Proiectarea Instalatiei Electrice DE Joasa Tensiune LA O Societate Comerciala
PROIECTAREA INSTALAȚIEI ELECTRICE DE JOASĂ TENSIUNE LA O SOCIETATE COMERCIALĂ
Contents
Introducere
Cap.1
Structura instalațiilor electrice de joasă tensiune
1.1 Clasificarea instalațiilor electrice de joasă tensiun
1.1.1Considerații generale
1.1.2 Tensiuni standardizate
1.1.3 Nivele de tensiune speciale
1.1.4 Alimentarea normală cu energie electrică
1.1.5 Alimentarea de rezervă a consumatorilor
1.1.6 Alimentarea de rezervă de siguranță
1.1.7 Tipuri de receptori
1.1.8 Receptorii de forță
1.1.9 Receptori de tip priză
1.1.10 Receptorii de iluminat
1.1.11 Tipuri de consumatori
1.1.12 Consumatori rezidențiali
1.1.13 Consumatorii industriali
1.2 Materiale utilizate
1.2.1 Cablurile
1.2.2 Conductoarele
1.2.3 Simboluri pentru cabluri și conductoare
1.2.4 Tuburi de protecție
1.3 Elemente constructive
1.3.1 Circuite electrice de joasă tensiune
1.3.2 Coloane electrice
1.3.3 Tablouri de distribuție
1.4 Aparataje
1.4.1 Aparate de conectare și separare
1.4.3 Caracteristici electrice
1.4.4 Caracteristici constructive
Cap.2
Rețele electrice de joasă tensiune
2.1 Structura rețelelor electrice de joasă tensiune
2.1.1 Scheme radiale
2.1.2 Sheme cu coloane magistrale
2.1.3 Scheme buclate
2.1.4 Scheme combinate
2.2.1 Rețeaua TT
2.2.2 Rețeaua IT
2.2.3 Rețeaua TN-C
2.2.4 Rețeaua TN-S
2.2.5 Rețeaua TN-C-S
Cap.3
Dimensionarea instalațiilor electrice de joasă tensiune
3.1 Dimensionarea instalațiilor de iluminat
3.2 Calculul puterii
3.2.1 Puterea instalată (kw)
3.2.2 Puterea aparentă instalată (KVA)
3.2.3 Coeficientul de utilizare
3.2.4 Coeficientul de simultaneitate
3.3 Alegerea și dimensionarea postului de transformare
3.4 Calculul curentului cerut
3.4.1 Calculul curentului pentru motoarele asincrone
3.4.2 Calculul curentului pentru corpurile de iluminat
3.5 Alegerea secțiunii pentru cabluri și conductoare
3.5.1 Curenții maximi admisibili în regim permanent la conductoare izolate
3.6 Verificarea instalației
3.6.1 Verificarea instalației la densitatea de current
3.6.2 Verificarea instalației la căderea de tensiune
3.7 Alegerea aparatajelor și a tablourilor ekectrice
3.8 Dimensionarea instalației de compensare a factorului de putere
3.9 Dimensionarea instalației de protecție împotriva loviturilor de trăsnet
3.9.1 Nivelul de protecție al instalației de paratrăsnet
3.10 Dimensionarea instalației de pământare
Cap 4
Protecția împotriva șocurilor electrice
4.1 Definiții
4.2 Atingerea directă (protecția de bază
4.2.1 Măsuri tehnice și organizatorice pentru protecții de bază
4.3 Atingerea indirectă (protecția la defect)
4.3.1 Măsuri pentru protecții la defect
4.4 Legarea la nul
4.5 Legarea la pământ
4.7 Instalația de compensare a factorului de putere
4.8 Dimensionarea instalației de împământare
4.9 Instalația de protecție impotriva trăsnetelor
4.9.1 Determinarea parametrilor Nd – frecvența loviturilor directe de trăsnet și Nc
– frecvența anuală acceptată de lovituri de trăsnet, Rp – raza de protecție, nivelul
de protecție
4.9.2 Metodologia de calcul a nivelului de protecție (conform I20-2000)
4.9.3 Frecvența loviturilor directe de trăsnet asupra construcției
4.9.4 Frecvența acceptată a loviturilor de trăsnet asupra construcției
Cap.5
Aplicație
5.1. Descrierea obiectivului
5.1.1 Informații generale
5.2. Dimensionarea instalației de iluminat
5.2.1 Dimensionarea instalației de iluminat prin utilizarea metodei de calcul
5.2.2 Dimensionarea instalației de iluminat cu ajutorul unui program specializat
5.2.3 Dimensionarea instalației de iluminat de siguranță
5.3. Calculul puterii cerute
5.3.1 Calculul puterii pe tablourile secundare
5.4. Calculul curentului cerut
5.4.1 Calculul curentului cerut pentru circuitele de iluminat
5.4.3 Calculul curentului cerut pe coloane
5.5. Alegerea secțiunii pentru cabluri și conductoare electrice
5.6.Verificarea instalației
5.6.1 Verificarea instalației la densitatea de curent în cadrul coloanelor
5.6.2 Verificarea instalației la caderile de tensiune
5.7. Alegerea aparatajelor și a tablourilor electrice
5.8. Dimensionarea instalației de protecție împotriva loviturilor de trăsnet
5.9. Dimensionarea instalației de împământare
Concluzii
Introducere
Scopul lucrării este de a proiecta instalația electrică de joasă tensiune a unei școli
generale din comuna Gurghiu.
Proiectarea și executarea instalațiilor electrice pentru construcții sunt activități complexe, problemele ridicate fiind numeroase și de o mare varietate având un grad de tehnicitate ridicat. Dată fiind complexitatea instalațiilor electrice, în lucrarea de față s-au tratat aspecte comune majorității instalațiilor electrice. Noțiunile de teorie sunt în unele cazuri punctate de probleme care permit o mai bună înțelegere a acestora.
Lucrarea se desfășoară pe parcursul a 5 capitole și își propune să contribuie la apropierea documentării tehnice cu privire la realizarea instalațiilor electrice pentru construcții. În acest sens în concordanță cu reglementările tehnice actuale, s-au tratat problemele legate de proiectarea și executarea instalațiilor, care prezintă un larg interes și a căror arie întinsă rezultă din simpla parcurgere a denumirii capitolelor lucrări.
Sper că, pentru fiecare capitol să fi reușit tratarea aspectelor principale ale problemelor și să existe un echilibru și o legătură suficientă între noțiunile teoretice prezentate și datele privind în mod concret proiectarea și executarea lucrării. Precizez că aspectele menționate- atât partea teoretică cât și cea practică au fost limitate la cât am apreciat că este necesar pentru a se înțelege problemele dezbătute.
În ultimul capitol, adică în capitolul 5, am calculat și dimensionat următoarele tipuri
de instalații:
-Dimensionarea instalației de iluminat atât prin calcul cât și cu ajutorul unui
program specializat;
-Calcularea puterilor pe tablouri;
-Calcularea curenților;
-Alegerea secțiunilor pentru cabluri;
-Verificarea instalației la densitatea de curent;
-Verificarea instalației la căderile de tensiune;
-Alegerea aparatajelor și a tablourilor electrice;
-Dimensionarea instalației de protecție împotriva loviturilor de trăsnet;
-Dimensionarea instalației de împământare;
-Planșe.
Cap.1
Structura instalațiilor electrice de joasă tensiune
1.1 Clasificarea instalațiilor electrice de joasă tensiune
1.1.1Considerații generale
Instalațiile electrice de joasă tensiune reprezintă totalitatea echipamentelor care realizează distribuția energiei electrice între furnizor si consumator,cu alte cuvinte de la branșament la consumator.
1.1.2 Tensiuni standardizate
Prin joasă tensiune înțelegem totalitatea nivelelor de tensiune sub 1000V, aceste nivele sunt standardizate.Tensiunea internațională standardizată pentru sisteme trifazate de joasă tensiune cu patru conductoare este de 230/400 V, de unde deducem că:
UL =400 V – tensiunea de linie
𝑈𝑈𝑓𝑓 =230 V – tensiunea de fază
La noi în țară se folosesc nivelele de mai sus în sistemele mono și trifazate, iar
frecvența utilizată este de 50 de Hz, cu o eroare de ± 5% .
1.1.3 Nivele de tensiune speciale
Tensiunea standardizată pentru sistemele monofazate este de 230 V, iar pentru cele trifazate este de 400 V, dar în unele cazuri este necesară utilizarea și a altor nivele de tensiune standardizate precum:
pivnițe etc)
600 V- pentru consumatori mari (trifazați);
110 V- pentru automatizări și protecții;
48 V; 24 V-pentru locuri care necesită condiții speciale (mine,
1.1.4 Alimentarea normală cu energie electrică
De regulă rețeaua publică de distribuție asigură alimentarea normală a consumatorilor, această alimentare constă în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor de la o sursă electrică care poate fi un transformator sau un generator, pentru a asigura buna funcționare a receptorilor (consumatorilor).
1.1.5 Alimentarea de rezervă a consumatorilor
Acest tip de alimentare este prevăzută pentru a asigura buna funcționare a consumatorilor în cazul unor întreruperi, timpul de alimentare variază în funcție de necesitățile consumatorului și poate fi de cateva secunde sau de cateva ore.
1.1.6 Alimentarea de rezervă de siguranță
Acest tip de alimentare este prevăzută pentru a asigura menținerea în funcțiune a echipamentelor importante, în această categorie se încadrează spitalele, băncile etc, acele instituții în care întreruperea cu energie electrică ar avea consecințe grave.
1.1.7 Tipuri de receptori
Receptorii reprezintă instalațiile care au capacitatea de a converti energia electrică
într-o altă formă de energie, cum ar fi: mecanică, luminoasă, calorică etc.
1.1.8 Receptorii de forță
Acești receptori sunt alimentați de la un sistem trifazat simetric 400/230 V, din punct de vedere electric ei pot fi caracterizați de trei impedanțe care pot fi conectate în stea sau în triunghi. Receptorii trifazați reprezintă un sistem trifazat, așa că nu necesită alimentarea dintr- un sistem cu patru conductoare, de aici deducem că nulul de lucru nu este necesar, dar în acest caz nu avem acces la tensiunile de fază. În cazul receptorilor de forță pentru simetria sarcinilor se recomandă alimentarea fară nul. La fel se recomandă ca rețeaua de alimentare
pentru distribuția energiei electrice la consumatori și cea pentru alimentarea receptorilor de forță să fie separată, un alt motiv pentru separarea alimentarii este regimul perturbator al unor receptori de forță asupra celor de iluminat de exemplu.
1.1.9 Receptori de tip priză
Această categorie nu reprezintă receptori propriu-zis, prizele monofazate sunt niște fișe prin care sunt conectați receptorii monofazați, la fel este și cu cele trifazate. Această conectare nu este una permanentă, în cadrul prizelor se recomandă legarea la nul. Și în cazul prizelor este indicată separarea rețelei față de cea de iluminat, acest lucru este schițat în
schema de mai jos:
3F+N
F+N+ F+N+PE
Circuit de i it de prize
Figura1.1.1 Separarea circuitelor de iluminat față de prize
1.1.10 Receptorii de iluminat
Acest tip de consumator este alcătuit din totalitatea corpurilor de iluminat, sursele de lumină pot fi interioare cât și exterioare. În cazul sistemelor monofazate alimentarea este simplă, în cazul sistemelor trifazate alimentarea se realizează cu tensiunea obținută dintre fază și nulul rețelei, dar fazele trebuie încărcate aproximativ egal pentru a simetriza linia. Pentru a avea acces la nulul rețelei în sistem trifazat se recomandă ca sursa de alimentare să aibă înfașurările conectate în stea (Y).
1.1.11 Tipuri de consumatori
Consumatorii de energie electrică reprezintă o sumă de receptori, aceștia pot fi:
consumatori rezidențiali (casnici) sau consumatori industriali.
1.1.12 Consumatori rezidențiali
Acest tip de consumatori reprezintă marea majoritate a consumatorilor, ei pot fi alimentați monofazat sau trifazat și sunt racordați aerian sau subteran la rețeaua de distribuție de joasă tensiune.
1.1.13 Consumatorii industriali
Cei de putere mică și medie pot fi alimentați cu joasă tensiune, iar cei de putere mare, cei a căror sarcină depășește limita de încărcare a liniei pot fi legați direct de la postul de transformare, aici se încadrează consumatorii la care puterea depașește 300 KVA, alimentarea lor necesită cabluri cu secțiune mare, de aici reiese că în cazul unei distanțe mari de la postul de transformare poate fi nefavorabil din punct de vedere economic.
1.2 Materiale utilizate
Materialele electrice reprezintă căile de curent-conductoarele electrice, dar și accesoriile de montaj ale acestora. Aparatele electrice pe lângă funcția de cale de curent au și un rol funcțional bine definit-conectare, protecție, măsură etc.
1.2.1 Cablurile
Cablul electric este un ansamblu care este format din unul sau mai multe conductoare izolate, înfuniate după matorilor de la o sursă electrică care poate fi un transformator sau un generator, pentru a asigura buna funcționare a receptorilor (consumatorilor).
1.1.5 Alimentarea de rezervă a consumatorilor
Acest tip de alimentare este prevăzută pentru a asigura buna funcționare a consumatorilor în cazul unor întreruperi, timpul de alimentare variază în funcție de necesitățile consumatorului și poate fi de cateva secunde sau de cateva ore.
1.1.6 Alimentarea de rezervă de siguranță
Acest tip de alimentare este prevăzută pentru a asigura menținerea în funcțiune a echipamentelor importante, în această categorie se încadrează spitalele, băncile etc, acele instituții în care întreruperea cu energie electrică ar avea consecințe grave.
1.1.7 Tipuri de receptori
Receptorii reprezintă instalațiile care au capacitatea de a converti energia electrică
într-o altă formă de energie, cum ar fi: mecanică, luminoasă, calorică etc.
1.1.8 Receptorii de forță
Acești receptori sunt alimentați de la un sistem trifazat simetric 400/230 V, din punct de vedere electric ei pot fi caracterizați de trei impedanțe care pot fi conectate în stea sau în triunghi. Receptorii trifazați reprezintă un sistem trifazat, așa că nu necesită alimentarea dintr- un sistem cu patru conductoare, de aici deducem că nulul de lucru nu este necesar, dar în acest caz nu avem acces la tensiunile de fază. În cazul receptorilor de forță pentru simetria sarcinilor se recomandă alimentarea fară nul. La fel se recomandă ca rețeaua de alimentare
pentru distribuția energiei electrice la consumatori și cea pentru alimentarea receptorilor de forță să fie separată, un alt motiv pentru separarea alimentarii este regimul perturbator al unor receptori de forță asupra celor de iluminat de exemplu.
1.1.9 Receptori de tip priză
Această categorie nu reprezintă receptori propriu-zis, prizele monofazate sunt niște fișe prin care sunt conectați receptorii monofazați, la fel este și cu cele trifazate. Această conectare nu este una permanentă, în cadrul prizelor se recomandă legarea la nul. Și în cazul prizelor este indicată separarea rețelei față de cea de iluminat, acest lucru este schițat în
schema de mai jos:
3F+N
F+N+ F+N+PE
Circuit de i it de prize
Figura1.1.1 Separarea circuitelor de iluminat față de prize
1.1.10 Receptorii de iluminat
Acest tip de consumator este alcătuit din totalitatea corpurilor de iluminat, sursele de lumină pot fi interioare cât și exterioare. În cazul sistemelor monofazate alimentarea este simplă, în cazul sistemelor trifazate alimentarea se realizează cu tensiunea obținută dintre fază și nulul rețelei, dar fazele trebuie încărcate aproximativ egal pentru a simetriza linia. Pentru a avea acces la nulul rețelei în sistem trifazat se recomandă ca sursa de alimentare să aibă înfașurările conectate în stea (Y).
