaţia de putere reactivă în sistemul electroenergetic. Factorul de putere

Aşa cum s-arătat (§ 3.1), în reţelele de curent alternativ fără receptoare deformante simultan cu circulaţia de putere activă care are loc într-un singur sens, de la generator la receptor, are loc şi o circulaţie de putere reactivă

În absenţa receptoarelor deformante, puterea aparentă S este legată de puterile activă şi reactivă prin relaţia

(8.1.1)

care poate fi ilustrată grafic sub forma triunghiului puterilor (fig. 4.1.2).Puterea reactivă a sarcinii totale a unui consumator de energie electrică are, de regulă,

un caracter inductiv, curentul de sarcină fiind defazat în urma tensiunii ; în acest caz, se consideră, convenţional, că puterea reactivă este pozitivă (QL > 0) şi că receptoarele reprezintă consumatori de putere reactivă. Pentru alte receptoare, curentul absorbit este defazat înaintea tensiunii ; receptoarele în cauză sunt considerate, convenţional, surse de putere reactivă iar puterea reactivă corespunzătoare se ia în calcule cu semnul minus (QC < 0).

Puterea reactivă totală este :

Relaţia dintre puterile activă şi reactivă este caracterizată prin factorul de putere care, în regim sinusoidal, reprezintă cosinusul unghiului de defazaj dintre tensiunea reţelei şi curentul din reţea exprimat, de regulă (în reţele trifazate), sub una din formele :

(8.1.2)În regim nesinusoidal, factorul de putere K ţine seama şi de puterea deformantă, dar

nu mai are aceeaşi semnificaţie ca mai sus.Expresia (8.1.2) defineşte factorul de putere instantaneu, la un anumit moment din

funcţionarea unei instalaţii, obţinut prin măsurarea simultană a puterilor activă şi reactivă sau a puterii active, tensiunii şi curentului.

Întrucât funcţionarea instalaţiilor unui consumator este caracterizată, în general, de o sarcină variabilă în timp, cerută de procesul tehnologic şi de programul de lucru, se defineşte un factor de putere mediu ponderat pe o anumită perioadă de timp (de exemplu, o lună), pe baza consumului de energie activă Wa şi de energie reactivă Wr :

(8.1.3)

care serveşte, uzual, la aprecierea instalaţiei consumatorului şi la tarifarea energiei electrice consumate de acesta.

Factorul de putere mediu ponderat este de două feluri :- natural, când se stabileşte pentru o instalaţie în care nu sunt conectate instalaţii

speciale de compensare ;- general, când se determină luând în considerare instalaţiile de compensare speciale

ale consumatorului.Valoarea factorului de putere mediu ponderat general corespunzător căreia nu se

tarifează energia reactivă consumată este denumită factor de putere neutral şi este 0,92.

3.59

12.04.23

Factorul de putere serveşte ca măsură a puterii reactive vehiculate în reţea, în raport cu puterea activă cerută de consumator. În felul acesta, reducerea consumului şi circulaţiei de putere reactivă este, în general, echivalentă cu îmbunătăţirea factorului de putere.

8.2. Consumatori de putere reactivă

Funcţionarea multor receptoare este însoţită de consumarea din reţea nu numai de putere activă ci şi de putere reactivă. Acestea sunt receptoarele care, conform principiului de funcţionare, utilizează câmpul magnetic alternativ, cum sunt motoarele asincrone, cuptoarele de inducţie, transformatoarele de sudură, redresoarele alimentate prin transformatoare, precum şi elementele reţelelor de transport şi distribuţie (transformatoarele, liniile, reactoarele).

Principalii consumatori de putere reactivă sunt motoarele asincrone şi transformatoarele cărora le revine circa 60% respectiv 25% din toată puterea reactivă a sistemului electroenergetic legată de producerea câmpurilor magnetice alternative ; la nivelul consumatorilor industriali, ponderile sunt : circa 70% pentru motoarele asincrone şi 20% pentru transformatoare. Diferenţa dintre consumurile de putere reactivă la motoarele asincrone şi transformatoare, la aceeaşi putere activă şi aceeaşi solicitare magnetică, provine din faptul că puterea reactivă de magnetizare, care constituie cea mai importantă componentă a puterii reactive, depinde de volumul circuitului magnetic la care, în cazul motoarelor asincrone, se adaugă şi volumul întrefierului (inexistent la transformatoare). O altă componentă a puterii reactive a motoarelor asincrone şi transformatoarelor este puterea reactivă de dispersie, care este funcţie de sarcină.

În cazul motoarelor asincrone, puterea reactivă de magnetizare (sau puterea de mers în gol) constituie cea mai mare parte din puterea reactivă a motorului, în funcţie de întrefierul şi de încărcarea maşinii

Având în vedere încărcarea medie în exploatare (evaluată prin factorul de încărcare = P/Pn, < 0,5), se poate aproxima puterea reactivă a unui motor asincron ca fiind constantă şi independentă de sarcină, în timp ce puterea activă depinde de sarcina motorului. Se menţionează, de asemenea, că puterea activă a motoarelor asincrone rămâne practic constantă la abateri mici ale tensiunii faţă de tensiunea nominală, pe când puterea reactivă depinde esenţial de variaţia tensiunii.

În condiţii reale de exploatare, puterea reactivă totală a transformatoarelor poate fi evaluată la 10% din puterea nominală (8% puterea de mers în gol şi 2% puterea de dispersie).

Instalaţiile cuptoarelor electrice cu arc consumă putere reactivă prin transformatorul de alimentare a cuptorului, autotransformatorul reglabil al cuptorului şi circuitul de alimentare a cuptorului de la transformator ; puterea reactivă a cuptorului cu arc propriu-zis este neglijabilă . Factorul de putere al instalaţiei este, de obicei, suficient de mare (0,8 0,9) dar consumul absolut de putere reactivă este mare, raportat la puterea cuptorului (care poate ajunge la 40 MVA).

Un redresor trifazat comandat consumă o putere reactivă (8.2,1)

unde : este valoarea medie a curentului redresat ; - valoarea medie a tensiunii redresate ;- tensiunea redresată ideală în gol corespunzătoare tensiunii alternative

iar factorul de putere pentru fundamentală este :

(8.2.2)

8.3. Surse de putere reactivă

3.60

12.04.23

Cele mai utilizate surse de putere reactivă ale consumatorilor industriali sunt motoarele sincrone existente în instalaţie şi bateriile de condensatoare instalate special în acest scop.

Motoarele sincrone supraexcitate, funcţionând cu factor de putere capacitiv, pot genera o putere reactivă maximă :

(8.3.1)

determinată de mărimile nominale ale motorului (puterea Pn, factorul de putere cosjn şi randamentul n) şi de încărcarea maximă cu putere reactivă, exprimată prin factorul m care depinde de tipul motorului, de încărcarea cu putere activă () şi de tensiunea relativă la borne U/Un (pentru cosjn = 0,9 capacitiv : = 0,9 ® m = 0.91,16) ; = 0,7 ® m = 1,151,36).

Condensatoarele derivaţie furnizează o putere reactivă Qc funcţie de capacitatea C a condensatorului şi de tensiunea Uc la bornele acestuia :

(8.3.2)

8.4. Efectele circulaţiei de putere reactivă

Energia reactivă este inutilizabilă din punct de vedere practic, neputând fi convertită în altă formă de energie în scop util. Circulaţia de putere reactivă în reţelele electrice, alături de circulaţia de putere activă solicitată de receptoarele electrice, este însă inevitabilă în prezenţa receptoarelor sau altor elemente a căror funcţionare se bazează pe câmpul electric sau magnetic şi produce efecte negative în reţelele respective.

Asupra furnizorului de energie electrică se manifestă următoarele efecte :- scăderea capacităţii de producere şi de transport a puterii active întrucât, din

considerente de încălzire, mărimea caracteristică a generatoarelor, transformatoarelor şi liniilor de transport este puterea aparentă ; puterea activă generată şi transportată va fi cu atât mai redusă cu cât puterea reactivă va fi mai mare

(8.4.1)- creşterea pierderilor de putere activă în instalaţiile de transport şi distribuţie,

pierderile datorate circulaţiei de putere reactivă (proporţionale cu pătratul puterii reactive) adunându-se la pierderile datorate circulaţiei de putere activă , la aceeaşi rezistenţă R a liniei

(8.4.2)

- creşterea pierderilor de tensiune ; pierderile de tensiune au valoarea (§ 10.3) :

(8.4.3)

R şi X fiind rezistenţa respectiv reactanţa circuitului considerat, iar U – tensiunea aplicată.Pentru a asigura menţinerea tensiunii la valori normale, sunt necesare transformatoare

cu prize de reglaj (eventual, cu reglaj sub sarcină), iar pentru furnizarea puterii active cerute trebuie instalate noi capacităţi în centrale şi noi linii de transport.

În instalaţiile consumatorului se constată :- creşterea pierderilor de tensiune, cu consecinţe negative asupra cuplului de pornire al

motoarelor asincrone (proporţional cu pătratul tensiunii) şi asupra funcţionării altor receptoare (în particular, a lămpilor pentru iluminat) ;

- creşterea încălzirii conductoarelor reţelei de distribuţie, datorită creşterii curentului

aparent , la aceeaşi putere activă consumată (la cosj = 0,6, curentul creşte în

raportul 1/cosj = 1,66, iar puterea în raportul 1/cos2j = 2,77 faţă de un consumator rezistiv).

3.61

12.04.23

Totodată, consumatorul trebuie să suporte costul energiei reactive consumate peste limita corespunzătoare factorului de putere neutral.

8.5. CAUZELE CONSUMULUI RIDICAT SI NERAŢIONAL DE PUTERE REACTIVĂ

ŞI ALE FACTORULUI DE PUTERE SCĂZUT

Trecerea în revistă a principalilor consumatori de putere reactivă (§ 8.2) scoate în evidenţă ponderea mare a puterii reactive consumate de motoarele asincrone. Cauzele consumului ridicat şi neraţional de putere reactivă trebuie căutate deci în primul rând la aceasta categorie de receptoare ; ele constau în :

a. Funcţionarea motoarelor asincrone neîncărcate suficient sau în gol. Factorul de încărcare al motoarelor care funcţionează în instalaţiile unui consumator este cuprins aproximativ în limitele (1,2 1,4)kc, kc fiind coeficientul de cerere care depinde de specificul consumatorului. Factorul de încărcare mediu în industria constructoare de maşini, de exemplu, este cuprins între 0,2 şi 0,3, ceea ce corespunde unui factor de putere redus (0,4 0,6). Slaba încărcare provine, în parte, din existenţa unui număr redus de trepte standardizate de putere la motoare, care face ca puterea motorului de antrenare sa fie aleasă totdeauna superioară puterii cerute de mecanismul acţionat. Pe de altă parte, regimul real de încărcare a maşinilor antrenate este, de regulă, mai uşor decât cel nominal. În plus există numeroase pauze în funcţionarea maşinii antrenate, cerute în principal de procesul tehnologic dar şi de organizarea muncii, în timpul cărora motorul funcţionează în gol.

b. Executarea unor reparaţii necorespunzătoare. Creşterea întrefierului (prin strunjirea rotorului) sau reducerea numărului de spire în crestătura statorului (la rebobinare) au ca efect creşterea curentului de magnetizare şi deci a puterii reactive consumate.

c. Creşterea tensiunii de alimentare la reducerea sarcinii transformatoarelor (de exemplu, în schimbul de noapte). Creşterea tensiunii duce la mărirea curentului de magnetizare.

În acelaşi timp, înrăutăţirea factorului de putere se datoreşte funcţionării transformatoarelor slab încărcate timp îndelungat.

Schemele adoptate pentru redresoarele comandate pot conduce, de asemenea, la un factor de putere scăzut.

O contribuţie la circulaţia de putere reactivă revine şi lămpilor cu descărcare electrică în vapori metalici care funcţionează în scheme cu balast inductiv necompensate.

