cap_n.pdf

N1

Capitolul NSurse Ûi sarcini particulare

Cuprins

ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi N2 a circuitelor din aval 1.1 ProtecÍia generatorului N2

1.2 ProtecÍia reÍelei de joasŸ tensiune din aval N5

1.3 FuncÍii de monitorizare N5

1.4 Conectarea Án paralel a generatoarelor N10

Surse de alimentare neÁntreruptibile (UPS) N11 2.1 Disponibilitatea Ûi calitatea energiei electrice N11

2.2 Tipuri de UPS-uri statice N12

2.3 Baterii N15

2.4 Sistemul de tratare a neutrului Án instalaÍiile cu UPS-uri N16

2.5 Alegerea schemei de protecÍie N18

2.6 Instalarea, conectarea Ûi dimensionarea cablurilor N20

2.7 UPS-urile Ûi mediul de funcÍionare N22

2.8 Echipamente complementare N22

ProtecÍia transformatoarelor JT/JT N24 3.1 Curentul absorbit la conectarea transformatorului N24

3.2 ProtecÍia circuitelor de alimentare a transformatoarelor JT/JT N24

3.3 Caracteristici electrice tipice ale N25 transformatoarelor JT/JT, 50 Hz

3.4 ProtecÍia transformatoarelor JT/JT utilizÊnd N25 Ántreruptoare automate Merlin Gerin

Circuite de iluminat N27 4.1 Diferite tehnologii de realizare a lŸmpilor N27

4.2 Caracteristicile electrice ale lŸmpilor N29

4.3 LimitŸri Ûi recomandŸri referitoare la dispozitivele de iluminat N34

4.4 Sisteme de iluminat Án spaÍii publice N40

Motoare asincrone N42 5.1 FuncÍiile necesare unui circuit de motor N42

5.2 Standarde N44

5.3 AplicaÍii N45

5.4 Puteri nominale maxime ale motoarelor asincrone N49 alimentate la joasŸ tensiune

5.5 Compensarea energiei reactive (corecÍia factorului de putere) N49

5

4

3

2

1

N - Surse Ûi sarcini particulare

N2

1 ProtecÍia generatoarelor de joasŸ tensiune Ûi a circuitelor din aval

Fig N1: Exemplu de circuite alimentate de la un transformator sau de la un generator.

Fig N2: Diagrama bloc a unui grup-generator.

Fig N3: Exemplu de curbŸ de suprasarcinŸ t = f(I/In).

I/In t1,1 > 1 h1,5 30 s

Majoritatea instalaÍiilor electrice industriale Ûi comerciale de mari dimensiuni includ anumiÍi consumatori a cŸror alimentare cu energie electricŸ trebuie menÍinutŸ Án eventualitatea unei Ántreruperi a alimentŸrii de la reÍeaua furnizorului din cauzŸ cŸ:n sunt implicate sisteme de securitate (iluminat de urgenÍŸ, dispozitive de protecÍie contra incendiilor, ventilatoare de fum, alarme Ûi semnalizŸri, etc.);n existŸ consumatori prioritari a cŸror Ántrerupere Án alimentarea cu energie electricŸ produce pierderi de producÍie sau chiar distrugerea echipamentului respectiv, etc.În eventualitatea Ántreruperii surselor de alimentare normale, unul dintre mijloacele curente de menÍinere a alimentŸrii aÛa numiÍilor “consumatori prioritari” este instalarea unui generator, conectat prin intermediul unui inversor de sursŸ, la tabloul consumatorilor prioritari (vitali), de la care aceÛtia se alimenteazŸ (vezi Fig. N1).

1.1 ProtecÍia generatoruluiFigura N2 de mai jos indicŸ principalele mŸrimi electrice ale unui generator. Pn, Un Ûi In reprezintŸ puterea motorului termic, tensiunea nominalŸ Ûi, respectiv, curentul nominal al generatorului.

ProtecÍia la suprasarcinŸTrebuie analizatŸ curba de protecÍie a generatorului (vezi Fig. N3).Standardele Ûi cerinÍele aplicaÍiilor pot de asemenea sŸ stipuleze anumite condiÍii speciale de suprasarcinŸ. De exemplu:

PosibilitŸÍile de reglaj ale dispozitivelor de protecÍie la suprasarcinŸ vor respecta aceste cerinÍe.

NotŸ referitoare la suprasarcinŸn Din motive economice motorul termic al unui grup-generator de rezervŸ va fi dimensionat strict la puterea sa nominalŸ. În eventualitatea unei suprasarcini de putere activŸ motorul se va opri. La bilanÍul de puteri al sarcinilor prioritare trebuie luate Án considerare puterile active ale acestora. n Un grup-generator de producÍie trebuie sŸ fie capabil sŸ reziste la urmŸtoarele suprasarcini:o 1 orŸ de suprasarcinŸ,o 1 orŸ suprasarcinŸ de 10% la fiecare 12 ore (Prime Power).

N3


Fig N4: Nivelele curentului de scurtcircuit Án timpul celor trei perioade.

n Perioada subtranzitorieLa apariÍia unui scurtcircuit la bornele unui generator, mai ÁntÊi, curentul creÛte la o valoare relativ mare, de cca. 6 - 12 In, Án timpul primului ciclu (0 - 20 ms). Amplitudinea acestui curent de scurtcircuit iniÍial este caracterizatŸ prin trei parametri:o reactanÍa subtranzitorie a generatorului,o nivelul de excitaÍie al generatorului la momentul producerii defectului Ûio impedanÍa circuitului unde s-a produs defectul.ImpedanÍa de scurtcircuit a generatorului de luat Án considerare este, de fapt, reactanÍa subtranzitorie, exprimatŸ Án % Ûi este furnizatŸ de producŸtor, X"d. Valorile tipice sunt de la 10 la 15%. ImpedanÍa subtranzitorie a generatorului se calculeazŸ cu relaÍia:

′′ = ′′ =X dU x d

Sn(ohms)

where S Un n

2

1003 IX"d(ohmi) unde

n Perioada tranzitoriePerioada tranzitorie se plaseazŸ Ántre 100 Ûi 500 ms de la momentul producerii defectului. Pornind de la valoarea curentului de defect al perioadei subtranzitorii, curentul scade pÊnŸ la cca. 1.5 - 2 In.ImpedanÍa de scurtcircuit de luat Án considerare pentru aceastŸ perioadŸ este reactanÍa tranzitorie, exprimatŸ Án % Ûi este, de asemenea, datŸ de producŸtor, X'd. Valorile tipice sunt Ántre 20 Ûi 30%.n Perioada de stabilitatePerioada de stabilitate se plaseazŸ dupŸ 500 ms de la momentul producerii defectului.DacŸ defectul persistŸ tensiunea produsŸ de generator scade, ÁnsŸ regulatorul de excitaÍie cautŸ sŸ determine revenirea acesteia la valoarea iniÍialŸ. Rezultatul este stabilizarea curentului de scurtcircuit:o dacŸ excitaÍia generatorului nu creÛte Án timpul scurtcircuitului (nu existŸ supraexcitaÍie), dar este menÍinutŸ la nivelul dinainte de momentul apariÍiei defectului, atunci curentul se stabilizeazŸ la o valoare datŸ de reactanÍa sincronŸ Xd a generatorului. Valoarea tipicŸ pentru Xd este mai mare de 200%. În consecinÍŸ, curentul final va fi mai mic decÊt curentul nominal al generatorului Ûi anume, Án jur de 0,5 In;o dacŸ generatorul este echipat cu supraexcitaÍie sau cu excitaÍie mixtŸ, creÛterea tensiunii de excitaÍie va determina o creÛtere a curentului de defect (pentru cca. 10 secunde) la o valoare de cca. 2 - 3 ori curentul nominal al generatorului.

ProtecÍia la scurtcircuitCalculul curentului de scurtcircuitCurentul de scurtcircuit este suma dintre:n curentul aperiodic;n curentul aproximativ sinusoidal.EcuaÍia curentului de scurtcircuit aratŸ faptul cŸ aceasta este compusŸ din trei perioade succesive (vezi Fig. N4).


N4

Tab. N5: Exemplu de tabel de impedanÍe.

Fig N6: Exemplu de tablou pentru consumatori prioritari, alimentaÍi (Án cazuri de urgenÍŸ) printr-un generator.


Calculul curentului de scurtcircuitÎn mod normal, producŸtorii fac publice valorile impedanÍelor Ûi constantelor de timp necesare pentru analiza funcÍionŸrii Án perioadele tranzitorii sau permanente (vezi Tab. N5).

RezistenÍele sunt Ántotdeauna neglijabile Án comparaÍie cu reactanÍele. ParametrIi pentru calculul curentului de scurtcircuit sunt:n Valoarea curentului de scurtcircuit la bornele generatoruluiCurentul de scurtcircuit de valoare mare, Án perioada tranzitorie, este dat de relaÍia:

Isc3 = Un 1 (X'd Án ohmi) X'd √3

sau

Isc3 = In 100 (X'd Án %) X'd

unde Un este tensiunea de linie (fazŸ-fazŸ) a generatorului.NotŸ: AceastŸ valoare poate fi comparatŸ cu cea a curentului de scurtcircuit de la bornele unui transformator. Astfel, pentru aceeaÛi putere, curentul de scurtcircuit produs Án apropiere de bornele unui generator va fi de 5 - 6 ori mai mic decÊt cel produs la bornele unui transformator (sursa principalŸ).AceastŸ diferenÍŸ este mai mult accentuatŸ de faptul cŸ, Án general, puterea generatorului este mai micŸ decÊt a transformatorului (vezi Fig. N6).

Atunci cÊnd o reÍea este alimentatŸ de cŸtre o sursŸ NormalŸ 1 de 2.000 kVA, curentul de scurtcircuit pe barele tabloului principal de JT este de 42 kA. Atunci cÊnd reÍeaua este alimentatŸ de cŸtre o sursŸ de RezervŸ 2 de 500 kVA cu reactanÍa tranzitorie de 30%, curentul de scurtcircuit va avea valoarea de aproximativ 2,5 kA, adicŸ de 16 ori mai micŸ decÊt cea Án cazul sursei principale.

(kVA) 75 200 400 800 1.600 2.500X”d 10,5 10,4 12,9 10,5 18,8 19,1X’d 21 15,6 19,4 18 33,8 30,2Xd 280 291 358 280 404 292

N5

1.2 ProtecÍia reÍelei de joasŸ tensiune din avalProtecÍia circuitelor prioritareAlegerea capacitŸÍii de rupere a Ántreruptoarelor automateAceasta trebuie totdeauna corelatŸ cu de caracteristicile sursei normale (transformatorul MT/JT).

Alegerea Ûi reglajele declanÛatoarelor la scurtcircuit temporizate n Tablourile secundareValorile nominale ale dispozitivelor de protecÍie alimentate din tablourile de distribuÍie secundare Ûi finale sunt Ántotdeauna mai mici decÊt curentul nominal al generatorului. În consecinÍŸ, cu excepÍia unor cazuri speciale, condiÍiile sunt similare alimentŸrii prin transformator.n Tabloul general de distribuÍieDimensionarea dispozitivului principal de protecÍie se face, Án mod normal, similar cu cel al generatorului. Reglajul declanÛŸrii protecÍiei trebuie sŸ se realizeze Án conformitate cu caracteristicile generatorului (a se vedea secÍiunea “ProtecÍia la scurtcircuit”).Selectivitatea dispozitivelor de protecÍie a consumatorilor prioritari cu protecÍia de pe generator trebuie sŸ se facŸ prin reglaje ale acesteia din urmŸ (poate fi chiar obligatorie pentru surse de alimentare de siguranÍŸ). Este necesar, de asemenea, sŸ se verifice reglarea corectŸ a pragului de declanÛare a dispozitivelor de protecÍie a sursei principale cu cel al dispozitivelor de protecÍie din aval (reglate Án mod normal la 10 In).NotŸ: CÊnd se alimenteazŸ de la generator, utilizarea unei protecÍii Ámpotriva curentului rezidual de micŸ sensibilitate permite monitorizarea izolaÍiei Ûi asigurŸ, foarte uÛor, selectivitatea.

ProtecÍia utilizatorilorÎn cazul sistemelor de legare la pŸmÊnt IT (al doilea defect) Ûi TN, protecÍia oamenilor Ámpotriva contactelor indirecte, este asiguratŸ prin protecÍia la scurtcircuit temporizatŸ a Ántreruptoarelor automate. FuncÍionarea lor trebuie asiguratŸ atÊt Án cazul Án care instalaÍia este alimentatŸ de cŸtre sursa normalŸ (transformator), cÊt Ûi dacŸ este alimentatŸ prin sursa de rezervŸ (generator).

Calculul curentului de defect de izolaÍie ReactanÍa homopolarŸ este menÍionatŸ de cŸtre producator ca fiind % din U0, X’0.Valoarea tipicŸ este 8%.Curentul de scurtcircuit monofazat fazŸ-neutru este dat de de relaÍia:

I f X o

=′ + ′

UnX d

32

Curentul de defect de izolaÍie Án sistemele TN este uÛor superior curentului de scurtcircuit trifazat. De exemplu, Án eventualitatea unui defect de izolaÍie Án instalaÍia din exemplul anterior, curentul de defect de izolaÍie este 3 kA.

1.3 FuncÍii de monitorizareDatoritŸ caracteristicilor specifice ale generatorului Ûi ale variaÍiilor lor, parametrii corespunzŸtori de funcÍionare ai acestuia trebuie sŸ fie monitorizaÍi, mai ales Án cazul unor sarcini speciale.Comportarea generatorului este diferitŸ faÍŸ de cea a unui transformator:n puterea activŸ este optimizatŸ pentru un factor de putere = 0,8;n la mai puÍin de 0,8 factor de putere, prin creÛterea excitaÍiei, generatorul poate genera putere reactivŸ.

Bateria de condensatoareUn generator Án gol conectat la o baterie de condensatoare se poate autoexcita, aceasta conducÊnd la o supratensiune.Bateria de condensatoare instalatŸ pentru corecÍia factorului de putere trebuie, prin urmare, deconectatŸ. Aceasta se poate realiza printr-un semnal trimis regulatorului varmetric (dacŸ acesta este conectat la sistemul care urmŸreÛte sarcina generatorului), sau direct prin deschiderea Ántreruptorului automat prin care se alimenteazŸ bateria de condensatoare.DacŸ bateria este, ÁnsŸ, Án continuare necesarŸ nu se va utiliza regulatorul pentru corecÍia factorului de putere Án acest caz (reglaj incorect Ûi prea Áncet).

Repornirea motorului Ûi reaccelerareaGeneratorul poate furniza un curent Ántre 3 - 5 ori curentul sŸu nominal numai Án perioada tranzitorie.Motorul absoarbe aproximativ 6 In pe perioada de pornire (2 - 20 s).



N6

În cazul unor sarcini tip motor, dacŸ Σ Pmotor este mare, pornirea simultanŸ a acestora genereazŸ un vÊrf de curent de valoare foarte mare, care poate determina cŸderi mari de tensiune datoritŸ valorilor mari ale reactanÍelor tranzitorii Ûi subtranzitorii ale generatorului (20 la 30%), cu riscuri Án ceea ce priveÛte:n nepornirea motoarelor;n creÛterea de temperaturŸ datoratŸ prelungirii perioadei de pornire a motoarelor motivate de cŸderea de tensiune;n declanÛarea dispozitivelor de protecÍie termicŸ.Mai mult, reÍeaua Ûi dispozitivele de comandŸ sunt afectate de cŸderea de tensiune.

AplicaÍie (vezi Fig. N7)Un generator alimenteazŸ mai multe motoare.Caracteristicile la scurtcircuit al generatorului sunt: Pn = 130 kVA, la un factor de putere de 0,8 Ûi In = 150 A.X’d = 20% (de exemplu), prin urmare, Isc = 750 A.n Σ Pmotoare este 45 kW (45% din puterea generatorului).Calculul cŸderii de tensiune la pornirea simultanŸ a motoarelor:Σ Pmotor = 45 kW, Im = 81 A, deci un curentul de pornire Id = 480 A pe perioada de la 2 la 20 s.CŸderea de tensiune pe barŸ Án cazul pornirii simultane a motoarelor este:Voltage drop on the busbar for simultaneous motor starting:

∆UU

d nsc n

= −−

I II I

in %

∆U = 55%which is not tolerable for motors (failure to start).

(Án %)

ΔU = 55%, ceea ce nu este suportabil pentru motoare (eÛec la pornire).n Σ Pmotoare este 20 kW (20 % din puterea generatorului).Calculul cŸderii de tensiune la pornire:Σ Pmotor = 20 kW, Im = 35 A, deci un curent de pornire Id = 210 A pe perioada de la 2 la 20 s.CŸderea de tensiune pe bare va fi:Voltage drop on the busbar for simultaneous motor starting:

∆UU

d nsc n

= −−

I II I

in %

∆U = 55%which is not tolerable for motors (failure to start).

(Án %)

ΔU = 10%, ceea ce este mult (depinde de tipul de sarcinŸ), dar totuÛi este suportabil.

Fig N7: Repornirea motoarelor prioritare (ΣP > 1/3 Pn).


SoluÍii de repornire

n DacŸ Pmax a celui mai mare motor >

If the Pmax of the largest motor > 13

Pn, a progressive starter must be, pe acesta trebuie instalat un dispozitiv

de ameliorare a pornirii;

n DacŸ Σ Pmotoare >

If the Pmax of the largest motor >

13

Pn, a progressive starter must be, repornirea acestora trebuie sŸ se facŸ Án cascadŸ,

comandatŸ de un PLC

n DacŸ Σ Pmotoare <

If the Pmax of the largest motor >

13

Pn, a progressive starter must be, nu sunt probleme la repornire.

N7

Fig N8: Grup Generator combinat cu UPS pentru asigurarea calitŸÍii energiei electrice.

By-pass


Puterea UPS-uluiPuterea UPS-ului trebuie sŸ fie corespunzŸtoare:n puterii nominale a sarcinilor din aval. Aceasta este suma puterilor aparente Pa absorbite de cŸtre fiecare circuit. Mai mult, pentru a nu supradimensiona instalaÍia, trebuie luatŸ Án considerare capacitatea de suprasarcinŸ a UPS-ului (de ex.: 1,5 In pentru 1 minut Ûi 1,25 In pentru 10 minute);n puterii cerute pentru reÁncŸrcarea bateriilor. Acest curent este proporÍional cu autonomia cerutŸ pentru o putere datŸ. Valoarea Sr a UPS-ului este datŸ de relaÍia: Sr = 1,17 x Pn.Tabelul N9 defineÛte curenÍii de declanÛare Ûi dispozitivele de protecÍie pentru alimentarea redresorului (Alimentarea 1) Ûi a alimentŸrii de rezervŸ (Alimentarea 2).

Sarcini neliniare - Exemplul unui UPSSarcini neliniareÎn principal, acestea sunt:n circuite magnetice saturate;n lŸmpi cu descŸrcare, lŸmpi fluorescente;n convertizoare electronice;n sisteme de calcul: PC, calculatoare, etc.Aceste sarcini genereazŸ curenÍi armonici: alimentate de cŸtre un generator aceastea pot genera distorsiuni mari de tensiune datoritŸ puterii de scurtcircuit scŸzute a generatorului.

Surse neÁntreruptibile de putere (UPS) (vezi Fig. N8)CombinaÍia dintre un UPS Ûi un generator este cea mai bunŸ soluÍie pentru asigurarea unei bune calitŸÍi a energiei electrice, cu o lungŸ autonomie, ce poate fi utilizatŸ pentru alimentarea sarcinilor sensibile.De asemenea, redresorul reprezintŸ o sarcinŸ neliniarŸ. La dispariÍia sursei normale autonomia UPS-ului pe baterii trebuie sŸ acopere timpul necesar pentru pornirea Ûi conectarea generatorului.


N8

Tab. N9: CurenÍii de declanÛare ale dispozitivelor de protecÍie pentru alimentarea principalŸ (redresor) Ûi pentru alimentarea de rezervŸ.

Puterea nominalŸ Valoarea curentului (A)Pn (kVA) Alimentarea 1 cu baterii Alimentarea 2 trifazate la 400 V - I1 trifazatŸ la 400 V - Iu40 86 60,560 123 9180 158 121100 198 151120 240 182160 317 243200 395 304250 493 360300 590 456400 793 608500 990 760600 1.180 912800 1.648 1.215

Fig N10: Pornirea progresivŸ a ÁncŸrcŸrii redresorului UPS-ului.


CombinaÍia Grup generator/UPSn Repornirea redresorului alimentat din generatorRedresorul UPS-ului poate fi echipat cu un sistem de Áncepere progresivŸ a ÁncŸrcŸrii pentru a Ámpiedica apariÍia unor curenÍi de declanÛare nedoriÍi atunci cÊnd instalaÍia comutŸ pe generator (vezi Fig. N10).

n Armonicile Ûi distorsiunea tensiuniiDistorsiunea de tensiune totalŸ τ se defineÛte prin relaÍia:

unde Uh este armonica de tensiune de ordin h.AceastŸ valoare depinde de:o curenÍii armonici generaÍi de redresor (proporÍionali cu puterea Sr a redresorului),o reactanÍa subtranzitorie longitudinalŸ X’’d a generatorului,o puterea Sg a generatorului.

Se defineÛte

, tensiunea relativŸ de scurtcircuit a generatorului,

adusŸ spre a fi redresatŸ, adicŸ, τ = f(U’Rcc).

N9

Fig N11: Grafic pentru calculul distorsiunii armonice.

Graficul indicŸ:n τ ca o funcÍie de U’Rcc, saun U’Rcc ca o funcÍie de τde la care se va determina puterea Sg a generatorului.