1.1.11 Tipuri de consumatori
Consumatorii de energie electrică reprezintă o sumă de receptori, aceștia pot fi:
consumatori rezidențiali (casnici) sau consumatori industriali.
1.1.12 Consumatori rezidențiali
Acest tip de consumatori reprezintă marea majoritate a consumatorilor, ei pot fi alimentați monofazat sau trifazat și sunt racordați aerian sau subteran la rețeaua de distribuție de joasă tensiune.
1.1.13 Consumatorii industriali
Cei de putere mică și medie pot fi alimentați cu joasă tensiune, iar cei de putere mare, cei a căror sarcină depășește limita de încărcare a liniei pot fi legați direct de la postul de transformare, aici se încadrează consumatorii la care puterea depașește 300 KVA, alimentarea lor necesită cabluri cu secțiune mare, de aici reiese că în cazul unei distanțe mari de la postul de transformare poate fi nefavorabil din punct de vedere economic.
1.2 Materiale utilizate
Materialele electrice reprezintă căile de curent-conductoarele electrice, dar și accesoriile de montaj ale acestora. Aparatele electrice pe lângă funcția de cale de curent au și un rol funcțional bine definit-conectare, protecție, măsură etc.
1.2.1 Cablurile
Cablul electric este un ansamblu care este format din unul sau mai multe conductoare izolate, înfuniate după un anumit sistem, având mantale individuale sau comune, eventual cu învelișuri de protecție, armături sau ecrane.
1.2.2 Conductoarele
Conductorul electric este un corp metalic care formează o cale unică de curent, formată din unul (conductor unifilar) sau mai multe fire (conductor multifilar). În funcție de forma secțiunii conductorul poate fi rotund sau sector-obținut prin presare.
1.2.3 Simboluri pentru cabluri și conductoare
Cablurile si conductoarele se identifică printr-un șir de litere și cifre, astfel simbolizarea se face cu patru grupe de litere și doua grupuri de cifre. Prima grupă se referă la materialul din care este confecționat conductorul:
A – conductor din aluminiu;
Fără semnalizare – conductor de cupru;
A doua grupă de litere reprezintă domeniul de utilizare:
F – instalații electrice fixe;
M – instalații electrice mobile;
C – cabluri de energie de joasă și medie tensiune;
CS – cabluri de semnalizare;
CC – cabluri de comandă și control;
T – cabluri de telecomunicații;
A treia grupă de litere se referă la izolația folosită și la mantalele de protecție: Y – izolație din PVC;
C – izolație din cauciuc;
H – izolație din hartie; T – împletitură textilă; E – ecran de protecție;
B sau AB – armătură din bandă de oțel; P – manta din plumb;
S – manta PVC îngroșată;
A patra grupă de litere reprezintă regimul de execuție:
U – execuție ușoară; M – execuție medie; G – execuție grea;
I – greu combustibil;
FF – construcție foarte flexibilă.
Prima grupă de cifre se referă la numărul de conductoare, iar a doua se referă la secțiunea acestora.
Exemple de cabluri electrice:
FYY 3X4 – cablu cu 3 conductoare din cupru cu secțiunea de 4mm, 2 cu înveliș din PVC
MCCG 4X4 – cablu pentru instalații mobile cu înveliș și manta din cauciuc. Exemple de conductoare : FY; AFY; VLPY; TIY.
În figura următoare este reprezentată construcția conductoarelor :
Fig. 1.2.2 Construcția conductoarelor
1 – conductor de cupru sau de aluminiu; 2 – izolație de cauciuc; 3 – bandă cauciucată; 4 – împletitură de bumbac impregnat în amestec de bitum; 5 – împletitură din fibre metalice; 6 – izolație de hartie; 7 – izolație de PVC.
În figura următoare este reprezentată construcția cablurilor:
Fig.1.2.3 Construcția cablurilor
a) cablu cu conductor din cupru sau din aluminiu izolat cu cauciuc;
b) cablu cu conductor din cupru armat;
c) cablu cu conductor din cupru sau din aluminiu izolat cu cauciuc rezistent la interperii;
d) conductor în manta de cauciuc cu execuție mijlocie;
e) conductor plat pentru corpuri de iluminat;
f) conductor punte cu izolație din PVC.
Fig. 1.2.4 Construcția cablurilor
1.2.4 Tuburi de protecție
Acestea au rolul de a proteja conductoarele împotriva loviturilor mecanice și a acțiunii mediului ambiant. Tuburile de protecție se aleg în funcție de numărul de conductoare, de secțiunea acestora și de gradul de protecție pe care trebuie să îl asigure. Într-un tub se pot introduce de la 1 până la 7 conductoare izolate. Tuburile trebuiesc montate la distanță de sursele de căldură și se montează îngropat sau la nivelul suprafețelor pe anumiți suporți. Tuburile pot fi flexibile cât și rigide, iar pentru realizarea rețelelor electrice nu sunt suficiente doar tuburile, mai avem nevoie și de manșoane de legătură, coturi, doze de ramificație sau de aparat.
1.3 Elemente constructive
1.3.1 Circuite electrice de joasă tensiune
Prin circuite electrice înțelegem totalitatea căilor de curent cu ajutorul cărora se realizează transportul de energie electrică. În cazul circuitelor monofazate căile de curent sunt formate din două sau trei conductoare, pe când la circuitele trifazate numărul de conductoare
este cuprins între 3 și 5 conductoare. Un circuit electric de joasă tensiune îl putem împarți în
trei categori în funcție de destinația sa:
a) Circuite de prize
Prizele pot fi monofazate dar și trifazate. Sunt realizate din cabluri sau din conductoare, dar trebuie respectată secțiunea necesară puterii transportate, În cazul consumatorilor casnici circuitele de prize monofazate sunt realizate din conductoare sau
cabluri de cupru (F+N+PE), cu secțiunea de 2,5 𝑚𝑚𝑚��2
b) Circuite de iluminat
Circuitele de iluminat se împart în două categori: iluminat normal și iluminat de siguranță. Circuitele de iluminat se realizează din conductoare sau cabluri având secțiunea de
1,5 𝑚𝑚𝑚��2 cu acces la nulul de protecție. Circuitele de iluminat trebuie realizate separat de
circuitele de priză și de cele de foță cu protecție separată.
c) Circuite de forță
Acestea cuprind de regulă circuitele trifazate la care numărul și secțiunea conductoarelor depinde de puterea transportată și de tipul receptorului.
1.3.2 Coloane electrice
Coloanele electrice pot fi monofazate dar și trifazate, coloana electrică reprezintă legătura dintre tablourile electrice, secțiunea acesteia se alege în funcție de puterea instalată pe tablou. De regulă coloanele au secțiuni mari și se realizează din cabluri armate sau nearmate sau din conductoare.
1.3.3 Tablouri de distribuție
Tabloul de distribuție este combinația unuia sau mai multor aparate de comutație de joasă tensiune cu aparate de comandă, măsurare și reglare, asamblate sub responsabilitatea producătorului și are toate legăturile electrice și mecanice interioare și elementele lor constructive. În funcție de aspectul exterior sunt mai multe tipuri, iar alegerea tabloului se justifică separat, la fel ca protecțiile utilizate. Protecțiile pentru circuitele de forță se montează separat de cele pentru circuitele de iluminat și prize. În funcție de rolul acestora, tablourile electrice le putem clasifica astfel :
-tablouri generale (TG)
-tablouri principale (TP)
-tablouri secundare (TS)
Amplasarea lor se realizează în felul următor:
Fig. 1.3.5 Amplasarea tablourilor
1.4 Aparataje
1.4.1 Aparate de conectare și separare
O rețea electrică nu ar putea funcționa fără aparate electrice, cu ajutorul echipamentelor electrice se realizează conectarea și deconectarea circuitelor electrice, aceste echipamente au numele de aparate de conectare și separare, aici putem include prizele, întrerupătoarele și aparatele de protecție.
a) Prizele – acestea au rolul de a alimenta receptorii monofazați sau trifazați de regulă casnici. De regulă prizele au rolul de alimentare, nu de comandă. Se recomandă folosirea prizelor cu contact de protecție.
b) Întrerupătoarele și comutatoarele– au rolul de a modifica starea rețelei electrice acestea acționează prin închiderea sau deschiderea contactelor, capacitatea de rupere diferă de tipul și rolul lor din sistem, au folosință la comanda receptorilor de iluminat, la realizarea comutării stea-triunghi, la punerea sau scoaterea de sub tensiune a tablourilor etc.
c) Aparate de protecție – acestea au rolul de a conecta sau deconecta circuitele sau coloanele în cazul unor defecte sau suprasarcini. Pentru a realiza protecția necesară se utilizează următoarele echipamente:
c1) siguranțe fuzibile – au rol în protecția la suprasolicitări prin intermediul fuzibilului, care e
un punct slab intenționat, elementul care se distruge este fuzibilul. Din cauza diversității mari
a receptorilor electrici de joasă tensiune, caracteristicile siguranțelor au o gamă foarte variată, de aici putem să facem o clasificare a acestora în felul următor:
1) după domeniul de utilizare – de uz casnic; semi-industriale; industriale.
2) soluția constructivă – auto; mignon; cu filet (normale); cu furci.
3) după capacitatea de rupere – mică (auto, mignon); medie (cu filet, casnic și
industrial); cu mare putere de rupere MPR (de uz industrial)
c2) întrerupătoare automate – acestea asigură protecția la suprasolicitări termice sau electrodinamice prin deconectarea circuitului, acestea pot fi echipate cu relee termice, electromagnetice și de minimă tensiune. Pentru ca aparatul de conectare cu capacitate de rupere adecvată să se deschidă automat, el trebuie să primească o comandă de le un aparat electric de protecție (releu) care are rolul de a sesiza, identifica și localiza defectul și de a transmite comanda aparatului de conectare. Releele care echipează întrerupătoarele automate de joasă tensiune sunt:
releele termice (RT);
releele electromagnetice (REM);
releele de minimă tensiune (RU);
Caracteristica de acționare a unui întrerupător automat reiese din suprapunerea
caracteristicii releului termic cu cea a releului electromagnetic:
Fig. 1.4.6 Caracteristica întrerupătorului
Releul termic (RT) are o caracteristică de acționare dependentă de curent, este asemănătoare cu cea a unei siguranțe fuzibile, iar REM are o caracteristică de acționare independentă. Cele mai utilizate întrerupătoare automate sunt următoarele:
Întrerupătoare automate USOL (ISOL); 100 – 800 A;
Întrerupătoare automate OROMAX; 500 – 4000 A, acestea se utilizează pentru a
proteja transformatoarele, liniile și generatoarele.
c3) Contactoare cu relee – Pentru a avea un aparat de conectare de protecție care să asigure doar parțial caracteristicile unui întrerupător automat este nevoie de asocierea unui contactor electromagnetic cu relee termice sau electromagnetice. Contactoarele nu pot sa sa asigure ruperea necesară întreruperii unor curenți de scurtcircuit, iar din această cauză ele sunt echipate cu o siguranță fuzibilă MPR. În figura următoare ne este prezentat un contactor echipat cu siguranță fuzibilă și domeniul său de acționare.
Fig. 1.4.7 Contactor cu siguranță fuzibilă și domeniu de acționare
În momentul în care facem alegerea echipamentelor de protecție trebuie să respectăm
selectivitatea aparatelor, cu alte cuvinte ordinea acționării acestora.
Fig. 1.4.8 Selectivitatea siguranțelor
În cazul schemei de mai sus, dacă avem defectul k1, va acționa protecția 1; în cazul defectului k2 ordinea acționării protecțiilor va fi următoarea: 5,4,3,2,1
1.4.3 Caracteristici electrice
Curentul care poate fi suportat de calea de curent în regim de lungă durată poartă
numele de curent nominal (In ).
Tensiunea care asigură funcționarea în bune condiții a unui echipament poartă numele de tensiune nominală (Un).
Capacitatea de rupere reprezintă valoarea maximă a curentului pe care îl poate
întrerupe un aparat de conectare. Curentul limită termic (Ilt) este valoarea maximă a curentului pe care o poate suporta aparatul în regim de scurtă durată. Curentul limită dinamic (Ild) este valoarea maximă a curentului pe care o poate suporta fără a se deteriora.
1.4.4 Caracteristici constructive
Aceste caracteristici sunt reprezentate prin codul IP care caracterizează aparatele din punct de vedere al condițiilor de mediu în care pot funcționa, precum și protecția sa intrinsecă. Acest cod IP este format din două cifre dintre care prima cifră are valori cuprinse între 0-6, aceasta se referă la gradul de protecție asupra pătrunderii corpurilor străine; pe când cea de a doua cifră are valori cuprinse între 0-8, aceasta se referă la gradul de protecție asupra pătrunderii apei.
Cap.2
Rețele electrice de joasă tensiune
2.1 Structura rețelelor electrice de joasă tensiune
Rețelele electrice de joasă tensiune ale consumatorilor sunt alcătuite în totalitate din tablouri, coloane și circuite electrice. Numărul și repartizarea acestora se face în funcție de o anumită schemă, alegerea schemei se face în funcție de tipul receptorilor și de cerințele consumatorului. Schemele utilizate în rețelele electrice de joasă tensiune pot fi: radiale, cu coloane magistrale, buclate sau combinate.
2.1.1 Scheme radiale
Schemele radiale mai poartă și denumirea de scheme arborescente, acest lucru este datorat faptului că seamănă foarte mult cu un copac cu mai multe ramuri, iar în poziția centrală aflându-se tabloul central. Schemele radiale pot fi cu o singură treaptă, mai multe trepte sau în cascadă și se utilizează pentru alimentarea unor tablouri cu puteri relativ mari, acest tip de schemă este simplă și este des întâlnită, se poate realiza din cabluri aparente sau înglobate în perete. Avantajul acestui tip de schemă constă în faptul că are un cost scăzut de exploatare, este simplă, dar nu este o schemă flexibilă iar în cazul unui defect pe coloană receptorii aflați în aval vor rămâne fără alimentare, acest tip de schemă de regulă este utilizat la consumatorii casnici.
Fig. 2.1.1 Schemă radială
2.1.2 Sheme cu coloane magistrale
Acest tip de schemă are ca element principal tabloul electric general de unde pornesc mai multe coloane/magistrale, care alimentează tablourile secundare. Acest tip de schemă de regulă este utilizată la blocuri deoarece acolo receptorii sunt repartizați simetric, costurile de exploatare sunt reduse, dar în cazul unui defect pe magistrală toate tablourile secundare care se află în aval vor rămâne fără alimentare.
Fig. 2.1.2 Schemă cu coloană magistrală
În cazul în care vom folosi două coloane magistrale vom avea un cost mai ridicat, dar vom avea avantajul că tablourile secundare vor fi alimentate de la două coloane magistrale iar în cazul unui defect pe o coloană alimentarea va fi asugurată de cea de a doua coloană magistrală.
2.1.3 Scheme buclate
Aceste scheme reprezintă cel mai sigur mod de alimentare, ele constau prin almentarea coloanei magistrale la ambele capete din acelasi tablou general și prin interconectarea tablourilor secundare, este o schemă complexă din punct de vedere al controlului, dar necesită o cantitate mare de material de unde reiese și un cost ridicat.
Fig. 2.1.3 Schemă buclată
2.1.4 Scheme combinate
Acest tip de scheme sunt realizate din combinarea schemelor precedente. Această schemă este una mai scumpă deoarece necesiă o cantitate mare de material conductor. Avantajele și dezavantajele sunt ca și la celelalte scheme utilizate separat, o astfel de schemă arată în felul următor:
a)
b) c)
Fig. 2.1.4 Schemă combinată
În schemele de mai sus avem : a) – Rețea pentru alimentarea consumatorilor generali; b) – Rețea pentru alimentarea consumatorilor importanți; c) – Rețea pentru alimentarea consumatorilor vitali.
