MINISTERUL EDUCAIEI I CERCETARII COLEGIUL TEHNIC PAUL DIMO GALAI

PROIECT DE SPECIALITATEPENTRU OBTINEREA CERTIFICATULUI DE CALIFICARE PROFESIONALA NIVEL IIIPROFILUL: TEHNIC CALIFICAREA: TEHNICIAN ELECTROTEHNIST

NDRUMTOR : ING. OLTI MARINELA ABSOLVENT: MANEA GEORGE

- 2008 -

TEMA LUCRRII:

ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRIC A INSTALAIILOR DE JOAS TENSIUNE

2

CUPRINS

ARGUMENT. 1 Structura reelelor electrice de joas tensiune 2. Tablouri electrice de joas tensiune BIBLIOGRAFIE ...

4 6 13 20

3

ARGUMENTExtinderea mecanizrilor i a acionrilor electrice n toate ramurile industriale impune existena unor puncte de alimentare cu energie electric. Aceste puncte de alimentare sunt formate, n general, din: - unul sau mai multe cabluri de alimentare cu energie electric, - un sistem de bare colectoare, pe care debiteaz cablurile de alimentare, - un numr de plecri n cablu, care leag consumatorii la barele colectoare, - aparate de manevr i protecie, aparate de msurat etc. Toate acestea sunt grupate n tablouri de distribuie care, n funcie de mediul i condiiile de exploatare, pot fi executate n diferite grade de protecie. Tablourile de distribuie au urmtoarele funcii: s fixeze i s protejeze aparatele de manevr, de msurat i de siguran, necesare distribuiei energiei electrice n interiorul cldirilor; s permit localizarea defectelor produse la supranclziri sau scurtcircuite, precum i nlocuirea siguranelor care s-au topit; s mpart energia electric la mai multe circuite, pentru ca n cazul arderii unei sigurane s nu se ntrerup funcionarea tuturor consumatorilor. Dup destinaia pe care o au, tablourile de distribuie se mpart n: tablouri generale, principale i secundare. Tabloul general de distribuie este cel care primete energia electric, la o tensiune sub 1000V, de la sursa de energie electric. Tabloul principal primete energie electric de la tabloul general i alimenteaz tablourile secundare. Tabloul secundar deservete unul sau mai multe receptoare. Instalaiile de distribuie trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii principale: s prezinte o bun siguran n funcionare; s permit deservirea cu uurin a instalaiei; s asigure securitatea personalului de deservire; construcia i exploatarea instalaiei s fie mai economic. Aceast lucrare de specialitate prezint modul de realizare a unui tablou secundar de alimentare a unor consumatori de o anumit putere (att monofazai ct i trifazai). n prima parte a proiectului sunt redate diferite tipuri constructive de tablouri electrice, modul de realizare/dimensionare a acestora, cteva noiuni de ntreinere i exploatare a aparatelor i echipamentelor din componena tablourilor electrice, dup care este

4

prezentat realizarea unui tablou electric, cu toate etapele de proiectare, de o anumit complexitate dat. ntruct att tablourile de distribuie cu elemente debroabile se caracterizeaz prin aceea c elementele de comand i de protecie a consumatorilor individuali sunt concentrate n tabloul de distribuie, de unde alimentarea pn la consumatori se realizeaz cu ajutorul unor cabluri izolate (ceea ce presupune cheltuieli mari, iar tabloul se preteaz greu la modificri) s-a ales spre exemplu de proiectare un tablou capsulat, realizat pe schelet metalic. Acesta prezint urmtoarele avantaje: - elimin dezavantajul construciei neprotejate; - poate fi amplasat ct mai aproape de sala de maini sau chiar n hala industrial; - protejeaz aparatele de manevr i protecie, precum i aparatele de msurat mpotriva prafului, umezelii i loviturilor (sunt rezistente d.p.d.v. mecanic i etane la praf); - pot fi utilizate n locurile n care este necesar manevrarea fr pericol a aparatelor, de ctre un personal fr cunotine electrotehnice. Ca dezavantaje putem preciza urmtoarele: - au consum mare de metal i de manoper; - sunt dificil de transportat complet asamblate; - sunt standardizate numai cutiile montajul interior urmnd s se fac diferit de la caz la caz. Cu toate acestea precizate, datorit proteciei att a aparatelor electrice ct i a persoanelor ce nu au cunotine electrotehnice, tablourile capsulate sunt cele mai utilizate, drept pentru care s-a ales acest tip spre a fi dimensionat i realizat. Proiectul prezint modalitatea de alimentare cu energie electric a consumatorilor.

