-
1.
CONSIDERATII GENERALE PRIVIND APARATELE SI ECHIPAMENTELE
ELECTRICE
1.1 DEFINIII ALE INSTALAILOR SI ECHIPAMENTELOR ELECTRICE
Ansamblul instalaiilor electroenergetice interconectate, situate
pe teritoriul unei ri, prin care se realizeaz producerea,
transportul, distribuia i utilizarea energiei electrice reprezint
sistemul energetic naional (SEN). Energia electrica este produsa in
centrale electrice la tensiune redusa (6-24 kV). Pentru a efectua
transportul energiei electrice in condiii economice, tensiunea este
ridicata, printr-o statie ridicatoare, pana la 110, 220 sau 400kV.
La aceasta tensiune, energia electrica este transportata printr-o
linie electrica aeriana (LEA) pn in apropierea marilor consumatori.
Aici tensiunea este coborata printr-o statie de transformare (ST)
la valori ale tensiunii de 20kV si transportata prin cabluri
subterane (linii electrice in cablu - LEC) pana la diferite posturi
de transformare(PT) amplasate langa marii consumatori. Intre
statiile de transformare si posturile de transformare se prevad
uneori si puncte de alimentare (PA) care permit o buna repartizare
a sarcinilor si eventuale extinderi ulterioare. Posturile de
transformare furnizeaza energie electrica retelei de joasa tensiune
(0.4kV) la care sunt racordai micii consumatori. Un sistem
electroenergetic este constituit din surse de energie electric,
reele electrice de transport i distribuie, precum i consumatori de
energie electric.
Ansamblul de instalaii, construcii i echipamente care are drept
scop producerea energiei electrice constituie o central electric.
Ca surse de energie electric, n centrale se folosesc generatoare
sincrone, care produc energie electric sub form de curent
alternativ trifazat la 50 Hz sau 60 Hz. Cu cteva excepii (Arabia
Saudit) i a continentului nord-american, unde este generalizat
utilizarea frecvenei de 60 Hz, frecvena curentului este de 50 Hz.
Motorul primar de antrenare a arborelui (deci cel care furnizeaz
energia mecanic la arbore) poate fi, de exemplu, o turbin cu abur,
cu gaze sau hidraulic.
Ansamblul de linii i staii electrice, racordate ntre ele, care
funcioneaz interconectat, constituie o reea electric. In funcie de
valoarea
5
-
standardizata a tensiunii CENELEC(Comitetul Electrotehnic
European de Standardizare) a distingem :
retele de joas Un
-
Figura 1.1 Staie de transformare
Staiile care realizeaz transformarea energiei la o treapt de
joas tensiune ( 1 kV) constituie categoria posturilor de
transformare;
Figura 1.2 Post de transformare
conexiune: conin legturi conductoare i aparataj electric cu
tensiunea nominal mai mare de 1 kV i sunt destinate primirii i
distribuirii energii electrice, la aceeai tensiune i frecven;
staiile de conexiuni de medie tensiune, destinate alimentrii unor
posturi de transformare constituie puncte de alimentare;
Figura 1.3 Staie de conexiune
7
-
conversie: prin intermediul convertizoarelor, curentul
alternativ este convertit
n curent continuu sau invers. Consumatorul este o persoan fizic
sau juridic ce cumpr energie
electric pentru uzul propriu sau pentru un subconsumator
racordat la instalaiile sale. Persoana fizic sau juridic ce consum
energie electric pe baz de contract i ale crui instalaii electrice
de utilizare sunt conectate la instalaia de alimentare a
furnizorului, prin unul sau mai multe puncte de delimitare .Punctul
de delimitare reprezint locul n care instalaiile consumatorului se
racordeaz la instalaiile furnizorului i n care acestea se
delimiteaz ca proprietate.
Dup natura consumului, consumatorii se mpart n urmtoarele
categorii: casnici: cei care folosesc energie electric pentru
iluminat i receptoare
din propria gospodrie; aceti consumatori reprezint circa 94% din
totalul consumatorilor de energie electric.
industriali (construcii, staii de pompare, transporturi etc.):
cei care folosesc energia electric, n principal n domeniul
extragerii de materii prime, al fabricrii unor materiale ori al
prelucrrii materiilor prime, a materialelor sau a produselor
agricole, n scopul obinerii de mijloace de producie sau bunuri de
consum; aceast categorie reprezint circa 1,5% din totalul
consumatorilor;
teriari (restul ): circa 4,5% din total. Consumatorul electric
este format din totalitatea receptoarelor electrice dintr-un spaiu,
legate intre ele printr-un scop tehnologic funcional. Receptoarele
electrice sunt dispozitivele care transforma energia electrica in
alte forma de energie utila. Se pot distinge urmtoarele categorii
de receptoare:
receptoare de iluminat ce transform energia electric in energie
luminoas i cuprinde corpurile de iluminat;
receptoare de forta - ce transform energia electric in energie
mecanic, termic sau chimic Aceste receptoare se clasific in :
o electromecanice (motoare, electromagneti, electroventile); o
electrotermice (cuptoare electrice, echipamente de sudura); o
electrochimice (bai de electroliza, etc).
Consumatorii de energie electric pot avea receptoare electrice
sensibile la ntreruperi n alimentare, sub acest aspect sunt
definite urmtoarele categorii : categoria zero: ntreruperea n
alimentare poate provoca explozii, incendii,
pierderi de viei omeneti sau distrugeri grave de utilaje;
categoria I: ntreruperea n alimentare poate provoca dereglarea unui
proces
tehnologic n flux continuu, rebuturi i pierderi materiale
importante prin nerealizarea produciei i imposibilitatea recuperrii
acesteia;
categoria a II-a: ntreruperea n alimentare presupune nerealizri
ale produciei pe perioada ntreruperii, dar acestea pot fi
recuperate;
categoria a III-a: restul.