Exemplu: Alegerea generatoruluin UPS 300 kVA fŸrŸ filtru, reactanÍa subtranzitorie de 15%.Puterea Sr a redresorului este Sr = 1,17 x 300 kVA = 351 kVAPentru τ =7 %, graficul dŸ U’Rcc = 4%, puterea Sg este:

n UPS 300 kVA cu filtru, reactanÍa subtranzitorie de 15%.Pentru τ < 5 %, graficul dŸ U’Rcc = 12%, puterea Sg este:

NotŸ: Cu un tranformator Án amonte de 630 kVA Ûi cu un UPS fŸrŸ filtre de 300 kVA, se poate obÍine un raport de 5%.Rezultatul indicŸ faptul ca funcÍionarea unui generator trebuie continuu monitorizatŸ din punct de vedere al curenÍilor armonici.DacŸ distorsiunea armonicŸ de tensiune este prea mare, utilizarea unui filtru de reÍea este cea mai bunŸ soluÍie de utilizat pentru a o aduce Án limite care pot fi tolerate de sarcinile sensibile.


Nota 1: ÎntrucÊt reactanÍa subtranzitorie este mare, distorsiunea armonicŸ este prea mare Án comparaÍie cu valoarea admisibilŸ (7 - 8%) pentru motive economice ÍinÊnd de alegerea generatorului: utilizarea unui filtru adecvat reprezintŸ o soluÍie optimŸ Ûi eficientŸ din punct de vedere al costurilor. Nota 2: Distorsiunea armonicŸ nu are efecte negative asupra redresorului dar poate avea astfel de efecte asupra altor sarcini alimentate, Án paralel cu redresorul.

AplicaÍiePentru determinarea distorsiunii τ de tensiune Án funcÍie de U’Rcc este utilizatŸ urmŸtoarea reprezentare graficŸ (vezi Fig. N11).


N10

(1) În cazul sistemelor TN-C, grupul generator este privit ca “un generator”, iar Án cazul sistemului TN-S, ca o “sarcinŸ“.

Fig N12: Defectul de izolaÍie Án interiorul unui generator.

Defectele grupurilor generatoare ca sarcinŸ (vezi Fig. N13 Ûi N14 )Unul din grupurile generatoare conectate Án paralel poate sŸ nu mai funcÍioneze ca generator ci ca un motor (datoritŸ pierderii excitaÍiei, de exemplu). Aceasta poate produce suprasarcinŸ asupra celorlalte grupuri generatoare Ûi deci, sŸ conducŸ la Ántreruperea alimentŸrii cu energie electricŸ a instalaÍiei.Pentru a verifica cŸ grupul generator furnizeazŸ energie electricŸ instalaÍiei (deci functioneazŸ ca generator), este necesar sŸ se verifice direcÍia de circulaÍie a fluxului energiei electrice cŸtre sistemul de bare, utilizÊnd verificarea “puterii inverse”. DacŸ se produce un defect, de exemplu, un grup generator funcÍioneazŸ ca motor, aceastŸ funcÍie va elimina grupul generator defect.

Legarea la pŸmÊnt a grupurilor generatoare conectate Án paralelLegarea la pŸmÊnt a grupurilor generatoare conectate Án paralel poate conduce la o circulaÍie de curenÍi de defect (armonica de ordinul 3 Ûi armonicile multiplu de 3) prin conectarea bornelor lor de neutru la o prizŸ de pŸmÊnt comunŸ (sistemele TN sau TT). În consecinÍŸ, pentru a Ámpiedica circulaÍia acestor curenÍi Ántre grupurile generatoare se recomandŸ instalarea unei rezistenÍe de decuplare pe circuitul de conectare la pŸmÊnt.

Fig N13: DirecÍia transferului de energie: Grupul generator ca un generator.

Fig N14: DirecÍia tranferului de energie: grupul generator ca sarcinŸ.


1.4 Conectarea Án paralel a generatoarelorIndiferent de tipul de aplicaÍie (surse de siguranÍŸ, surse alternative sau surse deproducÍie) conectarea generatoarelor Án paralel impune un management fin al conectŸrii, Ûi anume, funcÍii de monitorizare.

Punerea Án paralelÎntrucÊt generatoarele produc energie, Án paralel, pe aceeaÛi sarcinŸ, ele trebuie sŸ fie corect sincronizate (tensiune, frecvenÍŸ) iar distribuÍia sarcinii trebuie sŸ fie adecvat echilibratŸ. AceastŸ funcÍie este ÁndeplinitŸ de regulatorul fiecŸrui generator (regulator termic Ûi de excitaÍie). Parametrii (tensiune, frecvenÍŸ) sunt monitorizaÍi Ánainte de conectare; dacŸ valorile acestor parametrii sunt corecte, conectarea Án paralel poate avea loc.

Defectele de izolaÍie (vezi Fig. N12)Un defect de izolaÍie produs Án carcasa metalicŸ a unui generator poate crea serioase probleme acestuia mai ales dacŸ reprezintŸ un scurtcircuit monofazat fazŸ-neutru. Defectul trebuie detectat Ûi eliminat rapid, altfel, celelalte generatoare pot alimenta defectul cu energie, iar protecÍiile lor vor declanÛa la suprasarcinŸ: continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a instalaÍiei nu mai este asiguratŸ. ProtecÍia Ámpotriva defectelor de punere la pŸmÊnt (GFP) din interiorul generatorului este utilizatŸ pentru:n deconectarea rapidŸ a defectelor la generator Án scopul pŸstrŸrii continuitŸÍii Án alimentarea cu energie electricŸ;n a nu funcÍiona Án cazul defectŸrii circuitelor de control ale generatorului, Án sensul de a-l opri din funcÍionare Ûi de a limita daunele.ProtecÍia Ámpotriva defectelor de punere la pŸmÊnt (GFP) este de tip “rezidualŸ” Ûitrebuie sŸ fie instalatŸ cÊt mai aproape posibil de dispozitivul de protecÍie Án sistemele TN-C/TN-S(1) al fiecŸrui generator, cu conectarea carcasei la conductorul de protecÍie separat PE. Acest tip de protecÍie este uzual numit “defect restrictiv de punere la pŸmÊnt”.

N11

2 Surse neÁntreruptibile (UPS)

2.1 Disponibilitatea Ûi calitatea energiei electricePerturbaÍiile prezentate mai sus pot afecta:n siguranÍa oamenilor;n siguranÍa bunurilor;n viabilitatea economicŸ a unei companii sau a unui proces de producÍie.PerturbaÍiile trebuie prin urmare eliminate.În acest scop existŸ soluÍii tehnice cu un grad diferit de eficienÍŸ. Aceste soluÍii pot fi comparate pe baza a douŸ criterii:n disponibilitatea puterii furnizate;n calitatea energiei furnizate.Disponibilitatea puterii furnizate poate fi apreciatŸ ca timpul dintr-un an cÊnd aceastŸ putere a fost prezentŸ la bornele sarcinii. Disponibilitatea este afectatŸ, Án principal, de Ántreruperi Án alimentare datorate nefuncÍionŸrii furnizorului de putere sau datoritŸ defectelor electrice.ExistŸ un numŸr de soluÍii pentru limitarea riscurilor:n divizarea instalaÍiei astfel ÁncÊt sŸ se utilizeze mai multe surse de energie Án loc de una;n subdivizarea instalaÍiei Án circuite prioritare Ûi neprioritare, acolo unde alimentarea circuitelor prioritare se poate face, la nevoie, din altŸ sursŸ disponibilŸ;n sacrificarea, la nevoie, a unor consumatori astfel ÁncÊt sŸ poatŸ fi utilizatŸ o putere mai micŸ pentru alimentarea de rezervŸ;n alegerea unui sistem de tratare a neutrului adecvat pentru a ÁmbunŸtŸÍi continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ, de exemplu sistemul IT;n selectivitatea dispozitivelor de protecÍie (declanÛarea selectivŸ) pentru a limita consecinÍele unui defect produs Ántr-o parte a instalaÍiei.De menÍionat cŸ, singura modalitate de a asigura disponibilitatea puterii Án perioadele de nefuncÍionare a sursei principale de alimentare este existenÍa, Án afara mŸsurilor amintite mai sus, a unei surse alternative autonome, mŸcar pentru circuitele prioritare (vezi Fig. N15).

Fig. N15: Disponibilitatea energiei electrice.

În eventualitatea apariÍiei unor probleme Án reÍeaua principalŸ aceastŸ sursŸ alternativŸ preia sarcina sursei principale dar trebuie avuÍi Án vedere doi factori:n timpul de transfer (timpul necesar preluŸrii sarcinii de cŸtre sursa alternativŸ) care trebuie sŸ fie acceptat de cŸtre receptori;n durata de timp cÊt aceastŸ sursŸ alternativŸ poate alimenta receptorii.Calitatea energiei electrice este determinatŸ de eliminarea perturbaÍiilor prezentate anterior, de la bornele sarcinii.O sursŸ alternativŸ este o soluÍie pentru asigurarea disponibilitŸÍii energiei la bornele sarcinii ÁnsŸ, Án multe cazuri, aceasta nu garanteazŸ calitatea energiei livrate, cu referire la perturbaÍiile de mai sus.


N12

În zilele noastre, multe aplicaÍii electronice sensibile necesitŸ o alimentare cu energie electricŸ fŸrŸ astfel de perturbaÍii, nemaivorbind de Ántreruperi, cu toleranÍe stricte, mai mici decÊt cele ale furnizorului de electricitate.Acesta este, de exemplu, cazul reÍelelor de calculatoare (Data-center), al centralelor telefonice Ûi al multor procese industriale de comandŸ Ûi monitorizare. Aceste aplicaÍii necesitŸ soluÍii care sŸ asigure Án acelaÛi timp disponibilitate Ûi calitate pentru energia electricŸ furnizatŸ.

SoluÍia cu UPSSoluÍia pentru aplicaÍiile sensibile este utilizarea unei interfeÍe Ántre sursa de alimentare Ûi sarcinile sensibile, astfel ÁncÊt, tensiunea furnizatŸ:n sŸ nu prezinte perturbaÍii existente, Án mod normal, la sursa de energie Ûi sŸ fie Án conformitate cu toleranÍele stricte impuse de sarcini;n sŸ fie disponibilŸ Án eventualitatea unei Ántreruperi a alimentŸrii cu energie electricŸ provenitŸ de la sursa principalŸ, Án toleranÍele specificate. UPS-urile (surse neÁntreruptibile de energie) satisfac aceste cerinÍe Án ceea ce priveÛte disponibilitatea Ûi calitatea energiei, deoarece:n alimenteazŸ sarcinile cu valori de tensiune care corespund strict cu toleranÍele impuse, prin utilizarea unui invertor;n furnizeazŸ Án mod autonom energie electricŸ, prin utilizarea bateriilor; n Ánlocuiesc sursa principalŸ de energie electricŸ cu timp de transfer zero, fŸrŸ nici o Ántrerupere Án alimentarea sarcinii, prin utilizarea unui Ántreruptor cu comutare staticŸ.Aceste caracteristici fac din UPS-uri sursa idealŸ de alimentare a aplicaÍiilor sensibile deoarece acestea asigurŸ disponibilitatea Ûi calitatea energiei electrice de alimentare indiferent de starea sursei principale.Un UPS este alcŸtuit din urmŸtoarele componente principale:n redresorul/ÁncŸrcŸtor, care produce energie de curent continuu pentru ÁncŸrcarea bateriilor Ûi alimentarea invertorului;n invertorul care produce energie electricŸ de calitate, adicŸ:o fŸrŸ perturbaÍiile prezente Án cazul sursei de alimentare principale, adicŸ, micro-Ántreruperi,o cu toleranÍe compatibile cu cerinÍele dispozitivelor electronice sensibile (de ex:pentru gama Galaxy, toleranÍele Án amplitudine ±0,5% Ûi frecvenÍŸ ±1%, comparativ cu ±10 %, respectiv ± 5% Án cazul sursei principale, ceea ce reprezintŸ factori de ÁmbunŸtŸÍire de 20, respectiv 5);n bateriile de acumulatori, care furnizeazŸ un timp de salvare (de la 8 minute la 1 orŸsau mai mult) pentru a asigura protecÍia oamenilor Ûi a bunurilor prin Ánlocuirea sursei principale Án caz de nevoie.n comutatorul static, un dispozitiv bazat pe semiconductoare care transferŸ sarcina de la invertor la sursa principalŸ Ûi Ánapoi fŸrŸ nici o Ántrerupere Án alimentarea cu energie.

2.2 Tipuri de UPS-uri staticeTipurile de UPS-uri statice sunt definite de standardul CEI 62040.Standardul considerŸ trei moduri de funcÍionare:n standby pasiv (sau “off-line”);n Án operare interactivŸ;n dublŸ conversie (sau “on-line”).Aceste definiÍii se referŸ la funcÍionarea UPS-urilor cu referire la sursa de alimentare, inclusiv sistemul de distribuÍie din amonte de UPS-uri.Standardul CEI 62040 defineÛte urmŸtorii termeni:n putere primarŸ: puterea Án mod normal continuu disponibilŸ care este uzual furnizatŸ de compania de electricitate sau uneori de cŸtre generatorul propriu al utilizatorului;n puterea de standby: puterea care urmeazŸ sŸ ÁnlocuiascŸ puterea primarŸ Án eventualitatea unei cŸderi a sursei principale;n puterea de bypass: puterea furnizatŸ pe calea de ocolire (bypass).Practic vorbind, un UPS este echipat cu douŸ intrŸri de curent alternativ care, Án acest manual se numesc intrarea normalŸ c.a. Ûi intrarea de bypass c.a.n intrarea normalŸ c.a., menÍionatŸ ca intrarea 1, este alimentatŸ de la sursa primarŸ, adicŸ printr-un cablu conectat la sursa din sistemul de alimentare al furnizorului sau din sistemul de distribuÍie privat;n intrarea de bypass c.a., menÍionatŸ ca intrarea 2, este Án general alimentatŸ din sursa de rezervŸ, adicŸ printr-un cablu conectat la o sursŸ de alimentare din amonte alta decÊt cea care alimenteazŸ intrarea normalŸ c.a., Án fapt, o sursŸ alternativŸ (de exemplu un grup generator sau alt UPS, etc.).CÊnd puterea de standby nu este disponibilŸ, intrarea de bypass c.a. este alimentatŸ cu putere primarŸ (al doilea cablu paralel cu cel conectat pentru alimentarea sursei normale).Intrarea de bypass c.a. este utilizatŸ sŸ alimenteze linia de bypass ale UPS-ului, dacŸ acestea existŸ. În consecinÍŸ linia de bypass este alimentatŸ cu putere primarŸ sau de standby Án funcÍie de disponibilitatea unei surse de putere de standby.


N13

Fig. N17: FuncÍionarea UPS-ului Án modul operare interactivŸ.

Fig. N16: FuncÍionarea UPS-ului Án modul standby pasiv.


FuncÍionarea UPS Án modul standby pasiv (off-line)Principiul de funcÍionareInvertorul este conectat Án paralel cu intrarea c.a. Án standby (vezi Fig. N16).n Modul normalSarcina este alimentatŸ de la sursa principalŸ printr-un filtru care eliminŸ anumite perturbaÍii Ûi asigurŸ un anumit grad de reglare a tensiunii (standardele vorbesc despre “dispozitive adiÍionale pentru a asigura reglarea puterii”). Invertorul funcÍioneazŸ Án modul standby pasiv.n Modul alimentare pe bateriiAtunci cÊnd valorile tensiunii alternative de intrare sunt Án afara toleranÍelor specificate de cŸtre UPS sau la cŸderea sursei principale de alimentare, invertorul Ûi bateriile de acumulatori intervin pentru a se asigura continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a sarcinii Ántr-un timp de transfer foarte scurt (< 10 ms).UPS-ul continuŸ sŸ funcÍioneze pe baterii pÊnŸ la completa descŸrcare a bateriilor sau pÊnŸ cÊnd sursa principalŸ revine la normal, ceea ce provoacŸ trecerea sarcinii Ánapoi pe intrarea normalŸ de c.a. (modul normal).UtilizareAceastŸ configuraÍie este, de fapt, un compromis Ántre un nivel acceptabil de protecÍie Ámpotriva perturbaÍiilor Ûi costuri. Poate fi utilizatŸ doar pentru puteri mici (< 2 kVA) Ûi funcÍioneazŸ fŸrŸ un transfer static real, astfel ÁncÊt, pentru transferul sarcinii pe invertor, este necesar un anumit timp. Acest timp este acceptabil pentru anumite aplicaÍii, ÁnsŸ este incompatibil cu performanÍele impuse de sistemele mai sofisticate Ûi mai sensibile (ex. centre de date, centrale telefonice, etc.).Mai mult, frecvenÍa nu este reglatŸ Ûi nu existŸ bypass.NotŸ: În modul normal, energia sursei principale care alimenteazŸ sarcina nu circulŸprin invertor, de aceea, acest tip de UPS se mai numeÛte Ûi “off-line”. Acest termen induce totuÛi Án eroare deoarece, de asemenea, sugereazŸ “nealimentat de la sursa principalŸ”, cÊnd, de fapt, Án cazul funcÍionŸrii normale, sarcina este alimentatŸ de la sursa principalŸ via intrarea c.a. De aceea, standardul CEI 62040 recomandŸ utilizarea termenului de “standby pasiv”.

FuncÍionarea UPS-ului Án modul line-interactiv (op. interactivŸ)Principiul de funcÍionareInvertorul este conectat Án paralel cu intrarea de c.a. Ántr-o configuraÍie de standby, dar ÁncarcŸ, de asemenea, bateriile. El interacÍioneazŸ (Án mod reversibil) cu intrarea de c.a. a sursei (vezi Fig. N17).n Modul normalSarcina este alimentatŸ cu putere via o conexiune paralelŸ a intrŸrii de c.a. cu cea a invertorului. Invertorul funcÍioneazŸ Án sensul ÁnbunŸtŸÍirii calitŸÍii tensiunii livrate sarcinii Ûi/sau pentru a ÁncŸrca bateriile. FrecvenÍa tensiunii de ieÛire depinde de frecvenÍa intrŸrii de c.a.n Modul alimentare pe bateriiAtunci cÊnd valorile tensiunii alternative de ieÛire sunt Án afara toleranÍelor specificate de cŸtre UPS sau la cŸderea sursei principale de alimentare, invertorul Ûi bateriile intervin pentru a se asigura continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a sarcinii, Án urma unui transfer fŸrŸ Ántrerupere, utilizÊnd un Ántreruptor static de transfer, care deconecteazŸ, de asemenea, intrarea de c.a pentru a Ámpiedica circulaÍia puterii de la invertor spre amonte. UPS-ul continuŸ sŸ funcÍioneze pe baterii pÊnŸ la completa descŸrcarea a acestora sau pÊnŸ cÊnd sursa principalŸ revine la normal, ceea ce provoacŸ trecerea sarcinii Ánapoi pe intrarea normalŸ de c.a. (modul normal).n Modul bypassAcest tip de UPS poate fi echipat cu un bypass. DacŸ una dintre funcÍiile UPS-ului dispare, sarcina poate fi transferatŸ cŸtre intrarea de bypass (alimentatŸ de la sursa principalŸ sau de la sursa de standby, Án funcÍie de instalaÍie).UtilizareAceastŸ configuraÍie nu este adecvatŸ alimentŸrii sarcinilor sensibile Án cazul puterilor mari deoarece reglajul frecvenÍei nu este posibil. Din acest motiv, este rar utilizatŸ Ûi doar pentru puteri mici.

FuncÍionarea UPS Án modul dublŸ conversie (on-line)Principiul de funcÍionareInvertorul este conectat Án serie Ántre intrarea de c.a Ûi aplicaÍie.n Modul normalÎn timpul funcÍionŸrii Án modul normal, Ántreaga energie furnizatŸ sarcinii trece prin redresorul/ÁncŸrcŸtor Ûi invertor, care realizeazŸ, ÁmpreunŸ o dublŸ conversie(c.a.-c.c-c.a.), de aici Ûi numele.n Modul alimentare pe bateriiAtunci cÊnd valorile tensiunii alternative de ieÛire sunt Án afara toleranÍelor specificate de cŸtre UPS sau la cŸderea sursei principale de alimentare, invertorul Ûi bateriile intervin pentru a se asigura continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a sarcinii, Án urma unui transfer fŸrŸ Ántrerupere, utilizÊnd un Ántreruptor static de transfer. UPS-ul continuŸ sŸ funcÍioneze pe baterii pÊnŸ la completa descŸrcare sau pÊnŸ cÊnd sursa principalŸ revine la normal, ceea ce provoacŸ trecerea sarcinii Ánapoi pe intrarea normalŸ de c.a. (modul normal).


N14

Fig. N18: FuncÍionarea UPS-ului Án modul dublŸ conversie.


n Modul bypassAcest tip de UPS este Án general echipat cu un bypass static, iar uneori Ûi cu un Ántreruptor static (vezi Fig. N18).Sarcina poate fi transferatŸ fŸrŸ Ántreruperea alimentŸrii, pe intrarea de bypass (alimentatŸ de la sursa principalŸ sau de la sursa de standby, Án funcÍie de instalaÍie), Án urmŸtoarele cazuri:o cŸderea UPS-ului;o curenÍi de sarcinŸ tranzitorii (Ûocuri de curent sau curenÍi de defect);o vÊrfuri de curent ale sarcinii.TotuÛi, prezenÍa bypass-ului presupune faptul cŸ frecvenÍele de intrare Ûi de ieÛire sunt identice iar dacŸ nivelele de tensiune nu sunt egale, se impune un transformator pe bypass.Pentru anumite sarcini, UPS-urile trebuie sŸ fie sincronizate cu puterea de pe intrarea de bypass pentru a se asigura continuitatea alimentŸrii cu energie electricŸ a sarcinii. Mai mult, atunci cÊnd UPS-ul este Án modul bypass, o perturbaÍie pe intrarea de c.a. a sursei principale se poate transmite direct sarcinii deoarece invertorul nu este implicat Án circuit.NotŸ: O altŸ linie de bypass, deseori numitŸ linie de bypass de ÁntreÍinere este disponibilŸ Án scopuri de ÁntreÍinere. Poate fi acÍionatŸ printr-un Ántreruptor manual.