8.6. MIJLOACE PENTRU EVITAREA CONSUMULUI SI CIRCULAŢIEI NERAŢIONALE

DE PUTERE REACTIVĂ ŞI PENTRU ÎMBUNĂTĂŢIREA FACTORULUI DE PUTERE

8.6.1. Principii

Analiza cauzelor consumului mare şi neraţional de putere reactivă (§ 8.5) şi a funcţionării consumatorilor de putere reactivă (§ 8.2) scoate în evidenţă faptul că factorul de putere al acestora, chiar în condiţii de funcţionare nominale, se găseşte sub valoarea factorului de putere neutral. În plus, datorită condiţiilor reale de exploatare, apare o scădere şi mai pronunţată a factorului de putere. Rezultă că îmbunătăţirea factorului de putere trebuie să vizeze două aspecte :

- aducerea factorului de putere al receptoarelor, în exploatare, cât mai aproape de factorul de putere nominal ;

- creşterea factorului de putere cel puţin până la valoarea factorului de putere neutral.

3.62

12.04.23

Corespunzător, mijloacele de îmbunătăţire a factorului de putere se grupează în mijloace naturale şi mijloace speciale.

Mijloacele naturale ţin de alegerea şi exploatarea corectă şi raţională a utilajelor existente în instalaţii şi constau în măsuri tehnico-organizatorice cum sunt :

- încărcarea cât mai completă a motoarelor asincrone ;- înlocuirea motoarelor asincrone supradimensionate ;- înlocuirea transformatoarelor slab încărcate ;- folosirea unui grafic adecvat de funcţionare a transformatoarelor în paralel ;- folosirea unor scheme adecvate pentru redresoarele comandate ;- alimentarea cu tensiune redusă a motoarelor asincrone supradimensionate ;-deconectarea motoarelor şi transformatoarelor de sudură la mers în gol ;- executarea de reparaţii corecte ale motoarelor ;- înlocuirea motoarelor asincrone cu motoare sincrone ;- folosirea optimă a capacităţii de compensare a motoarelor sincrone existente în

instalaţie.După epuizarea mijloacelor naturale, se va recurge la mijloacele speciale care se referă

la folosirea locală a unor surse de putere reactivă special instalate, care să compenseze în mare parte consumul de putere reactivă, evitând vehicularea acesteia pe o porţiune mare a reţelei. În principal, se recurge la :

- utilizarea compensatoarelor sincrone ;- utilizarea compensatoarelor statice, sub forma bateriilor de condensatoare.În cele ce urmează , vor fi analizate succint cele mai importante din mijloacele folosite

în instalaţiile consumatorului.

8.6.2. Creşterea coeficientului de încărcare a motoarelor

Printr-o organizare mai bună a producţiei, se poate asigura o funcţionare a motoarelor asincrone cât mai aproape de regimul nominal, asigurând efectuarea de operaţii adecvate puterii fiecărei maşini, precum şi evitarea pauzelor inutile (netehnologice).

8.6.3. Înlocuirea motoarelor asincrone supradimensionte

În cazurile în care se poate stabili cu exactitate puterea necesară funcţionării maşinii antrenate, în anumite condiţii de exploatare, constatându-se că aceasta se găseşte şi se menţine cu mult sub puterea nominală a motorului electric, se pune problema folosirii unui motor de putere mai mică. În această situaţie, trebuie avute în vedere următoarele aspecte :

- înlocuirea sa fie permisă de condiţiile de montaj (spaţiul disponibil, accesibilitate, cuplaje şi transmisii) ;

- supraîncărcarea să nu fie posibilă ;- reducerea puterii este însoţită de reducerea randamentului motorului (putând duce la

creşterea consumului de putere activă în motor) şi de scăderea pierderilor de putere pe reţeaua de alimentare (efectul principal resimţindu-se cu precădere în instalaţiile furnizorului).

Rentabilitatea înlocuirii este asigurată dacă rezultă o reducere a pierderilor de putere activă în sistemul electroenergetic şi în motor iar cheltuielile de investiţii ocazionate de înlocuire se amortizează în 7 ani, pe seama economiei de energie realizate.

Studiile efectuate arată că, în condiţiile menţionate anterior :- se recomandă înlocuirea tuturor motoarelor asincrone încărcate în medie sub 45%

din puterea nominală ;- înlocuirea motoarelor asincrone încărcate în medie cu 45 70% din puterea

nominală este posibilă în urma unui studiu tehnico-economic de rentabilitate.

8.6.4. Alimentarea cu tensiune redusă a motoarelor asincrone slab încărcate

3.63

12.04.23

Factorul de putere al unui motor asincron creşte la scăderea tensiunii aplicate, datorită reducerii curentului de magnetizare. Concomitent, scade cuplul dezvoltat de motor (cu pătratul raportului tensiunilor). Rezultă că un motor încărcat timp îndelungat cu sarcină redusă poate fi alimentat cu tensiune redusă.

Procedeul practic constă în modificarea conexiunilor din triunghi în stea la motoarele încărcate timp îndelungat sub 30% din sarcina normală şi care au conexiunea în triunghi la funcţionarea normală. Astfel, dacă slaba încărcare este permanentă iar pornirea se face în gol, se recurge la schimbarea definitivă a conexiunilor la bornele motorului, acesta urmând să dezvolte un cuplu de trei ori mai mic decât cuplul nominal. Dacă încărcarea slabă este temporară sau pornirea se face în sarcină, alimentarea motorului se realizează prin intermediul unui comutator stea-triunghi ; pe perioada slab încărcată se utilizează conexiunea în stea iar la încărcare mai mare sau la pornire se trece la conexiunea în triunghi.

Sarcina începând de la care se trece la conexiunea în triunghi rezultă din asigurarea stabilităţii în funcţionare, prin evitarea ajungerii la "deprinderea" motorului, precum şi a încălzirii admisibile. Având în vedere că cuplul de desprindere este aproximativ dublul cuplului nominal, în cazul conexiunii în stea acesta reprezintă 2/3 din cuplul nominal al motorului ; adoptând un coeficient de siguranţă 1,5, rezultă că funcţionarea în triunghi se impune începând cu cuplul 2/4,5 0,44 din cuplul nominal.

Funcţionarea în stea asigură şi îmbunătăţirea randamentului, prin scăderea pierderilor în fier (dependente de tensiune).

8.6.5. Deconectarea motoarelor şi transformatoarelor de sudură la funcţionarea în gol

Având în vedere că puterea reactivă de mers în gol a motoarelor asincrone şi a transformatoarelor are o pondere importantă, în schemele de comandă se prevăd limitatoare de mers în gol, care să asigure deconectarea acestora ori de câte ori pauza dintre operaţiile active efectuate depăşeşte o anumită valoare. Prin deconectare, se asigură reducerea consumului atât de energie activă cât şi de energie reactivă.

Ţinând seama de puterea activă consumată la pornirea motorului, după fiecare întrerupere, folosirea limitatoarelor de mers în gol devine rentabilă pentru pauze de lucru care depăşesc 10 secunde ; îmbunătăţirea factorului de putere mediu ponderat se obţine deja la eliminarea pauzelor peste 4 secunde.

8.6.6. Înlocuirea motoarelor asincrone cu motoare sincrone şi utilizarea capacităţii de compensare a motoarelor asincrone in funcţiune

Motoarele sincrone prezintă avantajul, faţă de motoarele asincrone, că pot funcţiona cu orice factor de putere, inductiv sau capacitiv sau egal cu 1, prin reglarea curentului de excitaţie. Apare deci utilă, din punct de vedere al consumului de putere reactivă şi al factorului de putere, înlocuirea, ori de câte ori este posibil, a motoarelor asincrone cu motoare sincrone. Practic, înlocuirea se recomandă cu precădere pentru puteri peste 100 kW.

Prin capacitatea de compensare a unui motor sincron se înţelege raportul dintre puterea reactivă furnizată în reţea, prin supraexcitare, şi puterea sa aparentă nominală.

Motoarele sincrone existente în instalaţie şi subîncărcate, funcţionând la un factor de putere apropiat de unitate, pot fi folosite ca surse de putere reactivă, prin funcţionarea la curentul de excitaţie nominal, utilizându-se complet capacitatea lor de compensare.

O altă cale ar constitui-o supradimensionarea motoarelor sincrone, faţă de necesităţile de putere mecanică cerută, corespunzător unui factor de putere capacitiv, în vederea compensării puterii reactive solicitate de alte receptoare din reţea. Soluţia este economică, investiţia suplimentară în vederea creşterii puterii aparente fiind minimă.

3.64

12.04.23

8.6.8. Folosirea anumitor scheme pentru redresoarele comandate

Schemele de redresare clasice, cu o singură punte, sunt caracterizate printr-un factor de putere scăzut la reglaj profund ( << ). În schimb, la schemele care conţin un transformator cu trei înfăşurări şi două punţi în serie comandate succesiv factorul de putere este mai bun.

8.6.9. Utilizarea condensatoarelor

Dintre mijloacele speciale pentru îmbunătăţirea factorului de putere folosite în reţelele de joasă tensiune în care puterea reactivă nu depăşeşte 30 Mvar, se remarcă în primul rând folosirea condensatoarelor ca surse de putere reactivă, datorită multiplelor avantaje oferite, printre care : construcţie şi exploatare simple, montaj uşor, preţ de cost redus, posibilităţi de extindere sau de fracţionare a instalaţiei în funcţie de locul de consum şi de puterea utilizată, consum redus de putere activă (0,0025 0,005 kW/kvar).

Condensatoarele trebuie utilizate cu precauţie în reţelele cu număr mare de convertoare statice, folosite în acţionările electrice cu tiristoare şi în alte instalaţii tehnologice. Sarcina neliniară a convertoarelor conduce la apariţia armonicilor superioare de rang n=kp1 (k=1,2,3,….., p - număr de comutaţii în decursul unui perioade a tensiunii alternative) :

Funcţionarea bateriilor de condensare împreună cu convertoarele de putere duce la parcurgerea condensatoarelor de către curenţii armonicilor superioare, ceea ce poate avea ca efecte apariţia rezonanţei de curent şi de tensiune pe una din armonici şi avarierea bateriei de condensatoare.

Condensatoarele pentru compensarea puterii reactive se realizează industrial sub forma unor module prefabricate (de exemplu, module trifazate de 15 sau 20 kvar).

8.7. Repartizarea şi amplasarea bateriilor de condensatoare

Din punct de vedere al modului de repartizare şi de amplasare a bateriilor de condensatoare, se deosebesc trei tipuri de compensare : individuală, pe grupe şi centralizată.

Compensarea individuală se aplică, în primul rând, în cazul receptoarelor cu consum mare de putere reactivă (motoare asincrone, transformatoare, cuptoare electrice) şi cu funcţionare continuă, asigurând compensarea puterii reactive chiar la locul de consum şi descărcând restul reţelei de circulaţia puterii reactive, cu toate avantajele ce decurg din aceasta (fig. 8.7.1, nivelul A).

La compensarea individuală a motoarelor asincrone, bateria de condensatoare este legată, de regulă, direct la bornele motorului (fig. 8.7.2), conectarea şi deconectarea de la reţea realizându-se odată cu motorul, prin acelaşi aparat de comutaţie. Pentru a evita supracompensarea în cazul subîncărcării şi autoexcitarea în cazul frânării motorului, se compensează uzual circa 90% din puterea reactivă de mers în gol, asigurându-se un factor de putere în jur de 0,9 la încărcarea normală şi de circa 0,95 la încărcarea incompletă sau în gol.

Puterea reactivă necesară pentru compensarea motoarelor asincrone trifazate rezultă, în funcţie de puterea nominală , din tabelul 8.7.1.

3.65

12.04.23

Tabelul 8.7.1 Puterea reactivă la compensarea motoarelorPn, kW 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30Qn, kvar 2 2,5 3 5 6 8 10 0,35 Pn

Compensarea individuală se aplică şi corpurilor de iluminat cu lămpi cu descărcare electrică în vapori metalici, capacitatea condensatoarelor fiind cea din tabelul 8.8.2, în funcţie de puterea lămpii.

Tabelul 8.7.2 Condensatoare pentru compensarea lămpilorP, W 20, 40 65 80 125 250 400C, F 4,7 7,5 6,3 10 20 25

Compensarea pe grupuri de receptoare se aplică atunci când consumatorii de putere reactivă sunt grupaţi, bateriile de condensatoare racordându-se la barele tablourilor de distribuţie aferente grupurilor de receptoare. Puterea bateriei şi modul de funcţionare se stabilesc în funcţie de curba puterii reactive necompensate a receptoarelor. Acest mod de compensare limitează, de asemenea vehicularea puterii reactive în reţeaua din amonte de locul de montare.