8
-
n funcie de tipul consumatorului i de puterea solicitat,
alimentarea cu energie electric se poate face direct la 110 kV
(mari consumatori) sau la tensiuni inferioare, prin staii i posturi
de transformare. Consumatorii casnici i cei care solicit puteri
mici se alimenteaz direct la joas tensiune.
n anul 1999, aproximativ 29,2% din totalul consumului de energie
electric a fost localizat la nalt tensiune, 32% - la medie tensiune
i 38,8% - la joas tensiune.
Echipamentul electric este compus din dispozitive pentru
producerea, transportul, distribuia, transformarea si utilizarea
energiei electrice; altfel spus, asigura alimentarea consumatorilor
cu energie electrica.
O instalaie electrica este un ansamblu de echipamente electrice
interconectate intr-un spaiu dat si cu un scop funcional bine
determinat In funcie de destinaie, instalaiile electrice se pot
clasifica in:
instalaii electrice de producere a energiei electrice; instalaii
electrice de transport al energiei electrice; instalaii electrice
de distribuie a energiei electrice; instalaii electrice de
utilizare.
Instalaiile electrice inclusiv echipamentele se pot clasifica in
funcie de poziia in raport cu procesul energetic in :
instalaii electrice de cureni tari- cuprinznd echipamente
implicate in circuitul energetic principal (producerea,
transportul, distribuia si utilizarea energiei electrice);
instalaii electrice de cureni slabi - care sunt implicate numai
la realizarea proceselor principale; este vorba de instalatii de
automatizare, msur si control, telecomunicatii.
instalaii electrice speciale - pentru alimentarea pompelor de
incendiu, a iluminatului de siguran, a ascensoarelor, a
instalaiilor de telefonie si antena colectiva, etc.
Din punct de vedere al nivelului tensiunii, instalaiile si
echipamentele electrice pot fi:
-de joasa tensiune Un 1K -de nalta tensiune Un 1KV
Valorile standardizate ale tensiunilor nominale la 50Hz sunt
redate in tabelul 1 : Tabelul 1 Joasa tensiune (STAS 553-80)
24, 36, 48, 110(127) , 220(250), 380, 660,1000 V
Inalta tensiune (CEI 56-1)
3,6 7,2 12, 17,5 24, 36 , 52 , 72,5 100 123 145 170 245 300 362
420 525 765 1000 KV
Din punct de vedere al frecventei tensiunii de alimentare,
instalaiile si echipamentele electrice pot fi:
de curent continuu - f = 0; de curent alternativ - clasificate
la rndul lor in:
- instalaii de frecventa joasa - f = 0.1 - 50 Hz;
9
-
- instalaii de frecventa industriala - f = 50 Hz; - instalaii de
frecventa medie - f = 0.1 - 10 kHz; - instalaii de frecventa nalt -
f > 10 kHz;
1.2 FUNCII DE BAZ ALE APARATELOR Aparatajul electric reprezint
ansamblul echipamentelor electrice utilizate in
scopul protejarii instalatiilor electrice si personalului ce le
deserveste (contra efectelor curentului electric), si asigurarii
functionarii corecte a receptoarelor din instalatii. Functiile
specifice de baza ale aparatajului electric utilizat in instalaiile
electrice sunt:
de separare electric a circuitelor sau a parilor de circuit
intre sursele de energie i consumatori.
de protecie compus din : funciunea de detecie a suprasarcinilor
i declanare automat cu temporizare conform caracteristicii de
protecie .
funciunea de detecie a scurtcircuitelor i declanare instantanee;
funciunea de declanare liber manifestat prin preponderena comenzii
de deschidere asupra celei de nchidere ;
de comutaie(comanda functionala) ndeplinit prin nchiderea ,
respectiv deschiderea contactelor principale i auxiliare si
realizata prin acionarea mecanismului; acionarea poate fi manual
sau electric.
1.2.1.Separarea electrica Scopul este de a separa si izola un
circuit de orice sursa de energie electrica.
In mod normal, aceasta funcie trebuie asigurata de un dispozitiv
specific la inceputul oricarei instalatii, fiind necesara pentru
asigurarea securitatii personalului de intretinere inainte de
interventiile in instalatie.
Aparatele de separare trebuie sa fie cu actiune omnipolara
(actioneaza asupra tuturor conductoarelor active si asupra celui
netru) si simultana (printr-o singura manevra actioneaza asupra
tuturor conductoarelor).
Exista doua tipuri de separare electric: Separare vizibila - cnd
separarea contactelor trebuie sa fie vizibila
operatorului. Separarea aparenta - cnd aparatul de separare are
un indicator de pozitie
care nu poate indica pozitia "scos de sub tensiune" dect atunci
cnd toate contactele sunt efectiv deschise si separate de o
distanta minima (2.5 mm la 230V, 3.5 mm la 400V).
1.2.2. Protecia electrica Scopul este de a evita sau de a limita
efectele distructive ale supracurentilor
si de a separa segmentul cu defect de restul instalaiei. Orice
protecie presupune doua aspecte, ce pot fi independente sau nu:
10
-
detectarea defectului (supracurentilor). intreruperea
circuitului afectat.
Aparatul de detectare a supracurentilor este de obicei instalat
pe toate conductoarele de faza; acestea nu provoaca neaparat si
intreruperea circuitului. Pentru identificarea corecta a solutiei
de protectie, trebuie sa se faca distinctia intre:
supracurenti temporari (trecatori) care apar ca urmare a
pornirii motoarelor, punerea sub tensiune a transformatoarelor,
aprinderea tuburilor fluorescente, etc. Aceti supracurenti nu
trebuie sa declanseze dispozitivele de protectie.
supracurenti anormali, care pot fi: o de suprasarcina - se
datoreaza in general supraincarcarii
momentane a unor receptoare sau unei cereri de putere mecanica
mai mare decat de obicei. Curentul de suprasarcin are valori de
ordinul (1.051,3 )In.
o de scurtcircuit - in general sunt efectul unui defect in
circuit (eroare de conectare, deteriorarea izolatiei, etc). In
acest caz, protectia este asigurata de disjunctoare sau sigurante
fuzibile Curentul are valori de la 10 In pana la 100In sau mai
mult.