5

1. Structura reelelor electrice de joas tensiune 1.1. Consideraii generale Energia electric, dup ce a fost produs n centralele electrice, pentru a fi pus la dispoziia consumatorilor, este necesar s fie transportat la distane mari, prin reele electrice de transport(RET), apoi distribuit, n perimetrul unor aglomerri urbane, rurale, sau zone industriale. n funcie de puterea tranzitat prin reelele electrice de distribuie (RED) i de distanele la care se distribuie, aceste reele pot fi de diferite clase de tensiuni. Reelele electrice de distribuie de medie tensiune (RED-MT) care au rolul de a alimenta cu energie, de regul, posturile de transformare, iar n cazul unor mari consumatori industriali, pot asigura i alimentarea cu energie a unor receptori de medie tensiune. Pentru consumatorii care au numai receptori de energie electric a cror tensiune nominal se nscrie n clasa reelelor de joas tensiune, sau au i asemenea receptori ( de ex.: sistemele de iluminat i receptorii electrocasnici),este necesar ca alimentarea acestor consumatori s se asigure prin, sau i prin reele electrice de joas tensiune (RE-JT). n cazul RE-JT, fiecare din cele dou aspecte, are o pondere nsemnat deoarece,consumatorii de joas tensiune sunt foarte numeroi, iar receptorii de joas tensiune din cadrul acestora sunt de nelipsit (sisteme de iluminat i prizele monofazate) i deosebit de rspndii. Particularitatea principal a unei RE-JT o reprezint legtura electric direct cu un foarte mare numr de consumatori, n primul rnd si cu un imens numr de receptori n al doilea rnd. Ca urmare, structura de baz a unei RE-JT cuprinde reeaua electric de distribuie de joas tensiune(RED-JT), pentru alimentarea consumatorilor i reeaua electric de la consumator format din reeaua electric de distribuie la consumator, de joas tensiune(REDC-JT) i reeaua electric pentru alimentarea receptorilor (REAR-JT). Elementul caracteristic al unei reele care asigur alimentarea cu energie electric a consumatorilor l reprezint racordul electric, iar n cadrul acestuia, punctul de delimitare (PD,fig. 1.), delimiteaz domeniile de competen n ceea ce privete exploatarea reelei respectiv, ale furnizorului ,de cele ale beneficiarului (consumator). De regul, punctul de delimitare este constituit fizic, de contorul de tarifare a

6

energiei electrice, care este al furnizorului, ns beneficiarul trebuie s aib posibilitatea de a urmri indexul. Reelele electrice de distribuie de joas tensiune ale furnizorului, trebuie s asigure energia electric la punctul de delimitare, iar REDA a beneficiarului la bornele receptorilor, la parametri de calitate stabilii prin contract conform . Dintre acestea ,continuitatea n alimentare este direct determinat de configuraia reelei electrice care asigur tranzitarea energiei electrice, respectiv de posibilitatea schemelor de conexiuni de a asigura rezerva n alimentare. Deoarece RED-JT reprezint ultima component a unui sistem electroenergetic (SE), n raport cu consumatorii, cerinele privind asigurarea continuitii n alimentare a acestora sunt predominante. 1.2. Tensiuni standardizate n ultimul timp se extinde i sistemul trifazat de tensiuni (660)V/ 500V utilizat pentru alimentarea receptorilor trifazai de putere mare, din cadrul unor consumatori industriali. Dezavantajul acestui sistem, care limiteaz extinderea lui, const n necesitatea existenei la acelai consumator i a unei reele de 380/220V ,pentru alimentarea receptorilor de iluminat i prize monofazate, a cror tensiune nominal este de 220V. Valorile standardizate ale tensiunii, din clasa reelelor de foarte joas tensiune (sub 50 V), alimentate din RED-JT, sunt utilizate doar n medii cu pericol de producere a unui soc electric (subsoluri tehnice, medii umede,etc.)

