-t JCAT-; ,1țAmîk L INSTALAT II INDUSTRIALE pentru clasa a Xll-a ,cee înde ale de mai -ică-fiiiej r ! de . o 'că și r - « itică-electr- » -i. s_oli | ionale MINISTERUL EDUCAȚIEI Șl ÎNVĂȚĂMÎNTULUI jₙg. NICULAE MIRA Ing. CONSTANTIN NEGUȘ. profesor INSTALAȚII ELECTRICE INDUSTRIALE Întreținere și reparatii Manual pentru clasa a Xll-a — licee industriale și de matematică-fizică cu profil de electrotehnica (meseria electrician de întreținere și reparații) — și școli profesionale EDITURA DIDACTICA Șl PEDAGOGICĂ BUCUREȘTI Capitolul 1 INSTALAȚII ELECTRICE DE JOASĂ TENSIUNE DE LUMINĂ Șl FORȚĂ A. INSTALAȚII DE ILUMINAT Șl PRIZE 1. Noțiuni de luminotehnică Luminotehnică este un domeniu al științei care se ocupă cu studiul ilu- minatului; acesta este deosebit de important în activitatea omului. Multă vreme omul și-a desfășurat activitatea numai la lumina naturală. Din dorința de a-și continua activitatea și pe durata în care lumina naturală era insufi- cientă sau în locurile fără lumină naturală, omul a descoperit și perfecționat în timp sursele de iluminat artificial. începînd din a doua jumătate a secolului al XlX-lea, au apărut sursele de lumină electrice, care s-au perfecționat într-atît, încît în prezent iluminatul artificial este practic în totalitate electric. Din studiile care s-au făcut, a rezultat că iluminatul influențează direct calitatea muncii depuse de om. Astfel, un iluminat bun (corect dimensionat, executat și întreținut) contribuie la diminuarea oboselii (în special a ochilor) în timpul lucrului, la ridicarea calității produselor realizate, la mărirea productivității muncii, la diminuarea numărului de accidente de muncă etc. Prin studii și cercetări s-au stabilit condițiile concrete — cantitative și cali- tative — pe care trebuie să le îndeplinească iluminatul pentru fiecare loc de muncă. Aceste condiții (cuprinse în norme și standarde) au un caracter tehnico- economic și de aceea ele diferă relativ mult de la țară la țară. a. Natura luminii Lumina reprezintă radiațiile electromagnetice care au proprietatea de a impresiona retina ochiului. Experimental, s-a constatat că aceste radiații au lungimea de undă cuprinsă în intervalul 0,38 tx ... 0,76 pi. Ele mai poartă denumirea de radiații vizibile. Dacă pe retina ochiului ajung radiații de o singură lungime de undă, omul are senzația de culoare, care depinde de lungimea de undă. Astfel, pentru X = 0,38 pi, senzația este de violet, pentru X = 0,76 pi — de roșu, pentru X = 0,556 pi — de galben-verzui etc. O astfel de lumină, în care sînt radiații de o singură lungime de undă, se numește lumină mono- cromatică. 3 1,1. Curba de variație cu hn^i- de Fig. mea undă a sensibilității relative spectrale. Din practică, s-a constatat că ochiul omului nu percepe la fel radiațiile mo- nocromatice, cu aceeași putere de emi- sie. Astfel, pentru lungimea de undă Xₒ = 0,556 p. ochiul are cea mai mare sensibilitate. Dacă ochiul privește si- multan două surse de aceeași putere (p^), care emit radiații luminoase, una pe lungimea de undă Xₒ și alta pe o lungime de undă oarecare X, pri- ma dintre ele va apărea ochiului mai strălucitoare. Ca senzația luminoasă să fie aceeași, este necesar să se mărească puterea sursei a doua (care emite pe lungimea de undă X) de la p^ la px. Raportul p\Jp\ este subunitar și poartă numele de sensibili- tate relativă spectrală: = (1.1) p* în figura 1.1 este arătat modul cum variază cu lungimea de undă X. Deci, dacă o sursă de lumină monocromatică emite pe lungi- mea de undă X* cu puterea pu, ea provoacă ochiului aceeași senzație ca și o sursă ce emite pe lungimea de undă Xₒ cu puterea P^ = ^ip\t> (1.2) unde v-^ corespunde lungimii de undă X< din figura 1.1. în același timp, rezultă că pentru toate radiațiile electromagnetice cu lungimea de undă în afara domeniului (0,38 ... 0,76) ix sensibilitatea relativă spectrală este nulă (vx = 0). b. Mărimi și unități fotometrice • Fluxul luminos. Dacă o sursă de lumină emite simultan radiații luminoase pe mai multe lungimi de undă Xₚ X₂; ... X* cu puterile res- pectiv pxᵤ p\₂ ... pyM, aceasta va crea o senzație de aceeași intensitate ca și puterea n d» = £ fufa 1=1 (1.3) emisă pe lungimea de undă Xₒ. Puterea poartă numele de flux lu- minos. Unitatea de măsură este wattul luminos (Wl). în fotometrie, în sistemul internațional se utilizează o altă unitate de măsură, lumenul (Im), care este de 680 de ori mai mică.decît wattul luminos. De aceea fluxul luminos, exprimat în lumeni este dat de relația: 0 =680 £ v^p^ [Im]. (1.4) Dacă puterea totală a sursei de lumină este P (sursa de lumină emite în afară de radiații luminoase și alte radiații electromagnetice, în spe- cial infraroșii), atunci randamentul sursei este: i r wi p I w (1.5) Acesta are valori de 1,5—2,5% pentru sursele cu filament incan- descent și 5—10% pentru sursele fluorescente. Mai des, în locul ran- damentului se utilizează eficacitatea luminoasă care este dată de ra- portul: 0 [ Im pLw⁷ (1.6) Sursele cu filament incandescent au eficacitatea de 10—17 Im/W, iar^ cele fluorescente, de 34—70 Im/W. • Intensitatea luminoasă. Așa cum s-a arătat în capitolul 2 din manualul pentru clasa a Xl-a, sursele de lumină sînt montate în corpuri de iluminat. Corpurile de iluminat nu au fluxul luminos uniform repar- tizat în toate direcțiile. Pentru a putea cunoaște această distribuție a fluxului luminos, s-a introdus noțiunea de intensitate luminoasă Aceasta reprezintă mărimea fluxului luminos pe o direcție (a, p) în spațiu, pornind din centrul sursei (sau corpului de iluminat). Mate- matic, aceasta se exprimă prin raportul: AZ este fluxul luminos al lămpii cu care este echipat corpul de iluminat. • Iluminarea. Iluminarea este o măsură a fluxului luminos care luminează o suprafață. Se exprimă prin raportul dintre fluxul luminos și aria pe care cade acesta (fig. 1.7): E =---- AS (M2) Unitatea de măsură este luxul* (Ix), care reprezintă fluxul luminos de 1 Im, raportat la o arie de Im². Cînd fluxul luminos A este * Pluralul este „lucși". 