Compensarea centralizată (fig. 8.7.1, nivelul B) se poate realiza prin racordarea bateriei de condensatoare la barele tabloului general de distribuţie din postul de transformare. Bateria se execută în trepte cu comutare, de regulă, automat, în funcţie de puterea reactivă ce trebuie compensată, corespunzător funcţionării receptoarelor alimentate. Bateria poate fi conectată şi pe partea de medie tensiune a reţelei, de exemplu în punctul de alimentare (fig. 8.7.1, nivelul C). La compensarea centralizată, în medie tensiune, efectele pozitive nu se resimt la instalaţiile de joasă tensiune ale consumatorului (în aval de locul de montare ).

8.8. Calculul bateriei de condensatoare

Puterea Qb a bateriei de condensatoare se determină astfel încât, la o anumită putere activă P dată, absorbită sub un factor de putere cosj1, să se obţină factorul de putere îmbunătăţit cosj2 > cosj1. Pe baza figurii 8.8.1, rezultă direct :

3.66

Fig. 8.7.2Fig. 8.7.1

A

B

C

M3~

12.04.23

(8.8.1)

În circuitele monofazate, capacitatea condensatoarelor bateriei se obţine din relaţia :

de unde ;

(8.8.2)

Capacitatea condensatoarelor bateriei în reţelele trifazate depinde de modul de conectare : în stea sau în triunghi (fig. 8.8.2).

Puterea reactivă a condensatoarelor montate pe un braţ al stelei sau pe o latură a triunghiului este :

(8.8.3)

În cazul conexiunii în triunghi (fig. 8.8.2, a), rezultă :

de unde :

(8.8.4)

Pentru conexiunea în stea (fig. 8.8.2, b) :

3.67

Q 1Q b

Q 2

P

S 2

S 1

jj

Fig. 8.8.1

Fig. 8.8.2

C

L1

L2

L3

I

U

C Y

L1L2

L3

IY

U

a b

12.04.23

(8.8.5)

Prin urmare, la aceeaşi putere reactivă, conexiunea în triunghi necesită capacităţi de trei ori mai mici decât conexiunea în stea, dar solicitarea dielectrică a acestora este de ori mai mare. În instalaţiile de joasă tensiune, unde solicitarea dielectrică nu este o problemă esenţială, se utilizează practic numai conexiunea în triunghi.

Întrucât la deconectarea de la reţea, la trecerea naturală a curentului prin valoarea zero, condensatoarele rămân încărcate la valoarea de vârf a tensiunii reţelei, prezentând pericol de electrocutare, se prevăd rezistenţe de descărcare Rd montate în paralel cu condensatoarele C, care asigură, după deconectare, scăderea tensiunii la bornele condensatoarelor la o valoare admisibilă Ua într-un timp td (fig. 8.8.3). Valoarea rezistenţei de descărcare se obţine din ecuaţia procesului tranzitoriu de descărcare :

Punând condiţia ca la t = td să se asigure uc = Ua, rezultă :

(8.8.6)

Normativele în vigoare impun td = 60 s, Ua = 40 V.Dat fiind consumul minim de putere activă în rezistenţele de descărcare (PR = U2/Rd),

acestea se menţin, de regulă conectate permanent în paralel cu bateria. În reţelele trifazate, se recomandă montarea rezistenţelor de descărcare în triunghi, în vederea asigurării descărcării condensatoarelor şi la întreruperea unei rezistenţe.

La compensarea individuală a motoarelor şi transformatoarelor, descărcarea condensatoarelor are loc pe înfăşurările acestora.

8.9. Circuitul bateriei de condensatoare

3.68

Fig. 8.8.3

12.04.23

Circuitul unei baterii de condensatoare de joasă tensiune cuprinde : cablul de legătură, aparate de comutaţie, aparate de protecţie şi aparate de măsură.

Alegerea elementelor circuitului de putere se face plecând de la curentul nominal

Pentru curenţi de valori mari, bateria se poate împărţi pe mai multe circuite în paralel, în care caz curentul nominal de calcul se determină în funcţie de puterea reactivă a fiecărui circuit în parte.

Trebuie avut în vedere că în circuit pot apare suprasarcini, prin creşterea frecvenţei reţelei sau atunci când tensiunea de alimentare conţine armonici superioare.

Trebuie luat în considerare curentul de vârf la conectarea sarcinii capacitive.Conductoarele de alimentare trebuie dimensionate pentru un curent de calcul

Contactoarele şi întreruptoarele se aleg în funcţie de capacitatea de comutare a puterii reactive, indicată în cataloagele de produs.

Releele/declanşatoarele termice şi electromagnetice din circuit se reglează la

Siguranţele fuzibile vor avea curentul nominal al elementului de înlocuire

Pentru a putea verifica starea condensatoarelor şi tensiunea la bornele lor, fiecare circuit al bateriei este prevăzut cu câte un ampermetru pe fiecare fază (eventual, prin intermediul unui transformator de măsură de curent) şi cu un voltmetru, conectat prin intermediul unui comutator voltmetric, care poate măsura tensiunile de linie şi de fază.

Bateria de condensatoare poate fi realizată în trepte care se conectează sau se deconectează separat, în funcţie de variaţiile puterii reactive în punctul de racordare. Comutarea treptelor se poate face manual sau automat. Ca aparate de comutaţie se folosesc contactoare.

ANEXA 1

SIMBOLURI GRAFICE (EXEMPLE)

1. Contururi, incinte, carcase. a) Obiect (echipament, dispozitiv, unitate funcţională, component, funcţie); b) înveliş (balon sau capsulă), incintă, carcasă; c) Linie de separare, pentru delimitarea unui grup de elemente

3.69

12.04.23

asociate fizic sau funcţional (poate fi utilizată orice

combinaţie de linii scurte şi lungi); d) Ecran, blindaj. Simbolurile c) şi d) pot constitui orice contur convenabil).

2. Felul curentului şi tensiunii; a) curent continuu; b) curent alternativ; c) curent redresat, cu componentă alternativă; d) polaritate pozitivă; e) polaritate negativă; f) conductor neutru; g) conductor median

3. Variabilitate, reglare: a) reglare; b) reglare neliniară; c) reglare cu preselectare; d) variabilitate intrinsecă; e) variabilitate intrinsecă neliniară; f) treaptă, funcţionare în trepte/pas cu pas; g) idem, cu indicarea numărului de trepte (de exemplu, 4); h) variabilitate/reglaj continuu. Simbolurile de variabilitate şi reglare se plasează peste simbolurile elementelor

sub un unghi de 45o sau alături de acestea

4. a) Defect electric (indică localizarea defectului); b) Conturnare, străpungere

5. Masă, şasiu

6. a) Pământ/legare la pământ; b) idem, fără zgomot; c) Pământ/legare la pământ de protecţie

7. a) Conductor ecranat; b) Două conductoare în acelaşi ecran; c) Două conductoare (din patru) în acelaşi ecran

8. a) Pereche coaxială; b) Pereche coaxială racordată la un dispozitiv; d) Pereche coaxială ecranată

9. Circuit/linie de curent alternativ trifazat, 50 Hz, 400 V (între faze), trei conductoare de linie cu secţiunea de 25 mm2 fiecare şi un conductor neutru cu secţiunea de 16 mm2, în reprezentare: a) multifilară; b) unifilară

10. Conexiuni între conductoare: a) Punct de conexiune, derivaţie; b) Conexiune în T (derivaţie simplă); c) Conexiune dublă în T; d) Punctul neutru într-un sistem multifazat (figurat

în reprezentare unifilară); e) Intersecţie de traseu, fără legătură electrică; f) Contact electric mobil (de exemplu, alunecător)

11. Rezistoare: a) Simbol general; b) Rezistor reglabil c) Rezistor cu contact glisant (cursor), reostat; d) Rezistor cu (2) prize fixe; e) Rezistor cu rezistenţă dependentă neliniar de temperatură; f,g) Potenţiometru cu contact glisant (f) şi cu preselectare/reglaj predeterminat (g); h) Şunt; i) Fotorezistor; j) Element de încălzire

3.70

12.04.23

12. Condensatoare: a) Simbol general; b) Condensator polarizat (de exemplu - electrolitic); c) Condensator reglabil; d) Condensator cu reglaj predeterminat

13. Inductanţă, bobină, înfăşurare, drosel: a) Simbol general; b...e) Idem, cu miez magnetic (b) şi cu întrefier (c), cu (2) prize fixe (d), reglabilă în trepte, cu contact mobil (e)

14. Diode semiconductoare: a) Simbol general; b) Diodă luminescentă (LED); c) Fotodiodă; d) Diodă tunel; e) Diodă Zener

15. Tiristoare: a) Tiristor, fără specificarea tipului de poartă; b) Tiristor comandat pe anod (poartă N); c) Tiristor comandat pe catod (poartă P); d) Tiristor blocabil (poartă nespecificată); e) Triac

16. Tranzistoare: a) PNP; b) NPN, cu colectorul conectat la capsulă; c) NPN cu avalanşă; d) unijoncţiune (TUJ), cu bază P; e) unijoncţiune, cu bază N; f) cu efect de câmp (TEC, FET), cu canal N; g) idem, cu canal P; h) fototranzistor PNP

17. Celulă fotovoltaică

18. Maşini de curent alternativ: a) Motor serie, monofazat; b) Motor cu repulsie, monofazat; c) Generator sincron trifazat cu conexiunea stea cu neutrul accesibil; d) Generator sincron trifazat cu toate extremităţile înfăşurărilor accesibile; e)Motor asincron monofazat cu extremităţile înfăşurării auxiliare accesibile; f) Motor asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit, cu înfăşurările conectate intern; g) idem, cu extremităţile înfăşurărilor accesibile; h) Motor asincron trifazat cu rotorul bobinat (cu inele)

19. Transformatoare de putere în reprezentare multifilară (F1) şi unifilară (F2): a) Transformator cu două înfăşurări, simbol general sau transformator monofazat; b) Autotransformator, simbol general; c) Autotransformator monofazat reglabil; d) Transformator trifazat cu conexiune triunghi/stea cu neutrul accesibil. Simbolul pentru miez se poate adăuga în reprezentarea multifilară, numai dacă este absolut necesar.

3.71

12.04.23

20. Transformatoare (de măsură) de curent: a) simbol general; b) cu primarul constituit din 5 spire; c) cu două miezuri magnetice şi respectiv două înfăşurări secundare (* - identificarea bornelor); d) cu două înfăşurări secundare pe acelaşi miez. F2 se foloseşte în reprezentarea unifilară.

21. Dispozitive de conexiune: a) Contact tată (al unei prize sau fişe); b) Contact mamă (al unei prize sau fişe); c) Fişă şi priză; d) Priză şi fişă, multipolare; e,f,g) Conector: partea fixă (e), partea mobilă (f), ansamblul (g); h) Soclu de priză cu contact de protecţie; i) Fişă şi priză de conector, de exemplu - călăreţ;

22. Simboluri distinctive (suplimentare) indicând funcţia contactului: a) Contactor; b) Întreruptor de putere; c) Separator; d) Separator de sarcină; e) Declanşare automată, realizată prin relee sau declanşatoare încorporate: f) Întreruptor de poziţie; limitator de cursă; g) Revenire automată; h) Menţinerea poziţiei (revenire neautomată)

23. Contacte cu două poziţii: a) contact de închidere (contact normal deschis); b) contact de deschidere (contact normal închis)

24. Contacte cu funcţionare întârziată (temporizată) în raport cu operaţia de activare sau dezactivare a dispozitivului de acţionare: a) Contact de închidere/ND, la activare (acţionare); b) idem, la dezactivare (revenire); c) Contact de deschidere/NI, la activare (acţionare); d) idem, la dezactivare (revenire).