7

1.3. Tipuri de receptori Pe lng clasificrile, din punct de vedere a gradului de asigurare a continuitii n alimentare, din punct de vedere al rolului funcional i a caracteristicilor lor de funcionare, receptorii electrici alimentai de la REAJT se mpart i n trei tipuri din punct de vedere al coexistenei lor n REDAJT. 1.3.1.Receptori de for Acetia sunt alimentai de la un sistem electric trifazat simetric 380/220V (UR,US,UT) fig. 1. ,fiind caracterizai din punct de vedere electric prin trei impedane Z1,Z2,Z7 ce pot fi conectate n stea, fig.1.a, sau n triunghi, fig.1.b.UR I1 1 Z1 Z3 UT US I3 I2 a) 3 Z2 2 UT US Z3 Z2 b) Z1 UR

Fig.1

Prin concepere i execuie, receptorii trifazai reprezint un sistem trifazat echilibrat i ca urmare nu necesit alimentarea printr-o reea electric cu patru conductoare (nulul de lucru nu este necesar). Din acest motiv,(al neaccesibilitii nulului sistemului electric trifazat al sursei), ntr-o asemenea reea , tensiunea de faz nu este accesibil. n cazul n care receptorul trifazat este un utilaj, pentru care este necesar s se asigure iluminare local (strung, frez,main de gurit, etc.), reeaua de alimentare trebuie s fie cu patru conductoare, pentru a fi accesibil i tensiunea de faz (220V), dac nu se adopt alte soluii tehnice.

8

Evident, cerinele cu privire la simetrizarea sarcinilor, recomand ca reeaua electric pentru alimentarea receptorilor de for s fie trifazat fr nul. Acesta este unul dintre motivele care recomand ca reeaua electric trifazat pentru distribuia energiei electrice la consumator i cea de alimentare a receptorilor trifazai de for s fie separat de cea similar pentru receptorii de iluminat i prize. Un alt motiv pentru care cele dou categorii de reele, la consumator , sunt separate l reprezint regimul perturbator al unor receptori de for asupra celor de iluminat, datorit variaiei curentului pe care l absorb, deci i a tensiunii de alimentare. Din punct de vedere a asigurrii a continuitii n alimentare, receptorii de for pe de o parte i cei de iluminat i prizele, pe de alt parte, fac parte din categorii diferite, n sensul c REDA-JT a receptorilor de for este prevzut cu un nivel de rezervare superior, n funcie i de categoria receptorilor, fa de REDA-JT pentru iluminat i prize. Continuarea lucrului la utilaje, n cazul pierderii alimentrii de ctre REDA-JT pentru receptorii de iluminat i prize, este asigurat de ctre sistemul de iluminat de siguran pentru continuarea lucrului. Un motiv strict economic, care impune separarea receptorilor de for de ceilali, este eventuala tarifare difereniat a energiei electrice pentru receptorii de for, fa de cei de iluminat i prize, iar altul strict tehnic este cel legat de cderile admisibile de tensiune, care sunt diferite pentru receptorii de for fa de cei de iluminat i prize. Aa cum se va vedea, inexistena conductorului de nul i caracterul static (de regul) al receptoarelor de for, impun un mod diferit de aplicare a proteciei prin legare la nul, pentru evitarea pericolului de electrocutare, fa de celelalte categorii de receptori. n cazul n care alimentarea receptorilor de for se face de la sistemul trifazat de tensiuni 66o/5ooV separarea celor dou tipuri de reele se impune de la sine. 1.3.2 Receptori de iluminat Acetia sunt constituii din corpurile de iluminat, sursa de lumin din cadrul sistemelor electrice de iluminat interior, sau exterior. Sursele electrice de lumin cu care se echipeaz un corp de iluminat au tensiunea nominal de 220V (i firma GENERAL ELECTRIC ,din SUA, unde se utilizeaz sistemul trifazat de tensiuni 220/127V, produce lmpi cu tensiunea nominal de 220V). Aceast tensiune ,n cadrul sistemului electric trifazat cu tensiunile 380/220V se obine ntre o faz i nulul sistemului electric trifazat al sursei fig.2. Din acest motiv REDA-JT pentru alimentarea receptorilor de iluminat trebuie s fie alimentat de la o surs (post de transformare sau generator electric) cu

9

nfurrile conectate n stea (Y), fig. 2.,cu neutrul accesibil (YO ),respectiv cu neutrul " prelungit" printr-un conductor de nul pn la fiecare receptor n parte. Fiind sarcini monofazate, ncrcarea celor trei faze ale RE-JT va fi nesimetric i ca urmare, la proiectarea i execuia acestor reele trebuie s se urmreasc echilibrarea puterii pe cele trei faze.UR

N

UT

US

U faz

Fig2.

