elemente de calcul si dimensionare a instalatiilor electrice

13
ELEMENTE DE CALCUL ŞI DIMENSIONARE A INSTALAŢIILOR ELECTRICE 1. Receptoare electrice Receptoarele electrice sunt aparate care transformă energia electrică într-o altă formă de energie utilă omului. Exemple: - lampa electrică (becul sau tubul luminos) transformă energia electrică în energie luminoasă; - motorul electric transformă energia electrică în energie mecanică; - cuptorul electric transformă energia electrică în energie termică; - transformatorul electric: transformă energia electrică de anumiţi parametri în energie electrică de alţi parametri etc. Clasificarea receptoarelor electrice: din punct de vedere al destinaţiei, se clasifică în receptoare: - de lumină (corpuri de iluminat, prize); - de forţă (motoare, cuptoare); - pentru transmiterea informa ţ iilor (telefoane, ceasuri, difuzoare, prize pentru antene R-TV etc.) din punct de vedere al siguranţei în funcţionare se clasifică în receptoare: - normale, pentru care se asigură o singură sursă de alimentare, pe una sau mai multe căi. - vitale, pentru care se asigură două sau mai multe surse de alimentare. Receptoarele vitale sunt acelea la care întreruperea alimentării cu energie electrică poate provoca pierderi de vieţi omeneşti, pierderi materiale sau morale deosebite, nerecuperabile. Exemple de receptoare electrice vitale: receptoarele ce asigură funcţionarea unei săli de operaţie (iluminatul, bisturiul electric, receptoarele staţiei de climatizare etc); corpurile de iluminat utilizate în iluminatul de siguranţă; receptoarele ce asigură funcţionarea lifturilor de persoane şi de intervenţie (destinate pompierilor); pompe destinate stingerii incendiului etc. Receptoarele din iluminatul de siguranţă, de exemplu, sunt alimentate din două surse: sistemul energetic; sursă proprie ce poate fi: - grup electrogen propriu al clădirii; - bateria de acumulatori locală sau baterie centrală a clădirii. Alimentarea din sistemul energetic, indiferent pe câte căi se face, este considerată o singură sursă de alimentare. 2. Consumatori electrici Consumatorul electric este format dintr-un ansamblu de receptoare electrice ce pot funcţiona într-o unitate funcţională sau nu. Consumatorul este persoana fizică sau juridică ale cărei instalaţii electrice de utilizare sunt conectate la reţeaua furnizorului prin unul sau mai multe puncte de alimentare prin care primeşte şi livrează energie electrică, dacă are centrală proprie. După natura consumului de energie electrică, consumatorii sunt: industriali şi similari - dacă folosesc energia electrică, în principal, în domeniul extragerii de materii prime, fabricării unor materiale sau prelucrării materiilor prime, a materialelor sau a unor produse agricole în mijloace de producţie sau bunuri de consum; prin asimilare, în aceeaşi categorie sunt incluse şi şantierele de construcţii, staţiile de pompare (inclusiv cele pentru irigaţii), unităţile de transporturi feroviare, rutiere, navale şi aeriene şi altele asemenea; casnici dacă folosesc energia electrică pentru iluminat şi utilizarea receptoarelor electrocasnice în propria locuinţă;

Upload: clujiu-flavia

Post on 30-Nov-2015

297 views

Category:

Documents


23 download

DESCRIPTION

dimensionare instalatie electrica

TRANSCRIPT

Page 1: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

ELEMENTE DE CALCUL ŞI DIMENSIONARE A INSTALAŢIILOR ELECTRICE

1. Receptoare electrice Receptoarele electrice sunt aparate care transformă energia electrică într-o altă formă de

energie utilă omului. Exemple: - lampa electrică (becul sau tubul luminos) transformă energia electrică în energie

luminoasă; - motorul electric transformă energia electrică în energie mecanică; - cuptorul electric transformă energia electrică în energie termică; - transformatorul electric: transformă energia electrică de anumiţi parametri în energie

electrică de alţi parametri etc. Clasificarea receptoarelor electrice:

din punct de vedere al destinaţiei, se clasifică în receptoare: - de lumină (corpuri de iluminat, prize); - de forţă (motoare, cuptoare); - pentru transmiterea informaţiilor (telefoane, ceasuri, difuzoare, prize pentru antene R-TV etc.)

