info electrica 21

14

Upload: jumara-vasile

Post on 06-Aug-2015

37 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

Revista de informatii electrice

TRANSCRIPT

Page 1: Info Electrica 21
Page 2: Info Electrica 21

2InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

Revista sponsorizata de firma

Cuprins

EditorialForumul Anual al Electricienilor la IEAS 2010 ..............................................................................3

ENErGEtiCĂINCARCAREA BATERIILOR PENTRU TRACTIUNEA ELECTRICA URBANA FARA A

SUPRASOLICITA CAPACITATEA DE PRODUCTIE SI RETEAUA DE ALIMENTARE ....3

BazE tEorEtiCESemnale Electrice – Teoria circuitelor electrice ..............................................................................6

EChipamENtE dE masurĂStudiul unei tastaturi capacitive pentru uz industrial ...................................................................7

ElECtrotEhNiCaPremiera mondiala in sisteme de monitorizare curenti ...............................................................10

apliCatii praCtiCEDetector lipsa faza............................................................................................................................10

ElECtriCitatE iNGENioasaProtectia pompelor la lipsa apa in put ...........................................................................................12

EfiCiENțĂ ENErGEtiCĂEficienta sau eficacitate?.................................................................................................................13

CoNCursTest de perspicacitate în automatizari ...........................................................................................14

Colectiv redactional InfoElectrica :

Ion Calota - redactor sef, [email protected]

Dan Milici - redactor Echipamente de masura, [email protected]

Stelian Matei – redactor Iluminat , [email protected]

Mihai Peste - redactor Energetica, [email protected]

Gheorghe Turcu - redactor Aplicatii practice, [email protected]

Sorin Morancea - redactor Electrotehnica, [email protected]

Gelu Gurguiatu – redactor Calitatea energiei, [email protected]

Constantin Beiu - designer, tehnoredactor, [email protected]

Conform legii, textele si materialele din aceasta revista nu pot fi reproduse sau utilizate in alte medii fara acordul

autorilor. Revista poate fi multiplicata si distribuita, doar sub forma gratuita, fara modificari aduse starii initiale.

Responsabilitatea corectitudinii datelor din articole revine doar autorilor acestora. Date complete despre firmele si

persoanele prezentate in revista le gasiti pe http://www.PortalElectric.Ro .Cei care sunt interesati de reclama in

aceasta revista sau doresc sa publice articole vor trimite mesaj redactorului sef, la adresa [email protected]

Page 3: Info Electrica 21

Asociatia Romana a Electricienilor AREL se implica tot mai activ in sprijinirea activitatii in domeniul electric din tara noastra. Anul trecuta lansat Concursul National sub titulatura "Electricianul Anului" si deja in acest an, la a doua editie, el a trezit interesul general si are sansesa devina o manifestare de traditie a celor cu activitate in domeniul electric. Pe langa AREL si DK Events, ca organizatori, un alt partenerimportant, grupul Eaton-Moeller, a decis sa sprijine acest concurs.Anul acesta AREL lanseaza o noua initiativa, Forumul Anual al Electricienilor, care doreste o data pe an sa aduca in aceeasi sala in discutietoate problemele pe care le intampina la acel moment electricienii romani. Aceasta actiune va avea loc tot in cadrul IEAS 2010, pe 16 sep-tembrie, in aceeasi zi cu faza finala si ceremonia de premiere a Concursului National "Electricianul Anului 2010 Eaton-Moeller".Dezbaterile din acest an vor avea ca teme : 1-instalatiile electrice necorespunzatoare si riscul de incendiu - studiu de caz Maternitatea Giulesti2-sa intelegem mai bine autorizarea electricienilor si atestarea firmelor3-norme si standarde , accesibilitate si armonizare cu cele europeneIn sprijinul acestor dezbateri au fost invitati reprezentanti de la ISU, ANRE si ASRO, care ne vor ajuta sa intelegem mai bine problemelecu care ne confruntam in activitatea noastra. Dezbaterile vor fi moderate de membri din conducerea AREL si de membri de onoare AREL,invitati precum prof dr ing Parlog Radu Cristian, prof dr ing Milici Dan sau Morancea Sorin, castigator al trofeului "Electricianul Anului2009"Tot in cadrul Forumului Anual al Electricienilor vor avea loc si workshopuri cu tema generala "Instalatiile electrice in conditiile crizeieconomice" o tema deosebit de acuta si actuala.Ne punem speranta ca electricienii vor fi prezenti in numar cat mai mare la manifestarile din 16 septembrie si ca efectele acestor actiunivor imbunatati activitatea breslei electricienilor.Fiti pe faza !

Editorial

Abstract: In prezent, dupa cum se poate ob-serva transportul rutier se doreste sa fie unulcat se poate de ecologic. Singura solutie caemisiile de dioxid de carbon din transport sadispara este ca toate vehiculele sa fie cu ac-tionare electrica. Acest fapt se poate realizaprin alimentarea motoarelor electrice ale ve-hiculelor din pile de combustie sau din ba-terii de acumulatoare. In cazul bateriilor deacumulatoare acestea trebuiesc incarcate pe-riodic. In contextul actual numarul mare devehicule si simultaneitatea incarcarii bateri-ilor ar conduce spre o suprasolicitare a reteleide distributie cu energie electrica si o nevoiemult mai mare de energie comparativ cu ceaexistenta. De aceea, solutia propusa inaceasta lucrare vine in intampinarea acestorprobleme prin faptul ca energia produsa estedin surse regenerabile, reteaua nu necesitamodernizari majore iar puterea absorbita nuva suprasolicita capacitatea de productie.

Schema simplificata a configuratiei propuseconsta intr-o centrala eoliana, o baterieredox-flow si ca sarcina vehiculul electric cubaterii.1.INTRODUCERE

Dupa cum se stie, in atmosfera, cantitatea denoxe produsa de transport inseamna aproxi-mativ 30% din totalul de emisii nocive.Noile directive internationale precum si con-tinua ingrijorare din pricina incalzirii globaleimpun masuri pentru reducerea imediata aemisiilor de carbon. Nevoia prezenta de sis-teme „verzi” pentru producerea, stocarea siconsumul energiei electrice este o nevoie pri-mordiala pentru omenire. Conform Acordu-lui de la Copenhaga incheiat cu ocaziaConventiei privind Schimbari Climatice, re-ducerea rapida a cantitatii gazelor cu efect desera trebuie realizata numaidecat. Pentruaceasta se va pune un accent deosebit pecercetarea si pe implementarea tehnologiilor

privind productia, transportul si consumul deenergie verde.Gasirea unor solutii viabile care sa asigureun transport ecologic este imperativa. Desiin momentul de fata costurile de imple-mentare ale tehnologiilor de producere a en-ergiei din surse regenerabile sau de aletehnologiilor de transport rutier ecologicsunt inca foarte scumpe, pentru a da o sansala un mediu curat generatiilor viitoare tre-buie neaparat ca aceste tehnologii sa fie im-plementate. Solutia propusa in acestdocument prezinta doua avantaje majorepentru mediu si anume: transport rutier elec-tric si deci ecologic cat si energie electricadin surse regenerabile cu impact minimasupra mediului. In momentul de fata dacaam utiliza un vehicul electric cu baterii, en-ergia electrica necesara incarcarii bateriilorar fi produsa in mare parte in instalatii deproductie cu combustibili fosili. Astfel nu am

Forumul Anual al Electricienilor la IEAS 2010

3InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

INCARCAREA BATERIILOR PENTRU

TRACTIUNEA ELECTRICA URBANA FARA A

SUPRASOLICITA CAPACITATEA DE PRODUCTIE

SI RETEAUA DE ALIMENTARE

ENErGEtiCĂ

Ion Calota, presedinte AREL

Premiul "Articolul numarului 21"

Premiu sponsorizat de firma

Page 4: Info Electrica 21

4InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

face un bine mediului inconjurator ci doar amtransfera noxele produse de un vehicul con-ventional in instalatia de productie a energieielectrice.