7 O' AR ASₙ AS lu- o sumă de fluxuri direct și re- flectat, iluminarea E este ilu- minarea totală (și reprezintă suma iluminărilor directă și reflectată). Instalațiile de iluminat tre- buie astfel dimensionate, încît pe planul pe care se lucrează să se realizeze o anumită va- loare a iluminării. Aceste valori sînt indicate în normative în funcție de activitatea care se desfășoară în încăpere. Fig. 1.8. Legătura iluminării cu intensitatea minoasă pentru o sursă punctiformă. Legătura iluminării cu intensi- tatea luminoasă. Aceasta se obține calculînd iluminarea directă pe care o dă o sursă punctiformă O (de exem- plu un corp de iluminat incandes- cent) într-un punct P (fig. 1.8). Se alege în jurul punctului P o suprafață foarte mică, AS. Aceasta este iluminată de un flux Ag trimis de sursa O în unghiul solid AQ, aflat sub o înclinare a față de axa sursei. Se mai utilizează notațiile: Ia — intensitatea luminoasă pe direcția a, trimisă de sursă către punctul P; l — distanța de la sursă la punctul (OP); 0 — unghiul dintre raza de lumină OP și normala (nț) la suprafața AS. Deoarece suprafața AS s-a ales foarte mică, to.ate punctele din aceasta vor avea aceeași iluminare. Deci iluminarea în punctul P, după relația (1.21) este Ep = A0/AS. Utilizînd relațiile (1.7), (1.9)^ (1.10) și notațiile de mai sus, rezultă: Ep = Ig^Q _ Ia ăSₙ __ Ia Ag COS 9 _ AS ~ AS P — AS P — Za COS 6 (1.13) Fig. 1.9. Legătura iluminării cu intensitatea lu- minoasă pentru o sursă liniară. Pentru cazul particular în care a = 0 (axa corpului de iluminat este perpendiculară pe planul în care se află punctul P), relația (1.13) se scrie: _ Za cos a Ia cos³ a ..... Ep = ------------=------------ (1.14) P h* unde h este distanța de la corpul de iluminat la planul punctului P (fig. 1.8). Zₐ se va determina folosind curba fotometrică și relația (1.11). Dacă sursa de lumină este lini- ară (de exemplu un corp de ilumi- nat fluorescent), relația dintre ilumi- narea în punctul P (fig. 1.9) și inten- sitatea luminoasă este: Izh 2a. + sin2a. Ep ?=--------------------------- (1.15) a² + A² 8 Relația (1.15) se utilizează numai pentru poziția particulară a punctului P desenată în figura 1.9. Punctul P trebuie să se afle într-un plan orizontal H și pe dreapta care re- zultă din intersecția planului H cu un plan vertical V, dus printr-unul din capetele sursei (capătul A în fig. 1.9). Notațiile folosite au următoarele semnificații: h este distanța de la sursa AB la planul orizontal H (h = AA'); a — distanța dintre P și A', a e =* arc tg — (din triunghiul dreptunghic APA') este unghiul dună care este diri- h jată intensitatea luminoasă (Ie) către punctul P; II — lungimea corpului de iluminat AB; II . . a = arc tg - — ■ _ (din triunghiul dreptunghic A PB) este unghiul sub care ^Ja² + h² se vede din punctul P sursa de lumină. în cazul real, punctul P se află într-una din pozițiile desenate în figura 1.10. în prima situație (figurile 1.10, al, și 1.10, bl), iluminarea în P se determină ca fiind dife- rența dintre iluminările date de sursele ipotetice MB = lₓ și MA = /ₐ; pp _ f2a₁ + sin2ai 2aₛ + sin 2a₂) niV a² + h² l 4lL ] Fig. 1.10. Pozițiile reale ale punctului P în raport cu sursa liniară: ai> — vederi în spațiu; bᵥ b2 — vederi în plan. unde e, a, h, Z au semnificațiile cunoscute, iar 04 și a₂ sînt: 04 ~ arc tg — — ♦ a₂ — arc tg — ² — • U -1?) Va² + A² Ja* + h* în a doua situație (figurile 1.10, a2 și 1.10, b2), iluminarea în P se determină ca fiind suma dintre iluminările date de sursele ipotetice NB — Zj și AM = Z₂; Izh I⁻ sin 2otj 2oc₂ -f~ sin 2oc₂ 1 P “ ₐ2 ₊ ^2 [ vL 41 ₗ J unde, s, a, h și li își păstrează semnificațiile și 04 și a₂ se determină cu relațiile (1.17). în figura 1.10, b sînt arătate aceleași poziții ale punctului P în raport cu corpul de iluminat, desenate însă în plan. Trebuie observat că numai mărimile a, lᵥ l₂ și ///se văd în adevărată mărime, celelalte trebuie calculate cu relațiile corespunzătoare. Iluminarea directă medie(£‘ₜₙₑd)- Fluxul luminos trimis de o sursă O (fig. 1.11) pe o suprafață întinsă S nu este uniform distribuit. Suprafața Ș se împarte în n suprafețe egale AS = S/n. Cu cît numărul n se alege mai mare, cu atît calculul va fi mai exact, deoarece suprafețele AS vor fi atît de mici încît pe fiecare din ele se poate aprecia că fluxul cade uniform. Fluxul pe o astfel de suprafață va fi: A așa cum rezultă din ta- belul 1.1. Pe planul util va ajunge fluxul TABELUL 1.1 Calculul fluxului ce determină componenta reflectatii pe planul util Flux ce ajunge pe planul util Flux reflectat de pereți si tavan Flux ce cade pe pereți și tavan .Flux absorbit de pereți și tavan • YPm Y( ¹ - Y)pm®r Y( l— y)²?™*' — Pm^r-ț; u -y) d-YW, (* “ Y)pm^r O ~ Y^r ¹ - Y)³?,»^ U - Pm)®r 1 — PmXl—Y)C»ᵣ ‘Pm( 1 — Pm)p — y)⁴^. : {₁ _ y')-ₚ» *ᵣ£⁽l - : Y(1 Y)'*'¹?»*' : ^>1- Y)"p^r P»~¹(¹-Pm)(l-Y)'‘-,₁ - YP^ + Y₍₁ _ T₎ ₊ _ y₎î ₊ +Y(1 - Y)"-^®, +... = —-YPsîî----- (1.22) 11 înlocuind fluxul Ep H- unde pₚ și pi sînt coeficienții de reflexie -pentru pereți și respectiv tavan, iar Sᵥ și S ariile: Y = —, Sp St H- Sₐ unde Sa, Eₚ și E< sînt ariile deja cunoscute. Pentru calculul lui ț, fluxul direct se determină cu relația: — ^mdEa, (1.26) (1.27} unde Eₘca este iluminarea directă medie pe planul util, care se calculează așa cum s-a arătat în paragraful anterior. c. Calculul foto metr ic al instalațiilor de iluminat interior Acesta se poate referi la dimensionarea instalației de iluminat sau la verificarea instalației de iluminat. Dimensionarea presupune determinarea fluxului necesar unei instalații de iluminat astfel ca aceasta să realizeze un anumit nivel de iluminare pe planul util, în timp ce verificarea constă în calculul iluminării medii pe care o poate realiza instalația pe planul util și compararea acesteia cu valoarea recomandată de norme. Cele mai utilizate metode sînt: — pentru dimensionare: metoda factorului de ztiilizare; — pentru verificare: metoda punct cu punct. • Metoda factorului de utilizare. Fluxul necesar unei, instalații de iluminat se deter- mină cu relația (1.28) n unde: Eₘ este iluminarea medie ce trebuie realizată pe planul util; Sd — aria planului util; u — factorul de utilizare al instalației de iluminat. Pentru o încăpere a cărei destinație și geometrie se cunosc, Eₘ Și Ea se pot afla cu ușurință. Pentru valoarea lui u, se folosesc tabele din care acesta se determină în funcție de următoarele caracteristici fotometrice și geometrice: — tipul corpului de iluminat, care hotărăște tabelul din care se determină valoarea factorului de utilizare * ; ♦ Se vor utiliza Cataloagele de corpuri de iluminat. 