din punct de vedere al siguranţei în funcţionare se clasifică în receptoare: - normale, pentru care se asigură o singură sursă de alimentare, pe una sau mai multe căi. - vitale, pentru care se asigură două sau mai multe surse de alimentare. Receptoarele vitale sunt acelea la care întreruperea alimentării cu energie electrică poate

provoca pierderi de vieţi omeneşti, pierderi materiale sau morale deosebite, nerecuperabile. Exemple de receptoare electrice vitale:

receptoarele ce asigură funcţionarea unei săli de operaţie (iluminatul, bisturiul electric, receptoarele staţiei de climatizare etc); corpurile de iluminat utilizate în iluminatul de siguranţă; receptoarele ce asigură funcţionarea lifturilor de persoane şi de intervenţie (destinate pompierilor); pompe destinate stingerii incendiului etc.

Receptoarele din iluminatul de siguranţă, de exemplu, sunt alimentate din două surse: sistemul energetic; sursă proprie ce poate fi:

- grup electrogen propriu al clădirii; - bateria de acumulatori locală sau baterie centrală a clădirii. Alimentarea din sistemul energetic, indiferent pe câte căi se face, este considerată o

singură sursă de alimentare.

2. Consumatori electrici Consumatorul electric este format dintr-un ansamblu de receptoare electrice ce pot

funcţiona într-o unitate funcţională sau nu. Consumatorul este persoana fizică sau juridică ale cărei instalaţii electrice de utilizare sunt conectate la reţeaua furnizorului prin unul sau mai multe puncte de alimentare prin care primeşte şi livrează energie electrică, dacă are centrală proprie.

După natura consumului de energie electrică, consumatorii sunt: industriali şi similari - dacă folosesc energia electrică, în principal, în domeniul extragerii de materii prime, fabricării unor materiale sau prelucrării materiilor prime, a materialelor sau a unor produse agricole în mijloace de producţie sau bunuri de consum; prin asimilare, în aceeaşi categorie sunt incluse şi şantierele de construcţii, staţiile de pompare (inclusiv cele pentru irigaţii), unităţile de transporturi feroviare, rutiere, navale şi aeriene şi altele asemenea; casnici dacă folosesc energia electrică pentru iluminat şi utilizarea receptoarelor electrocasnice în propria locuinţă;

Page 2: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

terţiari - sunt consumatorii care nu se regăsesc în primele două categorii (clădiri administrative, şcoli, spitale etc.)

După puterea contractată de consumatori, aceştia se clasifică în: mici consumatori, când puterea este sub 100 kW; mari consumatori, când puterea este sau depăşeşte 100 kW.

Ţinând seama şi de prima clasificare vom regăsi: mici consumatori industriali sau mici consumatori terţiari; mari consumatori industriali şi mari consumatori terţiari.

Relaţia dintre furnizorul de energie electrică şi consumator se stabileşte prin contractul de furnizare şi utilizare a energiei electrice, încheiat între cele două părţi.

3. Dimensionarea instalaţiilor electrice de joasă tensiune presupune: determinarea puterii absorbite şi de calcul pentru circuite şi coloane; determinarea curentului de calcul al circuitelor şi coloanelor electrice, curent ce stă la baza întregului calcul; determinarea curentului de scurtcircuit în diferite puncte ale instalaţiei; alegerea secţiunii conductelor sau cablurilor electrice pentru condiţiile concrete de utilizare (regim permanent sau intermitent) şi de montare (în tuburi de protecţie, în aer, în sol etc.); verificarea secţiunilor alese la pierderea de tensiune în funcţionare şi în regim de scurtă durată (pornirea motoarelor); alegerea tuburilor de protecţie pentru conductele electrice ale circuitelor şi coloanelor; alegerea caracteristicilor aparatelor de acţionare, de protecţie şi de măsură; stabilirea traseelor circuitelor electrice; organizarea şi dimensionarea tablourilor electrice.

4. Determinarea puterii instalate şi a puterii de calcul pentru circuite şi coloane Pentru dimensionarea circuitului de alimentare a unor receptoare trebuie determinată

puterea electrică absorbită de la reţea de acestea, iar pentru dimensionarea coloanei de alimentare a unui tablou trebuie determinată puterea electrică absorbită de diferitele grupuri de receptoare, respectiv de circuitele acestora alimentate din tablou.