O caracteristic a receptorilor de iluminat o reprezint, posibilitatea redus de electrocutare prin atingere indirect datorit amplasrii lor la nlime. Ca urmare, pentru corpurile de iluminat, nu se aplic protecia prin legare la nul,ca n cazul celorlalte tipuri de receptori. Spre deosebire de receptorii de for i cei alimentai de la prizele monofazate (aparate electrocasnice, de birou,etc.) aceti receptori absorb un curent constant n timp, deci nu produc ocuri. Ca urmare ,nu sunt perturbatori pentru ceilali, iar valorile curenilor, n funcie de care se dimensioneaz cile de curent se stabilesc cu exactitate. 1.3.3.Prizele monofazate. Prizele monofazate nu reprezint receptori propriuzii ci, un aparat la care , prin fie, sunt conectai receptori monofazai a cror putere nominal nu depesc 2 kw, respectiv, un curent absorbit de 10A. Receptorii monofazai alimentai, prin conectarea (branarea) la o priz, sunt din categoria" debroabili" respectiv, nu sunt conectai permanent (legtur fix). Pentru comanda acestora (pornire,oprire), exist aparate de conectare speciale, ncorporate n receptor. Datorit marii diversiti a receptorilor monofazai (pe seama puterii absorbite) a specificului lor (radio,TV,radiator electric,maina de splat,etc.) i a caracterului debrosabil, probabilitatea producerii unei soc electric este foarte mare i ca urmare, n sistemul electric din care fac parte aceti receptori, se impune protecia prin legare la nul.

10

ntruct puterea i numrul receptorilor monofazai ce pot fi branai la o priz monofazat depind n mare msur de posibilitile materiale ale "consumatorului", dimensionarea cilor de curent prin care sunt alimentate prizele monofazate se face i n funcie de tipul RE-JT (urban, rural), inclusiv de numrul de locuitori ai aglomerrii urbane. Pe seama caracteristicilor diferite ale receptorilor de iluminat, fa de cele ale prizelor monofazate, reelele electrice de alimentare aferente lor se separ. Ca urmare, pe seama caracteristicilor specifice fiecruia din cele trei tipuri de receptori, reeaua electric de distribuie i alimentare de joas tensiune REDA-JT de la consumator din care rezult c REDA pentru receptorii de for este separat de REDA pentru cei de iluminat i prize, fiind alimentate de la tablouri generale (TG, surse) diferite, iar RED este comun pentru receptorii de iluminat i prize, ns la nivelul reelei de alimentare ,acestea se separ. Se remarc faptul c conductorul de nulul (N) al sistemului electric trifazat, comun n RED, se transform n nul de lucru (NL) i nul de protecie( NP) la nivelul reelelor de alimentare . TG i TS se reprezint tablouri electrice de distribuie, ( generale, respectiv secundare) care n principiu sunt puncte de conexiuni i care la nivelul RE de joas tensiune au aceast denumire particular. ( n perioada de nceput a electroenergeticii, datorit necesitilor practice i dimensiunilor mici se amplasau pe perete - ca un tablou).RACORD

PD TS TGIP REDA pentru ilum. + prize F+NL 3F+N TS F+NL+NP

TGF

REDA pentru receptori de for

REA pentru receptori iluminat

REDA pt. prize monofazate

Circuit de iluminatNL nul de lucru NP nul de protecie

Circuit de prize

a)

Fig.4

b)