2.2 Scheme de tratare a neutrului
Protecția împotriva contactelor accidentale se realizează cu ajutorul acestor scheme care pot să fie de trei feluri: TN; TT; IT. La aceste simbolizări prima literă se referă la situația rețelei de alimentare față de pământ și anume:
T – legare directă la pământ a neutrului, în cazul în care este accesibil sau a unei faze, în cazul în care neutrul nu este accesibil.
I – izolare față de pământ sau legare la pământ printr-o impedanță cu o valoare foarte
mare.
A doua literă a simbolizării se referă la situația maselor electrice în raport cu pământul
și anume:
T – masele instalațiilor sunt legate direct la pământ.
N – indică modul de tratare a conductoarelor-neutru și de protecție, poate fi N-C sau N-S din care C – reprezintă că neutrul rețelei și conductorul de protecție sunt comune, formând PEN, S – neutrul rețelei și conductorul de protecție sunt separate;
2.2.1 Rețeaua TT
În acestă situație masele instalațiilor sunt legate la priza de pământ separată, iar punctul de alimentare al sursei este legat direct la pământ. Rețeaua TT de regulă se folosește în cazul rețelelor aeriene a alimentării prin transformatoare de putere cu conexiune stea- triunghi, șantiere etc. În cadrul acestei scheme pot să apară curenți de defect destul de mari astfel încât să poată provoca o tensiune de atingere periculoasă, mai jos este reprezentată un model de schemă TT:
Fig. 2.2.5 Schemă TT
2.2.2 Rețeaua IT
În această situație punctul neutru al alimentării este legat la pământ printr-o impedanță
Z, sau este izolat față de pământ. În practică se alege o impedanță Z cu valori cuprinse între
1000÷2000 W, iar masele instalației electrice vor fi legate la pământ separat față de neutrul alimentării. Acest tip de schemă impune legături echipotențiale suplimentare pentru masele instalației sau în lipsa lor utilizarea de dispozitive diferențiale reziduale. Acest tip de schemă are întrebuințare în cazul grupurilor generatoare pentru situații de urgență, sau imobile cu risc de incendiu. Un exemplu de astfel de schemă avem în figura următoare:
Fig. 2.2.6 Schemă IT
2.2.3 Rețeaua TN-C
La această schemă conductorul neutru are și funcția de conductor de protecție, de aici îi vine si numele de conductor PEN, adică conductor de protecție și nul. Această schemă are un mic dezavantaj și anume că nu se poate realiza cu conductoare din cupru cu secțiunea mai mică de 10 mm2 sau pentru echipamente portabile. În cadrul schemei TN-C conductorul de protecție are prioritate asupra funcției pe care o are conductorul de nul, de regulă această schemă se folosește în cadrul mașinilor unelte. Schema TN-C cere stabilirea unei zone eficiente de echipotențialitate cu dispunere pe cât posibil echidistantă a prizelor de pământ deoarece conductorul PEN este și conductor neutru și transportă în același timp curenții
generați de sarcinile dezechilibrate, ca și armonicile de gradul 3. Conductorul PEN trebuie conectat la mai multe prize de pământ în aceași instalație. O schemă asemănătoare pentru rețeaua TN-C este următoarea:
Fig. 2.2.7 Schemă TN-C
2.2.4 Rețeaua TN-S
Acest tip de rețea se folosește la echipamentele mobile și la circuite cu secțiunea mai mică de 10 mm2. La acest tip de schemă conductorul de protecție și neutrul sunt separate, iar în cazul rețelelor subterane unde avem cabluri armate, conductorul de protecție este banda de oțel. Această schemă de regulă se folosește în cazul sarcinilor monofazate și a echipamentelor electronice, o astfel de schemă avem in figura următoare:
Fig. 2.2.8 SchemăTN-S
2.2.5 Rețeaua TN-C-S
Acest tip de rețea constă în combinarea tipurilor de rețea TN-C și TN-S, care sunt utilizate simultan în cazul de față. În cadrul schemei TN-C-S niciodată nu se va folosi schema TN-C în aval față de schema TN-S, deoarece în cazul unei întreruperi în amonte a
conductorului neutru acest lucru va cauza o întrerupere în aval a conductorului de protecție care duce la un potențial pericol. O astfel de schemă avem reprezentată mai jos:
Fig. 2.2.9 Schemă TN-C-S
Cap.3
Dimensionarea instalațiilor electrice de joasă tensiune
3.1 Dimensionarea instalațiilor de iluminat
Pentru a putea realiza dimensinarea instalației de iluminat, în primul rând avem nevoie de dimensiunile încăperii și de anumite date cum ar fi: lungime L; lățime l; înălțime H; nivelul planului util hu; factorii de reflexie ai încăperii; distanța de suspendare a corpurilor de iluminat ha. Pentru a stabili numărul corpurilor de iluminat dintr-o încăpere ne vom folosi de metoda factorului de utilizare. În cazul în care activitatea se desfășoară într-o hală, trebuie să considerăm un nivel de iluminare mediu Emed , iar în cazul iluminării directe înălțimea sursei deasupra planului util se determină cu relația umătoare:
h=H-(ha+hu)=4-(0,5+0,8) (3.1.1)
iar indicele încăperii se determină cu relația:
i=(L∙l)/(h∙(L+l)) (3.1.2) Determinarea coeficientului de utilizare se face în funcție de tipul corpului de iluminat, a factorului de reflexie al tavanului, iar indicele încăperii se alege din tabelul furnizat de firma constructoare, în cazul de față ELBA. În tabelul ce urmează sunt trecuți factorii de reflexie ai
încăperii:
Tabelul 3.1.1 Factorii de reflexie
Iar fluxul luminos necesar încăperii se va calcula cu relația următoare:
Φnec=(E∙S)/(Mf∙u) (lm) (3.1.3)
În care E- reprezintă iluminarea medie; S- suprafața utilă; u- factorul de utilizare. Numărul de corpuri de iluminat se calculează cu relația:
N=Φnec/(n∙Φ1) (3.1.4)
la care n reprezintă numărul de surse de iluminat.
3.2 Calculul puterii
3.2.1 Puterea instalată (kw)
Puterea instalată Pn de cele mai multe ori este marcată pe echipamentele electrice. Ea este suma puterilor nominale ale sarcinilor din instalații. Puterea nominală este mai mică decât puterea consumată dar numai în cazul motoarelor electrice și a lămpilor flourescente și cu descărcări în gaze asociate cu balasturi. Pentru a alege puterea nominală a grupului electrogen sau a bateriilor avem nevoie de cereea de putere.
3.2.2 Puterea aparentă instalată (KVA)
Puterea aparentă a unei sarcini se determină prin aplicarea următorilor coeficienți: Ƞ – randament=KW ieșire/KW intrare
n
∑ Pj
η j1
n P
∑ j
j1 η j
cosφ – factor de putere=KW/KVA
n P
(3.2.5)
cos
n
∑ j
j1 η j
Pj
∑
j1 j
⋅ cos j
(3.2.6)
Cu toate acestea puterea aparentă cerută va fi:
P Pn
a ⋅ cos
(3.2.7)
Puterea aparentă este sumă aritmetică a puterilor aparente a sarcinilor doar în cazul în care toate sarcinile au același factor de putere, suma aritmetică va da o valoare superioara valorii reale reprezentand o “marjă de proiectare”.
3.2.3 Coeficientul de utilizare
Puterea consumată de sarcină poate fi uneori mai mică decât puterea sa nominală, iar pentru aceste valori reale se va utiliza coeficientul de utilizare ku, care se va utiliza pentru fiecare sarcină. În cazul instalațiilor industriale ku poate fi estimat în felul următor:
– pentru motoare electrice, care nu prea funcționează la capacitatea lor nominal la circa 0,75;
– pentru lămpile cu incandesceță este în permanență egală cu 1;
– pentru circuitele de priză depinde de tipul de echipament ce este conectat la priză;
3.2.4 Coeficientul de simultaneitate
Deoarece în practică sarcinile electrice nu funcționează niciodată simultan se va lua în calcul un coeficient de simultaneitate ks. Acest coeficient se va aplica unui grup de sarcini alimentate de la aceași bară din tabloul principal sau tabloul secundar. În tabelul următor sunt date câteva valori tipice care reprezintă consumatorii casnici :
Tabelul 3.2.2 Coeficient de simultaneitate
În tabelul următor vor fi reprezentate valorile ipotetice ale lui ks pentru un tablou de
distribuție:
Tabelul 3.2.3 Coeficient di simultaneitate
Iar în tabelul următor va fi reprezentat coeficientul de simultaneitate în funcție de destinația
circuitului:
Tabelul 3.2.3 Coeficient de simultaneitate
3.3 Alegerea și dimensionarea postului de transformare
Posturile de transformare MT/JT sunt parte componentă a rețelelor de distribuție prin care se asigură modificarea nivelului de tensiune de la MT care poate fi de 20 sau 6 KV la JT care este 0,4 KV. Posturile de transformare le putem clasifica după destinația lor, modul de acces la echipamentul postului și soluția tehnică de realizare. În momentul în care alegem parametrii nominali ai transformatorului vom lua în considerare următorii factori: posibilitatea de îmbunătățire a factorului de putere; extinderile anticipate ale instalației; puterile nominale
standard. Puterea aparentă a transformatorului se poate calcula cu următoarea relație:
ScPT=�𝑃��2
+ 𝑄��2
(3.3.8)
În care: Pc reprezintă putera activă cerută
Qc reprezintă putera reactivă cerută, Qc Pc ⋅ tg (arccos )
O dată ce am determinat puterea aparentă a transformatorului, din tabelul următor va trebui să
alegem parametrii nominali ai transformatorului:
Tabelul 3.3.4 Parametrii nominali ai transformatorului
3.4 Calculul curentului cerut
Calculul curentului cerut se poate realiza în funcție de consumator, aceștia pot fi
motoare asincrone, corpuri de iluminat etc…
3.4.1 Calculul curentului pentru motoarele asincrone
Curentul nominal al unui motor asincron se poate calcula cu următoarele formule:
𝑃��𝑐𝑐
Unde:
Ic=
Ic=
√3·U n ·cos φ ·ƞ
P n
𝑈��𝑛𝑛 ·𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 ·ƞ
pentru motor trifazat; (3.4.9)
pentru motor monofazat; (3.4.10)
Ic – reprezintă curentul cerut [A];
Pn – reprezintă puterea nominal a motorului [kw];
Un – reprezintă tensiunea de linie, respective tensiunea de fază [V]; Ƞ – reprezintă factorul de putere.
În momentul în care pornim un motor electric, curentul de pornire atinge valori foarte mari, de regulă curentul de pornire are valori cuprinse între 12-15 ori din valoarea curentului nominal, iar în unele cazuri curentul de pornire poate să ia valoare și mai mare, de până la 25 de ori din curentul nominal. Pentru a reduce valoarea curentului de pornire se utilizează comutatoare stea-triunghi, soft-startere sau variatoare de turații.
3.4.2 Calculul curentului pentru corpurile de iluminat
Pentru lămpile cu incandescență curentul cerut se va calcula în funcție de puterea nominală care este dată de producător, așadar vom avea:
𝑃��𝑛𝑛
Ic=
𝑈𝑈
(3.4.11)
Iar in cazul în care avem lămpi flourescente puterea indicată pe lampă nu va include și puterea
care e disipată în balast, astfel relația de mai sus va deveni:
𝑃��𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐𝑏𝑏 +𝑃��𝑛𝑛
Ic=
𝑈𝑈 ·𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
(3.4.12)
În cazul în care nu cunoaștem pierderea în balast, vom lua în considerare 25% din Pn. Curentul cerut pe coloane se va calcula cu aceleași formule ca în cazul motoarelor sau a circuitelor, doar că se va adăuga în plus puterea nominală, randamentul și factorul de putere al tabloului de distribuție.
3.5 Alegerea secțiunii pentru cabluri și conductoare
Secțiunea cablurilor sau a conductorilor electrici pentru circuite și coloane se stabilește în așa fel încât secțiunea minimă să îndeplinească următoarele condiții:
1 – În regim de lungă durată încărcarea maximă admisibilă (Imax) a secțiunii trebuie să
fie mai mare sau cel mult egală cu curentul nominal (In) Imax≥In
În care: In – reprezintă curentul transportat de circuit sau de coloană;
Imax – acest curent este în funcție de natura conductoarelor (cupru sau aluminiu), de felul izolației conductoarelor sau a cablurilor electrice, de modul de montare (aparent, ingropat în sol, în tub de protecție etc.), de numărul de conductoare montate simultan în același tub de protecție.
2 – Secțiunea minimă trebuie să fie mai mare sau cel puțin egală cu secțiunea minimă impusă de Normativul I7; secțiunile din acest tabel sunt secțiuni minime rezultate din condițiile de rezistență mecanică la transport și montare și de siguranță în funcționare.
3 – Secțiunea aleasă va trebui să se verifice la stabilitatea temică în regim de scurtă durată la care poate fi supusă, în cazul pornirii motoarelor densitatea de current la pornire va fi mai mică decât valoarea admisibilă (JadmAl=20[A/mm2]; JadmCu=35[A/mm2] ).
4 – Secțiunea aleasă va trebui să ducă la pierderi de tensiune sub valorile admisibile
impuse de norme, această condiție se verifică după dimensionarea tuturor circuitelor și a coloanelor, în cazul în care nu se îndeplinește această condiție secțiunea se va mări pe acea porțiune unde pierdere este mare până la valoarea care face ca să fie îndeplinită această condiție. Conductoarele de protecție (PE) și ele la rândul lor trebuie să aibă secțiunile cel puțin egale cu cele prevăzute în tebelul următor:
Tabelul 3.5.5 Secțiunea conductorului de protecție
În plus când se alege secțiunea conductoarelor trebuie să se mai țină cont și de secțiunile minime admisibile care sunt în funcție de destinația lor, aceste date le regăsim în tabelul
urmator:
Tabelul 3.5.6 Secțiuni minime
O dată ce știm valoarea puterilor de calcul Pc sau Ic pentru un circuit sau o coloană, alegerea secțiunii se va face și în funcție de condiția de stabilitate termică a căii de curent și de condițiile în care vor funcționa acestea. În funcție de temperatură și de natura izolației producătorul conductoarelor sau a cablurilor indică o valoare admisibilă a curentului (Iadm). Pentru circuitele și coloanele care se montează în interior, curentul admisibil (Iadm) al producătorului se corectează astfel:
Iadm=Iadm·k (3.5.13) Unde k – reprezintă coeficientul de corecție după temperatura mediului ambiant (anexa 10 din normativul I7 ), iar Iadm – reprezintă curentul admisibil al unei secțiuni în regim permanent, pentru temperatura mediului ambiant de +25°C, în funcție de natura izolație și numărul de conductoare montate într-un tub de protecție .Coeficienții de corecție a curenților maximi admisibili în conductoare, în funcție de temperatura mediului ambiant sunt dați în tabelul
următor:
Tabelul 3.5.7 Coeficienți de corecție
3.5.1 Curenții maximi admisibili în regim permanent la conductoare izolate
În această situație temperatura mediului ambiant se va lua la valoarea de 25°C, iar
temperatura maximă admisă pe conductor va fi de 70°C – la izolația de PVC și de 60°C – la
izolația de cauciuc.