Puterea electrică absorbită, denumită convenţional putere de calcul Pc, depinde de puterea instalată Pi şi randamentul receptorului h, precum şi de încărcarea lui (Ci). În cazul în care din circuitul sau coloana respectivă se alimentează mai multe receptoare, trebuie să se ţină seama şi de simultaneitatea acestora în funcţionare (Cs). Puterea de calcul Pc se poate determina cu relaţia următoare:

icc PCP ×= (1)

în care: iP , puterea instalată a circuitului (coloană) [kW];

cC , coeficientul de cerere, conform relaţiei:

sic CCC ×= (2)unde:

iC , coeficientul de încărcare a receptorului (raportul dintre puterea cu care este încărcat receptorul şi puterea instalată a acestuia);

sC , coeficientul de simultaneitate al circuitului. Coeficientul de cerere depinde de tipul receptoarelor şi de regimul lor de funcţionare. În

tabelul 3 se dau valori determinate statistic pentru coeficienţii de cerere. Pentru alte situaţii, se stabileşte de către proiectant împreună cu tehnologul. cC

Page 3: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

Puterea instalată pentru un circuit sau o coloană, , este egală cu suma puterilor nominale ale receptoarelor alimentate, cu următoarele precizări:

iP

nP pentru instalaţii de iluminat cu lămpi cu incandescenţă (cuptoare cu rezistenţă şi băi de electroliză), puterea instalată este egală cu suma puterilor nominale ale lămpilor, cuptoarelor, respectiv băilor; pentru instalaţii de iluminat cu lămpi de descărcări, puterea instalată este egală cu suma puterilor nominale ale lămpilor şi balasturilor; pentru motoare electrice cu regim de lucru practic permanent, puterea instalată este egală cu puterea nominală Pn indicată pe maşină (puterea la axul motorului); în cazul motoarelor electrice cu regim intermitent de lucru, puterea nominală a motorului se înmulţeşte cu DC (DC durata relativă de conectare); pentru cuptoarele electrice alimentate prin transformator propriu, puterea instalată

nni SP ϕcos⋅= în care şi nS nϕcos sunt puterea nominală şi factorul de putere al cuptorului.

5. Determinarea curentului de calcul al circuitului şi coloanelor În cazul circuitelor monofazate pentru receptoare de iluminat şi de prize, curentul de

calcul se poate determina cu relaţia:

ϕcosf

ic U

PI = (3)

în care: cI , curentul de calcul al circuitului [A];

iP , puterea instalată a circuitului [W];

fU , tensiunea de fază [V]; ϕcos , factorul de putere al receptoarelor.

Dacă din circuitul de prize monofazat se alimentează un receptor de forţă, curentul de calcul se stabileşte cu relaţia:

ηϕ ⋅=

cosf

ic U

PI (4)

în care: cI , , , iP fU ϕcos au semnificaţiile de mai sus;

η , randamentul receptorului. Puterile instalate maxime pe un circuit de iluminat şi prize, conform valorilor

prevăzute în normativul I 7, sunt următoarele: iP

a) pe un circuit de iluminat: în general, = 3 kW LiP în apartamente cu putere instalată de 6 kW, = 1 kW; LiP în apartamente cu putere instalată de 10 kW, = 1,5 kW; LiP circuite din spaţiile comune ale clădirilor de locuit, = 1 kW; LiP

b) pe un circuit de prize generale din clădiri de locuit şi social-culturale, = 2 kW; PiPc) pe un circuit de priză separat pentru receptoare de forţă monofazate (maşini de gătit

electrice, de spălat vase, de spălat rufe, de condiţionare, boilere etc.) ni PP = a receptorului. Factorul de putere ϕcos poate avea următoarele valori:

pentru lămpi cu incandescenţă şi încălzitoare electrice, ϕcos = 1;

Page 4: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

pentru lămpi fluorescente cu factor de putere ameliorat şi alte lămpi cu descărcări, ϕcos = 0,95; pentru lămpi fluorescente cu factor de putere neameliorat, ϕcos = 0,3...0,5; pentru circuite de prize, ϕcos = 0,8. În tabelul 1 se dau valorile pentru ϕcos şi ϕtg pentru câteva receptoare uzuale.