1.2.3.Comanda funcionala si ntreruperea de urgenta Aceste doua
funcii permit intervenii voluntare intr-o instalatie electrica
sub
tensiune. Comanda functionala este destinata punerii sau
scoaterii de sub tensiune a
instalatiilor sau receptoarelor(comutatiei). Un aparat de
comanda trebuie instalat fie la inceputul instalatiei, fie la
nivelul receptoarelor. Aparatele ce indeplinesc aceasta functie pot
fi actionate manual (prin interventia nemijlocita a operatorului
asupra mecanismului de actionare), sau semiautomat (telecomanda
electrica).
Intreruperea de urgenta este destinata scoaterii rapide de sub
tensiune a unui receptor sau unui circuit in caz de pericol. Un
astfel de aparat trebuie sa aiba urmatoarele caracteristici:
- s asigure ntreruperea simultana a tuturor conductoarelor
active; - s dispun de un organ de acionare (buton, maneta, etc)
usor identificabil si accesibil (situat in zona receptoarelor de
protejat). - s poat fi comandat de la distanta prin intermediul
unor dispozitive de oprire de urgenta (denumite si tip lovitura de
pumn);
Rolul fundamental al aparatelor electrice este de comutare
(conectare/deconectare) a circuitelor electrice. In funcie de tipul
circuitului comutat (curent intrerupt) distingem:
aparate de comutare a circuitelor de putere (ntreruptoare,
contactoare, disjunctoare)
aparate pentru comutarea circuitelor de comand(automatizare)
,
11
-
circuite ce deservesc circuitele de putere Dup rolul specific in
schemele electrice distingem dou categorii de aparate
electrice: aparate de distribuie ,avnd rolul de gestionare
corect a energiei
furnizate consumatorilor ,de separare electric in caz de defect
, de protecie a personalului
aparate de comand si control ce au rolul de automatizare i
protecie Principalele tipuri de aparate si funciunile lor ordonate
dup rolul specific (distribuie sau comanda) sunt redate in tabelul
2 Tabelul 2
Functiunea Comutatie Sepa rare Protecie
Mod de actionare Man. Auto Man Automatizare
Defect
Supr
asar
cin
Scur
tcirc
uit
Pune
re la
pa
man
t
Supr
aten
siu
ne
Cur
ent d
e so
c
Separator Sigurant fuzibil Separator de sarcina Disjunctor * *
Descrctor Contactor Ruptor Relee * * * * Aparate de comanda manual
Aparate de automatizare
1.3 CARACTERISTICI GENERALE ALE APARATELOR ELECTRICE
Aparatele electrice prezint o serie de caracteristici generale
care trebuie luate in considerare in momentul alegerii acestora
pentru utilizarea intr-o instalatie electrica. Caracteristicile
aparatelor electrice se mpart in caracteristici electrice ,
mecanice si constructive.
1.3.1 Caracteristici electrice Aceste caracteristici se refera
la valorile nominale i limita ale mrimilor electrice tensiune i
curent i sunt redate prin; Curentul nominal In si tensiunea
nominala Un - marimile electrice pentru
care s-au proiectat aparatele electrice.
12
-
Curentul si tensiunea de serviciu - corespund conditiilor
normale de lucru, avnd valori mai mici dect valorile nominale.
Rezistenta de izolatie - reprezinta valoarea minima a
rezistentei din elementele aparatului aflate sub tensiune; trebuie
sa fie cel putin 10M pentru aparatele in stare uscata si 2M pentru
cele aflate in stare umeda.
Capacitatea nominala de inchidere si rupere - este data de
valoarea maxim a curentului pentru care se pastreaza capacitatea
aparatelor de a stinge rapid arcul electric dintre contacte;
variaza de la 0 la separatoare, la valoarea curentului nominal la
ntreruptoare de sarcin si contactoare , si la 30-40 In la
intrerupatoarele automate.
Curentul limita termic - valoarea maxima a curentului admis timp
de o secunda, fara a depasi limitele maxime de incalzire
admisibile; daca nu este specificat de producator, se considera a
fi 10 In.
Curentul limita dinamic - valoarea maxima a curentului a
curentului admis de aparat in conditii de functionare; daca nu este
specificat se poate considera egal cu curentul de rupere
(capacitatea de rupere).
Rezistenta la uzura electrica - capacitatea de a rezista la
efectul curentului si arcului electric; se exprima in procente din
uzura mecanica.
1.3.2 Caracteristici mecanice Aceste caracteristici se refera la
rezistena mecanic a contactelor de a
suporta fortele mecanice de actionare i sunt exprimate prin:
Rezistenta la uzura mecanica numarul de actionari in gol pe
care
aparatul le poate suporta. 1.3.3 Caracteristici constructive
Caracteristicile constructive ale unui echipament exprima buna
functionare a aparatelor in diverse conditii, precum si protectia
asigurata persoanelor care le manipuleaza.
Protecia persoanelor contra riscurilor electrice are rolul de a
evita pericolele, pentru fiinele umane, datorate contactului cu
piese metalice sub tensiune. Pot exista doua tipuri de contacte ce
pot deveni periculoase pentru om:
Contactul direct ce prin definitie reprezinta contactul unei
persoane cu o parte activa (orice parte conducatoare destinata a fi
sub tensiune in serviciu normal) a unui circuit electric Intr-un
astfel de caz, intregul curent de fuga parcurge corpul uman. Exista
doua variante de protectie contra acestui tip de contact:
o fara intreruperea alimentarii - prin tinerea la distanta a
oamenilor fata de partile aflate sub tensiune (montarea in zone
inaccesibile, instalarea de obstacole, izolarea suplimentara).
o cu intreruperea automata a alimentarii - prin folosirea unor
dispozitive diferentiale de inalta sensibilitate (DDR cu
sensibilitate de 10 la 30mA).
13
-
Contactul indirect In acest caz, doar o parte din curentul de
fuga parcurge corpul uman, ramanand insa la fel de periculos. De
asemenea, exista doua modalitati de protectie:
o fara intreruperea alimentarii - prin folosirea materialelor si
aparatelor dublu izolate, materialelor cu izolatie intarita sau
prin separarea circuitelor.
o cu intreruperea automata a alimentarii - prin tratarea
corespunztoare a neutrului, coordonarea cu schemele de legare la
pmnt. O protectie contra contactului indirect este reala daca sunt
indeplinite doua conditii
- toate masele metalice din instalaie sunt legate la aceeai
priza de pamant;
-ntreruperea automata a circuitului este suficient de rapida.