25. Întreruptoare/aparate de comandă unipolare: a) Întreruptor/contact de închidere cu acţionare manuală, simbol general; b) Buton acţionat prin apăsare (contact de închidere); c) idem, acţionat prin tragere; d) idem, acţionat prin rotire; e) Buton de urgenţă (tip ciupercă) cu reţinere; f) Buton acţionat prin apăsare, cu reţinere. Se presupune că, de regulă, dispozitivele cu acţionare prin apăsare sau prin tragere au revenire automată iar cele acţionate prin rotire nu au revenire automată (sunt de tip cu reţinere)

3.72

12.04.23

26. Aparate de comutaţie: a) Întreruptor; b) Întreruptor de putere (de regulă, automat, cu declanşatoare încorporate); c) Contactor; d) Contactor asociat cu relee de suprasarcină ; e) Ruptor; f) Separator; g) Separator de sarcină

27. Siguranţe fuzibile şi aparate de comutaţie cu siguranţe: a) Siguranţă fuzibilă, simbol general; b) Siguranţă cu percutor; c) idem, cu circuit de semnalizare separat; d) Separator cu siguranţe fuzibile; e) Separator de sarcină cu siguranţe fuzibile

28. Organ de comandă/bobină de releu: a) Simbol general; b) pentru releu cu temporizare la revenire; c) pentru releu cu temporizare la acţionare; d) pentru releu cu temporizare la acţionare şi la revenire; e) pentru releu rapid (la acţionare şi la revenire) f) pentru releu cu zăvorâre mecanică; g) pentru releu polarizat; h) pentru releu cu remanenţă; i) pentru releu electronic

29. Organ de comandă pentru un releu termic

30. Releu de măsură sau dispozitiv aferent, simbol general. Asteriscul (*) poate fi înlocuit prin una sau mai multe litere sau simboluri distinctive care indică parametrii dispozitivului (de exemplu, U =0 - lipsă de tensiune; U< - tensiune minimă; I> - curent maxim)

31. Priză (soclu), în schemele monofilare şi topografice: a) Simbol general; b) cu contact de protecţie; c) multiplă (n socluri); d) cu întreruptor monopolar; e) cu transformator de separaţie - de exemplu, pentru aparat de ras; f) de telecomunicaţii, simbol general (destinaţia este precizată, de exemplu, prin: TP - telefon; FX - telex; TV – televiziune)

32. Întreruptoare, în scheme topografice: a) simbol general, întreruptor monopolar; b) cu lampă de semnalizare; c) bipolar; d) comutator monopolar; e) de capăt (de scară); f) comutator intermediar ("cruce"); g) buton; h) buton cu lampă de semnalizare încorporată; i) întreruptor pentru reducerea gradată a iluminării

33. a) Poziţie pentru corp de iluminat, reprezentată cu circuit; b) Poziţie pentru corp de iluminat pe perete (aplică), reprezentată cu circuit

34. Corp de iluminat cu lămpi fluorescente tubulare: a) Simbol general; b) cu trei lămpi; c) cu n lămpi

3.73

12.04.23

35. Conductoare particulare, în schemele topografice: a) neutru (N); b) de protecţie (PE); c) de protecţie şi neutru (PEN)

36. Reprezentări simplificate: a) Ramificaţie/conexiune cu n ramuri identice în paralel (o pereche de simboluri în oglindă indică extinderea

circuitului); b,c) Trecerea de la reprezentarea multifilară la reprezentarea unifilară şi invers; d,e) Divizarea (d) şi reconstituirea (e) unui cablu cu mai multe conductoare (de exemplu - 3); f,g) Punerea în fascicol (f) şi ieşirea din fascicol (g) a mai multor conductoare sau cabluri (partea oblică a liniei de conexiune indică locul unde se găseşte cealaltă extremitate)

ANEXA 2

3.74

12.04.23

3.75

M3~

-Q1

-X1

U1

W1

N1

V1

-F1

12

34

56

-Q2

12

34

56

-Q31

2

34

56

-K1

12

34

56

-X1

U2

W2

V2

-M1

U WV

-F2

12

-S2

34

111

2

13

14

111

2

13

14

-S3

34

-S1

34

95

96

Fig. A2.1. Schema circuitelor de alimentare şi de comandă pentru un motor asincron cu rotorul în scurtcircuit : pornire, oprire, reversare ; reprezentare asamblată (concentrată)

12.04.23

3.76

-Q1

-X1

U1

W1

N1

V1

-F1

12

34

56

12

34

56

M3~

-M1

U WV

12

34

56

-X1

U2

W2

V2

12

34

56

-F2129596

11123 4

1112

13 14

3 4

-K1

-Q2A1 A2

-Q3A1 A2

13 14

-S2

-S3

-S11 2

Fig. A2.2. Schema circuitelor de alimentare şi de comandă pentru un motor asincron cu rotorul în scurtcircuit : pornire, oprire, reversare ; reprezentare aranjată (ordonată)

12.04.23

3.77

Fig. A2.3. Schema circuitelor de alimentare şi de comandă pentru un motor asincron cu rotorul în scurtcircuit : pornire, oprire, reversare ; reprezentare desfăşurată

M3~

-Q1

-X1

U1

W1

N1

V1

-F212

-F1

12

34

56

-Q2

12

34

56

-Q3

12

34

56

-K11

2

34

56

-X1

U2

W2

V2

-M1

U WV

-Q1

13

14

-K1

95

96

-S1

12

-S3

34

-Q1

13

14

-Q1

13

14

-S2

34

-Q2

12

11

-Q3

A1

A2

-Q3

12

11

-Q2

A1

A2

12.04.23

3.78

1 2

-K1

-F3:2

96

95

22

21

-S1

13

14

-S2

14

13

-Q2

56

55

-QA1

14

13

-Q1

68

67

22

21

-Q1

A2

A1

-Q2

A2

A1

-Q1

A2

A1

-Q3

-F1:2

-F4

14

13

-QA1

22

21

-Q3

A2

A1

-QA1

M3~

L3

L2

L1

1 3 5

2 4 6

-Q1

-Q2

1 3 5

2 4 6

-Q3

1 3 5

2 4 6

-Q1

1 3 5

2 4 6

-K1

U1

V1

W1

U2

V2

W2

-M1

F1 ... F3

2

1

2

1

2

1

Fig. A2.4. Schema circuitelor de alimentare şi de comandă pentru un motor asincron cu rotorul în scurtcircuit : pornire stea-triunghi, oprire ; reprezentare desfăşurată

12.04.23

3.79

12.04.23

6. APARATE DE COMUTAŢIE ŞI DE PROTECŢIE 6.1. Aparataj de instalaţii 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. 6.2. Aparate de distribuţie 6.2.1. Tipuri de aparate Aparatele de distribuţie pot fi clasificate în :

3.80

12.04.23

14. ELECTROSECURITATEA ÎN INSTALAŢIILE ELECTRICE

14.1. Acţiunea curentului electric prin organismul uman

Aşa cum rezultă din § 1.4.3, efectele curentului electric reprezintă un mare pericol pentru organismul uman. Aceste efecte depind de mai mulţi factori printre care : caracteristicile fiziologice ale organismului, mediul de lucru (de exemplu, uscat sau umed), relaţia timp-curent.

Numeroase studii au pus în evidenţă valori periculoase şi valori admisibile ale intensităţii curentului, la frecvenţe diferite, corespunzătoare diverselor durate de acţiune a curentului. De exemplu, efectele curenţilor relativ mici, pentru durate sub 10 s, la frecvenţa de 50/60 Hz, constau în : furnicături uşoare (0,5 mA) ; senzaţii supărătoare, cu menţinerea controlului muscular (6 mA) ; limita de desprindere de elementul aflat sub tensiune (10 mA) ; dificultate respiratorie (15 mA) ; limita de paralizie respiratorie (30 mA).

Riscurile de imposibilitate a desprinderii, oprire a respiraţiei sau de fibrilaţie cardiacă ireversibilă cresc proporţional cu durata trecerii curentului prin organism, fapt ilustrat în figura 14.1.1 în care efectele curentului alternativ (15 100 Hz) sunt diferenţiate în patru zone (CEI 60479–1) dintre care zonele 3 şi 4 reprezintă un pericol real. În zona 3 (între curbele b şi c1) nu se manifestă afecţiuni organice, dar sunt probabile contracţii musculare, dificultăţi de respiraţie, perturbaţii reversibile ale funcţionării inimii. În zona 4, pe lângă efectele corespunzătoare zonei 3, probabilitatea de fibrilaţie ventriculară este : circa 5% între curbele c1 şi c2, sub 50% între curbele c2 şi c3, peste 50% începând de la curba c3.

Gradul de pericol al acţiunii curentului electric se evaluează deci, în primul rând, prin relaţia timp-curent (sau timp-tensiune). Un rol important revine însă şi traseului curentului prin corp, cel mai dificil fiind traseul longitudinal (cap-picioare), urmat de traseul mâna dreaptă-picioare care prezintă însă o mult mai mare probabilitate în instalaţiile electrice.

Având în vedere că valorile intensităţii curentului nu sunt aplicabile direct, mai ales în cadrul măsurilor preventive de protecţie şi că tensiunea aplicată corpului este determinată de instalaţia electrică, s-au stabilit anumite valori admisibile pentru tensiunea de contact în funcţie de durata trecerii curentului, care ţin seama de relaţia neliniară între tensiune şi curent.

Tensiunea limită de securitate (UL), reprezentând tensiunea maximă admisibilă pentru care nu există un risc major pentru om, este considerată 50 V pentru medii de activitate uscate

3.81

Fig. 14.1.1

12.04.23

sau cu umezeală redusă respectiv 25 V pentru activităţi în medii umede, pe amplasamente conductoare sau direct pe sol.

Tabelul 14.1.1 precizează, ca exemplu, durata maximă în care o persoană poate suporta o tensiune de contact prezumată.

Tabelul 14.1.1

Tensiune de contact prezumată, V

25 50 75 90 110 150 220 280

Durata maximă, s

UL = 50 V ¥ 5 0,6 0,45 0,34 0,27 0,17 0,12

UL = 25 V 5 0,48 0,30 0,25 0,18 0,10 0,05 0,02

14.2. Contactul electric cu solul

Contactul cu solul în cazul elementelor conductive ale instalaţiei electrice poate fi realizat fie accidental, fie intenţionat.

Punerea la pământ a unui element conductiv dintr-o instalaţie electrică defineşte stabilirea unui contact electric accidental cu pământul, ca urmare a unui defect în instalaţie (defect de izolaţie sau ruperea unui conductor), a unui element conductiv aflat în mod normal sub tensiune

Legarea la pământ a unui element conductiv dintr-o instalaţie electrică reprezintă stabilirea intenţionată a unui contact electric cu pământul, prin intermediul unor electrozi special destinaţi acestui scop, fie în scop funcţional, fie ca măsură de protecţie.

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).

Prin instalaţie de legare la pământ se înţelege ansamblul format din 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.

14.3. Prize de pământ

Prizele de pământ pot fi naturale, artificiale sau mixte.Prizele de pământ naturale utilizează elementele conductoare ale construcţiilor aflate

în legătură directă permanentă cu pământul, a căror reţea prezintă continuitate electrică: armături metalice ale fundaţiilor, stâlpi metalici sau din beton armat, conducte pentru fluide necombustibile (de exemplu, conducte de apă), învelişuri metalice ale cablurilor electrice pozate în pământ. Aceste prize nu necesită deci investiţii suplimentare în instalaţii.

Prizele de pământ artificiale sunt instalaţii special realizate, constituite dintr-un electrod (priză simplă) sau un ansamblu de electrozi îngropaţi în pământ, legaţi conductiv între ei (priză multiplă). Se folosesc electrozi metalici de forme diferite (ţeavă, bară, placă). O atenţie deosebita trebuie acordată protecţiei anticorosive a componentelor prizelor. În funcţie de modul de dispunere a electrozilor în pământ se deosebesc prizele verticale, orizontale sau combinate, soluţia depinzând în principal de rezistivitatea solului în zona de amplasare.

3.82

12.04.23

În practică se folosesc frecvent prizele mixte, obţinute prin legarea în paralel a prizelor naturale şi artificiale

Priza de pământ simplă este constituită dintr-un singur electrod.În vederea simplificării calculelor explicative, o priză de pământ simplă este modelată

printr-un electrod emisferic de rază r, cu baza la suprafaţa solului (fig. 14.3.1), prin care se scurge la pământ curentul Ip şi un electrod emisferic de rază infinită prin care se închide circuitul. Solul se consideră omogen , cu rezistivitatea constantă .

Curentul Ip se distribuie în pământ uniform şi simetric, în direcţie radială, iar densitatea de curent la o anumită distanţă x de centrul electrodului

(14.3.1)

scade rapid cu creşterea distanţei.Intensitatea câmpului electric (staţionar) care ia naştere în pământ, caracterizat prin

diferenţe de potenţial între diversele puncte, este dată de gradientul de potenţial şi este proporţională cu densitatea de curent jp şi cu rezistivitatea solului rp (legea conducţiei electrice) :

(14.3.2)

Liniile intensităţii câmpului electric coincid cu liniile densităţii de curent şi cu razele sferei. Suprafeţele echipotenţiale în sol sunt emisfere iar liniile echipotenţiale pe suprafaţa solului sunt cercuri concentrice cu electrodul.