Tabelul 1 Valorile ϕcos şi ϕtg pentru cele mai uzuale receptoare

Tipul receptorului Procent de încărcare a receptorului

ϕcos ϕtg

Motor asincron 0% 25% 50% 75% 100%

0,17 0,55 0,73 0,80 0,85

5,80 1,52 0,94 0,75 0,62

Lămpi incandenscente - y 1 y » 0

Lămpi fluorescente necompensate

- 0,3¸0,5 3,18¸1,73

Lămpi fluorescente compensate - 0,95 0,33 Lămpi cu descărcări - 0,4¸0,6 2,29¸1,33 Cuptoare cu rezistenţă, cuptoare cu inducţie cu compensare proprie

- y 1

y 0,85

y 0

y 0,62

Transformator monofazat de sudare cu arc

- y 0,5 y 1,73

Grup convertizor motor electric pentru sudare

- 0,7¸0,99 1,02¸0,48

Transformator-redresor de sudare cu arc

- 0,7¸0,8 1,02¸0,75

Cuptoare electrice cu arc - 0,8 0,75 Randamentul η al receptoarelor de forţă monofazate, dacă nu este cunoscut din

prospectul receptorului, se poate considera egal cu 0,8. El variază, având valori sub 0,8 la motoare de puteri mici, sub 3 kW şi scade dacă motorul este sub sau supraîncărcat, aşa cum se vede din tabelul 2.

Tabelul 2. Variaţia randamentului motoarelor asincrone în funcţie de sarcină

Randamentul in % la diverse sarcini din sarcina nominala, η 1 2 3 4

50% 75% 100% 120% 93,5 95 95 94,5 92,5 94 94 93,5 91,5 93 93 92,5

Page 5: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

91 92 92 91,5 90 91 91 90 89 90 90 89 88 89 89 88 87 88 88 87 86 87 87 86 85 86 86 85 84 85 85 83,5 83 84 84 82,5 82 83 83 81,5 81 82 82 80,5 80 81 81 79,5 79 80 80 78,5 77 79,5 79 77,5

75,5 78,5 78 76,5 74 77,5 77 75 73 76 76 74 72 75 75 73 71 74 74 72 70 73 73 71 68 72 72 71 67 71 71 69 66 70 70 68 65 69 69 67 64 67,5 68 66 62 66,5 67 65 61 65 66 64 60 64 66 64 59 63 64 62 57 62 63 61 56 60,5 62 60,5 55 59,5 61 59,5 54 58,5 60 58,5 53 58 59 57 52 57 58 56 51 55 57 55 49 54 56 54 47 52 55 53 46 51 54 52 45 50 53 51

În cazul circuitelor trifazate pentru receptoare de iluminat, curentul de calcul se determină cu relaţia următoare (în condiţiile în care repartizarea pe circuite este practic uniformă):

Page 6: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

ϕcos3 ⋅⋅=

UPI i

c [A] (5)

în care: iP , puterea instalată a circuitului trifazat [W];

U, tensiunea de linie [V]; ϕcos , factorul de putere al circuitului.

Puterea instalată pe un circuit trifazat de iluminat, conform normativului I.7, trebuie să fie de cel mult 8 kW.

Circuite trifazate pentru circuite de iluminat se utilizează în cazul sistemelor de iluminat cu număr mare de corpuri de iluminat (săli de sport, de spectacole, în hale industriale etc.) şi atunci când este necesară limitarea la maxim a efectului stroboscopic al lămpilor cu descărcări (în săli de sport, hale industriale etc.).

Dintr-un circuit trifazat pentru un receptor de forţă, de obicei se alimentează un singur receptor, astfel încât curentul de calcul se poate determina cu relaţiile următoare:

ηϕ ⋅⋅⋅=

cos3 UPI i

c (6)

(pentru funcţionarea receptorului în regim nominal)

ηϕ ⋅⋅⋅⋅

=cos3 UPCI ii

c (7)

(pentru funcţionare la sarcină diferită de cea nominală) în care:

iP , puterea instalată a receptorului de forţă; Pi este o putere electrică activă absorbită, în relaţie nu se foloseşte η ;

ϕcos , η , factorul de putere şi randamentul corespunzătoare regimului normal de funcţionare;

iC , coeficientul de încărcare al receptorului care trebuie stabilit de proiectant sau tehnolog. În tabelele 1 şi 2 se dau valorile randamentelor şi factorilor de putere pentru motoarele asincrone la încărcare de 50%, 75%, 100% şi 120%. În tabelul 3 se dau valorile pentru , , cC iC ϕcos şi ϕtg pentru o serie de receptoare.