UtilizareÎn aceastŸ configuraÍie timpul necesar de transfer al sarcinii cŸtre invertor este neglijabil datoritŸ dispozitivului Ántreruptorului static.De asemenea, frecvenÍa Ûi tensiunea de la ieÛire nu depind de condiÍiile de tensiune Ûi frecvenÍa de intrare. Aceasta ÁnseamnŸ cŸ atunci cÊnd este proiectat Án acest scop, UPS-ul poate funcÍiona ca un convertizor de frecvenÍŸ.Practic vorbind, aceasta este configuraÍia utilizatŸ Án principal Án cazul puterilor medii Ûi mari (de la 10 kVA Án sus). În continuarea acestui capitol se va considera doar aceastŸ configuraÍie.NotŸ: Acest tip de UPS este deseori numit “on-line“, aceasta ÁnsemnÊnd cŸ sarcina este Án mod continuu alimentatŸ prin intermediul invertorului, indiferent de caracteristicile intrŸrii de c.a. Acest termen induce, totuÛi Án eroare deoarece sugereazŸ “alimentarea de la sursa principalŸ”, cÊnd, de fapt, sarcina este alimentatŸ cu energie reconstituitŸ de cŸtre sistemul de dublŸ conversie. De aceea, standardul CEI 62040 recomandŸ termenul de “dublŸ conversie”.

N15

2.3 BateriiAlegerea tipului de bateriiO baterie este alcŸtuitŸ din interconectarea de celule care pot fi de tipul deschise sau cu recombinare. ExistŸ douŸ familii principale de baterii:n baterii Nichel-Cadmiu; n baterii cu plumb;n celulele deschise (plumb-antimoniu): acestea sunt echipate cu porturi pentru:o eliberarea Án atmosferŸ de oxigen Ûi hidrogen produs Án timpul diferitelor reacÍii chimice,o dopuri pentru electrolit pentru adŸugarea de apŸ distilatŸ sau demineralizatŸ.n celule cu recombinare (de plumb, plumb pur, plumb-cositor): rata de recombinare a gazului este de cel puÍin 95% Ûi, de aceea, acestea nu necesitŸ apŸ Án timpul duratei de viaÍŸ.Prin extrapolare, se va face referire la baterii deschise sau recombinate (bateriile recombinate sunt deseori numite Ûi baterii “capsulate”).Principalele tipuri de baterii utilizate Án legŸturŸ cu UPS-urile sunt:n baterii capsulate cu plumb, utilizate Án proporÍie de 95% deoarece sunt uÛor de ÁntreÍinut Ûi nu necesitŸ o camerŸ specialŸ;n baterii deschise cu plumb;n baterii deschise cu nichel-cadmiu.Cele trei tipuri de baterii menÍionate mai sus pot fi propuse, Án funcÍie de factori economici Ûi de cerinÍele de funcÍionare ale instalaÍiei.Nivelurile de capacitate Ûi timpul de descŸrcare pot fi adaptate nevoilor utilizatorului.Bateriile propuse sunt, de asemenea, perfect potrivite aplicaÍiilor cu UPS care sunt, de fapt, rezultatul colaborŸrii cu producŸtorii de astfel de baterii.

Alegerea duratei de autonomie (timpului de descŸrcare a bateriilor)AceastŸ alegere depinde de:n durata medie a Ántreruperilor sistemului de alimentare;n timpul de aÛteptare pentru ca surse alternative aflate Án standby (grup generator, etc.) sŸ fie disponibile; n tipul de aplicaÍie.Valorile tipice propuse, Án general, sunt:n valori standard: 10, 15, 30 minute;n valori cerute de aplicaÍie.Se aplicŸ urmŸtoarele reguli generale:n aplicaÍii tip computer:Autonomia bateriilor trebuie sŸ fie suficient de mare pentru a acoperi timpul necesar procedurilor de salvare a fiÛierului Án curs Ûi cele de Ánchidere controlatŸ a sistemului de computere. În general, departamentul de calcul stabileÛte autonomia necesarŸ Án funcÍie de cerinÍele specifice;n procese industriale:Calculele referitoare la autonomie ar trebui sŸ ÍinŸ cont de costurile economice create de orice Ántrerupere Án alimentarea cu energie electricŸ Ûi, de asemenea, de timpul necesar repornirii acestor procese industriale.

Tabele de selecÍie Tabelul N19 prezintŸ caracteristicile principale ale diferitelor tipuri de baterii. În mod evident, bateriile cu recombinare (etanÛe) par sŸ fie alegerea pieÍei din urmŸtoarele motive:n nu necesitŸ ÁntreÍinere;n sunt uÛor de implementat;n se instaleazŸ Án orice tip de camerŸ (camera calculatoarelor, camera tehnicŸ nespecificŸ pentru baterii, etc.).ExistŸ cazuri Án care bateriile deschise sunt preferate, Ándeosebi datoritŸ:n duratei mari de viaÍŸ; n autonomiei crescute;n puterilor nominale mari ale UPS-ului.Bateriile deschise trebuie instalate Án camere speciale, Án conformitate cu norme Ûi reguli precise Ûi necesitŸ o ÁntreÍinere adecvatŸ.



N16

Metode de instalare În funcÍie de puterea UPS-ului, de capacitatea Ûi de autonomia bateriei, acestea pot fi:n de tip capsulat Ûi incluse Án dulapul UPS-ului;n de tip capsulat Ûi incluse Án unu pÊnŸ la trei dulapuri separate;n de tip deschis sau capsulat Ûi montate pe un rack. În acest caz, metoda de instalare poate fi:o pe rafturi (vezi Fig. N20). AceastŸ metodŸ de instalare este posibilŸ Án cazul bateriilor capsulate sau a celor deschise, fŸrŸ ÁntreÍinere care nu necesitŸ umplerea cu electrolit,o pe gradene (vezi Fig. N21). AceastŸ metodŸ de instalare este adecvatŸ tuturor tipurilor de baterii Ûi, Án special pentru cele deschise pentru care verificarea Ûi umplerea cu electrolit se pot face cu uÛurinÍŸ,o Án dulapuri (vezi Fig. N22). AceastŸ metodŸ de instalare este adecvatŸ bateriilor capsulate. Este uÛor de implementat Ûi oferŸ maximum de siguranÍŸ.

2.4 Sistemul de tratare al neutrului Án instalaÍiile cu UPS-uriAplicarea sistemelor de protecÍie stipulate de standarde Án cazul instalaÍiilor cu UPS-uri impun un numŸr de mŸsuri de precauÍie din urmŸtoarele motive:n UPS-ul joacŸ douŸ roluri:o de sarcinŸ pentru sistemul din amonte,o de sursŸ pentru sistemul din aval;n cÊnd bateriile nu sunt instalate Án dulap, un defect de izolaÍie Án circutul de c.c. poate conduce la o componentŸ continuŸ de curent rezidual.AceastŸ componentŸ poate perturba funcÍionarea anumitor dispozitive de protecÍie, de exemplu, dispozitivele de curent diferenÍial rezidual utilizate pentru protecÍia persoanelor.

ProtecÍia Ámpotriva contactelor directe (vezi Fig. N23) Toate instalaÍiile Ándeplinesc condiÍiile generale deoarece echipamentul este inclus Án dulapuri avÊnd un grad de protecÍie IP 20. Acest lucru este adevŸrat chiar pentru baterii, atunci cÊnd acestea sunt instalate Án dulapuri. CÊnd bateriile nu sunt instalate Án dulapuri ci Án camere speciale, atunci trebuie aplicate mŸsurile de protecÍie prezentate la finalul acestui capitol.NotŸ: Sistemul TN (versiunile TN-S sau TN-C) este frecvent recomandat pentru alimentarea sistemelor de calculatoare.

Tab. N19: Principalele caracteristici ale diferitelor tipuri de baterii.

Fig. N20: Instalare pe rafturi.

Fig. N21: Instalare pe gradene.

Fig. N22: Instalare Án dulapuri.

Fig. N23: Principalele caracteristici ale diferitelor sisteme de tratare a neutrului.

Tipul de sistem Sistem IT Sistem TT Sistem TN de tratare a neutrului FuncÍionare n Semnalizarea primului defect de izolaÍie n Deconectarea la primul defect n Deconectarea la primul defect n Localizarea Ûi eliminarea primului defect de izolaÍie de izolaÍie n Deconectarea la al doilea defect de izolaÍie Tehnici pentru n Interconectarea Ûi legarea la priza n Legarea la pŸmÊnt a pŸrÍilor conductoare n Interconectarea Ûi legarea la priza protecÍia de pŸmÊnt a pŸrÍilor conductoare Ûi utilizarea unui dispozitiv de curent de pŸmÊnt a pŸrÍilor conductoare Ûi persoanelor n Supravegherea primului defect utilizÊnd un diferenÍial rezidual a conductorului de protecÍie echipament de control permanent al izolaÍiei n Primul defect determinŸ Ántreruperea n Primul defect determinŸ Ántreruperea n Al doilea defect determinŸ Ántreruperea circuitului datoritŸ detectŸrii scurgerilor circuitului datoritŸ detectŸrii de supra- circuitului (Ántreruptor automat sau fuzibil) de curent curent (Ántreruptor automat sau fuzibil)Avantaje Ûi n SoluÍia oferŸ cea mai bunŸ continuitate a n Cea mai uÛoarŸ soluÍie Án termeni de n SoluÍie ieftinŸ Án termeni de instalare dezavantaje serviciilor (semnalizarea primului defect) proiectare Ûi execuÍie n Proiectare dificilŸ (calcularea n Impune un personal competent de Ántre- n Nu necesitŸ contr. permanent al izolaÍiei impedanÍei buclei de defect) Íinere (pentru localizarea primului defect) n TotuÛi, orice defect determinŸ n Impune un personal calificat Án exploatare Ántreruperea circuitului respectiv n CirculaÍia unor curenÍi mari de defect


Durata de viaÍŸ Compacte ToleranÍele FrecvenÍa CamerŸ Cost temperaturii operaÍiunilor specialŸ de funcÍionare de ÁntreÍinere Baterii de plumb etanÛe 5 sau 10 ani + + MicŸ Nu Mic spre mediuBaterii deschise cu plumb 5 sau 10 ani + ++ Medie Da Mic Nichel-Cadmiu 5 sau 10 ani ++ +++ Mare Nu Mare

N17

Fig. N24: Punctele esenÍiale care trebuie conectate Án sistemul de legare la pŸmÊnt.


Puncte esenÍiale de verificat referitor la UPS-uriFigura N24 aratŸ toate punctele esenÍiale care trebuie interconectate Ûi, de asemenea, dispozitivele care trebuie instalate (transformatoare, dispozitive de curent diferenÍial rezidual, etc.) pentru a se asigura conformitatea instalaÍiei cu standardele de siguranÍŸ Án vigoare.

T0 - Neutru

T1 - neutru

T2 - neutru

Bypass - neutru

PŸrÍile conductoare accesibile ale UPS-ului

IeÛirea UPS-ului

Neutrul instalaÍiei din aval

Dispozitiv pentru controlul permanent al izolaÍiei - CPI 2

Priza de pŸmÊnt 2

Priza de pŸmÊnt 3

Priza de pŸmÊnt 1

CPI

CPI

Transformatorul 0

Întreruptorul 0

Transformatorul 2

Întreruptorul 2

Transformatorul 1

Întreruptorul 1

Întreruptorul 3


N18


2.5 Alegerea schemei de protecÍieÎntreruptoarele automate au un rol major Án instalaÍie dar importanÍa lor apare mai ales Án timpul unor evenimente accidentale, care nu sunt frecvente. Cea mai corectŸ dimensionare a UPS-ului Ûi cea mai bunŸ configuraÍie poate fi compromisŸ printr-o alegere greÛitŸ doar a unui Ántreruptor automat.

Alegerea ÁntreruptoruluiFigura N25 aratŸ modul cum se aleg Ántreruptoarele.

Pentru scurtcircuitele la distanÍŸ unitatea de declanÛare a CB3 trebuie reglatŸ astfel ÁncÊt sŸ nu permitŸ apariÍia unor tensiuni de atingere periculoase. DacŸ este necesar se va amplasa un dispozitiv de curent diferenÍial rezidual

Ir aval

Ir amonte

Curba CB2

Im aval

Im amonte

Scurtcircuit la generator

Limita termicŸ a sursei statice

Tim

pul d

e de

clan

Ûare

(Án

sec

unde

)

Punerea sub tensiune a transformatorului

Punerea sub tensiune a tuturor sarcinilor din aval de UPS

I/In Án amonte de Ántreruptor

Curentul Im al Ántreruptorului CB2 trebuie calculat Án cazul punerii sub tensiune simultane a tuturor sarcinilor din aval de UPS

Unitatea de declanÛare a Ántreruptorului CB3 trebuie reglatŸ astfel ÁncÊt sŸ nu declanÛeze la supracurenÍii produÛi cÊnd sarcina este pusŸ sub tensiune

DacŸ alimentarea de bypass nu este utilizatŸ Án caz de suprasarcinŸ, curentul prin UPS va conduce la declanÛarea Ántreruptorului de cel mai mare calibru, CB3

Curba CB3

Im aval

Alegerea capacitŸÍii de rupere a CB1 Ûi CB2 Án conformitate cu valoarea curentului de scurtcircuit a celei mai mari surse (Án general, transformatorul)

TotuÛi, CB1 Ûi CB2 trebuie sŸ declanÛeze la un scurtcircuit produs de cea mai micŸ sursŸ (Án general, generatorul)

CB2 trebuie sŸ protejeze Ántreruptorul static al UPS-ului dacŸ scurtcircuitul se produce Án aval de acesta

Capacitatea de suprasarcinŸ a Ántreruptorului static este de 10 la 12 In pentru 20 ms, unde In este curentul nominal al UPS-ului

Fig. N25: Întreruptoarele sunt supuse unei varietŸÍi de situaÍii.

N19

Cazul special al scurtcircuitelor la generatorFigura N27 aratŸ reacÍia generatorului Án caz de scurtcircuit.Pentru a evita incertitudinile legate de tipul de excitaÍie se va produce declanÛare la primul vÊrf de curent (3 la 5 In per X’’d) utilizÊnd pragul de declanÛare Im fŸrŸ nici o temporizare.

Fig. N27: Generatorul Án timpul unui scurtcircuit.


Valoarea nominalŸValoarea nominalŸ a Ántreruptorului automat trebuie aleasŸ astfel ÁncÊt sŸ corespundŸ valorii nominale a curentului prin cablul din aval ce trebuie protejat.

Capacitatea de rupereCapacitatea de rupere trebuie aleasŸ superioarŸ curentului de scurtcircuit cel mai mare care poate apŸrea Án acel punct al instalaÍiei.

Pragurile Ir Ûi ImTabelul de mai jos indicŸ modul de determinare al pragurilor de declanÛare Ir (suprasarcinŸ: termic sau de lungŸ duratŸ) Ûi, respectiv, Im (scurtcircuit: magnetic sau de scurtŸ duratŸ) pentru a se asigura selectivitatea Án funcÍie de unitŸÍile de declanÛare ale Ántreruptoarelor din amonte Ûi aval.

RemarcŸ (vezi Fig. N26)n Selectivitatea temporalŸ poate fi implementatŸ de cŸtre personal calificat deoarecetemporizŸrile la declanÛare mŸresc stresul termic (I2t) din aval (al cablului, dispozitivelor electronice, etc.). Sunt necesare anumite precauÍii dacŸ Ántreruptorul CB2 este temporizat la declanÛarea la pragul magnetic Im.n Selectivitatea energeticŸ nu depinde de unitŸÍile de declanÛare ci numai de Ántreruptorul automat.

Tab. N26: Pragurile de declanÛare Ir Ûi Im Án funcÍie de unitŸÍile de declanÛare din amonte Ûi aval.

Tipul de circuit Ir amonte/Ir aval Im amonte/Im aval Im amonte/Im aval din avalUnitatea de declanÛare Toate tipurile Magnetic Electronicdin aval DistribuÍie > 1,6 >2 >1,5 Motoare asincrone >3 >2 >1,5


N20

2.6 Instalarea, conectarea Ûi dimensionarea cablurilorUPS-uri “gata de utilizare”UPS-urile de puteri mici adecvate pentru microcomputere, de exemplu, sunt echipamente compacte, pregŸtite pentru a fi utilizate. Cablarea internŸ este realizatŸ Án fabricŸ Ûi adaptatŸ caracteristicilor dispozitivelor pe care urmeazŸ sŸ le alimenteze.

UPS-uri in pregatire pentru utilizarePentru alte UPS-uri, conexiunile la sistemul de alimentare, la baterii Ûi la sarcinŸ nu sunt incluse. Conexiunile depind de nivelul curentului, aÛa cum este indicat Án Fig. N28.

Fig.N28: Curentul de luat Án considerare pentru alegerea sistemului de conexiuni.


Calculul curentilor I1, Iun Curentul de intrare Iu de la sistemul de alimentare este curentul de sarcinŸ;n Curentul de intrare I1 al redresorului/ÁncŸrcŸtor depinde de:o capacitatea bateriilor (C10) Ûi de funcÍionarea Án modul de ÁncŸrcare (Ib),o caracteristicile ÁncŸrcŸtorului,o eficienÍa invertorului; n Curentul Ib este curentul Án conexiunea cu bateriile.AceÛti curenÍi sunt daÍi de producŸtor.

CreÛterea de temperaturŸ a cablului Ûi cŸderea de tensiuneSecÍiunea cablului depinde de:n creÛterea de temperaturŸ admisibilŸ;n cŸderea de tensiune admisibilŸ.Pentru o sarcina datŸ, fiecare din aceÛti doi parametri determinŸ o secÍiune minimŸ admisibilŸ. Se va lua Án considerare cea mai mare dintre aceste douŸ valori.De-a lungul cablurilor lungi, pe traseele acestora, se va avea Án vedere menÍinerea unei distanÍe impuse Ántre circuitele de comandŸ Ûi de putere, pentru a se evita orice posibilŸ perturbaÍie creatŸ de curenÍii de ÁnaltŸ frecvenÍŸ.

CreÛterea de temperaturŸCreÛterea admisibilŸ de temperaturŸ Án interiorul cablului este limitatŸ de capacitatea de Íinere a izolaÍiei sale.CreÛterea de temperaturŸ Án cablu depinde de:n materialul conductorului (Cu sau Al);n metoda de instalare;n numŸrul de cabluri care se ating.Pentru fiecare tip de cablu, standardele menÍioneazŸ curentul maxim admisibil.

CŸderea de tensiuneValorile maxime admisibile ale cŸderilor de tensiune sunt:n 3% pentru circuitele de c.a (50 sau 60 Hz);n 1% pentru circuitele de c.c.

N21Tab. N29: CŸderea de tensiune, Án procente, pentru [a] - circuite trifazate, Ûi [b] - circuite de c.c.


Cazul special pentru conductoare de neutruÎn sistemele trifazate, armonicile de ordinul 3 (Ûi cele multiplu de trei) ale sarcinilor monofazate se ÁnsumeazŸ pe conductorul neutru (suma curenÍilor de pe cele trei faze).Din acest motiv, se aplicŸ urmŸtoarea regulŸ:secÍiunea conductorului de neutru = 1,5 x secÍiunea conductorului de fazŸ.

Tabele de selecÍieTabelul N29 prezintŸ cŸderile de tensiune, Án procente, pentru un circuit Án lungime de 100 m de cablu. Pentru a calcula cŸderea de tensiune pe un circuit de lungime L, se va multiplica valoarea din tabel cu L/100.n Sph: secÍiunea conductorului de fazŸ;n In: curentul nominal al dispozitivului de protecÍie al circuitului.

Circuite trifazate DacŸ cŸderea de tensiune depŸÛeÛte 3% (50 la 60 Hz), se va creÛte secÍiunea cablului.

