CEM Notiuni

7/30/2019 CEM Notiuni

1/106

Compatibilitate electromagnetic Noiuni generale

1. INTRODUCERE1.1 DefiniieCompatibilitatea electromagnetic (CEM), reprezint capacitatea unui dispozitiv,

echipament sau sistem, de a funciona n mod corespunztor n mediul lui electromagnetic, fr a-i induce perturbaii electromagnetice de natur a genera factori de poluare succeptibili de a afectabuna funcionare a aparatelor sau sistemelor situate n imediata lor vecintate.

O perturbaie electromagnetic nseamn inducerea unui semnal electric nedorit pestesemnalul util, respective a unui semnal ce poate nrutii funcionarea unui echipament.n ultima perioad, importana CEM este dictat de mai muli factori conjugai:

Perturbaiile importante legate de creterea tensiunii i a intensitii curentului electric; Circuite cu nivele energetice tot mai reduse, deci din ce n ce mai sensibile (electronice); Distanele dintre circuitele sensibile (electronice) i curenii perturbatori (de putere) sunt totmai reduse; Explozia numeric a echipamentelor de telecomunicaii.

Dac problemele legate de CEM sunt binecunoscute astzi i integrate n construciaechipamentelor, acestea rmn necunoscute pentru instalatori i utilizatori, cu toate c suntelaborate i operative o serie de acte normative i standarde care normeaz condiiile decoexisten dintre elementele susceptibile de a emite perturbaii electromagnetice i cele de a fisensibile la influena acestora.

1.2 Caracteristicile perturbaiilor electromagneticeOriginile surselor de emisii electromagnetice pot fi:

naturale: atmosferice, galactice, solare, zgomotul termic terestru, ... artificiale, care n funcie de surse pot fi: intenionate: radioemitoare, cuptoare cu microunde, cuptoare cu inducie

electromagnetic, ... neintenionate: sisteme de aprindere a motoarelor cu explozie, toate dispozitivele de

conectare i de deconectare a unui semnal electric, lmpile cu descrcare, ceasul sistemelorinformatice, ...

Totodat, perturbaiile electromagnetice pot fi clasificate dup frecvena semnalului

perturbator, n: Perturbaii de medie i joas frecven, ntr-o plaj a frecvenelor < 5 MHz, frecvene care

se propag n principal prin conducie prin cabluri. Ele pot avea durate de pn la cteva zeci dems, sau pot fi chiar permanente n cazul armonicilor. Energia transferat fiind mare poate conducepe lng o disfuncionalitate, chiar la distrugerea echipamentelor sau materialelor.

Perturbaii cu frecven ridicat, ntr-o plaj de frecvene > 30 MHz, care se propag nprincipal prin aer sub form de radiaie electromagnetic. Acestea sunt caradterizate printr-unimpuls cu durat foarte mic (


2/106


dar n cazul anumitor aparate receptoare, precum lmpile de iluminat, acestea pot genera efectede flicker.

Scderile i ntreruperile de tensiune respective, o scdere a tensiunii cuprins ntre10% i 100%, pe durat de la 10 ms (o semiperioad) pn la 1 min, care pot fi provocate fie depunerea sub tensiune a receptoarelor mari de condensatori (20 In), fie de producerea unuiscurtcircuit n apropiere, fie de declanarea i reanclanarea automat a unui aparat de protecie.Consecinele pot fi de decuplare a motoarelor asincrone cu iniializarea sistemelor automate chiarla ntreruperea alimentrii.

Surtensiuni i ocuri provocate de trsnet respective, perturbaii sub form deimpulsuri cu amplitudine ridicat, a cror origine poate fi natural prin ocurile provocate detrsnete (brute i foarte puternice), sau industriale provocate de ntreruperea sarcinilor inductivesau manevre ale aparatelor de conexiune pe T (a cror consecin sunt mai numeroase asupraechipamentelor i materialelor electrotehnice, dar pot conduce i la distrugerea unor dispozitive i

materiale electronice neprotejate). Descrcri electrostatice caracterizate printr-un timp foarte redus al impulsului (< 1 ns),

prin natura izolat a descrcrii le caractre (< 60 ns), printr-o tensiune foarte ridicat (2-15 kV) iprintr-un spectru foarte larg de frecven (pn la 1 GHz). Importana descrcrii electrostaticeeste normat prin asigurarea imunitii unui material i care trebuie testat printr-o und de currentstandard. Dac un element are nmagazinat o sarcin electrostatic ea se poate decarca bruscprin contact cu un alt element legat la mas sau pe un element aflat la un potenial diferit.Consecinele sunt legate cel mai frecvent de distrugerea dielectric a componentelor, caz n carese impune nlocuirea acestuia.

Variaii de frecven - care sunt foarte rare i pot fi observate pe durata puterilor descurtcircuit reduse.

Semnalele transmise prin reea ele pot perturba anumite componente foarte sensibilela armonici i care sunt n principal transmise de cureni purttori utilizai prin: Distribuitoarele de energie pentru transmisia ordinului de tarifare; Componente de comand la distan (CAD);

2


3/106


Sistemele de comunicaie intern prin interfon asupra reelei. Componentele continui din reeaua de distribuie generate n general de redresori i

fac obiectul unei analize speciale. Dezechilibrele de faz respective o repartizare neconform a sarcinilor monofazate de

puterecare conduc laun dezechilibru a tensiunilor ntre faze, ceea ce produce generarea unorcomponente inverse ale curentului care conduc la formarea unor cupluri de frnare i de

supranclzire n motoarele de c.a.1.4 Modaliti de propagare a perturbaiilor

Conducie Radaie

1.4.1 Couplage par conductionAceste perturbaii sunt transmise prin cabluri (liniile de alimentare, collector de transmisie

date, cabluri de mas, pmnt, capaciti parazite, ...). Printr-o legtur bifilar semnalulperturbator se poate deplasa n dou moduri:

Prin mod diferenial Prin mod obinuit

caz n care perturbaia este transmisprin curent doar printr-un singur conductoractive, trece prin echipament i se nchide prin

cellalt conductor.

caz n care perturbaia este transmisansamblului de conductoare active, curentulpropaganda-se prin toi conductorii n acelai

sens i revine prin mas cu trecerea princapacitile parasite.ntr-un cupaj prin conducie, n mod obinuit de propagare, se realizeaz n principal prin

circuitul masei i pmntului, putnd crea un cuplaj printr-o impedan comun. Conductoarele demas a plcilor electronice sunt toate conectate la masa instalaiei pus la mpmntare princonductori de impedan Z, a crei valoare depinde de frecvena perturbaiei. Consecina esteapariia unei diferene de potenial dintre diferite puncte de conectare la mas i ntre cele deconectare la mas i pmnt.

3


4/106


1.4.2 Couplaj prin radiaieAcest cuplaj este definit i ca diafonie, iar perturbaiile sunt transportate prin mediul

ambient (aer). Diafonia poate fi de natura unui: Couplaj inductive o variaie de curent important printr-un conductor (de for)

genereaz un cmp magnetic ce radiaz n jurul acestiu conductor, fapt pentru care printr-uncircuit nvecinat se induce o tensiune perturbatoare.

Couplaj capacitiv ntre dou elemente conductoare exist o capacitate, fapt pentru careorice diferen de potenial ntre aceste dou conductoare va genera circulaia unui current electricce va traversa aceast capacitate parazit, current parazit care va fi cu att mai mare cu ct

tensiunea i frecvena curentului vor fi mai ridicate.UfkCUfCU

C

U

Z

UIp =====

21

Valoarea capacitii parasite C va fi: Proporional cu suprafaa S raportat la cele dou circuite; Invers proporional cu distana d dintre cele dou circuite.

Aceste capaciti parasite pot fi neglijabile la 50 Hz, acestea devin de importanconsiderabil la F, unde ele sunt la originea disfuncionalitii.

1.4.3 Coeficient de cuplare

Prin reglementrile CEM se impune reducerea cuplajului perturbaiei dintre surs i victim.Pentru msurarea eficienei acestei atenuri se apeleaz la raportul dintre puterea transmis i

4


5/106


cea receptat

r

t

P

Psau n cazulaceluiai circuit prin compararea tensiunilor

r

t

U

U. Coeficientul

de cuplare este:

[ ]dBU

U

P

Pk

r

t

r

t

=

= log20log10

1.5 Nivele de compatibilitateSunt definite:

Nivelul de susceptibilitate, pornind de la care exist susceptibilitatea unui material sau aunui sistem; Nivel de imunitate, suportat de un material sau un sistem; Nivel de compatibilitate, respective valoarea maxim a perturbaiei care poate fi atins ntr-un mediu dat; Nivel de emisie, respective emisia maxim a perturbaiei ce nu poate fi depite de ctreun material; Domeniu de imunitate, respectiv ntre nivelul de compatibilitate i nivelul limit de imunitate;

Domeniu de emisie, respective dintre nivelul de compatibilitate i nivelul limit de emisie.

1.6 Reglementri europeneAceste acte normative prevd ca:

perturbaiile electromagnetice generate trebuiesc limitate la un nivel care permiteaparatelor de radio, de telecomunicaii i a altor aparate care permit care funcioneaz nconformitate cu destinaia lor;

aparatele trebuie s aib un nivel de imunitate intrinsic mpotriva perturbaiilorelectromagnetice care s le permit funcionarea n conformitate cu destinaia lor.

Aparatele declarate conforme trebuie s respecte directivele europene cu marca CE,respective normele europene EN

Referitor la CEM exist dou norme cu valoare de directive: Normes generice respectiv norme de mediu ambiant care se aplic tuturor produselor

electrice instalate ntr-un mediu ambient dat; Norme de produs care definesc exigenele electromagnetice aplicabile produselor din

aceiai familie.

5


6/106


Marea varietate de produse i complexitatea fenomenelor de CEM induc o sarcin dificilce va trebui definitivat n viitor.

1.7 Consecinele CEM Referitoare la fabricani

Conformitatea cu restriciile directivelor europene se fac dup articolele: art. 10.1 : Aplicarea total a normelor armonizate;

art. 10.2 : Aplicarea parial a normelor armonizate; art. 10.5 : Articol destinat exclusive aparatelor de radiocomunicaii.