2.CONFIGURATIA SISTEMULUI

Sistemul propus include, dupa cum am spusmai sus, un sistem energetic total ecologic dela productie pana la consumator (inclusivacesta este ecologic). Pentru a intelege maibine eficienta si mai ales necesitatea unor ast-fel de sisteme energetice trebuie sa consid-eram in studiu fiecare element al schemei.Schema bloc a sistemului propus este prezen-tata in figura 1. Dupa cum se poate observacentrala eoliana debiteaza energie electrica inreteaua de distributie dar in acelasi timp in-carca si bateria redox-flow. Bateriile vehicu-lului electric sunt incarcate de la reteauaelectrica prin intermediul unui redresor cuelectronica de putere care poate fi la bordulvehiculului sau independent. Sensul de circu-latie al enegiei electrice este de la centrala eo-liana in preteaua de distributie si apoicondumatorul (vehiculul electric). Intre cen-trala eoliana si retaua de distributie apare sibateria redox-flow care are rol de tamponintre centrala eoliana si retea, preluand sur-plusul de energie produsa sau cedand in reteacand centrala eoliana este deficitara. In con-tinuare vor fi prezentate separat elementeleschemei bloc si caracteristicile electrice alefiecaruia. 2.1. Centrala eoliana

Instalatia de productie a energiei electriceeste o centrala eoliana deoarece este una dinmetodele cele mai intalnite in momentul defata, pentru producerea de energie electrica

„verde”. Deoarece productia de energie elec-trica este permanent conditionata de vitezavantului, ideal este ca parcurile eoliene saaiba aiba o putere instalata cat mai mare. Inmod logic si normal, o putere instalata mareatrage dupa sine un mod de racordare la reteacomplex si relativ scump. In cazul nostru seva considera un parc eolian cu puterea max-ima instalata de 50MVA. Acesta va avea incomponenta circa 10 turbine de 5MW sau 17turbine de 3MW. S-a ales aceasta puteremaxima deoarece pana la puterea de 50MVAeste permis racordul la reteaua de distributie,

puterile mai mari fiind redirectionate catreoperatorul de transport. Un parc eolian con-siderat eficient functioneaza la 30% din put-erea instalata deci putem considera ca putereamedie instantanee injectata in retea este deaproximativ 14MW.

2.2.Bateria redox-flow

Avantajul oferit de aceste baterii este ca potfi utilizate in instalatii care necesita stocareaenergiei la valori mari si pe perioade de timpindelungate. Acest tip de baterii au fost de-scoperite in anii ’80 in cadrul Universitatii

“New South Wales” insa pana spre sfarsitulsecolului trecut nu au prezentat un interesridicat pentru utilizarea lor in diferite aplicatii.Dupa descoperirea lor dezvoltarea acestor ba-terii a fost preluata de firmele Kansai ElectricPower. Acest tip de baterii au fost conceputein principal pentru inmagazinarea la scaramare a energiei electrice (ajungandu-se panala puteri de ordinul MW-ilor) pe perioade detimp mari. Marele avantaj al acestui tip de ba-terii este faptul ca inmagazinarea de energiese face in urma unei reactii chimice re-versibile intre doi electroliti lichizi din inte-riorul bateriei. De aici si denumirea de

“REDOX” – flow battery, redox provenind dela reactia chimica de reducere – oxidare.Diferenta intre aceste baterii si bateriile con-ventionale este faptul ca electrolitul nu se aflaîn corpul bateriei ca la cele conventionale cieste continut în rezervoare separate. In timpulfunctionarii acest electrolit este pompat dinrezervoare in reactorul electrochimic unde

are loc o reactie de reducere – oxidare careare ca rezultat producerea de energie electrica.Avantajul acestui tip de baterie cu electrolitulin rezervoare separate este faptul ca acestelectrolit se poate suplimenta sau inlocuifoarte usor. Reactia de reducere-oxidarecuprinde toate procesele chimice in careatomii isi schimba numarul de oxidare. Intr-o celula “redox – flow” cei doi electroliti suntseparati de o membrana semipermeabila.Aceasta menbrana permite „trecerea” ionilor,dar previne amestecarea lichidelor. Con-tactele electrice intre in reactorul elec-trochimic sunt realizate din materialeconductoare inerte in lichid. Astfel, in mo-mentul in care ionii traverseaza membranapermeabila un curent electric este indus. In-stalatia de principiu a unei baterii Redox-

„flow este cea prezentata în figura nr. 2.Teoretic exista multe combinatii de electrolitice pot fi folosite in bateriile redox – flow. Inpractica insa multe din aceste combinatii nusunt aplicabile din cauza reactiilor paralele ceau loc. In tabelul de mai jos sunt prezentatecuplurile de electroliti cele mai posibil a fi

Fig.1 Schema bloc a sistemului propus

Fig.2 Reprezentare schematica a unei baterii

“redox – flow”

Electrodul negativ Electrodul pozitiv

Electroliti cu-plati Electrolit

PotentialREDOX [V] Electrolit

PotentialREDOX [V]

Potentialulstandard alcelulei [V]

U/U U4+ + e- →U3+ -0,607UO2

2+ + e-

→UO2+ 0,06 0,7

Fe/Ti Ti3+ + e- →Ti2+ -0,9 Fe3+ + e- →Fe2+ 0,771 1,7

Fe/Cr Cr3+ + e- →Cr2+ -0,407 Fe3+ + e- →Fe2+ 0,771 1,2

V/V V3+ + e- →V2+ -0,255 V5+ + e- →V4+ 0,991 1,2

Br/S S + 2e- →2S2- -0,48 Br2 + 2e- →2Br- 1,087 1,5

Zn/Br Zn2+ + 2e- →Zn -0,763 Br2 + 2e- →2Br- 1,087 1,9

V/O V3+ + e- →V2+ -0,255O2+4H+ + e-

→2H2O 1,229 1,5

Ti/O Ti3+ + e- →Ti2+ -0,9O2+4H+ + e-

→2H2O 1,229 2,1

Cr/O Cr3+ + e- →Cr2+ -0,407O2+4H+ + e-

→2H2O 1,229 1,6

Tabelul 1 – Principalele tipuri de electroliti ce pot fi cuplati in bateriile redox-flow

Page 5: Info Electrica 21

5InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

utilizate intr-o baterie redox – flow. Principalele caracteristici ale bateriilor redox– flow sunt urmatoarele:- Putere ridicata: reactia chimica determinapotentialul electric total al bateriei redox –flow, puterea depinzand in principal desuprafata membranei reactorului;- Durata de inmagazinare mare: energia max-ima furnizata depinde de masa de electrolitutilizat si de dimensiunea rezervoarelor deelectrolit;- Design-ul puterii maxime si al energieimaxime sunt independente;- Sistemul este reincarcabil, electrolitulputand fi inlocuit usor;- Majoritatea reactiilor redox sunt foarterapide, ceea ce face ca timpul de reactie safie foarte mic;- Randamentul unui ciclu complet al baterieieste relativ scazut (0,7 – 0,8), referitor la en-ergia necesara pentru circulatia electrolituluisi pierderile in timpul reactiei chimice;- Sistemul nu are inconvenientul de au-todescarcare, deoarece electrolitii nu pot re-actiona fiind stocati separat. Acesta este unfoarte mare avantaj in situatiile unde electric-itatea este stocata pentru perioade lungi detimp. Bazandu-ne pe tehnologia lor, bateriile redox- flow sunt foarte interesante pentru inmagaz-inarea energiei pe termen lung. Ele potfurniza puteri ridicate si capacitati de descar-care mari si cicluri de functionare foarterapide, fara pierderi semnificative. Datoritamodului de raspuns rapid si costurilor de op-erare scazute (dupa ce au fost implementate),bateriile redox – flow sunt recomandate pen-tru aplicatii ca: regulatoare de tensiune sifrecventa, rezerva de putere pentru genera-toare si stabilizarea iesirii surselor de energieregenarabile, in fermele eoliene pentru in-magazinarea puterii maxime. Pentru catevadin aceste aplicatii bateriile redox – flow aufost deja folosite cu success.

2.3. Reteaua de distributie

Deoarece in viitor majoritatea autove-hiculelor vor fi cu actionare electrica, acesteavor necesita energie electrica pentru incar-carea bateriilor sau pentru producerea hidro-genului necesar pilelor de combustie.Aceasta energie electrica va fi absorbita in95% din cazuri din reteaua de distributie.Dupa cum se stie reteaua de distributie nueste solicitata uniform in cursul unui intervalorar prestabilit (o zi de exemplu), existandvarfuri de sarcini si goluri de sarcina. Un ex-emplu de curba de sarcina saptamanala esteprezentat in figura 3.