Tabelul 3. Coeficienţi de cerere şi de încărcare factori de putere cC iC ϕcos şi ϕtg pentru diferite

categorii de receptoare Nr. crt. Categorii de receptoare iC cC ϕcos ϕtg

0 1 2 3 4 5 1 Motoare bine încărcate cu

funcţionare continuă ale ventilatoarelor, pompelor, compresoarelor, benzilor rulante, transportoarelor, convertizoarelor, maşinilor de sudare cu mai multe puncte de lucru, transmisiilor etc.

0,75 0,5 0,8 0,74

Page 7: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

2 Motoarele ventilatoarelor pentru condiţionarea aerului şi aerotermelor

0,70 0,25

3 Motoarele maşinilor unelte cu acţionare individuală şi regim greu de lucru normal (strunguri, maşini de găurit, freze etc.)

0,20 0,10 0,60 1,73...1,32

4 Motoarele maşinilor unelte cu acţionarea individuală şi regim greu de lucru (prese de ştanţat cu excentric, strunguri automate, strunguri de cojit, freze pentru roţi dinţate etc.)

0,25 0,12 0,60 1,17

5 Motoarele maşinilor unelte cu acţionare individuală şi regim foarte greu de lucru (tamburi de curăţat, mori cu bile, maşini de sfărâmat, maşini de forjat şi de trefilat cu arbore cotit, ciocane cu transmisie etc.)

0,365 0,14 0,75 1,19

6 Instalaţii de preparare a pământurilor şi nisipurilor 0,4...0,5 0,30 0,75 0,88

Motoare electrice cu funcţionare intermitentă (macarale, funiculare, căi cu role, mese de ridicat, foarfece)

- cu regim usor; 0,10 0,05 0,5 1,32

7

- cu regim greu; 0,15 0,08 0,5 1,73

8 Aparate de încălzire, cuptoare cu rezistenţe, cuptoare de uscat, fierbătoare de clei, băi etc.

0,6...0,85 0,6...0,35 1,0 0,0

9 Transformatoare pentru sudare cu arc 0,37 0,09 0,35 2,28

10 Aparate de sudare cap la cap şi prin puncte, încălzitoare pentru nituri, încălzitoare pentru bandaje etc.

0,43 0,15 0,6 1,32

11 Grupuri motor generator pentru sudare cu un singur punct de lucru

0,30...0,51 0,12 0,5 1,73

Cuptoare de inducţie - de joasa frecventa 0,8 0,45 0,35 2,67

12

- de inalta frecventa 0,8 13 Cuptoare cu arc pentru topirea 0,65...0,75 0,4...0,48 0,8...0,9 0,74...0,48

Page 8: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

oţelului 14 Cuptoare cu arc pentru topire

neferoase 0,78 0,45 0,75 0,88

Instalaţii de iluminat - depozite 0,5 - cazărmi, creşe 0,6 - complexe spitaliceşti 0,65 - complexe de învăţământ 0,8 - complexe administrative 0,8 - complexe industriale 0,8 - complexe comerciale 1,0 - reclame şi firme luminoase 1,0 - iluminat de siguranţă 1,0

15

- iluminat exterior 1,0

Un circuit trifazat de forţă poate alimenta mai multe receptoare în cazurile prevăzute în normativul I.7 în următoarele condiţii: dacă ele sunt de aceeaşi natură şi sunt utilizate în acelaşi scop, puterea lor nedepăşind 15 kW şi dacă au protecţie comună la scurtcircuit.