Circuite de c.c.DacŸ cŸderea de tensiune depŸÛeÛte 1%, se va creÛte secÍiunea cablului.

a - Circuite trifazate (conductoare din Cu) 50-60 Hz - 380 V / 400 V / 415 V trifazat, cos ϕ = 0,8, sistem echilibrat 3F + NIn Sph (mm2)(A) 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 30010 0,915 1,220 1,6 1,125 2,0 1,3 0,932 2,6 1,7 1,140 3,3 2,1 1,4 1,050 4,1 2,6 1,7 1,3 1,063 5,1 3,3 2,2 1,6 1,2 0,970 5,7 3,7 2,4 1,7 1,3 1,0 0,880 6,5 4,2 2,7 2,1 1,5 1,2 0,9 0,7100 8,2 5,3 3,4 2,6 2,0 2,0 1,1 0,9 0,8125 6,6 4,3 3,2 2,4 2,4 1,4 1,1 1,0 0,8160 5,5 4,3 3,2 3,2 1,8 1,5 1,2 1,1 0,9200 5,3 3,9 3,9 2,2 1,8 1,6 1,3 1,2 0,9250 4,9 4,9 2,8 2,3 1,9 1,7 1,4 1,2320 3,5 2,9 2,5 2,1 1,9 1,5400 4,4 3,6 3,1 2,7 2,3 1,9500 4,5 3,9 3,4 2,9 2,4600 4,9 4,2 3,6 3,0800 5,3 4,4 3,81.000 6,5 4,7

Pentru un circuit trifazat de 230 V, se va multiplica valoarea cu √3.Pentru un circuit monofazat 208/230 V, se va multiplica valoarea cu 2

b - Circuit de c.c. (conductoare din Cu)In Sph (mm2)(A) - - 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300100 5,1 3,6 2,6 1,9 1,3 1,0 0,8 0,7 0,5 0,4125 4,5 3,2 2,3 1,6 1,3 1,0 0,8 0,6 0,5160 4,0 2,9 2,2 1,6 1,2 1,1 0,6 0,7200 3,6 2,7 2,2 1,6 1,3 1,0 0,8250 3,3 2,7 2,2 1,7 1,3 1,0320 3,4 2,7 2,1 1,6 1,3400 3,4 2,8 2,1 1,6500 3,4 2,6 2,1600 4,3 3,3 2,7800 4,2 3,41.000 5,3 4,21.250 5,3


N22

ExempluSe considerŸ un circuit trifazat de 70 m lungime, 400 V, cu conductoare din Cu. Ûi avÊnd curentul nominal de 600 A.Standardul CEI 364 indicŸ secÍiunea minimŸ a cablului Án funcÍie de metoda de instalare Ûi de sarcinŸ.Vom presupune cŸ valoarea secÍiunii minime a cablului este 95 mm2. Este necesar sŸ se verifice, mai ÁntÊi, faptul cŸ, cŸderea de tensiune nu depŸÛeÛte 3%.Tabelul aferent circuitelor trifazate, prezentat anterior, aratŸ, pentru 600 A, curent care circulŸ Ántr-un cablu de 300 mm2, o cŸdere de tensiune de 3% pentru 100 m de cablu, prin urmare, pentru 70 m lungime:

3 x 70 = 2,1% 100Prin urmare, este o valoare mai micŸ decÊt 3%.Un calcul similar se poate face pentru circuitul de c.c. de 1000 A avÊnd lungimea de 10 m.CŸderea de tensiune pentru 100 m de cablu de 240 mm2 este 5,3%, iar pentru 10 m:

5,3 x 10 = 0,53% 100Prin urmare, mai micŸ decÊt 1%.

2.7 UPS-urile Ûi mediul de funcÍionareUPS-urile pot comunica cu echipamente electrice Ûi cu mediile de calculatoare. UPS-urile pot primi date Ûi, de asemenea, furniza informaÍii legate de funcÍionarea sa pentru:n Optimizarea protecÍieiDe exemplu, UPS-urile furnizeazŸ unui sistem de monitorizare, informaÍii esenÍiale legate de funcÍionarea lor (sarcinŸ pe invertor, sarcinŸ pe bypass, sarcinŸ pe baterie, alarme de baterie descŸrcatŸ).n Comanda de la distanÍŸUPS-ul furnizeazŸ mŸrimi mŸsurate Ûi informaÍii legate de funcÍionarea sa aducÊndu-le astfel, la cunoÛtinÍa personalului de exploatare, Án scopul luŸrii anumitor mŸsuri specifice.n UrmŸrirea instalaÍieiPersonalul de exploatare are o clŸdire Ûi un sistem de management al energiei care Ái permite sŸ obÍinŸ Ûi sŸ salveze informaÍii de la UPS, pentru a crea alarme Án scopul luŸrii de mŸsuri corespunzŸtoare.AceastŸ evoluÍie spre o compatibilitate Ántre computer Ûi UPS-uri are ca efect Áncorporarea unor noi funcÍii implicite Án acest UPS.

2.8 Echipamente complementare TransformatoareUn transformator cu douŸ ÁnfŸÛurŸri amplasat Án amonte de un contactor static permite:n schimbarea nivelului de tensiune atunci cÊnd tensiunea reÍelei este diferitŸ de cea a sarcinii;n schimbarea sistemului de tratare a neutrului Ántre cele douŸ reÍele.Mai mult, un astfel de transformator:n reduce nivelul curentului de scurtcircuit Án secundar (adicŸ la sarcinŸ) Án comparaÍie cu cel de la nivelul reÍelei de alimentare;n ÁmpiedicŸ curenÍii de armonica 3 care pot fi prezenÍi Án secundarul transformatorului sŸ pŸtrundŸ Án reÍeaua de alimentare, cu condiÍia ca ÁnfŸÛurarea primarŸ sŸ fie conectatŸ Án triunghi.

Filtre antiarmoniciUPS-ul include un sistem de ÁncŸrcare a bateriilor care este comandat cu tiristoare sau tranzistoare. CurenÍii “choppaÍi” rezultaÍi cuprind componente armonice care pŸtrund Án reÍeaua de alimentare. Aceste componente nedorite sunt filtrate la intrarea Án redresor Ûi, Án majoritatea cazurilor, acesta reduce nivelele de curenÍi armonici suficient de mult, pentru orice aplicaÍie.În anumite cazuri specifice Ûi anume, Án instalaÍiile foarte mari, poate fi necesar Ûi un filtru suplimentar.


N23

Fig. N30a: UnitŸÍi UPS gata de utilizare (cu modul DIN). Fig. N30b: UnitŸÍi UPS realizate pentru alimentarea sistemelor de calculatoare.


De exemplu, atunci cÊnd:n puterea UPS-ului este relativ mare Án raport cu cea a transformatorului MT/JT care Ál alimenteazŸ;n sarcinile care se alimenteazŸ din sistemul de bare sunt sensibile din punct de vedere al armonicilor;n existŸ o sursŸ de standby alternativŸ (ex. generator Diesel sau cu turbinŸ cu gaz).În astfel de cazuri, producŸtorul de UPS trebuie consultat.

Echipamente de comunicareComunicarea cu echipamentele asociate sistemelor de computere poate duce la nevoia unor accesorii adecvate pentru UPS-uri. Astfel de accesorii pot fi Áncorporate Án aparat (vezi Fig. N30a) sau pot fi adŸugate ulterior, la cerere, sistemelor existente (vezi Fig. N30b).


N24

3 ProtecÍia transformatoarelor JT/JT

Fig. N31: Curentul iniÍial la punerea sub tensiune a transformatorului,

Fig. N32: Caracteristica de declanÛare a unui Compact NS echipat cu declanÛator electronic STR.

Fig. N33: Caracteristica de declanÛare a unui Ántreruptor Multi 9, curba D.

Valoarea curentului de vÊrf depinde de:n valoarea tensiunii Án momentul punerii sub tensiune;n amplitudinea Ûi polaritatea fluxului rezidual existent Án miezul transformatorului;n caracteristicile sarcinii transformatorului.Valoarea curentului de vÊrf poate atinge de 10 la 15 ori curentul nominal (valoare eficace), dar, pentru transformatoarele mici (< 50 kVA), poate atinge valori de 20 la 25 ori curentul nominal de sarcinŸ. Acest curent tranzitoriu descreÛte rapid cu o constantŸ de timp θ avÊnd ordinul de mŸrime de la cÊteva ms la cŸteva zeci de ms.

3.2 ProtecÍia circuitelor de alimentare a transformatoarelor JT/JTDispozitivele de protecÍie de pe circuitele care alimenteazŸ transformatoarele JT/JT trebuie sŸ evite posibilitatea unei funcÍionŸri incorecte datoritŸ curenÍilor iniÍiali la punerea sub tensiune menÍionaÍi mai sus. De aceea, este necesar sŸ se utilizeze:n Ántreruptoare selective (uÛor temporizate) de tip Compact NS, STR (vezi Fig. N32) saun Ántreruptoare avÊnd praguri magnetice reglate la valori foarte mari, de tip Compact NS sau Multi 9, curbŸ D (vezi Fig. N33).

Aceste transformatoare se gŸsesc, Án general, Án gama de la cÊteva sute de VA la cŸteva sute de kVA Ûi sunt utilizate, Án mod frecvent, pentru:n schimbarea nivelurilor de tensiune Án scopul:o alimentŸrilor auxiliare a circuitelor de comandŸ Ûi semnalizare,o circuitelor de iluminat (230 V creaÍi atunci cÊnd tensiunea primarŸ este de 400 V, trifazat, 3 conductoare);n schimbarea sistemului de tratare a neutrului pentru anumite sarcini ce au un curent capacitiv destul de ridicat cŸtre pŸmÊnt (echipamente tip calculatoare) sau scurgeri de curent rezistive (cuptoare electrice, procese industriale de ÁncŸlzire, instalaÍii de bucŸtŸrie, etc,).Transformatoarele JT/JT sunt, Án general, livrate avÊnd sisteme de protecÍie Áncorporate, prin urmare producŸtorul acestora trebuie consultat pentru detalii. ProtecÍia la supracurenÍi trebuie, Án orice caz, asiguratŸ la nivelul ÁnfŸÛurŸrii primare. Exploatarea acestor transformatoare impune cunoaÛterea funcÍiilor lor particulare, ÁmpreunŸ cu un numŸr de aspecte descrise Án continuare.NotŸ: În cazul particular al transformatoarelor JT/JT de izolaÍie la tensiune foarte joasŸ, Ántre ÁnfŸÛurŸrile primare Ûi secundare este utilizat frecvent un ecran metalic conectat la priza de pŸmÊnt, Án funcÍie de anumite situaÍii, Ûi Án conformitate cu recomandŸrile standardului European EN 60742.

3.1 Curentul absorbit la conectarea transformatoruluiÎn momentul punerii sub tensiune al transformatorului, apar curenÍi tranzitorii de valori mari (care includ Ûi o componentŸ semnificativŸ de curent continuu) care trebuie luaÍi Án considerare la alegerea schemelor de protecÍie (vezi Fig. N31).

N25


Fig. N34: Exemplu.

Puterea nominalŸ (kVA) Întreruptor automat Calibru Monofazat Trifazat 230/240 V Trifazat curbŸ D sau K (A) 230/240 V Monofaz. 400/415 V 400/415 V 0,05 0,09 0,16 C60, NG125 0,50,11 0,18 0,32 C60, NG125 10,21 0,36 0,63 C60, NG125 20,33 0,58 1,0 C60, NG125 30,67 1,2 2,0 C60, NG125 61,1 1,8 3,2 C60, C120, NG125 101,7 2,9 5,0 C60, C120, NG125 162,1 3,6 6,3 C60, C120, NG125 202,7 4,6 8,0 C60, C120, NG125 253,3 5,8 10 C60, C120, NG125 324,2 7,2 13 C60, C120, NG125 405,3 9,2 16 C60, C120, NC100, NG125 506,7 12 20 C60, C120, NC100, NG125 638,3 14 25 C120, NC100, NG125 8011 18 32 C120, NC100, NG125 10013 23 40 C120, NG125 125

3.4 ProtecÍia transformatoarelor JT/JT utilizÊnd Ántreruptoare automate Merlin GerinÎntreruptoare automate Multi 9

ExempluUn circuit trifazat la 400 V alimenteazŸ un transformator de 125 kVA, 400/230 V (In = 180 A) pentru care curentul iniÍial de vÊrf la punerea sub tensiune atinge 12 In, adicŸ 12 x 180 = 2160 A. Acest vŸrf de curent are o valoare eficace corespunzŸtoare de 1530 A. Un Ántreruptor Compact NS250N cu reglajul Ir la 200 A Ûi cu reglaj Im = 8 x Ir poate fi o protecÍie adecvatŸ.

Caz particular: ProtecÍia la suprasarcinŸ instalatŸ pe circuitul ÁnfŸÛurŸrii secundare a transformatorului (vezi Fig. N34)Avantajul instalŸrii protecÍiei la suprasarcinŸ pe circuitul ÁnfŸÛurŸrii secundare a transformatorului este acela cŸ protecÍia la scurtcircuit Án primar poate fi reglatŸ la valori mari sau, ca alternativŸ, poate fi utilizat un Ántreruptor automat cu declanÛator tip MA (numai magnetic). TotuÛi, reglajul protecÍiei la scurtcircuit din primarul transformatorului trebuie sŸ fie suficient de sensibil pentru a asigura funcÍionarea Ántreruptorului Án eventualitatea unui scurtcircuit care se poate produce Án secundarul sŸu.NotŸ: ProtecÍia din primar este deseori asiguratŸ cu fuzibile tip aM. AceastŸ practicŸ are douŸ dezavantaje:n fuzibilele pot fi uÛor supradimensionate (cel puÍin de 4 ori curentul nominal al transformatorului);n pentru a se asigura izolarea ÁnfŸÛurŸrii primare, trebuie asociat cu fuzibilele fie un separator de sarcinŸ, fie un contactor.

3.3 Caracteristici electrice tipice ale transformatoarelor JT/JT, 50 Hz

Trifazate Puteri nom. 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800(kVA)Pierderi 100 110 130 150 160 170 270 310 350 350 410 460 520 570 680 680 790 950 1160 1240 1485 1855 2160 Án gol (W) Pierderi 250 320 390 500 600 840 800 1180 1240 1530 1650 2150 2540 3700 3700 5900 5900 6500 7400 9300 9400 11400 13400 Án Cu (W) Tensiune de 4,5 4,5 4,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5 5 4,5 5 5 5,5 4,5 5,5 5 5 4,5 6 6 5,5 5,5 scurtcirc, (%) Monofazate Puteri nom. (kVA) 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160Pierderi Án gol (W) 105 115 120 140 150 175 200 215 265 305 450 450 525 635Pierderi Án Cu, (W) 400 530 635 730 865 1065 1200 1400 1900 2000 2450 3950 3950 4335Tens, de scurtcircuit (%) 5 5 5 4,5 4,5 4,5 4 4 5 5 4,5 5,5 5 5


N26

Întreruptoare automate Compact NS100 ... NS250 echipate cu declanÛatoare TM-D

Întreruptoare automate Compact N100 ... NS1600 Ûi Masterpact echipate cu declanÛatoare STR sau Micrologic


Puterea nominalŸ a transformatorului (kVA) Întreruptor automat DescŸrcŸtor Reglaj Monofazat Trifazat 230/240 V Trifazat Ir max 230/240 V Monofaz. 400/415 V 400/415 V4…7 6…13 11…22 NS100N/H/L STR22SE 40 0,89…19 16…30 27…56 NS100N/H/L STR22SE 100 0,815…30 5…50 44…90 NS160N/H/L STR22SE 160 0,823…46 40…80 70…139 NS250N/H/L STR22SE 250 0,837…65 64…112 111…195 NS400N/H STR23SE / 53UE 400 0,737…55 64…95 111…166 NS400L STR23SE / 53UE 400 0,658…83 100…144 175…250 NS630N/H/L STR23SE / 53UE 630 0,658…150 100…250 175…436 NS800N/H - NT08H1 Micrologic 5,0/6,0/7,0 174…184 107…319 222…554 NS800N/H - NT08H1 - NW08N1/H1 Micrologic 5,0/6,0/7,0 190…230 159…398 277…693 NS1000N/H - NT10H1 - NW10N1/H1 Micrologic 5,0/6,0/7,0 1115…288 200…498 346…866 NS1250N/H - NT12H1 - NW12N1/H1 Micrologic 5,0/6,0/7,0 1147…368 256…640 443…1108 NS1600N/H - NT16H1 - NW16N1/H1 Micrologic 5,0/6,0/7,0 1184…460 320…800 554…1385 NW20N1/H1 Micrologic 5,0/6,0/7,0 1230…575 400…1000 690…1730 NW25N2/H3 Micrologic 5,0/6,0/7,0 1294…736 510…1280 886…2217 NW32N2/H3 Micrologic 5,0/6,0/7,0 1

Puterea nominalŸ (kVA) Întreruptor automat Calibru Monofazat Trifazat 230/240 V Trifazat (A) 230/240 V Monofaz. 400/415 V 400/415 V 3 5…6 9…12 NS100N/H/L TM16D5 8…9 14…16 NS100N/H/L TM05D7…9 13…16 22…28 NS100N/H/L TM40D12…15 20…25 35…44 NS100N/H/L TM63D16…19 26…32 45…56 NS100N/H/L TM80D18…23 32…40 55…69 NS160N/H/L TM100D23…29 40…50 69…87 NS160N/H/L TM125D29…37 51…64 89…111 NS250N/H/L TM160D37…46 64…80 111…139 NS250N/H/L TM200D

N27

4 Circuite de iluminat

SursŸ de confort Ûi productivitate, iluminatul reprezintŸ cca. 15% din cantitatea de energie consumatŸ Án industrie Ûi 40% Án clŸdiri. Calitatea iluminatului (stabilitatea Ûi continuitatea serviciului) depinde de calitatea energiei electrice absorbite. Alimentarea cu energie electricŸ a reÍelelor de iluminat are, prin urmare mare importanÍŸ. Pentru a ajuta proiectarea reÍelei de alimentare Ûi pentru a simplifica alegerea dispozitivului de protecÍie este prezentatŸ o analizŸ a diferitelor tehnologii de realizare a lŸmpilor. Sunt prezentate de asemenea caracteristici distincte ale circuitelor de iluminat Ûi impactul lor asupra dispozitivelor de comandŸ Ûi protecÍie.

4.1 Diferite tehnologii de realizare a lŸmpilorRadiaÍia luminoasŸ artificialŸ poate fi produsŸ din energie electricŸ Án conformitate cu douŸ principii: incandescenÍŸ Ûi electroluminiscenÍŸ. IncandescenÍa reprezintŸ producerea luminii cu ajutorul creÛterii de temperaturŸ. Cel mai uzual exemplu este un filament ÁncŸlzit prin circulaÍia unui curent electric pÊnŸ la starea de alb. Energia furnizatŸ este transformatŸ Án efect Joule Ûi Án flux luminos.LuminiscenÍa este fenomenul de emisie de cŸtre un material a unei radiaÍii luminoase vizibile sau aproape vizibile. Un gaz (sau vapori) supus unei descŸrcŸri electrice emite radiaÍie luminoasŸ (electroluminiscenÍa gazelor). ÎntrucÊt acest gaz nu conduce la temperaturŸ Ûi presiune normale, descŸrcarea este produsŸ prin generarea unor particule ÁncŸrcate electric care produc ionizarea gazului. Natura, presiunea Ûi temperatura gazului determinŸ spectrul luminii.FotoluminiscenÍa este luminiscenÍa unui material expus unei radiaÍii luminoase sau aproape luminoase (ultraviolet, infraroÛu). CÊnd substanÍa absoarbe radiaÍia ultravioletŸ Ûi emite radiaÍie vizibilŸ care Án scurt timp dupŸ energizare dispare, se vorbeÛte despre fluorescenÍŸ.

LŸmpile cu incandescenÍŸ LŸmpile cu incandescenÍŸ sunt din punct de vedere istoric, cele mai vechi Ûi cele mai des ÁntÊlnite. Ele se bazeazŸ pe principiul filamentului incendescent Ántr-un mediu atmosferic neutru sau vid care ÁmpiedicŸ combustia.Se face o distincÍie Ántre:n balon standardAcesta conÍine un filament de tungsten Ûi este umplut cu un gaz inert (nitrogen Ûi argon sau krypton);n balon cu halogenAcesta conÍine de asemenea un filament de tungsten dar este umplut cu un amestec de halogen Ûi gaz inert (krypton sau xenon). Acest amestec de halogen este responsabil de fenomenul regenerŸrii filamentului ceea ce mŸreÛte durata de viaÍŸ a lŸmpilor Ûi evitŸ Ánnegrirea. Aceasta permite de asemenea o temperaturŸ ridicatŸ a filamentului Ûi prin urmare o luminozitate crescutŸ Án baloane de halogen mici. Principalul dezavantaj al lŸmpilor cu incandescenÍŸ este disiparea unei cantitŸÍi de cŸldurŸ semnificativŸ ceea ce determinŸ o eficienÍŸ luminoasŸ scazutŸ.

LŸmpile fluorescenteAceastŸ familie cuprinde tuburile fluorescente Ûi lŸmpile fluorescent compacte. Tehnologia lor este cunoscutŸ Án mod uzual ca “mercur de joasŸ presiune”.În tuburile fluorescente o descŸrcare electricŸ determinŸ ca electronii sŸ se ciocneascŸ cu ionii vaporilor de mercur rezultÊnd radiaÍii ultravilote datoritŸ energizŸrii atomilor de mercur. Materialul fluorescent care acoperŸ interiorul tubului transformŸ aceastŸ radiaÍie Án radiaÍie vizibilŸ.Tuburile fluorescente disipŸ mai puÍinŸ cŸldura Ûi au o duratŸ mai mare de viaÍŸ decÊt lŸmpile cu incandescenÍŸ, dar ele necesitŸ un dispozitiv de amorsare denumit “starter” Ûi un dispozitiv pentru limitarea curentului din arc dupŸ amorsare. Acest dispozitiv denumit “balast” este Án mod uzual o bobinŸ amplasatŸ Án serie cu arcul.LŸmpile fluorescente compacte se bazeazŸ pe acelaÛi principiu ca Ûi tuburile fluorescente. FuncÍiile starterului Ûi balastului sunt Ándeplinite de un circuit electronic (integrat Án lampŸ) cea ce permite utilizarea unor tuburi de dimensiuni mici. LŸmpile fluorescent compacte (vezi Fig. N35) au fost dezvoltate pentru a Ánlocui lŸmpile fluorescente. Ele permit o economie semnificativŸ de energie (15 W Án loc de 75 W) pentru acelaÛi nivel de iluminare Ûi au o duratŸ de viaÍŸ crescutŸ.LŸmpile cunoscute ca de tip “cu inducÍie” sau “fŸrŸ electrozi” funcÍioneazŸ pe principiul ionizŸrii gazului existent Án tub datoritŸ unui cÊmp electromagnetic de foarte mare frecvenÍŸ (pÊnŸ la 1 GHz). Durata lor de viaÍŸ poate fi de cca. 100000 de ore.