Asa cum se poate observa in figura de maisus varfurile de sarcina sunt pe parcursul zileiiar golul de sarcina cel mai pronuntat este pedurata noptii. Pe timpul zilei se observa douavarfuri de sarcina care sunt specificediminetii si serii. Deoarece marea majoritatea autovehiculelor circula pe parcursul zileicurba de sarcina diurna nu se va modificasemnificativ. Curba de sarcina nocturna se vaschimba semnificativ deoarece pe parcursulnoptii se vor incarca bateriile autovehiculelorelectrice. Practic acest supliment de puterenecesar incarcarii bateriilor vehiculelor vaumple in mare parte golul de sarcina din tim-pul noptii, aplatizand astfel curba de sarcina,fapt foarte benefic pentru instalatiile de pro-ductie. Cresterea consumului duce direct sprecresterea productiei de energie electrica. Intoata lumea unde au fost implementateproiecte cu energii regenerabile in specialproiecte de energie eoliana, s-a dovedit ca en-ergia produsa de acestea este fluctuanta. Pen-tru utilizarea eficienta a acestei energiiproduse in centrale eoliene este nevoie sa seliniarizeze curba puterii produse, aceasta sidin considerente de prognoza a productiei.Curba energiei produse de un camp eolianare forma din figura 4.

Variaria in timp a puterii produse de un parceolian nu este ceva de dorit deoarece efectelein retea sunt negative. Liniarizarea acesteicurbe de putere face ca reteaua sa nu „simta”fluctuatiile de putere iar repartitia puterii inretea va fi optima. O alta problema a retelei de distributie dejoasa tensiune este aceea ca reteaua nu estedimensionata pentru a se absorbi putereamaxima simultan de catre toti consumatorii.Considerand o puterea medie de 8kW care seabsoarbe din retea pentru incarcarea unor ba-terii pentru vehiculele elecrice si un numar

de 1000 de vehicule rezulta o putere ab-sorbita de 8MW. Aceasta putere corespundeunei mici localitati cu 5000 de locuitori. Ra-portat la consumul total al localitatii acesti8MW nu inseamna o putere semnificativainsa depinde mult de locul de consum. Dacaaceasta putere ar fi consumata din reteaua deJT a consumatorilor casnici ar rezulta osupraincarcare a retelei cu efecte negative infunctionarea pe termen lung. Daca insaaceasta putere s-ar absorbi de exemplu inparcari special amenajate si dotate cu echipa-mente si retea de incarcare a bateriilor situa-tia s-ar schimba mult in sens pozitiv. Mareleavantaj ar fi acela ca aceasta putere ar fi con-sumata in golul de sarcina de noapte candconsumul este foarte scazut. O curba desarcina cu un consumator care sa acoperegolul de sarcina de noapte este prezentata infigura 5:

2.4. Bateriile vehiculul electric

Bateriile de acumulatori care echipeaza ve-hiculele electrice actuale sunt de in marea lormajoritate baterii nichel-cadmiu si litiu-ion.Deoarece sunt cu destinatie speciala, acestebaterii sunt de capacitate mare (capabile safurnizeze in medie o putere de 15kW) si cuincarcare rapida. Pentru a putea fi incarcate

acestea au nevoie de re-dresoare de incarcarespeciale de mare putere.Tinand cont ca o incar-care normala a bateri-ilor de tractiune se facela un curent egal cu0,35-0,55 din capaci-tatea nominala rezulta

ca puterea redresorului trebuie sa fie de circa8kW. Aceasta putere in mod normal estefoarte aproape de puterea maxima (8-9kW)care se poate absorbi printr-un bransamentmonofazat. Caracteristicile de incarcare alebateriilor utilizate pentru tractiunea electricasunt cvasiliniare cu pante exact determiate. Odiagrama tipica pentru incarcarea bateriilorLi-Ion este prezentata in figura 6.In diagrama de mai sus, incarcarea celuleibateriei se face in prima faza (circa 30% dintimpul de incarcare) la curent constant si ten-siune variabila (crescatoare cu o panta con-

Figura 3 Curba de sarcina saptamanala

Figura 4 Variatia in timp a puterii produse de o centrala eoliana

Figura 5 Curba de sarcina aplatizata in urma

consumului nocturn pentru incarcarea bateriilor

vehiculelor electrice

Page 6: Info Electrica 21

6InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

stanta). Dupa aceea se face tranzitia de lacurent constant la tensiune constanta, ur-mand apoi portiunea de tensiune constanta sicurent descrescator (circa 60% din timpul deincarcare). Din aceasta diagrama se observaca puterea absorbita din retea nu este con-stanta, obtinandu-se un maxim pe perioadatranzitiei de la curent constant la tensiuneconstanta.Timpul de incarcare al bateriilor de tractiuneeste cuprins intre 2 si 8h in functie de bateriesi disponibilitatea la retea. Dat fiind faptul ca,pentru a limita cantitatea de energie absorbitala un moment dat (pentru a minimizapierderile si necesitatea de intarire a retelei),este de dorit ca timpul de incarcare mediu safie de circa 6h. 3. COSTURILE SISTEMULUI

Costurile sistemului propus sunt relativ re-duse daca tinem seamna de faptul ca investi-tia maxima se face in sistemul de productieal energiei (centrala eoliana) si in sistemul destocare de putere (bateria redox-flow). Inceea ce priveste reteaua de distributie aceastanu trebuie intarita (nu se considera armon-icele introduse in retea de redresoarele de in-carcare ale bateriilor) daca se respectaintervalele de incarcare fapt ce conduce spreo reducere substantiala a chetuielilor de im-plementare deoarece o intarire a retelei pe ozona de productie si consum poate fi foartecostisitoare (mai ales in cazul tranzitului prinretea a puterilor mari). Daca tinem cont caimplementarea unui MW din energie eolianacosta aproximativ 1,5mil € (in Romania) iara unui MW in baterii redox-flow este deaproximativ 3500$/MW in functie de putereasistemului (costul de 3500$/MW este pentruun sistem de circa 100MW). Investitia ini-tiala desi este mare, poate fi foarte accesibiladeoarece sunt disponibile importante sumede bani comunitari proveniti din forndurinerambursabile care ar putea fi accesati cuusurinta de autoritatile locale. 4. CONCLUZII

In momentul de fata este clar ca trebuie ga-

sita o solutie care sa acopere necesarul de en-ergie electrica in cazul trecerii la un sistemde transport ecologic bazat pe tractiune elec-trica. Desi sursele de putere in tractiuneaelectrica nu inseamna numai baterii de acu-mulatoare, chiar si pentru obtinerea hidro-genului necesar pilelor de combustie, estenecesara o cantitate insemnata de electrici-tate (majoritatea electrolizoarelor sunt elec-trice) fapt ce conduce spre o nevoie sidisponibilitate crescuta de energie electrica.Sistemul propus in materialul de fata nu esteunul menit sa rezolve problemele ce pot de-riva din nevoia de incarcare a bateriilor ve-hiculelor electrice ci unul care sa dovedeascaca exista solutii tehnice diponibile si mai alesviabile care sa vina in intampinarea naturalaa unor situatii limita ce pot aparea. Identifi-carea corecta a problemelor ce pot aparea catsi planificarea eficienta si in perspectiva aresurselor (productie de energie electrica, in-magazinare si distributie) poate conduce spreutilizarea eficienta, in siguranta si in timpulnecesar a capaciatilor disponibile.

Peste Mihai Constantin

BazE tEorEtiCE

Semnale Electrice – Teoria circuitelor electrice

Semnalele electrice sunt elemente de bazăale teoriei circuitelor electrice, purtătoare deenergie şi informaţie. O caracteristică impor-tantă a unui semnal electric este modul devariaţie a acestuia în timp. Notând cu xs(t)valoarea instantanee a unui semnal (valoareasemnaluluila momentul t), vom face o clasi-ficare a celor mai utilizate semnale electriceîn aplicaţiile tehnice, în funcţie de modulcum variază în timp această mărime.