Referitoare la instalaiiConform normelor CEM, alegerea materialului este important, iar condiiile de instalare a

acestui material nu sunt mai puin importante. Stpnirea efectelor perturbatorii i asigurareacompatibilitii electromagnetice se realizeaz cu respectarea normei NF C 15-100. Astzi CEMimplic noi investigaii, reguli noi i noi soluii de protejare a instalaiilor, luate n considerare nprincipal pentru:

Cablurile de cnexiune la cureni slabi; Pozarea cablurilor de for i a celor de cureni slabi; Poziionarea aparatelor;

Analiza reelelor de punere la mas i la pmnt.1.8 SoluiiAcestea se refer la:

Reguli practice de instalare i de cablaj ce conin: Alegerea cablurilor

Semnalele ntlnite n mod obinuit ntr-o instalaie sunt grupate astfel:

6


7/106


Cablurile compatibile sub consideraii CEM sunt: Rsucite mperechiat respective un conductor a crui parte de ducere este rsucit cupartea de retur a conduciei pentru a fi anulat efectul cmpului magnetic asupra celor douconductoare; Cablurile blindate Ecranul din jurul cablului, realizat din tres sau band din oel,atenueaz influena perturbaiilor de F; Rsucite mperechiat i blindate Cumuleaz avantajele celor dou soluii anterioare; Cabluri blindate cu ecran din ferit Blindajul din ferit este constituit din elastomerncrcat cu pulbere de ferit. Cablul conine dou ecrane: Unul din ferit la exterior eficace la perturbaii de F; Unul classic la interior pentru a opri perturbaiile de JF.

Grupa Unifilar Perechirsucite

Perechirsucite cu

blindaj

Blindate(ecran, tressau band de

oel)

Blindaje mixte(tres sau band de

oel + ecran cuferit)

1

23

4

Nerecomandri RecomandatCost

acceptabil

Recomandareredus

Cost ridicat

Pozarea cablurilor n canaleCalitatea execuiei canalului de cablu se impune a fi ireproabil pentru a nu ntrerupe

lanul de msurtori necesare conform reglementrilor CEM. Compatibile cu normele CEM suntnumai jgheaburile i canalele de cabluri metalice ce vor fi conectate la masa instalaiei pentrucreterea buclei nchise globale a instalaiei i pentru mbuntirea echipotenialitii. Pereiimetalici formeaz un ecran fa de perturbaii. Repartizarea cablurilor n canalul de cabluri trebuies in cont de zonele ce trebuiesc protejate i a celor care sunt expuse.

Repartizarea cablurilor pe supori metalici se va efectua innd cont de grupele de semnal.

Cablurile poluante i cele sensibile vor fi pozate n zonele protejate pentru a nu polua a fi expusepolurii. Se impune ca nlimea peretelui s fie mai mare dect cea a cablurilor sau a profilelor.

7


8/106


n cazul unei instalaii noi este preferabil utilizarea unui canal de cablu cu perei despritori,sau i mai bine canale de cabluri separate.

Atunci cnd cablurile perturbatorii i cele sensibile sunt pozate n acelai canal metallic se

recomand acoperirea jghebului cu un capac metallic pentru evitarea diafoniei ntre circuitelenvecinate. Deoarece cmpul

L

INH = inexistena capacului conduce la lungirea liniilor de camp

i implicit reducerea valorii lui H.

Dac poluarea este de provenien exterioar canalului de cabluri, utilizarea unui capacmetalic permite atenuarea riscului de poluare.

Racordul canalelor de cabluri ntre ele trebuiesc realizate cu atenie special, realizndu-seprin sudare, nurubare, tres sau cu tabl plat. Racordarea exclusive printr-un fir este interzis.

Extremitile canalelor de cabluri metalice trebuiesc ancorate pe dulapurile sau tablouri lemetalice. Eficiena conferit de jgheaburile i canalele de cabu metalice poate fi anulat denerespectarea acestei reguli.

8


9/106


Traversarea unui obstacol (perete) a unui canal de cabluri metallic trebuie realizat frntreruperea continuitii planului de conectare la mas. Dac cablurile nu sunt pozate n canale decablu metallic se impune imperative ca distana de separaie dintre cablurile sensibile i celeperturbatorii s fie mai mare dect distana critic minim dictat de grupa de cabluri.

Distana de separaie a cablurilor se impune a fi cu att mai mare cu ct lungimea canaluluiva fi mai mare.

ncruciarea cablurilor incompatibile trebuie realizat sub un unghi drept.

ConexiuniPentru asigurarea unei compatibiliti electromagnetice corespunztoare, determinant

este calitatea conexiunilor, care trebuie s asigure contactul "metal pe metal" i cu o presiune peprile conductoare de contact corespunztoare. n cazul racordul masei pe o plac vopsit se varespecta succesiunea ilustrat mai jos:

Blindajul cablului trebuie racordat perfect la mas, n caz contrar el poate devenii o sursde perturbaie care recepioneaz i emite semnale parasite. n mod ideal se utilizeaz opresetup metalic care asigur un contact circumferenial bun.

9


10/106


Utilizarea unor componente precum filtrele i feritele.1.9 Structura unui dulap electric

AnalizAmplasarea echipamentelor ntr-un tablou sau dulap se face dup investigarea i

cunoaterea tuturor componentelor pentru a determina cu anticipare: Perturbatorii poteniali i tipul de emisii perturbatorii; Echipamentele i materialele sensibile i nivelul lor de imunitate. Reperarea cablurilor de intrare i a celor de ieire; Determinarea naturii semnalelor i repartizarea lor pe grupe (1,2,3 sau4).

Sensibile Perturbatorii

Automate programabile Transformatori

Regulatoare Contactori

Plci electronice Disjunctoare, fuzibile

Cablurile de record a acestor elemente Alimentare cu ntrerupere

Cabluri din grupa 1, sau chiar 2 Convertizoare de frecvenAlimentare n c.c.

Ceasul microprocesoarelor

Cablurile de record a acestorelemente

Liniile de alimentare

Cabluri din grupa 3, sau chiar 4

Construcia metalicAcesta, fiind exclusive metalic, constituie un prim ecran mpotreiva perturbaiilor

electromagnetice provenite din exterior sau emise din interior. Uile i prile demontabiletrebuiesc legate electric de structura de rezisten a dulapului prin intermediul treselor cumbinarea conductorilor. Utilizarea ventilaiei forate a dulapului o deschidere prea mare aferestrelor de aerisire permite trecerea undelor electromagnetice.

Plan de massenaintea realizrii amplasrii echipamentului se impune realizarea planului mesei de

referin, care trebuie s asigure fixarea tuturor tuturor elementelor, i care trebuie fabricat dincupru sau tabl galvanizat. Acest plan va fi racordat n mai multe puncte cu batiul construcieimetalice. Jgheabul de cablu trebuie izolat fa de acest plan de mas

Intrarea cablurilor

10


11/106


Singura soluie de a evita captarea perturbaiilor de ctre cablurile neblindate este utilizareaunui filtru antiparazit.

Pentru a asigura continuitatea electric ntre blindaj i peretele metallic al dulapului, acablurilor care intr, sunt mai multe soluii:

Cea clasic care const n legarea blindajului cablului la carcasa metalic cu ajutorulunei strngeri a cablului, care este cea mai economic i acceptabil dac lungimea dintre intrarei punctual de strngere a cablului este foarte redus (de ordinal cm).

O soluie mai eficient este cu presetup care asigur att etaneitatea ct icontinuitatea ntre blindaj i masa carcasei.

Iluminare interioruluiTrebuie asigurat prin lmpi cu incandescen. Lmpile fluorescente i tuburile cu

descrcare sunt generatoare de armonici.

Amplasarea componentelorAceast amplasare se realizeaz obligatoriu dup nivelul de sensibilitate sau deperturbare, iar n conformitate cu normele CEM se impune o tabl de separaie racordat n maimulte puncte la mas.

11


12/106


Reguli de cablarePentru a se evita generarea de perturbaii se impugn respectarea urmtoarelor reguli: Canalele de cabluri i ndoirile trebuie realizate n lungul pereilor metalici, lund n

considerare separarea curenilor slabi de cei puternici.

Semnalele din grupele sensibile 1 i 2 i cele din grupele perturbatoare 3 i 4 nu trebuiecazai n acelai cablu sau jgheab.

Conductorii pentru semnalele analogice i numerice trebuiesc racordate princonductori dedicai, fiecare refrupat dup categorie de o parte i de alta i separate princonductorul de mas.

Conductorii de rezerv a unui cablu nelegai la un potenial de referin (de preferatmasa) pot recepiona i emite perturbaii.

Diferena de lungime a cablului nu trebuie s formeze o ondulare oarecare.

12


13/106


ntre conductorul de ducere i cel de return u trebuie s formeze o suprafa buclat,

care este susceptibil de a recepiona perturbaii de F.

n planul conectrii la mas se impune asigurarea continuitii ntre echipamente cu oconectare echipotenial.

Echipamentele informatice care comunic ntre ele trebuiesc conectate la aceiai prizde current pentru evitarea formrii unei bucle.

Conform CEM racordarea blindajelor trebuie examinat cu atenie:

Blindajul racordat la un singur capt: Evit circulaia curentului de defect de JF prin blingaj; Ineficiena raportat la F; Poate devenii anten i rezonator. n acest caz se poate genera diferena de

potenial la captul nelegat la mas a blindajului. Deci dse impune protecia blindajului mpotrivacontactelor directe.

Curentul de defect Ip nu poate circula prin blindaj.

13


14/106


Prin traversarea capacitilor parasite Cp, prin blindaj poate circula parazii de F. Blindajul racordat la ambele capete:

n cazul unui defect de izolaie prin blindaj poate circula un current deJF;

Este foarte eficient mpotriva perturbaiilor exterioare de F; Nu exist diferen de potenial ntre mas i blindaj.

Curentul de defect Ip poate circula prin blindaj.

Prin blindaj poate circula o perturbaie de F.Raportat la CEM echipoteialitatea echipamentelor la JF i F nu constituie reguli principale. Un blindaj conectat la mas n ambele capete constituie un ctig;

Dac lungimea cablului blindat este prea mare blindajul pierde din eficiena lui (se impugnracorduri intermediare la mas la fiecare 10-15 m).

Pentru evitarea circulaiei curenilor de defect prin blindaj i pentru asigurarea protecieimpotriva perturbaiilor de F, se va utilize cablu triaxial cu blindaj dublu, dintre care:

Cel exterior, racordat la mas la ambele capete, reprezint barier pentru perturbaiide F;

Cel interior racordat la mas la un singur capt.1.10 Echipotenialitatea maselor. Definiii

Pmnt: Potenial de referin cu 0V. Priz de mpmntare: Conductor n contact direct cu pmntul;

Rezistena prizei de pmnt: Rezistena dintre conductorul care constituie priza dempmntare i solul n adncime;

Reea de mpmntare: Ansamblul conductorilor de protecie legai la o priz dempmntare (PE i are rolul de a proteja personalul mpotriva defectelor de izolare;

Masa electric: Parte conductoare a unui material electric care poate fi pus n modaccidental sub tensiune pe durata unui defect de izolare;

Masa funcional: Parte conductoare cu rolul de a meninere a unei referine de potenialde 0V(materialele din clasa II nu au mas electric i nici funcional);

Mas de nsoire: Ca parte a unui material considerat n instalaie; Reea de mase funcionale: Ansamblul conductorilor conectai la masele de nsoire i a

structurilor metalice ale confeciei, avnd rolul de echipotenialitate i de ecranare mpotrivaperturbaiilor

14


15/106


Pentru realizarea unui system ideal de mpmntare i de conectare la mas serecomand separarea celor dou reele, astfel:

Cea de mpmntare racordat la masa electric cu rolul de a asigura proteciapersonalului;

Cea de lagare la mas, cu rolul de combatere a perturbaiilor electromagnetice i unulfuncional de transmitere a informaiilor.

n practic, acestea sunt legate intim se impune verificarea echiponteialitii. Multiplicareaconexiunilor permite compensarea problemei impedanelor ridicate a conductorilor fa de pmntn cazul F, care depinde de lungimea i topologia distribuiei (conectare n stea).

