IEIR - curs (1)

Instalatii electrice, industriale si rezidentiale

- Curs -

Conf.dr.ing. GHIUR Ioan


Curs 1 - Introducere in IEIR Totalitatea echipamentelor care asigura alimentarea cu energie electrica, reglarea regimului de functionare si

protectia consumatorilor industriali. Etapele de elaborare a proiectiilor de instalatii electrice Urmatoarele categorii de lucrari:

• Instalatii de forta (situatiile in care consumatorii absorb curenti mari: motoare electrice, cuptoare electrice) aproximativ mii de amper

• Instalatii electrice pentru iluminat: interior si exterior

• Instalatii electrice pentru curenti slabi: automatizare si comanda, telefonie, semnalizare si masura

• Instalatii de protectie impotriva tensiunilor de atingere directa si indirecta

• Instalatii de protectie impotriva descarcarilor atmosferice Proiectarea instalatiilor electrice de forta. Etape: 1) Amplasarea receptoarelor in planul de arhitectura la scara 1:50 2) Alegerea schemei generale de distributie de pincicpiu in functie de clasa si categoria consumatorilor 3) Amplasarea postului trafo si a tabloului general de distributie (TGD) 4) Definirea schemei de distributie prin repartizarea receptoarelor pe circuite 5) Alegerea tipului de instalatii electrice in functie de caracteristicile procesului tehnologic, gradul de pericol

fata de incendii, structura cladirilor 6) Alegerea traseelor instalatiilor electrice, in coordonare cu structura de rezistenta a cladirii si cu traseele

celorlalte instalatii In normative se prevad distantele minime admise pentru protectie si racire intre conductele parcurse de

curent, precum si intre conductele parcurse de instalatii. Astfel, conductele electrice se vor monta deasupra conductelor reci (apa rece, canalizare), respectiv sub conductele calde (incalzire, apa calda) 7) Trasarea in planuri a instalatiei electrice pe baza schemei generale de distributie si a traseelor alese 8) Dimensionarea elementelor instalatiei electrice pe baza schemei generale de distributie (circuite, coloane,

bare de distributie, elemente de cuplare/protectie). 9) Intocmirea detaliilor instalatiilor electrice (tablouri de distributie generale, principale, secundare etc.) 10) Alcatuirea partii economice a proiectului pe baza punctelor anterioare

Curs 2 – Proiectarea instalatiilor electrice de forta

Proiectarea instalatiilor electrice de forta. Date initiale:

• Acordul furnizorului de energie privind racordarea

• Exista metode de predeterminare cu care putem estima energia necesara consumatorului

• Calitatea energiei electrice furnizate

• Analizor armonic (pentru determinarea numarului de armonici)

• Montarea consumatorilor pe o reprezentare la scara 1:50 a zonei

• Stabilirea datelor nominale ale fiecarui consumator (PN, UN, IN, cosϕN, ɳN)

• Regimul de functionare al receptoarelor (durata relativa de functionare, numar ore functionare anual, socuri de sarcina, regim deformant)

• Puterea instalata a receptoarelor

• Clasa consumatorilor (A, B, C, D)

• Categorii ale receptoarelor (0, I, II, III)

• Grupa consumatorilor (a, b, c)

• Solutii de alimentare propuse

• Nivelul tensiunii de distributie


• Nivelul de rezervare

• Incadrarea constructiei sau a unei anumite incinte in functie de categoriile influentei interne conform standardelor interne, astfel, fiecare conditie de influenta externa este formata dintr-un cod: doua litere, majuscule, si o cifra:

� Prima litera: categoria generala de influenta exterioara: � A – conditii de mediu � B – utilizari � C – caracteristica constructiva a cladirilor

� A doua litera: natura influentelor externe � Cifra: clasa influentelor externe

� AA1: -50°C ÷ 5°C � AB: conditii climatice si umiditate � AC: altitudine. AC1: sub 200 m, AC2: peste 200 m � AD: prezenta apei � AE: prezenta corpurilor straine � AF: substante corozive/poluante � AG: solicitari mecanice � AH: vibratii � AK: prezenta mucigai / flora � AI: prezenta fauna � BA: compentena persoane � BC: contact persoane cu pamantul � BD: conditii de evacuare in caz de incendiu � CA: materialul din care sunt construite cladirile � CB: structura cladirilor

Incadrarea principalelor incaperi in categorii si clase dupa influente externe se regasesc in norme de proiectare si vor avea doua urmari foarte importante:

a) Determinarea gradelor minime de protectie impuse echipamentelor electrice (IP..) b) Alegerea modului de pozare al cablului si conductelor electrice Clasificarea consumatorilor: Criterii de clasificare din punct de vedere al exigentei in continuitatea alimentarii cu energie electrica pot fi:

• Importanta economica, energetica sau sociala a consumatorilor

• Natura si exigenta procesului tehnologic definite prin efecte daunatoare posibile sau probabile ale intreruperii alimentarii

• Durata critica a intreruperii In Romania, consumatorii se clasifica dupa: 1) Puterea maxima absorbita, se impart in clase:

• Clasa A: SN > 50 MVA

• Clasa B: 7.5 MVA < SN < 50 MVA

• Clasa C: 2.5 MVA < SN < 7.5 MVA

• Clasa D: SN < 2.5 MVA 2) Dupa natura si intensificarea efectelor daunatoare ale intreruperii energiei electrice:

• Categoria 0 (sau speciala): intreruperile pot avea ca efecte explozii, incendii, distrugeri de utilaje, pierderi de vieti umane

• Categoria I: urmarea intreruperilor: dereglarea proceselor tehnologice cu flux continuu a caror intoarcere la normal se face dupa un timp indelungat de la restabilirea alimentarii

• Categoria II: efectul intreruperilor: nerealizarea productiei numai pe durata intreruperii, iar productia nerealizata se poate recupera ulterior

• Categoria III: intreruperea alimentarii nu are efecte economice nefavorabile


3) Dupa grupe:

• a: receptoare la care efectele daunatoare pot aparea chiar in limita timpului de restabilire a automaticii de sistem pentru restabilirea alimentarii

• b: receptoare care sufera fara prejudicii intreruperile in limita timpului de restabilire a automaticii de sistem, efectele daunatoare aparand dupa un timp oarecare mai lung

• c: receptoare la care nu apar efecte daunatoare indiferent de durata intreruperilor 4) Nivelul tensiunii de alimentare, ce depinde de clasa consumatorului:

• A: 220 kV / 440 kV

• B: 110 kV

• C: 20 kV

• D: 10 kV / 6 kV 5) Numarul si caracteristicile cailor de alimentare (nivel de rezervare) ce depinde atat de clasa, dar mai ales de

categoria receptoarelor. Caile de alimentare pot fi independente (distincte, daca defectarea unuia nu afecteaza si defectarea celeilalte), sau dependente Numarul cailor de alimentare determina nivelul de rezervare care poate fi:

• Nivelul 1 : rezerva 100% prin doua cai de alimentare distincte

• Nivelul 2 : rezerva 100% prin doua cai de alimentare ce nu mai sunt distincte

• Nivelul 3 : fara rezervare; o singura cale de rezervare Alimentarea consumatorilor se poate face:

• Din retele publice de joasa tensiune pentru consumatori ce absorb puteri relativ mici (zeci de kW), de mica importanta si mai putina exigenta din punct de vedere al calitatii energiei

• Din retele publice de medie tensiune (6 kV ÷ 60 kV)

• Din retele publice de inalta tensiune (110 kV ÷ 220 kV) pentru consumatori foarte importanti. Aici, alimentarea se face fie de la substatii de transformare de inalta tensiune pe medie tensiune; se foloseste solutia de „racord adanc” cand statia trafo de inalta tensiune pe medie tensiune se afla chiar in incinta intreprinderii in ceea ce priveste distributia interna; se poate face in sistem radial sau buclate

Curs 3 – Amplasarea si determinarea puterii transformatorului

Transformatorul se amplaseaza in centrul de greutate al sarcinii (= totalitatea consumatorilor). Determinarea puterii cerute PC: PC este o putere conventionala constanta in timp, in functie de care vom

dimensiona trafo. 1) Metoda analizei directe se aplica acolo unde numarul consumatorilor este relativ redus

PC = CC * Pi , unde CC – coeficient de cerere (sau Kc), iar Pi – puterea instalata care reprezinta suma puterilor

nominale a tuturor consumatorilor.