12 — coeficienții de reflexie șₚ și pₑ, care depind de zugrăveala pereților și tavanului ; — geometria încăperii, care este apreciată prin indicele de local i. Acesta se calcu- lează cu relația: ab h(a + b) unde: a este lungimea încăperii; b — lățimea încăperii A — distanța de la planul corpurilor de iluminat la planul util. Pentru a dimensiona o instalație de iluminat prin metoda factorului de utilizare este necesar să se treacă prin următoarele etape: — se alege nivelul de iluminare necesar pe planul util și înălțimea acestuia față de pardoseală hᵤ (ținînd seamă de recomandările din Normativul PE-136); — se stabilesc coeficienții de reflexie pentru pereți și tavan; — se alege tipul corpului de iluminat și înălțimea de amplasare față de plafon hₐ- Corpurile de iluminat vor trebui astfel amplasate, încît distanța de la corp la pardo- seală să fie mai mare de 2,5 m (fac excepție numai corpurile de iluminat din locuințe și corpurile fixate pe pereți) ; — se calculează indicele localului cu relația (1.28); — se determină (interpolînd) valoarea factorului de utilizare u, utilizînd datele din cataloagele corpurilor de iluminat; — se află fluxul necesar cu relația (1.28). O dată cunoscut fluxul necesar, se determină fluxul lămpii (deci puterea lămpii) ce trebuie montată într-unul din corpuri, cu relația: (1.30) unde n este numărul de lămpi cu care sc echipează corpul de iluminat și N numărul de corpuri ce se alege pentru a forma instalația. Se poate proceda și invers, determinînd numărul N de corpuri ce trebuie să compună instalația dacă se alege lampa cu care se echipează corpul (se alege $/): N - • (1.30') n^₍ Numărul N rezultat din calcul se rotunjește pînă la o valoare ce trebuie să convină, astfel ca instalația să se poată amplasa și metric și uniform pe plafon. Cînd acest lucru nu este posibil, se modifică n sau : (sau ambele), pînă se obține o soluție avantajoasă. • Metoda punct cu punct constă în a determina iluminarea medie pe planul util: Eₘ = Emed + Eᵣ, (1.31) unde Eₘ₍a și Rᵣ sînt iluminările medii, directă și reflectată. Pentru acestea se vor folosi relațiile (1.21) și (124). Este necesară observația că în relația (121) iluminarea Ef trebuie să fie iluminarea directă în punctul i, dată de toate corpurile de iluminat din încăpere (care se obține prin însumarea iluminărilor date de fiecare dintre corpurile de iluminat). O instalație de iluminat se apreciază că este bună, dacă valoarea Eₘ este egală sau mai mare (în limita a 10%) decît valoarea recomandată pentru activitatea ce se desfă- șoară în încăpere și dacă uniformitatea iluminării pe planul util este mai mare de 0,65. Uniformitatea iluminării este exprimată prin coeficientul de uniformitate: cᵤ = ^2- > 0.65 (1.32) Em unde Ejdin este iluminarea minimă ce se realizează pe planul util. 13 d. Amplasarea corpurilor de iluminat K Nu există norme care să fixeze un mod obligatoriu de amplasare a corpurilor de iluminat. în cele ce urmează se vor indica numai cîteva reguli simple de amplasare a corpurilor de iluminat, acceptate în teh- nica iluminatului: — amplasarea simetrică (fig. 1.13) se adoptă cînd numărul de corpuri de iluminat este mare, arhitectura plafonului permite aceasta și cînd suprafața ferestrelor este sub 30% din. suprafața peretelui pe care acestea se găsesc. Distanța dintre corpurile de iluminat este dublă față de distanța dintre ultimul rînd de corpuri de iluminat și perete (pe ambele direcții); — amplasarea asimetrică (fig. 1.14) se adoptă cînd unul din pereți este mult vitrat. Asimetria va fi numai pe o direcție; tot cîmpul de corpuri de iluminat se apropie de peretele vitrat, astfel ca distanța dintre acesta și primul șir de corpuri de iluminat să nu fie mai mare de 0,8—1 m. Dacă încăperea are doi pereți perpendiculari mult vitrați, asimetria se va extinde pe ambele direcții; Fig. 1.15. Amplasarea corpu- rilor de iluminat fluorescente !n încăperile de lucru. pig. 1.16. Amplasarea corpurilor de iluminat fluo- rescente pe culoare. 14 — amplasarea corpurilor de iluminat fluorescente: — în încăperile de lucru se amplasează de regulă, cu axa longitu- dinală paralelă cu peretele vitrat (fig. 1.15); — pe culoare se amplasează cu axa longitudinală perpendiculară pe axa acestora (fig. 1.16). 2. întocmirea schemelor și planurilor instalațiilor de iluminat și prize* a. Clasificare Instalațiile electrice pentru iluminat dintr-o clădire se clasifică astfel: — instalația electrică pentru iluminat normal, care servește pentru ali- mentarea cu energie electrică a corpurilor de iluminat care asigură desfășu- rarea activității normale în clădire; — instalația electrică pentru iluminatul de siguranță, care servește pentru alimentarea cu energie electrică a unor corpuri de iluminat în cazul defectării instalației electrice pentru iluminatul normal. Iluminatul de siguranță, la rîndul lui, poate fi: — pentru continuarea lucrului, care se prevede în încăperile unde funcțio- nează receptoare electrice de categorie zero (de exemplu săli de operații, de reanimare, studiouri de radio, de televiziune etc.); — pentru evacuarea personalului din clădire, care se prevede în încăperile și pe căile de circulație din clădire cînd-în și pe acestea se află mai mult de 50 de persoane simultan (se prevede practic în toate clădirile industriale și social-administrative); — contra panicii, care se prevede în încăperile cu aglomerări mari de de persoane: peste 400 persoane (de exemplu în sălile de teatru, cinematograf etc.); — pentru circulație, care se prevede în încăperile cu aglomerări de per- soane și cu multe obstacole pe căile de evacuare (de exemplu în marile magazine comerciale, hale industriale etc.); — pentru veghe, care se prevede în încăperile în care pe timpul nopții se efectuează serviciul de supraveghere (de exemplu, în dormitoare din creșe, camere de bolnavi etc.); — pentru marcarea hidranților, care se prevede pentru a permite identi- ficarea ușoară a poziției hidranților pe timpul nopții; — de pază, care se prevede în clădiri sau în incintele acestora, pentru a le asigura mai ușor securitatea. b. Condiții pentru alimentarea corpurilor de iluminat și prizelor Alimentarea corpurilor