Pentru obinerea unei bune echipotenialiti cu minimizarea impedanelor ntre mase, seimpune multiplicarea conexiunilor i evitarea conexiunilor exclusive n stea. Creterea buclriicircuitelor de mas crete capacitile parasite care sunt la originea curenilor de fug ce potgenera declanarea DDR foarte sensibile.

1.11 Alegerea unui SLT n limitele de perturbaieDac pentru protecia personalului, multe dintre schemele sunt echivalente, sub aspectul

CEM cel mai convenabil este cel ce va genera cele mai reduse perturbaii: Regimul TN-C interzis n locuri cu risc de incendiu i explozie, deoarece prin PEN circul

cureni puternici perturbnd echipotenialitatea; Regimul TN-S curenii de defect cu mare intensitate pot perturba echipotenialitatea,

convenindu-se separarea circuitului de mpmntare (PE) de circuitul masei funcionale;

Regimul IT permite obinerea unei continuiti mai bune i un nivel de perturbaie foarteredus datorit limitrii curentului de defect. n cazul unui dublu defect ntr-o instalaie cu o singurpriz de mpmntare prescripiile sunt identice ca la regimul TN-S;

Regimul TT genereaz puine perturbaii n cazul defectelor de izolare. Filtrare

Acestea au ca principal funcie permiterea trecerii semnalelor utile i suprimareacomponentelor indezirabile ale unui semnal transmis.

Domeniul de utilizareSub prescripiile CEM se utilizeaz:

filtre antiarmonici; Filtre mpotriva perturbaiilor RFI, pentru frecvene < 30 MHz.

Sensul aciunii Filtru plasat la intrare pentru protecia unui circuit sensibil la perturbaii ce provin din

reea;

15


16/106


Filtru plasat la intrare pentru protecia reelei de perturbaiile generate deechipament;

Filtru plasat la ieirea unui echipament pentru protecia sarcinii mpotrivaperturbaiilor generate de echipament.

Tehnologie Filter passive, construite din condensatoare i inductane cu rolul de;

Crea un baraj mpotriva perturbaiilor cuajutorul unei bobine nseriate

De a canaliza perturbaiile cu un condensatormontat n paralel

LfZ 2=

CfZ

2

1=

Acest circuit permite obinerea unei impedane variabil cu frecvena, i va avea o impedanredus pentru o gam larg de frecvene (denumit band de trecere filtru).

Filter cu componente active, utilizate numai pentru filtrarea armonicilor; Tipul de filtrare

n mod diferenial

n mod comun

16


17/106


Combinat n mod diferenial i mod comun

Precauii n exploatareAcestea sunt tot mai des legate de curenii de fug la pmnt. Prin norma CEI 950 nivelul

de filtrare este de 3,5 mA la 50 Hz, care poate produce declanarea nedorit a DDR de maresensibilitate. haute sensibilit.Noile preocupri ale constructorilor de DDR sunt

Insensibilizare la perturbaii rapide i la cureni tranzitorii; Capacitatea de a transfera la pmnt prin paratrsnet a supratensiunilor datorate

fulgerului, fr declanare, fr a altera caracteristicile circuitului prin consum i fr fenomene de

rezonan. Alegerea unui filtruPrin reglementrile CEM sw impugn filter adaptate: La perturbaii generate de material; La sensibilitatea materialului.

Instalarea filtrelorSe impugn urmtoarele precauii: Instalarea la intrarea i ieirea cablurilor; Separarea conductorului de intrare i de ieire pentru a nu repolua linia; Fixarea filtrului direct pe masa echipotenial.

17


18/106


Utilizarea feritelorAcestea au o permeabilitate magnetic ridicat la frecvene nalte, putnd absorbii prin

effect Joule perturbaii de cteva zeci de MHz.

Utilizarea feritelor trebuie s in cont de unele probleme legate de perturbaie isensibilitate:

Parasubtensiunile pentru a reduce: Supratensiunile de rupere; Reziduri de F.

Scheme Comentarii

Fr acesta exist posibilitatea

apariiei unei supratensiuni labornele bobinei de tiere printr-un contact

Utilizare pe aparate alimentatre nc.a. Limiteaz F i atenueazimpulsurile rapide.

18


19/106


Identic ca un circuit RC, dar carepermite eliberarea unei energiimari.

Utilizare pe aparate alimentatre nc.a. i n c.c.

Utilizare exclusive pe aparatealimentatre n c.c.

1.12 Utilizarea transformatorilor de izolareUn transformator standard se opune transmisiei perturbaiilor n mod comun la JF, ns

este inefficient la perturbaii de F care se propag prin effect capacitiv. Utilizarea transformatorilorcu ecran poate reduce capacitatea parazit i evit astfel trecerea perturbaiilor n modul comun.

Prin utilizarea unui ecran triplu va atenua sau evita transmisia perturbaiilor de F n moduldiferenial.

2. Instalaiile electrice i armonicele2.1 Notiuni privind sarcina

Energia electrica este distribuita sub fornma de 3 tensiuni sinusoidale componente ale reteleitrifazate echilibrate. In raport cu caracteristicile de intrare unele sarcini pot perturba aceastadistributie.

Sarcina lineara Sarcina nelineara

19


20/106


Atunci cand curentul absorbit este sinusoidal sisarcina alimentata cu o tensiune sinusoidala.Acest tip de receptor nu genereaza armonici(convertoare, motoare in regim stabilizat,..).

Atunci cand curentul absorbit nu este sinusoidaliar sarcina este alimentata cu tensiunesinusoidala. Acest tip de receptor este generatorde armonici (alimentare cu intrerupere, porniremotoare, punerea sub tensiune atransformatorilor,).

2.2 Definirea marimilor armonice Descompunerea unui semnal periodic

FOURIER a demonstrat ca o functie periodica y(t) nesinusoidala, de frecventa f poate fireprezentata prin descompunere armonica sub forma unei sume din :

Un termen sinusoidal cu frecventa fcu valoarea efectivaY1, numit fondamentala; Termeni sinusoidali a caror frecvente sunt egale cu de n ori frecventa fundamentalei

(numite armonici) si cu valori efectiveY ; Eventual o componenta continua cu amplitudineaY0.

Expresia acestor marimi este data de dezvoltarea in serie Fourier a functiei tensiune sau curenty(t):

( ) ( ) ( ) ( ) ( )nn

n

nnn tnYYtnYtYtYYty +=++++= =

=

sin2sin2...2sin2sin2

1

022110

Exemplu : Descompunerea unui semmnal periodic:

Valoare efectivaValoarea efectiva (RMS : Root Mean Square) conditioneaza incalzirea. Pentru o marime periodicanesinusoidala expresia ei este :

( )=

==

n

n

nef YY1

2

Exemplu : Un semnal periodic a carui descompunere armonica da: I1 = 104 A, I3 = 30 A i I5 = 10 A

20


21/106


[ ]AIIIYef 10910301042222

5

2

3

2

1=++=++=

Nivelul individual al armoniciiConform diferitelor norme se defineste ca :

Raportul dintre valoarea efectiva a unei armonici de rang n la valoarea efectiva afundamentalei, conform CIGRE :

1Y

YH nn =

Raportul dintre valoarea efectiva a unei armonici de rang n la valoarea efectiva asemnalului, conform CEI :

( )=

=

=n

n

n

nn

Y

YH

1

2

Nivel de distorsiuneConform diferitelor norme se defineste ca :

Raportul dintre valoarea efectiva a armonicilor la cea a fundamentalei, conform CIGRE.

( )

1

2

2

Y

Y

D

n

n

n=

==

Raportul dintre valoarea efectiva a armonicilor la cea a marimii alternative CEI

( )

( )

=

=

=

==n

n

n

n

n

n

Y

Y

THD

1

2

2

2

Nivelul de distorsiune reprezinta parametrul care defineste global deformarea marimii sinusoidale.Exemplu : Datele din exemplul anterior dau ca nivel de distorsiue : Conform CIGRE :

[ ]%303,0104

103022

1

2

5

2

3==

+=

+=

I

IID

Conform CEI :

[ ]%2929,01030104

1030

222

22

25

13

21

25

23 ==

++

+=

++

+=

III

IITHD

Spectrul de frecventaReprezinta amplitudinea armonicilor in functie de rangul lor.Exemplu : Descompunerea spectrala a semnalului periodic definit anterior.

2.3 Puterea aparentaReprezinta produsul dintre valoarile efective ale tensiunii si curentului :

efefIUS=

21


22/106


Daca tensiunea si curentul sunt deformati se impune efectuarea sumei patrartice a valorilorefective a fiecarui rang.

Valoarea efectiva a tensiunii poate fi exprimata in functie de fundamentala si de diferitelenivele de armonici ale tensiunii, ceea ce face sa apara un nivel de distorsiune in tensiuneDu asupra coeficientului.

1U

UH n

nu=

223

221

2

1

2

1

3

2

1

21 ...1..1 uUU n

nef HHHU

U

U

U

U

U

UUU ++++=

++

+

+=

2

11 uef DUU +=

Valoarea efectiva a curentului, demonstrata identic, care face sa apara un nivel dedistorsiune in curent Di asupra coeficientului.

22

3

2

2

2

1... nef IIIII ++++=2

111 DIIef +=

2.4 Factor de putere si factor de defazajIn prezenta armonicilor nu trebuie confundat aceste 2 notiuni, care termeni nu sunt aceiasi atuncicand tensiunea si curentul sunt sinusoidali.

Factorul de defazaj (cos 1) contine marimifundamentale

Factorul de putere este raportul dintre putereaactiva P si cea aparenta S

1

1

1cos

S

P=

S

PFP=

Remarca : Marind cos cu condensatori, factorul de putere creste cu ajutorul filtrelor.2.5 Inter si infra armoniciInter armonici Infra armonici

Componentele sinusoidale a unei marimi carenu sunt multiplii intregi a fundamentalei

Componentele care sunt de frecvente < decat afundamentalei

22


23/106


Aceste categorii de perturbatii sunt datorate variatiilor periodice si aleatorii ale puterii absorbite deunele masini (comanda prin tren de unde,).