Fig. N35: LŸmpi fluorescenta compacte [a] standard Ûi [b] cu inducÍie.

a -

b -


N28

LŸmpile cu descŸrcŸri (vezi Fig. N36)Lumina este produsŸ de o descŸrcare electricŸ dintre doi electrozi Án interiorul gazului Ántr-un balon de cuartz. Prin urmare toate aceste lŸmpi necesitŸ un balast pentru a limita curentul arcului. Mai multe tehnologii au fost dezvoltate pentru diferite aplicaÍii.LŸmpile cu descŸrcŸri Án vapori de sodiu la joasŸ presiune se caracterizeazŸ prin cea mai mare emisie de luminŸ. TotuÛi factorul de redare a culorilor este foarte slab deoarece au radiaÍie monocromaticŸ oranj.LŸmpile cu descŸrcŸri Án vapori de sodiu la ÁnaltŸ presiune produc o luminŸ albŸ cu uÛoarŸ nuanÍŸ de oranj.În cazul lŸmpilor cu descŸrcŸri Án vapori de mercur de ÁnaltŸ presiune descŸrcarea se produce Ántr-un balon ceramic sau de cuartz la presiune ÁnaltŸ. Aceste lŸmpi se numesc lŸmpi fluorescente cu descŸrcare Án mercur. Ele produc o luminŸ caracteristicŸ alb-albŸstruie.LŸmpile cu halogenuri metalice sunt ultima tehnologie. Ele produc luminŸ cu un spectru larg de culori. Utilizarea tuburilor ceramice oferŸ o eficenÍŸ luminoasŸ sporitŸ Ûi o mai bunŸ stabilitate a culorilor.

Diode emiÍŸtoare de luminŸ (LED)Principiul acestor LED-uri este emisia de luminŸ de cŸtre un element semiconductor parcurs de un curent electric. Ele sunt uzual utilizate Án numeroase aplicaÍii, dar dezvoltŸrile recente de diode albe sau albastre avÊnd un flux luminos sporit, deschid noi perspective, Án special Án cea ce priveÛte semnalizŸrile (semafoare, iluminatul de urgenÍŸ sau al indicatoarelor de EXIT). LED-urile sunt dispozitive ce necesitŸ un curent mic Ûi tensiune joasŸ Ûi, prin urmare, se preteazŸ alimentŸrii de la baterii. În situÍia alimentŸrii de la reÍea se impune utilizarea unui convertor.Avantajul LED-urilor este consumul lor energetic scŸzut. Ca urmare ele funcÍioneazŸ la temperaturŸ foarte scŸzutŸ Ûi Án consecinÍŸ au o duraÍŸ de viaÍŸ foarte mare. Ca simplŸ observaÍie, o diodŸ emite o luminŸ de intensitate redusŸ. O instalaÍie de iluminat de mare putere necesitŸ, prin urmare, conectarea unui numŸr mare de astfel de unitŸÍi Án serie Ûi paralel.

Fig. N36: LŸmpile cu descŸrcŸri.

Tab. N37: Utilizarea Ûi caracteristicile tehnice ale surselor de luminŸ.


Tehnologie AplicaÍii Avantaje Dezavantaje Incandescent n UtilizŸri casnice n Conectare directŸ fŸrŸ n EficienÍŸ energeticŸ scŸzutŸ standard n Iluminat local decorativ utilizarea unui alt dispozitiv Ûi consum energetic ridicat n PreÍ de achiziÍie acceptabil n Cantitate semnificativŸ de n Dimensiune compactŸ cŸldurŸ disipatŸ n Iluminare instantanee n DuratŸ de viaÍŸ micŸ n Redare bunŸ a culorilor Incandescent n Iluminat tip spot n Conectare directŸ n EficienÍŸ luminoasŸ medie halogen n Iluminat intens n Eficacitate instantanee n Redare excelentŸ a culorilorTub fluorescent n Magazine, birouri, ateliere n EficienÍŸ luminoasŸ ridicatŸ n Intensitate luminoasŸ scŸzutŸ n Iluminat exterior n Redare moderatŸ a culorilor a unei singure unitŸÍi n Sensibilitate la temp. extremeLampŸ n UtilizŸri casnice n EficienÍŸ luminoasŸ bunŸ n InvestiÍie iniÍialŸ ridicatŸ fluorescentŸ n Birouri n Redare bunŸ a culorilor Án compareÍie cu lŸmpile compactŸ n Înlocuiri de lŸmpi incandescente incandescenteVapori de mercur n Ateliere, hale, hangare n EficienÍŸ luminoasŸ ridicatŸ n Aprinderea Ûi reaprinderea se la ÁnaltŸ presiune n Fabrici n Redare acceptabilŸ a culorilor realizeazŸ Án cÊteva minute n Dimensiuni compact n DuratŸ de viaÍŸ lungŸ Sodiu la ÁnaltŸ n Iluminat exterior n Foarte bunŸ eficienÍŸ n Aprinderea Ûi reaprinderea se presiune n Hale largi luminoasŸ realizeazŸ Án cÊteva minuteSodiu la joasŸ n Iluminat exterior n Vizibilit. bunŸ pe timp de ceaÍŸ n DuratŸ de aprindere lungŸ (5 min) presiune n Iluminat de securitate n Economic de utilizat n Redare mediocrŸ a culorilorHalogenuri n Zone Ántinse n EficienÍŸ luminoasŸ bunŸ n Aprinderea Ûi reaprinderea se metalice n Hale cu plafoane Ánalte n Redare bunŸ a culorilor realizeazŸ Án cÊteva minute n DuratŸ de viaÍŸ lungŸ LED n Semnalizare (semafor cu n Insensibile la un numŸr mare n NumŸr limitat de culori 3 culori, semne EXIT Ûi de comutŸri n Intensitate luminoasŸ scŸzutŸ a luminare de siguranÍŸ) n Consum energetic scŸzut unei singure unitŸÍi n TemperaturŸ scŸzutŸ

Tehnologie Putere (W) EficienÍŸ (Lm/W) DuratŸ de viaÍŸ (ore)IncandescenÍŸ standard 3 - 1.000 10 - 15 1.000 - 2.000IncandescenÍŸ halogen 5 - 500 15 - 25 2.000 - 4.000Tub fluorescent 4 - 56 50 - 100 7.500 - 24.000LampŸ fluorescentŸ compactŸ 5 - 40 50 - 80 10.000 - 20.000Vapori de mercur la ÁnaltŸ pres. 40 - 1.000 25 - 55 16.000 - 24.000Vapori de sodiu la ÁnaltŸ pres. 35 - 1.000 40 - 140 16.000 - 24.000Vapori de sodiu la joasŸ pres. 35 - 180 100 - 185 14.000 - 18.000Halogenuri metalice 30 - 2.000 50 - 115 6.000 - 20.000LED 0,05 - 0,1 10 - 30 40.000 – 100.000

N29

Fig. N38: FormŸ de undŸ de tensiune de alimentare printr-un dimmer, la 50% din tensiunea maximŸ, cu urmatoarele tehnici:[a]: cut - on control[b]: cut - off control.

Fig. N39: Procentajul armonicii de ordinul trei de curent Án funcÍie de puterea aplicatŸ unei lŸmpi cu incandescenÍŸ utilizÊnd un dimmer electronic.


4.2 Caracteristicile electrice ale lŸmpilorLŸmpi cu incandescenÍŸ cu alimentare directŸDatoritŸ temperaturii foarte Ánalte a filamentului Án timpul funcÍionarii (pÊnŸ la 2500° C ), rezistenÍa sa variazŸ foarte mult Ántre situaÍia Án care lampa este stinsŸ Ûi situaÍia Án care lampa este aprinsŸ. ÎntrucÊt rezistenÍa sa la rece este micŸ, la amorsare apare un vÊrf de curent care poate atinge de 10 - 15 ori curentul nominal, pentru mai multe ms.Acest lucru este valabil atÊt pentru lŸmpile obiÛnuite cÊt Ûi pentru lŸmpile cu halogen Ûi impune o reducere a numŸrului de lŸmpi care pot fi acÍionate de cŸtre dispozitivele de comandŸ, cum ar fi: Ántreruptoare, contactoare modulare sau relee pentru bare capsulate.

LŸmpi cu halogen de foarte joasŸ tensiune (FJT)n Anumite lŸmpi cu halogen de puteri mici sunt alimentate cu tensiuni foarte joase de 12 sau 24 V, via un transformator sau un convertizor electronic. În cazul alimentŸrii prin transformator, fenomenul de magnetizare se combinŸ, la amorsare, cu cel de variaÍie al rezistenÍei filamentului. Curentul de amorsare poate atinge de 50 - 75 ori curentul nominal, pentru cÊteva ms. Utilizarea unui variator de iluminat (dimmer) amplasat Án amonte, poate reduce Án mod semnificativ acest curent.n Pentru aceeaÛi putere, convertizoarele electronice sunt mult mai scumpe decÊt soluÍia cu transformator. Acest handicap comercial este compensat prin avantaje legate de uÛurinÍa sporitŸ de instalare, deoarece cŸldura disipatŸ este redusŸ, ele pot fi amplasate chiar Ûi pe un suport inflamabil. Mai mult, ele au ÁncorporatŸ Ûi protecÍia termicŸ.Noile lŸmpi cu halogen de foarte joasŸ tensiune sunt acum disponibile cu transformator integrat Án soclul lor. Ele pot fi alimentate direct Ûi pot Ánlocui lŸmpile uzuale, fŸrŸ nici o adaptare specialŸ.

VariaÍia iluminŸrii Án cazul lŸmpilor cu incandescenÍŸÎn cazul lŸmpilor cu incandescenÍŸ, variaÍia iluminŸrii poate fi obÍinutŸ prin variaÍia tensiunii aplicate lŸmpii.VariaÍia tensiunii se realizeazŸ, Án mod uzual de cŸtre dispozitive precum Ántreruptor cu Triac, prin variaÍia unghiului de aprindere de-a lungul perioadei tensiunii. Forma de undŸ a tensiunii aplicate lŸmpii este indicatŸ Án Fig. N38a. AceastŸ tehnicŸ, cunoscutŸ sub numele de “cut-on control” este adecvatŸ pentru alimentarea sarcinilor rezistive sau inductive. AltŸ tehnicŸ adecvatŸ pentru alimentarea circuitelor capacitive a fost dezvoltatŸ cu componente electronice MOS Ûi IGBT. AceastŸ tehnicŸ variazŸ tensiunea prin Ántreruperea curentului Ánainte de sfÊrÛitul semiperioadei (vezi Fig. N38b) Ûi este cunoscutŸ sub numele de “cut-off control”.Aprinderea Án mod treptat a unei lŸmpi reduce, de asemenea sau chiar eliminŸ, vÊrful de curent de la amorsare.ÎntrucÊt curentul prin lampŸ este distorsionat de cŸtre aprinderea electronicŸ, se produc armonici de curent . Armonica de ordinul 3 este predominantŸ, iar procentajul armonicii de ordinul 3 Án raport cu valoarea maximŸ a fundamentalei de curent (la puterea maximŸ) este reprezentat Án Fig. N39.De notat faptul cŸ, Án practicŸ, puterea aplicatŸ lŸmpii cu ajutorul dimmer-ului poate varia Ántre 15 - 85% din puterea maximŸ a lŸmpii.


N30

În conformitate cu standardul CEI 61000-3-2 care stabileÛte limitele emisiilor de armonici pentru sistemele electrice Ûi electronice avÊnd curentul i 16 A, se aplicŸ urmŸtoarele:n pentru dimmerele independente pentru lŸmpi cu incandescenÍŸ avÊnd puteri nominale mai mici sau egale cu 1 kW nu se stabilesc limite;n pentru alte puteri sau pentru echipament de iluminat incandescent cu dimmere Áncorporate sau amplasate Ántr-o carcasŸ, valoarea maxim admisibilŸ pentru armonica 3 de curent este egalŸ cu 2,30 A.

LŸmpi fluorescente cu balast magneticTuburile fluorescente Ûi lŸmpile cu descŸrcŸri au nevoie ca intensitatea arcului electric sŸ fie limitatŸ, iar aceastŸ funcÍie este ÁndeplinitŸ de cŸtre o bobinŸ (sau balast magnetic), amplasatŸ Án serie cu lampa (vezi Fig. N40).Acest aranjament este cel mai des ÁntÊlnit Án aplicaÍiile casnice cu un numŸr limitat de tuburi. ÎntrerupŸtorului care comandŸ aprinderea/stingererea acestor tuburi nu i se impune nici o condiÍie.Variatoarele de iluminat tip dimmer nu sunt compatibile cu balasturile magnetice: anularea tensiunii pentru o fracÍiune de perioadŸ Ántrerupe descŸrcarea Ûi duce la stingerea lŸmpii.Starterul ÁndeplineÛte douŸ funcÍii: preÁncŸlzeÛte tubul fluorescent iar apoi, genereazŸ o supratensiune pentru a amorsa tubul. AceastŸ supratensiune este generatŸ prin deschiderea unui contact (comandat de un Ántreruptor termic) care Ántrerupe circulaÍia curentului prin balastul magnetic.În timpul funcÍionŸrii starterului (aprox. 1 s) curentul care circulŸ prin corpul de iluminat este de aproximativ 2 ori curentul nominal.ÎntrucÊt curentul prin tub Ûi balast este Án mod esenÍial inductiv, factorul de putere este foarte scŸzut (Án medie Ántre 0,4 Ûi 0,5). În instalaÍiile alcŸtuite dintr-un numŸr mare de tuburi, este necesar sŸ se asigure compensarea, pentru ÁmbunŸtŸÍirea factorului de putere.Pentru instalaÍiile de iluminat mari, compensarea centralizatŸ cu baterii de condensatoare este o soluÍie posibilŸ, dar cel mai adesea acestŸ compensare este inclusŸ la nivelul fiecŸrui corp de iluminat, Án diferite moduri (vezi Fig. N41).

Fig. N40: Balast magnetic.


Condensatoarele sunt dimensionate astfel ÁncÊt factorul de putere global sŸ fie mai mare de 0,85. În cele mai uzuale cazuri de compensare paralel, capacitŸÍile lor sunt Án jur de 1 µF pentru 10 W putere activŸ, pentru orice tip de lampŸ. TotuÛi, aceastŸ compensare este incompatibilŸ cu ÁntrerupŸtoarele cu variatoare de luminŸ.

LimitŸri care afecteazŸ compensareaDispunerea Án cazul compensŸrii paralel creeazŸ anumite limitŸri amorsŸrii lŸmpii.ÎntrucÊt condensatoarele sunt, iniÍial, descŸrcate, conectarea lor produce supracurent. De asemenea, apare o supratensiune datoritŸ oscilaÍiilor Án circuit, create de capacitate Ûi inductanÍa reÍelei.UrmŸtorul exemplu poate fi utilizat pentru a determina ordinele de mŸrime ale amplitudinii.

Fig. N41: Diferite moduri de compensare: [a] paralel, [b] serie; [c] dual serie, numitŸ “duo”, Ûi domeniile lor de utilizare.

Mod de compensare AplicaÍii ObservaÍii FŸrŸ compensare Casnic Un singur corp de iluminat fluorescent Paralel [a] Birouri, aleliere, Risc de supracurenÍi pentru echipamentele supermarket-uri de comandŸSerie [b] Alegerea unor condensatoare cu tensiuni de funcÍionare Ánalte (450 la 480 V)Duo [c] EvitŸ flicker-ul

N31

Fig. N42: Tensiunea Ûi curenÍii la amorsare.


În realitate, limitŸrile sunt mult mai puÍin severe datoritŸ impedanÍei cablurilor. Amorsarea grupurilor de tuburi fluorecente are o singurŸ limitare specificŸ. CÊnd un grup de tuburi fluorescente este conectat, condensatoarele din aceste tuburi, care sunt deja energizate, contribuie la valoarea curentului de amorsare Án momentul conectŸrii celui de-al doile grup de tuburi: ele amplificŸ curentul de vÊrf din dispozitivul de comandŸ Án momentul conectŸrii celui de-al doilea grup.

Presupunem un ansamblu de 50 de tuburi fluorescente de 36 W fiecare, avÊnd:n puterea activŸ totalŸ: 1800 W;n puterea aparentŸ: 2 kVA;n valoarea eficace a curentului: 9 A;n vÊrful de curent: 13 A.cu:n capacitatea totalŸ: C = 175 µF;n inductanÍe de linie (corespunzŸtoare unui curent de scurtcircuit de 5 kA): l = 150 µH.Curentul maxim de vÊrf la conectare este egal cu:

Curentul maxim de vÊrf la conectare poate atinge Án acest caz de 27 de ori curentul de vÊrf Án timpul funcÍionŸrii normale.Formele de undŸ de tensiune Ûi de curent la amorsare sunt date Án Fig. N42 pentru Ántreruptorul care se Ánchide Án momentul Án care tensiunea are valoarea maximŸ de vÊrf.ExistŸ totuÛi un risc de sudare a contactelor electromecanice ale dispozitivului de comandŸ (Ántreruptor de la distanÍŸ, contactor, Ántreruptor) sau de distrugere Án cazul Ántreruptoarelor statice.


N32

Tabelul N43, rezultat din mŸsurŸtori, specificŸ amplitudinea primului vÊrf de curent, pentru diferite valori prezumate de curent de scurtcircuit, Isc. Se observŸ faptul cŸ, curentul de vÊrf poate fi de 2 - 3 ori mai mare, Án funcÍie de numŸrul de tuburi deja Án funcÍiune la momentul conectŸrii unui alt grup de tuburi.

Fig. N44: Balast electronic.


Oricum, conectarea secvenÍialŸ a fiecŸrui grup de tuburi este recomandatŸ, pentru a se reduce curentul de vÊrf Án Ántreruptorul principal.Cele mai recente balasturi magnetice sunt cunoscute sub denumirea de “pierderi reduse” (low-loss). Circuitul magnetic a fost optimizat, dar principiul de funcÍionare rŸmÊne acelaÛi. Noua generaÍie de balasturi devine din ce Án ce mai utilizatŸ sub influenÍa noilor reglementŸri (Directive Europene, Energy Policy Act - USA).În aceste condiÍii, utilizarea balasturilor electronice este tot mai ÁntÊlnitŸ Án detrimentul balasturilor magnetice.

LŸmpile fluorescente cu balasturi electroniceBalasturile electronice Ánlocuiesc balasturile magnetice Án alimentarea tuburilor fluorescente (inclusiv a lŸmpilor fluorescente compacte) Ûi a lŸmpilor cu descŸrcŸri. Ele Ándeplinesc, de asemenea, funcÍia de “starter” Ûi nu au nevoie de condensator pentru compensare.Principiul balastului electronic (vezi Fig. N44) constŸ Án alimentarea arcului lŸmpii printr-un dispozitiv electronic care genereazŸ o formŸ de undŸ de tensiune alternativŸ rectangularŸ cu o frecvenÍŸ Ántre 20 - 60 kHz. AlimentÊnd arcul lŸmpii cu tensiune de ÁnaltŸ frecvenÍŸ se poate elimina total flicker-ul Ûi efectele stroboscopice. Balastul electronic este complet silenÍios.În timpul perioadei de preÁncŸlzire a lŸmpii cu descŸrcŸri, acest balast alimenteazŸ lampa cu tensiune Án creÛtere, la un curent, practic constant. În condiÍii normale, acesta regleazŸ tensiunea aplicatŸ lŸmpii independent de orice fluctuaÍie de tensiune care existŸ pe linia de alimentare.ÎntrucÊt arcul este alimentat Án condiÍii optime de tensiune, aceasta conduce la economii de energie cuprinse Ántre 5 - 10% Ûi la o creÛtere importantŸ a duratei de viaÍŸ a lŸmpii. Mai mult, randamentul balastului electronic poate depŸÛi 93%, Án timp ce randamentul balastului magnetic este de doar 85%.Factorul de putere este ridicat (> 0,9).Balastul electronic este, de asemenea, utilizat pentru a Ándeplini funcÍia de dimmer. De fapt, prin variaÍia frecvenÍei, variazŸ amplitudinea curentului arcului Ûi, deci, intensitatea fluxului luminos.

Curentul de amorsareProblema principalŸ pe care o creeazŸ balastul electronic asupra liniei de alimentare este cea a curentului mare de amorsare pe Ántreruptorul de conectare, conectat la sarcina iniÍialŸ. (vezi Tab. N45).

Tab. N45: Amplitudinea curenÍilor de amorsare Án funcÍie de tehnologia utilizatŸ.

Tehnologia Curentul max. la amorsare DuratŸ Redresor cu corecÍia 30 la 100 In i 1 ms factorului de putereRedresor cu bobina 10 la 30 In i 5 ms Balast magnetic i 13 In 5 la 10 ms

Tab. N43: Amplitudinea curentului de vÊrf Án Ántreruptoarele de comandŸ Án momentul conectŸrii unui al doilea grup de tuburi.

NumŸr de tuburi NumŸr de tuburi Curentul de vÊrf la amorsare (A)deja Án funcÍiune conectate Isc = 1.500 A Isc = 3.000 A Isc = 6.000 A0 14 233 250 320 14 14 558 556 575 28 14 608 607 624 42 14 618 616 632

N33

Fig. N46 :Forma de curent absorbitŸ de o lampŸ fluorescentŸ compactŸ.


Balasturile electronice au, Án general, condensatoare amplasate Ántre conductoarele sursei de alimentare Ûi pŸmÊnt. Aceste condensatoare sunt responsabile de circulaÍia unui curent permanent de scurgere de ordinul a 0,5 - 1 mA/balast. De aici rezultŸ limitarea numŸrului maxim de balasturi care pot fi protejate printr-un dispozitiv de curent diferenÍial rezidual.La punerea sub tensiune, sarcina iniÍialŸ a acestor condensatoare poate, de asemenea, cauza circulaÍia unui curent de vÊrf a cŸrui amplitudine poate atinge cÊÍiva amperi pentru cca. 10 µs. Acest vÊrf de curent poate determina declanÛŸri intempestive a unor dispozitive de protecÍie neadecvate.