CC = ��∗��

ɳ�∗ ɳ� , unde Ci – coeficient de incarcare, Cs – coeficient de simultaneitate, ɳm – randament mediu al

consumatorilor, ɳr – randamentul retelei (in general 0.98 sau 0.99)

Ci = �� Cs =

�� ɳ = ∑ ��

∑ ��ɳ�

��

Unde: Pr – puterea reala absorbita de consumator; Ps – puterea absorbita in regim de simultaneitate, n – totalitatea consumatorilor, Pk – puterea consumatorului de rang k, ɳk – randamentul consumatorului de rang k


Triunghiul puterilor: � Cosϕm =

∑ ��ɳ�

��∑ ��

ɳ�∗��

= �� Str

2) Metoda coeficientului de cerere se aplica unui numar mai mare de consumatori; consta in utilizarea unor coeficienti de cerere stabiliti pentru anumite grupe de receptoare Pc = ∑ �� Pck = ∑ �� ∗ �!�� , unde Pck – puterea ceruta de consumatorul din grupa k

cosϕm = �� =

�"�#$%�# ; Qc = ∑ �� ∗ &'� �� ϕk

3) Metoda formulei binare / binome ; numarul de receptoare este mare, dar este o metoda mult mai precisa decat cea anterioara. Pentru grupa de receptoare: Pck = ( a * Pix)k + (b * Pin)k , unde

• Pix – puterea activa instalata a primelor x receptoare instalate dintr-o grupa in ordine descrescatoare a puterii (suma lor in kW, x se da din tabele);

• Pin – puterea activa instalata a tuturor celor n receptoare dintr-o grupa (suma)

• Coeficientii a, b: coeficientii formulei binome, se dau in tabel Puterea activa totala ceruta la racord:

Pc = ( a * Pix)max + ∑ (b ∗ Pin)max� �� , unde:

• ( a * Pix)max - cel mai mare dintre termenii a*Pix

• ∑ (b ∗ Pin)max� �� - suma tuturor termenilor de forma din grupa k

Qc = ∑ �� ∗ &'� �� ϕk ; cosϕm = �� =

�"�#$%�#

Aplicatie: Sa se determine Pc si cosϕm pentru o instalatie cu urmatoarele grupe de receptoare:

- Grupa 1: formata din motoare electrice ce actioneaza masini unelte de prelucrare la rece in serii mici compuse din 10 motoare avand fiecare Pi = 1.5 kW, 5 motoare cu Pi = 2.2 kW si 4 motoare cu Pi = 7.5 kW

- Grupa 2: doua incalzitoare avand fiecare Pi = 3 kW - Grupa 3: doua trafo de sudura, fiecare cu Pi = 10 kW

o Grupa 1: x1 = 5 ; a1 = 0.4 ; b1 = 0.14 ; tgϕ1 = 1.73 o Grupa 2: x2 = 0 ; a2 = 0 ; b2 = 0.7 ; tgϕ2 = 0 � consumator rezistiv o Grupa 3: x3 = 0 ; a3 = 0 ; b3 = 0.8 ; tgϕ3 = 1.75

Pc1 = (a * Pi5)1 + (b * Pi19)1 = 0.4 * (4 * 7.5 + 1 * 2.2) + 0.14 * (4 * 7.5 + 5 * 2.2 + 10 * 1.5) = 20.72 kW Pc2 = (a * Pi0)2 + (b * Pi2)2 = 0 * 0 + 0.7 * (2 * 3) = 4.2 kW Pc3 = (a * Pi0)3 + (b * Pi2)3 = 0 * 0 + 0.8 * (2 * 10) = 16 kW

Pc = 0.4 * (4 * 7.5 + 1 * 2.2) + (7.84 + 4.2 + 16) = 40.92 kW Qc = Qc1 + Qc2 + Qc3 = Pc1 * tgϕ1 + Pc2 * tgϕ2 + Pc3 * tgϕ3 = 20.72*1.73 + 4.2*0 + 16*1.75 = 63.9 kVAr

cosϕm = �

"�#$%�# = 12.45

√12.45#$78.4# = 0.539

Se utilizeaza diagramele de sarcina anuala sau zilnica.

Determinarea puterii cerute sau nominale se face cu ajutorul puterii maxime cerute pe timp de iarna.

Pc = �9:��$ ;�� unde αss se datoreaza subutilizarii trafo in anumite ore din zi (luni din an) la o temperatura medie

de 5°C pe an.

Pc = �9:� $ �9:<

=5$ 8 �2> ∗(�? �@)A∗ ;B ksd = �C@�9: αΘ = 1 –

D ? B�C@�22 unde:

Pmaxv – puterea maxima consumata pe timp de vara; ksd – coeficient de sarcina, se poate estima din diagrama zilnica de sarcina ; αΘ – capacitatea de suprasarcina datorata unui Θmed < Θmed anual (=5°C).

Numarul de trafo, inclusiv rezervele, se determina in functie de categoria consumatorilor:

• Categoria 0 : se asigura o rezerva de 100%


• Categoria I : se echipeaza postul trafo cu cel putin 2 trafo; daca puterea consumata de categoria I nu depaseste 50% din sarcina totala a postului trafo, se recomanda 2 trafo a caror putere instalata cu sarcina totala calculata, iar puterea instalata este egala cu cea a consumatorilor de categoria I. Daca puterea consumatorilor de categoria I este mai mare de 50% din sarcina totala a postului, se recomanda 3 trafo de puteri egale, doua avand suma puterilor egala cu sarcina totala

• Categoria II: alimentarea continua cu energie se asigura de la surse de rezerva doar daca este justificata economic

• Categoria a III – a : nu se asigura rezerva Obs.: La determinarea numarului de trafo se va cauta asigurarea unui numar minim de unitati, puterea fiecaruia

fiind cat mai mare Aplicatie: Sa se determine puterile si numarul trafo pentru un consumator avand receptoare de categoria I

combinate cu receptoare de categoria a II – a, cunoscandu-se din curbele de sarcina: Pmaxi = 400 kW, Pmaxv = 300 kW, ksd = 0.7, Θmed = 5°C, cosϕmed = 0.93; receptoarele din categoria I au Pni = 150 kW;

Pc = Pn = 122$822

=5$ 8 �2> ∗(�?2.E)A∗ � = 336 kW

50% * Pn = 168 kW > Pni = 150 kW � se aleg doua trafo 168 / 0.93 = 181 kVA 150 / 0.93 = 161 kVA Vom alege 2 trafo cu putere standardizata apropiata de 181 kVA � 2*250 kVA Daca are loc o avarie la un trafo, va functiona un singur trafo care va prelua neaparat 161 kVA, atata cat

reprezinta consumatorii de categoria I, iar restul de la 250 kVA, 250 – 161 = 89 kVA vor reprezenta o parte din consumatorii de categoria II.

Pot supraincarca un traf, doar pe un anumit interval de timp; in cazul alimentarii tuturor consumatorilor de la traful ramas 250 kVA, suprasarcina accidentala pe un traf va fi 336 / 250 = 1.45 (45%). Sarcina initiala a fost de 336 / 500 = 0.724.