Caracteristicile constructive sunt redate prin gradul de protectie
ce se
exprima prin simbolul IPxx numit indicele de protectie IP Codul
IP (International Protection) indica gradul de protectie oferit de
un
echipament pentru: - protectia oamenilor contra contactului
direct cu componente periculoase; - protectia materialelor contra
influentelor externe Gradul de protectie este exprimat prin
literele IP (International Protection) urmate de doua cifre cu
semnificatie independenta, dupa cum urmeaza: - Prima cifra indic
protectia personalului mpotriva atingerii directe si protecia la
ptrunderea corpurilor strine - A doua cifra indica gradul de
protectie impotriva patrunderii apei.
Gradele de protecie mpotriva atingerii pieselor sub tensiune i a
ptrunderii corpurilor strine (prima cifra) sunt indicate in tabelul
3
Tabelul 3 Simbol Protecie impotriva atingerilor Protecie contra
corpurilor strine 0 Fr protecie
Fr protecie
1 Protecie mpotriva accesului cu dosul minii la prile aflate sub
tensiune.
Fr protecie pentru corpuri strine mari (sub 50 mm )
2 Protecie la atingerea cu degetele
Fr protecie pentru corpuri strine mijlocii (sub 12 mm)
3 Protecie mpotriva accesului la prile aflate sub tensiune cu
unelte sau scule cu diametru de peste 2,5 mm
Fr protecie la corpuri sub 2,5 mm
4 Protecie protecie contra atingerii cu obiecte (sarme) peste 1
mm
Fr protecie contra corpurilor sub 1 mm
5 Protecie protecie contra atingerii cu orice fel de obiect
Protecie parial contra prafului
6 Protecie protecie contra atingerii cu orice fel de obiect
Protecie total contra prafului
14
-
Gradele de protecie contra ptrunderii lichidelor (a doua cifra)
sunt exemplificate in tabelul 4 Tabelul 4 Simbol Gradul de protecie
0 Fr protecie 1 Protecie contra picturilor de ap ce cad vertical 2
Protecie contra picturilor de lichide ce cad sub unghi de maxim 15
fa
de vertical 3 Protecie contra ploii 4 Protecie contra stropirii
cu lichide 5 Protecie contra apei sub form de jet 6 Protecie
mpotriva condiiilor de pe puntea navelor 7 Protecie mpotriva
scufundrii n lichid 8 Protecie scufundrii n ap sub presiune
Exemplu: IP20 - echipamentul este protejat impotriva corpurilor
solide mai mari de 12.5mm, dar fara protectie impotriva apei.
1.4 ANSAMBLURI DE APARATE ELECTRICE TABLOURI ELECTRICE 1.4.1
Caracteristicile tablourilor electrice
Aparatele electrice de distribuie sunt grupate n tablouri
electrice ce constituie echipamentele pentru alimentarea
circuitelor de for ale instalaiilor electrice. La rndul lor
aparatele de comand i protecie destinate conducerii, supravegherii,
protejrii i reglrii instalaiilor electrice constituie echipamentele
de comand i protecie . La proiectarea i realizarea unor astfel de
echipamente se urmrete aspectul funcional ce const n obinerea unor
funcionri dorite, impuse de procesul tehnologic sau a unor
caracteristici intrare-ieire specifice aplicaiei. Localizarea
aparatelor electrice in de distribuia energiei electrice este
redata[3] in figura 1.4
15
-
Figura 1.4 Localizarea aparatelor in distribuia energiei
electrice
Echipamentele electrice pentru instalaiile de for, din cauza
curenilor ntini vehiculai ntre instalaie i consumatori sunt
realizate numai cu logic cablat. Aceste echipamente poart denumirea
de tablouri de distribuie i pot fi tablouri principale de
distribuie (TPD), tablouri auxiliare, secundare (TA) sau tablouri
de utilaj, cofrete (TU). Tablourile principale de distribuie (TPD)
sunt construcii metalice ce realizeaz conexiunea electric ntre
sursele de energie (transformatoare sau generatoare) i consumatori.
Aparatajul electric coninut de un TPD const din barele de
distribuie ale sistemului trifazat, izolatori de
16
-
susinere a acestora precum i totalitatea aparatelor electrice
necesare distribuiei energiei pe circuitele de ieire (separatoare i
ntreruptoare ), suprareglrii i msurrii (transformatoare de msur de
curent i tensiune, aparate de msur) msurarea rezistenei de izolaie,
precum i protecia circuitelor (protecia generatoarelor (PGS), a
circuitelor de ieire, etc.)
Tablourile generale de distributie, sunt ansambluri de aparataj
electric de joasa tensiune, cu structura modulara, care reprezinta
solutia optima in distributia electrica, automatizari, comanda si
protectia motoarelor, pentru toate aplicatiile industriale, de
infrastructura, cladiri comerciale si rezidentiale . In functie de
aplicatie, unitatile functionale pot avea urmatoarele
destinatii:
distributie (primara,secundara,finala) actionari motor (pornire
directa,pornire stea-triunghi,pornire cu demaror
progresiv (soft starter),actionari cu convertizor de
frecventa,actionari cu variator de turatie de c.c.)
automatizare (instalatii tip AAR,achizitii de date
energetice,control centralizat (monitorizare si comanda)
masura Acestea prezint o serie de caracteristici generale care
trebuie luate in
considerare in momentul alegerii acestora pentru utilizarea
intr-o instalaie electrica .Aceste caracteristici sunt dependente
de solicitarile produse de tensiunea si curentul la care a fost
dimensionat tabloul fiind alcatuite din:
Caracteristici electrice aferente tensiunii Tensiunea nominala
de izolare Ui Tensiunea nominala de utilizare Un Tensiunea nominala
de tinere la impuls Uimp
Caracteristici electrice aferente curentului (barelor de
distribuie) Curent nominal In Curent nominal de scurta durata
Icw/Is Curent nominal admisibil de varf Ipk
Caracteristici constructive Grad de protectie IPxx Comportarea
la vibratii Comportarea la zdruncinaturi
Apare fireasca ntrebare att pentru aparatele componente ale unui
tablou cat si pentru tablourile de distribuie cum se stabilesc
aceste caracteristici si ce reprezint ele? Raspunsul l gsim daca
cunoastem solicitarile la care sunt supuse aceste echipamente.