Pentru a echilibra sarcinile Ántre faze circuitele de iluminat sunt, de obicei, conectate Ántre faze Ûi neutru, Án mod echilibrat. În aceste condiÍii, nivelul ridicat al armonicii 3 Ûi al celor multiplu de 3 determinŸ o suprasarcinŸ pe conductorul neutru. Cazul cel mai defavorabil conduce la un curent pe conductorul neutru care poate atinge √3 ori curentul de pe fazŸ.Limitele distorsiunilor armonice pentru sistemele electrice Ûi electronice sunt specificate Án standardul CEI 61000-3-2. Pentru simplificare, mai jos, sunt prezentate pentru echipamentele de iluminat, limitele armonicile de ordin 3 Ûi 5 care sunt, de altfel, cele mai relevante (vezi Tab. N47).

În realitate, datoritŸ impedanÍelor conductoarelor, curenÍii de amorsare pentru un ansamblu de lŸmpi sunt mult mai mici decÊt aceste valori, de cca. 5 - 10 In pentru mai puÍin de 5 ms. Spre deosebire de cazul balasturilor magnetice, acest curent de amorsare nu este ÁnsoÍit de nici o supratensiune.

CurenÍii armoniciÎn cazul balasturilor asociate lŸmpilor cu descŸrcare, de puteri mari, curentul absorbit din reÍeaua de alimentare are un factor de distorsiune armonicŸ totalŸ scŸzut (< 20Án general Ûi < 10% pentru dispozitivele mai sofisticate). Din contrŸ, balasturile asociate lŸmpilor de micŸ putere, Án particular, lŸmpilor fluorescente compacte, produc Án reÍea un curent foarte distorsionat (vezi Fig. N46). Coeficientul total de distorsiune armonicŸ poate atinge 150%. În aceste condiÍii, valoarea eficace acurentului absorbit din reÍeaua de alimentare ajunge la 1,8 ori curentul corespunzŸtor unei lŸmpi de putere activŸ, ceea ce corespunde unui factor de putere de 0,55.

Tab. N47: Curentul armonic maxim admisibil.

Ordinul Putere activŸ > 25 W Putere activŸ i 25 W armonicii Se aplicŸ una din urmŸtoarele limite: % din valoarea % din valoarea Curentul armonicii relativ fundamentalei de curent fundamentalei de curent la puterea activŸ 3 30 86 3,4 mA/W 5 10 61 1,9 mA/W


N34

Emisii de ÁnaltŸ frecvenÍŸBalasturile electronice sunt responsabile de anumite emisii radiante Ûi conductoare de ÁnaltŸ frecvenÍŸ.Tensiunea rapid crescŸtoare, aplicatŸ conductoarelor balastului determinŸ pulsuri de curent care circulŸ prin condensatoare cŸtre pŸmÊnt. Ca rezultat, curenÍi aleatori circulŸ prin conductorul de protecÍie Ûi prin conductoarele sursei de alimentare. DatoritŸ frecvenÍei Ánalte a acestor curenÍi, existŸ radiaÍie electromagneticŸ. Pentru a limita aceste radiaÍii electromagnetice de ÁnaltŸ frecvenÍŸ, lampa trebuie amplasatŸ Án imediata vecinŸtate a balastului, astfel reducÊndu-se lungimea celor mai importante conductoare radiante.

Diferite moduri de alimentare (vezi Tab. N48)

Tehnologia Mod de alimentare Alte dispozitive Incandescent standard Direct de la reÍea Întreruptor cu disp. de reglareHalogen incandescent a fluxului luminos (dimmer) Halogen incandescent la TFJ Transformator Convertor electronicTub fluorescent Balast magnetic Ûi starter Balast electronic Dimmer electronic + balast LampŸ fluorescentŸ compactŸ Balast electronic Áncorporat Vapori de mercur Balast magnetic Balast electronic Vapori de sodiu ÁnaltŸ presiune Vapori de sodiu joasŸ presiune Halogenuri metalice

Tab. N48: Diferite tipuri de alimentare a lŸmpilor.


4.3 LimitŸri Ûi recomandŸri referitoare la dispozitivele de iluminat Curentul care circulŸ prin lŸmpiRiscuri AceastŸ mŸrime este prima care ar trebui luatŸ Án considerare atunci cÊnd se proiecteazŸ o instalaÍie, altfel este foarte probabil ca protecÍia la suprasarcinŸ sŸ declanÛeze Ûi sŸ lase utilizatorii Án Ántuneric.Este evident faptul cŸ, pentru determinarea sa trebuie luat Án considerare consumul tuturor componentelor, Án special, Án cazul instalaÍiilor de iluminat fluorescent, ÁntrucÊt puterea consumatŸ de balast trebuie sŸ se adauge celei a tuburilor sau a baloanelor.

SoluÍiePentru iluminatul incendescent trebuie amintit faptul cŸ tensiunea de linie poate depŸÛi valoarea sa nominalŸ cu cca. 10%, ceea ce poate determina o creÛtere a curentului absorbit.Pentru iluminatul fluorescent, dacŸ nu este altfel specificat, puterea balastului magnetic poate fi aproximatŸ ca fiind cca. 25% din cea a balonului. În cazul balasturilor electronice, aceastŸ putere este mai micŸ, cuprinsŸ Ántre 5 - 10%.Pragurile de declanÛare a protecÍiei la supracurent trebuie, prin urmare, calculate Án funcÍie de puterea totalŸ Ûi de factorul de putere, mŸrimi calculate pentru fiecare circuit.

SupracurenÍi la punerea sub tensiuneRiscuriDispozitivele utilizate pentru protecÍia Ûi comanda circuitelor de iluminat sunt cele precum: relee, triace, teleruptoare, contactoare, Ántreruptoare.Cea mai importantŸ condiÍie pusŸ acestor dispozitive este legatŸ de vÊrful de curent la punerea sub tensiune.Acest vÊrf de curent depinde de tehnologia lŸmpilor utilizate, dar, de asemenea, de caracteristicile instalaÍiei (puterea transformatorului de alimentare, lungimea cablurilor, numŸrul de lŸmpi) Ûi de momentul conectŸrii Án raport cu perioada tensiunii de linie. Un vÊrf de curent de valoare mare, deÛi trecŸtor, poate determina sudarea contactelor electromecanice ale dispozitivelor de comandŸ sau distrugerea dispozitivelor electronice (de comutare staticŸ).

N35Fig. N50: CT standard + contactor [a]. CT+ contactor cu acÍionare manualŸ, buton pentru selectarea modului de funcÍionare Ûi indicator cu lampŸ care aratŸ modul de operare ales [b], Ûi Merlin Gerin - Gama TL + Ántreruptor de comandŸ de la distanÍŸ [c].

a b c


ExistŸ totuÛi o tehnicŸ pentru limitarea vÊrfului de curent la punerea sub tensiune a circuitelor cu comportare capacitivŸ (balasturile magnetice amplasate Án paralel cu condensatoarele Ûi balasturile electronice). Aceasta constŸ Án a ne asigura de faptul cŸ, conectarea circuitelor la sursa de alimentare se face la momentul trecerii prin zero a tensiunii. Numai Ántreruptoarele electronice oferŸ aceastŸ posibilitate (vezi Fig. N50a). AceastŸ tehnicŸ s-a dovedit a fi utilŸ la proiectarea circuitelor de iluminat noi.Recent, au fost dezvoltate dispozitive cu tehnologii hibride care combinŸ Ántreruptoarele electronice (care Ánchid circuitul la trecerea prin zero a tensiunii) cu contactoarele electromecanice care, apoi, le scurtcircuiteazŸ (reducerea pierderilor Án semiconductoare, vezi Fig. N50b).

DouŸ soluÍiiDatoritŸ curenÍilor la punerea sub tensiune, majoritatea releelor obiÛnuite sunt incompatibile cu sistemele de alimentare ale dispozitivelor de iluminat. Se fac, de obicei, urmŸtoarele recomandŸri:n limitarea numŸrului de lŸmpi care urmeazŸ sŸ fie conectate pe un circuit protejat de un singur dispozitiv de protecÍie, astfel ÁncÊt, puterea totalŸ sŸ fie mai micŸ decÊt puterea maximŸ admisibilŸ a dispozitivului;n verificarea, ÁmpreunŸ cu producŸtorul, limitelor pe care acesta le stipuleazŸ pentru dispozitive. AceastŸ mŸsurŸ de prevedere este Án mod particular importantŸ atunci cÊnd se Ánlocuiesc lŸmpi cu incandescenÍŸ cu lŸmpi fluorescent compacte.Ca un exemplu, Tab. N49 indicŸ numŸrul maxim de tuburi fluorescente compensate care pot fi comandate de cŸtre diferite dispozitive cu curentul nominal de 16 A. De menÍionat faptul cŸ numŸrul de tuburi comandate trebuie sŸ fie substanÍial sub numŸrul corespunzŸtor puterii maxime a dispozitivelor.

Tab. N49: NumŸrul de tuburi controlate este substanÍial mai mic decÊt numŸrul corespunzŸtor puterii maxime a dispozitivelor.

Puterea tubului NumŸrul de tuburi NumŸrul maxim de tuburi care pot fi (W) corespunzŸtoare comandate de: puterii de Contactoare Teleruptoare Întreruptoare 16 A x 230 V GC16 A TL16 A C60-16 A CT16 A18 204 15 50 112 36 102 15 25 56 58 63 10 16 34


N36

NumŸrul maxim de lŸmpi care pot fi comandate de un teleruptor Merlin Gerin TL 16 Ûi TL 32 A (alimentate la 230 V, tensiune monofazatŸ)

Tab. N51: NumŸrul maxim de lŸmpi controlate de cŸtre dispozitive Merlin Gerin TL16 A Ûi TL 32 A.


Tipul de lampŸ Puterea lŸmpii (W) TL 16A TL 32AIncandescent standard 40 40 106 60 25 66 75 20 53 100 16 42 200 8 21 Putere totalŸ 1600 W 4260 WHalogen incandescent 300 5 13 500 3 8 1000 1 4 1500 1 2 Putere totalŸ 1500 W 4000 W Halogen la foarte 20 70 180 joasŸ tensiune 50 28 74 75 19 50 100 14 37 Putere totalŸ 1400 W 3700 W Tub fluorescent 18 70 186 necompensat 36 35 73 58 21 55 Putere totalŸ 1300 W 3400 WTub fluorescent 18 50 133 compensat 36 25 66 58 16 42 Putere totalŸ 930 W 2400 WLampŸ fluorescentŸ 2x18 56 148 dublŸ compensatŸ 2x36 28 74 2x58 17 45 Putere totalŸ 2000 W 5300 WLampŸ fluorescentŸ 16 80 212cu balast electronic 32 40 106 50 26 69 Putere totalŸ 1300 W 3400 W LampŸ fluorescentŸ 2x16 40 106dublŸ cu balast 2x32 20 53 electronic 2x50 13 34 Putere totalŸ 1300 W 3400 WSodiu de joasŸ presiune 55 24 63 90 15 40 135 10 26 180 7 18 Putere totalŸ 1300 W 3400 WSodiu ÁnaltŸ presiune, 250 5 13Halogenuri metalice 400 3 8 1000 1 3 Putere totalŸ 1300 W 3400 W

N37

Tab. N52: NumŸrul maxim de lŸmpi comandate de contactoare Telemecanique GC Ûi Merlin Gerin CT.


NumŸrul maxim de lŸmpi care pot fi comandate de cŸtre contactoare Telemecanique GC Ûi Merlin Gerin CT (alimentate la 230 V, tensiune monofazatŸ)

Tipul de Puterea GC16A GC25A GC40A GC63A lŸmpii (W) CT16A CT25A CT40A CT63AIncandescent 40 38 57 115 172 standard 60 30 45 85 125 75 25 38 70 100 100 19 28 50 73 150 12 18 35 50 200 10 14 26 37Halogen 300 7 10 18 25 incandescent 500 4 6 10 15 1000 2 3 6 8Halogen la 20 15 23 42 63 foarte joasŸ tensiune 50 10 15 27 42 75 8 12 23 35 100 6 9 18 27 Tub fluorescent 18 22 30 70 100 necompensat 36 20 28 60 90 58 13 17 35 56 Tub fluorescent 18 15 20 40 60 compensat 36 15 20 40 60 58 10 15 30 43 LampŸ fluorescentŸ 2x18 30 46 80 123 dublŸ compensatŸ 2x36 17 25 43 67 2x58 10 16 27 42 LampŸ fluorescentŸ 18 74 111 222 333cu balast electronic 36 38 58 117 176 58 25 37 74 111 LampŸ fluorescentŸ 2x18 36 55 111 166 dublŸ cu balast 2x36 20 30 60 90 electronic 2x58 12 19 38 57 Sodiu de joasŸ 18 14 21 40 60 presiune 35 3 5 10 15 55 3 5 10 15 90 2 4 8 11 135 1 2 5 7 180 1 2 4 6 Sodiu ÁnaltŸ presiune, 70 6 9 18 25 Halogenuri metalice 150 6 9 18 25 250 2 4 8 12 400 2 3 6 9 1000 1 2 4 6


N38

NumŸrul maxim de balasturi protejate de Ántreruptoare Merlin Gerin C60N / C120 N (numŸrul de corpuri de iluminat pe fazŸ alimentate la 230/400 V)Datele urmatoare (vezi Tab. N53) sunt date considerÊnd curba D de declanÛare a Ántreruptorului (pragul magnetic reglat Ántre 10 Ûi 14 In), ceea ce permite conectarea unui numŸr maxim de corpuri de iluminat, asigurÊnd o protecÍie termicŸ sigurŸ Ûi eliminÊnd riscurile de declanÛare intempestivŸ la punerea sub tensiune.


SoluÍie În primul rÊnd, utilizarea unui conductor de neutru cu secÍiunea jumŸtate din secÍiunea conductorului de fazŸ este interzisŸ, aÛa cum este indicat Án Standardul de Instalare CEI 60364, secÍiunea 523-5-3.În ceea ce priveÛte dispozitivele de protecÍie, este necesar sŸ se utilizeze dispozitive tetrapolare cu protecÍie pe nul (cu excepÍia sistemelor TN-C Án care conductorul PEN, Ándeplinind Ûi funcÍia de conductor de protecÍie, nu poate fi Ántrerupt). Acest tip de dispozitiv poate fi utilizat pentru Ántreruperea tuturor polilor Án cazul apariÍiei unui defect, fenomen necesar cÊnd se alimenteazŸ corpuri de iluminat la tensiunea dintre faze.Dispozitivul de Ántrerupere a circuitului trebuie, prin urmare, sŸ ÁntrerupŸ faza Ûi nulul, Án acelaÛi timp.

Suprasarcina pe conductorul neutruRiscuriÎntr-o instalaÍie care cuprinde, de exemplu, numeroase tuburi fluorescente cu balast electronic alimentate Ántre o fazŸ Ûi neutru, armonicile de ordin 3 Ûi multiplu de 3 pot determina suprasarcinŸ pe conductorul neutru. Tabelul N54 de mai jos prezintŸ valorile procentuale ale armonicii 3, din valoarea fundamentalei de curent, create de iluminat.

Tab. N54: Valori ale armonicii 3 create de iluminat.

Tipul lŸmpii Puterea Modul de Val. tipicŸ a tipicŸ funcÍionare armonicii 3LampŸ cu incandescenÍŸ 100 W VariaÍia nivelului de 5 la 45% cu dimmer iluminare (dimmer)LampŸ cu incandescenÍŸ 25 W Transformator electronic 5% la foarte joasŸ tensiune de foarte joasŸ tensiuneTub fluorescent 100 W Balast magnetic 10% < 25 W Balast electronic 85% > 25 W + compensare 30% LampŸ cu descŸrcare 100 W Balast magnetic 10% Balast electronic 30%

Tab. N53: NumŸrul maxim de balasturi care pot fi conectate pe un circuit protejat de Ántreruptor Merlin Gerin tip C60N / C120N.

Echipament Puterea Curentul nominal al Ántreruptorului automat (A) tubului (W) 1 2 3 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100Balast magnetic 18 4 9 14 29 49 78 98 122 157 196necompensat 36 2 4 7 14 24 39 49 61 78 98 58 1 3 4 9 15 24 30 38 48 60 Balast magnetic 18 7 14 21 42 70 112 140 175 225 281 351 443 562 703compensat 36 3 7 10 21 35 56 70 87 112 140 175 221 281 351 58 2 4 6 13 21 34 43 54 69 87 109 137 174 218 2x18 3 7 10 21 35 58 70 87 112 140 175 221 281 351 2x36 1 3 5 10 17 26 35 43 56 70 87 110 140 175 2x58 1 2 3 6 10 17 21 27 34 43 54 68 87 109Balast 18 5 11 17 35 58 93 117 146 186 230 290 366 electronic 36 4 8 13 26 43 71 90 113 144 179 226 284 58 2 5 10 20 33 58 68 85 109 136 171 215 2x18 4 8 13 26 43 71 90 113 144 179 226 184 2x36 2 5 8 15 26 44 55 69 88 110 137 173 2x58 1 5 5 11 18 30 38 47 61 76 95 120

N39


Supratensiuni RiscuriAÛa cum s-a arŸtat Ántr-o secÍiune anterioarŸ, conectarea circuitelor de iluminat determinŸ un regim tranzitoriu care se caracterizeazŸ printr-un supracurent important. Acest supracurent duce la o fluctuaÍie importantŸ a tensiunii aplicate la bornele sarcinii conectate pe acelaÛi circuit.Aceste fluctuaÍii pot influenÍa funcÍionarea corectŸ a sarcinilor sensibile (calculatoare, controllere de temperaturŸ, etc.).

SoluÍiaEste recomandabil sŸ se separe sursa de alimentare pentru aceste sarcini sensibile de sursa de alimentare a circuitelor de iluminat.

Sensibilitatea dispozitivelor de iluminat la perturbaÍiile de tensiuneÎntreruperile scurten RiscuriÎn cazul Ántreruperii tensiunii de alimentare, lŸmpile cu descŸrcare au nevoie de un timp de reaprindere de cÊteva minute.n SoluÍia Poate fi realizat un iluminat parÍial, utilizÊnd lŸmpi cu reaprindere instantanee (lŸmpi cu incandescenÍŸ sau tuburi fluorescente, lŸmpi cu descŸrcare cu “reaprindere caldŸ”), dacŸ cerinÍele de siguranÍŸ o impun. Circuitul sŸu de alimentare va fi, Án funcÍie de norme, distinct de cel care alimenteazŸ sistemul principal de iluminat.

FluctuaÍiile de tensiunen RiscuriMajoritatea dispozitivelor de iluminat (cu excepÍia lŸmpilor alimentate cu balasturi electronice) sunt sensibile la fluctuaÍiile rapide de tensiune. Aceste fluctuaÍii determinŸ fenomenul de flicker care este neplŸcut pentru utilizatori Ûi poate cauza probleme importante. Aceste probleme depind atÊt de frecvenÍa fluctuaÍiilor cÊt Ûi de amplitudinea acestora.Standardul CEI 61000-2-2 (Nivelele de compatibilitate pentru perturbaÍii de joasŸ frecvenÍŸ) specificŸ amplitudinea maximŸ admisŸ a variaÍiilor de tensiune Án funcÍie de numŸrul de variaÍii pe secundŸ sau pe minut. Aceste fluctuaÍii de tensiune sunt determinate, Án principal, de fluctuaÍiile sarcinilor de puteri mari (cuptoare cu arc, maÛini de sudurŸ, porniri de motoare).

CurenÍii de scurgere cŸtre pŸmÊntRiscuriLa conectare, capacitŸÍile cŸtre pŸmÊnt ale balasturilor electronice pot duce la producerea unor vÊrfuri de curent rezidual care la rÊndul lor pot determina declanÛŸri intempestive ale dispozitivelor de protecÍie.

DouŸ soluÍiiUtilizarea dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual care asigurŸ protecÍie Ámpotriva acestor impulsuri de curent este recomandatŸ, chiar esenÍialŸ, atunci cÊnd se echipeazŸ o instalaÍie existentŸ. (vezi Fig. N55).Pentru o instalaÍie nouŸ, pot fi utilizate dispozitive de control electronice sau hibride (contactoare, teleruptoare) care reduc aceste impulsuri de curent (cuplarea se face Án momentul trecerii prin zero a tensiunii).

Fig. N55: Dispozitive de protecÍie Ámpotriva curentului rezidual care asigurŸ imunitate Ámpotriva impulsurilor de curent (marcŸ Merlin Gerin).


N40

n SoluÍiePot fi utilizate metode speciale pentru reducerea fluctuaÍiilor de tensiune. Nemaivorbind de faptul cŸ, este recomandabil, acolo unde este posibil sŸ se alimenteze circuitele de iluminat printr-o sursŸ independentŸ. Pentru anumite aplicaÍii, este recomandatŸ utilizarea lŸmpilor cu balasturi electronice (spitale, camere curate, sŸli de inspectare, sŸli de computere, etc.).