de iluminat și prizelor se face prin circuite elec- trice de la tablourile secundare de lumină. Pentru formarea circuitelor elec- trice, trebuie respectate prevederile normativului Y-7-78 (privind proiectarea ’ * ♦ Este necesar să se revadă cunoștințele învățate în manualul de clasa a Xl-a. 15 și executarea instalațiilor electrice la consumatori, cu tensiuni pînă la 1 000 V). Cele mai importante dintre acestea sînt: — corpurile de iluminat sînt receptoare monofazate care se leagă la o conductă dc fază, după ce în prealabil aceasta a trecut prin întrerup tor și la conducta de nul de lucru. Partea metalică a corpului de iluminat se leagă la conducta dc nul de protecție numai în cazurile în care corpul de iluminat se montează la mai puțin de 2 m dc la pardoseală sau se montează într-o încăpere cu pericole de electrocutare; — corpurile de iluminat fluorescente se montează numai cu condensatoare pentru ameliorarea factorului de putere, astfel ca montajul să aibă factorul de putere cos cp — 0,95; — corpurile de iluminat și prizele electrice nu se. montează pc materiale combustibile; — dispozitivele de prindere a corpurilor de iluminat se vor proiecta și executa astfel îneît sa reziste la de 5 ori greutatea corpului de iluminat, dar cel puțin a 10 kgf (100 N). Nu este admis ca suspendarea corpurilor de ilu- minat să se facă de conductele electrice de alimentare; — întreruptoarele pentru acționarea corpurilor dc iluminat se montează pe pereți la l,5m de la pardoseală și la 0,8 in de elemente sau instalații me- talice aflate în contact direct cu solul (țevi pentru apă rece, pentru încăl- zire etc.); — prizele electrice sc montează: — la 1,5 m de la pardoseală în camerele pentru copii din creșe, grădinițe, spitale și cămine; la 2,0 m de la pardoseală în clasele din școli; — la 0,1 m de la pardoseală în locuințe, instituții, clădiri social- adrninistrative; — la înălțimea, necesară din punct de vedere funcțional în indus- trie, în laboratoarele din învâțămînt, cercetare etc.; — în pardoseală, în încăperile cu suprafețe mari și unde este necesară racordarea unui număr marc dc receptoare (în atelie- rele de proiectare, în industrie). în aceste cazuri se prevăd obli- gatoriu prize cu gradul normal de protecție IP 54 * și rezistențe la lovituri mecanice; — prizele se prevăd obligatoriu cu contact de protecție (ce se va lega la conducta de nul de protecție) în încăperile cu pardoseala bună conducă- toare de electricitate; — cînd se montează pe același perete mai multe aparate electrice, ordinea de așezare a lor de sus în jos este: — întreruptoare, comutatoare, butoane pentru lumină; — butoane pentru sonerii; — prize pentru lumină; — prize pentru telefoane, antenă colectivă, difuzoare; — în grupurile sanitare prevăzute numai cu lavoare, se pot monta numai tntreruptoare și prize speciale pentru racordat mașina electrică dc bărbierit. Nu sc montează prize electrice obișnuite; — în grupurile sanitare cu duș, baie ctc. nu se montează nici un fel de aparat electric. De asemenea nu se prevăd circuite electrice cu altă desti- nație și doze; — corpurile de iluminat se alimentează în paralel pe circuite electrice. Pe un astfel de circuit monofazat se pot monta pînă la 30 de corpuri de * * Vezi capitolul 6. 16 iluminat, dar care să nu depășească puterea de 3 kW. Pe un circuit trifazat sc pot monta pînă la 30 de corpuri de iluminat pe fază, dar care să nu depășească puterea totală de 8 kW, în locuințe, pe un circuit se pot monta pîuă la 12 corpuri de iluminat, dar care să nu depășească puterea de 1 000 W. In spațiile comune din clădirile de locuit, pe un circuit se pot monta 15 cor- puri de iluminat cu puterea pînă la 1 000 W. în practică, circuitele de lu- mină nu se încarcă pînă la puterea maximă. Pe un circuit se prevăd corpu- rile de iluminat din 2—3 încăperi alăturate. Dacă încăperea este foarte im- portantă ca destinație (cum sînt clasele, laboratoarele din școli etc.) corpurile de iluminat din aceasta se prevăd pe un singur circuit. De asemenea, corpurile de iluminat din casa scării sînt alimentate pe un circuit separat (dc regulă, acesta face parte din iluminatul de siguranță), ca și corpurile de iluminat de pe culoarele principale din clădire (mai ales atunci cînd pe aceste culoare se află și tablourile electrice); — prizele electrice se alimentează pe circuite separate de cele pentru corpurile de iluminat. Pe un circuit de priză se pot monta pînă la 15 prize simple sau duble în clădirile social-administrative și opt în locuințe. Puterea de calcul pentru un astfel de circuit este de 800 W. Dacă se cunoaște pute- rea receptorului racordat la priză (cum este cazul în industrie sau în labora- toarele din învațămînt), aceasta se ia în calcul. în locuințe, puterea maximă la care se poate utiliza circuitul de priză, fără a-1 deteriora, este de 2 000 W. Pentru receptoarele cu putere mai mare (cum sînt sobele, plitele și boilerele electrice) trebuie prevăzute circuite separate (mono- sau trifazate); — într-un tub dc protecție se introduc numai conductele ce aparțin unui singur circuit. c. Etapele întocmirii schemelor și planurilor instalațiilor de iluminat și prize Cunoscînd prevederile dc mai sus pentru întocmirea schemelor și planu- rilor instalației de iluminat și prize, se procedează astfel: • Pe planul de arhitectură al construcției (fig. 1.17) se amplasează: corpurile de iluminat (cele fluorescente la scara planului), întreruptoarele de acționare ale acestora și prizele (indicîndn-se dacă sînt cu sau fără contact de protecție, simple sau duble). în figura 1.17 se dă ca exemplu planul de parter al unui mic institut dc proiectare. Se va considera că acesta este format din subsol, parter și două etaje. Fiecare încăpere de la parter a fost numerotată și i s-a indicat desti- nația. Numărul de corpuri de iluminat, tipul corpului, sursa (sursele) cu care se echipează, înălțimea de montare, întreruptorul și circuitul electric la care se racordează sînt indicate pentru fiecare încăpere în parte astfel: tipul corpului de iluminat numărul de cor- puri de iluminat___________________ V. fig. 1.17) numărul circui- tului electric puterea lămpii (sau numărul de lămpi, puterea și culoarea la fluorescent) numărul întrerup- înălțimea de mon- torului care le ac- taj de la pardoseală ționează 17 Birou proiectare PoZ Dactilografe Po4 Birou proiectare Po5 Atelier machete a a 6 FIAG । 