2.6 Rolul impedantei sursei Distorsiunea in tensiune

Gradul de distorsiune in curent depinde de nelinearitatea sarcinii. Curentul absorbit de receptornelinear, pentru fiecare armonica de rang n a curentului de linie In, va produce o cadere detensiune u prin toate impedantele situate in amonte. Fiecare impedanta ofera fiecarui rangarmonic o impedanta Zn in functie de frecventa f a rangului considerat, si in consecinta acestecaderi de tensiune datorate curentilor armonici vor deforma tensiunea sinusoidala a surseiprovocand o perturbatie a celorlalti receptori alimentati de la aceiasi sursa.

nnn IZIZIZIZEUUUUEU == ......... 3322111321Cu cat impedanta sursei Z este mai mica cu atat tensiunea Un este mai mica. Toate acestetensiuni prezente in fiecare rang armonic vor antrena un grad de distorsiune a tensiunii de :

( )

1

2

2

U

U

D

N

N

n

u

=

==

Pentru ca distorsiunea in tensiune sa fie mica trebuie ca tensiunile Un sa fie mici, respectiv caimpedanta sursei sa fie redusa.

2.7 Impedantele surselor obisnuite

Impedanta unui transformatorSchema echivalenta a unui transformator este :

Tensiunea de scurtcircuit a transformatorului este tensiunea Ucc care trebuie aplicata in primarpentru a facilita trecerea prin infasurarea secundara in scurtcircuit a curentului nominal. Aceastatensiune este exprimata sub forma de procente din tensiunea nominala.

[ ] primarcc

ccU

U

U 100% =Aceasta tensiune de scurtcircuit Ucc are 2 termeni: Uccrsi Uccx. Triunghiul lui Kapp a valorilorremanente in secundar este:

23


24/106


On constate que d'un point de vue harmonique, seule l'impdance de l'inductance dpend de lafrquence. C'est donc l'inductance qui va dterminer le comportement du transformateur auxharmoniques.

Impedanta alternatoruluiCa si in cazul transformatorului, un alternator poate fi reprezentat printr-o sursa de tensiuneinseriata cu o rezistenta si o impedanta de iesire > decat cea a unui transformator.

Impedanta de iesire a unui ondulatorEle depind de tipul regulatorului utilizat si de impedanta de iesire a filtrului :

Ondulator clasic Ondulator MLIFrecventa de comutare a mutatorului esteredusa, fiind necesara instalarea la iesire a unuifiltru puternic LC

Frecventa de taiere a mutatorului este ridicata,fapt care permite diminuarea importantei filtrului.

Pentru un ondulator clasic impedanta de iesire va fi :Egala cu L pentru frecvente

joase Putin diferita deC

1pentru

frecvente inalte

Egala cuLC2

1

pentru

frecventa de rezonanta F0

24


25/106


In plus, filtrului LC, ondulatorul MLI are o impedanta de iesire care ia in calcul banda de trecre asistemului de reglare.

Impedanta linieiSe compune in principal dintr-o inductanta L inseriata cu o rezistenta R, care regleaza impedantasursei si face sa creasca gradul de distorsiune a tensiunii. Trebuie tinut cont de efectul pelicularpentru conductorii cu sectiuni mari care sunt parcursi de curenti armonici de rang mare.

2.8 Influenta impedantei surseiImpedanta sursei Curenti armonici Distorsiunea in

tensiune

Scazuta Favorizeaza circulatiaacestora

Redusa

Ridicata Reduce circulatia acestora RidicataDaca gradul armonic in curent depinde de sarcina se constata ca gradul armonicelor in tensiunedepind de impedanta sursei. Urmatoarele oscilograme reprezinta tensiunea U si curentul I dinamonte fata de puntea redresoare si in functie de inductanta sursei L.

2.9 Identificarea surselor de perturbatiiToate receptoarele care au caracteristici de intrare nelineare. In domeniul industrial, tertial sicasnic acestea sunt :Sistemele care au inductantecu miez de Fe in regim saturat

Cuptoarele cu arc Dispozitive electronice deputere

Inductante cu miez de FeAceastta este generatoare de armonici datorita :

Nelinearitatii inductiei B si a campului H,generatoare de armonici de rang par Prezenta ciclului de histerezis, generatoare dearmonici de rang impar

25


26/106


Se vede influenta ciclului de histereza asupra formei curentului absorbit prin inductanta, inintarziere cu un sfert de perioada fata de tensiune si care nu este sinusoidal ci o functie periodicace va putea fi descompusa in serie Fourier. In lipsa saturatiei deformarea curentului poate ficonsiderata ca neglijabila. Principalele generatoare de armonici care au o inductanta cu miez deFe, sunt :

Aparate casnice(televizor..)

Sisteme deiluminare cubalast magnetic

Lampi cudescarcare

Tuburifluorescante, caregenereazaarmonici de rang3 cu un gradarmonicindividual H3 depana la 30%

Aparate care auun circuitmagnetic saturat(transformatori,..)

Cuptoare cu arcAcestea pot fi de c.a. sau de c.c.. Arcul nelinear, asimetric si instabil va induce spectre care auraze pare, impare si o componenta continua de frecventa oarecare care conduce la aparitia unuispectru continuu.

Sisteme electroniceToate dispozitivele electronice care contin o functie de redresare la intrare si cele preluate dinretea o parte a tensiunii. Conform functiei de redresare spectrul armonic poate varia in functie deprezenta sau nu a a inductantei de netezire si al pozitiei acesteia. Principalele generatoare dearmonici sunt :Variatoarede vitezapentru

motoare dec.c.

Convertizoarede frecventapentru

motoaresincrone sauasincrone

Alimentarefaraintrerupere

Hasoare Demaroareelectronice

Alimentarecuintrerupere

Lampifluorescentecu balast

electronicintegrat

26


27/106


Redresor cu inductante de linie izolata continuu

Prin descompunerea in serie Fourier se observa ca componentele armonice a acestor redresoareau ca rang :

== uiredresorulaleramuridenumarulp

,....,,,kundepkn

4321

1

Componente armoniceRedresor p k=1 k=2 k=3 k=4Monofazat 2 3 5 7 9Trifazat 6 5 7 11 13 17 19 23 25

Aceste redresoare genereaza curenti armonici de rang impar pe banda larga. Redresorul trifazatnu contine armonici de rang 3 sau multiplu de 3.

Redresor cu inductante de linie izolate alternativ

27


28/106


Inductantele de filtrare permit atenuarea pantei de crestere a curentului si consecintele reduceriiamplitudinii armonicelor de rang ridicat. Spectrul armonicelor depind de valoarea inductantelor.

Redresor fara inductante de linie

Este relativ raspandit in numeroase aparate inductriale si casnice deoarece este foarte economic,dar foarte poluat pentru reteaua de energie.

2.10 Sisteme trifazate si armoniceleDupa rangul lor, armonicele formeaza sisteme trifazate inverse, omopolare sau directe :

Armonicele de rang 3K-1Ordinea fazelor este:

Fundamentala Armonici de rang 3k-1 (2, 5, 8, 11, 14, ...) careformeaza sisteme trifazate inverse (cuplu de

franare)L1, L2, L3 L1, L3, L2

Armonici de rang 3K

28


29/106


Ordinea fazelor este:Fundamentala Armonicele de rang 3k (3, 6, 9, 12, 15, ...), care

sunt in faza si formeaza sisteme omopolarepure (fara cuplu)

L1, L2, L3 Fara ordine

Armonici de rang 3K+1Ordinea fazelor este:

Fundamentala Armonici de rang 13 +k (4, 7, 10, 13, 16, ...)care formeaza sisteme trifazate directe (cuplumotor, numit cuple pulsatorii care nu sunt in

faza cu cel generat de fundamentala),generatoare de vibratii

L1, L2, L3 L1, L2, L3

29


30/106


2.11 Efectele armonicelor asupra aparatelorTensiunile si curentii armonici se suprapun undei fundamentale care produc receptorilor : Efecte instantanee

Sunt evidentiate :Perturbatia sistemelor

electroniceZgomot si vibratii Perturbatii induce Diferente de potential

intre mese-deranjarea comutatieitiristorilor prin marimilearmonice caredecaleaza trecereaprin 0 a tensiunii- cresterea marjei de

eroare la contorul deenergie cu inductie-perturbareareceptorilor cutelecomanda dindistributoarele deenergie, candtensiunile armonicesunt de frecvenainvecinate de cele alesistemului.

-eforturielectrodinamice careproduc vibratii sizgomot in aparateleelectromagnetice(transformatori,..)

-cupluri mecanicepulsatorii, datoritacampurilor armoniceinvartitoare, careproduc vibratii inmasinile rotative

Efecte asupra liniilorde curenti slabi, careconduc la cuplaje prindiafonie inductive, inprezenta armonicelorde rang ridicat

Circulatia curentilorprin nul produce ocadere de tensiune inconductor. In cazulSLT TN-C maselediferitelor echipamente

nu mai sunt la acelasipotential, care poate fipericulos si de naturaperturbatoare laschimbul de informatiiintre echipamenteleinteligente.

Efecte termice Condensatorii

Impedanta armonica a unui condensator este (nfC

Z 2

11== ):

30


31/106


Se vede ca impedanta unei baterii de condensatoare scade cu frecventa, fapt ce conduce lacresterea intensitatii absorbite de condensatori cu producerea de caldura. Normele CEI 871(domeniul IT-A), CEI 831 si NF C 54-104 (domeniul JT) impun utilizarea condensatorilor atuncicand :

1,1 ori tensiunea nominala 1,3 ori intensitatea nominala in regim permanent 12h pe zi in IT-A

8h pe zi in JT Rezonanta paralelaBateriile de condensatori fac posibila aparitia riscurilor de rezonanta cu inductantele de linie sisursa pentru un anumit rang armonic. Schema de mai jos reprezinta o retea cu un echipamentelectronic de putere, poluant :Schema trifazata unifilara Schema echivalenta a unui model monofazat

care contine un generator de curenti armonicicare moduleaza echipamentul electronic deputere

Sub forma unui circuit paralel cu o singura inductanta echivalenta inductantelor din circuit.

Impedanta retelei vazute din TGBT este :

( )22

2222222

11

1111

+

=

+

=

+

+=

CLR

ZCLRZ

UCL

U

Z

UIIII clrh

La frecventa de rezonanta F0 (0), impedanta este :

31


32/106


R

R

Z =

=2

1

1

La rezonanta, intensitatea I0, de rang n genereaza perturbatie in circuit la trecerea prin rezistentaR. Deci, aceasta intensitate este absorbita de sarcinile care consuma puterea activa. In acest cazexista o tensiune armonica U0 de rang n.