Tensiunea determina solicitari dielectrice (numite solicitari
electrice) ce produc strapungeri ale izolatiilor iar curentul
determina solicitari termice (topirea materialelor) si
electrodinamice Totodat ne intrebam cum reprezentam diferitele
elemente componente ale echipamentelor si aparatelor electrice in
distributia energiei electrice ?
17
-
1.4.2 Scheme electrice Distribuia energiei electrice este redata
in orice instalatie electrica prin
scheme electrice. Prin schem se nelege un desen care arat modul
n care diferite pri ale unei reele, instalaii, ale unui aparat sau
ale unui ansamblu de aparate sunt funcional conectate ntre ele.
Clasificarea schemelor electrice se poate face dup mai multe
criterii, cum ar fi: numrul de conductoare reprezentat pe
desen:
scheme monofilare: indiferent de numrul de conductoare ale
circuitului se reprezint numai unul, celelalte fiind echipate
identic;
scheme multifilare: dac echiparea fazelor este diferit, se
reprezint toate conductoarele circuitului;
a. monofilare b. multifilare Figura 1.5 Scheme electrice
scopul urmrit prin reprezentare:
scheme explicative ( principiale sau detaliate ); scheme de
conexiuni, destinate realizrii fizice i verificrii
conexiunilor;
Figura 1.6 Scheme de conexiuni
18
-
scheme sinoptice, reprezentnd starea real a aparatelor de
comutaie la un
moment dat; planuri de amplasare, care ofer indicaii precise
despre amplasarea
prilor unei instalaii.
Figura 1.7 Planuri de amplasare
Deoarece instalatiile electrice pot fi de forta (curenti tari)
sau de comanda, control si semnalizare, schemele electrice atasate
acestor instalatii pot fi reprezentate :
conjugate in care se red att schema de for cat si cea de comand
cu respectarea amplasamentului aparatelor. Prezint avantajul unei
verificri facile a funcionrii schemei dar nu poate fi utilizat in
instalatiile mai complicate
19
-
Figura 1.8 Scheme conjugate
conjugate-semiseparate in care se red att schema de for cat si
cea
de comand cu respectarea aciunii mecanice a aparatelor . Prezint
dezavantajul complicarii schemelor
Figura 1.9 Scheme semiseparate separate , in care schema de for
este desenata separat fa de cea de
comand .
20
-
Figura 1.10 Scheme separate
Schemele electrice conin simboluri ale aparatelor electrice.
Diversele
funcii ndeplinite de aparatele electrice pe un circuit pot fi
realizate individual, utiliznd pentru fiecare dintre ele cte un
aparat specializat (reunirea mai multor funcii presupune folosirea
mai multor aparate pe circuit) sau prin asocierea mai multor funcii
pe un aparat (aparate cu funciuni multiple).
Elementul de protecie, cu care trebuie prevzut orice circuit
electric, are drept scop principal detectarea sensibil, rapid i
sigur a avariei, precum i deconectarea selectiv a elementului
avariat, n vederea evitrii extinderii avariei i revenirii ct mai
rapide la regimul normal de funcionare pentru restul sistemului. O
unitate de protecie are deci urmtoarele funcii principale:
supravegherea permanent a diverilor parametri pe circuit;
intervenia n situaii anormale; transmiterea (uneori) de informaii
pentru exploatarea reelei. n cazul unui scurtcircuit pe un circuit
electric se impune deconectarea sa rapid, pentru a se reduce
solicitrile echipamentelor i totodat, pentru a se asigura
continuitatea n funcionarea altor circuite racordate la acelai
sistem de bare colectoare. De asemenea, n exploatare este de dorit
s existe posibilitatea conectrii i deconectrii fiecrui circuit
electric n parte, astfel nct aceste manevre s nu conduc la
ntreruperea altor circuite.
21
-
1.5. ORGANISME SI NORMATIVE DE REGLEMENTARE A APARATELOR
ELECTRICE 1.5.1 Organisme si normative de reglementare Organismele
ce emit norme privind constructia aparatelor electrice se afla la
nivel international prin Comitetul Electrotehnic International
(CEI), la nivel european prin Comisia Europeana de Normative in
domeniul Electrotehnic (CENELEC) si national in Romania prin
Comitetul Tehnic pentru Electrotehnica ce emite normative electrice
(EN).
CEI emite norme la nivel internaional si are in componenta
reprezentani CENELEC pentru armonizarea reglementarilor si
colaboreaz cu principalele organisme naionale sau profesionale ale
statelor lumii (Tabel 5). De asemenea are comitete tehnice in toate
tarile inclusiv in Romnia. Asociaia de Standardizare din Romnia
promoveaz standardele CEI si CENELEC ca standarde naionale prin
trei proceduri de adoptare:
publicarea unei versiuni n limba romn, publicarea prin
reproducere a versiunii originale (ntr-o limb de
circulaie), publicarea unei file de confirmare a adoptrii.
Principalele normative internationale privind aparatele
electrice sunt CEI-947-1-Reguli generale, CEI-947-2. Intrerupatoare
automate, CEI-947-3, Intrerupatoare,separatoare,ansambluri
intrerupatoare-separatoare in combinatie cu sigurante fuzibile,
CEI-947-4. Contactoare si demaroare In Romnia aceste normative se
regsesc prin:
SR EN 60947-1 Reguli generale SR EN 60947-2- Aparataj de joas
tensiune. Partea 2: ntreruptoare
automate SR EN 60947-3- Aparataj de joas tensiune. Partea 3:
ntreruptoare,
separatoare, ntreruptoare-separatoare i combinaii cu fuzibile SR
EN 60947-4- Aparataj de joas tensiune. Partea 4: Contactoare i
demaroare de motoare. SR EN 60947-5 Aparataj de joas tensiune.