Curs 4 – Curentul cerut si curentul de pornire

Ic =

√8 ∗F�∗�G�H� Ic =

F�∗�G�H� ; ɳ = I� =

ICJ � Pel = Pu / ɳ � Ic =

√8 ∗F�∗�G�H�∗ ɳ

Pornirea directa prin cuplare directa la retea a motoarelor se admite in urmatoarele conditii:

• Cand puterea motoarelor nu depaseste 20% din puterea trafo la consumator alimentat prin post trafo propriu

• Nu se ia nicio masura de limitare la consumatorii alimentati la joasa tensiune, la motoare cu puterea pana la 4 kW daca Ul = 220 V sau 5.5 kW daca Ul = 380 V (400 V)

Ip = λ * In

• λ - curent relativ de pornire, se da in cataloage

• λ = 6÷8 – in colivie

• λ = 2÷2.5 – motor asincron cu rotor bobinat

• λ = 3÷7 – la pornirea asincrona a motoarelor sincrone

• λ = 1.7÷2 – la motoarele de curent continuu La pornirea nu directa, ci cu mijloace auxiliare de pornire: Ip = λ’ * In λ' = λ / 3 la pornirea stea – triunghi λ’ = λ / k2 la pornirea cu autotraf; k – raportul de transformare λ’ = λ / (1.2÷2) la pornirea cu reostat de pornire La coloane se vorbeste de un curent de varf (Iv)

Iv = Ivt + Ivp = ∑ KLM N�� + ∑ K�M�N� $�


Ivt – suma curentilor de pornire ai receptoarelor care pornesc concomitent sau la intervale in care regimul lor de pornire se suprapune. Ivp – suma curentilor ceruti de restul componentelor, considerati in functiune

In situatia in care nu se cunoaste numarul motoarelor care pornesc concomitent:

Iv = IpM + ∑ K�M�?�N��

Probleme privind alegerea aparatelor de protectie si comutatie. Alegerea acestor aparate se face in functie de

doua criterii: A) principalele caracteristici tehnice (Un, In, Ucomanda pentru electromagnetul sau motorul de actionare la

unele aparate, frecventa de conectare fc, capacitatea de rupere Ir, capacitatea de inchidere Ii, curentii limita termic Ilt, respectiv dinamic Ild), caracteristicile de protectie (de actionare sau functionare)

Iact = f(t), curentul de serviciu Is, curentul reglat Ir B) gradul de protectie fata de mediul ambiant IP

IP + 3 cifre:

• Prima cifra: protectie contra corpuri straine

• A doua cifra: protectie contra apei

• A treia cifra: protectie impotriva loviturilor mecanice Exemple:

1) Prima cifra � IP0__ - fara protectie contra corpuri straine � IP4__ - protectie contra prafului partial � IP5__ - protectie contra prafului total

2) A doua cifra � IP_0_ - fara protectie contra apei � IP_1_ - protectie contra picaturilor de apa cazute pe verticala (condens) � IP_2/3_ - protectie contra picaturilor de apa cazute la un unghi de 15/45° � IP_4_ - protectie contra stropirii cu apa � IP_5_ - protectie contra jeturilor de apa sub presiune � IP_6_ - protectie contra valurilor de apa � IP_7/8_ - protectie contra apei cand aparatul este scufundat in apa la 1 / >1 m

Curs 5 – Aspecte specifice privind sistemul de protectie al receptoarelor

Exista doua tipuri de protectie: a) La suprasarcina b) La supratensiune In ceea ce priveste prevederea protectiei avand legatura cu furnizorul de energie electrica se vor monta

dispozitive de protectie la:

• Iesirea din contorul de tarifare daca lungimea coloanei pana la tabloul de distributie > 20 m

• Intrarea in tabloul de distributie cu puterea instalata totala > 8kW la consumatori alimentati la 380 V.

• Intrarea in tablourile de lumina sau forta, cu mai mult de 5 circuite Se poate admite o protectie comuna mai multor receptoare, daca linia principala din care se alimenteaza

receptoarele de mica putere (aparate de uz casnic, corpuri de iuluminat) este asigurat la plecarea din tablou cu sigurante de maxim 16 A la U = 380 V.


Nu se pun dispozitive de protectie in urmatoarele situatii:

• Pe circuitul nulului de lucru N

• Pe legaturile spre nulul de protectie PE

• Pe legatura la masa

Selectivitatea protectiilor – in cazul mai multor protectii puse in serie

La plasarea in serie a unor dispozitive de protectie, acestea trebuie sa functioneze selectiv, in cazul unei avarii este necesara sa activeze protectia cea mai apropiata de locul avariei, izolandu-se numai portiunea respectiva de retea, restul receptoarelor continuand sa fie alimentate.

Functionarea selectiva a protectiilor se studiaza riguros prin trasarea caracteristicilor de protectie pentru dispozitive care lucreaza in serie si determina diferenta de timp ∆t intre timpii de actionare la diferitele valori ale curentilor.

1) Selectivitatea dintre o siguranta si un releu termic

In stanga lui A: protectia la suprasarcina prin releul e2, iar la dreapta lui A: protectia la scurtcircuit prin siguranta fuzibiula e1. La Isc, ∆t ≥ 0.04 s. Folosind sigurante fuzibile la un In prea mic, se realizeaza o neselectivitate la suprasarcina, iar In prea mare este o neselectivitate la curent de scurtcircuit.

2) Doua sigurante: e1 si e2 (e2 este in aval)

Operativ, fara caracteristici de protectie, selectivitatea e clasificata astfel: intre Inf a doua sigurante consecutive, esalonarea sa fie cel putin din doua in doua trepte pe scara normalizata, daca sigurantele sunt rapide, si din treapta in treapta la sigurante lente.


3) Intre un intreruptor automat a1 si o siguranta fuzibila e2

Dimensionarea protectiilor

a) Protectia la suprasarcina (releu termic) Iss = (1.01÷1.2)*In La un Iss = 14 A � Is = 16 A (curent de serviciu) (0.6 ÷ 1)*Is = (1.05 ÷ 1.2) * In � relatia fundamentala de abordare a releului termic

Curs 6 b) Dimensionarea fuzibilului

Inf = Ip / c = (6÷8)*In/c c – coeficient de siguranta (se alege in functie de tipul si durata pornirii) In cazul protectiei prin sigurante a coloanelor:

Inf ≥ ∑ OPN�Q��

� + ∑ KRM�N� $�

� Primul termen reprezinta suma curentilor de pornire a tuturor motoarelor care pornesc simultan � Al doilea termen reprezinta suma curentilor celorlalti consumatori care se considera ca sunt deja in

functiune si functioneaza la curenti normali Daca nu se cunoaste primul termen, estimam valoarea nominala a curentului fuzibilului, astfel:

Inf ≥ OP�

� + ∑ KRM�?�N�� Ipm – valoarea curentului de pornire al motorului cu puterea cea mai mare

Conducte electrice

Materialele din care se realizeaza conductele electrice sunt Cu, Al, Fe, otel, otel-aluminiu Utilizarea cuprului se impune in urmatoarele cazuri:

• Incaperi cu pericol de explozie si spatiile exterioare cu mediu coroziv, cand stabilitatea chimica a aluminiului sau otelului nu este corespunzatoare (Ex: bai de electroliza, Sali de acumulatoare etc).

• La circuite de comanda, automatizare, masura, protectie etc care deservesc receptoare/instalatii importante.

• La instalatii de pe utilaje mobile sau supuse la socuri si vibratii (poduri rulante, electrocare, automobile, macarale, laminoare etc).

• In cladiri cu sali aglomerate.

• La instalatiile de protectie prin legare la pamant.

• La alimentarea receptoarelor vitale (ascensoare, pompe, avertizoare de protectii la incendii, iluminat de siguranta etc).


• Spitale, clinici, edificii care pot adaposti valori de importanta nationala. Conductele se clasifica in: 1) Neizolate :

• funii (liniile de contact de la tramvaie, linii de inalta tensiune)

• bare (linii de contact de la podurile rulante, barele tablourilor electrice, baterii de condensatoare, incaperi la care izolatia conductoarelor se poate degrada rapid datorita mediului coroziv sau temperaturii mari). Barele pot fi in executie deschisa/neprotejata la inaltimi, acoperita; protejata, in canale de tabla sau PVC, sau capsulata.