Potenţialul unui punct de pe suprafaţa solului, la distanţa x de centrul electrodului

3.83

rx dx

Ip

V = const

V p

V

x

V x

Up

Fig. 14.3.1

12.04.23

(14.3.3)

variază după o lege hiperbolică între valoarea maximă (pe electrod) şi zero (la distanţa foarte mare de electrod). Practic, aproape întreg potenţialul se distribuie pe o distanţă de 20 m faţă de electrod (delimitând aşa-numita zonă de influenţă a prizei de pământ), dincolo de care se poate considera o zonă de potenţial nul (în care densitatea de curent în sol devine neglijabilă).

Conductorul de legătură cu pământul se va găsi deci la potenţialul Vp, care poate fi periculos în cazul când o persoană vine în contact cu acesta. Diferenţele de potenţial ale punctelor de pe suprafaţa solului poate prezenta, de asemenea un pericol pentru oameni şi animale ale căror picioare ating pământul în două puncte aflate la o anumită distanţă. Se defineşte tensiunea de pas ca diferenţa de potenţial între două puncte situate la o distanţă egală cu pasul unui om (0,8 m). O asemenea diferenţă de potenţial este periculoasă pentru animalele a căror mărime a "pasului" este importantă; în cazul cailor, pericolul este accentuat de prezenţa potcoavelor care realizează un contact bun cu solul. Tensiunea de pas este maximă în vecinătatea electrodului şi scade pe măsura îndepărtării de electrod.

Tensiunea dintre electrod şi zona de potenţial nul este denumită tensiunea prizei de pământ Up.

Corespunzător acestei tensiuni se defineşte rezistenţa de dispersie a prizei de pământ rp, la trecerea unui curent electric,

, (14.3.4)

reprezentată prin rezistenţa electrică a solului între electrozii prizei de pământ şi zona de potenţial nul (rezistenţa electrodului şi eventuala rezistenţă de contact între electrod şi sol sunt neglijabile).

În cazul electrodului emisferic :

(14.3.5)

Pentru alte configuraţii ale electrozilor, expresiile de calcul al rezistenţei prizei sunt diferite, toate însă fiind de forma :

, (14.3.6)unde K este un factor geometric care ţine seama de forma, dimensiunile şi amplasarea electrodului. Distribuţia potenţialelor şi forma liniilor echipotenţiale se modifică, de asemenea, în imediata vecinătate a electrodului, apropiindu-se de cele corespunzătoare electrodului emisferic numai la distanţe mari.

De exemplu, rezistenţa de dispersie pentru un electrod cilindric (ţeavă) cu diametru d şi lungimea l >> d, îngropat vertical în pământ, la distanţa h0 > 0,5 m faţă de suprafaţa solului (fig. 14.3.2) se calculează cu expresia :

(14.3.7)

în care h = h0 + l/2. În cazul h0 = 0, se foloseşte relaţia :

(14.3.8)

Pentru o placă metalică de diametru d, aşezată pe sol :

(14.3.9)

3.84

12.04.23

Ca ordin de mărime, de exemplu, rezistenţa unei prize verticale formate dintr-o ţeavă cu diametrul de 5 cm şi de lungime 2 m poate varia între 2 şi 40 în funcţie de rezistivitatea solului. Pentru situaţiile uzuale, chiar la valorile medii ale rezistivităţii solului, această rezistenţă este mult prea mare în raport cu cerinţele de funcţionare a instalaţiei.

Priza de pământ multiplă, formată din mai mulţi electrozi legaţi paralel, constituie soluţia uzuală, obţinându-se rezistenţe echivalente ale prizei de pământ mici cu un consum minim de material, precum şi o nivelare a distribuţiei potenţialelor în zona de montare. La

distanţe mari între electrozi (practic, peste 40 m), distribuţiile de potenţial ale electrozilor sunt independente (fig. 14.3.3). La distanţe mici între electrozi, câmpurile de dispersie ale curenţilor se suprapun, iar potenţialul fiecărui electrod este constituit din potenţialul propriu, dat de curentul care îl parcurge şi potenţialele induse de câmpurile celorlalţi electrozi, rezultând în final o curbă a potenţialului rezultant al prizei multiple, a cărei formă depinde de distanţa dintre electrozi precum şi de forma, numărul şi dispunerea electrozilor (fig.14.3.4). Datorită legăturii electrice dintre electrozi, potenţialele lor sunt totdeauna aceleaşi. Rezistenţa echivalentă a prizei multiple, formată din n electrozi identici, neglijând rezistenţa conductoarelor de legătură, este dată de relaţia :

, (14.3.10)

în care u < 1 este factorul de utilizare care ia în considerare creşterea rezistenţei de dispersie a electrozilor datorită interacţiunii câmpurilor (creşterea densităţii de curent pe porţiunile dintre electrozi). Factorul de utilizare depinde de forma, dimensiunile, numărul şi dispunerea electrozilor, valoarea sa scăzând la creşterea numărului de electrozi şi la micşorarea distanţei dintre aceştia. Factorii de utilizare se găsesc tabelaţi pentru structurile practice.

3.85

Fig. 14.3.3

IpU

1I 2I

mx 40

Ip

U1U

2U 3U

4U

x < 40 m

U

Fig. 14.3.4

h

d

h 0

l

l/2

Fig. 14.3.2

12.04.23

La prizele multiple se recomandă ca distanţa dintre electrozi să fie cât mai mare (peste dublul lungimii electrodului, valoarea minimă egală cu lungimea electrodului constituind un caz de excepţie), pentru a diminua efectul de ecranare reciprocă între electrozi.

Prizele de pământ naturale pot fi apreciate uneori, din punctul de vedere al rezistenţei, prin asimilare cu prizele artificiale. De exemplu, un stâlp metalic sau de beton armat se asimilează cu o priză verticală cu secţiune circulară echivalentă (numai diametrul echivalent al părţii metalice), folosind relaţia (14.3.9).

Prizele de pământ mixte, obţinute prin legarea în paralel a unei prize artificiale (de rezistenţă Rpa) şi unei prize naturale (de rezistenţă Rpn) au rezistenţa echivalentă :

(14.3.11)

14.4. Amplasarea pe sol sau punerea la pământ

Pentru orice obiect conductiv în legătură cu pământul (simpla aşezare pe sol sau o punere la pământ) se poate defini, similar unui electrod al prizei de pământ, o rezistenţă de trecere Rt. O legătură accidentală la pământ sau la masă a unui element din circuitele curenţilor de lucru ale instalaţiei este caracterizată, în cazul general, printr-o rezistenţă de trecere la locul defectului Rd. În cazul cel mai defavorabil, al unui contact net la masă, se consideră Rd ® 0.

În multe calcule privind electrosecuritatea personalului rezistenţa de trecere în cazul contactului natural al unei persoane cu solul se consideră, pentru simplificare, inclusă în rezistenţa corpului Rh (Rt ® 0).

14.5. Contactul electric accidental al personalului cu elementele instalaţiei electrice

Contactul electric accidental al omului cu două puncte având potenţiale diferite este denumit atingere accidentală. Atingerea poate avea loc nemijlocit, cu o parte a corpului omenesc, sau prin intermediul unui obiect mobil conductor. Atingerile accidentale pot fi: directe şi indirecte.

Atingerea directă reprezintă contactul cu obiecte conductive din circuitele curenţilor de lucru ai echipamentelor sau instalaţiilor electrice, (de exemplu: căile de curent, bornele, barele de distribuţie şi de racord ) :

- aflate în mod normal sub tensiune ;- rămase încărcate capacitiv după deconectare (de exemplu, condensatoarele, unele

linii electrice) ;- scoase de sub tensiunea de lucru dar aflate sub o tensiune indusă, datorită unor

influenţe electromagnetice sau electrostatice produse de alte instalaţii electrice învecinate (de exemplu, liniile electrice).

- Atingerea indirectă este contactul cu un element conductiv care nu face parte din circuitele curenţilor de lucru (deci nu se află în mod normal sub tensiune) dar, cum ar fi :

- carcasele, îngrădirile sau elementele de susţinere metalice intrate accidental sub tensiune ca urmare a unui defect în instalaţia electrică, în special prin deteriorarea izolaţiei, ruperea sau desprinderea conductoarelor, descărcare electrică ;

- conducte de fluide intrate sub tensiune indusă electromagnetic sau electrostatic ;- elemente conductive diverse aflate în contact cu alte elemente intrate accidental sub

tensiune ;- puncte de pe sol sau pardoseală care au potenţiale periculoase sau două puncte de pe

sol aflate la potenţiale diferite.

3.86

12.04.23

În situaţiile amintite, corpul omenesc devine element al unui circuit electric care se închide între două puncte cu potenţiale diferite ale instalaţiei fie direct, fie prin intermediul pământului. Tensiunea aplicată omului este denumită, în general, tensiune de contact. Atingerea simultană, cu ambele picioare, a două puncte aflate la potenţiale diferite pe sol sau pardoseală, în urma unei scurgeri de curent (în apropierea unei prize de pământ parcurse de curent sau a unui conductor al reţelei căzut la pământ) este caracterizată prin tensiunea de pas

În funcţie de modul în care se închide circuitul electric se deosebesc :- atingere bipolară, prin contactul concomitent cu două elemente izolate faţă de

pământ, aflate la potenţiale diferite (raportate la un punct de referinţă oarecare) ; circuitul electric se închide numai prin corp (de regulă, transversal), dacă omul este izolat faţă de pământ, fără a mai interveni nici un element limitator al curentului ;

- atingere unipolară, prin contactul concomitent cu un element conductiv sub tensiune şi cu pământul sau cu un obiect metalic oarecare în contact electric cu pământul (conducte de fluide, elemente de construcţie); circuitul se închide prin corp (longitudinal sau transversal), prin pământ, la neutrul sursei de alimentare din reţea sau la celelalte faze ale reţelei, curentul fiind limitat de elemente ale reţelei şi de rezistenţa de trecere (izolaţia) între corp şi sol.

Valorile tensiunilor de contact depind de tensiunea nominală şi de structura reţelei electrice, precum şi de situaţia din reţea în momentul atingerii (funcţionare normală sau prezenţa unor defecte), putând prezenta valori periculoase, mergând până la tensiunea de fază sau tensiunea de linie a reţelei sau chiar mai mari (în prezenţa unor defecte). Intensitatea curentului prin organism (Ih = Uc/Rh) poate atinge valori periculoase dacă nu sunt luate măsuri de protecţie corespunzătoare.

Un mare pericol îl prezintă, chiar pentru personalul calificat şi instruit, atingerile indirecte întrucât apariţia tensiunilor accidentale pe elementele conductive care nu fac parte din circuitele curenţilor de lucru nu este nici previzibilă, nici semnalabilă, iar probabilitatea atingerii lor este foarte mare

14.6. Sisteme de legătură cu pământul a reţelelor de distribuţie

Aşa cum rezultă din § 3.4.3, o distribuţie electrică de joasă tensiune este caracterizată (în afară de natura curentului şi de numărul de conductoare) de legăturile între secundarul transformatorului MT/JT (conductorul neutru), masele echipamentelor şi pământ cunoscute sub numele de sisteme de legare la pământ (sau regimul neutrului) : TT, TN şi IT. Cele trei scheme urmăresc în final ţinerea sub control a efectelor defectelor de izolaţie, inclusiv cele din transformatorul de alimentare, care prezintă :

- în primul rând, pericol pentru viaţa oamenilor, în cazul atingerilor accidentale ;- pericol de incendiu, datorită unei încălziri importante locale sau unui arc electric ;

- pericolul indisponibilităţii de alimentare cu energie electrică, atât pentru personal (de exemplu, întreruperea iluminatului, deconectarea echipamentelor destinate securităţii muncii) cât şi din punct de vedere economic (pierderi de producţie) ;

- deteriorarea instalaţiei sau receptoarelor, cu consecinţe asupra costului şi duratei reparaţiilor ;

- perturbarea instalaţiilor de curenţi slabi, datorită scurgerii curenţilor de succesiune homopolară care circulă în conductoarele de protecţie şi/sau în pământ ;- disfuncţionalitatea sau chiar degradarea echipamentelor sensibile, datorită supratensiunilor sau radiaţiei electromagneticeOrice reţea electrică este mai mult sau mai puţin bine izolată faţă de masele metalice şi faţă de pământ. Scurgerile de curent la pământ se pot reprezenta introducând impedanţele de izolaţie între fiecare fază şi pământ. Aceste impedanţe sunt în realitate uniform distribuite pe lungimea liniei (fig. 14.6.1, a), dar pot fi înlocuite (fig.14.6.1, b) cu trei impedanţe concentrate Z1, Z2, Z3 pentru care pământul creează un neutru artificial (conexiune în stea).