În cazul coloanelor monofazate pentru tablouri de iluminat şi prize (folosite pentru tablouri cu puteri instalate mici în clădiri de locuit şi social-culturale), curentul de calcul se stabileşte cu relaţia următoare:

medf

ic U

PIϕcos⋅

= [A] (8)

în care: cP = , puterea instalată a tabloului, egală cu suma puterilor instalate ale circuitelor

alimentate din tablou [W]; iP

fU tensiunea de fază [V];

medϕcos factorul de putere mediu al receptoarelor alimentate din tablou, care pentru receptoare preponderent de lumină este medϕcos = 0,95, iar dacă puterea receptoarelor alimentate din priză este semnificativă (>30%), se poate lua medϕcos = 0,9.; atunci când se cunoaşte cu precizie destinaţia circuitelor de priză, respectiv caracteristicile electrice ale receptoarelor, medϕcos se determină astfel:

22cos

crca

camed

III+

=ϕ (9)

unde: şi sunt componentele activă şi reactivă. caI crILa coloanele trifazate cum sunt cele generale de iluminat, coloanele colective ale

firidelor de alimentare din clădirile de locuit şi coloanele magistrale, relaţia (5) pentru curentul de calcul devine:

ηϕηϕ ⋅⋅⋅⋅⋅

=⋅⋅⋅

⋅=

cos3cos3 UPCC

UPCI iisic

c (10)

în care:

Page 9: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

sC , , , iC iP ϕcos , şi η au semnificaţiile cunoscute din articolele precedente cu următoarele precizări:

Coeficientul de simultaneitate al receptoarelor alimentate din coloană poate avea următoarele valori:

sC

pentru coloanele tablourilor iluminatului de siguranţă, = 1; sC pentri coloanele de tipul celor prezentate la al. 1 din:

- clădiri civile şi industriale, = 0,8...0,9; sC- clădiri de locuit (coloane, firide), în funcţie de numărul de apartamente

Curentul de calcul al coloanei trifazate pentru tablourile de iluminat şi proze, în cazul în care receptoarele ce vor fi alimentate din prize este comparabilă cu cea a receptoarelor de iluminat, trebuie stabilit pentru fiecare fază, utilizându-se în vederea alegerii secţiunii coloanei cea mai mare valoare rezultată.

La circuitele electrice de curent continuu, curentul de calcul se stabileşte cu relaţia:

UPIc = (11)

în care: P, puterea receptoarelor alimentate din circuit [W]; U, tensiunea de utilizare [V];

6. Alegerea secţiunii conductoarelor şi cablurilor electrice Secţiunea de fază a conductoarelor şi cablurilor electrice pentru circuite şi coloane se

stabileşte ca fiind secţiunea minimă care îndeplineşte următoarele condiţii: stabilitate termică în regim normal de funcţionare; rezistenţa mecanică în condiţii de funcţionare normale; protecţie la suprasarcină şi scurtcicuit conform condiţiilor de la art. 3.5 şi cap. 4; stabilitate termică în regim de pornire a receptoarelor; pierderi de tensiune în limitele admise; stabilitatea termică în condiţii de scurtcircuit.

Stabilitea termică a conductoarelor în regim normal de funcţionare se consideră asigurată dacă secţiunea conductoarelor şi cablurilor se alege încât sunt respectate următoarele relaţii: în regim permanent: ; cadm II ≥ în regim intermitent: ; cadm IaI ×≥în care:

admI , curentul maxim admisibil în conductoare sau cabluri, stabilit în funcţie de natura, izolaţia, modul de pozare, temperatura mediului în condiţiile date de normativul I 7 [A];

cI , curentul de calcul determinat pentru situaţia dată [A]; a, coeficientul de supraîncărcare admis în regim intermitent, determinat în condiţiile de la

normativul I 7. Pentru cablurile electrice, în afară de condiţiile din normativul I 7, la stabilirea

curentului maxim admisibil corectat se ţine seama de condiţiile concrete de pozare a cablurilor prin coeficienţii de corecţie daţi în normativul I 7.

Condiţia de rezistenţă mecanică se consideră îndeplinită dacă secţiunea aleasă este cel puţin egală cu secţiunea minimă admisă de normativul I 7.

Secţiunea aleasă se verifică la condiţia de stabilitate termică în regim de scurtă durată, la pornire determinându-se densitatea de curent.