2) A. Izolate pentru instalatii fixe:

• Libere in aer

• Montate in tuburi Tuburile de protectie sunt alese in functie de gradul de protectie si de numarul si sectiunea conductoarelor (usor

protejate, etanse si de protectie) B. izolate pentru instalatii mobile din cupru multifilar, cu izolatie si manta din cauciuc sau plastic; cablurile de

energie reprezinta un ansamblu de conductoare de cupru sau aluminiu izolate si inchise intr-o manta etansa, acoperita cu straturi de protectie din diferite materiale.

In interiorul cladirilor, montarea cablurilor poate fi:

• Pe pereti

• Pe plansee sau subansambluri tehnologice

• In tunele sau canaluri de cabluri din beton

• In blocuri de cabluri sau tuburi de protectie Sustinerea se face in console, stelaje sau poduri de cabluri din tabla profilata, scari verticale sau cabluri portante

din funii de otel. Cabluri pentru circuitele secundare cu un numar mare de conductori (2-47, la control, semnalizare, masura) Cabluri pentru teletransmisii (6-1224 bucati cupru) Cabluri cu destinatie speciala (navala, miniera etc).

Simboluri pentru materiale electroizolante:

• PVC: policlorura de vinil

• PE: amestec izolant pe baza de polietilena termoplastica

• EPR : amestec izolant pe baza de cauciuc-etilen-propilenic

• XLPE: amestec izolant pe baza de polietilena reticulata chimic

• CSP (SE1): amestec izolant pe baza de polietilena clorosulfonata

• PCP (SE2): amestec izolant pe baza de policloropren (neopren)

Clasificare de cabluri si simboluri:

• C – cabluri de energie

• F – conducte pentru instalatii fixe

• M – cabluri si conducte pentru instalatii mobile

• CS – cabluri de semnalizare

• CC – cabluri de comanda si control

• T – cabluri pentru telecomunicatii

• V – instalatii electrice pe vehicule

• CN – cabluri navale

• CM – cabluri pentru exploatari miniere


Simbolizarea cablurilor cuprinde litera sau grupul de litere conform clasificarii generale a cablurilor (C-cablu de energie) + simbolurile invelisurilor din structura cablului, de la conductor spre exterior.

Semnificatia literelor din simbolul cablurilor de energie:

• A – conductor de aluminiu (la inceputul simbolului)

• Y – izolatie, manta sau invelis exterior pe baza de PVC

• 2x – izolatie, manta sau invelis exterior pe baza de PE

• H – izolatie din hartie impregnata, asezata imediat dupa litera C din simbol

• C – conductor concentric de nul

• HS – strat semiconductor si ecran metalic comun peste conductoare izolate

• P – manta din Pb

• Ab – armatura din banda de otel

• Abz – armatura din banda de otel zincata

• Al – armatura din sarma lata de otel

• I – invelis exterior de protectie din material fibros impregnat

• F – cabluri cu intarziere marita la propagarea flacarilor (se pune la sfarsitul simbolului, despartit printr-o liniuta)

Exemple:

• ACHPI – cablu cu conductor de aluminiu, cu izolatie din hartie impregnata, in manta de plumb si cu invelis exterior de protectie din material fibros

• CYPY – cablu de cupru cu izolatie de PVC cu manta de plumb si cu invelis exterior de PVC

• ACYYAbY – conductor de aluminiu cu izolatie de PVC cu manta exterioara de PVC, cu armatura din banda de otel si invelis exterior din PVC

• CYY-F – cablu cu conductor de cupru, izolatie de PVC, invelis exterior de PVC si cu intarziere marita la propagarea flacarilor

Codul culorilor:

• Nulul de lucru N : albastru deschis (sau se marcheaza cu 1 la cablurile multifilare)

• Conductorul de protectie PE : galben – verde

• Conductorul de faza : maro sau negru Daca un circuit necesita PE, dar cablul disponibil nu include cablul galben-verde se foloseste un conductor tras

separat cu izolatie galben-verde; se mai poate folosi PE – albastru deschis daca circuitul nu necesita nulul de lucru, sau de izolatie neagra, daca circuitul include nul de lucru, caz in care conductorul trebuie marcat prin benzi sau dungi colorate galben-verde, la capatul cablului sau de-a lungul oricarei portiuni expuse.

Comportarea la foc a cablurilor, se disting:

• Fara intarziere la propagarea flacarilor

• Cu intarziere la propagarea flacarilor cu proprietatea: incercat individual la actionarea flacarii, aceasta se stinge singura dupa un timp si distanta determinate de la locul aplicarii flacarii

• Cu intarziere marita la propagarea flacarii cu proprietatea: incercat in grup (pe trasee verticale sau orizontale) la actiunea flacarii, se stinge singura dupa un timp si distanta determinate de la locul aplicarii flacarii

• Cablu rezistent la foc: continua sa functioneze normal, fiind expus la un foc prelungit.


Curs 7 – Identificarea cablurilor si conductoarelor conform codului electric armonizat CENELEC

H 07

V N - - F

3 G 1.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1:

• Daca cablul este armonizat H

• Daca cablul provenit este din c.arm A

• Daca cablul este international FRN 2: tensiunea de serviciu intre conductoare

• 03 – 300 V max

• 05 – 500 V max

• 07 – 700 V max

• 1 – 1000 V max 3: simbol pentru materiale izolante ale conductoarelor: PVC � V 4: simbol pentru materiale izolante ale camasilor de protectie: neopren � N 5: daca cablul este de o constructie speciala

• Cablu plat divizibil � H

• Cablu plat indivizibil � H2

• Daca cablul este rotund: nu este de constructie speciala � - 6: metalul pentru conductorul activ

• Cupru � -

• Aluminiu � A 7: simbolul pentru inima cablului:

• Masiv � U

• Doua fire rasucite � R

• Flexibil � F (din mai multe fire) 8: numar de conductori: trifazat � 3 9: daca nu exista PE � X ; daca exista PE � G 10: sectiunea conductorului Elemente de calcul al unui sistem de alimentare cu energie, cu cabluri:

Se dau:

PN1...6 Kc1...6 Cosϕ1...6 Tgϕ1...6 Un


k = 1.15 (1.22) pentru Θ = 10°C k = 1.1 (1.17) pentru Θ = 15°C k = 1.06 (1.12) pentru Θ = 20°C k = 0.89 pentru Θ = 35°C

Ini = S�

√8∗F�∗�G�H� Alegem Icadm ≥ Ini Icadm – curentul maxim ce poate fi suportat de un conductor cu o anumita sectiune S, la o anumita temperatura a mediului ambiant in conditii de regim permanent

Icadm ≥ O�C�I� �G��I�9�G�

;∗

α – coeficient de corectie

α = 2.TED√U� ; DC = tc / (tc+tp) ;

tc – timp conectat tp – timp pauza

k – coeficient de corectie carcaracterizat de conditia de racire si depinde de temperatura mediului ambiant

Aplicatie: Un consumator ce consuma 160 A in regim intermitent cu DC = 0.4; considerand cablul de cupru in aer, regim permanent (α pentru RPC = 1; k pentru RPC = 1)

Icablu = �72

�.8T1∗�.27 = 109 A

α = 2.TED√2.1 = 1.384; k=1.06 pentru Θ=20°C

� Cablu de 130 A cu 3x35 + 35 (pentru Θ=15°C si k=1.1 � 3x25 + 25)

Verificarea cablurilor: 1) Se va verifica din punct de vedere al densitatii de curent la pornire

Jp = Ip / s = (6÷8)In / s ≤ 20 A / mm2 la conductoarele de Al / ≤ 35 A / mm2 la cele de Cu Daca densitatea depaseste valorile prescrise, se mareste sectiunea conductorului cu cel putin o treapta

2) Verificarea cablului din punct de vedere al stabilitatii termice la scurtcircuit: Inf ≤ 3 * Icadm – care a trecut de verificarea 1