1. Semnale continue (semnale de curent

continuu)

Semnalele continue se caracterizează prinfaptul că valoarea lor rămâne constantă întimp (fig.1.1,a), deci:

xs(t) = Xs , (1.1)

unde Xs poate fi pozitiv sau negativ. Pentrua putea fi identificate cu uşurinţă, mărimileelectrice caracteristice acestor semnale senotează cu litere mari: U, V, I.

2. Funcţia treaptă

Valoarea instantanee a acestui semnal satis-face următoarele relaţii:unde Xm este amplitudinea treptei (fig.1.1,b).

3. Impulsul

Dacă în cazul anterior, la momentul t=Tisemnalul se anulează, adică:

se obţine semnalul de tip impuls, reprezentatîn figura 1.1,c.Xm se numeşte amplitudinea impulsului, iarTi - durata impulsului.

O secvenţă de impulsuri repetate periodic(fig.1.1, d) se numeşte tren de impulsuri.

4. Semnale periodice

Un semnal a cărui succesiune de valori se re-produce, în aceeaşi ordine, la fiecare Tsecunde se numeşte semnal periodic cu pe-rioada T. Valoarea semnalului satisfaceecuaţia:

pentru orice t şi n = 1,2,3,... .Din această categorie fac parte semnalele si-nusoidale (fig.1.2,a), rectangulare (fig.1.2,b),triunghiulare (fig.1.2,c), dinţi de fierăstrău(fig.1.2,d).

fig. 1.1 -Tipuri de semnale

Page 7: Info Electrica 21

7InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

Numărul de cicluri de oscilaţii efectuate într-o secundă se numeşte frecvenţă şi se mă-soarăîn hertzi [Hz]. Prin definiţie deci:

Din relaţia (1.5) rezultă că un semnal decurent continuu poate fi privit ca un semnalperiodic cu T → ∞ , adică f = 0.

În cazul semnalelor periodice se defineştevaloarea medie pe o perioadă a semnalului:

care este independentă de t1.

5. Semnale sinusoidale (semnale de curent

alternativ)

Un semnal periodic a cărui valoare medie peo perioadă este nulă se numeşte semnalalternativ. Un semnal alternativ a cărui ex-presie instantanee se reprezintă cu ajutorulfuncţiei sinus se numeşte semnal sinusoidalsau semnal de curent alternativ. Un astfel desemnal este cel din figura 1.2,a, care al-ternează sinusoidal între valorile extreme +Xm şi − Xm, iar valoarea Xm se numeşteamplitudine sau valoare de vârf (valoarea in-stantanee maximă pe o perioadă) a undei si-nusoidale. Din punct de vedere energetic,semnalul se caracterizează prinmărimea nu-mită valoare efectivă, definită prin relaţia:

Un semnal de curent alternativ se reprezintăsub forma:

unde ω= 2πf se numeşte pulsaţie a mărimiialternative şi se măsoară în rad/s.

6. Semnale analogice şi digitale

Un semnal care variază continuu în timp într-o anumită plajă (fig.1.3) se numeşte semnalcontinuu sau analogic. Sistemele electricecare operează în domeniul generării sau pro-cesării acestor semnale formează clasa cir-cuitelor analogice.

Prin contrast, semnalele care pot lua numaiun set limitat de valori se numesc semnalediscrete sau digitale (numerice).Semnalelecu două valori (0 sau Xm), de tipul trenuluide impulsuri, se numesc semnale binare. Sis-temele electrice care operează cu astfel desemnale se numesc circuite digitale. Încadrul acestei clase de circuite un rol deprimă importanţă îl au calculatoarele elec-tronice.Avantajul major al reprezentării in-formaţiei în formă discretă (în particularbinară) constă în faptul că semnalele digitalesunt mult mai uşor de generat, procesat,transmis şi stocat decât semnalele analogice..

Componentele de bază:a. senzor capacitiv;b. circuit oscilator de relaxare;c. măsurarea frecventei;Ecuatia fundamentală a capacităţii cu armă-turi plan paralele este:

unde e0 permitivitatea în aer (8.854 pico-Farazi/metru);er constanta dielectricului;A aria plăcii (metri);C capacitatea (farazi);

d distanţa dintre plăci (metri).Reamintind ecuaţia de capacitate, putem ob-serva că există un număr de variabile care arputea schimba capacitatea produsă de sen-zorul nostru sensibil la atingere (capacitiv).Aşa cum vom vedea, cele mai importantevariabile în cazul nostru sunt aria şi distanţa.Din această ecuaţie putem deduce că, cu cataria este mai mare, cu atât este şi capacitatea

mai mare. Pe masură ce distanţa devine maimare, capacitatea scade. Începem cu un simplu circuit imprimat. Con-struit pe FR-4, alcătuit din fibră de sticla şirăşini epoxidice, PCB care este capabil săproducă o capacitate normală pentru apli-caţia noastră. O foiţă de cupru este mai apoiintrodusă ca tampon, forma acesteia nefiindprea importantă. Prin urmare, avem posibil-itatea de a oferi senzorului un aspect mai es-tetic, în raport cu un design ales. Totuşi, zonatampon este foarte importantă. Cu cât estemai mare în suprafaţă, cu atât senzoruluinostru capacitiv va fi mai sensibil la atingere.După cum se poate observa în Fig. 1 de maisus, o capacitate parazită apare în sistem, ca-

fig 1.2 - Tipuri de semnale periodice Gheorghe Bogdan Dragos

EChipamENtE dE masurĂStudiul unei tastaturi capacitive pentru uz industrial

Fig. 1

Page 8: Info Electrica 21

8InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

pacitate numită Pad Capacitance, notată cuCp. Apoi, se aplică un strat de suprafaţă fie desticlă, fie de plexiglas. Alte materiale pot fifolosite atât timp cât constanta dielectrică amaterialului are perioadă bună de viaţă. Deobicei, este recomandat pentru a se utiliza osuprafaţă de contact cât mai subţire . Am-intim de faptul că, cu cât distanţa creşte, ca-pacitatea va scădea proporţional. Prin urmare,folosind o suprafaţă care este foarte subţire,sensibilitatea sistemului va fi mult mai ridi-

cată.O apăsare cu degetul va adăuga o capacitateparazită (Cf), capacitate ce se află în paralelcu capacitatea plăcii (padului). Se creează omultitudine de condensatoare între fiecaresuprafaţă a corpului. Deci, când cinevacrează o capacitate mişcându-şi mâna în ime-diata apropiere a altui conductor, va rezultaîn esenţă o capacitate legată la masă. Când senzorul este atins, vom avea doar ca-pacitatea plăcii şi apoi o combinaţie de ca-pacităţi paralele, capacitatea plăcii şicapacitatea degetului. Împreună, formează

capacitatea totală a senzorului, notată Cs.Trebuie menţionat că, capacitatea introdusăde deget este de o valoare foarte mică, val-oare cuprinsă în intervalul 5 şi 15 pF. Deaceea, dorim să ne asigurăm că, capacitateacreată de padul nostru este deasemenea mică,pentru ca atingerea să fie sesizată. Constanta de timp RC pentru un condensatorde încărcare se calculează prin înmulţirearezistenţei sistemului de capacitate propriuaşa cum reiese din Fig 4. Constanta de timp a circuitului RC (Fig. 4)este reprezentată de litera grecească Tau (τ),ce reprezintă timpul necesar pentru a încărcaun condensator la aproximativ 63% din ten-siunea de alimentare şi de cinci ori această

constantă de timp este timpul pentru aîncărca condensatorul la limita de 1% deaprovizionare. Capacitatea senzorului în starea de aşteptare,fără nici o apăsare va avea un timp de încăr-care mai abrupt aşa cum se arată in Fig. 5.

În cazul în care este introdusă o apăsare dedeget, capacitatea sistemului creşte astfel,crescând constanta de timp RC va rezulta operioadă mai lungă de încărcare.