11

1.3.4. Tipuri de consumatori n conformitate cu ntre furnizorul de energie electric i consumatorii de energie electric, prestarea serviciului de alimentare cu energie electric se face pe seama unui contract de furnizare cu clauze diferentiate n funcie de tipul consumatorului. Din acest punct de vedere, consumatorii de energie electric sunt definii astfel: consumator final - persoana fizic sau juridic care consuma energie electric pe baz de contract i ale crui instalaii electrice de utilizare sunt conectate la instalaia de alimentare a furnizorului prin unul sau mai multe puncte de delimitare , prin care primete i n conditii determinate retransmite energie electric unor subconsumatori . consumator casnic - Consumator care utilizeaz energie electric n exclusivitate n scopuri casnice (pentru iluminat artificial n interiorul i exteriorul locuinei, precum i pentru funcionarea receptoarelor electrocasnice din propria locuin). Receptoarele electrocasnice cuprind totalitatea bunurilor de larg consum destinate uzului propriu i care sunt alimentate cu energie electric la tensiunea de 220/380 V; consumator industrial i similar - consumatorul care folosete energia electric, n principal, n domeniul extragerii de materii prime, a materialelor sau a unor produse agricole n mijloace de producie sau bunuri de consum. Prin asimilare, antierele de construcii, staiile de pompare, inclusiv cele pentru irigaii, unitile de transporturi feroviare ,rutiere, navale i aeriene i altele asemenea, se consider consumatori industriali. Sunt definii ca mici consumatori industriali cei cu puteri contractate de 100Kw sau mai mici pe loc de consum. n funcie de puterea electric activ maxim simultan absorbita aceti consumatori se clasific , la rndul lor astfel: -Mici consumatori - Consumatori cu puteri contractate (pentru consumatorii noi puterile maxime simultan absorbite solicitate prin cererea de aviz tehnic de racordare) de 100 kW sau mai mici pe loc de consum, cu excepia consumatorilor casnici; -Mari consumatori - Consumatori cu puteri contractate (pentru consumatori noi puterile maxime simultan absorbite solicitate prin cererea de aviz tehnic de racordare) de peste 100 kW pe loc de consum. Contractele de furnizare a energiei electrice au clauze difereniate pentru marii i micii consumatori . O categorie special de consumatori, o reprezint sistemul electric de iluminat public stradal. Acesta, este alimentat din P.T. aferent zonei geografice (urbane sau rurale) pe care o deservete i este n patrimoniul

12

administraiei locale (primrie), dar este exploatat de furnizorul de energie electric. Cheltuielile ocazionate de energia electric consumat i de cele de ntreinere fiind suportate de administraia local. n fiecare post de transformare exist punctul de delimitare (contor de energie ), specific oricrui racord electric.

2. TABLOURI ELECTRICE DE JOAS TENSIUNE Tablourile electrice sunt pri ale instalaiei electrice cu rol n distribuia energiei electrice, n care se gsesc montate aparatele de acionare i protecie a circuitelor i receptoarelor electrice. Clasificarea tablourilor electrice:I. Dup rolul n distribuia energiei electrice

II. Dup natura receptoarelor alimentate

III. Dup felul reelei

IV. Dup protecia fa de mediu

13

Tablouri Secundarecureni de slabi Tablouri suplimentar Tablouri nchise capsulate (protejate

Tablouri de curent continuu

la pr af )

Principale

Tablourilumin de i for Tablouri

Tablouri nchise (protejate numai la lovituri mecanice)

Tablouri Generale TGTablouri de for

Tablouri deschise (neprotejat e la lovituri mecanice )

Tablouri de curent alternativ

CofreteTabl our i lumi n pr iz e de i

V. Dup materialul utilizat

Tablouri pe suport de marmur (fig. 5):

a

b

Fig.5. Tablou electric pe plac de marmur: a. schem de distribuie; b. vedere din fa cu amplasarea aparatelor; c. vedere din spate cu legturile electrice

Particulariti constructive: se execut pe plci de marmur alb; se echipeaz cu socluri de sigurane tip LS; se fixeaz pe perei n firide sau pe schelete metalice(fig. 6); se prevd cu rame sau cutii de protecie din lemn sau din tabl de oel; aparatele electrice sunt fixate prin uruburi n placa de marmur, legturile ntre aparate se execut pe faa nevzut a plcii,

14

Tablouri pe stelaj metalic

Tablouri pe marmur

c

legturile la coloana electric i la circuitele ctre receptoare se fac prin intermediul unor borne.

aFig.6 Tablou electric pentru lumin i for pe stelaj: n carcas metalic; b) n carcas policarbonat

b

Fig. 7. Tablou electric pentru acionarea i protecia motoarelor electrice.