00 RIU =Curentiii cu frecventa de rezonanta prin inductante si bateriile de condensatori sunt :

RCL

RICU

L

UII cl 0

0

000

0

0

===

Inlocuid :

RCL

Rk

0

0

==

Se constata ca inductantele si bateriile de condensatori sunt parcurse de un curent de rangrezonant care este multiplicat prin coeficientul k. Daca k>1 (caz frecvent) prezenta condensatorilorva amplifica curentii armonici injectati prin poluatii din instalatie. Riscul creste daca reteaua este

incarcata putin cu receptori activi, caz in care rezistenta echivalenta R creste, antrenand o cresterea coeficientului k. Curentii armonici de rangul rezonantei din retea devin mari prezentand un riscpentru condensatori. In mod general, cunoasterea puterii de scutcircuit Scc la borneleunei bateriide condensatori de putere Q, rangul rezonantei n0 va fi :

Q

Sn CC=0

Pierderi in transformatori si in masiniCurentii armonici antreneaza pierderi suplimentare in transformatori si masini, astfel :

Din pierderi Joule proportionale cu patratul intensitatii efective reala, deci cu integrareaarmonicelor.

Pierderi care se decompun in :

Pierderi prin histerezis

Pierderi prin curenti Foucault care sunt proportionale cu patratul frecventei (de undeconsercintele nefaste ale armonicilor).

32


33/106


=

uimaterialulatearezistivit

benziilatimeadundefB

dP efFoucoult

2222

6

Ansamblul acestor pierderi conduce la o descalificare a transformatorilor si masinilor de a suportaarmonici. Factorul de descalificare este :

+

=

=

=

ranguln

individualarmonicgradhunde

nh,

kn

n

,

2

612101

1

Pierderi in conductori

Pierderile in cablurile parcurse de curenti armonici cresc cu :Cresterea rezistentei aparente cu frecventa,datorita efectului pelicular

Cresterea pierderilor dielectrice cu frecventa inmaterialele izolatoare

3. Norme si reglementari3.1 Definirea nivelelor de perturbatiiNivel de

susceptibilitateNivel deimunitate

Nivel decompatibilitate

Nivel deemisie

Marja deimunitate

Marja deemisie

Pornind de lacare existadisfunctionalitatia materialelorsau sistemului

Nivelulperturbatieisuportate deun materialsau sistem

Nivelul maximde perturbatiela care sepoate ajungeintr-un mediudat

Nivelulmaxim deemisie aperturbatieicare nutrebuiedepasitapentru unmaterial

Marja careexista intrenivelul decompatibilitatesi cel deimunitatelimita

Marja careexista intrenivelul decompatibilitatesi nivelul deemisie limita

3.2 StandardizarePentru a asigura coexistenta intre echipamente si consumatori, au fost eleborate norme intre :

Abonatii care genereaza distorsiunea in curent Distributori care dezvolta si transmit distorsiuniin tensiune

Nivel de compatibilitate

Retea sau instalatie Norma

33


34/106


Retea publica de JT CEI 1000-2-2

Retea publica de IT Proiect in curs

Instalatii industriale CEI 1000-2-4Nivelele de compatibilitate preconizate sunt :

Rang armonic Grad armonic individual (%)

Retea publica Instalatii industriale JT IT Material

clasa 1Materialclasa 2

Materialclasa 3

2 2 1,5 2 2 3

3 5 2 3 5 6

4 1 1 1 1 1,5

5 6 2 3 6 8

6 0,5 0,5 0,5 0,5 1

7 5 2 3 5 7

8 0,5 0,2 0,5 0,5 19 1,5 1 1,5 1,5 2,5

10 0,5 0,2 0,5 0,5 1

11 3,5 1,5 3 3,5 5

12 0,2 0,2 0,2 0,2 1

13 3 1,5 3 3 4,5

Taux dedistorsionglobal (%)

8 3 5 8 10

Nivel de emisie

Autorizarea puterilor perturbatoare proportionale cu puterea pe fiecare utilizator. Aceasta solutieeste dificil de realizat in JT, in special in aplicatii casnice, deoarece normele limiteaza emisiacurentului armonic au fost stabilite pe produs. In prezent normele de emisie existente privesc doaraparatele de JT de uz industrial:

CEI 1000-3-2. care se aplica tuturor materialelor, altele decat cele industriale, care suntsupuse la < 16 A.

Rang armonicii Curent armonicmaxim

Rang armonicii Curentul armonicmaxim

Armonici impare Armonici pare

3 2,3 A 2 1.08 A

5 1,14 A 4 0,43 A

7 0,77 A 6 0.30 A

9 0,4 A 8 40

11 0,33 A

13 0,21 A

15 39

Pentru materiale, altele decat cele industriale, supuse la > 16 A, este in curs de elaborarenorma CEI 1000-3-4.

Calitatea electricitatii

34


35/106


Ranguri Hn (%)

Pare Impare

2 2

3 4

4 1

> 4 0,5

5 5

7 5

9 2

11 3

13 3

>13 23.3 Solutii Inductanta antiarmonica de protectie condensatori

Rolul este de protejare a bateriei de condensatori impotriva suprasarinilor armonicelor :

Inductanta L trebuie calculata in cazul in care frecventa de rezonanta nu corespunde niciuneiarmonici prezenti in instalatie. Aceasta regula permite suprimarea riscurilor de curenti armoniciputernici prin condensatori.Schema echivalenta arata ca acest circuit prezinta :

O rezonanta paralela numita antirezonantapentru frecventa :

O rezonanta serie in latura L C, pentrufrecventa :

( )LLCF

cc

ar

=2

1

LCFar

2

1=

Alegerea lui Fardepinde de impedanta de scurtcircuit a retelei (Lcc) si a circuitului L C, asa incatde Frnu depinde decat de L si de C. Variatia impedantei in functie de frecventa este

35


36/106


Alegerea frecventei de acordare se situeaza sub primul rang semnificativ al armonicii prezente incircuit, solutie care permite plasarea rezonantei in afara domeniului de spectru al curentilorarmonici. Frecventele de acordare tipice sunt :

135 Hz (rang 2,7) 225 la 240 Hz (rang 4,5 la rang 4,8)daca primul rang semnificativ este 3 Daca primul rang este 5

Trebuie asigurat ca aceasta rezonanta nu este plasata peste o frecventa de telecomanda adistribuitorului (175 Hz si 188 Hz).

Inductanta de netezire a curentilorAceasta bobina se monteaza in serie la intrare in receptor, solutie care nu elimina nici un rang dar

limiteaza toate rangurile prezente. Daca inductanta de linie creste, distorsiunea in tensiune labornele sarcinii va creste.

Invecinarea armonicilorSe refera la limitarea circulatiei curentilor armonici la minimul posibil al instalatiei. Daca montajuleste unul echilibrat armonicele de rang 3k sunt in faza. Absenta nulului va anula circularea acestor

curenti.

Prin racordarea nulului armonicele de rang 3k pot circula prin fiecare faza si se insumeaza in nul.

36


37/106


Prezenta in nul a acestor curenti de rang 3k obliga la supradimensionarea conductorului. In unelecazuri (iluminat fluorescent, alimentari electronice,) curentii put fi > decat fundamentala. Pentruevitarea acestor curenti de rang 3k prin ansamblul retelei se efectueaza decuplareatransformatorului.

Transformateur YznUtilizarea unui transformator cu primarul conectat in Y si secundarul in Zig-Zag permite eliminareacirculatia in primar a curentilor cu pulsatia 3k..

Curentul prin prima infasurare din primar este :

( )311

21 isis

n

nip =

Iar cei cu pulsatia 3k :

tkIis ksk 3sin133 =( ) tkIsktkkIs

ktkkIstkIsis kkkkk

3sin3433sin3

3

1233sin3

3

43sin33

33333==

=

=

Deci, curentul in primar este :

( ) 0311 331

23 == kkk isis

n

nip

Transformateur YnArmonicele de rang 3k fiind in faza nu pot circula prin reteaua din amontele transformatorului.

Este posibil de eliminat in linie anumite ranguri armonice prin defazare. Prin calcule rezulta caaceastia au rangul 6k1 unde k este impar, respectiv rangurile 5 si 7 care sunt mai importante inamplitudine. Pentru aceasta trebuie :Ca receptorii poluanti sa aiba aceiasi putere sisa utilizeze aceiasi tehnologie

Ulitlzarea:-fie a unui transformatorDYn11

- fie un transformator cu 2 infasurari defazate cu30.Exemplu : Utilizarea unui transformator Dyn11

37


38/106


Insensibilizare prin structuraAceasta programeaza receptorii pentru a evita conectarea unui receptor sensibil la bornele unuireceptor poluant. Prin ajustarea impedantei ZL natural sau artificial se va produce o diminuare agradului de distorsiune in tensiune in punctul A.

Distributia in Y permite decuplarea prin impedantele de linie sau daca este suficient prinimpedantele aditionale, receptorii poluanti si cei sensibili.

In prezenta unui poluator de putere mare, se indica alimentarea separata printr-un transformatorIT/JT.

Filtre de armonici pasiveAcestea permit reducerea armonicilor, si sunt de doua categorii :

Sunt rezonantAcesta este constituit dintr-un condensator in serie cu o inductanta, plasate in paralel in instalatiesi reglate pe domeniul armonicilor de eliminat. Impedanta ansamblului este redusa si se compportaca un scurtcircuit pentru armonica considerata.

Functie de rangul armonicii de eliminat, frecventa de acordare (Fr) este:

LC

Fr2

1=

Atentie :Aceasta finalitate difera total decea a inductantei antiarmonice care nu este in acord cuunul dintre rangurile armonicelor si a caror rol este de protectie a bateriei de condensatori

38


39/106


impotriva suprasarcinilor armonice. Sunturile rezonante participa si ele la compensarea energieireactive din instalatie. In principiu, se vor gasi tot atatea sunturi rezonante pe cate armonicitrebuiesc eliminate. Greutatea a acestei solutii este practica, precum si riscul aparitiei rezonantelorcu alte inductante ale retelei pe alte frecvente care conduc la limitarea la aceste 2 tipuri de filtre.Intr-o retea echipata cu sunturi rezonante pentru ranguri armonice 5 si 7 :

Utilizarea acestor filte rezonante impun ca precautii :Frecventa antirezonanta trebuie sa fie suficientde indepartata de rangul armonic pentru aamplifica deformarea tensiunii la aceasta

frecventa

Existenta armonicelor preexistente in reteapoate antrena o incalzire suplimentara acondensatorilor.

Filtre amortizateMontarea unui numar mare de sunturi rezonante in baterie nu este economica, fapt pentru caresolutia este de a utiliza filtru cu banda larga. Filtrele amortizate de ordinul 2 este format dintr-unsunt rezonant la care este adaugata o rezistenta de amortizare.