3) Verificarea sectiunii cablului la caderea de tensiune ∆U [%] = (∆U [V] / Un) * 100 < 5% ∆U [V] = ∆UPT-TP + ∆UTP-TS + ∆UTS-CONS. (post trafo – tablou principal – tablou secundar – consumator) La calculul ∆UTS-CONS se va lua in considerare acel TS la care e racordat cel mai idnepartat consumator la scara desenului

∆UTS-MI = √3 * Incons i * (R*cosϕi + X*sinϕi)

R= W�I,YJ

� ∗ Z x = (75÷100)*l

∆UTP-TS = √3 * Ic * (R*cosϕmed + X*sinϕmed) PcTS = Pc1 + Pc2 + Pc3 = Pn1*Kc1 + Pn2*Kc2 + Pn3*Kc3 QcTS = Pc1tgϕ1 + Pc2tgϕ2 + Pc3tgϕ3

Cosϕmed = �[�

"�[�#$%�[�# Ic =

�[�√8∗F�∗�G�H�C@


Curs 8 – strategii de alegere a sectiunii cablurilor de alimentare cu functionare pe termen lung In general, sectiunea cablului se alege in functie de Imax adm, fiind sectiunea minima din punct de vedere tehnic,

convenbabila ca investitie initiala, dar care nu tine cont de pierderile de energie ce apar. Va fi prezentata o strategie fundamental economica pentru alegerea economica a cablurilor, adica alegerea cablurilor cu o sectiune mai mare decat sectiunea minima tehnica, dar care va genera cheltuieli de exploatare mai mici, scazand pierderile de energie pe cablu. Aceste cheltuieli de exploatare vor compensa cheltuielile de investitie initial mari. Aceasta analiza va da nastere unor aplicatii industriale cu consumatori relativ indepartati de sursele de alimentare cu energie, solicitand lungimi mari de cabluri, la care duratele anuale de functionare sunt mari, duratele de amortizare ale investitiei sunt mari (15-20 ani), sidobanzile anuale la creditul acordat sunt in limitele rezonabile. Calculul care urmeaza va analiza evolutia costurilor de energie pierduta in cabluri pe an (Cp) si a costurilor anuale datorate amortizarii investitiei in cablul propriu-zis si a pozarii acestuia. Se noteaza:

• Cp – cost anual al energiei pierdute pe cablu [lei / (kW*h*an*km)]

• Ca – cost anual al investitiei in cablu [lei / (km*an)]

• Ct – cost total

• S – sectiunea cablului [mm2]

• Smin – sectiunea minima din punct de vedere tehnic [mm2]

• Sec – sectiunea economica a cablului

• K – pretul cablului [lei / km]

• e – costul energiei electrice [lei / (kW*h])]

• p – pierderile in cablu [kW / km]

• h – ore de functionare pe an

• Ci – cost de pozare al cablului [lei / km]

• a – amortizari + dobanzi [lei / (km*an)] Cp = 3*I2*R*e*h = p*e*h = A / S (1) Ca = a * (k + Ci) = B*S + C (2) Ct = A / S + B*S + C (3) A, B, C – categorii

Minimul formulei (3) se obtine prin anularea derivatei in raport cu S @��@� = - A/S2 + B = 0 � Sec = "\/^

Pentru determinarea lui A si B se fac calcule din relatiile (1) si (2), pentru 2 sectiuni: S1 si S2, alegandu-se S1 – Smin calculat din punct de vedere tehnic, iar S2 cu cateva trepte mai mare

A = (�P�?�P5)∗��∗ �5

�5?�� (5) B = ( 5$��5)? ( �$��)

�5?�� *a (6)

Daca admitem Ci1 = Ci2 � B = 5? ��5?�� * a (7)

Inlocuim (6) si (7) in (4) � Sec = _(�P5?�P�)∗�5∗��(`5?`�)∗9 = _(P5?P�)∗a∗C∗�5∗��

(`5?`�)∗9 (8)

P = ρ * �222

� *3 * I2 [kW / Km] , unde ρ – rezistivitatea Cu / Al la temperatura de functionare a cablului, 65-70°C

Aplicatie: Un consumator absoarbe o putere S = 35kVA, Un = 380 V

� In = �

√8 ∗F� = 53 A � S1 = 5*16 mm2 ; S2 = 5*185 mm2, pret 7.53 € / an.

K1 = 7.53+0.25*7.53 = 9.41 € / m K2 = 5*(16.7+0.25*16.7) = 104.37 € / m P1 = 11.5 kW / km pentru S = 16 mm2 P2 = 1.1 kW / km pentru S = 185 mm2

h = 10 h / zi * 5 zile / saptamana * 52 saptamani � Sec = 33.76 mm2 � Sec = 35 mm2 din catalog Cp1 / Cp2 = 2.3 Ct1 / Ct2 = 1.3 P = 5 kW / km pentru S = 35 mm2


Fenomenul de scurtcircuit

Toatele elementele retelelor electrice se dimensioneaza pentru functionare in regim normal de durata si se verifica pentru conditii de functionarea energiei la scurtcircuit. Aceasta pentru ca in acest regim de scurtcircuit se produc valori considerabile ale Isc care au niste efecte dinamice si termice periculoase.

Capacitatea elementelor relelelor de a rezista la actiunile dinamice ale Isc se numeste stabilitate dinamica, iar capacitatea de a rezista la actiuni termice ale Isc se numeste stabilitate termica.

In cazul scurtcircuitului brusc, apare un regim tranzitoruiu in care curentul transformatorului creste considerabil fata de regimul permanent.

Din caracteristica de magnetizare se

observa ca aceasta crestere a curentului depinde de alura caracteristicii, care este individuala fiecarui trafo, miez, tola, deci este o caracteristica particulara, constructiva, de material, ce depinde de firma constructoare. Asadar, in realitate, fenomenul nu se poate estima printr-o formula matematica general valabila, existand doar formule empirice care pot exprima aproximativ valoarea acestui curent.

Isc(1) = F

√8∗(b��$b��2) Isc(2) = F

5∗b�� Isc(3) = F

√8∗b�� ; Isc(3) > Isc(2) > Isc(1)

La barele trafo din retelele existente ar trebui sa se dea valori lui cosϕsc, respectiv valorile puterii aparente de scurtcircuit Ssc;

Ssc = √3 * Un * Isc(3) Zsc = U2 / Ssc ; Rsc = Zsc * cosϕsc; Xsc = Zsc * sinϕsc

Curentul de soc (valoarea maxima a Isc): isoc = Ksoc * Isc(3), in care Ksoc = √2 * (1 + α0.01); α0.01 – coeficient de amortizare a componentei aperiodice determinate la t = 0.01 secunde din tabel.

Daca scurtcircuitul se produce in apropierea bornelor unui motor asincron in functiune:

(Isoc)Σ = isoc + 6.5 * INmotor


Curs 9

isoc = Ksoc * Isc(3); Ksoc = √2 * (1 + α0.01) Zsc * I1n = Uscn � Zsc = Uscn / I1n;

Uscn = 100 * Uscn / U ; � Zsc = I��∗F�22∗O��

isoc = F√5

√8∗b�� * k = F√5∗O��

√8∗b��∗O�� * k = F

√8 F�� * I1n√2 * k = �

√8∗ d��d ∗ �ee

�ee * I1n√2 * k

� isoc = fgg

√h∗ijkl [%] * I1n√p * k

Aproximarea lui k la puteri mici

La puteri mici, S = 200 ÷ 250 kVA tgϕsc = q∗r��

s�� = ω * Tsc ; Tsc – constanta electromagnetica la scurtcircuit s��

qr�� = �

�tH�� = 1 /2 ÷ 1/3; Tsc = 0.006÷0.01 (experimental)

La puteri mici, caracterul inductiv al trafo nu este atat de pronuntat, componenta aperiodica a Isc se amortizeaza rapid ~1÷2 perioade, deci il putem considera pe k = 1.1÷1.3