Circuitul RC este interfaţat cu ajutorul a

două comparatoare conectate la o poartă SRce se regăseşte la modelele noi de microcon-trolere PIC. Tensiunea Vcs ce trece prin sen-zorul capacitiv este folosită pentru a inversaintrările ambelor comparatoare. Tensiuneainternă de referinţă care este aproximativ 2/3din tensiunea de alimentare. ComparatorulC2 va avea nevoie de o referinţă externă.Astfel, vom utiliza un divizor de tensiunepentru a produce o tensiune egala cu un sfertdin tensiunea de alimentare pe intrarea nein-versoare a comparatorului. Un condensatorde 0,1 µF este introdus pentru a înlătura zgo-motul de la frecvenţele înalte ale sursei de al-imentare şi pentru a asigura o limită mică şistabilă de tensiune.

Tensiunea din senzor creşte, depăşeştepragul de tensiune ¼ Vdd al intrării neinver-soare a C2 (comparatorul 2). Acest lucru faceca ieşirea lui C2 sa fie 0. Făcând referire latabela de adevăr SR, această condiţiepăstrează ultima valoare cunoscută ca 1 înlinia de ieşire Q, senzorul continuând să seîncarce.Odata ce tensiunea ce trece prin senzorul ca-pacitiv depăşeşte valoarea internă a tensiuniide referinţă pe intrarea neinversoare a com-paratorului 1, ieşirea comparatorului inver-sor conectata la intrarea Set devine 1, ieşiriledin linia lui Q negat devenind 0. Senzorulcapacitiv începe abia atunci să se descarce.Sub tensiunea de prag de 2/3 Vdd, ieşireacomparatorului C1 este 0. Astfel poarta SRîn starea de aşteptare, permitând senzoruluicapacitiv să se descarce în continuare.

Când se proiectează un buton capacitiv,forma suportului nu este foarte importantă.Aria suprafeţei de tampon este parametrulpricipal de proiectare. O zonă tampon maimare va permite o mai buna detecţie şi sen-sibilitate sporită. O zona de tampon mai micăare o mai slabă capacitatea de detecţie. Deasemenea, o mai mare distanţă, între plăcilecondensatorului reduce capacitate ca în ecu-atia de mai jos:Ca regulă în proiectarea suprafeţei zonei

tampon (de contact) se ia marimea medie adegetului mare, zona ar trebui să fie, ca deexemplu un pătrat cu laturile de 12,7 mm x

Circuitul RC

Page 9: Info Electrica 21

9InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

12,7 mm pentru a crea un senzor bun.Această formă este foarte simplă, uşor deproiectat şi uşor de pus în aplicare într-o ma-trice de butoane.Ca regulă în proiectarea suprafeţei zoneitampon (de contact) se ia marimea medie adegetului mare, zona ar trebui să fie, ca deexemplu un pătrat cu laturile de 12,7 mm x12,7 mm pentru a crea un senzor bun.Această formă este foarte simplă, uşor deproiectat şi uşor de pus în aplicare într-o ma-trice de butoane.

Din nou, forma nu este parametrul cheie, uncerc de aproximativ aceeaşi suprafaţă vafuncţiona aproximativ identic în comparaţiecu pătratele noastre. Uneori, un buton estecreat în forme estetice, prin punerea unei foiprintate cu modele grafice între pad(suprafaţa de cupru) şi o suprafaţă de contact(sticlă, plexiglas etc. ). În acest mod, utiliza-torul va vedea şi hârtia grafică, în timp ce su-portul real este ascuns. Foaia de hârtie poateavea forme complexe pe ea, în timp ce subea există suprafeţe de cupru mai puţin artisticrealizate. Un exemplu este ilustrat în Fig. 11.MTouch Software Development Tool esteoferit gratis pentru download la www.mi-crochip.com oferind mijloace intuitive deanaliza a sistemelor capacitive. Caracteris-tica principala a acestui instrument este abil-itatea de a comunica cu sistemul nostru prinintermediul programului PICKit Serial Ana-lyzer folosind protocolul I2C. Datele deci-sive precum pragul Trip si o curba dehisterezis acceptabila pot fi usor determinatevizualizand comportamentul senzorului.

MTouch ™ Diagnostic Tool este un kit de di-agnosticare care permite sa evalueze si saanalizeze aplicatiile senzorilor capacitivi.Acest program poate fi folosit de client si pecircuitele proprii,utilizand comunicatiaI2C™.Pentru testare s-a realizat o placuță cu 4 bu-toane, utilizând metoda descrisă anterior. Amconectat iesirile senzorilor direct la micro-controler ca in Fig. 12. Firele sunt izolate,

unele sunt ecranate, pentru a nu exista inter-ferente.

În momentul atingerii zonei tampon speci-fice tastei 1 din partea dreaptă, se va aprindeledul din partea stângă, led ce a fost proiectatinitial pentru tasta de pe slider.După cum se poate observa din tabelul 1, lafiecare atingere executată pe un buton,frecvența oscilatorului de relaxare va scade,nu cu mult, dar suficient pentru ca aceastadeviație să fie detectată ca o apăsare. Difer-ența dintre valorile apăsare - neapăsare suntdestul de mici, acest fapt fiind un dezavantaj.

Gama mică de frecvență, face posibilăapariției aşa numitelor apăsări simultane şi aapăsărilor false. La bruiaje minore precumun telefon mobil, un ups de calculator, totsistemul o va lua razna, dacă distanța e destulde mică între ele.

În figura 15 se pot observa câteva coborâri

în frecvență. Pentru o mai bună vizibilitate adeviației, s-a setat gama de frecvență a os-cilatorului de relaxare între 11900 şi 12400.Graficul reprezinta frecventa functie de timp.Coborarile mai lente din grafic reprezintăapăsările executate pe placa de achizitiemTouch. Cele mai abrupte, sunt executate depe placuta construită pentru testare. In con-cluzie, se poate afirma ca senzorul creat estemult mai sensibil decât cel de pe placademonstrativă achiziționată de la fimă. Cucât diferența de frecvență este mai mare întrepoziția de apasat şi pozitia de neapasat, cuatat senzorul este mai bun.Din toate determinările realizate se pot trageurmătoarele concluzii:

1.Raportul frecvenţei la apăsare/neapăsare este foarte mare, modificareaîn frecvenţă fiind foarte mică

2.Salturile în frecvenţă ce apar laacţionarea tastelor de pe placa deachiziţie sunt foarte mici, aproximativ100, faţă de placa externă, care estemult mai sensibilă, în medie, frecvenţadeviind cu 180.

3.Apăsările mai lungi în durata sunt multmai eficiente decât cele mai scurte.Apăsarea de lungă durată duce la oscădere considerabilă a frecvenţeioscilatorului.

4.Interferenţele sunt destul de frecvente,existând posibilitatea recunoaşterii uneiapăsări false, sau a unei apăsărimultiple.

5.Algoritmii ce prelucrează aceste valoritrebuie să fie ficşi în parametrii,deoarece gama de frecvenţă dintreapăsare/neapăsare este destul de mică.

BIBLIOGRAFIE[1] http://www.microchip.com/mTouch[2] AN1101, .Introduction to Capacitive

Sensing.,http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en531112

[3] AN1102, .Layout and Physical DesignGuidelines for Capacitive Sensing.,http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en531109

[4] AN1103, .Software Handling for CapacitiveSensing.http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en531257

[5]AN1104, .Capacitive MultibuttonConfigurations

http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01104A.pdf

[6] AN1250, Microchip CTMU for CapacitiveTouch Applicationshttp://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01250a.pdf[7] “PICDEM™ Touch Sense 2 Demo

Board User's Guide” (DS51748)

Raw Avg R a w -apasare

A v g -apasare

Slider1 12240 12225 12064 12176Slider2 15560 15561 15296 15440Slider3 15760 15761 15520 15623Slider4 15472 15470 15168 15320Buton1 11216 12205 11984 12133Buton2 12499 12509 12400 12519Buton3 11377 11381 11296 11389Buton4 11571 11588 11424 11569

Tab. 1 Tabelul cui valorile frecventei oscilatoru-

lui de relaxare

Efectul tastei Slider2 în comparaţie cu tasta 1

de pe placuţa externă

ing Teodor Bahnean, dr ing Dan Milici

Page 10: Info Electrica 21

10InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

apliCatii praCtiCEDetector lipsa faza

Pentru protectia motoarelor exista tot felulde dispozitive, de la clasicul releu termic larelee inteligente ca de exemplu: releul elec-tronic pentru protectia motoarelor electricetrifazate la suprasarcina, asimetrii de curenti,lipsa faza, demaraj prea lung, tip Re02B