Tabelul 3.5.8 Curenți maximi admisibili
3.6 Verificarea instalației
3.6.1 Verificarea instalației la densitatea de current
În cadrul circuitelor cu motoare, densitatea de current trebuie să îndeplinească următoarea condiție:
Jp=
𝐼��𝑝𝑝
≤ 𝐽��𝑏𝑏𝑎𝑎𝑚𝑚 [
𝐴𝐴
] (3.6.14)
𝑆��𝑓𝑓
𝑚𝑚𝑚 2
în care: Jp – reprezintă cel mai mare curent la pornire (A/mm2);
Sf – reprezintă secțiunea aleasă pentru conductorul de fază (mm2); Ip – reprezintă curentul de pornire al motorului;
În cadrul coloanelor de forță vom avea următoarea condiție:
J =𝐼��𝑐𝑐𝑐𝑐𝑏𝑏
𝑆��𝑓𝑓
𝐴𝐴
𝑏𝑏𝑎𝑎𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑚 2
] (3.6.15)
în care Icol – reprezintă curentul maxim pentru o coloană cu N receptoare
Icol – Ip max+∑𝑁��−1 𝐼��𝑐𝑐𝑐𝑐
la care: Ip max – reprezintă cel mai mare curent de pornire [A];
Ick – reprezită curentul de calcul pentru receptor k [A];
Verifcarea de acest gen se va face pentru fiecare circuit și coloană în parte, iar pentru ca această verificare să fie îndeplinită, toate densitățile de curent rezultate trebuie să fie mai mici de 35 A/mm2, acest lucru este valabil în cazul în care avem conductoare de cupru. Această verificare se face la densitatea de curent pentru circuitele motoarelor și a coloanelor ce deservesc tablourilor de alimentare a acestora.
3.6.2 Verificarea instalației la căderea de tensiune
Verificarea secțiunii la pierderile de tensiune constă în calcularea valorii efective ∆Uef a pierderii de tensiune de la punctul de delimitare al rețelei consumatorului de cea a furnizorului până la receptoare și compararea acestora cu o valoarea admisă:
∆Uef<∆Uadm
Verificarea secțiunilor alese la pierderile de tensiune se face numai după ce verificările la densitatea de curent au fost făcute pentru circuitele și coloanele respective. Pe tronsonul pe care nu este îndeplinită condiția privind căderea de tensiune admisă, secțiunile trebuiesc mărite până când se obține respectarea condiției conform tabelului următor:
Tabelul 3.6.9 Valori maxime admise ale căderii de tensiune
Verificarea la căderea de tensiune se va face pentru receptorul cel mai defavorizat din punct de vedere al alimentării și a unor condiții electrice la pornire. Se va alege motorul alimentat pe traseul cel mai lung și cu un curent absorbit la pornire cât mai mare. Pierderile de tensiune pe circuitele și coloanele de forță se pot calcula cu următoarele relații:
În cadrul circuitelor monofazate avem:
∆U 2 ⋅100 ⋅ 1 ⋅ Pi ⋅ l1
% U 2 S
f f
În cadrul circuitelor trifazate avem:
(3.6.17)
∆U 100 ⋅ 1 ⋅ Pi ⋅ l1
% U 2 S
l f
La care: Pi – reprezintă puterea instalată [W] Ul – reprezintă tensiunea de linie [V] Uf – reprezintă tensiune de fază [V]
l – reprezintă lungimea [m]
(3.6.18)
γ – reprezintă conductivitatea materialului conductorului și are valorile: 57m/Ωmm2
la cupru și 34 m/Ωmm2 pentru aluminiu
SF – reprezintă secțiunea [mm2]
3.7 Alegerea aparatajelor și a tablourilor ekectrice
Alegerea aparatajelor se realizează precum am precizat la capitolul 1.
3.8 Dimensionarea instalației de compensare a factorului de putere
Compensarea puterii reactive se aplică în cadrul instalațiilor electrice avându-se în
vedere faptul că această compensare aduce importante avantaje precum ar fi:
– reducerea secțiunii conductorului;
– reducerea pierderilor în rețea;
– creșterea puterii disponibile la consummator;
– reducerea șocurilor de tensiune.
Compensarea factorului de putere se poate realiza prin mijloace naturale sau prin mijloace artificiale. Mijloacele naturale nu necesită investiții, acestea țin doar de măsuri organizatorice. Aceste măsuri se iau în funcție de tipul receptorului care determină scăderea factorului de putere. În cazul mașinilor asincrone aceste măsuri se iau privind încărcarea motoarelor, pornirea acestora precum și funcționarea lor în gol. Aceste măsuri se iau și în cazul transformatoarelor. Mijloacele artificiale de compensare a factorului de putere constau în implementarea de surse de putere reactivă-capacitivă, care să compenseze puterea reactivă inductivă absorbită de receptoare. Cele mai des utilizate sunt bateriile de condensatoare.
Puterea reactivă necesară a unei bateri de condensatoare este:
Qb Pc tg1 − tg2
(3.8.19)
Pentru a se descărca bateria de condensatoare se vor monta rezistențe de descărcare care trebuie să asigure la borne o tensiune nepericuloasă de 42V în mai puțin de un minut,
dimensionate astfe:
U 2 1
R 0,136 ⋅
Qc
⋅
ln U n
U adm
(3.8.20)
Cablurile pentru alimentarea bateriei de condensatoare se dimensionează pentru un curent maxim egal cu 1,4 ori curentul nominal al bateriei, curent ce se calculează cu
următoarea relație:
Inc
Qc
3 ⋅U
(3.8.21)
3.9 Dimensionarea instalației de protecție împotriva loviturilor de trăsnet
În normative este prevăzută necesitatea instalației de paratrăsnet, pentru o construcție pe baza frecvenței anuale prevăzute de lovituri de trăsnet direct pe construcție (sau pe volumul de protejat) Nd și a frecvenței anuale acceptate de lovituri de trăsnet Nc.
În cazul în care Nd>Nc nu este necesară instalarea unei instalații de paratrăsnet. Mărimea Nc
reprezintă loviturile de trăsnet pe an și se determină cu relația:
Nd=Ng·Ae·C1·10−6 [lovituri pe an] (3.9.22)
în care: Ng – este densitatea anuală a loviturilor de trăsnet din regiunea în care este amplasată
construcția [ număr de lovituri/km2an]
Ae – reprezintă suprafața echivalentă de captare a construcției [m2] C1 – reprezintă un coeficient ce ține seamă de mediul înconjurător
Pentru densitatea anuală a loviturilor de trăsnet se va utiliza relația următoare:
Ng=0,04·𝑁��1,25
[nr.lovituri/km2an] (3.9.23)
în care: Nk – este indicele keraunic al regiunii în care este amplasată construcția.
Valorile coeficienților Ng în funcție de indicele keraunic sunt date în tabelul următor:
Tabelul 3.9.10 Valorile coeficienților Ng în funcție de indicele keraunic
Suprafața echivalentă Ae se va stabili pentru o clădire perpendiculară. Stabilirea suprafeței echivalente
Fig. 3.9.1 Formă clădire
Suprafața echivalentă de captare pentru o construcție paralelipipedică este:
A L ⋅ l ⋅ 6 ⋅ H ⋅ (L l ) 9 ⋅ ⋅ H 2
mp (3.9.24)
Pentru a stabili suprafața de captare echivalentă se va ține seamă și de următoarele reguli:
– când o suprafață de captare echivalentă a unei construcții acoperă complet pe cea a altei construcții, cea din urmă nu se va lua în considerare;
– dacă suprafețele de captare ale mai multor construcții alăturate se suprapun, suprafața comună rezultată se va considera ca o singură suprafață de captare echivalentă. Mărimea Nc
se va stabili cu relația:
Nc=
5,5·10−3
[lovituri/an] (3.9.25)
𝐶��2 ·𝐶��3 ·𝐶��4 ·𝐶��5
Valorile coeficientului C sunt date în tabelele următoare:
Tabelul 3.9.11 Valorile coeficientului C
Tabelul 3.9.12 Valorile coeficientului C2
Tabelul 3.9.13 Valorile coeficientului C3
Tabelul 3.9.14 Valorile coeficientului C4
Tabelul 3.9.15 Valorile coeficientului C5
3.9.1 Nivelul de protecție al instalației de paratrăsnet
Instalația de paratrăsnet este necesară atunci când Nd>Nc. Eficacitatea instalației de paratrăsnet ce trebuie prevăzută pe construcție este dată de relația următoare:
E=1- 𝑁��𝑐𝑐
𝑁��𝑎𝑎
(3.9.26)
În funcție de eficacitatea ce trebuie să o asigure instalația de paratrăsnet aceasta va
corespunde nivelurilor de protecție din tabelul următor:
Tabelul 3.9.16 Niveul de protecție al instalației de paratrăsnet
În funcție de cele patru nivele de protecție se vor alege dimensiunile elementelor componente ale instalației de paratrăsnet. Proiectarea și executarea IPT trebui să fie corespunzătoare nivelului de protecție ales.
3.10 Dimensionarea instalației de pământare
Instalația prizei de pământ se realizează cu ajutorul unor electrozi care se așează în pământ în poziție orizontală sau 35arallel. Electrozii verticali și cei orizontali ai prizei de pământ sunt legați în 35arallel, astfel că rezistența prizei este dată de relația următoare:
𝑅��ѵ·𝑅��0
Rpp=
𝑅��ѵ+𝑅𝑅0
(3.10.26)
în care Rѵ și R0 sunt rezistențele tuturor electrozilor verticali, respectiv orizontali, date de relațiile următoare:
R = 𝑟��ѵ
𝑛𝑛 ѵ ·𝑢𝑢 ѵ
R = ��0
𝑛𝑛 0 ·𝑢𝑢 0
(3.10.27)
în care: rѵ și r0 reprezintă rezistențele unui singur electrod vertical și orizontal;
nѵ și n0 reprezintă numărul de electrozi verticali și orizontali;
uѵ și u0 reprezintă coeficienții de utilizare corespunzători numărului de electrozi verticali și orizontali care formează priza. Coeficienții de utilizare uѵ și u0 sunt dați în tabelul de mai jos în funcție de tipul prizei – pe contur închis sau pe contur deschis, numărul de electrozi și distanța dintre doi electrozi consecutivi.
Tabelul 3.10.17 Coeficienții de utilizare ai electrozilor verticali și orizontali
Tabelul 3.10.18Valori ale rezistivității solului
Configurația finală a prizei de pământ se stabilește prin încercări, modificând succesiv numărul de electrozi verticali și distanța dintre aceștia până la obținerea rezistenței prizei mai mică decât valoarea admisibilă (10Ω pentru instalația de paratrăsnet sau 1Ω pentru priza comună – instalația de paratrăsnet și instalația de protecție a omului).
Dacă solul are o rezistivitate mare și nu se poate realiza o priză de pământ cu rezistența corespunzătoare pe perimetrul pe care construcția îl are la dispoziție electrozii verticali vor fi montați în betonită sau pământ cu cărbune activ. În astfel de situații numărul de electrozi se va reduce foarte mult(1…3 de regula), numărul acestora reiese din măsurători.
Prima dată se vor calcula rezistențele de dispersie ale prizelor simple alese:
– Priza verticală
Se realizează cu ajutorul unor țăruși (țevi) îngropați la adâncimea de 0,8 m . Țevile sunt din oțel galvanizat având diametrul de 50 mm și o lungime de 3 m. Aceștia vor fi plasați la o distanță de aproximativ 3 m unul de celălalt. Rezistența de dispersie a unei prize verticale
simple se calculează cu relața următoare:
r 0, 366 ⋅ ⋅ lg 2l 1 ⋅ lg 4t l
PV l d
2 4t − l
– Priza orizontală
(3.10.28)
Pentru a realiza o priză orizontală avem nevoie de platbandă din oțel zincat. Rezistența
de dispersie a unei prize orizontale simple se calculează cu următoarea formulă:
rPV
0, 366 ⋅
l
2l 2
⋅ lg
b ⋅ q
(3.10.29)
În cazul în care instalația de paratrăsnet este comună cu instalația de împământare, priza de pământ va fi complexă. Valoarea maximă a rezistenței prizei commune este de 1 Ω.
Rezistența de dispersie a prizei complexe va fi:
Rpp
R ⋅R
pv po
Rpv Ro
(3.10.30)
Cap 4
Protecția împotriva șocurilor electrice
4.1 Definiții
Șocul electric se poate defini ca un efect fiziologic al trecerii curentului electric prin corpul omenesc, această trecere afectează respirația, musculatura, circulația sanguină și uneori poate să provoace și arsuri serioase. În funcție de mărimea curentului, de suprafața corpului și de mărimea curentului avem de-a face cu un anumit grad de pericol. Valoarea nepericuloasă a curentului care poate să treacă prin corpul uman fără a cauza răni sau chiar moartea este de
10mA în curent alternativ și de 50mA în curent continuu. În tabelul care urmează sunt trecute efectele șocului electric în funcție de mărimea curentului și de durata de trecere prin corp.
Tabelul 4.1.1Efectele electrocutării:
Pentru a putea înțelege mai ușor fenomenul de electrocutare, cauzele și efectele sale se va impune fi r t r l ți î fi t r :
Fig. 4.1.1 Fenomenul de electrocutare
În figura de mai sus avem reprezentate următoarele valori:
1 – Rețeaua electrică de alimentare;
2 – Masa metalică a echipamentului, partea metalică care în condiții normale nu este sub tensiune, dar care datorită unui defect poate să ajungă sub tensiune și să cauzeze rănirea personalului;
3 – Element izolant între fază și pământ;
4 – Centură de pământare, calea de închidere a curentului de defect Id, structura metalică ce
face legătura între masă și priza de pământ;
5 – Priza de pământare, structură metalică introdusă în pământ realizând o cale de trecere a curentului în pământ;
6 – Con de potențial care se realizează în cazul apariție unui defect cu punere la pământ a curentului, curent care este determinat de un potențial de defect și a cărui valoare se distribuie în jurul prizei de pământ sub forma unui con de potențial.
Upas – Reprezintă tensiunea de pas, tensiune la care este supus corpul omenesc datorită diferenței de potențial dintre cele două picioare;
Udefect – Reprezintă tensiunea maximă ce apare în dreptul prizei de pământ în cazul unui curent de defect. Valoarea maximă a acestei tensiuni este chiar valoarea tensiunii de fază.
Uatingere – Reprezintă tensiunea de atingere, adică o parte din tensiunea de defect la care este supus un om aflat la o distanță de 0,8m de masa metalică defectă, cu picioarele pe pământ și
mâna pe masa defectă.
Uatingere≤Udefect
Id – Reprezintă curentul de defect, este curentul care apare între locul de defect și pământ, curentul de defect tot timpul se închide în rețeaua electrică.
Idh – Reprezină curentul de defect prin om, acesta este curentul ce străbate două puncte ale
corpului omenesc aflate la potențiale diferite.
Din punctul de vedere al naturii electrocutării se pot distinge două tipuri de contact:
– contact prin atingere directă;
– contact prin atingere indirectă;
4.2 Atingerea directă (protecția de bază)
Prin atingere directă ne referim la situația în care persoana vine în contact direct cu un conductor activ în condiții normale. În figura următoare avem schițată:
Fig. 4.2.2 Atingere directă cu neutrul legat la pământ
În figura t r t ti r ir t r i olat.
Fig. 4.2.3 Atingere directă cu neutrul izolat:
4.2.1 Măsuri tehnice și organizatorice pentru protecții de bază
În situația în care apare o atingere directă, împotriva electrocutării va trebui să luăm următoarele măsuri tehnice:
– folosirea carcaselor sau a barierelor;
– izolarea părților active ale echipamentelor;
– legarea la pământ;
– amplasarea în afara zonei accesibile la atingere;
– alimentarea echipamentelor la tensiune redusă;
– folosirea de dispozitive de curent diferențial rezidual;
Măsurile organizatorice care se pot lua împotriva electrocutării sunt următoarele:
– inscripționarea instalațiilor cu plăcuțe de avertizare;
– luarea de măsuri de identificare a fazelor și a conductoarelor de protecție;
– scoaterea de sub tensiune a instalațiilor la care se efectuează lucrări de reparații sau de întreținere;
4.3 Atingerea indirectă (protecția la defect)
Prin atingere indirectă se înțelege situația în care persoanele vin în contact cu o parte metalică a echipamentului care în mod normal nu se află sub tensiune, dar aceasta ajunge sub tensiune în mod accidental. In această situație curentul de defect Id , aduce părțile metalice ale echipamentelor la o tensiune periculoasă, aceaastă tensiune periculoasă poate să aibă la origine un curent de atingere Ia care va circula prin persoana care va veni în contact cu partea metalică. În figura ce urmeaza ne este prezentată situația în are avem o atingere indirectă și avem și neutrul legat la pământ.