DezvoltŸri Án echipamentele de comandŸ Ûi protecÍieUtilizarea variatoarelor de iluminat (dimmer-elor) este din ce Án ce mai des ÁntÊlnitŸ. CerinÍele legate de amorsare sunt reduse iar declasarea echipamentelor de control Ûi protecÍie este mai puÍin importantŸ. Au fost introduse noi dispozitive de protecÍie adaptate condiÍiilor impuse de cŸtre circuitele de iluminat, de exemplu, Ántreruptoarele Merlin Gerin Ûi dispozitivele modulare de protecÍie Ámpotriva curentului rezidual cu imunitate specialŸ, cum sunt Ántreruptoarele ID Ûi tipul s.i. de Ántreruptoare Vigi. Cum echipamentele de comandŸ Ûi protecÍie evolueazŸ, anumiÍi producŸtori pot prezenta o ofertŸ nouŸ referitoare la teleruptoare, dispozitive de management 24 ore, dispozitive pentru comanda iluminatului, reducerea consumului de energie, etc.

4.4 Sisteme de iluminat Án spaÍii publiceIluminatul normalReglementŸrile care stipuleazŸ cerinÍele minime de Ándeplinit pentru clŸdirile publice, Án majoritatea ÍŸrilor Europene sunt urmŸtoarele:n sistemele de iluminat amplasate Án zone accesibile publicului trebuie sŸ fie comandate Ûi protejate independent faÍŸ de sistemele de iluminat dedicate altor spaÍii; n pierderea alimentŸrii unui circuit de iluminat final (de ex.: funcÍionarea fuzibilelor sau declanÛarea Ántreruptorului) nu trebuie sŸ conducŸ la lipsa completŸ a iluminŸrii Án zone destinate sŸ primeascŸ mai mult de 50 de persoane;n protecÍia prin dispozitive de curent diferenÍial rezidual (RCD) trebuie sŸ fie realizatŸ de mai multe astfel de dispozitive (trebuie utilizat mai mult decÊt un singur dispozitiv).

Iluminatul de siguranÍŸ Acest subiect include iluminatul semnelor Ûi direcÍiilor de ieÛire de siguranÍŸ Ûi, de asemenea, iluminatul de siguranÍŸ ambiental.

Marcarea ieÛirilor de siguranÍŸÎn zonele Án care pot exista mai mult de 50 de persoane, trebuie sŸ existe indicatoare luminoase ale direcÍiilor de deplasare pentru ieÛirile de siguranÍŸ.

Iluminatul general de siguranÍŸ Iluminatul general este obligatoriu Án zone care pot primi mai mult de 100 de persoane (sau mai mult de 50 de persoane Án zone de subsol).Un defect pe un circuit de iluminat nu trebuie sŸ afecteze nici un alt circuit:n selectivitatea releelor de protecÍie la supracurenÍi Ûi la curenÍi reziduali trebuie sŸ fie totalŸ, astfel ÁncÊt va fi Ántrerupt doar circuitul cu defect;n instalaÍia trebuie sŸ aibŸ sistemul IT sau trebuie sŸ fie Án clasŸ II, adicŸ dublu izolatŸ.

Surse de alimentare pentru iluminatul de siguranÍŸSursele de alimentare pentru sistemele de iluminat de siguranÍŸ trebuie sŸ fie capabile sŸ menÍinŸ alimentarea tuturor lŸmpilor Án cazul cel mai defavorabil care s-ar putea ÁntÊmpla, care, pentru o perioadŸ stabilitŸ, sŸ asigure evacuarea totalŸ din zona respectivŸ, dar minimum o orŸ.

Compatibilitatea Ántre iluminatul de siguranÍŸ Ûi alte pŸrÍi ale instalaÍieiSursele de iluminat de siguranÍŸ trebuie sŸ alimenteze, exclusiv circuitele instalate pentru funcÍionare Án situaÍii de urgenÍŸ.Sistemele de iluminat standby funcÍioneazŸ pentru a menÍine iluminatul Án cazul Ántreruperii circuitelor de iluminat normal (Án general, Án situaÍii care nu sunt de urgenÍŸ). TotuÛi, Ántreruperea iluminatului normal trebuie, Án mod automat, sŸ determine intrarea Án funcÍiune a iluminatului de siguranÍŸ.Sursele centralizate pot fi, de asemenea, utilizate pentru alimentarea de siguranÍŸ dacŸ urmŸtoarele condiÍii sunt simultan Ándeplinite:n acolo unde existŸ mai multe surse, cŸderea uneia trebuie sŸ permitŸ, totuÛi, existenÍa unei capacitŸÍi de alimentare suficiente pentru menÍinerea alimentŸrii tuturor sistemele de siguranÍŸ, eventual prin deconectarea consumatorilor neprioritari (dacŸ este necesar);n cŸderea unei surse sau a unui echipament care vizeazŸ siguranÍa nu trebuie sŸ afecteze celelalte surse Ûi echipamente de siguranÍŸ; n orice echipament de siguranÍŸ trebuie sŸ primeascŸ alimentare de la orice sursŸ.


N41

(1) În cazul unei surse centrale de alimentare de siguranÍŸ circuitele aferente tipurilor A Ûi B trebuie sŸ fie rezistente la foc. Tuburile, dozele de derivaÍie, etc. trebuie sŸ satisfacŸ standardele naÍionale Ûi testele de ÁncŸlzire sau, circuitele trebuie amplasate Án astfel de tuburi de protecÍie, etc. capabile sŸ asigure performanÍe satisfŸcŸtoare Án eventualitatea unui incendiu, pentru cel puÍin o orŸ. (2) Conductoarele circuitelor aferente tipului C nu trebuie sŸ ÁndeplineascŸ condiÍiile stipulate la (1).


Clasificarea iluminatului de siguranÍŸMulte ÍŸri au reglementŸri statutare referitoare la siguranÍa Án clŸdiri Ûi Án zone cu aglomerŸri de persoane.Clasificarea acestor zone conduce la determinarea unor tipuri de soluÍii adecvate Ûi autorizeazŸ utilizarea schemelor de iluminat de siguranÍŸ pentru diferite spaÍii. Clasificarea urmŸtoare este tipicŸ:

Tip AÎn prezenÍa publicului, lŸmpile sunt alimentate permanent Ûi Án totalitate de la o sursŸ centralŸ de alimentare (baterie sau grup electrogen). Aceste circuite trebuie sŸ fie independente de oricare altele(1).

Tip BÎn prezenÍa publicului, lŸmpile sunt alimentate permanent fie:n prin baterii la care lŸmpile sunt permanent conectate Ûi care se alimenteazŸ permanent de la o sursŸ normalŸ de alimentare, fien printr-un grup electrogen ale cŸrui caracteristici asigurŸ alimentarea sarcinilor prioritare, Ántr-o secundŸ (din momentul Án care generatorul funcÍioneazŸ Ûi alimenteazŸ iluminatul de siguranÍŸ), Án eventualitatea cŸderii sursei normale, fien unitŸÍi autonome aprinse, Án mod normal, permanent, care sunt alimentate de la sursa normalŸ de alimentare Ûi rŸmÊn aprinse (cel puÍin pentru o orŸ) la pierderea alimentŸrii normale, datoritŸ bateriilor proprii Áncorporate. Aceste baterii se ÁncarcŸ Án timpul funcÍionŸrii normale. Astfel de unitŸÍi autonome sunt, Án general, echipate cu tuburi fluorescente pentru iluminatul permanent de siguranÍŸ Ûi lŸmpi fluorescente sau cu incandescenÍŸ pentru marcarea semnelor de EXIT Ûi a direcÍiilor de deplasare Án caz de urgenÍŸ. Circuitele pentru toate lŸmpile de siguranÍŸ trebuie sŸ fie independente faÍŸ de alte circuite(1).

Tip CLŸmpile pot fi alimentate sau nu Án condiÍii normale, iar dacŸ sunt alimentate sursa de alimentare poate fi sursŸ de alimentare a iluminatului normal sau sursŸ de alimentare a iluminatului de siguranÍŸ.n Bateriile iluminatului de siguranÍŸ trebuie sŸ fie menÍinute ÁncŸrcate de la sursa normalŸ printr-un sistem automat de ÁncŸrcare, asigurÊnd astfel o capacitate minimŸ de alimentare pentru Ántreg sistemul de iluminat de siguranÍŸ de cel puÍin o orŸ.n Grupul-generator trebuie sŸ fie capabil sŸ alimenteze Ántregul sistem de iluminat de siguranÍŸ Án mai puÍin de 15 secunde de la cŸderea sursei de alimentare normale. Puterea necesarŸ pornirii motorului este asiguratŸ de baterii, capabile sŸ facŸ faÍŸ la 6 ÁncercŸri de pornire, sau de un sistem de aer comprimat. O rezervŸ minimŸ de energie Án cele douŸ sisteme trebuie sŸ fie menÍinutŸ automat.n CŸderea sursei de alimentare de siguranÍŸ trebuie sŸ fie detectatŸ dintr-un numŸr suficient de puncte ale instalaÍiei Ûi semnalizatŸ corespunzŸtor personalului de ÁntreÍineren UnitŸÍile autonome pot fi pentru iluminat permanent sau nepermanent. Circuitele tuturor lŸmpilor de siguranÍŸ trebuie sŸ fie independente de oricare alte circuite(2).

Tip DAcest tip de iluminat de siguranÍŸ se referŸ la corpuri de iluminat cu baterii, portabile, puse la dispoziÍia personalului de ÁntreÍinere sau a publicului.

NotŸ: În RomÊnia, se vor respecta reglementŸrile referitoare la iluminatul de siguranÍŸ cuprinse Án normativul NP-I7/2002, capitolul 7.13.


N42

5 Motoare asincrone

ConsecinÍele unei protecÍii incorecte a unui motor pot include urmŸtoarele aspecte nedorite:n pentru persoane:o asfixierea datoritŸ blocŸrii unui motor de ventilaÍie,o electrocutarea datoritŸ defectelor de izolaÍie Án motor,o accidente datorate neopririi motorului Án cazul defectŸrii circuitelor sale de comandŸ Án cazul unei protecÍii incorecte la supracurenÍi;n pentru mecanismul acÍionat de motor Ûi pentru procesul respectiv:o deteriorŸri ale cuplajelor, axului, etc, datoritŸ funcÍionŸrii motorului cu rotorul calat,o pierderi de producÍie, o ÁntÊrzierea termenelor de fabricaÍie;n pentru motor:o arderea ÁnfŸÛurŸrilor motorului Án cazul calŸrii rotorului, o costuri pentru reparaÍie, o costuri pentru Ánlocuirea sau demontarea Ûi remontarea motorului.Prin urmare, siguranÍa persoanelor Ûi a bunurilor ca Ûi gradul de fiabilitate Ûi de disponibilitate al instalaÍiei sunt criterii importante care influenteazŸ alegerea dispozitivelor de protecÍie.Economic vorbind, trebuie luat Án considerare costul total al unei defecÍiuni a motorului; pierderile sunt cu atÊt mai mari cu cÊt motorul este mai mare Ûi cu cÊt accesul la el este mai dificil. Pierderea producÍiei este, fŸrŸ ÁndoialŸ un alt factor foarte important de luat Án considerare. Caracteristicile specifice ale performanÍelor motorului influenÍeazŸ stabilirea circuitului de alimentare, Án scopul unei funcÍionŸri corecte a acestuia.Un circuit de alimentare al unui motor respectŸ anumite condiÍii care nu se ÁntÊlnesc, Án mod obiÛnuit Án cazul altor circuite de distribuÍie Ûi care Íin de caracteristicile particulare specifice motorului, precum:n curentul de pornire mare (vezi Fig. N56) care este Án mare mŸsurŸ reactiv Ûi care determinŸ o cŸdere de tensiune importantŸ;n numŸrul Ûi frecvenÍa pornirilor;n curentul de pornire ridicat ÁnseamnŸ de fapt cŸ dispozitivul de protecÍie la suprasarcinŸ trebuie sŸ aibŸ astfel de caracteristici ÁncÊt sŸ nu declanÛeze pe perioada de pornire a motorului.

5.1 FuncÍiile necesare unui circuit de motorFuncÍiile asigurate de un circuit de motor sunt :n FuncÍii de bazŸ care includ:o posibilitatea de separare,o comanda motorului (localŸ sau de la distanÍŸ),o protecÍia Ámpotriva scurtcircuitului,o protecÍia Ámpotriva suprasarcinii;n ProtecÍii complementare, care includ:o protecÍia termicŸ prin mŸsurarea directŸ a temperaturii ÁnfŸÛurŸrilor,o protecÍia termicŸ prin determinarea indirectŸ a temperaturii ÁnfŸÛurŸrilor,o controlul permanent al rezistenÍei de izolaÍie,o funcÍii de protecÍie specifice ansamblului motor-mecanism acÍionat;n Echipamente specifice de comandŸ incluzÊnd:o sisteme electromecanice de pornire a motorului,o dispozitive de protecÍie Ûi comandŸ (CPS), o soft-startere,o variatoare de vitezŸ.

FuncÍii de bazŸPosibilitŸÍi de separarePentru siguranÍa personalului de exploatare Án timpul acÍiunilor de ÁntreÍinere este necesarŸ separarea circuitelor, parÍial sau total, de la sursa lor de alimentare. FuncÍia de “separare” este realizatŸ de cŸtre separatoare. AcestŸ funcÍie poate fi realizatŸ Ûi de alte dispozitive proiectate pentru a asigura separarea, precum Ántreruptoare automate cu aptitudine de separare.

Comanda motoruluiFuncÍia de comandŸ a motorului este cea care realizeazŸ pornirea Ûi frÊnarea motorului. În cazul comenzilor manuale, aceastŸ funcÍie poate fi ÁndeplinitŸ de Ántreruptoare speciale pentru motor sau separatoare.În cazul comenzii de la distanÍŸ aceastŸ funcÍie poate fi ÁndeplinitŸ de contactoare, soft-startere (CPS).FuncÍia de comandŸ poate fi iniÍiatŸ, de asemenea, Ûi prin alte mijloace:n protecÍia la suprasarcinŸ;n protecÍii complementare;n declanÛatoare la minimŸ tensiune (necesare Án cazul multor maÛini).FuncÍia de comandŸ poate fi, de asemenea, realizatŸ de cŸtre echipamente de comandŸ specifice.

Motorul asincron (cu inducÍie) este robust, fiabil Ûi foarte larg utilizat. 95% din motoarele instalate Án Ántreaga lume sunt asincrone. ProtecÍia acestor motoare este, Án consecinÍŸ, un subiect de mare importanÍŸ Án numeroase aplicaÍii.

Fig. N56: Caracteristica de curent Án cazul pornirii directe pentru un motor asincron.

N43

5 Motoare asincrone

ProtecÍia Ámpotriva scurtcircuitelorn Scurtcircuitul bifazatAcest tip de defect Án interiorul motorului este foarte rar. El se datoreazŸ, Án general, unor defecte mecanice ale cablului de alimentare al motorului.n Scurtcircuit fazŸ/pŸmÊntCauza principalŸ pentru acest defect este deteriorarea izolaÍiei ÁnfŸÛurŸrilor. Curentulde defect care rezultŸ depinde de sistemul de tratare al neutrului. În sistemele TN, curentul de defect este foarte mare Ûi, Án majoritatea cazurilor, motorul va fideteriorat. În cazul altor sisteme, protecÍia motorului se poate realiza utilizÊnd dispozitive de protecÍie Ámpotriva punerilor la pŸmÊnt.Pentru protecÍia la scurtcircuit este recomandabil sŸ se acorde o atenÍie specialŸ evitŸrii declanÛŸrilor intempestive Án timpul perioadei de pornire a motorului. CurenÍii de pornire Án cazul motoarelor standard sunt de cca. 6 - 8 ori curentul nominal dar, Án cazul unui defect, curentul poate atinge de 15 ori valoarea curentului nominal. Deci curentul de pornire nu trebuie sŸ fie privit ca un curent de defect de cŸtre protecÍie. În plus, un defect care se produce pe circuitul motorului nu trebuie sŸ afecteze circuitele din amonte. În consecinÍŸ, condiÍiile protecÍiilor magnetice de selectivitate Ûi sensibilitate cu toate pŸrÍile instalaÍiei trebuiesc Ándeplinite.

ProtecÍia la suprasarcinŸSuprasarcinile mecanice ale sarcinii motorului sunt cauza principalŸ de suprasarcinŸ Án cazul aplicaÍiilor de tip motor. Acestea determinŸ supracurenÍi de sarcinŸ Ûi supraÁncŸlzirea motorului. Durata de viaÍŸ a motorului poate fi micÛoratŸ Ûi, uneori, motorul poate fi deteriorat. Prin urmare, este necesar sŸ se detecteze suprasarcinile motorului. AceastŸ protecÍie poate fi realizatŸ de cŸtre:n relee termice de suprasarcinŸ specifice; n Ántreruptoare termo-magnetice speciale, numite Án mod uzual “Ántreruptoare motor”; n protecÍii complementare (a se vedea mai jos) ca: relee electronice multifuncÍionale sau senzori de temperaturŸ; n soft-startere electronice sau variatoare de vitezŸ (a se vedea mai jos).

ProtecÍii complementaren ProtecÍia termicŸ prin mŸsurarea directŸ a temperaturii ÁnfŸÛurŸrilor. RealizatŸ de cŸtre senzori termici (termorezistenÍe) ÁncorporaÍi Án ÁnfŸÛurŸrile motorului ce lucreazŸ ÁmpreunŸ cu relee asociate.n ProtecÍia termicŸ prin determinarea indirectŸ a temperaturii ÁnfŸÛurŸrilor. RealizatŸ de cŸtre relee multifuncÍionale prin mŸsurŸri de curent Ûi ÍinÊnd cont de caracteristicile motorului.n Controlul permanent al rezistenÍei de izolaÍie cu ajutorul releelor speciale sau a releelor de curent diferenÍial rezidual. Aceste echipamente realizeazŸ detectarea Ûi protecÍia Ámpotriva scurgerilor de curent cŸtre pŸmÊnt Ûi a scurtcircuitului cu pŸmÊntul, permiÍÊnd astfel intervenÍii de ÁntreÍinere Ánainte de distrugerea motorului.n FuncÍii specifice de protecÍie a motorului, cum ar fi protecÍia Ámpotriva unei durate de pornire prea lungi sau Ámpotriva calŸrii rotorului, protecÍia Ámpotriva dezechilibrului fazelor, a pierderii unei faze, protecÍia Ámpotriva punerii la pŸmÊnt, protecÍia la mersul Án gol, protecÍia Ámpotriva blocŸrii rotorului (Án timpul pornirii sau dupŸ); prealarme pentru semnalizarea supraÁncŸlzirii, comunicaÍie, pot fi realizate de cŸtre relee multifuncÍionale.

Echipamente specifice de comandŸn Echipamente electromecanice pentru pornire (stea-triunghi, autotransformator, starter reostatic rotor, etc.). Ele sunt utlizate, Án general, pentru aplicaÍii care pe perioada pornirii nu prezintŸ sarcini mecanice (pompe, ventilatoare, maÛini-unelte, etc.).o avantajeRaport bun cuplu/curent; reducere importantŸ a curentului la pornire.o dezavantajeCuplu mic pe perioada pornirii; nici o posibilitate de modificare; puterea este ÁntreruptŸ Án timpul fenomenelor tranzitorii; pentru conectare sunt necesare 6 conductoare.n Dispozitive de comandŸ Ûi protecÍie (CPS)Ele realizeazŸ toate funcÍiile de bazŸ menÍionate anterior Ántr-un singur dispozitiv, inclusiv anumite funcÍii complementare Ûi de comunicaÍie. Aceste dispozitive realizeazŸ, de asemenea, continuitatea serviciilor Án caz de scurtcircuit.n Demaroare soft-starterUtilizate pentru aplicaÍii cu pompe, ventilatoare, compresoare, benzi transportoare.o avantajeLimitarea vÊrfului de curent, a cŸderii de tensiune, a limitŸrilor mecanice Án timpul pornirii motorului, protecÍie termicŸ ÁncorporatŸ, dispozitive de dimensiuni mici, posibilitŸÍi de comunicaÍie.o dezavantajeCuplu redus pe perioada pornirii, disipare mare de cŸldurŸ.


N44NotŸ: Aceste categorii de utilizare sunt adaptate dispozitivelor care sunt Án conformitate cu alte standarde. De exemplu, categoria AC-3 devine AC-53 pentru startere electronice (CEI 60947-4-2) Ûi devine AC-43 pentru CPS (CEI 60947-6-2).

5 Motoare asincrone

n Variatoare de vitezŸSunt utilizate pentru aplicaÍii cu pompe, ventiloatoare, compresoare, benzi transportoare, maÛini avÊnd cuplu de sarcinŸ mare, maÛini cu inerÍie mare.o avantajeVariaÍie Án mod continuu a turaÍiei motorului (de la 2 la 130% din turaÍia nominalŸ), posibilitate de depŸÛire a turaÍiei maxime; reglajul precis al accelerŸrii Ûi decelerŸrii; cuplu ridicat pe perioadele de pornire Ûi oprire; curent de pornire mic, protecÍie termicŸ ÁncorporatŸ, posibilitŸÍi de comunicaÍie.o dezavantajeDisipare de cŸldurŸ, volum, cost.

5.2 StandardeProtecÍia Ûi comanda motorului se pot realiza Án diverse feluri:n utlizÊnd o asociere de dispozitive de protecÍie la scurtcircuit (SCPD) Ûi dispozitive electromecanice precum:o starter electromecanic, Án conformitate cu CEI 60947-4-1,o starter electronic, Án conformitate cu CEI 60947-4-2,o variator de vitezŸ, Án conformitate cu seriile CEI 61800;n utilizÊnd un CPS, un singur dispozitiv care realizeazŸ toate funcÍiile de bazŸ, Án conformitate cu CEI 60947-6-2.