Pentru un astfel de filtru frecventa de rezonanta (Fr) este:

( )LCRrRr

Fr12

1

2

+=

Se va studia ca Fr sa coincida cu prima raza caracteristica spectrului filtrului (mai mare).Impedanta retelei contine un filtru amortizat de ordinul 2.

Exista filtre de ordinul 3, dublu amortizat, de tip C. Filtre active

Filtrele pasive nu fac decat sa modifice impedantele sau fac sa se opuna anumitor curentiarmonici. Depoluarea armonica poate fi tratata prin utilizarea convertizoarelor statice. Un filtru activeste un convertizor static care permite injectarea in retea a armonicelor opusa faza si amplitudine,astfel ca unda rezultanta sa fie sinusoidala. Pentru asta va fi generat un curent compus numai din

armonici a curentului de sarcina (cu aceiasi amplitudine si in opozitie de faza) :Daca curentul absorbit de receptor arealiura

Curentulgenerat de

Curentul de linie, egal cu cel absorbit dereceptor plus cel generat de filtru, va fi

39


40/106


filtrul activva fi

sinusoidal

Structura unui filtru se descompune in 2 subansamble :De putere De comanda

Care contine :-Filtru de intrare

-Ondulator reversibil-Element de acumulareFunctie de natura elementului de acumulare, compensatorul activ va fi :

Cu acumulare capacitiva

Cu acumulare inductiva

Acest filtru poate fii montat :Direct la bornele receptorului poluator pentrudepoluare locala

La nivelul TGJT pentru depoluare globala

Prin conectarea in paralel a unui compensator activ se poate considera depoluarea pe fiecare nivelal ramificatiei distributiei. Modul de compensare poate fi global, semiglobal sau local dupa alegereapunctului de insertie (a captatorilor de curent).

40


41/106


Principalele caracteristici ale compensatoarelor active iau in considerare :

O banda de trecere (h2 lah23), suficienta pentru agaranta suprapunereacomponentelor majoritatiiarmonicilor

Un timp de raspuns pentru cacompensarea sa fie efectivaatat in regim permanent cat siin cel tranzitoriu

O putere care permiteatingerea obiectivelor fixate dedepoluare, care nu inseamna ocompensare totala aarmonicelor generate

Compensare cu structura hibridaAsocierea filtrelor pasive cu un filtru activ este o combinatie frecvent utilizata. Filtrul pasiv vaelimina rangurile cele mai importante, eliberand putere pe filtrul activ pentru a contracara celelalteranguri armonice.

3.4 Prelevarea sinusoidalaO tehnica care permite convertizoarelor statice de a absorbi un curent foarte apropiat de osinusoida. Exista o identitate tehnologica intre compensatorul activ si prelevarea sinusoidala, prin :Daca consemnul de comanda impunegenerarea curentilor armonici pentru

compensarea efectelor unei sareciniperturbatoare (compensator activ)

Daca contrar strategiei de comanda se impunecirculatia unui curent redus la fundamentala lui

(prelevare sinusoidala)

41


42/106


Cu o aceiasi topologie de putere, este posibil sa fie satisfacute cele 2 necesitati de depoluare si denepoluare, prin comanda diferita :

Convertizoarele care utilizeaza tehnica MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion), sunt numite siPWM (Power Width Modulation).

Evolutia in timp a curentului poate fi fortata in functie de starea tranzistorului, astfel :Daca tranzistorul T este conductor, curentul prininductanta (cel de linie) va creste

Cand tranzistorul este blocat, acest curentscade

Forma temporala a curentului absorbit de convertizor are aliura :

Frecventa de taiere a convertizorului este de 20 kHz. Armonicele curentului absorbit sunt foarteatenuate prin forma undei de curent apropiata de o sinusoida. Suexista numai armonicele legatede frecventa de hasare (foarte inalte, > 20 kHz), deci cu amplitudini reduse si tratarea cu costurireduse. Convertizoarele trifazate sunt rare pe piata din motive de cost ridicat, dar evolutiilestandardizarii le pot impune in viitor.

4. Protectia instalatiilor electrice impotriva descarcarilor electrice naturale4.1 Formarea furtunii

42


43/106


Norul de furtuna este in general de tipul acumularii (in forma de nicovala, culoare intunecoasa labaza), care se constituie intr-o masina termica gigantica cu baza de 2 km si cu varful laaproximativ 14 km altitudine, constructie posibil de intretinut datorita elevatiei aerului caldprovenind de la pamant. In timpul accensiunii masa de aer se incarca cu umiditate pana devinenor.

Inceputul mecanismului de electrizareCurentii puternici de aer care asced si descend antreneaza coliziuni intre particulele de apa sicristalele de gheata, fapt ce produce crearea de sarcini pozitive si negative

Inceputul fazei activeSarcinile cu semn opus se separa, cele pozitive situandu-se in partea superioara iar cele negativein partea superioara a norului. Apar primele strafulgerari intre nori

Maturizarea fazei activeNorul formeaza un condensator enorm cu pamantul. Dupa primele strafulgerari intre nori, se vorforma fulgere (trasnete) intre nor si pamant si apare primele ploi

Finalizarea fazei activeActivitatea norului scade pe masura ce fulgerarea solului se intensifica, insotite de precipitatiiputernice si de rafale de vant (scaderea innourarii)

4.2 Fenomenul de trasnet Campul electric

Pe vreme normala campul electric al pamantului este de 120 V/m, in timp ce pe durata unui norincarcat electric acesta poate atinge 15 la 20 kV/m. Campul electric este accentuat de asperitatilesolului (relief, pomi, locuinte) care creaza un efect de punte ce poate accentua local de mai multesute de ori acest camp. Acest fenomen denumit Corona favorizeaza aparitia fulgerului local.

43


44/106


Clasificarea fulgerelorAcestea se clasifica dupa:Partea pozitiva sau negativa a norului care sedecarca

Sensul formarii traseului care se dezvolta intrenor si pamant, traseu creat de un canal ionizatprin care circula arcul. Functie de origine acestapoate fi ascendent sau descendent

S-a observat ca in tarile cu climat temperat majoritatea fulgerelor sunt de tip negativ, descendent.La munte sau in prezenta unei proeminente se pot fezvolta fugerele negative ascendente.

Principiul unei descarcariPrincipiul descarcarii fulgerului negativ descendent este:

1 2 3 4 5 6Pornind de lanor sedezvolta untraseu

Traseulprogreseazaspore sol insalturi. El esteformat dinparticuleelectrice

extrase din solde campulelectric format

Inproximitateasolului sepornesc(emanatii)scantei din sol

Emanatiileintra incontact cutintele dintraseu

Se creaza unarc electriccare circulaprin canalulionizat creatde traseu, unarc foarte

luminos carepermite unschimb de

Urmeaza osuita de arcuricu intensitatetot mai mica,intre carevasubzistatraseul

continuu carelasa sa circuleun curent

44


45/106


intre nor sipamant

sarcinielectrice intrenor si sol.Traseul numaiprogreseaza

si devinecontinuu,unda de socse transformain undesonore (tunet)

Reprsentation temporelle de l'onde de courantForma curentului din fulger este:

Caracteristicile fulgerului

Probabilitateade depasire

Varful decurent

Sarcinaelectrica

PENTE Restrictiitermice

Duratatotala

Numarul dedescarcari

% KA C kA / s kA.s s

50 26 14 48 0,54 0,09 2

10 73 70 74 1,9 0,56 5

1 180 330 97 35 2,7 12

4.3 Efectele fulgerelor asupra instalatiilor electriceFenomenele electrice de IF vor provoca in plus fata de inductie si de supratensiuni, si efectesimilare curentilor de JF:

Efecte termiceTopirea elementelor in punctele de impact cufulgerul

Riscul incendiului datorat circulatiei unui curentmare

Efecte electrodinamiceDaca curentii din fulger vor circula in conductorii paraleli, apar forte de atractie sau de respingerece pot antrena deformari mecanice si rupturi.

Efecte de aprindereCanalul fulgerului produce o dilatare a aerului si o suprapresiune. Efectul de suflu poate spargematerialul de protectie a personalului. Aceste unde de soc se transforma simultan in unde sonore.

Supratensiuni conduseSurvin la locul de impact asupra liniilor aeriene de alimentare electrica sau de telefonie.

45


46/106


Impulsurile de curent generate se propaga pe linie, fiind amortizate pe lungimea acesteia si intransformatori. Daca impactul se produce in retele IT-A, supratensiunile se vor reteza prineclatoare sau paratrasnete (de la 22 la 75 kV). Transmisia undei de supratensiune ramase sprereteaua de JT se realizeaza prin cuplajul capacitiv al infasurarilor transformatorului, ramane maiputin de 4% din amplitudinea supratensiunii de varf in JT.

Supratensiuni induseUn trasnet indirect care tinteste pamantul este echivalentul unei antene de mare lungime careradiaza un camp electromagnetic, radiatie care este cu atat mai mare cu cat frontul de crestereeste mai rapid (20 la 100 kA/s), cu efecte resimtite la mai multi m pana la mai multi km.

4.4 Montarea la potentialul prizei de impamantareUn fulger loveste solul provocand circulatia unui curent care se propaga in pamant dupa o legedependenta de natura solului si de priza de pamant. Va aparea o diferenta de tensiune ce apareintre 2 puncte ale solului (tensiunea de pas), care produce cresterea potentialului echipamentelorprin prizele de impamantare.

46


47/106


4.5 Modalitati de propagare a supratensiunilor Modul comun

Atunci cand perturbatia este transmisa ansamblului de conductori activi, va apare supratensiuneintre fiecare conductor activ si pamant.

Supratensiunile sunt periculoase prin riscul distrugerii dielectricului in echipamentele cu masalegata la pamant.

Mod diferentialAtunci cand perturbatia este transmisa numai consuctorilor activi. Supratensiunile apar intreconductorii activi fiind periculoase pentru echipamentele electronice.

4.6 Protectia impotriva supratensiunilorFata de cele luate de fabricant privind tensiunea de soc electric, pentru limitarea supratensiunilordse aplica:Protectii primare care trateaza direct fulgerele Protectii secundare care le completeaza pe cele

anterioare permitand tratarea indirecta afulgerelor

Protectii primare

47


48/106


Permit captarea, conductia si divizeaza fiulgerul spre sol, prin: Paratrasnet

O tija amplasata pe o clodire cu prtectir, legata la pamant prin una sau mai multe fire de Cu. Prizade pamant realizata in picior in forma de ochi executat ingrijit, conform normei NF C 17-100.