2i0/2 C ~CÎ b b b ap fi- 'a C2 |hm-3,0m ^b ob 2^ b "a 'a a 6 C3 fi 2CG42 , hrn=3 Om fi 6 fi ■ 1.1.0'2 ] hm-3pm ------fi \b CIO L I 75W . C6 Po3 Contabilitate PM\1OOW CC9 C3 Itm’CfSm 2\ 3£ b a b «Vi b ^^PoB Culoar T c FIA 1220X2 1 C5 lAmî^Ow fi tt ¹²A •^10 < ,FtDA\ 265/2 CIO CB [h^Om^y CV Xo Xoc'° P. IZArhiva --------------'O P_Jl Director ?9 ⁸A a b rm C& J LW C1CL fi’ ⁷A\ a b \. Xb Xb CrQ> Po9 Cosa scorii * Po8 Ediție 7 X° Po7 Bufet FIA I 2L0/2 C5 |hm.-3'Om r/^| 220 2 o AAO'lWZ ;/f C 7 hm-3ₜ 0 rT7 ilsig wn23ni Fig, 1.17, Planul de arhitecutră al unei construcții. X/M \ "a'ao tow . . U lîsigY^JOfrt Xa • Se stabilesc grupele de corpuri de iluminat care vor fi alimentate pe același circuit. Asemănător se procedează cu prizele electrice. Cu aceste date se întocmește schema secundară a tabloului electric de nivel.. în exemplul dat s-a întocmit schema tabloului de lumină parter TLP (fig. 1.18). Se poate observa că circuitul 7 (C7) asigură alimentarea celor șase corpuri de iluminat F1AG-240Ș2 din încăperea Po1 (birou ’de proiectare). Puterea circuitului este de 600 W * și acționarea se face dc la întreruptorul dublu 7. în mod asemănător, pot fi urmărite și celelalte circuite. Prizele din încăperile Po1 ... Po6 se află pe circuitul 9 (C9), iar celelalte pe circuitul 10 (C10). în tablou s-a prevăzut și uri circuit dc rezervă (Cil) cu puterea de 840 W. Cele 77 circuite au fost distribuite pe cele trei faze (R, S și T), astfel îucît puterea pe fiecare să fie aproximativ aceeași și tabloul TLP să poată fi considerat în calcul ca un receptor trifazat echilibrat. Puterea insta- lată a tabloului este dc 7,9 kW. Factorul de putere poate fi considerat cos 9 — = 0,95, deoarece corpurile de iluminat fluorescente predomină. Ca iluminat de siguranță s-a prevăzut numai iluminat pentru evacuarea din clădire. Corpurile de iluminat sînt aplice din aminoplast oblice (AAO), cu becuri de 40 W. Sînt amplasate astfel îneît să marcheze ușor calea de evacuare din clădire (în casa scării și la ieșirea din clădire). Toate aceste cor- puri sînt pe un singur circuit și sînt acționate de la întreruptorul 14. între- ruptorul este manevrat de personalul de îngrijire la lăsarea întunericului și corpurile dc iluminat vor sta aprinse cît timp există personal în clădire. TLP //p. Hr Pi R 6 T. Oesitnotio XP fi , țFi25/4A AFY2*2,5mmi/!PY16 v , arcuit recept. W _w i , Z Fi 25/4 A ÂFY2‘2,5 mm/lPY!6 Ci 6C1 600 600 Pol Birou proiectare I ---■---------X C2 4C! 800 600 Po2 Dactilografe ^.LFi25/4AAFY2x2,5mm/lPY16 i. C3 8CJ 800 800 Pol Contabilitate I ^LFî25/6A AFY2*2f5mm?/IPY16 P 4 Birou proiectare 1 C4 6C1 1200 1200 Po5 Atelier machete i ^LFi25/2A AFY2x25mm}/lPY!£ i -------X C5 6C1 360 360 P06 Culoar ^LFî25/4A AFY2*25mm2/lpyi6 i ry 4. l t l C6 8C1 700 700 ^t>7 Bufet AFY2*25/mm$7PYf6 Po8 Ediție 1 C7 180 180 .ard"* X 3C1 Po9 Caso scării ,LFi 2 5/4A- A FY2*25mm2/ÎPY16 9luuiy C8 8C1 820 820 MO Secretariat L ^LFi25/16A AFYMmn&FYTSmn* V C9 IIP 800 800 _ , /PYI8 , PoL^Pob • r+,ț.Fi25/16A AFY2x4miu/FY25mm^ CIO 9P 800 800 _ IPYW / Ifj 2 3 Po7, P08, Po10.--.Pol2 1 IP25A cu Rezervi 840 840 Rezerva . /rv/ fOmm/. CUC ^^,2 * 1 ______~ AFY4*lumm‘* r Yb MW Coloana de 7900 2620 2620 IPY32 ■ ■ alimentare 2660 Pi - 7, Sk 'W cos?=0,S5 Fig. 1.18. Schema secundară a tabloului de lumină (parter) TLP. • în calculul puterii, în cazul lămpilor fluorescente, la puterea nominală a acestora se viaugă și puterea balastului care este dc 10 W pentru lămpile de 20 și 40 W și 13 W pentru ampa de 65 W. 19 Fig, 1.19. Schema generală de~ distribuție: a — schema de principiu; b — schema tabloului general de lumină. AFYi^Omn^FYGmm¹ IPY32 Hr. Nr coloa- tablou Pi R S T na W W iy CI TLZ 9.600 3.200 3200 3200 C2 TL1 9000 3.000 3000 3000 03 TLP 7900 2.620 2620 2660 U TLS 6500 2200 2.000 2.100 05 Rez. 3000 1000 1000 1.000 TOTAL 36000 12020 12020 11360 W ^0 g5 -----------<^0.8 b .20 Planul parterului pentru instalația de iluminat normal și de siguranța și prize, cu circuitele executate aparent 4-^1 ce i PIAG \ 21.0/2 ⁶~C~1 | 3,0 m Pa ¹ Birou proiectare , FMGl AAO/2. , PmIiOOW . ᵣ FIAG I 2C0/2 , ³ ⁶.^3~T’3^Tⁱ Fo2 Dactilografe FpL Birou proiectare FIAG\ CLQ/2 ᵣ CC p/to Po5 Atelier machete // b / ,y ₂FIDA\ 255/2 ce I 3ₜ0m FIA \22Q/2 °C$ |jrS7r 75W 295m LS / / (am Po 5 C uloar X* CV} PcBCasa scară 1 aoy p 11 Po7 Qufet TGL PfFmi !P Ja el of___ \~l7^ÂFY2^25^f PGO CG C6 FIA C7 de la subsol ri.sig.AFY2 -25n^{lPY16 Director kl-îll. Pol Cantabilitate QS tio •pj C7AFY2x2ₜSmxFlPY 16 / )TLP tT¹ a b 1PY ~"a 75W ' 2,55 m ^0/2. 3,Om L^₉ C9:AFY2‘25mm2/JPY16 CWAFY2* (.m^F'fZ^mn^/lPrW L E G E H O D2-P1 la subsol AFYZ'^^r.m'i/lPYiS AAO ilsig. IJGW I 2,3m Circuit executai îngropat in placa plafonului circuit execute! îngropat in ploca pardoselii Circuit executai îngropat in tencuială Traseu pentru mai ihulte circuite (între 7c:tîe lentrclizcte șl itjg ceelmlmtJllPJ C1: Am*25mmVIPY16CB:AFYZ'tf ^/Ipy 16 C2t AFYZ* 2,5mm2f iPYlDC&AFfZ' Airu&H2Smrf/M 19 C3:AFY2<2,5m/;ⁱ/IPri6 C51AFY2A ^naf/iFYîS la subsol It.siS.AFYZ'țSnimVIPYIG D2-03 C4:AFY2»2,5mmt/lPYM csAFfs.^snaviens CSAF'tZ'lSmmHHlS C9^ Fti-Fn^F f25mm,/lPri3 CIMFTZ. (fmt,Fr25mn»lPrB 03-DL C&AFYZtZSmmyiPriS ClOAFYZt 4mm^FYZ5(om> IPH8 în mod asemănător sc întocmesc schemele secundare și pentru celelalte tablouri de lumină din clădire. în exemplul ales acestea sînt tablourile de lumină de la subsol (TLS), etajul 1 (TL1) și etajul 2 (TL2). < După întocmirea schemelor secundare de distribuție se stabilește schema generală de distribuție pentru iluminat și prize. Pentru exemplificare, în figura 1.19 este arătată o astfel de schemă pentru construcția aleasă. în figura 1.19, a este indicată schema generală de principiu din care rezultă poziția în clădire a tablourilor secundare, a tabloului general (TGL) și a co- fretului la branșament (CB) pe verticala clădirii și modul cum se face ali- mentarea acestora; de la cofret la TGL printr-o coloană generală și de la TGL la tablourile secundare prih coloane individuale. Schema aleasă este L schemă de distribuție radială simplă. în figura 1.19, b se arată schema TGo din care rezultă: destinația coloanelor, puterea instalată pe