15

Fig.8. Tablou metalic tip dulap: bloc de msur i protecie.

Particulariti constructive: Tablourile electrice se confecioneaz din materiale necombustibile i nehigroscopice. Tablourile pe stelaje se execut nchise n nie, cutii metalice ct i dulapuri metalice att pentru lumina ct i pentru for. Tablourile electrice de distribuie pentru locuine (pentru instalaiile electrice de iluminat i prize) n funcie de locul de instalare se ntlnesc : - tablouri de branament, pentru racordarea general a cldirii ; - tablouri de firid, ce asigura alimentarea i protecia unui grup de apartamente; - tablouri de apartament. Tablourile de distribuie pentru locuine sunt dotate n general cu bloc de sigurane fuzibile i cu contor. Tablourile de branament sunt amplasate ntr-o cutie, cele de firid ntr-o firid nchis cu u metalic, iar cele de apartament sunt deschise, cel mai utilizat fiind tabloul cu masc. Tablourile electrice de distribuie pentru instalaii de for Sunt realizate pe stelaje metalice executate din ram metalic din cornier simplu sau cornier electrotehnic pe care se prind benzi metalice simple sau profilate prin uruburi sau prin sudare. Pe benzi, care sunt de diferite limi, se monteaz aparatele electrice de conectare i protecie de dimensiuni apropiate. Astfel siguranele fiecrei faze se monteaz, de regul, pe aceeai band orizontal prin prindere cu uruburi. La fel se procedeaz cu contactoarele, releele termice, irurile de cleme, etc. Stelajul se poate monta : - direct pe supori, pe perete sau pe o fundaie, accesul la tablou fiind ngrdit printr-o plasa de srm; - ntr-o ni n perete acoperit cu u metalic; - ntr-o cutie metalic montat pe perei sau pe supori ncastrai ntr-o fundaie. Pe capacul cutiei se amplaseaz lmpi de semnalizare, aparate de msur i butoane de acionare care s poat fi observate sau acionate fr a se deschide tabloul. Sub aceste aparate se monteaz etichete pe care se nscrie destinaia lor. n cazul tablourilor de distribuie generale i principale, n care se monteaz aparate electrice n numr mare i de dimensiuni mari, stelajul este introdus

16

ntr-un dulap metalic cu una sau mai multe ui sau este lsat aparent pe o fundaie i numai partea din fa se acoper cu unul sau mai multe panouri metalice. Acestea se numesc tablouri tip dulap sau panou. Tablouri metalice etane sau capsulate - tablourile metalice etane sau capsulate se fixeaz pe perete sau direct pe fundaie.

a c

b

Fig.9. Tablou electric metalic capsulat: a schema de distribuie i modul de echipare a cutiilor; b vederea tabloului din fa; c vedere lateral: 1 i 10 cutii terminale; 2 ntreruptor; 3 cutie pentru ntreruptor; 4 cablu; 5 sigurane MPR; 6 bare; 7 cutii pentru bare, 8 sigurane Lfi; 9 cutie de siguran.

17

BIBLIOGRAFIE

1. Prof. Dr. Ing. GHEORGHE HORTOPAN Aparate electrice de joas tensiune Editura tehnic, Bucureti 1969 2. Dr. Ing. BALAZS MATHE, Ing. DUMITRU CRSTEA ncercarea aparatelor electrice Editura tehnic, Bucureti 1979 3. AUREL POPA Aparate electrice de joas i nalt tensiune Manual pentru licee de specialitate i coli de maitri Editura Didactic i pedagogic 1975 4. D. Simulescu - Aparate de joas tensiune, montare, ntreinere i exploatare Editura Tehnic, Bucureti 1987 5. Mira Niculae Manual de instalaii electrice de iluminat - Editura ARCTECNO, Bucureti - 2002

ANEXA Panouri de comanda, control si protectii prin relee Aceste panouri sunt dedicate pentru statii electrice de inalta tensiune; ele se utilizeaza in statiile electrice de transformare si in dulapuri inchise sau deschise cu acces fata-spate.

Produse compacte si fiabile, realizate pe rack de 19` sau clasic. Panourile sunt echipate cu relee de protectie pentru linie, si transformator. Deschiderea usilor se poate face pana la 150 grade.