Valorile densităţii de curent la pornire trebuie să fie de cel mult:

Page 10: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

35 A/mm2, pentru conductoare din cupru; 20 A/mm2, pentru conductoare din aluminiu.

Densitatea de curent la pornire se poate calcula astfel: pentru circuitele motoarelor:

admf

pp j

SI

j ≤= [A/mm2] (12)

Varianta I pentru coloanele secundare de forţă:

admf

colp j

SIvj ≤= (13)

în care: pj , densitatea de curent la pornire [A/mm2];

fS , secţiunea aleasă pentru conductorul de fază [A];

pI , curentul de pornire al motorului conform catalogului, plăcuţei motorului sau calculat, în funcţie de modul de pornire şi curentul nominal al motorului astfel: nI

np IkI ×= (14)

unde: k se poate stabili din tabelul 4.

Tabelul 4. Coeficientul k pentru calculul curenţilor de pornire

Tipul motorului şi pornirii k Motoare asincrone cu rotorul în scurtcircuit: - pornire directa 4...8 - pornire stea - triunghi 2,7 Motoare asincroane cu rotorul bobinat (pornire cu reostat)

1,6

colIv , curentul maxim pentru o coloană N cu receptoare:

∑−

=

+=1

1max

N

kckpcol IIIv (15)

unde: maxpI , cel mai mare curent de pornire [A];

ckI , curentul de calcul pentru un receptor k [A]. Varianta 2 pentru coloane secundare de forţă:

f

cp S

Ij max= (16)

în care: , curentul maxim absorbit de coloană. maxcIVerificarea secţiunilor alese la pierderi de tensiune se face numai după ce verificările la

stabilite termică a conductoarelor, la rezistenţă mecanică şi la densitatea de curent au fost

Page 11: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

făcute pentru toate circuitele şi coloanele. Valorile admise ale pierderilor de tensiune între originea instalaţiei (cofret sau post de transformare) şi cel mai îndepărtat receptor, faţă de tensiunea nominală, nu trebuie să depăşească limitele reglementate în normativul I 7 şi prezentate în tabelul 5.

Pe tronsonul pe care nu este îndeplinită condiţia privind căderea de tensiune admisă, secţiunile trebuie mărite până când se obţine respectarea condiţiei, conform tabelului 5.

Tabelul 5. Pierderi de tensiune admise

U∆ % Tipul alimentării Iluminat Alte utilizări

A. Instalaţii electrice alimentate direct, printr-un branşament de joasă tensiune, din reţeaua publică

3 5

B. Instalaţii electrice alimentate dintr-un post de transformare

8 10

Note: 1. Pierderi de tensiune mai mari decât cele din tabel pot fi admise: pentru motoare, în timpul pornirii, conform datelor din catalog; în cazuri speciale. 2. Nu trebuie luate în considerare condiţiile temporare următoare: supratensiunile tranzitorii; variaţiile de tensiune în timpul unei funcţionări normale.

Pierderile de tensiune relative %U∆ se pot determina cu ajutorul relaţiei generale:

NUUU ∆

=∆ 100% (17)

în care: U∆ , pierderea de tensiune [V]; NU , tensiunea nominală [V];

Pierderile de tensiune pe circuite şi coloane de iluminat şi de prize se pot calcula cu următoarele relaţii: circuite monofazate:

∑=

⋅⋅

=∆N

k Fk

kik

f SlP

UU

12

11002%γ

(18)

circuite trifazate echilibrate:

∑=

⋅⋅

=∆N

k Fk

kik

l SlP

UU

12

11002%γ

(19)

coloane monofazate:

∑=

⋅⋅⋅

=∆N

k Fk

kik

f

c

SlP

UCU

12

11002%γ

(20)

coloane trifazate în regim normal de funcţionare:

∑=

⋅⋅⋅

=∆N

k Fk

kik

l

c

SlP

UCU

12

11002%γ

(21)

Page 12: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

în care: ikP , puterea instalată pentru un tronson oarecare k [W];

kl , lungimea unui tronson oarecare k [m];

FkS , secţiunea conductorului de fază pentru tronsonul k [mm2];

fU , tensiunea de fază [V];

lU , tensiunea de linie [V]; γ , conductivitatea materialului conductorului, 57 m/Ωmm2 la Cupru şi 34 m/Ωmm2 la

Aluminiu; cC , coeficientul de cerere. Pierderile de tensiune pe circuite şi coloane de forţă se pot calcula cu relaţiile:

circuite monofazate:

F

i

f SlP

UU ⋅

⋅⋅⋅

=∆ 211002%

γ (22)

circuite trifazate echilibrate:

F

i

l SlP

UU ⋅

⋅⋅=∆ 21100%

γ (23)

coloane monofazate în regim normal:

F

ic

f SlPC

UU ⋅⋅

⋅⋅⋅

=∆ 211002%

γ (24)

coloane monofazate în regim de pornire:

F

p

f SlP

UU

⋅⋅⋅

⋅=∆ 2

11002%γ

(25)

coloane trifazate în regim de pornire:

F

pc

l SlPC

UU

⋅⋅⋅⋅=∆ 2

1100%γ

(26)

în care: iP , puterea instalată în [W];

pP , puterea la pornire [W] determinată cu relaţia:

∑−

=

+=1

1max

N

kkpp PPP (27)

unde este puterea de pornire, iar este suma celorlalte maxpP ∑−

=

1

1

N

kkP 1−N motoare în

funcţiune; N, numărul motoarelor alimentate din tablou;

ikP , puterea instalată pentru un tronson oarecare k [W];

kl , lungimea unui tronson oarecare k [m];

FkS , secţiunea conductorului de fază pentru tronsonul k [mm2];

fU , tensiunea de fază [V];

Page 13: Elemente de Calcul Si Dimensionare a Instalatiilor Electrice

lU , tensiunea de linie [V]; γ , conductivitatea materialului conductorului, 57 m/Ωmm2 la Cupru şi 34 m/Ωmm2 la

Aluminiu; cC , coeficientul de cerere. Secţiunea conductorului neutru (N) este egală cu secţiunea conductorului de fază:

în circuitele monofazate cu două conductoare; în circuitele monofazate cu trei conductoare şi în circuitele trifazate la care secţiunea conductorului de fază este cel mult egală cu 16 mm2 Cupru sau 25 mm2 Aluminiu.

Secţiunea conductorului neutru (N) în circuitele trifazate poate fi inferioară cu o treaptă faţă de secţiunea unei faze în cazul în care secţiunea fazei este mai mare de 16 mm2 Cupru sau 25 mm2 Aluminiu, dacă sunt îndeplinite simultan următoarele condiţii: curentul maxim care ar putea trece prin conductorul neutru în serviciu normal nu este mai mare decât curentul admis care corespunde secţiunii reduse a neutrului (practic dacă sarcinile sunt uniform distribuite pe faze); conductorul neutru este protejat împotriva supracurenţilor în condiţiile de la cap. 4; secţiunea conductorului neutru este cel puţin egală cu 16 mm2 Cupru sau 25 mm2 Aluminiu.

Conductorul neutru nu poate fi folosit în comun pentru mai multe circuite individuale. Secţiunea conductorului de protecţie (PE) se alege din tabelul 6. aplicabil pentru cazul

în care conductorul de protecţie şi de fază sunt din acelaşi material. În cazul în care acestea sunt din materiale diferite, secţiunea conductorului de protecţie se stabileşte astfel încât secţiunea aleasă să aibă conductibilitatea echivalentă cu aceea rezultată prin aplicarea tabelului 6.

Tabelul 6. Secţiunea conductorului de protecţie

Secţiunea conductorului de fază FS[mm2]

Secţiunea conductorului de protecţie PFS[mm2]

FS ≤ 16 16 < ≤ 35 FS

FS > 35

FS 16 FS / 2

În situaţia în care conductorul de protecţie nu face parte din circuitul de alimentare (dintr-un cablu sau conductoare în tuburi), sau este din Aluminiu, secţiunea lui trebuie să fie cel puţin egală cu 4 mm2.

Un conductor PE utilizat în comun pentru mai multe circuite trebuie să aibă secţiunea dimensionată în funcţie de secţiunea de fază cea mai mare.

Secţiunea conductorului PEN trebuie să fie egală cel puţin cu 10 mm2 la Cupru şi 16 mm2 pentru Aluminiu.

În anexa 8 se prezintă o metodă rapidă de stabilire a secţiunii conductoarelor circuitelor de alimentare pentru gama de motoare produse în ţară, precum şi a caracteristicilor dispozitivelor de protecţie la suprasarcină şi scurtcircuit pentru acestea.