Alegerea va fi determinata pornind de l acurentul maxim al fulgerului acceptat de instalatie.Valoarea de varf a primului soc de curent permite determinarea distantei de amorsare critica subforma razei unei sfere fictive, in care doar zona situata dedesupt va fi protejata.

Fire intinseCabluri intinse deasupra obiectelor de protejat, cum ar fi firele de garda din liniile aeriene de IT.

Cusca FaradayAplicat pe cladirile sensibile, constand intr-o tesatura multipla in exteriorul cladirii in mod simetric,cu formarea unui grilaj echipotential vcare tinde de a anula campul electromagnetic in interiorulincintei.

Protectii secundare

48


49/106


Se instaleaza in paralel cu echipamentul de protectie si adaptat puterii echipamentului.

Principalele componente de protectie impotriva supratensiunilor sunt:Eclatoare Varistor (MOV) cu oxid de zinc (ZNO).

Principalele caracteristici ale componentelor sunt:

Componenta Simbol CaracteristicaCurentde fuga

CurentTensiunereziduala

Energiedisipata

Timp deconductie

Ideal 0 0 nul infinit nul

Eclator 0 continuu ridicat ridicat important

Varistor redus 0 redus ridicat mediu

Principalele caracteristici sunt:Tensiuneanominala dealimentare aprotectiei trebuiesa fie cea a

retelei de protejat

Curentul de fugacare traverseazaprotectia in lipsasupratensiunii

Pragul detensiuneadmisibila ainstalatiei deprotejat la aparitia

uneisupratensiuni

Timpul deraspuns alprotectiei laaparitia uneisupratensiuni

Energia scursadatoritasupratensiunii

Curba caracteristica U = f(I) a unui paratrasnet cu varistor, depinde de caracteristicile acestuia:Uc : tensiunea maxima in reguim permanent de 440 V.Up : nivel de protectie la In : 2 kV.Ic : curentul de fuga permanent la Uc : < 1 mA.In : posibilitatea de scurgere pentru 20 socuri (8/20s) : 5 kA.Imax : posibilitatea de scurgere maxima pentru 1 soc (8/20s) : 15 kA.

4.7 StandardizareSunt 2 categorii:De instalatii care contin realizarea diferitelormateriale (NF C 15-100, sectiunile 443 si 534)

De produs pentru conceptia si fabricareaparatrasnetelor(NF C 61-740)

NF C 15-100 Sectiunea 443 precizeaza

Este recomandata protectia impotrivasupratensiunilor la originea instalatiiloralimentate total sau partial in conductori

Diferite categorii de materiale

49


50/106


Tensiuneanominala a

instalatiei (V)

Tensiunea desemnata pentru rezistenta la socuri (kV)

Retele230 / 440 V

Material rezistent lasocuri foarte

ridicate(calculatoareelectrice, aparatede telemasura, ...)

Material rezistent lasocuri ridicate

(disjunctor,contactor,intrerupator,materialindustrial, ...)

Material rezistent lasocuri normale

(aparateelectrostatice,utilaj portabil, ...)

Material rezistentla socuri reduse

(material cu circuitelectronic, ...)

6 kV 4 kV 2,5 kV 1,5 kV

Sectiunea 534 precizeazaAmplasarea paratrasnetului si nivelul deprotectie:-la protectia ansamblului instalatiei, ele vor fidispuse in avalul unui separator

- nivelul de protectie corespunde cu tensiuneade rezistenta la socuri ale materialelor deprotejat si cu curentii de descarcare- pentru un material sensibil, va fi instalata oprotectie suplimentara in avalul acestui materialcu respectarea reglementarilor de coordonare amai multor paratrasnete in cascada

Realizarea paratrasnetului:-se conecteaza intre faze si PE si intre nul si PE(schema TT si TNS), intre faza si PEN (schemaTNC) si intre faza si PE (schema IT)

- conductorii activi la bornele paratrasnetului sila bara de impamantare trebuie sa fie foartescurte (< 0,5m).

Norma NF C 61-740Au fost definite pentru testarea paratrasnetelor, doua tipuri de unda:

Unda de tensiune (1,2 / 50 s) Unda de curent (8 / 20 s)

Norma garanteaza:Paratrasnetul suporta fara a sedeteriora un numarde 20 socuride trasnet la curent nominal

Curentul de defect rezultatdintr-un scurtcircuit a uneicomponente este eliminat prin

deconectare externa(disjunctor sau fuzibil)

Ambalarea termica va fistopata in cazul imbatraniriicomponentelor interne, prin

deconectare termica interna.

4.8 Instalarea paratrasnetelor Instalarea paratrasnetelor dupa S.L.T.

Un paratrasnet bipolar instalat in mod comun pentru protectia instalatiei alimentate de la reteauapublica de JT (SLT : TT), este:

50


51/106


Rezistenta echivalenta Rn de legare la pamant a nulului la nivelul transformatorului si piloaneleeste cu mult mai mica decat Ru de legare la pamant a maselor din instalatie. Curentul din trasnettraverseaza varistorii inseriati V1 si V2, care face sa apara la intrarea instalatiei ( in punctele B siD) o tensiune reziduala diferentiala Vd egala cu de 2 ori tensiunea de protectie a paratrasnetului incazul extrem. Daca paratrasnetul contine o protectie in mod diferential V3, tensiunea va fi limitatala cea de protectie a paratrasnetului.

.Din acest exemplu se vede ca exista un risc de propagare in mod diferential, pentru SLT TT et TN-

S. Protectiile pentru SLT sunt: Schema de legare la pamant

Mod TT TN-S TN-C IT

Comun Faza -Pamant

da da da da

Comun Nul - Pamant da da da (dacanulul estedistribuit)

Diferential Faza - Nul da da

Mise en cascade de parafoudresInstalatia va contine:Un prim paratrasnet P1 amplasat la capatulinstalatiei cu rolul de a scurge la pamant oenergie maxima cu un nivel de protectiesuportabil de echipamentele electrice clasice(2000 V).

Un al doilea paratrasnet P2 amplasat cat maiaproape de receptorii sensibili, care are o puterede scurgere redusa dar un nivel de protectieredus pentru limitarea supratensiunilor puternice

Daca distanta L dintre paratrasnete este prea mica, P2 cu nivel mai scazut de protectie decat P1va functiona inaintea celui din urma si nu va rezista scurgerii unui curent prea mare. Pentrucoordonarea protectiilor asa incat P1 sa functioneze inaintea lui P2, se va intarzia functionarea luiP2 prin introducerea unei inductante care se va opune trecerii curentului spre P2, creand astfel ointarziere care permite ca P1 sa functioneze. Cunoscand ca 1 m de cablu are o inductanta propiede aproximativ 1 H si ca o unda de curent 8/20s conduce la o cadere de tensiune de100V.m.kA, trebuie sa ne asiguram ca lungimea cablului dintre cele doua paratrasnete estesuficienta (>10 m). Influenta distantei de separare a paratrasnetelor in cascada pentru o unda decurent 8/20s, este:

Socultrasnetului

Distantadintre

Curentulprin P1

Curentulprin P2

51


52/106


paratrasnete

I = 10 kA 1m 7,4 kA 2,6 kA

I = 10 kA 10m 9,2 kA 0,8 kA

I = 10 kA 50m 9,7 kA 0,3 kA

I = 20 kA 1m 16,7 kA 3,3 kAI = 20 kA 10m 19 kA 1 kA

I = 20 kA 50m 19,7 kA 0,3 kA

Dconectarea paratrasnetelorPrin norma NF C 15-100 se impun:O protectie interna impotrivaimbatranirii

O protectie externa impotrivacurentilor de scurtcircuit

Protectie impotriva contactuluiindirect

Protectie impotriva imbatraniriiParatrasnetele cu varistori au un curent de fuga foarte redus (


53/106


Deconectarea interna nu poate functiona in caz de scurtcircuit in paratrasnet, deoarece nu estesensibil decat la incalzire lenta dupa socuri repetate.

Protectia impotriva contactului indirectPentru SLT se vor respecta regulile in vigoare.

Coordonarea protectiilorSe refera la coordonarea intre protectia generala a instalatiei si cea externa a paratrasnetului pe

durata scurgerii curentului de trasnet si la sfarsitul duratei de viata a paratrasnetului. Protectiagenerala va fi insensibila la perturbatii pentru a asigura continuitatea in serviciu. Functie deprezenta sau nu a unui sistem DDR si de tipul acesteuia (G, S sau temporizat), paratrasnetul se vaamplasa in amonte sau in aval de DDR-ul general.

Reguli de cablare Regula n1 : lungimea maxima trebuie sa fie de 50 cm pentru racordarea paratrasnetului si

disjunctorul asociat, iar sectiunea conductorului:4 mm 10 mm

In absenta paratrasnetului In prezenta paratrasnetului

Regula n2 : Plecarea conductorilor protejati trebuie sa fie racordata la bornele aceluiasidisjunctor de deconectare

Regula n3 : Conductorii de faza, nulul si Pe trebuiesc cuplate strans pentru reducereasuprafetei buclei la intrare

53


54/106


Regula n4 : Conductorii care intra in paratrasnet si conductorii de plecare trebuiescindepartati pentru evitarea amestecarii cablurilor poluate cu cele protejate

Regula n5 : cablurile vor fi placate impotriva structurilor metalice ale tabloului saudulapului pentru minimizarea buclelor de masa.

4.9 Alegerea paratrasnetelorPentru alegerea protectiilor impotriva riscurilor la supratensiuni de origine atmosferica se utilizeazacatalogul Schneider Ghidul UTE 15-443.

Evaluarea riscurilor

Diagnosticul receptorilor de protejatAcesta este dat prin relatia:

ICSR ++=

Sensibilittea materialului relativ la tensiunea de izolare a materialului

S = 1 S = 2 S = 3

Material cu rezistentaridicata la socuri

(4 kV)

Material cu rezistentanormala la socuri

(2,5 kV)

Material cu rezistentaredusa la socuri

(1,5 kV)

Disjunctoare, motoare,transformatori, ...

Aparate electrice,casnice, utilaj portabil ,

...

Aparate cu circuiteelectronice

Costul materialului

C = 1 C = 2 C = 3

Cost redus Cost mediu Cost ridicat

< 10 kF 10 la 100 kF > 100 kF

Consecintele indisponibilitatii materialului

I = 1 I = 2 I = 3

Fara incidenta pentruactivitate

Intreruperea partialaa activitatii

Intreruperea totala saufoarte importanta a

activitatii (consecinteeconomice inacceptabile).