3.87

12.04.23

Pentru simplificare, în figura 14.6.1, b şi în următoarele figuri din acest capitol este

reprezentat numai secundarul transformatorului de alimentare din reţea.

Impedanţele corespunzătoare conductoarelor reţelei sunt constituite din capacitatea fiecărui conductor faţă de pământ Cp, din rezistenţa de izolaţie a acestora Riz sau din ambele elemente legate în paralel (fig.14.6.2) :

(14.6.1)

Intensitatea curentului prin Ih om are, în general două componente : o componentă activă Iha, care se închide prin rezistenţele de izolaţie şi o componentă capacitivă Ihc, care se închide prin capacităţile faţă de pământ :

(14.6.2)

În reţelele de joasă tensiune aeriene se poate neglija componenta capacitivă (considerând numai rezistenţele de izolaţie), în timp ce la reţelele în cablu componenta capacitivă este mult mai importantă decât rezistenţa de izolaţie (C0 0,3 F/km, R0 10 M/km).

În sistemele echilibrate, impedanţele pe cele trei faze sunt egale : Z1= Z2= Z3= Ziz.În cadrul acestui capitol se vor face referiri la o reţea trifazată care este cea mai

frecvent utilizată în distribuţie. Întrucât aceasta poate fi considerată compusă din trei circuite monofazate, concluziile desprinse se pot extinde şi la reţelele monofazate.

Intensitatea curentului care străbate organismul uman în cazul unei atingeri accidentale (Ih = Uc/Rh) are valori diferite în funcţie de configuraţia reţelei. Cu excepţia atingerilor bipolare directe (când Uc reprezintă totdeauna fie tensiunea de fază, fie tensiunea de linie), aceste valori depind în particular de regimul neutrului, deoarece tensiunea de contact depinde de impedanţa de izolaţie iar aceasta este funcţie de tipul reţelei.

14.7. Atingerea accidentală în reţelele cu neutrul izolat

Într-o reţea cu punctul neutru izolat în raport cu pământul, la atingerea concomitentă a unei faze şi a pământului, circuitul curentului prin organism se închide la reţea prin impedanţele corespunzătoare celorlalte două faze. Atingerea unei faze poate avea loc direct (de exemplu, la contactul cu un conductor al reţelei sau cu bornele unui echipament, fig. 14.7.1 - a) dar se referă şi la atingerea indirectă prin contactul cu elemente intrate accidental sub tensiune, ca urmare a unui defect de izolaţie (de exemplu, carcasa unui echipament, fig.14.4.1 - b).

Pe baza schemei echivalente din figura 14.7.2, în ipoteza impedanţelor de izolaţie egale pentru cele trei faze, se poate calcula intensitatea curentului prin organism la atingerea unei faze (exemplificată pentru faza 1), obţinându-se, în cazul general, relaţia :

3.88

R iz C pZ

Fig. 14.6.2

12.04.23

(14.7.1)

Din relaţia precedentă se pot deduce cazurile particulare :

a. reţele cu capacitate mică (C ® 0 ; se consideră numai rezistenţele) :

(14.7.2)

b. reţele cu rezistenţă de izolaţie mare (Riz ® ¥ ; se consideră numai componenta capacitivă) :

(14.7.3)

Pe această bază pot fi apreciate tensiunile de contact Uc = IhRh. De exemplu, în primul caz :

(14.7.4)

Similar, se poate arăta că în cazul unei reţele bifazate sau monofazate(fig. 14.7.3) :

(14.7.5)

3.89

R iz R izR h

U (U f)

Fig. 14.7.3

Z iz

Z iz

Z iz

R hIh

U 1

U 3 U 2

U

Fig. 14.7.2

a

R h

R h

b

Z iz Z iz Z iz

Fig. 14.7.1

12.04.23

Din expresiile precedente se observă că rezistenţa de izolaţie şi capacitatea fazelor faţă de pământ diminuează sensibil valoarea intensităţii curentului prin organism (şi a tensiunii de contact). La atingerea unei faze, corpul va fi supus numai la o fracţiune redusă din tensiunea de linie, deoarece impedanţele de izolaţie se înseriază în circuitul respectiv.

În funcţionare normală (fără defecte de izolaţie), reţelele cu neutrul izolat sunt deci avantajoase din punctul de vedere al protecţiei personalului. Trebuie avut însă în vedere că această constatare este valabilă cât timp izolaţia reţelei se menţine în bună stare şi la valori ridicate pe tot traseul liniei, ceea ce este destul de dificil de realizat în practică, mai ales în cazul unui număr mare de receptoare ale căror rezistenţe de izolaţie sunt legate în paralel, diminuând rezistenţa globală a reţelei.

De exemplu, deteriorarea izolaţiei unei faze (la limită, punerea la pământ a fazei, Riz ® 0) pune omul sub acţiunea tensiunii de linie, la atingerea uneia din fazele fără defect. De asemenea, întreruperea unei faze, prin ruperea conductorului sau prin arderea siguranţei la receptor, are ca rezultat deplasarea punctului neutru al reţelei şi deci creşterea tensiunilor; dacă întreruperea nu este însoţită de producerea unui scurtcircuit, tensiunea fazei defecte creşte de 1,5 ori iar la scurcircuitarea fazei, tensiunile fazelor neafectate devin egale cu tensiunea de linie.

Reţelele izolate faţă de pământ se recomandă în mediile de lucru foarte periculoase din punct de vedere al electrocutării sau la alimentarea receptoarelor portabile (prin transformatoare coborâtoare de tensiune sau transformatoare de separare, cu secundarul izolat faţă de pământ) cu condiţia menţinerii unei rezistenţe de izolaţie cât mai mari; se impune controlul permanent al stării izolaţiei şi deconectarea instalaţiei în cazul apariţiei unor defecte de izolaţie.

Avantajele acestor reţele se menţin dacă nu se foloseşte neutrul în scopuri de exploatare (pentru alimentarea receptoarelor monofazate). Deteriorarea izolaţiei neutrului poate duce la transformarea reţelei în reţea legată la pământ iar punerea la pământ (printr-o rezistenţă relativ mare), menţinută prin nefuncţionarea protecţie de suprasarcină (curent mic) poate provoca electrocutarea la atingerea conductorului de nul (prin circuitul faza defectă-pământ–om-conductorul de nul-punctul neutru a sursei de alimentare). Alimentarea receptoarelor monofazate trebuie făcută prin transformatoare adecvate, racordarea transformatoarelor făcându-se între faze.

14.8. Atingerea accidentală în reţelele cu neutrul legat la pământ

Dacă punctul neutru al unei reţele este legat (voit) direct la o instalaţie de legare la pământ (respectiv o priză de pământ) de exploatare, cu o rezistenţă electrică R0 mică (fig. 14.8.1), se obţin o serie de avantaje din punct de vedere funcţional şi anume :

- limitarea deplasării punctului neutru şi, deci, limitarea tensiunilor fază-pământ şi a tensiunii conductorului de nul faţă de pământ sub valorile admisibile;

3.90

Z 1 Z 2Z 3

R h

Ih

U

Ih

Fig. 14.8.1)

12.04.23

- nu necesită controlul izolaţiei; o punere la pământ a unei faze echivalează cu un scurtcircuit monofazat, iar partea defectă a instalaţiei este deconectată automat prin intermediul aparatelor de protecţie la scurtcircuit;

- se asigură protecţia împotriva trecerii tensiunii înalte pe partea de joasă tensiune a transformatorului de alimentare (datorită unor supratensiuni externe sau unor defecte interne în transformator).

La atingerea unipolară a unui element din circuitul curenţilor de lucru al unei reţele trifazate legate la pământ, în condiţii normale de funcţionare, omul este supus la tensiunea reţelei faţă de pământ (tensiunea de fază ) iar curentul care se scurge prin om este limitat de rezistenţa omului Rh, de rezistenţa de izolaţie a omului faţă de pământ (rezistenţa de trecere) Rt şi de rezistenţa prizei de pământ de exploatare R0 :

(14.8.1)

Neglijând R0 şi Rt faţă de Rh, rezultă :

(14.8.2)

Se observă că :- rezistenţa de izolaţie faţă de pământ a reţelei nu intervine în expresia curentului prin

organism, neavând deci nici o acţiune protectoare, aşa cum se întâmplă în reţelele izolate faţă de pământ, iar intensitatea curentului care trece prin om are valori mari, periculoase (peste 100 mA); aceste dezavantaje sunt însă compensate de avantajele funcţionale menţionate anterior ;

- valoarea curentului prin om poate fi limitată până la valori nepericuloase printr-o bună izolare a omului faţă de pământ, astfel încât rezistenţa de trecere Rt să depăşească, de exemplu, 20 k, ceea ce se poate obţine relativ uşor folosind mijloace individuale de protecţie şi pardoseli izolante.

De menţionat că, deşi rezistenţa de izolaţie a reţelei nu are practic o acţiune protectoare, este necesar să se acorde atenţie izolaţiei echipamentelor electrice faţă de pământ deoarece deteriorarea izolaţiei faţă de carcasele echipamentelor respective poate avea drept consecinţă accidente prin atingeri indirecte.

In caz de defect în reţea (punerea netă la pământ a unei faze), deplasarea punctului neutru al reţelei este relativ mică şi deci tensiunile dintre fazele neafectate şi faza defectă depăşesc relativ puţin tensiunea de fază, fiind deci de aproximativ 3 ori mai mici decât tensiunea de linie, ceea ce reprezintă un avantaj din punct de vedere al protecţiei faţă de reţelele izolate.

14.9. Principii de electrosecuritate

Importanţa deosebită a măsurilor de electrosecuritate este determinată de faptul că funcţionarea instalaţiilor electrice poate afecta persoanele şi alte fiinţe vii care vine în contact cu instalaţia, fiind în pericol chiar viaţa acestora.

Protecţia personalului împotriva efectelor curentului electric şi diminuarea pericolului de electrocutare trebuie avute în vedere în toate fazele existenţei unei instalaţii (concepţia echipamentelor şi instalaţiilor, punerea în funcţiune, exploatarea, întreţinerea şi dezafectarea).

În general, eficienţa măsurilor de protecţie este apreciată prin realizarea, preferabil concomitent, a :

- reducerii posibilităţii de acces la elementele sub tensiune sau susceptibile a intra sub tensiune ;

- limitării tensiunii de contact sub valorile maxime admise, corelată cu condiţiile de mediu şi cu durata acţiunii curentului electric ;

3.91

12.04.23

- eliminării prezenţei tensiunii de contact accidentale, prin deconectarea automată a porţiunii de reţea în care a apărut defectul într-un interval de timp cât mai scurt, funcţie de valoarea tensiunii prezumate (tab. 14.1.1).

O statistică a cauzelor electrocutării a arătat că acestea constau:- în proporţie de 40-45 %, în deficienţe de exploatare a utilajelor având ca rezultate

scăderea rezistenţei de izolaţie, apariţia tensiunilor pe elemente care în mod normal nu constituie căi de curent, nedeconectarea utilajelor în caz de defecţiuni de natură electrică ;

- în proporţie de 25-30 %, în organizarea nesatisfăcătoare a locului de muncă şi instructajul nesatisfăcător al personalului care duc la punerea sub tensiune a utilajelor şi instalaţiilor la care se efectuează lucrări de întreţinere şi reparaţii, atingerea căilor de curent aflate sub tensiune, executarea de operaţiuni incorecte cu utilaje care prezintă pericol pentru personal, necunoaşterea acordării primului ajutor;

- în proporţie de 30-35 %, în deficienţe de construcţie începând de la proiectarea şi până la montajul utilajelor, cum sunt, de exemplu, neizolarea sau izolarea insuficientă a căilor de curent, folosirea de carcase şi alte elemente constructive metalice acolo unde acesta ar putea fi executate din materiale electroizolante, distanţe insuficiente între căile de curent şi elementele metalice ale utilajelor.