Fig. 4.3.3 Atingere indirectă cu netrul legat la pământ
În figura ce r r t it i î i indirectă cu neutrul
izolat.
i ti r i r t r i t
Iar în următoarea figură avem prezentată situația în care avem atingere indirectă , dar la care carcasa metalică este legată la pământ.
Fi ti i ir l l ânt:
4.3.1 Măsuri pentru protecții la defect
În cadrul acestor măsuri de protecție, realizarea acestora se face cu ajutorul unei protecții principale care asigură protecția în orice condiții și o protecție suplimentară care va intra în funcțiune în situația în care protecția principală este defectă. Împotriva atingerilor indirecte protecția se realizează numai cu măsuri tehnice, cum ar fi:
– utilizarea de tensiuni reduse;
– părțile conductoare care sunt expuse trebuiesc legate la pământ;
– izolarea dublă sau întărită a receptorilor;
– separarea de protecție pentru un singur receptor;
– utilizarea de mijloace de protecție electroizolante;
– deconectare aparaturii în situația în care apare un curent de defect;
4.4 Legarea la nul
O schemă echivalentă legării la nul ar fi următoarea:
Fig. 4.4.6 Legare la nul
Legarea la nul are la bază următoarele principii:
– în cadrul tabloului general nulul PEN trebuie despărțit în două nuluri, mai exact nulul de lucru (N) și nulul de protecție (PE);
– curentul de defect Id este un curent foarte mare, acest lucru este datorat faptului că se închide prin rezistențele fazelor, rezistența conductorului PE, rezistența conductorului PEN și rezistența transformatorului, acestea fiind toate conductoare din cupru care au valori ale rezistentei mici.
4.5 Legarea la pământ
Legarea la pământ se utilizează de regulă în cazul protecțiilor conexiunii IT, TT și TN- C-C. Această legare poate să formeze un sistem de protecție la tensiunile de defect, în figura următoare avem o astfel de schemă.
Fig. 4.5.7 Legarea la pământ
În cadrul acestei scheme, în situația în care conductorul PE este întrerupt instalația respectivă va rămâne fără protecție, fapt pentru care se va utiliza legarea la pământ care constă în faptul că totalitatea maselor metalice ale utilajelor se vor lega la o centură de pământare. Centura de pământare și ea la rândul ei va fi legată la priza de pământare de protecție, fapt care realizează o legătură electrică a maselor utilajelor cu pământul. Acest lucru permite închiderea curentului de defect pe următoarea cale: masă-centură de pământare-priză de pământ-priză de exploatare-rezistența transformatorului și rezistența fazei.
Rezistența prizei de pământ poate să aibă valoarea maximă de 4Ω. Centura de pământare se poate realiza din conductor flexibil de cupru cu secțiunea minimă MYY 16 mm2, OL20/4 sau 40/4. În cadrul rețelelor IT și TT, legarea la pământ reprezintă protecția de bază, de asemenea se utilizează această protecție când nu există conductorul PE. Legarea la pământ este o protecție suplimentară deoarece protecția de bază o reprezintă legarea la nul.
4.7 Instalația de compensare a factorului de putere
Compensarea factorului de putere reactivă se aplică în cadrul instalațiilor electrice și are în vedere faptul că această compensare aduce importante avantaje, cum ar fi:
– reducerea pierderilor din rețea;
– creșterea puterii disponibile consumatorului;
– reduce secțiunea conductorului;
– reduce șocurile de tensiune.
Indicele de majorare a secțiunii conductoarelor în funcție de valoarea factorului de putere îl putem vedea în tabelul ce urmează:
Tabelul 4.7.2 Indicele de majorare a secțiunii conductoarelor
O indicație asupra energiei reactive, respectiv a puterii reactive pe care o consumă
instalația electrică se obține cu ajutorul tg𝝋𝝋 care este de forma: tg𝝋��=𝑄𝑄 la care P- reprezintă
𝑃𝑃
puterea activă [W] iar Q- puterea reactivă [VAr]. Un lucru important la compensarea
factorului de putere este reprezentat de triunghiul puterilor. Triunghiul puterilor:
P = UIcos
S = UI
Q = UIsin
Fig. 4.7.8 Triunghiul puterilor
Din acest triunghi al puterilor putem deduce următorul lucru: cu cât valoarea tg𝝋𝝋 este
mai mică, cu atât ponderea energiei, respectiv puterea reactivă este mai mică ceea ce
înseamnă că instalația electrică va funcționa optim. Acest lucru este urmat de următoarele avantaje: reducerea penalităților pentru consumul excesiv de putere reactivă, reducerea puterii aparent cerute, reducerea dimensiunii cablurilor și pierderile prin acestea.
Compensarea puterii reactive poate să se facă prin două moduri, mai exact pe cale naturală și pe cale artificială. Pe cale naturală această compensare se face prin luarea unor măsuri privind montarea și funcționarea receptoarelor.
Măsurile de compensare bazate pe cale naturală sunt următoarele: înlocuirea motoarelor asincrone puțin încărcate cu motoare asincrone cu putere mai mică; evitarea mersului în gol al motoarelor; îmbunătățirea calității reparațiilor motoarelor; înlocuirea motoarelor asincrone cu motoare sincrone; înlocuirea transformatoarelor puțin încărcate și deconectarea transformatoarelor la mersul în gol prin utilizarea limitatoarelor de mers în gol.
Compensarea puterii reactive pe cale artificială se face prin montarea de instalații sau de echipamente care să compenseze energia reactivă necesară funcționării consumatorilor industriali cum ar fi: compensatorul sincron care este un motor sincron care se utilizează anume pentru imbuinătățirea factorului de putere, acesta neavând sarcină la arbore. Acest motor are un mic reglaj care se realizează prin variația excitației în funcție de necesitățile de
moment ale instalației cu privire la compensarea puterii reactive. Alte măsuri folosite ar fi utilizarea condensatoarelor individuale sau grupate în baterii; folosirea de instalații de compensare automată cu condensatoare statice. Condensatoarele statice se fabrică pentru diferite tensiuni, acestea se pot monta centralizat- pentru o întreagă instalație pe care o deservește; descentralizat- se montează in diferite puncte ale instalației și direct la receptoarele inductive.
În cazul în care puterea reactivă de compensat are o valoare mai mică de 15% din puterea aparentă a transformatorului se vor utiliza bateri de condensatoare statice cu o singură treaptă. Dacă puterea reactivă de compensat este mai mare de 15% din puterea aparentă a transformatorului, în acest caz se vor utiliza condensatoare statice în trepte având reglaj automat.
Condensatoarele statice individuale sau grupate în bateri au puterea aparentă constantă, fapt pentru care se aplică în primul rând în cazul receptoarelor cu consum mare de putere reactivă, funcționarea continua și punerea lor în funcțiune se face în următoarele feluri: o primă metodă ar fi utilizarea unor disjunctoare sau a unor întrerupătoare; altă metodă ar fi utilizarea contactoarelor; sau o alta metodă ar fi să se lege pur și simplu direct la bornele receptorului.
Compensarea individuală se aplică și în cazul corpurilor de iluminat cu lămpi cu descărcare în vapori metalici, capacitatea condensatoarelor este cea din tabelul următor:
Tabelul 4.7.3 Capacitatea condensatoarelor
Condensatoarele statice individuale sau grupate în bateri de condensatoare se pot
utilizeaza în următoarele cazuri:
– în situația în care fluctuația de sarcină a consumatorului este mică și factorul de putere are
variații mici;
– la bornele receptorilor de tip inductiv (motoare și transformatoare);
– pe un grup de motoare mici la care compensarea ar fi prea scumpă dacă s-ar face individual.
În cadrul instalațiilor de compensare a factorului de putere care folosesc condensatoare
statice în trepte cu reglaj automat, acestea permit adaptarea automată a puterii reactive
compensate de către bateriile de condensatoare în funcție de cos𝝋𝝋 dorit și impus în
permanență. Instalațile de condensatoare statice în trepte cu reglaj automat se utilizează în
cazul în care puterea consumată sau puterea activă variază între limite foarte largi, un exemplu de acest fel este atunci când se montează la bornele tablourilor generale de joasă tensiune.
După deconectarea unui condensator, acesta va rămâne încărcat cu sarcină electrică, tensiunea la bornele lui fiind egală cu tensiunea instalației în momentul întreruperii, fiind necesară descărcarea rapidă pentru a proteja personalul împotriva unor descărcări accidentale și a nu se reconecta încărcarea la instalație. Descărcarea se va face cu ajutorul unor reactanțe inductive sau rezistențe de descărcare care se limintează direct la receptor și în paralel cu înfășurările motorului sau ale transformatorului, aceste înfășurări servesc și ca rezistențe de descărcare. Măsura de protecție la șoc electric prin limitarea energiei de descărcare, care se aplică în special condensatoarelor ar trebui să indeplinească următoarele condiții:
– să limiteze energia de descărcare la maxim 50 C;
– să limiteze curentul permanent care poate să se scurgă după descărcare la 1 mA în curent alternativ sau la 3 mA în curent continuu pentru părțile care pot fi atinse în funcționare normală, sau la 3,5 mA în curent alternativ sau 10 mA în curent continuu pentru alte părți.
4.8 Dimensionarea instalației de împământare
Electrozii unei prize de pământ, fie că sunt orizontali sau verticali aceștia se vor lega în paralel, iar rezistența prizei va fi dată de releția:
𝑅��𝑣𝑣 ·𝑅��0
Rpp=
𝑅��𝑣𝑣 +𝑅𝑅0
(4.8.1)
În relația de mai sus Rv și R0 reprezintă rezistențele tuturor electrozilor verticali, respectiv orizontali, date de relațiile următoare:
R = ��𝑣𝑣
𝑛𝑛 𝑣𝑣 ∙𝑢𝑢 0
; R = ��0
𝑛𝑛 0 ∙𝑢𝑢 0
(4.8.2)
În cele două relații de mai sus avem:
– rv și r0 reprezintă rezistențele unui singur electrod vertical și orizontal;
– nv și n0 reprezintă numărul de electrozi verticali și orizontali;
– uv și u0 sunt coeficienții de utilizare corespunzători numărului de electrozi verticali și orizontali care formează priza.
Coeficienții de utilizare uv și u0 sunt dați în tabelul de mai jos în funcție de tipul prizei
(pe contur închis sau pe contur deschis), numărul de electrozi și distanța dintre doi electrozi
consecutivi.
Tabelul 4.8.4 Coeficienți de utilizare
Din tabelul de mai sus putem spune ca pentru n=26 de electrzi și e=2*1, vom avea uv=0,6 și
u0=0,3
Pentru rezistivitatea solului se vor lua valorile recomandate în tabelul următor:
Tabelul 4.8.5 Rezistivitatea solului
Configurația finală a prizei de pământ se stabilește prin încercări repetate și modificând succesiv numărul de electrozi verticali și distanța dintre aceștia pâna când se va obține rezistența prizei mai mică decât valoarea minimă admisibilă care este de 10 Ω pentru instalația de paratrăsnet sau de 1 Ω pentru priza comună.
În situația în care solul are o rezistivitate mare și nu se poate realiza o priză de pământ care să aibe rezistența corespunzătoare pe perimetrul pe care construcția îl are la dispoziție, electrozii verticali vor fi montați în betonită sau în pământ cu cărbune activ. În astfel de situații numărul de electrozi se va reduce foarte mult (1…3), iar numărul lor rezultă din masurări succesive.
Calculul se va desfășura astfel:
În primul rând trebuie să determinăm rezistivitatea solului care se află cu relația următoare:
𝜌��calc=𝜌��mas ∙ 𝜓��=50·1,5=75 [Ωm]=7500[Ωcm] (4.8.3)
În relația de mai sus avem:
𝜌��mas=50 – reprezintă rezistivitatea solului iar valoarea este luata din tabel și reprezintă
pământ arabil;
ψ=1,5 – reprezintă coeficientul de variație a rezistivității din tabelul ce urmează pentru sol cu
umiditate mijlocie.
Tabelul4.8.6 Coeficienți de variație prntru sol
În al doilea rând se vor calcula rezistențele de dispersie a prizelor simple alese: Pentru priza verticală vom avea:
De regulă se utilizează țăruși care sunt țevi, aceștia se vor îngropa la adâncimea de 0,8 m. Țevile trebuie să fie din oțel galvanizat cu diametrul de 50 mm și lungimea de 3 m. Aceștia vor fi plasați la o distanță de aproximațiv 3 m unul de celălalt pe contur mixt (închis+deschis)
Rezistența de dispersie a unei prize verticale simple se va calcula cu relația următoare:
𝜌𝜌 𝑐𝑐𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐
21 1
4𝑏𝑏 +1
rpv=0,366·
(lg
+ lg
) (4.8.4)
1 𝑎𝑎
2 4𝑏𝑏 −1
4.9 Instalația de protecție impotriva trăsnetelor
Solul planetei împreună cu ionosfera constituie un condensator sferic, în care armăturile sunt reprezentate de scoarța pământului și ionosferă, iar dielectricul este
reprezentat de spațiul izolator dintre ele. Pe vreme cu timp frumos, datorită mișcărilor de aer, a condensării vaporilor în straturile superioare, aerul bogat în vapori de apă se va încărca cu sarcini electrice de semne opuse și în acest fel între nori și pământ va apărea un câmp electric foarte puternic. După ce se atinge potențialul critic adică spațul nor-pământ sau nor-nor se ionizează și începe descărcarea electrică sau lovitura de trăsnet sau fulger.
Dimensionarea instalației de paratrăsnet cuprinde următoarele două etape:
Prima etapă constă în stabilirea gradului de protecție necesar clădirii și evaluarea riscului de trăsnet.
În a doua etapă trebuie să determinăm gradul de protecție a paratrăsnetului. În cadrul evaluării riscului de trăsnet se va ține seamă de următorii factori:
– tipul construcției;
-mediul înconjurător al construcției;
– gradul de ocupare al construcției;
– conținutul construcției;
– consecințele trăsnetului.
Stabilirea necesităților de a se prevede si IPT pentru un caz dat, se bazează pe determinarea frecvenței prevăzute de lovituri de trăsnet direct pe construcție sau volumul de protejat Nd și a frecvenței anuale a loviturilor de trăsnet Nc și pe compararea valorilor obținute pentru Nd și Nc.
Cazurile în care echiparea cu IPT este obligatorie sunt următoarele:
a) Construcțiile care cuprind încăperi cu aglomerări de persoane sau săli aglomerate, indiferent de nivelul la care aceste încăperi sunt situate, având următoarele capacități sau suprafețe:
-teatre, cinematografe, săli de concert și de întruniri, cămine culturale, săli de sport
acoperite, circuri, etc, cu o caapacitate mai mare de 400 de locuri;
– hoteluri, cămine, cazărmi cu mai mult de 400 de locuri;
– clădiri de genul bloc pentru spitale, sanatorii, etc ,cu mai mult de 75 de paturi;
– construcții pentru învățământ, cum ar fi universități, școli, gradinițe, creșe, construcții cu mai mult de 10 săli de clasă sau joc, de laborator sau de ateliere;
– restaurante și magazine cu o suprafață de desfășurare mai mare de 1000 m2, exclusiv
depozitele și spațiile anexe de deservire;
– clădiri pentru călători, cele care fac parte din categoriile I și II la care în perioada de vârf a traficului se pot afla mai mult de 300 de călători.
b)Construcții care constituie sau adăpostesc valori de importanță națională, cum ar fi muzeele,
expozițiile permanente, monumentele istorice sau de arhitectură, arhivele, etc.