În descrierile de mai jos s-au analizat doar circuitele de motor care includ dispozitive electromecanice precum: startere Ûi protecÍii Ámpotriva scurtcircuitului. Dispozitivele Án conformitate cu CEI 60947-6-2, starterele electronice Ûi variatoarele de vitezŸ sunt considerate doar ca informare.Un circuit de motor ÁndeplineÛte condiÍiile din CEI 60947-4-1 Ûi Án principal:n coordonarea Ántre dispozitivele de protecÍie Ûi comandŸ ale circuitului motor;n clasa de declanÛare a releelor termice; n categoria de utilizare a contactoarelor;n coordonarea izolaÍiei.NotŸ: Prima Ûi ultima condiÍie sunt satisfŸcute Án mod inerent de cŸtre dispozitive care sunt Án conformitate cu CEI 60947-6-2 deoarece acestea asigurŸ continuitatea funcÍionŸrii.

Standardizarea asocierii Ántreruptor + contactor + releu termicCategoria de utilizare a contactoarelorStandardul CEI 60947-4-1 prezintŸ categoriile de utilizare care uÛureazŸ considerabil alegerea contactorului potrivit pentru o aplicaÍie datŸ. Categoriile de utilizare se referŸ la:n o gamŸ de funcÍii pentru care contactorul trebuie adaptat;n curentul de rupere necesar Ûi capacitatea de Ánchidere;n valorile standard de sarcinŸ pentru testele de durabilitate, Án conformitate cu categoria de utilizare.Tabelul N57 prezintŸ cÊteva exemple tipice de categorii de utilizare.

Tab. N57: Categorii de utilizare pentru contactoare.

Categoria de utilizare Caracteristicile aplicaÍiei AC-1 Sarcini neinductive (sau slab inductive): cos ϕ u 0,95 (ÁncŸlzire, distribuÍie) AC-2 Pornirea sau frÊnarea motoarelor cu ineleAC-3 Motoare asincrone cu rotorul Án scurtcircuit: pornirea sau oprirea motorului AC-4 Motoare asincrone cu rotorul Án scurtcircuit: pornire, mers Án impulsuri, schimbare de sens

N45

Dintre diferitele metode de protecÍie a unui motor, asocierea Ántreruptor + contactor + releu termic(1) are cele mai multe avantaje.

(1) CombinaÍia unui contactor cu un releu termic este uzual cunoscutŸ sub numele de “discontactor”.

5 Motoare asincrone

Tipuri de coordonarePentru fiecare asociere de dispozitive este menÍionat un anumit tip de coordonare, Án funcÍie de starea Án care se vor gŸsi pŸrÍile componente Án urma unei declanÛŸri datorate unui defect sau a deconectŸrii unui contactor din motive de suprasarcinŸ.Standardul CEI 60947-4-1 defineÛte douŸ tipuri de coordonŸri, tipul 1 Ûi tipul 2, care stabilesc limitele maxime admisibile de deteriorare a dispozitivelor Án caz de scurtcircuit.Oricare ar fi tipul de coordonare, este obligatoriu ca ansamblul dispozitivelor utilizate pentru pornirea motorului sau contactorul sŸ nu creeze niciodatŸ un pericol pentru personalul de exploatare Ûi pentru instalaÍie. ParticularitŸÍile celor douŸ tipuri de coordonare sunt:n Tip 1Deteriorarea ansamblului dispozitivelor utilizate pentru pornirea motorului este acceptabilŸ dupŸ un scurtcircuit, astfel ÁncÊt acesta poate funcÍiona din nou Án urma unor reparaÍii sau Ánlocuiri parÍiale. n Tip 2Arderea Ûi riscul sudŸrii contactelor contactorului sunt singurele riscuri admise.

Ce tip de coordonare se alege ?Alegerea tipului de coordonare depinde de parametrii de exploatare Ûi trebuie ales pentru a satisface (Án mod optim) nevoile utilizatorului Ûi costurile instalaÍiei.n Tipul 1o personal calificat de ÁntreÍinere,o volum Ûi cost reduse pentru dispozitivele de comutaÍie,o nu pot fi utilizate ulterior unui scurtcircuit fŸrŸ operaÍiuni de reparaÍii sau Ánlocuire.n Tipul 2o pentru utilizare dupŸ un scurtcircuit sunt necesare doar mŸsuri uÛoare de ÁntreÍinere

5.3 AplicaÍiiComanda Ûi protecÍia unui motor se pot realiza cu unul, douŸ, trei sau patru aparate diferite care sŸ ÁndeplineascŸ diferite funcÍiuni.În cazul utilizŸrii mai multor dispozitive este esenÍialŸ coordonarea Ántre acestea, pentru a obÍine o protecÍie optimŸ a motorului.Pentru a proteja un circuit motor, trebuie luaÍi Án considerare mai mulÍi parametri, Án funcÍie de:n aplicaÍie (tipul mecanismului, siguranÍa funcÍionŸrii, numŸrul de operaÍii, etc.);n necesitatea continuitŸÍii funcÍionŸrii impuse de aplicaÍie;n standardele utilizate pentru a se asigura siguranÍa Ûi securitatea.FuncÍiile electrice de realizat sunt diferite:n pornirea, funcÍionarea normalŸ Ûi oprirea fŸrŸ declanÛŸri intempestive atÊt timp cÊt ÁntreÍinerea se face Án conformitate cu cerinÍele impuse, numŸrul de operaÍii, cerinÍele de durabilitate Ûi siguranÍŸ (oprirea de urgenÍŸ), ca Ûi protecÍia circuitului Ûi a motorului, deconectarea (separarea) Án scop de asigurare a protecÍiei personalului Án timpul operaÍiunilor de ÁntreÍinere.

Schema protecÍiei de bazŸ: Ántreruptor + contactor + releu termicAvantajeCombinaÍia de dispozitive uÛureazŸ activitatea de instalare ca Ûi operaÍiunile de ÁntreÍinere Ûi exploatare prin:n reducerea sarcinii operaÍiunii de ÁntreÍinere: utilizarea Ántreruptorului Án loc de fuzibile eliminŸ necesitatea de a Ánlocui, Án caz de defect, fuzibilele Ûi, de asemenea, necesitatea de a deÍine un stoc de fuzibile (de diferite tipuri Ûi mŸrimi); n perfomanÍe mai bune Án ceea ce priveÛte continuitatea serviciilor: instalaÍia poate fi pusŸ imediat sub tensiune dupŸ eliminarea defectului Ûi dupŸ verificarea stŸrii ansamblului care asigurŸ pornirea motorului;n dispozitive suplimentare complementare necesare, uneori, unui circuit motor pot fi cu uÛurinÍŸ adaptate; n Ántreruperea celor trei faze este totdeauna asiguratŸ (prin urmare, se evitŸ posibilitatea funcÍionŸrii Án douŸ faze);n posibilitatea de a Ántrerupe curentul nominal (cu ajutorul Ántreruptorului) Án cazul unei defecÍiuni la contactor, de exemplu, sudura contactelor;n posibilitŸÍi de interblocaj;n diverse comenzi Ûi semnalizŸri la distanÍŸ.


N46

n mai bunŸ protectie a ansamblului care asigurŸ pornirea motorului Án caz de supracurent Ûi, Án particular, pentru scurtcircuitul impedant(1) corespunzŸtor unui curent de cca. 30 de ori curentul nominal al motorului In (vezi Fig. N58);n posibilitŸÍi de utilizare a dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual:o pentru prevenirea riscului de incendiu (sensibilitatea i 500 mA),o pentru prevenirea deteriorŸrii motorului (scurtcircuit la tolele laminate) prin detectarea la timp a curentului rezidual (sensibilitate de la 300 mA la 30 A).

(1) În majoritatea cazurilor, defectele de scurtcircuit se produc la nivelul motorului, de aceea curentul este limitat de cablu Ûi de cablajul ansamblului de pornire al motorului Ûi este denumit curent de scurtcircuit impedant.

Fig. N58: Caracteristicile de declanÛare a asocierii Ántreruptor + contactor + releu termic(1).

Fig. N59: Stabilitatea termicŸ a releului termic trebuie sŸ se situeze Án dreapta caracteristicii de declanÛare magneticŸ a Ántreruptorului.

5 Motoare asincrone

ConcluziiAsocierea Ántreruptor + contactor + releu termic pentru comanda Ûi protecÍia circuitelor de motor sunt adecvate atunci cÊnd:n serviciul de ÁntreÍinere pentru instalaÍie este redus, ceea ce este, Án general, cazul intreprinderilor industriale mici Ûi mijlocii Ûi al aplicaÍiilor din domeniul terÍiar;n specificaÍiile funcÍionŸrii impun Ûi alte funcÍii;n existŸ o cerinÍŸ funcÍionalŸ legatŸ de uÛurinÍa Ántreruperii alimentŸrii Án eventualitatea unei operaÍiuni de ÁntreÍinere.

Puncte cheie Án succesul asocierii unui Ántreruptor cu un discontactorStandardele definesc Án mod precis elementele care trebuie luate Án considerare pentru a realiza o corecÍŸ coordonare de tip 2:n compatibilitatea absolutŸ Ántre releul termic al discontactorului Ûi declanÛatorul magnetic al Ántreruptorului. În Fig. N59 releul termic este protejat dacŸ limita sade Íinere termicŸ este plasatŸ la dreapta curbei de declanÛare magneticŸ a Ántreruptorului. În cazul unui “Ántreruptor-motor ” care ÁncorporeazŸ ambele relee de protecÍie (magnetic Ûi termic), coordonarea este realizatŸ ÁncŸ din faza de construcÍie a Ántreruptorului;

N47

Nu este posibilŸ stabilirea capacitŸÍii de rupere al unei asocieri Ántreruptor + contactor. Doar teste de laborator ale producŸtorului permit aceasta. Prin urmare, Schneider Electric prezintŸ tabele referitoare la asocierea unui Ántreruptor Multi 9 sau Compact tip MA, cu diferite tipuri de dispozitive de pornire a motoarelor.

Fig. N60: Întreruptor Ûi contactor montate Án acelaÛi compartiment.

Fig. N61: Întreruptor Ûi contactor montate separat.

Fig. N62: ProtecÍia la supraÁncŸlzire cu senzori termici.

5 Motoare asincrone

n capacitatea de rupere a contactorului trebuie sŸ fie mai mare decÊt curentul corespunzŸtor reglajului releului magnetic al Ántreruptorului automat;n cÊnd suportŸ un scurtcircuit, comportamentul contactorului Ûi al releului termic trebuie sŸ fie Án conformitate cu cerinÍele specificate de respectivul tip de coordonare.

Capacitatea de rupere Án cazul asocierii unui Ántreruptor cu un contactor sau al unui ansamblu de pornire al motoruluiÎn studii, capacitatea de rupere care trebuie comparatŸ cu valoarea curentului de scurtcircuit prezumat este:n fie cea asocierii Ántreruptor + contactor, dacŸ Ántreruptorul Ûi contactorul sunt, din punct de vedere fizic, apropiate (vezi Fig. N60) (acelaÛi compartiment Án dulapul de protecÍie a motorului). Un scurtcircuit Án aval de aceasta asociere va fi limitat de cŸtre impedanÍele contactorului Ûi releului termic. AceastŸ asociere poate fi, prin urmare, utilizatŸ pe un circuit la care nivelul curentului prezumat depŸÛeÛte capacitatea de rupere a Ántreruptorului. AceastŸ caracteristicŸ prezintŸ deseori avantaje economice semnificative.n sau, numai cea a Ántreruptorului, caz Án care contactorul este amplasat separat de Ántreruptor (vezi Fig. N61), cu riscul unui scurtcircuit Ántre ansamblul de pornire al motorului Ûi Ántreruptor.

Alegerea releului magnetic instantaneu al ÁntreruptoruluiÎn cazul acestui releu, pragul de funcÍionare nu trebuie sŸ fie niciodatŸ mai mic decÊt 12 In, pentru a se evita declanÛŸrile intempestive datorate vÊrfului de curent din momentul pornirii.

ProtecÍii complementareProtecÍiile complementare sunt:n senzori termici Án motor (la nivelul ÁnfŸÛurŸrilor, Íevilor de rŸcire, suporÍilor, etc.);n protecÍiile multifuncÍionale (asocieri de funcÍii);n dispozitive pentru detectarea defectelor de izolaÍie la motorul Án funcÍiune sau Án repaus.

Senzori termiciSenzorii termici sunt utilizaÍi pentru a detecta creÛteri de temperaturi anormale Án motor, prin mŸsurŸri directe. Senzorii termici sunt, Án general, incluÛi Án ÁnfŸÛurarea statoricŸ (Án cazul motoarelor de joasŸ tensiune), semnalul fiind procesat de un dispozitiv de control asociat care acÍioneazŸ contactorul sau Ántreruptorul Án sensul deconectŸrii (vezi Fig. N62).

Relee multifuncÍionale pentru protecÍia motoruluiReleele multifuncÍionale, asociate cu senzori Ûi module de semnalizare realizeazŸ protecÍia motorului Ûi, de asemenea, anumite funcÍii precum:n protecÍia la suprasarcinŸ;n rotor calat sau perioadŸ de pornire prea lungŸ;n protecÍia Ámpotriva supraÁncŸlzirii;n protecÍia Ámpotriva dezechilibrului fazelor, a pierderii unei faze, sau a inversŸrii sensului de rotaÍie;n protecÍia Ámpotriva defectului la pŸmÊnt (cu ajutorul dispozitivelor de curent diferenÍial rezidual);n protecÍia Ámpotriva funcÍionŸrii Án gol, a blocŸrii rotorului la pornire.Avantajele sunt esenÍiale:n o protecÍie completŸ, realizÊnd funcÍii de monitorizare Ûi comandŸ permanente, sigure Ûi de ÁnaltŸ performanÍŸ;n monitorizarea eficientŸ a tuturor momentelor de funcÍionare ale motoruluin alarme Ûi semnalizŸri;n posibilitŸÍi de comunicaÍie prin bus-uri de comunicaÍie.Exemplu: Releul Telemecanique LT6 cu funcÍii de comandŸ Ûi monitorizare permanente Ûi cu comunicaÍia via bus de comunicaÍie, sau unitatea de comandŸ multifuncÍionalŸ LUCM cu modulul de comunicaÍie pentru Tesys modelul U.

ProtecÍia preventivŸ a motoarelor Án repausAceastŸ protecÍie se referŸ la monitorizarea nivelului rezistenÍei de izolaÍie a unui motor Án repaus, evitÊndu-se astfel consecinÍele nedorite ale existenÍei unui defect de izolaÍie Án timpul funcÍionŸrii motorului, Ûi anume:n ratŸri ale pornirii sau funcÍionarea incorectŸ a motoarelor utilizate Án sistemele de siguranÍŸ;n pierderi de producÍie.Acest tip de protecÍie este indispensabil Án cazul proceselor vitale Ûi a sistemelor de siguranÍŸ, Án special atunci cÊnd acestea sunt instalate Án locaÍii umede sau/Ûi cu praf. Astfel de protecÍii evitŸ distrugerea motorului Án cazul scurtcircuitului cu pŸmÊntul produs pe perioada pornirii (unul dintre cele mai des ÁntÊlnite defecte) prin semnalizŸri de prevenire asupra faptului cŸ sunt necesare operaÍiuni de ÁntreÍinere asupra motorului, Án scopul asigurŸrii condiÍiilor optime de funcÍionare.


N48

Exemplu de aplicaÍie:Sistem de protecÍie Ámpotriva incendiului cu “sprinklere”, pompe pentru irigaÍii pentru utilizare sezonierŸ, etc.Sistemul Vigilohm SM21 (Merlin Gerin) monitorizeazŸ izolaÍia motorului Ûi semnalizeazŸ auditiv Ûi vizual orice reducere anormalŸ a nivelului rezistenÍei de izolaÍie. Mai mult, acest releu poate Ámpiedica, la nevoie, orice Áncercare de a porni motorul (vezi Fig. N63).

Fig. N63: ProtecÍie preventivŸ a motoarelor Án repaus.

Fig. N64: Exemplu utilizÊnd releul RH99M.

5 Motoare asincrone

ProtecÍii limitatoareDispozitivele de curent diferenÍial rezidual pot fi foarte sensibile Ûi pot detecta valori scŸzute pentru scurgerile de curent care se produc atunci cÊnd apar deteriorŸri deizolaÍie (de naturŸ fizicŸ, contaminare, umiditate excesivŸ, etc.). Anumite game de dispozitive de curent diferenÍial rezidual, cu contacte uscate, special proiectate pentru astfel de aplicaÍii realizeazŸ urmŸtoarele:n evitarea distrugerii motorului (prin perforarea sau scurtcircuitarea tolelor magnetice ale statorului) determinatŸ de eventuale arcuri electrice cŸtre pŸmÊnt. AceastŸ protecÍie poate detecta condiÍiile de defect din faza incipientŸ prin funcÍionarea Án cazul scurgerilor de curent, Án gama de la 300 mA la 30 A, Án funcÍie de mŸrimea motorului (sensibilitate aproximativŸ: 5% In);n reducerea riscului de incendiu: sensibilitate i 500 mA. De exemplu, releul RH99M (Merlin Gerin) (vezi Fig. N64) asigurŸ:n 5 nivele de sensibilitate (0,3; 1; 3; 10 Ûi 30 A);n posibilitŸÍi de realizare a selectivitŸÍii protecÍiilor prin utilizarea unor posibilitŸÍi de funcÍionare particulare, Án virtutea a trei posibile temporizŸri (0; 90 Ûi 250 ms);n funcÍionarea automatŸ dacŸ circuitul cuprins Ántre transformatorul de curent Ûi releu este Ántrerupt;n protecÍia Ámpotriva funcÍionŸrii Án caz de defect;n izolaÍia componentelor circuitului de c.c: clasa A.

N49

5 Motoare asincrone

TotuÛi, chiar Án zonele alimentate de un singur furnizor, existŸ porÍiuni slabe Ûi porÍiuni puternice ale reÍelei Ûi, de aceea, este recomandabil ca, Ánainte de achiziÍionarea unui motor pentru un proiect nou, sŸ se solicite acceptul furnizorului de electricitate.ExistŸ Ûi alte metode (Án general, mai costisitoare) pentru pornirea motoarelor care genereazŸ curenÍi de pornire de valori sensibil mai mici; de exemplu, stea-triunghi, motoare cu inele, dispozitive electronice de pornire tip soft-starter, etc.

5.5 Compensarea energiei reactive (corecÍia factorului de putere)Metodele pentru compensarea energiei reactive sunt indicate Án capitolul L.

ImportanÍa limitŸrii cŸderii de tensiune la motor pe perioada porniriiPentru ca un motor sŸ porneascŸ Ûi sŸ accelereze la turaÍia normalŸ Ántr-un timp corect, cuplul motorului trebuie sŸ depŸÛeascŸ cuplul de sarcinŸ cu cel puÍin 70%. TotuÛi, curentul de pornire este mult mai mare decÊt curentul nominal al motorului. Ca rezultat, Án cazul Án care cŸderea de tensiune este foarte mare, cuplul motorului va fi redus Án mod semnificativ (fiind proporÍional cu U2) Ûi, prin urmare, la extrem, pornirea este ratatŸ.Exemplu:n la o tensiune menÍinutŸ de 400 V la bornele motorului, cuplul sau ar fi de 2,1 ori cuplul de sarcinŸ;n Án cazul unei cŸderi de tensiune de 10% pe perioada pornirii, cuplul motorului ar fi 2,1 x 0,92 = 1,7 ori cuplul de sarcinŸ, prin urmare, motorul va accelera pÊnŸ la turaÍia sa nominalŸ Án mod normal;n Án cazul unei cŸderi de tensiune de 15% pe perioada pornirii, cuplul motorului ar fi 2,1 x 0,852 = 1,5 ori cuplul de sarcinŸ, astfel ÁncÊt, timpul de pornire va fi mai lung decÊt cel normal.În general, Án timpul perioadei de pornire a motorului, este recomandatŸ o cŸdere maximŸ de tensiune de 10% Un.

5.4 Puteri nominale maxime ale motoarelor asincrone alimentate la joasŸ tensiunePerturbaÍiile determinate Án reÍelele de distribuÍie de joasŸ tensiune Án timpul pornirii directe a unor motoare de puteri mari pot avea, ocazional, influenÍe negative importante asupra consumatorilor vecini, astfel ÁncÊt, autoritŸÍile furnizoare au reguli stricte Án vederea aducerii acestor perturbaÍii la nivele acceptabile. Nivelul de perturbaÍii creat de un motor depinde de puterea reÍelei, adicŸ de valoarea curentului de scurtcircuit Án punctul respectiv. Cu cÊt aceasta este mai mare, cu atÊt mai puternicŸ este reÍeaua Ûi influenÍele sunt mai scŸzute (Án special cŸderea de tensiune) asupra consumatorilor vecini. Pentru reÍelele de distribuÍie din multe ÍŸri, valorile tipice admisibile pentru curenÍii de pornire Ûi, corespunzŸtor, puterile nominale maxime admisibile pentru motoare cu pornire directŸ sunt indicate Án Tabelele N65 Ûi N66 de mai jos.

Tab. N65: Valorile maxime admisibile pentru curenÍii de pornire Án cazul motoarelor cu pornire directŸ alimentate la joasŸ tensiune (230/400 V).

Tab. N66: Puterile nominale maxim admisibile pentru motoarele cu pornire directŸ alimentate la joasŸ tensiune.

Tipul de motor Amplasare Curentul maxim de pornire (A) ReÍea aerianŸ ReÍea subteranŸMonofazat LocuinÍe 45 45 Altele 100 200 Trifazat LocuinÍe 60 60 Altele 125 250

Amplasare Tipul de motor Monofazat 230 V Trifazat 400 V (kW) Pornire directŸ la Alte metode de sarcinŸ nominalŸ (kW) pornire amelioratŸ (kW)LocuinÍe 1,4 5,5 11 Altele ReÍea aerianŸ 3 11 22 ReÍea subteranŸ 5,5 22 45


N50

cap_n.pdf

Documents