fiecare coloană și modul cum aceasta este repartizată pe cele trei faze, puterea instalată pe coloana generală și repartizarea ei pe faze, cît și aparatele ce se prevăd pe TGL și în cofretul de branșament. • Se trece apoi la transpunerea în planuri a schemelor elaborate. Pe aceleași planuri pe care s-au amplasat corpurile de iluminat, întreruptoarele și prizele, se amplasează tablourile electrice, se trasează circuitele și coloa- nele electrice. Circuitele electrice se pot duce: — aparent ye elementele de construcție (fig. L20). Traseele acestora urmă- resc elementele de construcție (pereți, tavan, grinzi, stîlpi) iar dozele sc pre- văd în locurile în care este necesară tragerea sau ramificarea conductelor electrice; — îngropat- în clementele dc construcție (fig. 1^0» îⁿ placa plafonului (sau peste aceasta în pardoseala nivelului superior), în pereți sauînpardo- Fig. 1.22. Detaliul dozei Dl 2S seală. In acest caz nu se mai prevăd doze pe fiecare circuit în parte, ci doze comune pentru mai multe circuite. De aceea, înainte de trasarea propriu- zisă a circuitelor se amplasează aceste doze (notate cu Dl ... D5 în figura 1.21). Poziția lor se alege în așa fel, îneît distanța dintre ele și de la doză la corpul de iluminat sau priză să fie de 6 -9 m. Pe traseul ales, tubul de protecție trebuie să nu facă mai mult de trei coturi la 90°, pentru a permite tragerea ușoară a conductelor în tuburi. Pentru a înțelege mai ușor rolul acestor doze comune (se mai numesc și doze centralizate), în figura 1.22 se arată modul cum se execută legăturile electrice în interiorul dozei D1. Pentru circuitele C8 și C10, doza Dl este de trecere de la doza D2 către doza D5 (unde se ramifică). Faza circuitului C/ este legată la întreruptorul dublu 1, de la care sosesc în doză două conducte: una leagă în paralel trei corpuri de iluminat (cele notate cu a) și a doua, pe celelalte trei (cele notate cu b). Conducta de nul de lucru se distribuie la toate cele șase corpuri de iluminat. Circuitele C2 și C3 asigură alimentarea a patru și respectiv a două corpuri de iluminat într-un mod asemănător. Faza circuitului C5 este adusă de la întreruptorul 6 (prin dozele D2 și D3) și legată la cele două corpuri de ilumi- nat de pe culoar. Nulul circuitului C5 s-a distribuit direct corpurilor de iluminat. în figura 1.23 s-a desenat schema desfășurată a circuitului pentru ilu- minatul de siguranță dc evacuare. Faza și nulul pornesc de la tabloul de siguranță, care s-a imaginat la subsol. în doza A suferă o ramificare; faza străbate prin subsol distanța pînă la verticala întrerup torului 14 (care se află la parter), împreună cu nulul de lucru necesar corpului de iluminat notat în schemă cu 1 (aflat la parter pentru marcarea ieșirii din clădire). Aceste două conducte urcă pe verticală pînă la doza E (din parter). .De aici, faza este dusă la întreruptorul 14 și readusă în doză, de unde se rami- fică la corpul de iluminat 1 și la corpurile de iluminat 2 ... 7. Pentru a ajunge la acestea din urmă, conducta este trasă pînă în doza A prin același tub de protecție prin care au fost aduse conductele de fază și nul în doza E. Din doza A faza (care a fost trecută prin întreruptorul 14) împreună cu nulul 24 de lucru urcă pc verticală, trecînd prin dozele B, C și D. In acestea suferă ramificări la corpurile de iluminat notate cu 3, 4-5 și 6—7; corpurile 3, 5 și 7 s-au imaginat în casa scării, iar 4 și 6 pe culoarele etajelor 7 și 2, în fața ușii care asigură accesul pe scară. Din doza A s-a legat și corpul de iluminat 2, imaginat la subsol pentru a marca scara. în stabilirea traseelor circuitelor electrice se ține seama ca acestea să nu străbată elementele dc rezistență ale construcției, cum sînt grinzile sau stîlpii. Totodată, ele trebuie să se găsească la anumite distanțe dc conductele metalice pentru apă rece, apă caldă, încălzire, gaze etc., ale căror valori minime sînt indicate în Normativul 1-7-78, Coloana de alimentare a TLP vine de la subsol (unde este prevăzut TGL). Coloanele pentru tablourile TL1 și TL2 străbat placa peste subsol și își continuă traseul pe verticală, uimind să se oprească una la etajul 1 și a doua la etajul 2. Cofretul de branșament este prevăzut lingă intrarea principală, pe pere- tele exterior. Din acesta, coboară spre subsol coloana .generală ce va ali- menta TGL. 3 . Dimensionarea elementelor instalației electrice de lumină și prize Dimensionarea instalației de lumină și priza constă în: — dimensionarea circuitelor dintre tablourile electrice secundare și recep- toare ; — dimensionarea coloanelor secundare dintre TGL și tablourile secundare; — dimensionarea coloanei generale dintre cofretul de branșament (sau nn post de transformare) și TGL. în toate aceste cazuri se determină secțiunea conductelor electrice, a tu- burilor dc protecție și a aparatelor necesare pentru acționare, protecție sau mas ură. • Dimensionarea circuitelor se face în funcție de curentul nominal al circuitului. Dacă circuitul este monofazat, acesta se determină cu relația: unde Pi este puterea instalată pe circuit, Uf = 220 V este tensiunea de fază a rețelei și cos q factorul de putere al circuitului. Puterea instalată se determină prin adunarea puterilor tuturor receptoarelor alimentate pe circuit. Dacă circuitul este trifazat, curentul ncininal se determină cu relația: T A.