Aparate i elemente de
comutaie pentru circuite de comand. SR EN 60947-6 Aparataj de
joasa tensiune. Partea 6: Echipamente cu
functii multiple. SR EN 60947-7 Aparataj de joas tensiune.
Partea 7 Echipamente
accesorii. Prescripii de securitate pentru blocuri de jonciune
cu fuzibil SR EN 60947-8-Aparataj de joas tensiune. Partea 8: Uniti
de comand
pentru protecia termic incorporat (CTP)
22
-
Tabelul 5. Organisme de reglementare in lume (selectie) Sigla
Denumirea complet ara IEC Commission Electrotechnique
Internationale
Comisia Electrotehnic International -
CEN Comit Europen de Normalisation Comitetul European pentru
Standardizare
Europa
CENELEC Comit Europen de Normalisation lectrotechnique.
Comitetul European pentru Standardizare in Electrotehnic
Europa
EN Standard European Europa NEMA
National Electrical Manufacturers Association. Uniunea
industriei electrotehnice
S.U.A.
ABS American Bureau of Shipping Societate de clasificare
naval
S.U.A.
ANSI American National Standards Institute S.U.A. ASA American
Standards Association
Uniunea american de standardizare S.U.A.
CEC Canadian Electrical Code Canada LRS
Lloyd's Register of Shipping Societate de clasificare naval
Marea Britanie
BS British Standard Marea Britanie
BV Bureau Veritas Societate de clasificare naval
Frana
DIN
Deutsches Institut fr Normung Institutul german pentru
standardizare
Germania
GL
Germanischer Lloyd Societate de clasificare naval
Germania
VDE
Verband Deutscher Elektrotechniker Uniunea german pentru
eletrotehnic,electronic si tehnica informaiilor
Germania
AEI Associazione Elettrotechnica ed Elettronica Italiana.Uniunea
industriei electrotehnice italiene
Italia
AENOR Asociacion Espaola de Normalizacin y Certificacin .Uniunea
spaniol pentru standardizare si certificare
Spania
JEM
Japanese Electrical Manufacturers Association Uniunea industriei
electrotehnice
Japonia
23
-
1.5.2 Simboluri grafice Identificarea aparatelor electrice in
scheme electrice se face prin
simboluri grafice si litere reper de identificare a categoriei
elementului de circuit. Comitetul Electrotehnic Internaional a emis
recomandarea CEI -617 ce in Romnia se regsete in normativul
EN-60617. Principalele seciuni ale acestui act normativ sunt :
Tabelul 6
Standard Continut EN 60617-2(1997) Elemente de
simbolizare,simboluri distinctive si alte
simboluri cu aplicaii generale EN 60617-3(1997) Conductoare si
dispozitive de conectare EN 60617-4(1997) Componente pasive de baza
EN 60617-5(1997) Semiconductoare si tuburi electronice EN
60617-6(1997) Producerea, transportul si conversia energiei EN
60617-7(1997) Aparate si dispozitive de control si protectie EN
60617-8(1997) Iluminat si dispozitive de semnalizare EN
60617-9(1997) Telecomunicatii: Comunicatii si echipamente
periferice EN 60617-10(1997) Telecomunicatii: Transmisii EN
60617-11(1997) Scheme si planuri de amplasare EN 60617-12(1999)
Operatori logici binari EN 60617-13(1995) Operatori analogici O
selecie, din aceste normative, a celor mai uzuale simboluri grafice
este redata in tabelul 8 Tabelul 8
Standard Simbol Descriere
Echipament, dispozitiv,componenta Ex: bobina, masina
electrica
Legatura la pamant
Legatura la masa
EN 60617-2 Tensiune continua
24
-
Standard Simbol Descriere
Tensiune alternativa Ex1. Tensiune alternativa la 50 Hz Ex.2
Tensiune alternativa cu frecventa variabila intre 100-600Kz
Ex.3Circuit trifazat cu nul cu tensiunea de linie 400V iar cea de
faza 230V(faza-nul) la 50Hz
+ -
Polaritate pozitiva Polaritate negativa
N Conductor neutru Legatura mecanica
Actionare mecanica Actionare mecanica prin tragere Actionare
mecanica prin rotire Actionare mecanica prin apasare Actionare
mecanica de urgenta
Actionare hidraulica intr-un singur sens
Actionare hidraulica in dublu sens
Actionare intarziata la actionare
Actionare intarziata la revenire
Actionare electromagnetica
Actionare prin efect electromagnetic
Actionare prin efect termic
Actionare cu motor
Actionare cu releu electric
Retinere (revenire neautomata)
EN 60617-2
Revenire automata(varful triunghiului indica sensul
revenirii
25
-
Standard Simbol Descriere
Conductor, cablu, linie Ex.1: conductor monofilar, cablu
trifazat Ex.2 : Circuit de curent alternativ trifazat cu nul la
tensiune de 380V, 50Hz cu trei conductoare de 120mm2 si conductorul
de nul de 70 mm2
Punct de conexiune
EN 60617-3
Conector(regleta)
Contact normal deschis (NO)
Contact normal inchis (NC)
Contact bistabil(basculant)
Comutator(NO, NO)
Contact normal deschis cu inchidere in avans
Contact normal deschis cu inchidere intarziata
EN 60617-7
Contact normal inchis cu deschidere intarziata
26
-
Standard Simbol Descriere
Contact normal inchis cu deschidere in avans
Contact normal deschis cu temporizare la inchidere (inchidere
temporizata deschidere instantanee)
Contact normal deschis cu temporizare la deschidere (inchidere
instantanee deschidere temporizata)
Contact normal inchis cu temporizare la deschidere (deschidere
temporizata inchidere- instantanee)
Contact normal inchis cu temporizare la revenire (deschidere
instantaneeinchidere- temporizata)
Contact normal deschis cu temporizare la actionare si
revenire
Contact normal deschis actionat manual (simbol general)
Contact normal deschis actionat prin apasare
Contact normal deschis actionat prin tragere
Contact normal deschis actionat prin rotire
Contactor
EN 60617-7
Intreruptor
27
-
Standard Simbol Descriere
Separator
Separator de sarcina
Mecanism de actionare
Bobina (de contactor de releu etc)
Bobina de releu de timp cu temporizare la actionare
Bobina de releu de timp cu temporizare la revenire
Releu termic
Releu electromagnetic
Releu maximal de curent
Releu de curent diferential
Releu maximal de tensiune
Siguranta fuzibila
Siguranta fuzibila cu percutor
Siguranta-intreruptor
Conexiune triunghi
Conexiune stea
EN 60617-7
Conexiune stea cu nul accesibil
28
-
Standard Simbol Descriere
Masina electrica * M motor G- generator MS-motor sincron
GS-generator sincron
Motor de cc cu excitatie serie
Motor de cc cu excitatie derivatie
Motor cu colector de ca monofazat
Generator sincron cu magneti permanenti
Generator sincron cu excitatie electromagnetica cu nul
accesibil
Motor asincron trifazat
Transformator trifazat stea-triunghi
29
-
1.5.3 Literele reper de identificare a categoriei elementului de
circuit Literele reper de identificare a categoriei elementului de
circuit sunt prezentate in EN- 61.346 1 din 1998 si au semnificaia
conform tabelului 9. Tabel 9
Litera reper
Tipul aparatului Exemple
A Grupuri constructive, pari din grupuri constructive
Amplificatoare, amplificatoare magnetice, combinatii de
aparate
B Convertoare de marimi electrice .