Pentru detectia si protectia la lipsa unei fazese pot folosii schemele urmatoare:

Ing Gheorghe Turcu

Seria de dispozitive Bender, RCMS… a fostde curand completata cu gama CMS…, per-mitand astfel extinderea gamei de curenti desarcina ce pot fi masurati direct cu ajutorulsenzorilor de curent dezvoltati pentru acestedispozitive.Premiera mondiala de sisteme de relee decurent , reprezentativa prin capacitatea deprogramare, afisare, analiza, control, si exe-cutie, locala si la distanta a 1080 puncte demasura, intrun gabarit redus oferit prin solu-tia constructiva (cate 12 relee intr-un singurdispozitiv) si prin intermediul unei comuni-catii seriale, realizata de firma BENDER, sia extins astfel plaja de aplicatii putand bal-ansa prioritatea dinspre curentiireziduali/sarcini sub 10A, spre cei de sarcinasemnificativ mai mari. Aceste sarcini eraupreluate initial prin secundarul transforma-toarelor uzuale de curent.Numarul semnificativ de puncte de masuracare pot fi gestionate de la distanta, ca si di-versitatea tipurilor de curenti masurati c. c.,c.a., curenti deformati cu evaluarea compoz-itiei armonice sau curenti reziduali (descapari), fac din acest sistem cea mai bunasolutie de control in cladiri in care accesuleste restrictionat din diverse motive, acolounde decizia intreruperii alimentarii poateprovoca pierderi (umane, materiale sau dedisponibilitate). Lungimea magistralei seri-ale de date de 1200m este suficienta pentrumajoritatea cladirilor publice nefiind astfelnecesara utilizarea unor dispozitiverepetoare de semnal, singurele dispozitiveadaugate pentru extinderea ariei de operare.

ElECtrotEhNiCaPremiera mondiala in sis-

teme de monitorizare curenti

Page 11: Info Electrica 21

11InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

Beneficiind de structura constructiva capa-bila sa evidentieze principiul tuturor dispoz-itivelor produse de Bender (monitorizarea siistoricul sunt esentiale in luarea unei deciziicapabile sa asigure minimum de pierderi saucheltuieli) aceste sisteme de masura curentireprezinta cea mai eficienta solutie econom-ica intro gama larga de aplicatii. Aproape canu exista aplicatie in care pentru un controlal sarcinii si de izolatie sa fie necesare maiputin de 68 valori masurate de la care sis-temul devine eficient economic in raport cuvarianta cu relee individuale.

Exemple de aplicatii

A. Monitorizarea serviciilor auxiliare in ve-hiculele feroviare (locomotive electrice sidieselelectrice)Numarul circuitelor care trebuiesc monitor-izate, respectiv masinile electrice care antre-neaza compresoare, ventilatoare, circuite deincalzire tren, necesitatea transmiterii infor-matiilor in cabina de comanda, pentru infor-marea selectiva a mecanicului, subordonareadeciziilor de decuplare acelor pentru sigu-ranta de mers, ca si spatiile reduse de pe ve-hicule fac din dispozitivele Bender de tipRCMS solutiile optime de monitorizare. Tre-buie subliniata concretizarea unei astfel demonitorizari pe vehicul feroviar, montareafiind avantajata si de fabricarea dispozi-tivelor Bender in gama extinsa de tempera-turi de functionare si rezistenta de vibratii sisoc compatibile cu cele impuse de tractiune.Beneficiind de solutiile constructive care in-clud transformatoare masura de curent, mon-itorizarea poate fi extinsa catre circuiteleprincipale, curentii masurati, afisati si prelu-crati fiind preluati din secundarele acestora.

Beneficiind de structura constructiva capa-bila sa evidentieze principiul tuturor dispoz-itivelor produse de Bender (monitorizarea siistoricul sunt esentiale in luarea unei deciziicapabile sa asigure minimum de pierderi saucheltuieli) aceste sisteme de masura curentireprezinta cea mai eficienta solutie econom-ica intro gama larga de aplicatii. Aproape canu exista aplicatie in care pentru un control

al sarcinii si de izolatie sa fie necesare maiputin de 68 valori masurate de la care sis-temul devine eficient economic in raport cuvarianta cu relee individuale.

Exemple de aplicatiiA. Monitorizarea serviciilor auxiliare in ve-hiculele feroviare (locomotive electrice sidieselelectrice).Numarul circuitelor care trebuiesc monitor-izate, respectiv masinile electrice care antre-neaza compresoare, ventilatoare, circuite deincalzire tren, necesitatea transmiterii infor-matiilor in cabina de comanda, pentru infor-marea selectiva a mecanicului, subordonareadeciziilor de decuplare acelor pentru sigu-ranta de mers, ca si spatiile reduse de pe ve-hicule fac din dispozitivele Bender de tipRCMS solutiile optime de onitorizare. Tre-buie subliniata concretizarea unei astfel demonitorizari pe vehicul feroviar, montareafiind avantajata si de fabricarea dispozi-tivelor Bender in gama extinsa de tempera-turi de functionare si rezistenta de vibratii sisoc compatibile cu cele impuse de tractiune.Beneficiind de solutiile constructive care in-clud transformatoare masura de curent, mon-itorizarea poate fi extinsa catre circuiteleprincipale, curentii masurati, afisati si prelu-crati fiind preluati din secundarele acestora.

Trebuie precizat faptul ca o astfel de abor-dare poate conduce si la economii spectacu-loase cuprivire la timpii pentru verificari initiale sipunere in functiune, iar memoria interna aevenimentelor este un martor obiectiv alderularii complete a programului de verifi-cari inainte de introducerea in circulatie.Este binecunoscut faptul ca verificarile inspatiul inchis sunt mai dificile ca si deter-minarea exacta a locului de defect de izolatie.Prin simpla conectare a unor senzori mobili(tip cleste) la sistemele RCMS depistareapoate fi realizata in timp redus si cu lo-calizare precisa. Facilitatile de proiectare dela distanta prin intermediul calculatoruluipoate schimba functia realizata de dispozitivin perioada de verificare fata de perioada demers ( in parcurs) reducand logistica nece-sara ca si numarul celor care sunt implicatiin verificarea si punerea in functiune.

Un alt avantaj deosebit este urmarirea peri-odica a continutului de armonici ale diver-silor curenti avand astfel informatii cuprivire la functionarea optima a conver-toarelor existente pe vehicul.

Cum dispozitivele Bender pot fi cuplate intreele in retea seriala, dispozitivele mai susmentionate pot fi legate cu dispozitivele caremonitorizeaza din punct de vedere al izo-latiei instalatiile de tractiune (secundar trafo,redresor si motor de tractiune) rezultand ast-fel un sistem unitar de monitorizare, afisare,control si programare si raspund cel mai binenecesitatilor vehiculelor de tractiune cuprivire la asigurarea tuturor informatiilor simijloace de control in cele doua posturi decomanda.

B. Monitorizarea instalatiilor electrice

din cladiri publice sau sociale

Problemele care trebuie rezolvate in astfel deinstalatii sunt legate de securitatea persoanei,accesul greu sau imposibil la majoritatea cir-cuitelor monitorizate (ex. camere de hotel,spatii inchiriate, tipul de aparatura conectatasi structura armonica introdusa, capacitateade influenta sau parazitare) numarul mare decircuite ce trebuie monitorizate ca siasumarea deciziei de deconectare a unui con-sumator. In multe din aceste cazuri fiindvorba de servicii ofertate, orice deconectarepoate duce la pierderea de clienti sau chiardaune, motiv pentru care posibilitatile oferitede dispozitivele Bender cu privire la con-statarea, avertizarea, localizarea, memo-rarea(inregistrarea) evenimentului sieventual decuplarea de la distanta sunt idealepentru controlul unor astfel de instalatii..