= —------------ (1.34) \3 U cosy, unde U = 380 V este tensiunea de linie a rețelei. în funcție de valoarea acestui curent se determină siguranța fuzibilă pentru protecție la suprasarcină și scurtcircuit. Trebuie amintit că siguranța fuzibilă se caracterizează prin curentul flizibilului* IF. Sc pune condiția ca: Ip In (1.35) ♦ Valorile acestuia sînt date în tabelul 3.2 din manualul de clasa a Xl-a. 25 și se stabilește valoarea lui IF. Apoi se alege siguranța fuzibilă (cu legături în față LF, cu legături în față tip industria] LFᵢf sau cu mare putere de rupere MPR). După dimensionarea siguranței fuzibile se calculează secțiunea conductelor electrice. Pentru aceasta trebuie știut că unei conducte sau unui cablu electric îi corespunde un curent (numit intensitate maximă admisibilă Iₘₐ) pe care îl poate suporta un timp infinit fără ca izolația sa se încălzească peste o limită admisibilă. Valoarea intensității curentului Iₘₐ depinde de: — tipul conductei sau cablului; — temperatura mediului ambiant; — secțiunea conductorului; — numărul de conducte active (parcurse de curent) ce se montează îm- preună în tubul de protecție. Valorile curentului Iₘₐ au fost stabilite pe cale experimentală. Secțiunea conductorului electric trebuie să se aleagă de cea mai mică dimensiune pentru care se respectă relația: Tⁿa>~w' După ce a fost stabilită secțiunea conductelor, se alege dimensiunea tubului de protecție pentru conducte. Pentru aceasta, se alege natura tubului de pro- tecție, în funcție de condițiile de montare, iar diametrul său nominal se alege în funcție de numărul și secțiunea conductelor ce trebuie montate în el. • Dimensionarea coloanelor secundare se face în funcție de curentul nominal prin acestea. Relațiile de calcul sînt (1.33) cînd coloana este monofa- zată (cum este cazul coloanelor pentru tablourile din apartament) și (1.34) cînd coloana este trifazată, în care P reprezintă puterea instalată pe coloană. Pentru alegerea siguranței fuzibile se pune aceeași condiție (1.35) la care se adaugă următoarea regulă: 1F trebuie să fie mai mare cu cet puțin două trepte (din gama de valori J p] decît valoarea maximă IF prevăzută pe cir- cuitele tabloului. De exemplu, dacă pe un tablou de lumină siguranța maxim (pentru circuite) este de 10 A, este necesar ca pe coloana acestui tablou să se prevadă o siguranță mai marc sau cel puțin egală cu 20 A. Pentru alegerea secțiunii și a tubului de protecție se procedează la fel ca Ia dimensionarea circuitelor. Pe coloanele secundare, în mod obișnuit se prevăd și întreruptoare elec- trice. Acestea sînt caracterizate prin: — curentul nominal Iₙᵢ> curentul pe care îl poate suporta în regim per- manent fără ca părți din întreruptor să se supraîncălzească sau să se distrugă; — curentul de rupere 7ᵣ, curentul pe care îl poate suporta la închidere sau deschidere (atunci cînd se formează arc electric) fără să se deterioreze. în general, curentul de rupere, este cu mult mai marc decît curentul nominal și de. aceea condiția care se pune pentru alegerea întrcruptoarelor este: (1.37) 26 Fac excepție dc la această regulă întreruptoarele manuale tip pîrghie, pentru care IT < 7*0 iar condiția de alegere a lor este: îᵣ > Tₙ. (1.38) • Dimensionarea coloanei generale se face în funcție de curentul nominal al acesteia, care se determină cu relația: / _ c*Pⁱ ¹¹ unde U, cos cp și Pi au semnificațiile cunoscute, iar c< este coeficienhil de simultaneitate în funcționare a receptoarelor de lumină și prizelor din clădire. Acesta se ia pentru: — clădiri industriale: 0,8; — clădiri administrative și de învățămînt: 0,8; — spitale (mai puțin grupul operator): 0,65; — creșe: 0,6; — complexe comerciale: 1,0; — depozite: 0,5; — blocuri de locuit cu 2— 4 apartamente: 1,0; 5— 9 apartamente: 0,78; 10—14 apartamente: 0,63; 15—19 apartamente: 0,53; peste 20 apartamente: 0,49. în continuare, siguranța fuzibilă, secțiunea conductoarelor, tubul de pro- tecție și întreruptorul se determină la fel ca pentru coloanele secundare. Dacă TGL este un tablou mare (din punctul de vedere al puterii instalate, numărului de coloane ce pleacă din tablou și al importanței construcției), pe acesta se pot prevedea următoarele aparate de măsurat *: — voltmetru cu cheie voltmetrică, pentru a se putea măsura tensiunea pe fiecare fază și între faze. Acesta se protejează la scurtcircuit cu siguranțe cu /ₚ = 6 A; — ampermetre de 0—5 A, montate pe fiecare fază prin intermediul cîte unui reduc tor dc curent. Rcductoarelc se execută în următoarea gamă de curenți primari (tipul CIS}'. 7,5; 10 ; 15; 20 ; 30 ; 40 ; 50 ; 75: 100 ; 150 ; 200; 400; 600; 750; 1 000; 1 500; 2 000; 3 000 A. în secundar curentul maxim este de 5 A în toate cazurile; — contor de energie activă (monofazat CAM-6; trifazat CA-32, sau CA-43) care' se leagă tot prin intermediul reductoarelor de curent, ca și ampcrmetrele. După dimensionarea întregii instalații electrice de lumină, aceasta se verifică la pierderea de tensiune **. Normativele în vigoare limitează această pierdere astfel: — de la cofretul de branșament pînă la cel mai îndepărtat corp de ilumi- nat din clădire: A £7% < 3%; — de la postul de transformare pînă la cel mai îndepărtat corp de ilu- minat din clădire: AZ7% 8%. * Sc vor revedea noțiunile învățate în manualul dc clasa a Xl-a (vezi capitolul 3). ** Calculul la pierdere de tensiune s-a făcut în manualul de clasa a Xl-a, la capitolul 7. 27 Exemplu de calcul pentru dimensionarea de lumină, și elementelor instalației electrice prize* • Calculul circuitelor Se alege pentru calcul circuitul C4 (din fig. 1-18) cu Pi = 1 200 W. Aplicînd relația (1.33) rezultă: ■ ¹²°L^₅,7A. 202 0,95 Respectînd condiția (1.35), rezultă curentul (uzibilului If — 6 A și se alege o sigu- ranță, fuzibilă tip LFᵣ 25/6 -4. Aplicind relația (1.36) rezultă: A — 7,5 A. 0,8 0,8 Se aleg conducte din aluminiu, izolate cu PVC (AFY p Din normativul 1-7-78 re- zultă o secțiune a conductoarelor de 2,5 mm², deoarece lₘₐ ~ 18 A > 7,5 A (s-a utilizat coloana corespunzătoare lui AFY și numărului 2 de conducte în tubul de protecție). Deoarece instalația se montează îngropat, se alege un tub de protecție de tip IPY. Din normativ rezultă pentru 5 — 2,5 mm² și 2 conducte, un tub IPY 16. Deoarece celelalte circuite au puterea instalată mai mică decît a acestuia, pentru toate se vor alege conducte: AFY12 % 2,5 mm² în tub IPY 16 și siguranțe care să respecte condiția (1.35). Observație. Deoarece in prize este posibil să se introducă receptoare de putere mare (peste puterea de 800 W, care esre o putere medie de calcul), pentru acestea se adoptă constructiv conducte AFY 2x4 mm² -j- FY 2,5 nxm²/TPY 18 și siguranțe fuzibile LFi25î\6 A. • Calculul coloanei TLP * Folosind relația (1.34) rezultă: n ~ --- y/3 U costp _ 7 900 V?. 380’0,95 12.6A, Respectînd condiția (1.35), ar rezulta un fuzibil If — 16 A, valoare ce este egală cu cea a Rizibilului de pe circuitul de priză. De,, aceea se alege If — 25 A (cu două trepte peste valoarea de 16 A). Siguranța fuzibilă a coloanei va fi LFi 25Ș25 A. Aplicînd relația (1.36) rezultă: = — - 1,25 A. 0,8 0,8 S’e alege pentru coloana TLP rot o conductă AFY. Din normativ rezultă secțiunea de 10 mm², pentru