Traductoare, sonde termoelectrice,termocuple, celule
fotoelectrice,dinamometre,cristale piezoelectrice, etc.
C Condensatoare D Dispozitive de
memorare, elemente binare
Bistabile, monostabile etc.
E Elemente diverse F Elemente de
protectie Relee de timp , de presiune, temperatura,
electromagnetice,sigurante fuzibile
G Generatoare Generatoare rotative, transformatoare rotative de
frecventa, baterii, echipamente de alimentare
H Echipamente de semnalizare
Echipamente de semnalizare acustica si optica(buzere,
lampietc.)
K Contactoare si relee Contactoare, relee(altele decat cele de
protectie), relee de timp, intermediare etc.
L Bobine M Motoare N Amplificatoare,
regulatoare
P Instrumente medicale
Inregistratoare
Q Intreruptoare Intreruptoare, intreruptoare de sarcina(prezinta
camere de stingere)
R Rezistente S Separatoare,
comutatoare, butoane
Aparate cu actionare mecanica ce nu prezinta camere de
stingere
T Transformatoare
30
-
U Modulatoare, convertoare
Convertoare de frecventa, invertoare
V Valve, semiconductoare
Robineti , electrovalve, diode, tranzistoare etc
X Borne Y Echipamente
mecanice de actionare
Z Echipamente de compensare, limitatoare, filtre
electromagnetice
Observatii: 1 Simbolurile grafice si litere reper de
identificare a categoriei
elementului de circuit atasate identificarii aparatelor
electrice in scheme electrice difera de la un organism la altul de
clasificare. In tabelul 10 se prezinta selectiv diferentele dintre
standardele DIN, EN si NEMA
Tabel 10 Denumire DIN, EN NEMA Contact normal deschis
Contact normal inchis
Contact normal deschis cu temporizare la deschidere
Contact normal inchiss cu temporizare la revenire
Buton start cu actionare prin apasare
Buton stop cu actionare prin
apasare
31
-
Contactor
Intreruptor
Separator
Intreruptor automat
Siguranta
Spre exemplificare in figura 1.11 este redata schema de pornire
directa a unui motor protejat cu ntreruptor automat iar schema de
comanda alimentata prin transformator cu indicarea funcionarii
motorului conform standardului NEMA
Figura 1.11 Schema electrica in NEMA
32
-
2. Un aparat electric, in funcie de principiul de construcie si
funcionare,
este redat in schemele electrice printr-o combinaie de simboluri
grafice. Astfel un contactor este redat prin ansamblul contacte
principale cu funcia de contactor, bobina si contacte auxiliare
Figura 1.12 Simbolizarea contactorului
a. schema multifilar b. schema monofilara
3. Lista principalelor Standarde ale CEI in domeniul electric
este redata mai jos:
IEC 60038 Standard voltages IEC 60076-2 Power transformers -
Temperature rise IEC 60076-3 Power transformers - Insulation
levels, dielectric tests and external clearances in
air IEC 60076- Power transformers - Ability to withstand
short-circuit IEC 60076-10 Power transformers - Determination of
sound levels IEC 601 6 Semiconductor convertors - General
requirements and line commutated convertors IEC 602 Electrical
relays IEC 6026 -1 High-voltage switches - High-voltage switches
for rated voltages above 1 kV
and less than 52 kV IEC 60269-1 Low-voltage fuses - General
requirements IEC 60269-2 Low-voltage fuses - Supplementary
requirements for fuses for use by unskilled
persons (fuses mainly for household and similar applications)
IEC 60282-1 High-voltage fuses - Current-limiting fuses IEC
60287-1-1 Electric cables - Calculation of the current rating -
Current rating equations
(100% load factor) and calculation of losses - General IEC 6036
Electrical installations of buildings IEC 6036 -1 Electrical
installations of buildings - Fundamental principles
33
-
IEC 6036 - - 1 Electrical installations of buildings -
Protection for safety - Protection against electric shock
IEC 6036 - - 2 Electrical installations of buildings -
Protection for safety - Protection against thermal effects
IEC 6036 - - 3 Electrical installations of buildings -
Protection for safety - Protection against overcurrent
IEC 6036 - - Electrical installations of buildings - Protection
for safety - Protection against electromagnetic and voltage
disrurbance
IEC 6036 - - 1 Electrical installations of buildings - Selection
and erection of electrical equipment - Common rules
IEC 6036 - - 2 Electrical installations of buildings - Selection
and erection of electrical equipment - Wiring systems
IEC 6036 - - 3 Electrical installations of buildings - Selection
and erection of electrical equipment - Isolation, switching and
control
IEC 6036 - - Electrical installations of buildings - Selection
and erection of electrical equipment - Earthing arrangements
IEC 6036 - - Electrical installations of buildings - Selection
and erection of electrical equipment - Other equipments
IEC 6036 -6-61 Electrical installations of buildings -
Verification and testing - Initial verification
IEC 6036 -7-701 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Locations
containing a bath tub or shower basin
IEC 6036 -7-702 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Swimming
pools and other basins
IEC 6036 -7-703 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Locations
containing sauna heaters
IEC 6036 -7-70 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Construction
and demolition site installations
IEC 6036 -7-70 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Electrical
installations of agricultural and horticultural premises
IEC 6036 -7-706 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Restrictive
conducting locations
IEC 6036 -7-707 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Earthing
requirements for the installation of dataprocessing equipment