La puteri mari, Lsc devine predominant; Tsc > 0.03 � 0.15 sec. s��

qr�� < 1 / 10 � datorita caracterului pronuntat inductiv, componenta aperiodica a fluxului se amortizeaza intr-un

timp mai indelungat (~ 6-7 perioade); k poate lua valori intre 1.7÷1.8 Exemple ale curentului de soc:

• la puteri mici: isoc = �22

√8∗8.D * In*√2 * 1.2 = 28 * In

• la puteri mari: isoc = �22

√8∗E * In*√2 * 1.7 = 20 * In

Trafo la Isc

Trafo nu este solicitat termic in timpul procesului tranzitoriu al scurtcircuitului brusc din cauza duratei foarte scurte. El este insa solicitat in timpul ce urmeaza datorita Isc de durata in urma caruia in cateva secunde temperatura infasurarii creste repede, ajungand la 200÷250°C; drept urmare, trafo trebuie deconectat de la retea. Aceasta deconectare nu se face, insa, instantaneu; se admite un timp in care temperatura infasurarii creste de la 90°C in regim nominal pana la 250°C. Asadar, in situatia unui scurtcircuit de exploatare, transformatorului trebuie sa i se asigure o protectie temporizata selectiva.

tsc250° ≈ 2.5 * (I��

N )2 [s]; usc [%]; J – densitatea curentului din infasurarile trafo [A/mm2] pentru curenti nominali.

• La trafo in ulei de puteri medii: usc/J = 1.5 � tsc≈5.5 s

• La trafo in ulei de puteri mari: usc/J = 3 � tsc≈25 s. Solicitari statice si solicitari dinamice Verificarea sectiunii barelor din punct de vedere al solicitarilor dinamice provocade de Isc consta in compararea

frecventei proprii de oscilatie a barelor cu frecventa oscilatiilor fortate ale fortei trifazate de scurtcircuit. Aceasta forta are in afara de componenta continua si o componenta alternativa cu frecventa dubla. Pentru evitarea intrarii in rezonanta a barelor sub actiunea acestei forte avand ca rezultat ruperea sau smulgerea de pe suporturile izolante, este necesar ca frecventa proprie f0 a barelor sa difere cu cel putin 10% fata de 2f.

F0 = µ2 * u

5∗J# ∗ _v∗O� , unde:

• I – momentul de inertie al barei [cm2]

• m – masa unitatii de lungime [kg / cm]

• µ - coeficient care tine de modul de fixare al barei si care pentru bare incastrate la ambele capete = 3/2

• l – distanta dintre suportii izolatori

• E – modului lui Young


Curs 10 – Verificarea aparatelor de protectie la actiunea Isc Valoarea eficace initiala a Isc0 a componentei alternative a Isc:

Isc0 = �22

√8∗I��[%] * I1n * k ; isoc = √2 * Isc0

Curentul echivalent termic Isct al Isc se defineste in curent alternativ ca valoarea eficace constanta a unui curent alternativ care intr-o secunda dezvolta printr-un element de circuit o caldura egala cu cea pe care o dezvolta curentul real de scurtcircuit pe toata durata defectului.

Isct = Isc0 * _(�$�)∗��C� , unde:

• m – coeficient de influenta al componentei aperiodice al curentului de scurt; se poate alege din nomograme

• n – coeficient de influenta al variabilei in timp al componentei periodice; se poate alege din nomograme

• tsc – durata scurtcircuitului care este egala cu timpul de actionare al aparatului de protectie [s]

• tec – timpul corespunzator curentului echivalat termic Isct [1sec] Etapele de verificare a aparatelor de protectie la scurtcircuit 1) Capacitatea de rupere a dispozitivului de protectie Ir. Deoarece timpul de intrerupere prin intreruptoarele

automate cu declansatoare electromagnetice este tsc = 0.05÷0.1 sec, se poate considera indeplinita conditia amintita anterior, daca Ir ≥ Iscp (curent permanent de scurtcircuit, componenta sa periodica); Iscp = Isc0 / 1.1

2) Stabilitatea dinamica la scurtcircuit reprezinta curentul maxim de soc pe care il poate suporta dispozitivul din punct de vedere al rezistentei mecanice. In acest sens, in cataloage pentru intreruptoare automate se prevede o marime: curentul limita dinamic Ild > isoc

3) Stabilitatea termica la scurtcircuit reprezinta incalzirea pana la valoarea maxima admisa a dispozitivelor la aparitia curentului de scurtcircuit. Aparatele de protectie se caracterizeaza prin curentul limita termic Ilt ce

poate fi suportat un anumit timp tlt (1 sec, 5 sec, 10 sec). Ilt ≥ Isct / "&Z& &w�⁄ Compensarea factorului de putere

Orice masina sau aparat de curent alternativ care include dispozitive electromagnetice sau contine infasurari cuplate magnetic absoarbe intr-o anumita masura curent reactiv pentru crearea fluxului magnetic. Ex: trafo, bobine de reactanta, motoare, balastul lampilor cu descarcare.

La masini asincrone: %

9 = 65÷75%

La trafo: %

9 = 5÷10%

Cosϕ = �

Principalul efect al compensarii factorului de putere este scaderea curentului. Valoarea factorului de putere depinde si de incarcare. Spre exemplu, in cazul motoarelor asincrone:

• Mers in gol � cosϕ=0.17

• Incarcat 25% � cosϕ=0.25



• Incarcat 100% � cosϕ=0.85 Pe placuta unui motor pot sa apara urmatoarele date: Pm – puterea mecanica la arbore, ɳ si cosϕ. Pa = P / ɳ ; S = Pa / cosϕ ; Q = Pa * tgϕ


Q absorbit din traf Q absorbit de la condensatorul de compensare

Principalul efect al compensarii factorului de putere este scaderea curentului. Efecte ale compensarii: 1) Reducerea dimensiunilor sectiunii cablurilor 2) Se reduce curentul, pierderile si caderile de tensiune pe cablurile de alimentare 3) Prin cresterea cosϕ al unei sarcini alimentate de la un trafo se poate permite un adaos de sarcini

suplimentare. Factorul de multiplicare al sectiunii cablului in functie de compensarea factorului de putere:

• Cosϕ=1 � k=1

• Cosϕ=0.8 � k=1.25

• Cosϕ=0.6 � k=1.67

• Cosϕ=0.4 � k=2.5

Curs 11 – Puterea reactiva necesara pentru a compensa cosϕ1 pana la cosϕ2 impus de furnizor

Qc = P * (tgϕ1 – tgϕ2) Daca sistemul de protectie la suprasarcina este montat in amonte de locul legarii condensatorului de compensare la bornele sarcinii, reglajul

aparatului de protectie la suprasarcina se va modifica in raportul cosϕ1/cosϕ2 Qc = Un2 * ω1 *Cy Qc = 3 * Un2 * ω1 *C∆

Se prefera varianta legarii bateriei in triunghi pentru ca pentru aceeasi valoare a puterii reactive, la triunghi se foloseste un condensator de 3x mai mic, implicit si mai ieftin.

Un – tensiune nominala si frecventa nominala; nu exista armonici. Daca nu este indeplinita aceasta conditie, relatiile devin:

%�y%� = ( Fy

F� )2 ; %�yy%� = zy

z� daca f≠50 Hz.

Qc < 0.9 * I0 * Un * √3; unde I0 – curent de mers in gol; Un – tensiunea nominala dintre faze [kV]


Dupa decuplarea motorului de la sursa de alimentare, rotorul mai poseda inertie mecanica si magnetica (datorita remanentei), asadar rotorul continua sa se roteasca un timp scurt in fata bobinajului rotoric trifaza, inducand in acesta tensiune electromotoare Ue. Condensatorul de compensare montat la bornele motorului se comporta in raport cu statorul ca o sarcina capacitiva sub actiunea tensiunii electromotoare, prin fazele motorului circuland curenti capacitivi. Acestia vor produce un camp magnetic rotitor care va avea acelasi sens cu campul magnetic in scadere al rotorului. In urma acestui fenomen, acest camp magnetic creste, fluxul magnetic din rotor creste, tensiunea electromagnetica indusa in stator creste, curentii capacitivi cresc, etc., fenomenul amplificandu-se. In cele din urma, poate rezulta la bornele motorului o tensiune suficient de mare care poate determina repornirea acestuia, fenomen denumit autoexcitatie. Pentru a preintampina acest

fenomen, puterea reactiva trebuie limitata la Q < 0.9 * I0 * Un * √3. Compensarea poate fi individuala sau centralizata.