Diagnosticul platformei industriale de protejat

54


55/106


Dat de formula:

( ) [ ]

+++=

instalatiesiaerianaliniapentrucoeficientd

JT/ITAdeposdinentatlimaITAreteauadefunctieIT

kmJTdeaerienelinieilungimeaJT

ankm

impacturieruluilgfudensitateaN

undedHTBTNgE

g 2

1

BT = 0 BT = 0,2 BT = 0,4 BT = 0,6 BT = 0,8 BT = 1

Cablusubteran

sau pozatepe fatada

100 - 199m

200 - 299m

300 - 399m

400 - 499m

>500 m

HT = 0 HT = 1Alimentare din postulITA / JT Subteran

Alimentare din postulITA / JT aeroian saumajoritar aerian

d = 0 d = 0,5 d = 0,75 d = 1

Situatia cladiriisau unei linii de

JT, IT sau detelefonie

Completinconjurat de

structuri

Catevastructuri inproximitate

Teren platsau

deschis

Pe o creasta,prezenta unuiluciu de apa,

prezenta

paratrasnetului Grile de alegere paratrasnete

Se efectueaza in raport cu valorile din grila de alegere furnizate de constructori.Exemplu:

Paratrasnet monobloc din gama PF-Schneider.

E 1 1 < E 2 2 < E 4 E > 4

R = 8 sau 9 PF15 + PF8 PF15 + PF8 PF30 + PF8 PF65 + PF8

R = 6 sau 7 PF15 PF15 PF30 PF65 + PF8

R 5 PF15 PF15 PF15 PF30

Alegerea disjunctorului de deconectareParatrasnet Disjunctor Curba Calibru

PF65 NC100 sau C60 C 50A

PF30 C60 C 20A

PF15 C60 C 20A

PF8 C60 C 20A

5. Protectia impotriva socurilor electrice5.1 Decrete si normative

La protection des personnes dans une installation BT doit tre ralise conformment:

au dcret de protection des travailleurs n 88-1056 du 14/11/88 complt par toute une sried'arrts et notes techniques regroups dans la norme UTE C 12-100.

la norme NF C 15-100.

55


56/106


aux directives de la norme UTE C 18-510 qui rend obligatoire l'habilitation du personnel.5.2 Contacte directe si indirecte

Electrocutarea poate proveni:Prin atingere directa Prin atingere indirecta

Cu o parte activa aflata in mod normal subtensiune (faza, nul)

Cu o masa pusa accidental sub tensiune caurmare a unui defect de izolatie

5.3 Sensibilitatea corpului umanCEI a studiat efectele curentului electric asupra corpului uman. Prin trecerea curentului suntafectate functiile respiratorii si circulatorii, si pot produce arsuri. Gravitatea afectiunii este in functiede intensitatea curentului care trece prin corpul uman, de traiectoria lui si de timpul de expunere.Norma (CEI 479-1) prezinta in sinteza aceste afectiuni:

5.4 Protectie impotriva contactelor directePrincipalele masuri sunt:Izolarea partilor active amaterialului electric (manta,cutie borne,..)

Protectie prin incinte inchise (cutii, tablouri,..) care fac inaccesiubilmaterialul electric. Corespund acestei cerinte echipamentele careau:

Grad deprotectie

IP 2X

Grad deprotectieIP XXB

Transformatorde FJT< 25 V

Instalareaunui DDR

cusensibilitate

mare 30 mA

5.5 Protectia impotriva contactelor indirecteDaca masele sunt separate de partile active cu o izolatie principala, ele pot fi puse accidental subtensiune ca urmmare a unui defect de izolatie. Masurile de protectie consta in intrerupereautomata a alimentarii circuitului care prezinta un defect de izolare, care sunt aplicate astfel:Limitarea tensiunii de protectie in loculconsiderat

Utilizare schema de legare la pamant

Tensiunea limita de protectieNorma C 15-100 prezinta o clasificare a diverselor locatii, functie de care sunt definite 2 tensiuni deprotectie (25 si 50V). Aceste tensiuni nepericuloase genereaza in corpul uman un curent < 30 mA.

56


57/106


Pericolul trecerii curentului este functie de durata trecerii, fapt ce impune timpul maxim deintrerupere a dispozitivului de protectie in functie de tensiunea de defect:

Ul = 50 V Ul = 25 V

Tensiunede contact

(V)

Timp maximde intrerupere

(s)

Tensiuneade contact

(V)

Timp maximde intrerupere

(s)< 50 - < 25 -

50 5 25 5

75 0,6 50 0,48

90 0,45 75 0,3

120 0,34 90 0,25

150 0,27 110 0,18

220 0,17 150 0,12

280 0,12 230 0,05350 0,08 280 0,02

500 0,04

Scheme de legare la pamantIn functie de schema de legare la pamant utilizata, intreruperea va intervenii la primul sau al doileadefect, printr-un sistem echipat cu un DDR sau prin sistem de protectie impotriva supracurentilor.

SLT TT SLT TN SLT IT- intrerupere obligatorie laprimul defect si realizata printr-un sistem DDR

-intrerupere obligatorie laprimul defect si realizata prinsistem de protectie impotriva

supracurentilor sau prin sistemDDR

-intrerupere neobligatorie laprimul defect,dar semnlaizarealui, in schimb obligatorie la al

doilea defect si prin sistem deprotectie impotrivasupracurentilor sau prin sistemDDR

Masuri de protectie fara intreruperea alimentarii Utilizarea TJTS

Tensiunile de protectie foarte reduse (TJTS) se utilizeaza cand riscul este foarte ridicat (piscine,bai, saune, etc) si trebuie sa fie < 50 V. Masura consta in alimentarea circuitelor la tensiunefoarte scazuta prin intermediul unui transformator de protectie (NF C 52-742). Trebuiescrespectate conditiile:-nici o parte a retelei TJTS nutrebuie legata la pamant;

- masele materialelor TJTS nutrebuiesc legate nici la pamant,

nici la masele altor circuite sinici la elementele conductoare;

- partile active ale circuitelorTJTS si circuitele conectate la

tensiuni mai ridicate trebuie saaiba intre ele un nivel deizolare cel putin echivalent cucel existent intre infasurarileprimare si secundare aletransformatorului de protectie(izolatie dubla).

Rezulta ca:-circuitele TJTS trebuiesc pozate prin canaledistincte;

-soclul prizelor de curent nu trebuie sa aiba uncontact de impamantare si trebuie sa fie de tipspecial pentru a evita conexiunile cu cele aleunui circuit de tensiune mai mare.

57


58/106


Nota: Cand TJTS este < 25 V, masura este asiguratorie la protectia impotriva contactului direct. Utilizarea TJTP

Pentru tensiuni de protectie foarte reduse (TJTP), raspunzand conditiilor de la TJTS, insa un punctal circuitului este conectat la pamant si sunt indicate pentru protectia impotriva contactelorindirecte.

Utilizarea unui transformator de izolareSepararea electrica a circuitelor cu un transformator de separare in clasa ll (230V/230 V), convinecircuitelor cu lungime limitata si unui nivel de izolare bun. Trebuiesc respectate comnditiile:Circuitele separate nu trebuie sa aiba nici unpunct de legare la pamant iar lungimeacircuitelor trebuie limitata pentru a evita curentulde retur prin capacitatile cablurilor. Daca seutilizeaza mai multi receptori alimentati de laacelasi transformator trebuie ca:-masele receptorilor trebuiesc legate intre eleprintr-un conductor de protectie nelegat lapamant;

-soclurile prizelor de pamant trebuiesc echipatecu un contact de impamantare care permiteinterconexiunea maselor.

Un dispozitiv trebuie sa asigure intreruperea incaz de dublu defect.

Utilizarea materialelor din clasa 2

Acestea sunt denumite cu izolatie dubla a materialului electric, nici una dintre partile conductoarenu trebuiesc racordate la un conductor de protectie.

Scheme de legare la pamant

58


59/106


Pentru protectia personalului impotriva contactelor indirecte sunt oficializate de CEI trei scheme,fiecare caracterizata prin litere care precizeaza:Situatia nulului transformatorului in raport cupamantul

Situatia maselor din instalatie

Nul la pamant (TT)Nulul transformatorului este legat la pamant prin priza de impamantare Rn, masele instalatiei fiind

legate prin priza de impamantare Ru.

Punere la nul (TN)Nulul transformatorului este legat la pamant, masele din instalatie fiind legate la nul. La niveluldistributiei, fie conductorul de nul (PEN) se confunda cu cel de protectie (SLT TNC), fieconductorul de nul si cel de protectie sunt separati (SLT TNS).

Nul izolat sau impedant (IT)Nulul ransformatorului nu este pus la pamant sau este pus prin intermediul unei impedante mari.Eclatorul amplasat in punctul de nul permite evacuarea la pamant a tuturor supratensiunilorpericuloase. Masele instalatiei sunt conectate la pamant prin rezistenta Ru.

Sectiunea conductorului de protectieConductorul de protectie (PE) asigura inteconectarea maselor din utilizarea si scurgerea curentilorde defect a izolatiei. Pentru scurgerea corecta a acestor curenti de defect si pentru protectiapersonalului sectiunea acestuia trebuie sa fie in raport cu sectiunea conductorului de faza.

Sectiune faza

Sf (mm)

Sectiune PE Sectiune PEN

Cu Al (mm) (mm)

59


60/106


< 25 < 25 Spe = Sf Spen = Sph

25 Spe = 16 Min. 10 Cu,16 Al

25, 35 35 Spen = Sph/2

> 35 > 35 Spe = Sf/2 Min. 16 Cu,25 Al

In cazul SLT TT, cand prizele de impamantare a abonatului (Ru) si a transformatoruui (Rn) suntdistincte, sectiunea conductorului de protectie poate fi limitata la 25 mm Cu sau 35 mm Al.

Schema de legare la pamant T TIn acest caz de distributie:Nulul transformnatorului este legat direct la opriza de impamantare cu valoarea Rn

Masele utilizatorilor sunt legate la o priza deimpamantare cu valoarea Ru.

5.6 Studiul unui defect de izolareConsideram cazul in care defectul survine intre o faza si carcasa metalica a receptorului.

Curentul de defect Id circula prin faza 1 a retelei si se inchide prin nul prin intermediul rezistenteide defect al carcasei metalice Rd, al conductorului de protectie PE si al prizelor de impamantare etRu si Rn.Curentul de defect Id este:

nud

dRRR

VI

++=

Care va dezvolta o tensiune de defect Uc eintre masa metalica si pamant, cu valoarea de:duc IRU =

Daca aceasta tensiune va fi > decat cea limita de protectie a localului (25 V sau 50 V), alimentarea

circuitului de defect trebuie deconectata. Se verifica 2 puncte:Daca aparatul destinat a elimina curentul dedefect declanseaza bine la acest curent

Daca declansarea in timpul compatibil cu timpuldat in tabele indica timpii de intrerupere maximiai dispozitivului de protectie

Daca circuitul de defect este protejat impotriva supracurentilor printr-u

Date post:	14-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	dan-provide
View:	264 times
Download:	0 times

CEM Notiuni

Documents