Având în vedere că prima grupă de cauze include şi deficienţe de construcţie, se poate consideră, în prima aproximaţie, că circa jumătate din numărul accidentelor se datorează exploatării nesatisfăcătoare a utilajelor. Deci pericolul de electrocutare se poate reduce la jumătate prin măsuri tehnico–organizatorice simple printre care, în primul rând, măsuri profilactice.

Măsurile de asigurare a electrosecurităţii în instalaţiile electrice se pot grupa în trei categorii:

- măsuri organizatorice : instructaje privind regulile de securitate la efectuarea lucrărilor, organizarea corectă la locul de muncă şi a activităţii, folosirea afişelor şi semnalizărilor de avertizare, selecţionarea cadrelor după aptitudinile profesionale;

- măsuri tehnice preventive (profilactice) : izolarea şi îngrădirea căilor de curent, supravegherea izolaţiei, alegerea regimului de funcţionare a instalaţiei, folosirea carcaselor şi organelor de comandă din materiale electroizolante, prevederea de blocaje electrice sau mecanice;

- măsuri tehnice de protecţie specifice, în scopul prevenirii apariţiei condiţiilor de electrocutare sau al reducerii intensităţii curentului şi a timpului de acţiune a acestuia prin organism.

Mijloacele tehnice de protecţie pot fi, de asemenea, clasificate în :- mijloace de protecţie principale, care realizează singure protecţia necesară ;- mijloace de protecţie suplimentară sau de rezervă, care completează mijloacele

principale în vederea creşterii siguranţei protecţiei, inclusiv în caz de nefuncţionare a unui mijloc de protecţie (de exemplu, ca urmare a unui defect în instalaţia respectivă).

Reglementările complete privind măsurile tehnice de protecţie contra electrocutării sunt cuprinse în Normativul I.7-94 şi în standardele speciale (SR CEI 364 ; STAS 2612-87 ; STAS 8275-87 ; STAS 12604-87 ; STAS 12604/4-89 ; STAS 12604/5-90 ; STAS 9153-90 ; STAS 9638-74 ; STAS 11054/78,). Câteva din cele mai frecvent utilizate mijloace de protecţie vor fi prezentate succint în paragrafele următoare.

Măsurile de protecţie pot fi :- măsuri pasive, fără deconectarea circuitelor- măsuri active, cu întreruperea alimentării circuitelor, folosind de regulă un conductor

special de protecţie.Protecţia fără întreruperea alimentării se realizează prin : - izolarea de protecţie ;- reducerea posibilităţii de acces direct la căile de curent ;- alimentarea la tensiune redusă ;

3.92

12.04.23

- separarea de protecţie.Protecţia prin limitarea tensiunii de contact şi întreruperea alimentării urmăreşte ca, în

cazul unui defect într-un circuit din instalaţia electrică, tensiunea de contact să nu depăşească valoarea admisibilă (50 V) şi, pe cât posibil, aceasta să fie eliminată într-un timp cât mai scurt (valorile maxime fiind cele indicate în tabelul 14.1.1). Dintre măsurile de protecţie utilizate se remarcă :

- legarea la pământ de protecţie ;- legarea la nul de protecţie ;- egalizarea sau dirijarea distribuţiei potenţialelor ;- deconectarea automată la apariţia curenţilor de defect.

14.10. Izolarea de protecţie

Izolarea are drept scop reducerea curentului electric prin corpul omenesc prin înserierea unor impedanţe mari în circuit , ceea ce se poate realiza prin:

- izolarea elementelor active ale echipamentelor electrice şi ale reţelei.- folosirea mijloacelor individuale de protecţie (mănuşi şi încălţăminte din cauciuc,

unelte cu mânere izolate), în special atunci când se intervine într-o instalaţie sub tensiune;- izolarea amplasamentului omului în zona de activitate (folosirea podelelor

neconductive şi a covoarelor din cauciuc), având în vedere circa 80 % din electrocutări se datorează atingerilor unipolare, în care intervine pământul; este o măsură de protecţie suplimentară;

Izolarea suplimentara poate fi un mijloc principal de protecţie la utilajele electrice portabile şi pentru receptoarele electrice din locuinţe.

Este necesară verificarea periodică a rezistenţei de izolaţie a instalaţiilor prin măsurarea cu megohmmetrul (la tensiunea de 1000 V, pentru instalaţiile de joasă tensiune) ţinând seama ca majoritatea defectelor locale (deteriorări mecanice) ies în evidenţă la măsurare. În reţelele de distribuţie izolate faţă de pământ, se recurge la supravegherea permanentă a rezistenţei de izolaţie şi la localizarea, sub tensiune, a defectelor de izolaţie, folosind în acest scop aparate adecvate.

14.11. Reducerea posibilităţii de acces direct la căile de curent

Accesul la părţile active ale reţelei şi echipamentelor (în cadrul operaţiilor de întreţinere sau verificare) poate fi împiedicat prin :

- folosirea de carcase de protecţie, preferabil neconductive ;- folosirea de bariere sau îngrădiri de protecţie care să nu poată fi înlăturate sau

deschise decât utilizând scule sau chei speciale sau după deconectarea de la sursa de alimentare a elementelor protejate; eventualele orificii ale acestora nu trebuie să permită introducerea degetului ;

- folosirea de blocaje mecanice sau electrice între diverse aparate de comutaţie ;- montarea elementelor susceptibile a fi atinse în afara aşa-zisei "zonei de manipulare"

a omului (regiunea din spaţiu acoperită de mişcarea liberă a mâinilor omului în cele trei direcţii ; elementele accesibile simultan trebuie plasate la distanţe de minim 2,5 m între ele.

14.12. Alimentarea la tensiune redusă

Ori de câte ori receptoarele permit, alimentarea acestora trebuie făcută la o tensiune sub limita periculoasă, în funcţie de condiţiile de activitate (de exemplu, 50 V).

Un domeniu important de aplicare îl constituie iluminatul local (fix sau mobil) cu lămpi cu incandescenţă. Alimentarea acestor receptoare se face, de regulă, prin transformatoare, transformatoare speciale de protecţie, acumulatoare sau elemente galvanice.

3.93

12.04.23

14.13. Separarea de protecţie

Separarea de protecţie urmăreşte crearea unei reţele de alimentare a receptorului izolate faţă de pământ (cu avantajele descrise în § 14.7) şi se realizează, uzual, prin intermediul unui transformator de separaţie (în general, cu raportul de transformare 1:1). Circuitul secundar alimentează, de preferinţă, un singur receptor (fig. 14.13.1) cu curentul de

maximum 16 A şi trebuie protejat de orice defect de izolaţie. Se utilizează izolaţia dublă (marcată printr-un simbol specific pe aparat).

Separarea de protecţie e aplică drept măsura principală de protecţie la utilaje portabile, echipamentele navale, prize pentru aparatele electrice de ras etc.

14.14. Legarea la pământ de protecţie

Legarea la pământ este o măsură tehnică de protecţie contra atingerilor indirecte.

14.14.1. Instalaţia de legare la pământ

Toate elementele masele dintr-o instalaţie, care pot intra accidental sub tensiune, se racordează la o instalaţie de legare la pământ, fie individual, fie (cel mai frecvent) colectiv.

O instalaţie de legare la pământ cuprinde :- priza sau prizele de pământ,

- conductoarele principale de legare la pământ, care fac legătura cu priza de pământ prin intermediul unor piese demontabile, cu ajutorul cărora se poate separa priza de pământ de restul instalaţiei. în vederea măsurării rezistenţei sale ;

- conductoare de ramificaţie, care stabilesc legături individuale între fiecare echipament sau element conductiv care trebuie legat la pământ şi conductorul principal de legare la pământ.

De regulă, conductorul principal de legare la pământ dintr-o încăpere formează un circuit închis dispus pe perimetrul încăperii, de unde şi denumirea de centură de legare la pământ.

Ori de câte ori este posibil, prizele de pământ sunt realizate ca prize mixte (prize naturale în paralel cu prize artificiale), constituind soluţia cea mai economică.

Execuţia instalaţiei de legare la pământ folosind prize artificiale comportă două soluţii : - cu priza concentrată în exteriorul clădirii, cu electrozii dispuşi după un contur oarecare (fig. 14.14.1);

- cu electrozii dispuşi pe conturul clădirii iar, uneori, chiar pe suprafaţa încăperii.

3.94

PE

L1 L2 L3 NP

EN

Fig. 14.13.1

12.04.23

Conductoarele de legare la pământ se execută, în majoritatea cazurilor, din bare de oţel zincat, iar în cazul conductoarelor de ramificaţie se poate folosi cuprul . Pentru a asigura continuitatea legăturii şi vizualizarea acesteia, conductoarele sunt neizolate, îmbinările sunt executate de preferinţă prin sudură sau folosind şuruburi asigurate împotriva deşurubării, iar conductoarele de ramificaţie din cupru sunt flexibile (multifilare). Conductoarele din oţel se vopsesc în negru. Rezistenţa conductoarelor trebuie să fie cât mai mică (preferabil sub 0,5 .

14.14.2. Funcţionarea protecţiei în sistemele IT

Pe baza figurii 14.14.2, se poate arăta că tensiunea de contact corespunzătoare unei anumite rezistenţe de izolaţie a reţelei Riz, în cazul unei singure puneri la carcasă, la un echipament, este dată de relaţia :

(14.14.1)

Rezistenţa instalaţiei de legare la pământ care asigură valoarea admisibilă a tensiunii de contact Uca este :

3.95

Conductor principal (centura)de legare la pamant

Utilaje

Conductor de ramficatie

Piesa de separatie

Conductor delegatura la priza

de pamant

Electrod

Priza de pamant

Fig. 14.14.1

U cZ

pI

L1L2L3

a b

L1

L2L3

U U

U

I1I2I3

R iz

R iz R izR iz

R iz

R h

R pIh

R p

Ip

U

Fig. 14.14.2

12.04.23

(14.14.2)

Se observă că tensiunea de contact, deci şi intensitatea curentului prin om, se pot reduce prin reducerea valorii rezistenţei Rp, rolul important revenind însă rezistenţei de izolaţie a reţelei.

În condiţiile unei rezistenţe normale de izolaţie a reţelei, o priză de pământ cu o rezistenţă de ordinul zecilor de ohmi (care poate fi realizată uneori chiar cu un singur electrod) este suficientă pentru a realiza protecţia necesară, tensiunea de contact nedepăşind câţiva volţi.

Deconectarea circuitului defect nu este neapărat necesară.Legarea la pământ nu se poate realiza individual, pentru fiecare echipament, deoarece

în cazul unei duble puneri la carcasă la faze diferite ale reţelei, tensiunea de contact devine egală aproximativ cu jumătate din tensiunea de linie (dacă rezistenţele celor două prize sunt aproximativ egale). Se recomandă legarea electrică a tuturor carcaselor între ele (legături echipotenţiale) ceea ce asigură şi deconectarea sectorului defect sub acţiunea curentului de scurtcircuit monopolar care se stabileşte în acest caz.

14.14.3. Funcţionarea protecţiei în sistemele TT

Toate elementele conductive, în particular carcasele metalice ale echipamentelor electrice, care pot intra accidental sub tensiune şi care pot fi atinse de către personal sunt legate la pământ prin una sau mai multe prize de protecţie în paralel iar neutrul este legat la pământ la transformator printr-o priză de exploatare (fig. 14.14.3).

La apariţia unui defect ( punere la carcasă) la echipamentul a cărui carcasa metalica este legată la o priză de pământ cu rezistenţa Rp (fig. 14.14.3-a), se stabileşte un curent de defect Id care, în cazul atingerii de către om a carcasei, se determină pe baza schemei echivalente din figura 14.14.3-b. Neglijând rezistenţa electrică a conductorului fazei defecte şi considerând o punere netă la carcasa ( Rd 0), rezultă :

3.96

Z

L1L2L3

a b

U f

Id

U cR p

R 0 R hU c0

Ip

Ih

R h

Ip

R p

Id

R 0

Fig. 14.14.3

12.04.23

. (14.14.3)

Curentul prin instalaţia de legare la pământ de protecţie este :

(14.14.4)

Întrucât Rp<< Rh , se poate scrie :

(14.14.5)

iar tensiunea prizei de pământ de protecţie va fi :

(14.14.6)

Figura 14.14.4 ilustrează legarea la pământ a mai multor echipamente la aceeaşi priză. Având în vedere distribuţia potenţialului în vecinătatea prizei, din figură rezultă faptul că tensiunea de contact la care este supus omul depinde de poziţia acestuia pe sol în raport cu priza de pământ (punctele 1, 2, ...). Se observă, de asemenea că toate carcasele echipamentelor se găsesc la acelaşi potenţial şi că un defect la un echipament aduce acest potenţial la valoarea potenţialului prizei, inclusiv la echipamentele fără defect.