Metodele de compensare a cosϕ: A) Compensarea necontrolata: legarea unui singur condensator care ramne constant indiferent de

puterea reactiva B) Compensarea controlata

• Situatia conventionala

a) b) a – compensare cu reactor saturat , controlat in curent continuu cu timpul de reactie de 0.1 sec b – compensare cu motor sincron supraexcitat sau subexcitat; este o solutie pentru substatiile trafo de 6-10kV, la bornele carora se leaga compresoare antrenate de un motor sincron. Avantajul : creste frecventa proprie de rezonanta a circuitului compensat. Dezavantajul: sunt relativ lente, cu timpul de reactie de 0.1÷0.5 sec.


• Situatia neconventionala: compensare cu reactor controlat cu tiristoare

Bobinele se leaga in ∆ pentru eliminarea armonicilor de ordinul 3.

Pentru α = 90° (unghiul de comanda al tiristoarelor contactorului static), amplitudinea i1 este maxima, deci valoarea inductivitatii este minima � puterea solicitata de inductanta. (toate sarcinile sunt conectate).

Pentru α = 90°, i1=0 � inductivitate nula.

Curs 12 – compensarea dinamica a factorului de putere pe principiul

comutatiei fortate si stocare capacitiva

Principiul de functionare este dat de schema echivalenta b) ; compensatorul poate fi considerat ca o sursa de tensiune sinusoidala, ce este conectata cu impedanta R+jX la retea, considerata sursa de tensiune sinusoidala u.

Admitand pentru valorile momentane ale tensiunii expresiile:

u = U * ejωt ; e = ∑ {R ∗ wN�∗(q�$;)|��

Pentru ca in retea sa se debiteze putere reactiva pura, valoarea instantanee complexa a fundamentalei curentului

i trebuie sa fie de forma: i1 = - j * I1 * ejωt

i1 = v�∗ CQ∗(}~��)? F∗ ��

s$N� = - j * I1 * ejωt ; ρ = R / X


I1 = _v�# (�$W#)? W#∗W# –F (�?W#)

(�$W#)� = v�∗�G�;?F

�

Cosα = _v�# (�$W#)? W#∗W# –F ∗W#

(�$W#)v�

Pentru R = 0 �� I1 = �f?�

�

• Daca E1 > U, compensatorul debiteaza putere reactiva in retea (capacitate)

• Daca E1 < U, compensatorul absoarbe putere reactive din retea (inductivitate) Compensatorul se compune din baterie de condensatoare de stocare C0 pe condensatorul de compensare, un

invertor de tensiune cu stingere autonoma si 3 inductante de cuplare prin care invertorul se leaga la retea. Adaptandu-se o strategie de comanda a tiristoarelor, se obtin la iesirea invertorului 3 tensiuni decalate cu 120%: eRo , eSo , eTo , sub forma de trepte cu 6 pulsuri.

(schemele de luat pentru examen)

Case inteligente (sisteme domotice)

Cladirile mari, in special (hoteluri, banci, spitale, centre comerciale, case particulare etc.), sunt dotate cu diverse instalatii menite sa asigure conditii necesare unei existente civilizate, comode si sigure pentru persoanele care utilizeaza cladirea. Aceste instalatii sunt de exemplu: incalzire, ventilatie, climatizare, iluminat, supraveghere si alarme de incendii, control acces antiefractie, surse de rezerva etc.

Tendinta actuala este conducerea automata a instalatiilor aferente cladirilor in scopul ca acestea sa devina „inteligente”, sa reactioneze inteligent si singure la diferite evenimente si influente externe: lumina soarelui, temperatura, ploaiel, incendii etc. Cerintete tot mai mari impuse cladirilor de tip rezidential cum ar fi:

• Confort ridicat

• Consum scazut de energie

• Diminuarea costurilor si cresterea eficientei exploatarii instalatiei prin programare orara si aplicarea eficienta a sistemelor de tarifare (sistem diferentiat de tarifare)

• Timp scazut de instalare si securitate sporita Toate acestea pot fi satisfacute printr-o rata superioara de transfer de date. La instaltiile electrice traditionale

unde retelele functionale erau izolate, neputand comunica intre ele, cresterea cantitatii de informatie are ca urmare:

• Extinderea considerabila a structurii cablate

• Cresterea investitiilor

• Cresterea pericolului de incendiu

• Detectarea dificila a erorilor si defectelor Aceste sisteme sunt descentralizate, componentele sale reusind sa comunice intre ele doar printr-un efort tehnic

si financiar foarte mare. O solutie economica si mai eficienta de rezolvare a cerintelor sus amintite, care sa asigure si o rata corespunzatoare de transfer de date o reprezinta sistemele de conducere ierarhizata a cladirilor prin magistrala de sistem sau bus. Aceasta consta dintr-un singur cablu bifilar care asigura transferul de date intre toate componentele sistemului cum ar fi: senzori, actuatori (elemente motoare care dezvolta cupluri / forte).

Informatia ajunge la componentele retelei sub forma digitala, o asa-numita „telegrama de date”, fiecare component receptioneaza aceasta telegrama, dar reactioneaza numai acela care gaseste in telegrama adresa sa.

In general, transmiterea de informatii presupune diferite tehnici de comunicatie: modulatia de impulsuri in amplitudine, modulatia in cod, modulatia ∆. Modul concret in care se desfasoara transmiterea mesajelor informationale pe bus intre elementele sistemului se defineste prin asa-numitele protocoale de comunicatie specifice fiecarui sistem. Prin acestea se defineste, printre altele, cat de „tare” si la ce interval de timp trebuie transmise mesajele si totodata de trebuie primit de expeditor ca si confirmare a faptului ca mesajul expediat a fost primit. Exista sisteme domotice de tip magistrala la care chiar si alimentarea componentelor se realizeaza tot prin cablul de bus.


Structura sistemelor domotice. Retele si standarde de comunicatie

Sistemele moderne de automatizare a cladirilor utilizeaza tehnici de conducere bazate pe sisteme numerice de prelucrare a informatiilor: automate programabile, calculatoare de proces, PLC-uri. Acestea din urma, datorita robustetei si adaptabilitatii lor, au fost numite echipamente de camp, iar magistrala care le uneste se numeste magistrala de camp (field bus). Platforma de comunicare in cadrul sistemelor de automatizare a cladirilor consta in retele de comunicare bazata pe transmiterea seriala a datelor prin magistrala de camp. Cele mai importante caracteristici sunt:

• Viteza de trafic a datelor

• Marimea pachetului de date

• Capacitatea de transmitere a datelor in timp real

• Timpul de raspuns Un criteriu general de clasificare a retelelor este distanta de-a lungul careia are loc comunicarea:

• Daca d = 2÷3 km � LAN (Local Area Network)

• Daca d = sute de km � WAN (Wide Area Network)

Curs 13 – Sistemul EIB (European Instalation Bus) EIBA (European Instalation Bus Association) a luat nastere in 1990 la Bruxelles, peste 110 firme si companii

afiliindu-se la principiile standardizate si obiectivele statutului de EIBA. Firmele afiliate: ABB, AEG, GIRA, GRASSLEN, LeGrand, SIEMENS. Este una din primele a carui obiectiv de activitate este implicarea in domeniul caselor inteligente, furnizand echipamente pentru instalatia de incalzire, ventilatie, aer conditionat, iluminat, securitate, etc.