Utilizarea retelei seriale de comunicatie ca sicontrolul de la distanta, inclusiv prin inter-net,

Page 12: Info Electrica 21

12InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

reprezinta alte avantaje deosebite oferite. Laacestea se pot adauga modificarea para-metrilor de alarmare in functie de particular-itatile clientului sau utilizatorului de spatiu,in functie de conditii demediu sau prioritatide asigurare a alimentarii cu energie electrica.Controlul de la distanta si releele disponibilepot conduce la functionarea cu personal deintretinere redus.C. Aplicatii in instalatii electrice indus-

triale si pentru servicii publice sau so-

ciale

Instalatiile electrice industriale trebuie sub-ordonate in primul rand procesului tehno-logic si ritmicitatii productiei. Oriceintrerupere poate fi purtatoare de pagube ma-teriale, rebuturi sau compromiterea unor pro-duse, in unele cazuri intreruperile fiindimposibil de efectuat din cauza consecintelor.De aceea, subordonarea deciziei de intreru-pere celei de monitorizare ca si controlul dela distanta si obtinerea unui istoric al eveni-mentelor fac din dispozitivele Bender unelteatractive pentru operatorul sectiilor de pro-

ductie. La acestea se adauga suprafata mareacoperita prin minimum de conectica si posi-bilitatea modificarii optime a pragurilor dealarmare.Un exemplu particular de instalatii electricepentru servicii publice este cel al statiilor dealimentare cu apa sau al statiilor de epurare.Ambele se caracterizeaza prin arii intinse,personal redus de intretinere si in multecazuri necesitatea transmiterii la distanta adatelor in vederea prelucrarii si luarea de de-cizii de personal calificat care gestioneazamai multe statii.

Dispozitivul BENDER FTC470…este celcare permite supracontrolul activitatii din

statie cu ajutorul retelelor internet, informarea si luarea de decizii atunci cand aparsituatii neprevazute Detalii complete puteţigăsi pe siteul nostru www.bender.ro

S.C. POP SERVICE ELECTRONIC HQ

S.R.L.

Reprezentant exclusiv BENDER penru

România Calea Severinului, Bl. 317 ab,

200233, Craiova.

Tel. : 0251 483627;

TelFax:0251 418773

Email: [email protected];

www.bender.ro

ElECtriCitatE iNGENioasaProtectia pompelor la lipsa apa in put

Recomandat ar fi ca Pompa cu sorbul de apa sa fie montate pe o platforma de Poliester caresar cobori sau ridica functie de nivelul Apei din put. Alta recomandare ar fi sa avem un Trasfor-mator de separatie pentru alimentarea pompei astfel prin slabirea izolatei bobinajului,sau cabluide alimentare nu sar intimpla nimic la o atingere accidentala.In schema am folosit un Trasfor-mator de comanda 220/24v de 15-20w.Durata bobinei de la Contactor la 24v va fi indelungata.In plus si la Butonul de Pornire si Oprire si Limitator va fi tensiune neperuculoasa.Pun cazulca sar sparge un Buton. Schema e destul de simpla si lucreaza in felul urmator:Apasam butonulP se alimenteaza bobina lui C1 care va actiona contactele normale deschise,acestea se vorinchide prin care se va face autoretinerea putind sa eliberam tinerea apasata a butonului P ,to-todata va fi alimentat Pompa.Oprirea se va face apasind butonul O. Mentonez ca Limitatorulare contactele N.D.adica normale deschise si ca sa functioneze schema trebuie sa fie apasatde Plutitoru ca la WC carei o sfera din poliester care va actiona asupra Limitatorului stind inapa. Daca nui apa, Ledul este aprins si oricit am apasa pe butonul de pornire P pompa nu sevacupla.Va urez succes.

Panainte Ioan

Page 13: Info Electrica 21

13InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

Abstract: Imbunătăţirea eficienţei energet-ice în iluminat este un lucru dificil. Chiardacă fiecare aplicatie posedă, în general, ace-laşi tip de iluminat, rutina de folosire,aparatul de iluminat precum şi modul de per-cepţie a luminii sunt diferite. Odata cu intro-ducerea technologiei LED in iluminatulgeneral evaluarea perfermantelor in com-paratie cu lampile cu incandescenta sau flu-orescentă au impus criterii specifice inaprecierea eficientei. Ca urmare a specifici-tatii fiecarei aplicatii aceasta evaluare ar tre-bui sa se refere la eficienta aplicatiei decata sursei emitatoare de lumina. Articolul defaţă prezintă un punct de vedere referitor lacriteriile de comparţie a iluminatului cu LEDcu tehnologia tradiţională şi incearca sademonstreaze cât de efectiv pot acestea sat-isface cerinţele de iluminare şi deeconomisire a energiei.

Introducere

Sistemele eficiente de iluminare cost-efec-tive oferă posibilitaţi extarordinare deeconomisire a energiei electrice. Multe pro-grame însă de implementare a eficienţei en-ergetice bazate doar pe economisireaenergiei, încurajează adesea înlocuirealămpilor cu incandescenţă cu cele compact-fluorescente (CFL), fără însă a reprezentasoluţia ideală. Sistemele de iluminat Solid-State au un grad ridicat de eficienţă, şi prinurmare doar câteva componente LED (albe)vor fi suficiente pentru a putea înlocuilămpile cu filament sau chiar cele fluores-cente. Penetrarea acestei tehnologii în sec-torul rezidenţial, în special la construcţiilenoi se loveşte din nefericire atât de idei pre-concepute cât şi de bariere practice. Acesteaconstau din lipsa de cunoaştere a beneficiilorenergetice de iluminare, insuficientacunoaştere a evoluţiei technologice şi estet-ice dar şi de gama limitată de selecţie aaparatelor de iluminat şi parţilor lor deschimb.

Eficacitatea luminoasăEficacitatea lămpii este o măsură a cantitatiide lumina, în lumens (lm), pe care o lampăelectrică (dacă este cazul, si balastul sausursa de alimentare) genereaza pe unitate deputere, în waţi (W), ce alimenteaza lampa.Fluxul total in Lumeni generat de lampa estemăsurat, indiferent de directia in care acesteasunt emise, este împărţit la puterea totalănecesară funcţionarii lămpii.Ca şi eficacitatea lămpii, eficacitatea lumi-noasă corp de iluminat este o măsură a flux-ului total emis in lumeni de către întregulsistem pe unitatea de putere. Această măsurăeste rareori obţinut direct. Gradul de Eficac-itate a Corpului de iluminat (GEI) este ocantitate calculată obţine prin măsurători (deexemplu, factorul de balast) sau a estimata(de exemplu, factorul termic) a eficienţeifiecărei componente a corpului de iluminat.Aceste eficienţe ale componentelor precumşi eficacitatea luminoasă a lămpii sunt apoicombinate intr-un grad de eficacitate pentrucorpul de iluminat.Corpurile de iluminat sunt de obicei proiec-tate pentru a colecta lumina şi a o directionaîntr-o anumită direcţie. Întrucât GEI, în prin-cipiu, caracterizează fluxul total in lumeniemis de corpul de iluminat, aceasta nu ia înconsiderare si distribuţia luminii. Cu alte cu-vinte, GEI ignoră eficacitatea de a livra lu-mina într-o anumită direcţie la o anumitălocaţie. Capacitatea corpului de iluminatpentru a oferi lumină într-o anumită direcţieşi cu o distribuţie specifica, este foarte im-portanta, pentru a satisface eficient o apli-catie de iluminare.Intr-un magazin este important să se lu-mineze marfa, fără risipă de lumină sau saproducă orbire în afara zonei. GEI poate fiutilizat pentru a estima cât de multa luminaeste emisa de corpul de iluminat, dar nupoate fi folosit pentru a caracteriza capaci-tatea corpului de iluminat de a lumina efi-cient acolo unde este nevoie. Distribuţiaintensitatii luminoase a corpului de iluminat,obţinuta dintr-un raport fotometric este nece-sară pentru a caracteriza modelul de luminaemis de corpul de iluminat. O distribuţie aintensitatii, cu toate acestea, nu ofera o indi-catie a eficacitatii cu care corpul de iluminatpoate oferi lumina la o locaţie specifica. Deci,nu există o relaţie evidentă între distribuţie aluminii a corpului de iluminat şi capacitateasa de a emite în mod eficient lumina la o lo-caţie.

eficacitatea. Eficacitaea aplicatiei poatecorecta această problemă.