În cazul monumentelor istorice soluția se stabilește de comun acord cu forurile de specialitate. c)Construcții de locuit cu mai mult de P+11P
În cazul acesta, în situația în care la ultimul nivel se ma află o construcție cu un singur nivel ce ocupă 50% din aria construită a clădirii și este compusă numai din încăperi pentru spălătorii, uscătorii sau mașini ale ascensoarelor IPT se prevede și la această porțiune sau tronson de construcție.
d)Construcții înalte și foarte înalte definite conform P 118;
e)Construcții și instalații tehnologice exterioare care sunt cel puțin de două ori mai înalte decât construcțiile normale, sau copacii din jur și au cel puțin 10 m înălțime;
f)Construcții și instalații tehnologice exterioare amplasate izolat în zone cu Nk mai mare de
30, cum ar fi cabanele sau construcțiile similare amplasate izolat, clădirile pentru călători de categoriile III și V de pe liniile de cale ferată;
g)Construcții stabilite ca prezentând importanță pentru diverse domenii pentru economia naționala;
h)Construcții și instalații situate în zone cu Nk mai mare de 30 și dacă materialele combustibile care se prelucrează, utilizează sau depozitează în ele sunt considerate obiecte de bază ale întreprinderii sau ca având valoare mare sau importanță deosebită;
i)Depozite deschise de materiale și substanțe încadrate în clasele de periculozitate P.3, P.4 și P.5, conform P118, dacă sunt situate în zone cu Nk mai mare de 30 și sunt considerate obiecte de bază ale întreprinderii sau ca având valoare mare sau importanță deosebită;
j)Construcții și instalații tehnologice exterioare încadrate în categoriile A(BE3a) sau B(BE3b)
de pericol incendiu;
k)Construcții pentru adăpostirea animalelor, cum ar fi:
– grajduri pentru animale mari de rasă, indiferent de capacitate;
– grajduri pentru animale mari, cu o capacitate de peste 2000 de capete;
– depozite de furaje fibroase amplasate în zone cu indice Nk mai mare de 30
l)Amenajări sportive cu public, de peste 5000 de locuri; m)Poduri amplasate izolat, în zone cu indice Nk mai mare de 30; n)Instalații mobile de ridicat și transportat care se află în aer liber;
4.9.1 Determinarea parametrilor Nd – frecvența loviturilor directe de trăsnet și Nc – frecvența anuală acceptată de lovituri de trăsnet, Rp – raza de protecție, nivelul de protecție
Densitatea trăsnetelor la sol exprimată în număr de lovituri de trăsnet pe km2 și an, se
poate determina utilizând relația următoare:
1,25
Ng=0,04𝑁��𝑐𝑐
, în care Nk este indicele keraunic din harta keraunică. (4.9.4)
Valorile coeficienților Ng în funcție de indicele keraunic sunt date în tabelul următor:
Tabelul 4.9.7 Indicele keraunic
4.9.2 Metodologia de calcul a nivelului de protecție (conform I20-2000)
Se stabilește necesitatea de a se prevede IPT (instalație de protecție împotriva trăsnetului) și alegerea nivelului de protecție se bazează pe compararea valorilor obținute pentru:
Nd – frecvența loviturilor directe de trăsnet;
Nc – frecvența anuală acceptată de lovituri de trăsnet asupra construcției sau pe volumul de
protejat;
4.9.3 Frecvența loviturilor directe de trăsnet asupra construcției
la care:
Această frecvență se va calcula cu următoarea formulă:
Nd=Ng·Ae·C1·10-6 (4.9.5)
Ng – reprezintă densitatea anuală a loviturilor de trăsnet din regiunea unde esta amplasată construcția;
Ae=L·1+6H(L+1)+𝜋��H2 este suprafața echivalentă unei clădiri paralelipipedice;
C1 – se va alege în funcție de amplasarea construcției.
4.9.4 Frecvența acceptată a loviturilor de trăsnet asupra construcției
Această frecvență se va calcula cu următoarea formulă:
N =5,5∙10−3
𝐶𝐶
(4.9.6)
în care C=C2∙C3C4C5
C2 se va alege în funcție de natura construcției;
C3 se va alege în funcție de conținutul construcției;
C4 se va alege în funcție de gradul de ocupare al construcției;
C5 se va alege în funcție de consecințele trăsnetului;
Dacă Nd≤Nc – IPT nu este necesară sau se prevede la cererea expresă a beneficiarului; Dacă Nd>Nc – IPT este necesară și se determină eficacitatea E;
E=1- 𝑁��𝑐 , pe baza căreia se alege nivelul de protecție.
𝑁��𝑎𝑎
Cap.5
Aplicație
5.1. Descrierea obiectivului
5.1.1 Informații generale
Acest proiect de joasă tensiune este realizat pe o Școala Generală din comuna Gurghiu, județul Mureș, cu adresa pe strada Republicii nr. 2 care este alcătuită dintr-o singură clădire, formată din săli de clasă la parter și etaj și un subsol, cu un total de 35 de încăperi, toate cu circuite monofazate.
5.2. Dimensionarea instalației de iluminat
5.2.1 Dimensionarea instalației de iluminat prin utilizarea metodei de calcul
Pentru realizarea instalației de iluminat am utilizat diferite tipuri de corpuri de iluminat și diferite nivele de iluminare, în funcție de întrebuințarea încăperii, valorile exacte utilizate sunt trecute în tabelul următor:
Tabelul 5.2.1 Nivele de luminozitate
În cadrul untății școlare am utilizat două tipuri de corpuri de iluminat, în funcție de întrebuințarea lor, de exemplu în cadrul sălilor de clasă am utilizat lămpi de tipul ELBA FIRA-03-258 DP, cu o putere de 132 W iar în subsol am utilizat lămpi de tipul ELBA AI-
02C-1×100, cu o putere de 100 W.
În plus deasupra tablei s-au mai montat câte unul sau două corpuri de iluminat pentru ca elevii să aibă o vizibilitate cât mai bună la tablă din bancă. Corpurile de iluminat utilizate deasupra tablei sunt corpuri de tipul FIPAD 40W, flourescente care au comutatorul pe ele, acestea având un consum de 40 W pe oră. Aceste corpuri de luminat arată ca în imaginea următoare:
Fig 5.2.1 Corp de iluminat
Aceste lămpi s-au ales cu ajutorul programului DIALux din cadrul catalogului celor de
la ELBA, fiecare tip de lampă având o distribuție luminoasă diferită.
Dacă am lua dret exemplu încăpere – Laboratorul de matematică- care are următoarele
dimensiuni:
lungime L =9,01 m; lățime l =8 m; înălțime H =3 m;
Nivelul planului util se va considera hu=0,8 m; Factorii de reflexie ai încăperii sunt următorii:
tavan: 𝜌��t=0,85; pereți: 𝜌��t=0,85; podea:𝜌��t=0,18;
Pentru această încăpere am utilizat lămpi FIRA-03-258 DP, cu următoarele specificații:
Tabelul 5.2.2 Caracteristici lampă de iluminat
Corpurile de iluminat vor fi suspendate la ha=0,1m, iar pentru a stabili numărul de corpuri de iluminat corespunzător se va folosi metoda factorului de utilizare. Factorul de menținere este Mf=0,8. Pentru activitatea desfășurată în laboratorul de matematică am luat un nivel de iluminare cu următoarea valoare: Emed=500 lx.
Indicele încăperii se va determina cu relația următoare:
i= 𝐿��∗𝑏𝑏
ℎ ∗(𝐿��+𝑏𝑏 )
i= 9,01 ∗8 1,41
3∗(9,01+8)
Determinarea coeficientului de utilizare se va face în funcție de :
-tipul corpului de iluminat;
-factorii de reflexie ai tavanului, ai pereților și ai podelei;
-indicele încăperii, din tabelul furnizat de firma constructoare ELBA Timișoara;
-Delta=1/1,5 –este factorul de depreciere datorită îmbătrânirii lămpii.
Tabelul 5.2.3 Factorii de reflexie
Din tabelul de mai sus rezultă un coeficient de utilizare u=0,57;
Fluxul luminos necesar se calculează cu relația: Φnec= 𝐸��∗𝑆𝑆
𝐷𝐷𝐷𝐷𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ∗𝑢𝑢
Φnec = 500 ∗72 ,07 =63228,1 [lm]
0,57∗0,066
unde:
E-iluminarea medie; S-suprafața utilă;
u-factor de utilizare;
Numărul de corpuri de iluminat se calculează cu relația:
N=𝑐𝑐 𝑛𝑛𝐷𝐷𝑐𝑐
𝑛𝑛 ∗𝑐𝑐 𝑏𝑏
N= 63228 ,1 =15,3
15∗2600
Pentru a ilumina corespunzător sala de clasă vor fi necesare 15 corpuri de iluminat de
tipul FIRA-03-258 DP de 132 W. Pentr o uniformitate a iluminării corpurile se vor dispune in
3 linii și 5 coloane.
5.2.2 Dimensionarea instalației de iluminat cu ajutorul unui program specializat
În urma dimensionării instalației de iluminat cu ajutorul unui program specializat am obținut următoarele rezultate, în cazul de față pentru laboratorul de matematică :
Fig. 5.2.2
Fig. 5.2.3
Fig. 5.2.4
Fig. 5.2.5
5.2.3 Dimensionarea instalației de iluminat de siguranță
În prezent nu se concepe ca o instituție sau o clădire care este aglomerată, cu un număr mare de persoane în cadrul ei să nu aibă instalație de iluminat de siguranță. De exemplu iluminatul de siguranță este obligatoriu în școli, teatre, cămine, instituți publice etc.
În cadrul școlii pentru realizarea instalației de iluminat de siguranță am utilizat sisteme
SG10/20 cu următoarele caracteristici:
Aceste corpuri de iluminat sunt echipate cu LED-uri SMD, pentru montaj pe perete, pe tavan sau suspendate. Se utilizează doar în interior având o autonomie de 3 ore în regim de funcționare permanent. Sunt confecționate având carcasă din policarbonat de culoare argintie, având și dispersor de policarbonat transparent.
Tensiunea de alimentare a acestor corpuri de iluminat este de 230-240V/50 Hz, având și clemă de conexiune 2P+N (10A/230V/2,5 mm2). Tot pentru alimentarea acestora este nevoie și de un Conector „plug-in” pentru conectarea acumulatorului la placa cu invertor.
Tipul acumulatorului este N-MH 3,6V/2.0Ah cu un timp de încărcare de 2 ore. Tipul de corp de iluminat este prezentat în figura următoare:
Fig. 5.2.6 Corp de iluminat
Aceste corpuri au următorul principiu de funcționare:
Ele vor funcționa numai în situația în care alimentarea în cladire va fi oprită, acest lucru este datorat faptului că acumulatorii acestora tot timpul sunt alimentați iar în situația în care alimentarea se oprește se va declanșa pornirea acestora și funcționarea lor pe acumulatori.
5.3. Calculul puterii cerute
5.3.1 Calculul puterii pe tablourile secundare
Tabloul electric TS1
Acest tablou electric este utilizat pentru etaj la circuitele de prize și de iluminat, având un număr de 60 de prize, care alimentează 10 încăperi, fiecare priză având puterea instalată Pi=2000 [W]. De aici putem să spunem următoarele lucruri și anume că la un coeficient de simultaneitate Ksim=0,2 vom avea următoarea putere absorbită :
Pa prize=Pi*Ksim*n
Pa prize=2000*0,2*60=24400 [W]
Având 60 de prize, pe un circuit vom avea maxim 6 prize, deci putem spune că avem 10
circuite a câte 6 prize.
În cazul circuitelor cu 6 prize vom avea: Pa=2000*0,2*6=2400 [W]
Numărul corpurilor de iluminat pentru fiecare încăpere sa stabilit cu ajutorul unui
program special numit DIALux, în urma utilizării programului puterea instalată a corpurilor
este Pi=10360 [W]. Având un coeficient de simultaneitate Ksim=0,5 vom calcula puterea
absorbită Pa.
Pa iluminat=Pi*Ksim
Pa iluminat=10360*0,5=5180 [W] Pa total =Pa prize+Pa iluminat
Pa total=24400+5180=29580 [W]
Tabelul 5.3.4 Tablou electric TS1
Tabloul electric TS2
Acest tablou electric este utilizat la subsol pentru circuitele de prize și de iluminat, având un număr de 30 de prize aflate în cadrul a 7 camere, fiecare priză având o putere instalată Pi=2000 [W]. Și în acest caz vom avea un coeficient de simultaneitate Ksim=0,2 de aici putem sa deducem următoarele:
Pa prize=Pi*Ksim*n
Pa prize=2000*0,2*30=12000 [W]
Având 30 de prize, pe un circuit vom avea maxim 6 prize, în cazul de față vom avea 3 circuite a cate 6 prize și 3 circuite cu 4 prize.
În cazul circuitelor cu 6 prize vom avea: Pa=2000*0,2*6=2400 [W]
În cazul circuitelor cu 4 prize vom avea:
Pa=2000*0,2*4=1600 [W]
Numrul corpurilor de iluminat pentru fiecare încăpere sa stabilit cu ajutorul unui program special numit DIALux, în urma utilizării programului puterea instalată a corpurilor este Pi=4700 [W]. Având un coeficient de simultaneitate Ksim=0,5 vom calcula puterea absorbită Pa.
Pa iluminat=Pi*Ksim
Pa iluminat=4700*0,5=2350 [W] Pa total=Pa prize+Pa iluminat
Pa total=12000+2350=14350 [W]
Tabelul 5.3.5 Tablou electric TS2
Tabloul electric general TG
Acest tablou electric general alimentează două tablouri secundare (TS1 și TS2) situate la etaj respective subsol, în plus mai alimentează circuitele de prize respective iluminat din cadrul parterului. În cadrul parterului avem un număr de 49 de prize situate în 18 încăperi, fiecare priză având o putere instalată Pi=2000 [W]. De aici putem să spunem următoarele lucruri și anume că la un coefficient de simultaneitate Ksim=0,2 vom avea următoarea putere absorbită :
Pa prize=Pi*Ksim*n
Pa prize=2000*0,2*49=19600 [W]
Având 49 de prize, pe un circuit vom avea maxim 6 prize, în cazul de față vom avea 7 circuite a câte 6 prize și 2 circuite a câte 4 prize.
În cazul circuitelor cu 6 prize vom avea: Pa=2000*0,2*6=2400 [W]
În cazul circuitelor cu 4 prize vom avea:
Pa=2000*0,2*4=1600 [W]
Numărul corpurilor de iluminat pentru fiecare încăpere sa stabilit cu ajutorul unui program special numint DIALux, în urma utilizării programului puterea instalată a corpurilor este Pi=6750 [W]. Având un coeficient de simultaneitate Ksim=0,5 vom calcula puterea absorbită Pa.
Pa iluminat=Pi*Ksim
Pa iluminat=6750*0,5=3375 [W]
Pa total=Pa total TS1+Pa total TS2+Pa prize+Pa iluminat
Pa total=29580+1435+19600+3375=53990 [W]
Tabelul 5.3.4 Tablou electric TG
5.4. Calculul curentului cerut
5.4.1 Calculul curentului cerut pentru circuitele de iluminat
În cadrul etajului am grupat unele încăperi pentru a nu avea un număr foarte mare de circuite, așa că am ajuns la 8 circuite pentru iluminat.