IEC 6036 -7-708 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Electrical
installations in caravan parks and caravans
IEC 6036 -7-709 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Marinas and
pleasure craft
IEC 6036 -7-710 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Medical
locations
IEC 6036 -7-711 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Exhibitions,
shows and stands
IEC 6036 -7-712 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Solar
photovoltaic (PV) power supply systems
IEC 6036 -7-713 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations Furniture
IEC 6036 -7-71 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - External
lighting installations
34
-
IEC 6036 -7-71 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations -
Extra-low-voltage lighting installations
IEC 6036 -7-717 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Mobile or
transportable units
IEC 6036 -7-7 0 Electrical installations of buildings -
Requirements for special installations or locations - Temporary
electrical installations for structures,amusement devices and
booths at fairgrounds, amusement parks and circuses
IEC 60 27 High-voltage alternating current circuit-breakers IEC
60 39-1 Low-voltage switchgear and controlgear assemblies -
Type-tested and partially
type-tested assemblies IEC 60 39-2 Low-voltage switchgear and
controlgear assemblies - Particular requirements for
busbar trunking systems (busways) IEC 60 39-3 Low-voltage
switchgear and controlgear assemblies - Particular requirements
for
low-voltage switchgear and controlgear assemblies intended tobe
installed in places where unskilled persons have access for their
use - Distribution boards
IEC 60 39- Low-voltage switchgear and controlgear assemblies -
Particular requirements for assemblies for construction sites
(ACS)
IEC 60 6 Basic and safety principles for man-machine interface,
marking and identification - Identification of conductors by
colours or numerals
IEC 60 39- Low-voltage switchgear and controlgear assemblies -
Particular requirements for assemblies intended to be installed
outdoors in public places- Cable distribution cabinets (CDCs)
IEC 60 79-1 Effects of current on human beings and livestock -
General aspects IEC 60 79-2 Effects of current on human beings and
livestock - Special aspects IEC 60 79-3 Effects of current on human
beings and livestock - Effects of currents passing
through the body of livestock IEC 60 29 Degrees of protection
provided by enclosures (IP code) IEC 606 Spcification for
high-voltage fuse-links for motor circuit applications IEC 6066
Insulation coordination for equipment within low-voltage systems
IEC 6071 Dimensions of low-voltage switchgear and controlgear.
Standardized mounting on
rails for mechanical support of electrical devices in switchgear
and controlgear installations.
IEC 6072 Short-circuit temperature limits of electric cables
with rated voltages of 1 kV (Um = 1.2 kV) and 3 kV (Um = 3.6
kV)
IEC 607 General requirements for residual current operated
protective devices IEC 60787 Application guide for the selection of
fuse-links of high-voltage fuses for
transformer circuit application IEC 60831 Shunt power capacitors
of the self-healing type for AC systems having a rated
voltage up to and including 1000 V - General - Performance,
testing and rating - Safety requirements - Guide for installation
and operation
IEC 609 7-1 Low-voltage switchgear and controlgear - General
rules IEC 609 7-2 Low-voltage switchgear and controlgear -
Circuit-breakers IEC 609 7-3 Low-voltage switchgear and controlgear
- Switches, disconnectors, switch-
disconnectors and fuse-combination units IEC 609 7- -1
Low-voltage switchgear and controlgear - Contactors and
motor-starters -
Electromechanical contactors and motor-starters IEC 609 7-6-1
Low-voltage switchgear and controlgear - Multiple function
equipment -
Automatic transfer switching equipment IEC 61000 Electromagnetic
compatibility (EMC) IEC 611 0 Protection against electric shocks -
common aspects for installation and equipment
35
-
IEC 61 7-1 Electrical safety in low-voltage distribution systems
up to 1000 V AC and 1500 V DC - Equipment for testing, measuring or
monitoring of protective measures - General requirements
IEC 61 7-8 Electrical safety in low-voltage distribution systems
up to 1000 V AC and 1500 V DC - Equipment for testing, measuring or
monitoring of protective measures
IEC 61 7-9 Electrical safety in low-voltage distribution systems
up to 1000 V AC and 1500 V DC - Equipment for insulation fault
location in IT systems
IEC 61 8-2-6 Safety of power transformers, power supply units
and similar - Particular requirements for safety isolating
transformers for general use
IEC 62271-1 Common specifications for high-voltage switchgear
and controlgear standards IEC 62271-100 High-voltage switchgear and
controlgear - High-voltage alternating-current
circuit-breakers IEC 62271-102 High-voltage switchgear and
controlgear - Alternating current disconnectors
and earthing switches IEC 62271-10 High-voltage switchgear and
controlgear - Alternating current switch-fuse
combinations IEC 62271-200 High-voltage switchgear and
controlgear - Alternating current metal-enclosed
switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up
to and including 52 kV
IEC 62271-202 High-voltage/low voltage prefabricated
substations
36
1.3.2 Caracteristici mecanice1.3.3 Caracteristici
constructiveGradele de protecie contra ptrunderii lichidelor (a
doua cSimbolGradul de protecie
Tablourile generale de distributie, sunt ansambluri de
aparCaracteristici electrice aferente tensiuniiCaracteristici
constructive