Eficacitatea aplicatiei

Eficacitatea aplicatiei propune ca o măsurăsimpla şi convenabila a evaluarii eficienţeicu care un corp de iluminat furnizeaza lu-mină la zonele unde este nevoie sa se în-deplineasca obiectivele de proiectare.Eficacitatea aplicatiei este definită pentru uncorp de iluminat, sau o lampa utilizată ca uncorp de iluminat, ca media fluxului luminos,într-un unghi solid specificat impartit la put-ere. Aceasta este măsurată în lumeni (lm) pesteradian (SR), sau de intensitate (în candela,cd), pe watt (W). O identitate matematicasimpla referă cererea de eficacitatea apli-catiei (EA) la eficacitatea luminoasă (EL).Prin definiţie,

EL = fluxul luminos / putere (lm/W)

Unde fluxul luminos se masoara in lumeni(lm) şi puterea se măsoară în waţi (W).Deoarece:EL/Ω = fluxul luminos / putere/unghi solid(lm/W/SR)

Unde unghiul solid se măsoară în steradiani(SR), atunci:

EL/Ω = intensitate luminoasă / putere (cd/W)

Deoarece intensitate luminoasă într-o anu-mită direcţie este măsurată în candela (cd),care corespunde fluxului luminos (lm) peunghiul solid (SR). EA este raportul dintrelumeni, în interiorul unghiului solid de in-teres (sau intensitatea) si puterea necesarăpentru a genera acesti lumeni; prin urmare,

EA = EL/Ω

EA fiind relatat la unghiul solid de interes,valoarea intensitatatii de la numărător estedependenta de unghiul solid, astfel ca dimen-siunea pentru EA poate fi specificata cacdΩ/W unde Ω se referă la unghiul solid uti-lizat pentru intensitate.Notiunea de EA trebuie deci sa defineasca căeficienţa unui corp de iluminat trebuie să fiecuantificata la zona necesara a fi iluminata sinu la EL a corpului de iluminat (nu pur şisimplu la lampa din interiorul corpului deiluminat). O iluminare cu eficacitate ridicataa aplicatiei trebuie să furnizeze lumina acolo

EfiCiENțĂ ENErGEtiCĂ

Eficienta sau eficacitate?

Page 14: Info Electrica 21

14InfoElectrica nr. 21 - Octombrie 2010

unde este nevoie. Lumina absorbita de cor-pul de iluminat sau direcţionata către altezone decât cele destinate este o pierdere. Olampă foarte eficace montata într-o cutieneagră va produce un corp de iluminat cu ELscăzuta, precum şi EA a corpurilui de ilumi-nat scazuta. Pe de altă parte, un corp de ilu-minat pentru parcare poate avea EL mare acorpului de iluminat, dar dacă el emite omare parte de lumină în sus, aceasta va aveaEA scăzută, deoarece lumina icreptata in suseste pierduta.

Compararea eficacităţii aplicatiei intre

corpurile de iluminat

EA caracterizează eficienţa energetică atehnologiilor concurente, cum sunt LED vstraditional, în cazul in care suprafaţa careurmează să fie iluminată este definita. Log-ica din spatele EA, poate fi folosita deaseme-nea pentru a compara eficienţa energetică acorpurilor de iluminat, fără a considera oaplicaţie specifică. Pentru a face o astfel decomparaţie este necesar doar ca fiecare corpde iluminat sa fie adus la o bază comună decomparatie.Unghiul solid, din punct de vedere tehnic,este măsura corectă a gradului de distribuţiespaţială a unui corp de iluminat a intensitatiiluminoase, dar această cantitate nu va figăsita insa pe rapoartele convenţionale foto-metrice. Un alt mod de a caracteriza cerinţeleunghiulare a unui corp de iluminat pentru oaplicaţie dată, şi care poate fi extras din in-formaţiile furnizate în fiecare raport fotomet-rice convenţionale, este jumatatea unghiuluifascicolului. El este definit ca unghiul dintreaxa 0° a corpurilor de iluminat, de obicei,unghiul de maximă intensitate, si unghiul

unde intensitatea este de 50% din intensitateamaximă. Pentru o distribuţiile radiala simet-rica de lumină (de exemplu, un downlight),unghiul de jumătate este raza distributiei in-tensitatii furnizat in raportul fotometric. Pen-tru o lampa liniara doua jumatati de ungitrebuiesc definite pentru fiecare din axelesursei.Unghiul fasciculului este deci de douaori unghiul specificat anterior.Pentru a determina unghiul la jumătatea fas-cicolului şi valoarea cdmax / W pentru uncorp de iluminat trebuiesc urmati urmatoriipasi :

Pasul 1. Determinare intensitatatii lumi-noase maxime a corpului de iluminat(cdmax). Ca un exemplu, pentru ambele cor-puri intensitate luminoasă prezentate mai jos,cdmax este de 1000 cd.

Pasul 2. Determinarea unghiului de la careintensitatea luminoasă este de 50% dincdmax (1000 cd din exemplu). Pentru uncorp de iluminat prezentate în tabelul de maisus, intensitatea luminoasă este de 500 CD-ul la un unghi de 45 °. Pentru corpuri de ilu-minat B,intensitatea luminoasă este de 500cd la 65° şi, prin interpolare, la 10 °.

Pasul 3. Dacă dupa Pasul 2 rezulta un singurunghi precum la corpul de iluminat A, atunciunghiul de jumătate de fascicul este acestunghi. Dacă dupa Pasul 2rezulta două unghiuri precum la corpul deiluminat B, atunci unghiul jumătate de fas-cicul este diferenţa dintre cele două unghiurideterminatede la Pasul 2. Astfel, pentru cor-pul de iluminat A, unghiul de jumătate defascicul este 45 °; pentru corpul B, unghiul

de jumătate de fascicul este 55° (65° - 10°).

Pasul 4. Pentru a calcula EA (cdmax / W), seimparte intensitatea luminoasă maximă acorpului de iluminat la puterea consumata inutilizare. Pentru corpuri de iluminat A, EAeste de 31cd / W (1000-1032); pentru corpulde iluminat B, EA este de 16 cd / W (1000-1064).Concluzie

Aceasta propunere de a caracteriza eficientaaplicatiei decat a lampi sau aparatului de ilu-minat poate schimba modul in care se speci-fica si utilizeaza corpurile de iluminat. Ideeaeste ca mai important decat eficienta lampiieste de fapt eficacitatea sistemului unde cor-pul de iluminat este privit ca un sistem cepoate fi modelat matematic pentru a atingemaximum de eficacitate.

Aparatul A Aparatul B

(LED ) (Traditional) Unghiul Unghiul

fata de Intensita- fata de Intensita-

axa 0 teaaxa 0

tea(grade) (cd) (grade) (cd)

0 1000 0 2005 900 5 40015 800 15 60025 700 25 80035 600 35 100045 500 45 83355 400 55 66765 300 65 50075 200 75 33385 100 85 16790 0 90 0

Continuam cu traditionalul test de automatizari ajuns la editia a 10-a propunandu-va ca de obicei in finalul revistei, ca relaxare, sa re-zolvati o problema de automatizari ,la care veti primi raspunsulcorect in numarul urmator al revistei. Cei care vor sa participe laacest test, pot scrie raspunsul lor la adresa [email protected]. Cei care au dat raspunsul corect vor fi citati in numarul viitor. Suc-ces !Testul din acest numar este pus la dispozitie prin amabilitatea dom-nului Turcu Gheorghe. Iata enuntul :Pentru schema de mai jos, protectia la „lipsa faza” nu este asiguratadaca in loc de RST, pe alimentare, apare RTT (adica aceeasi faza pedoua fire).Sa se corecteze schema astfel incat protectia sa fie asigu-rata si in acest caz.la testul din numarul trecut au raspuns corect si-i felicitam pe :avasalcai pavel, alexa radu, sorin lupei, marcel tudor, Nicolaeionescu, mihai alexandru, selko alexandru, Necseszan ferenc,Gherghina Nicolae.

Raspunsul la testul din numarul trecut are una din variante, trimisade domnul Turcu Gheorghe, astfel :

CoNCursTest de perspicacitate în automatizari

Prof. Dr. Eng. S.Matei