Circuitul 1
Acest circuit alimentează Laboratorul de fizică și are puterea absorbită Pa=495 W, de aici putem calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
U n ∗cos φ ∗ƞ
= 495
230 ∗1∗0,51
=4,21 [A]
Circuitul 2
Acest circuit alimentează Laboratorul de matematică, având puterea absorbită Pa=990 W, de aici puem calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
U n ∗cos φ∗ƞ
= 990
230 ∗1∗0,61
=7,05 [A]
Circuitul 3
Acest crcuit alimentează o sală de clasă, având puterea absorbită Pa=930 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑈��𝑛𝑛 ∗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗ƞ
= 930
230 ∗1∗0,54
=7,48 [A]
Circuitul 4
Acest circuit alimentează holurile, având pterea absorbită Pa=458 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑈��𝑛𝑛 ∗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗ƞ
= 458
230 ∗1∗0,58
=3,43 [A]
Circuitul 5
Acest circuit alimentează o sală de clasă, având puterea cabsorbită Pa=264 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑈��𝑛𝑛 ∗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗ƞ
= 264
230 ∗1∗0,61
=1,88 [A]
Circuitul 6
Acest circuit alimentează o sală de clasă, având puterea absorbită Pa=248 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑈��𝑛𝑛 ∗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗ƞ
= 248
230 ∗1∗0,54
=1,99 [A]
Circuitul 7
Acest circuit alimentează o sală de clasă, având puterea absorbită Pa=744 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑈��𝑛𝑛 ∗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗ƞ
= 744
230 ∗1∗0,54
=5,99 [A]
Circuitul 8
Acest circuit alimentează o sală de clasă, având puterea absorbită Pa=792 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑈��𝑛𝑛 ∗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗ƞ
= 792
230 ∗1∗0,61
=5,64 [A]
Următoarele circuite alimentează iluminatul aflat la subsol, unde avem 4 circuite.
Circuitul 1
Acest circuit alimentează două încăperi și anume o Pivniță și Depozitul de lemne, având
puterea absorbită Pa=700W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 700
1∗230 ∗0,56
=5,43 [A]
Circuitul 2
Acest circuit alimentează încăperea pentru Centrala termică, având puterea absorbită Pa=300
W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 300
1∗230 ∗0,56
=2,32 [A]
Circuitul 3
Acest circuit alimentează două încăperi și anume un Hol și o Pivniță, având puterea absorbită
Pa=750 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 750
1∗230 ∗0,56
=5,82 [A]
Circuitul 4
Acest circuit alimentează două Pivnițe, având puterea absorbită Pa=600 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 600
1∗230 ∗0,56
=4,65 [A]
Următoarele circuite alimentează iluminatul aflat la parter, unde avem 9 circuite.
Circuitul 1
Acest circuit alimentează o Sală de clasă care are puterea absorbită Pa=396 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
cos φ ∗U n ∗ƞ
= 396
1∗230 ∗0,51
=3,37 [A]
Circuitul 2
Acest circuit alimentează toaletele și are puterea absorbită Pa=264 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 264
1∗230 ∗0,51
=2,25 [A]
Circuitul 3
Acest circuit alimentează patru încăperi și anume Biroul directorului, Grupul sanitar al profesorilor, arhiva și holul și are puterea absorbită Pa=231 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 231
1∗230 ∗0,51
=1,96 [A]
Circuitul 4
Acest circuit alimentează două încăperi și anume Biblioteca și Oficiul și are puterea absorbită
Pa=363 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 363
1∗230 ∗0,51
=3,09 [A]
Circuitul 5
Acest circuit alimentează o Sală de clasă și are puterea absorbită Pa=396 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 396
230 ∗0,51
=3,37 [A]
Circuitul 6
Acest circuit alimentează o Sală de clasă și are puterea absorbităPa=396 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
P a
cos φ∗U n ∗ƞ
= 396
230 ∗0,51
=3,37 [A]
Circuitul 7
Acest circuit alimentează patru holuri și are puterea absorbită Pa=297 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
P a
cos φ∗U n ∗ƞ
= 297
1∗230 ∗0,51
=2,53 [A]
Circuitul 8
Acest circuit alimentează două încăperi și anume, Cancelaria și Cabinetul de consiliere și are puterea absorbită Pa=396 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 396
1∗230 ∗0,51
=3,37 [A]
Circuitul 9
Acest circuit alimentează o Sală de clasă și are puterea absorbită Pa=396 W, de aici vom calcula curentul absorbit Ia.
Ia=
𝑃��𝑏𝑏
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐 ∗𝑈��𝑛𝑛 ∗ƞ
= 396
1∗230 ∗0,51
=3,37 [A]
5.4.3 Calculul curentului cerut pe coloane
În realizarea proiectului am avut nevoie de 3 coloane, 2 pentru tablourile secundare
(TS1 și TS2), iar una pentru tabloul general (TG).
Coloana 1
Calculul curentului pe coloana care alimentează tabloul secundar TS1 care alimentează circuitele de prize și de iluminat de la etaj.
Puterea absorbită :29580 [W]; Tensiunea nominal : 400 [V]; Randamentul :0,92;
I= 𝑃��𝑏𝑏
√3∗𝑈��𝑏𝑏𝑙𝑙𝑛𝑛𝑙𝑙𝐷 ∗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐
I= 29580 =46,4 [A]
√3∗400 ∗0,92
Alimentarea tabloului TS1 de la tabloul general TG se va face cu circuit trifazat.
Coloana 2
Calculul curentului pe coloana care alimentează tabloul secundar TS2 care alimentează circuitele de prize și de iluminat de la subsol.
Puterea absorbită : 14350 [W]; Tensiunea nominală : 400 [V]; Randamentul : 0,92;
I= P a
√3∗U linie ∗cos φ
I= 14350 =22,5 [A]
√3∗400 ∗0,92
Alimentarea tabloului TS2 de la tabloul general TG se va face cu circuit trifazat.
Coloana 3
Calculul curentului care alimentează tabloul general TG care alimentează tablourile secundare TS1 și TS2 plus circuitele de prize și de iluminat de la parter.
Puterea absorbită: 53990 [W]; Tensiunea nominală : 400 [V]; Randamentul : 0,92;
I= 𝑃��𝑏𝑏
√3∗𝑈��𝑏𝑏𝑙𝑙𝑛𝑛𝑙𝑙𝐷 ∗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐
I= 53990 =84,7 [A]
√3∗400 ∗0,92
Alimentarea tabloului general TG de la rețea se va face cu circuit trifazat.
Tabelul 5.4.4 Circuite iluminat etaj
Tabelul 5.4.5 Circuite iluminat subsol
Tabelul 5.4.6 Circuite iluminat parter
Tabelul 5.4.7 Circuite prize etaj
Tabelul 5.4.8 Circuite prize subsol
Tabelul 5.4.9 Circuite prize parter
Tabelul 5.4.10 Coloane electrice
5.5. Alegerea secțiunii pentru cabluri și conductoare electrice
Secțiunea conductoarelor sau cablurilor electrice pentru circuitele și coloanele electrice se va stabili astfel încât secțiunea minimă să respecte următoarele condiții:
1-În regim de lungă durată încărcarea maximă admisibilă (Imax) a secțiunii trebuie să
fie: Imax≥In; unde:
In – reprezintă curentul transportat de circuit sau coloană;
Imax – este în funcție de:
-natura conductoarelor (cupru sau aluminiu);
-felul izolației conductoarelor sau a cablurilor electrice;
-modul de montare (aparent, îngropat în sol, în tub de prtecție, etc.);
-numărul de conductoare montate simultan în același tub de protecție;
2-Secțiunea să fie mai mare sau cel puțin egală cu secțiunea minimă impusă de Normativul I7, secțiunile din acest tabel sunt secțiuni minime rezultate din condițiile de rezistență mecanică la transport și montare și de siguranță în funcționare;
3-Secțiunea aleasă va trebui să ducă la pierderi de tensiune sub valorile admisibile impuse de norme. Această condiție se verifică după dimensionarea tuturor circuitelor și coloanelor. Dacă aceasta nu se respectă secțiunea se va mări pe porțiunea sau porțiunile unde pierderea este mare, până la valoarea sau valorile ce fac condiția îndeplinită. Conductoarele de protecție (PE) trebuie să aibă secțiunile cel puțin egale cu cele prevăzute în tabelul următor, atunci când acestea cât și conductoarele active sunt din același material.
Tabelul 5.5.11 Secțiuni ale conductoarelor
Alegerea secțiunii conductoarelor se face ținându-se cont de secțiunile minime admisibile în funcție de destinația conductoarelor din tabelul următor:
Tabelul 5.5.12 Secțiuni minime admisibile
Cunoscând valoarea puterilor de calcul Pc sau curentul Ic pentru un circuit sau o coloană, alegerea secțiunii din condițiile de asigurare a stabilității termice a căii de curent, se va face ținând cont și de condițiile concrete în care vor funcționa acestea. Producătorul conductoarelor sau cablurilor indică o valoare admisibilă a curentului (Iad), pentru o anumită secțiune, corespunzător unor condiții, de regulă de temperatură și în funcție de natura izolației. Pentru circuitele și coloanele care se montează în interior, curentul admisibil (Iad) al producătorului se corectează astfel:
I’ad=Iad K
unde:
I7)
K-coeficient de protecție după temperatura mediului ambiant (anexa 10 din normativul
Iad-curentul admisibil al unei secțiuni în regim permanent, pentru temperatura mediului
ambiant de +25°C, în funcție de natura izolației și numărul de conductoare montate într-un
tub de protecție (anexa 8 din normativul I7).
Coeficienți de corecție a curenților maximi admisibili în conductoare, în funcție de
Intensitățile curenților [A]
Tabelul 5.5.13 Secțiunile conductoarelo
Alegerea secțiunii conductoarelor pentru circuite de iluminat
Tabelul 5.5.14 Secțiuni circuite iluminat etaj
Tabelul 5.5.15 Secțiuni circuite iluminat subsol
Tabelul 5.5.16 Secțiuni circuite iluminat parter
Alegerea conductoarelor pentru circuitele de priză
Tabelul 5.5.17 Secțiuni circuite prize etaj
Tabelul 5.5.18 Secțiuni circuite prize subsol
Tabelul 5.5.19 Secțiuni circuite prize parter
Alegerea secțiunii coloanelor
Tabelul 5.5.20 Secțiuni coloane
5.6.Verificarea instalației
5.6.1 Verificarea instalației la densitatea de curent în cadrul coloanelor
Coloană TS1
𝐼��𝑐𝑐𝑐𝑐𝑏𝑏 2 2
Jp=
Jp=
𝑆��𝑐𝑐𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐
46,4
16
≤ Jadm [A/mm ], Pentru cupru Jadm≤35 [A/mm ]
=2,9 [A/mm2]
Coloană TS2
𝐼��𝑐𝑐𝑐𝑐𝑏𝑏 2 2
Jp=
Jp=
𝑆��𝑐𝑐𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐
22.5
6
≤Jadm [A/mm ], Pentru cupru Jadm≤35 [A/mm ]
=3.7 [A/mm2]
Coloană TG
𝐼��𝑐𝑐𝑐𝑐𝑏𝑏 2 2
Jp=
Jp=
𝑆��𝑐𝑐𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐
84.7
35
≤Jadm [A/mm ], Pentru cupru Jadm≤35 [A/mm ]
=2.4 [A/mm2]
Normal verificarea instalației la densitatea de curent se face doar la circuitele și coloanele care alimentează motoare.
5.6.2 Verificarea instalației la caderile de tensiune
Verificarea la căderea de tensiune se va face pentru receptorii defavorizații din punctul de vedere al alimentării. Pentru circuitele monofazate căderea de tensiune se va calcula diferit față de cum se va calcula pentru circuitele trifazate.
În cadrul circuitelor monofazate avem:
∆U%=2∗100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑓𝑓
𝑆��𝑓𝑓
În cadrul circuitelor trifazate avem:
∆U%=100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑏𝑏
𝑆��𝑓𝑓
La care: Pi – reprezintă puterea instalată [W]; Ul – reprezintă tensiunea de linie [V]; Uf – reprezintă tensiune de fază [V];
l – reprezintă lungimea [m];
γ – reprezintă conductivitatea materialului conductorului și are valorile: 57m/Ωmm2
la cupru și 34 m/Ωmm2 pentru aluminiu; SF – reprezintă secțiunea [mm2];
În cazul de față vom calcula căderea de tensiune alegând cele mai lungi circuite de prize și de iluminat de la fiecare nivel plus coloanele de la tabloul general la tablourile secundare de la etaj respective subsol.
Pentru etaj vom avea:
Circuit de iluminat din Laboratorul de matematică cu lungimea de 21,5 m și puterea instalată Pi=4950 [W]
∆U%=2∗100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑓𝑓
𝑆��𝑓𝑓
∆U%=2∗100 * 1
4950 ∗21 ,5 =2,82 [%]
57 230 2 *
2,5
Circuitul de prize din Sala de clasă S3 având 6 prize in componență cu lungimea de
35,8 m și puterea instalată Pi=12000 [W]
∆U%=2∗100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑓𝑓
𝑆��𝑓𝑓
∆U%=2∗100 * 1
12000 ∗35 ,8 =4,3 [%]
57 230 2 *
2,5
Pentru parter vom avea:
Circuitul de iluminat din Bibliotecă și oficiu cu lungimea de 35,6 m și puterea instalată
Pi=1815 [W]
∆U%=2∗100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑓𝑓
𝑆��𝑓𝑓
∆U%=2∗100 * 1
1815 ∗35 ,6 =1,71 [%]
57 2302 *
2,5
Circuitul de prize din Sala de clasă S9 cu lungimea de 36,8 m și puterea instalată
Pi=12000 [W]
∆U%=2∗100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑓𝑓
𝑆��𝑓𝑓
∆U%=2∗100 * 1
12000 ∗36 ,8 =4,4 [%]
57 230 2 *
2,5
Pentru subsol vom avea:
Circuitul de iluminat care alimentează Depozitul de lemne și o pivniță cu lngimea de
43 m și puterea instalată Pi=3500 [W]
∆U%=2∗100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑓𝑓
𝑆��𝑓𝑓
∆U%=2∗100 * 1
3500 ∗43 =3,9 [%]
57 230 2 *
2,5
[W]
Circuitul de prize din Pivnița S5 cu lungimea de 44 m și puterea instalată Pi=12000
∆U%=2∗100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑓𝑓
𝑆��𝑓𝑓
∆U%=2∗100 * 1
12000 ∗44 =4,7
57 230 2 *
2,5
În cazul coloanelor vom avea:
Coloana de la tabloul general TG la tabloul secundar TS1 având lungimea de 13,1 m și puterea instalată Pi=147900 W
∆U%=100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑏𝑏
𝑆��𝑓𝑓
∆U%=100 * 1 *147900 ∗13 ,1 =1,32
57 400 2 16
Coloana de la tabloul general TG la tabloul secundar TS2 având lngimea de 13,1 m și puterea instalată Pi=71750 W
∆U%=100 * 1 *𝑃��𝑙𝑙 ∗𝑏𝑏
𝛾𝛾
𝑈��𝑏𝑏
𝑆��𝑓𝑓
∆U%=100 * 1 *71750 ∗13 ,1 =1,71
57 400 2 6
Având căderile de tensiune sub 5% putem să spunem că secțiunile conductoarelor nu
trebuiesc modificate.
5.7. Alegerea aparatajelor și a tablourilor electrice
Tablol electric TS1
Tabelul 5.7.21 Tablou electric TS1
Tabelul 5.7.22 Aparate de protecție
Pentru protecția circuitelor și coloanelor din acest tablou sa prevăzut o protecție cu disjunctoare diferențială care asigură trei funcții: protecție la scurtcircuit, protecție la suprasarcină și protecție diferențială.
Tablou electric TS2
Tabelul 5.7.23 Tablou electric TS2
Tabelul 5.7.24 Aparate de protecție
Protecția circuitelor și a coloanelor din acest tablou sa prevazut a fi o protecție cu disjunctoare diferențiale care asigură trei funcții:protecția la scurtcircuit, protecția la suprasarcină, protecția diferențială.
Tablou electric TG
Tabelul 5.7.25 Tablou electric TG
Tabelul 5.7.26 Aparate de protecție
Protecția circuitelor și a coloanelor din acest tablou sa prevazut a fi o protecție cu disjunctoare diferențiale care asigură trei funcții:protecția la scurtcircuit, protecția la suprasarcină, protecția diferențială.