Sistemul de operare este de tip peer-to-peer (P2P). In arhitectura acestei retele nu exista Master, adica un element care determina daca un mesaj trebuie trimis si in ce ordine. Elementele retelei sunt libere sa comunice intre ele, acest lucru eliminand eventuale blocaje sau caderi a retelelor, fenomene care se pot intampla in prezenta noastra.

Transmisia de tip serial, valabil pentru urmatoarele medii de comunicare: 1) Cablu difilar torsadat (twister) 2) Powerline 3) EIB-NET 4) Frecvente radio (1998, BOSCH) 5) Infrarosu (1999)

In cazul 1), lungimea unui segment electric este de 1000 m, iar distanta maxima intre 2 dispozitive legate la

acelasi segment electric este de 700 m. Pe fiecare segment electric sau linie se pot cupla fara repetor 64 dispozitive, iar cu repetor un numar de 256 dispozitive.

Repetor – daca intesitatea scade sub o anumita valoare, repetorul o reamplifica si o aduce la nivelul normal. Topologia logica EIB-TP (cazul 1) este urmatoarea:

• Linie – 256 dispozitive cu repetor

• 15 linii grupate la o linie principala � domeniu

• 15 domenii grupate � sistemul (prin backbone) Coordonarea traficului de informatii si evitarea coliziunii datelor la EIB-TP se face cu sistemul CSMA (collision

avoidance) cu o viteza de reactie de 100ms pentru 2 transmisii simultane. Varianta EIB-Powerline (cazul 2) foloseste o tehnica noua de modulare a semnalelor: Spread Frecvency Shift

Keying. Comunicatia este garantata printr-un BAU (Bus Acces Unit) disponibila cu ajutorul unor filtre numerice marcate. Controlul accesului este de tip CSMA, distanta maxima intre 2 dispozitive este de 600 mentri fara repetor; aspectul negativ: poluarea electromagnetica.

Sistemul frecventelor radio (cazul 4) se caracterizeaza printr-o frecventa purtator (300m – range transmission). Componentele sistemului se pot grupa in:

• de baza (sursa, socul care o cupleaza, filtrul de semnal). Alimentarea sistemului se face de la 30 V


• de sistem, realizeaza operatii importante: unitati de cuplare ale BUS-ului, BCU (Bus Cuppling Unit), cuplare de linii, LC (Line Cuppling), repetoare etc.

• Elemente dedicate specifice unor aplicatii concrete: traductoare, actuatoare, decodoare de infrarosu etc. Cea mai completa unitate de acces pe BUS este BCU. Aceasta contine doua elemente principale:

� Tranceiverul – cupleaza dispozitivul la BUS, introducand semnalele in mediul de transmisie, respectiv decodificand semnalele cu ajutorul BUS

� Microprocesorul (controller de comunicatii) asigura sistemul de operare si spatiul pentru program, avand un CPU si memorii RAM si EEPROM.

Proiectarea si configurarea instalatiilor domotice prevazute cu sistemul EIB se face utilizand protocolul ETS – EIB (Tool Software). Baza de date care cuprinde reprezentarea grafica a tuturor componentelor sistemului EIV oferite de diferiti furnizori si care va permite interconectarea acestora in cadrul retelelor se numeste EIS – EIB (Interworking Standards).

Sistemul Lon – works retea platforma creat de ECHELON Corporation pentru medii de transmisie diversa: fibra optica, radiofrecvente, cabluri electrice de semnal etc. In 1999 protocolul de comunicatie Lon – talk a fost standardizat si de atunci, acesta a fost acceptat ca baza pentru implementarea sistemului Lon-works pentru: sistemul de franare pneumatic la tren de marfa, control statii benzina europene; din 2005 in cadrul automatizarii cladirilor. Platformei Lon-works i s-a atasat mai tarziu un standard de IP in care se poate realiza o interconexiune intre reletele anterior create si cele noi. Caracteristica sistemului este faptul ca elementele sistemului au in structura lor un microchip implementat, numit neuron. Comunicarea printr-un protocol Lon – talk permite ca fiecare chip sa trimita si sa primeasca mesaje de la alte componente ale retelei, fara sa cunoasca tipologia retelei, numele, adresa si functia acestei componente de retea. Aceste cicluri neuron au incorporate 3 procesoare pe 8 biti, din care 2 pentru protocolul de comunicatie, iar cel de-al 3-lea pentru scopul principal al aplicatiei. Baza de date a retelei numita LNS (Network Operating System) asigura un mediu deschis pentru mentenanta si managementul retelei. Conexiunea la internet face ca aplicatia standard care se cheama profile LON – marks si tipurile de variabile standard ale retelei sa poata fi transmise prin serviciile web.

Interoperabilitatea dintre elementele de retea create de diferiti producatori se asigura printr-un singur instrument numit Lon – maker for Windows. Arhitectura retelei se bazeaza pe metoda peer-to-peer.

Aplicatii: controlulo masini-unelte, iluminat stradal si autostrazi, control automat metrou. Firme partenere: Fuji Electronic, Philips Lighting, Toshiba.


LABORATOR

Instalatii electrice de prize si iluminat

La consumatorii alimentați direct din rețea, instalația electrică se execută în distribuție monofazată pentru curenți de până la 30 A și în distribuție trifazată pentru situația în care curentul în regim monofazat este mai mare de 30 A. Instalațiile electrice interioare se alimentează din rețeaua publică de joasă tensiune prin disjunctoare de branșament. Circuitele de iluminat normal sunt distincte de circuitele de prize, dar și de cele de iluminat de siguranță. Sarcina pentru aceste circuite se repartizează cât mai uniform pe cele 3 faze, pentru a evita dezechilibrarea rețelei. Stabilirea numărului de circuite de iluminat normal se face punând condiția de a nu se depăși o putere totală instalată de 3 kW pe un circuit monofazat și 8 kW pe un circuit trifazat. Fac exceptie circuitele de iluminat din locuințe, unde puterea totală instalată pe un circuit de iluminat este de 1.5 kW, în cazul în care puterea instalată pe întregul apartament nu depășește 9 kW. Numărul maxim de corpuri de iluminat racordate la o fază este de 30 la instalațiile de iluminat industriale. În clădirile rezidențiale, un circuit de iluminat va fi încărcat cu maxim 12 corpuri de iluminat, excepție făcând circuitele de iluminat din spațiile comune (holuri, scări), la care se admit 15 corpuri de iluminat. Un corp de iluminat se racordează la o singură fază chiar dacă e prevăzut cu mai multe lămpi. Se recomandă alimentarea corpurilor de iluminat cu lămpi fluorescente amplasate în vecinătate de la faze diferite pentru diminuarea efectului stroboscopic (mișcările provocate de jocul de lumini apar sacadate). La prizele monofazate din clădirile de locuit se va considera o putere instalată de 2 kW. În locuințe, pentru receptoare cu puterea de peste 2.5 kW într-o anumită încăpere (de exemplu la bucătăriile ce au mașini de spălat) trebuie prevăzut un circuit de prize separat. În clădirile rezidențiale se prevăd în fiecare cameră cel puțin 2 prize. Întreruptoarele și comutatoarele, precum și butoanele de sonerie se montează numai pe conductoarele de fază.

Dispozitive de protecție rezidențială

Noțiunea de protecție rezidențială: reprezintă unul sau mai multe dispozitive de măsurare care au funcția de a detecta o diferență între curentul de intrare și cel de ieșire dintr-o anumita parte a instalației. Protecția diferențială reziduală e protecția împotriva acelui curent de defect care nu se închide la sursă prin conductoarele active, ci pe un traseu anormal constituit în general din diverse elemente conductoare (carcasă metalică, conductor PE / PEN, corpul unei persoane, pământ). Acest curent de defect este numit curent diferențial rezidual, traseul și valoarea lui depinzând de schema de legare la pământ.

IEIR - curs (1)

Documents

Transcript of IEIR - curs (1)