Tensiunea de contact , în cazul cel mai defavorabil, când omul ase găseşte în zona de potenţial nul (caz foarte frecvent mai ales în cazul prizelor de pământ amplasate în afara clădirii, la distanţe relativ mari) pentru instalaţia de legare la pământ de protecţie este

3.97

V1

V2

V p

Uc1

Uc2

Up

x

R p

Id = I p

Ip

12

R 0

L1

L2

L3

PEN

U c

Fig. 14.14.4

12.04.23

(14.14.7)

Datorită scurgerii curentului electric prin pământ, priza de pământ de exploatare şi toate elementele conductive în contact cu aceasta (inclusiv conductorul neutru) vor avea un potenţial ridicat, putând constitui un pericol în caz de atingere accidentală.

Tensiunea de contact pentru priza de pământ de exploatare se obţine similar, pe baza figurii 14.14.3-b , conectând rezistenţa Rh în paralel cu R0 :

(14.14.8)

Notând Rp/R0 = m , expresiile (14.14.7) şi (14.14.8) devin :

(14.14.9)

(14.14.10)

Din cele expuse, se desprind următoarele concluzii :- tensiunile de contact nu depind nemijlocit de valorile rezistenţelor prizelor respective

ci de raportul lor;- tensiunea de contact la atingerea carcaselor echipamentelor legate la pământ este

inferioară tensiunii de fază a reţelei şi poate fi redusă sub limitele admise, prin alegerea corespunzătoare a rezistenţelor prizelor de pământ,

Diminuarea valorii tensiunii de contact constituie cel mai important avantaj al legării la pământ.

Pentru o rezistenţă dată a prizei de pământ de exploatare R0, tensiunea de contact limită de securitate UL nu este depăşită dacă valoarea rezistenţei prizei de pământ de protecţie satisface condiţia :

(14.14.11)

Pe de altă parte , se observă că

(14.14.12)Rezultă că dacă tensiunea de contact , este adusă sub limita admisibilă (de exemplu,

50 V) tensiunea de contact în cazul prizei de pământ de exploatare va fi mult peste limita periculoasă (în cazul menţionat, 220 – 50 = 170 V). În consecinţă, legarea la pământ nu poate asigura tensiuni de contact acceptabile în toate punctele reţelei.

Pentru a putea fi folosită ca protecţie principală în reţelele cu neutrul legat la pământ protecţia prin legare la pământ trebuie să asigure şi eliminarea prezenţei tensiunii de contact deci să deconecteze rapid echipamentul defect.

Deconectarea circuitului defect se poate realiza prin funcţionarea aparatelor de protecţie la supracurent deja existente în circuit (siguranţe fuzibile sau întreruptor automat). În acest scop, curentul de punere simplă la pământ trebuie să fie suficient de mare pentru a sensibiliza protecţia şi pentru a asigura întreruperea în timpul maxim admis, în funcţie de valoarea tensiunii de contact. Valorile necesare sunt :

(14.14.13)respectiv

(14.14.14)unde Inf este curentul nominal al siguranţei fuzibile , k = 3,5 pentru Inf 50 A şi k = 5 pentru Inf 63 A, iar Ire - curentul de reglaj al declanşatorului electromagnetic al întreruptorului.

3.98

12.04.23

Obţinerea acestor valori necesită rezistenţe mici ale prizelor de pământ care nu se pot realiza totdeauna în mod economic. Pentru a realiza concomitent şi limitarea tensiunii de contact la valori admisibile, rezistenţa prizei de pământ de protecţie ar trebui să fie :

(14.14.15)

14.14.4. Recomandări privind legarea la pământ de protecţie

Legarea la pământ de protecţie se poate folosi atât la sistemele cu neutrul izolat (IT) cât şi la sistemele cu neutrul legat la pământ, asigurând reducerea tensiunilor de contact şi tensiunilor de pas.

La reţelele cu neutru l izolat, legarea la pământ se foloseşte ca protecţie principală, cu condiţia asigurării unui control permanent al izolaţiei reţelei faţă de pământ. În acest scop, se folosesc aparate speciale care comandă întreruperea alimentării în cazul unor defecte majore de izolaţie.

La reţelele cu neutrul legat la pământ, legarea la pământ se foloseşte ca protecţie suplimentară, protecţia principală fiind, de exemplu, legarea la nul (§ 14.15).

14.15. Legarea la nul de protecţie

Ca măsură de protecţie împotriva atingerilor indirecte, legarea la nul a echipamentelor electrice (sistemul TN) asigură deconectarea acestora în cazul apariţiei unui defect de izolaţie, evitând astfel menţinerea tensiunilor de contact pe elementele conductive care nu se află în mod normal sub tensiune.

14.15.1. Instalaţia de legare la nul

Toate elementele conductive (masele) susceptibile a intra accidental sub tensiune se leagă la neutrul transformatorului de alimentare, prin conductoare de protecţie PE speciale.

În funcţie de sistemul de alimentare (§ 3.4.3), conductoarele PE pot fi distincte pe tot traseul reţelei (sistemul TN-S) sau parţial (sistemul TN-C-S).

Sistemul TN-C-S a căpătat o largă utilizare. În cadrul acestui sistem, funcţiile de conductor neutru şi de conductor de protecţie sunt realizate de acelaşi conductor (PEN) pe porţiunea de reţea de la transformator la ultimul tablou de distribuţie. În circuitele terminale, alimentate de la ultimul tablou secundar, conductoarele de protecţie PE sunt separate de eventualele conductoare de nul N (de exemplu, în cazul receptoarelor monofazate) ; legarea la bara de nul a tabloului se realizează individual pentru fiecare echipament.

Pe lângă legarea la pământ de exploatare a reţelei, reţeaua conductoarelor PEN se leagă la pământ în mod repetat pe traseul reţelei. Legarea la pământ se execută obligatoriu la fiecare tablou de distribuţie, aşa cum se observă şi din figura 3.5.4. Instalaţia de legare la pământ de protecţie poate fi comună pentru mai multe tablouri de distribuţie.

Conductoarele de protecţie PE se execută din cupru sau din oţel. Ca excepţie, se poate folosi unul din conductoarele din aluminiu ale unui cablu, luându-se măsuri suplimentare de protecţie.

14.15.2. Funcţionarea protecţiei prin legare la nul

Legarea la nul de protecţie a unui echipament este ilustrată în figura 14.15.1.

3.99

12.04.23

Un defect (punere la masă) echivalează cu un scurtcircuit monofazat al cărui curent, limitat numai de o impedanţă relativ mică (impedanţa conductoarelor metalice ale reţelei), poate provoca funcţionarea aparatului de protecţie la supracurenţi din circuitul respectiv, eliminând astfel rapid prezenţa tensiunilor de contact periculoase. Deconectarea nu necesită, prin urmare, aparate special destinate protecţiei personalului.

Condiţia necesară pentru funcţionarea protecţiei este menţinerea continuităţii conductorului de protecţie pe tot traseul reţelei sale. În acest scop :

- se urmăreşte realizarea rezistenţei mecanice a conductoarelor, prin alegerea corespunzătoare a materialului şi a secţiunii acestora ;

- se interzice montarea de aparate de comutaţie şi de protecţie, precum şi executarea de legături uşor demontabile pe conductoarele PE şi PEN (în special la carcasele echipamentelor şi la barele tablourilor sau barelor de distribuţie)

Pentru a asigura protecţia şi în eventualitatea întreruperii reţelei conductoarelor de protecţie se prevede o protecţie de rezervă. Aceasta se obţine, în primul rând, prin legarea repetată la pământ (prize cu rezistenţa Rn) a conductoarelor respective, care face ca protecţia să devină echivalentă cu legarea la pământ. De asemenea, elementele conductive legate la nul, în circuitele terminale, se pot lega suplimentar la instalaţia de legare la pământ care este, de regulă, instalaţia la care se racordează bara de nul a tabloului sau canalului de bare de alimentare a echipamentelor.

În intervalul de timp necesar funcţionării protecţiei maximale de curent, tensiunea de fază se repartizează proporţional cu impedanţele conductoarelor de linie şi de nul ale reţelei şi deci elementele conductive legate la nul se găsesc la un potenţial ridicat, periculos (jumătate din tensiunea de fază, în cazul secţiunilor identice ale conductoarelor). Pentru asigurarea unei protecţii corespunzătoare este necesar ca timpul de deconectare să fie cât mai mic. Legarea la pământ menţionată anterior permite diminuarea acestei tensiuni de contact.

Curentul de defect este determinat de impedanţa totală a circuitului : transformator, conductoarele de linie şi conductoarele de nul ale reţelei, fiind dat de relaţia :

(14.15.1)

în care intervin rezistenţele R şi reactanţele inductive X corespunzătoare tuturor tronsoanelor reţelei :

RT, XT sunt rezistenţa şi reactanţa transformatorului (§ 9.1)

3.100

Z

L2L3

L1

PENId

R nR 0

Ip

IdId

Ip

Ip

U f

PE

Id

Fig. 14.15.1

12.04.23

Rl = r0lll, Xl = x0ll- rezistenţa şi reactanţa conductorului de linie (§ 3.6.2)Rn = r0nln, Xn = x0ln - rezistenţa şi reactanţa conductoarelor PE şi PEN (§ 3.6.2)Xnl – reactanţa buclei fază-nul care poate fi determinată considerând reactanţa pe unitatea de lungime x0 cu valorile 0,12 0,15 m/m pentru cabluri şi

0,6 m/m pentru linii aeriene.Se observă rolul important al secţiunii conductorului şi al lungimii reţelei.Funcţionarea protecţiei este asigurată dacă valoarea curentului de defect satisface

condiţiile (14.14.13), (14.14.14). Îndeplinirea condiţiilor respective implică impunerea unei anumite secţiuni minime pentru conductoarele PE şi PEN, precum şi limitarea lungimii reţelei, mai ales în cazul receptoarelor de putere mare (la care aparatul de protecţie funcţionează la valori mari ale curenţilor).

14.15.3. Recomandări privind legarea la nul de protecţie

Legarea la nul de protecţie se recomandă ca protecţie principală pentru :- utilajele fixe şi mobile din reţelele de joasă tensiune cu neutrul legat la pământ ;- utilajele portative alimentate prin cabluri/cordoane flexibile, la care conductorul de

protecţie face parte din cablu/cordon, dacă acestea se folosesc cu mijloace individuale de protecţie.

Utilizarea protecţiei prin legare la nul atât în locuri de muncă periculoase sau foarte periculoase din punct de vedere al electrocutării, cât şi în cazul folosirii unui conductor din aluminiu al unui cablu drept conductor de protecţie, precum şi atunci când nu există siguranţa deconectării echipamentului defect în timpul necesar, impune prevederea unei măsuri suplimentare de protecţie care poate fi :

- legarea carcaselor metalice la pământ, prin intermediul instalaţiei de legare la pământ la care se racordează tabloul de distribuţie respectiv ;

- egalizarea potenţialelor în zona de manipulare a omului, prin legarea electrică a carcaselor metalice între ele şi cu alte elemente conductive din zonă ;

- izolarea amplasamentului omului, prin pardoseli, platforme sau covoare electroizolante şi izolarea de protecţie a elementelor conductive din zona de manipulare;

- protecţia prin deconectarea automată la apariţia curenţilor de defect periculoşi , care să elimine defectul în timpul specificat în tabelul 14.1.1.

Priza de impamintare

O impamantare corecta se face astfel : intr-o zona apropiata de tabloul de distributie se bat in pamant 3 tevi galvanizate de min 25 mm  diametru ,in lungime fiecare de min 2 metri ,cu o distanta intre ele intre 0,6 si 2 metri. Se sudeaza electric intre ele cu o platbanda tot galvanizata (cu sectiunea de minim 100 mm patrati), iar sudurile se protejeaza cu un strat de smoala. Un capat al platbandei va fi scos la suprafata, protejat intr-o doza de legatura (sau piesa de separatie, unde se vor face si viitoarele masuratori periodice de verificare) de unde va pleca ,printr-o legatura cu contact ferm ,conductorul de protectie spre tabloul de distributie

3.101

12.04.23

3.102