5.8. Dimensionarea instalației de protecție împotriva loviturilor de trăsnet
Instalația împotriva loviturilor de trăsnet va fi făcută la comun cu instalația de împământare, deci rezistența prizei va trebui să fie sub 1 Ω. În cazul în care erau separat trebuia să aibă valoarea de maxim 4 Ω.
Normativul I-20-2000 stabilește necesitatea prevederii instalației de paratrăsnet, pentru o construcție pe baza frecvenței anuale prevăzute de lovituri de trăsnet direct pe construcție (sau pe volum de protejat) Nd și a frecvenței anuale acceptate de lovituri de trăsnet Nc. Atunci când Nd=Nc nu este necesară instalarea unei instalații de paratrăsnet.
Mărimea Nd (lovituri/an) se va determina cu relația:
Nd=Ng*Ae*C1*10-6 [lovituri/an]
unde:
Ng -este densitatea anuală a lviturilor de trăsnet din regiunea în care este amplasată construcția
[număr de lovituri/km2an];
Ae -este suprafața echivalentă de captare a construcției [m2]; C1-este un coeficient ce ține seama de mediul înconjurător.
Numărul de conductoare de coborâre sa ales din normativ astfel încât să se distribuie pe perimetrul spațiului de protejat cât mai uniform și cât mai simetric astfel încât distanța dintre elementele dispozitivului de captare și priza de pământ sa fie cât mai scurtă.
Pentru densitatea anual a loviturilor de trăsnet se utilizează relația:
Ng=0,04*Nk1,25 [nr. lovituri/Km2an]
unde:
Nk –este indicele keraunic al regiunii în care este amplasată construcția.
Valorile coeficienților Ng în funcție de indicele keraunic sunt dați în tabelul de mai
jos:
Tabelul 5.8.27 Valori indici
Nk=50
Ng=0,04*501,25=5,32 [nr. lovituri/Km2an]
Fig. 5.8.7 Harta cu numărul mediu annual de lovituri cu orașe
Suprafața echivalentă Ae se stabilește pentru o clădire paralelipipedică.
Fig. 5.8.8 Formă clădire
Suprafața echivalentă de captare pentru o construcție paralelipipedică este:
Ae=L*l+6*H(L+1)+9*𝜋��*H2
Ae=30,51*17,5+6*9(30,51+17,5)+9*3,14*92=5415,5 [m2]
În stabilirea suprafeței de captare echivalente se ține seama și de următoarele reguli:
– când o suprafață de captare echivalentă a unei construcții acoperă complect pe cea a altei construcții, aceasta din urmă nu se ia în considerare;
– dacă suprafețele de captare ale mai multor construcții (alăturate) se suprapun, suprafața comună rezultată se consideră ca o singură suprafață de captare echivalentă.
Coefcientul C1 se determină din tabelul următor:
Tabelul 5.8.28 Valori coefficient C1
De aici putem spune că C1=0,5
Valoarea lui Nd va fi: Nd=Ng*Ae*C1*10-6
Nd=5,32*5415,5*0,5*10-6=0,014 [lovituri/an]
Mărimea Nc se stabliește cu relația:
5,5∗10−3
Nc=
𝐶��2 ∗𝐶��3 ∗𝐶��4 ∗𝐶��5
[lovituri/an]
unde C2, C3, C4, C5 sunt coeficienți dați în tabelele următoare:
Tabelul 5.8.29 Valori coeficient C2
Tabelul 5.8.30 Valori coeficient C3
Tabelul 5.8.31 Valori coeficient C4
Tabelul 5.8.32 Valori coefficient C5
C2=1; C3=1; C4=1; C5=1
5,5∗10−3
Nc=
1∗1∗1∗1
=0,005 [lovituri/an]
Nivelul de protecție al instalației de paratrăsnet
Instalația de paratrăsnet este necesară atunci când Nd>Nc.
Eficacitatea instalației de paratrăsnet ce trebuie prevăzută pe construcție este dată de relația:
E=1- 𝑁��𝑐𝑐
𝑁��𝑎𝑎
E=1-0,005 =0,81
0,014
În funcție de eficiența ce trebuie sa o asigure instalația de paratrăsnet, aceasta va
corespunde nivelelor de protecție din tabelul următor:
Tabelul 5.8.33 Nivele de protecție
E=0,81 – se va alege din tabel un nivel de protecție al instalației de paratrăznet normal III. În funcție de cele patru niveluri de protecție se vor alege dimensiunile elementelor component ale instalației de paratrăsnet. Proiectarea și executarea IPT trebuie să fie corespunzătoare nivelului de protecție ales. Determinarea necesității prevederii IPT și alegerea nivelului de protecție. Pentru acest obiectiv sa ales gradul III de protecție împotriva loviturilor de trăsnet. Pentru alegerea unei protecții optime împotriva loviturilor de trăsnet se alege utilizarea unor dispozitive numite Prevectron care să protejeze întregul obiectiv, întreaga școală. Se vor alege dispozitive Prevectron de tipul TS 2.25 care vor fi amplasate pe clădire, la o înălțime de 2 metri de acoperiș printr-un catarg de susținere metallic. Amplasarea se va face conform imaginii următoare:
Fig. 5.8.9 Poziționare dispozitiv Prevectron
5.9. Dimensionarea instalației de împământare
Electrozii verticali și orizontali ai prizei de pământ sunt legați în paralel, astfel că rezistența prizei este dată de relația:
𝑅��𝑣𝑣 ∗𝑅��0
Rpp=
𝑅��𝑣𝑣 +𝑅𝑅0
unde: Rv și R0 sunt rezistențele tuturor electrozilor verticali, respective orizontali, date de relațiile următoare:
Rv=
𝑟��𝑣𝑣
𝑛𝑛 𝑣𝑣 ∗𝑢𝑢 𝑣𝑣
; R0=
𝑟��0
𝑛𝑛 0 ∗𝑢𝑢 0
unde:
-rv și r0 sunt rezistențele unui singur electrod vertical și orizontal;
-nv și n0 sunt numărul de electrozi verticali și orizontali;
-uv și u0 sunt coeficienții de utilizare corespunzători numărului de electrozi verticali și orizontali care formează priza.
Coeficienții de utilizare uv și u0 sunt dați în tabelul de mai jos în funcție de tipul prizei
(pe contur închis sau pe contur deschis), numărul de electrozi și distanța dinte doi electrozi
consecutive.
Tabelul 5.9.34 Coeficienți de utilizare
Pentru rezistivitatea solului se iau valorile recomandate din tabelul următor:
Tabelul 5.9.35 Rezistivitatea solului
Configurația finală a prizei de pământ se stabilește prin încercări modificând succesiv numărul de electrozi verticali și distanța dintre aceștia, până se obține rezistența prizei mai mică decât valoarea admisibilă care este de 4 Ω pentru instalația de paratrăsnet sau de 1 Ω pentru priza comună- instalație de paratrăsnet și instalația de protecție a omului.
În cazurile în care solul are o rezistivitate mare și nu se poate realiza o priză de pământ cu rezistența corespunzătoare pe perimetrul pe care construcția îl are la dispoziție, electrozii verticali sunt montați în betonită sau pământ cu cărbune activ.
În astfel de situații numărul de electrozi se reduce foarte mul, până la 3 de regulă, numărul acestora reiese din măsurători.
Calculul se va desfășura astfel:
a) se va determina rezistivitatea de calcul a solului cu relația următoare:
𝜌��𝑐𝑐𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐𝑢𝑢𝑏𝑏 =𝜌��𝑚𝑚 ă𝑐𝑐 *ψ
𝜌��𝑐𝑐𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐𝑢𝑢𝑏𝑏 =40*1,5=60 [Ωm] = 6000 [Ωcm]
unde: 𝜌��𝑚𝑚 ă𝑐𝑐 =40 – reprezintă rezistivitatea solului din table pentru pământ arabil
ψ=1,5 – reprezintă un coeficient de variație a rezistivității din tabelul următor pentru
solurile cu umiditate mijlocie.
Tabelul 5.9.36 Prize de pământ
b) se calculează rezistențele de dispersie a prizelor simple alese: Pentru priza verticală:
Se utilizează țăruși/țevi îngropați la adâncimea de 0,8 m. Țevile sunt din oțel galvanizat cu diametrul de 50 mm și lugimea de 3 metri. Aceștia vor fi plasați la o distanță de aproximativ 3 metri unul de altul, pe contur mixt (închis+deschis).
Rezistența de dispersie a unei prize vertical simple:
rpv=0.366*
𝑐𝑐 𝑐𝑐𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐
1
(lg
21
𝑎𝑎
+ 1lg4𝑏𝑏 +1 )
2 4𝑏𝑏 −1
6000
2∗300 1
4∗230 +300
rpv=0,366*
(lg
+ lg
)=16,29 [Ω]
300
5 2 4∗230 −300
unde : 𝜌��𝑐𝑐𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐 =6000 [Ω]
l=300 cm – lungimea țărușului;
d=5 cm – diametrul electrodului;
t=80 cm – adâncimea de îngropare a electrodului;
Pentru priza orizontală:
Se va utiliza platbandă de oțel zincat cu dimensiunile următoare:
lățime b=25 mm;
grosime g=4 mm;
rpo=0,366*
rpo=0,366*
𝜌𝜌 𝑐𝑐𝑏𝑏𝑏𝑏𝑐𝑐
𝑏𝑏
6000
300
*lg2∗𝑏𝑏 2
𝑏𝑏 ∗𝑞𝑞
*lg2∗300 2
2,5∗80
=21,6 [Ω]
c) Rezistenșța de dispersie a prizelor multiple:
-pentru priza verticală :
𝑟��𝑝𝑝𝑣𝑣
Rpv=
𝑛𝑛 ∗𝑢𝑢 1
16,2
pv 30∗0,45
=1,206 [Ω]
-pentru priza orizontală:
𝑟��𝑝𝑝𝑐𝑐
Rpo=
𝑛𝑛 ∗𝑢𝑢 2
21,6
po 30∗0,225
=3,203 [Ω]
unde: u1 – coeficient de utilizare pentru priza verticală; u2 – coeficient de utilizare pentru priza orizontală; n – numărul de electrozi;
e – distanța dintre electrozi d)Rezistența de dispersie a prizei complexe
𝑅��𝑝𝑝𝑣𝑣 ∗𝑅��𝑝𝑝𝑐𝑐
Rp=
Rp=
𝑅��𝑝𝑝𝑣𝑣 +𝑅𝑅 𝑝𝑝𝑐𝑐
1,2,6∗3,203
1,206 +3,203
=0,87 <1 [Ω]
Pentru aflarea numărului de electrozi necesar pentru ca rezistența prizei de pământ să fie sub 4 Ω am folost un mic calcul realizat în Microsoft Excel, unde prin introducerea unor parametri, mai exact a unor rezistențe și a unor coeficienți, am obținut că avem nevoie de 7 electrozi pentru ca rezistența prizei de pământ sa fie mai mică de 4 Ω.
Acest lucru arată în felul următor:
Concluzii
În lucrarea dată am studiat proiectarea unei instalații electrice din cadrul unei școli, având circuite de prize și circuite de iluminat, fiecare separate pentru a nu se produce șocuri în
rețea.
Dacă ar fi să facem o analiză pe capitole am putea spune următoarele lucruri despre fiecare capitol în parte, în cadrul primului capitol am prezentat structura instalațiilor electrice de joasă tensiunne, făcându-se și unele clasificări ale acestora. În capitolul al doilea s-au cuprins detalii despre rețelele electrice de joasă tensiune cu toate particularitățile acestora. În cadrul capitolului al treilea sa vorbit despre dimensionarea instalațiilor electrice de joasă tensiune și s-au studiat diferite scheme de conexiuni. În structura capitolului patru sa vorbit despre protecțiile împotriva șocurilor electrice cum ar fi punerea la pământ, instalația de pământare și cea de paratrăsnet.
În ultimul capitol, al cincilea am realizat proiectul instalației electrice de joasă tensiune în cadrul unei școli. În cuprinsul acestui capitol s-au realizat următoarele lucruri:
Sa realizat dimensionarea instalației de iluminat atât prin metoda de calcul cât și cu ajutorul unui program specializat. Deoarece este o instituție cu un număr mare de persoane în cadrul acesteia a fost nevoie și de o instalație de iluminat de siguranță. S-au calculate puterile cerute pe tablouri cât și pe circuite plus calculul curentului pe coloane cât și pe circuite. În funcție de curenții obținți s-au ales și conductoarele electrice. S-au mai realizat atât verificări la densitatea de curent cât și verificări la căderile de tensiune, s-au ales aparatajele de protecție cât și dimensionarea instalației de protecție împotriva loviturilor de trăsnet cât și instalața de împământare.
BIBLIOGRAFIE
1. Normativ pentru proiectarea și executarea instalațiilor electrice cu tensiuni până la
1000V c.a. și 1500 V c.c. NP-I7-2002
2. Normativ pentru proiectarea și execuția rețelelor de cabluri electrice NTE007/2008
– ANRE
3. Ghid pentru instalații electrice cu tensiuni până la 1000 V c.a. și 1500 V c.c. GP
052–2000
4. Normativ privind protecția construcțiilor împotriva trăsnetului I 20-2000
5. Dorin Sarchiz – Utilizări ale energiei electrice. Lucrări de laborator; Tg-Mureș
6. Dorin Sarchiz – Instalații electrice. Lucrări de laborator; Tg-Mureș
7. Manualul instalațiilor electrice si de automatizare, Editura Artecno 2002
8. Manualul instalatiilor electrice, Schneider Electric 2008
9. Emil Pietrăleanu – Agenda electricianului, Editura Tehnică 1986
10. Lucian Ciobanu – Instalații electrice de joasă tensiune, Editura Matrix Rom
București 2004
11. Paul Dinculescu – Instalații electrice industriale de joasă tensiune, Editura Matrix
Rom București 2004
12.Normativul I 7-2009
Resurse web:
1. www.anre.ro
2. www.siear.ro
3. www.romcab.ro
4. www.schenider-electric.ro
5. www.energobit.ro
6. www.iproeb.ro
7. www.elba.ro
8. www.proenerg.ro
BIBLIOGRAFIE
1. Normativ pentru proiectarea și executarea instalațiilor electrice cu tensiuni până la
1000V c.a. și 1500 V c.c. NP-I7-2002
2. Normativ pentru proiectarea și execuția rețelelor de cabluri electrice NTE007/2008
– ANRE
3. Ghid pentru instalații electrice cu tensiuni până la 1000 V c.a. și 1500 V c.c. GP
052–2000
4. Normativ privind protecția construcțiilor împotriva trăsnetului I 20-2000
5. Dorin Sarchiz – Utilizări ale energiei electrice. Lucrări de laborator; Tg-Mureș
6. Dorin Sarchiz – Instalații electrice. Lucrări de laborator; Tg-Mureș
7. Manualul instalațiilor electrice si de automatizare, Editura Artecno 2002
8. Manualul instalatiilor electrice, Schneider Electric 2008
9. Emil Pietrăleanu – Agenda electricianului, Editura Tehnică 1986
10. Lucian Ciobanu – Instalații electrice de joasă tensiune, Editura Matrix Rom
București 2004
11. Paul Dinculescu – Instalații electrice industriale de joasă tensiune, Editura Matrix
Rom București 2004
12.Normativul I 7-2009
Resurse web:
1. www.anre.ro
2. www.siear.ro
3. www.romcab.ro
4. www.schenider-electric.ro
5. www.energobit.ro
6. www.iproeb.ro
7. www.elba.ro
8. www.proenerg.ro
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Proiectarea Instalatiei Electrice DE Joasa Tensiune LA O Societate Comerciala (ID: 145354)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.