care IJₙₐ — 33 A este mai mare decît 31.25 A (s-a utilizat coloana pentru patru conducte). Rezultă secțiunea coloanei: AFY 4 x 10 nun² | FY 6 mm². Tubul de protecție va fi IPY 32. Pentru întreruptorul prevăzut pe coloană (tip pirghie), se alege valoarea Iₙ = = 25 A, deci IP 25 A respectă condiția 1.28, deoarece Iᵣ = 16 A> 12,6 A). a Calculul cokanei TGL Aplicind relația (1-39), rezultă: cₛPi 0,8 ■ 36 000 In • -7=---------- — = 46,1 A. 46,1 A), Pe coloană se mai prevăd ampermetre de (0 — 5 A), legate prin reductoare de curent C1S de 50/5 A (50 > 46,1 A) și un contor de energie activă CA-43, legat tot prin trei reductoare CIS 50/5 A. Voltmetrul de 0 — 400 V este legat prin cheia volt metrică CV și este protejat la scurtcircuit de siguranțele LFi 25i6 A. B. INSTALAȚII DE FORȚĂ Se vor face referiri numai la instalațiile electrice pentru alimentarea mo- toarelor electrice asincrone care sînt cele mai reprezentative dintre insta- lațiile de forță. 1. întocmirea schemelor și planurilor instalației de forța Poziția în plan a motoarelor electrice este hotărîță de poziția mașinii sau utilajului pe care-1 antrenează. Acestea se amplasează la o distanță suficientă între ele, sau între ele și perete, pentru a permite manevrarea ușoară la montare sau la demontare, pentru a înlesni accesul ușor în timpul verifi- cărilor și întreținerii. ' Fiecare motor trebuie să fie alimentat pe un circuit electric propriu și să fie prevăzut,cu: — relee termice pentru protecție la suprasarcină; 29 e7 11kW e8 FU-, e27 el-el Ci e5-,.s 7 £2 AFY3*25mm2/>£L7l e25rnș27 c 28 ^^t^TCA10A AF'/3*2,5mm²lPEL 17 7 __- 1,5 mmz m₅ e29^ᵣ^31 C12 P3? ^.jAFY3>2,5^Fyi,5mm'^—- e33...$35 -SB- PEL13,5 C13 ^36 'o---o—¹ l-o ------------- C J.'< -<70 1,1 kW 1,1k W 75 kW 7,5kW IfikW 1,5 kW 2,2kW 2,2kW tf- ii r e71.^73 ^TJ/ e46,7 7 °2 7 P100 A Fig. 1.25, Schema de distribuție pentru TF1. ³V ho5kW -Y !ₙ 1,5kW Rez3kW > 0,1kW Pₜ 35,3 kW 30 — siguranțe fuzibile pentru protecție la scurtcircuit; — un aparat de acționare (manual sau automat). Pentru a limita curenții mari ce sînt absorbiți din rețea la pornire (care provoacă căderi de tensiune pe linia de alimentare), motoarele cu puterea mai mare de 5,5 kW trebuie pornite în stea. în felul acesta, curentul de pornire se micșorează de trei ori față de pornirea prin legare directă la rețea (legarea în triunghi). în cadrul instalațiilor de forță sînt cuprinse și insta- lațiile pentru prizele electrice de forță, mono- și trifazate, de curent continuu sau de tensiune redusă. Pentru o identificare ușoară, atunci cînd astfel de prize se găsesc împreună, ele se execută de forme diferite sau de culori diferite și sînt prevăzute cu plăcuțe pe care este înscrisă tensiunea de utilizare. Pentru întocmirea schemelor și planurilor instalației de forță se proce- dează la fel ca în cazul instalațiilor dc lumină, adică: • Se stabilește poziția fiecărui receptor de forță (motor sau priza) în planul de arhitectură. în figura 1.24 este exemplificat acest lucru pentru un punct termic. Caracteristicile motoarelor sînt determinate de condițiile tehnologice, iar caracteristicile prizelor se stabilesc astfel ca la acestea să poată fi acor- date unele receptoare portabile necesare reparațiilor, întreținerii, cum ar fi: aparate de sudare, mașini de găurit, polizoare, lămpi portabile la ten- siune redusă (24 V) etc. • Se întocmește schema de distribuție a fiecărui tablou de forță din clădire. Tabloul de forță se prevede pentru alimentarea unui grup de receptoare care se află într-o unitate funcțională, cum ar fi, de exemplu, receptoarele dintr-un punct termic (fig. 1.25), dintr-o stație de hidrofor, dintr-o centrală ter- mică, dintr-un laborator de încercări, dintr-un atelier mecanic etc. Numărul de receptoare ce pot fi alimentate dintr-un tablou de forță este variabil. El este limitat de regulă de dimensiunile pc care Ic poate avea tabloul elec- tric. De aceea, tablourile de forță pot avea puterea instalată de valori de la cîțiva kW pînă la zeci și chiar sute de kW. în figura 1.25 s-a desenat schema de distribuție a tabloului de forță TF1 din figura 1.24. Aceasta cuprinde nouă circuite pentru motoare (șapte cu pornire directă și două cu pornire stea-triunghi *, un circuit de prize trifa- zice cu puterea de 5 kW, un circuit de prize monofazice cu puterea de 1,5 kW, un circuit trifazat de rezervă cu puterea de 3 kW și un circuit de tensiune redusă (24 V), legat în fața întrerup tor ului general (pentru a fi utilizat și în cazul în care este deschis întreruptorul), de putere foarte mică (100 VA) pentru lămpi portabile. Caracteristicile electrice ale motoarelor sînt date în tabelul 1.2. TABELUL 1.2 Caracteristicile electrice ale motoarelor din TEI Puterea instalată Turația Randamentul Factorul de putere Raportul Pi fkWj [rat/min] n co$ 9 i i 1.1 1 500 0,73 0,78 6 1,5 1500 0,76 0,79 6 2,2 1000 0.77 0.74 5.5 7,5 1500 | 0.855 0,84 6,5 1 1 * Ip este curentul de pornire al motorului, dacă acesta este conectat direct la rețeaua electrică ♦ Sc vor revedea noțiunile învățate în capitolele 2 și 3 din manualul de clasa a Xl-a. 31 Tabloul electric TF1 arc o putere instalată de 35,3 kW. • Se întocmește schema generală de distribuție a instalației de forță. Aceasta se întocmește după aceleași principii ca și schema generală a insta- lației de lumină, motiv pentru care s-a considerat că nu este necesară o exemplificare a acesteia. • Sc trccc apoi la transpunerea în planuri a schemelor elaborate. Circui- tele de forța sînt mult mai simplu de trasat decît cele de lumină, deoarece pe un circuit se află un singur motor, iar circuitele de prize nu diferă de cele de priză din instalația de lumină. Circuitele se pot executa: — aparent, pe elementele de construcție. Aceasta este soluția cel mai des adoptată, montarea circuitelor făcîndu-se pe pereții încăperii. Deoarece tubu- rile de protecție sînt mult mai expuse la lovituri mecanice, în astfel de încă- peri acestea se execută de regulă din metal (PEL sau țeava); — îngropat în elementele de constiucție. Soluția îngropat sc alege foarte des cînd motoarele se află departe de pereții încăperii, sau cînd distanțele dc la tablou la acestea dc-a lungul pereților este dc asemenea mare. în astfel de situații, circuitele electrice se montează îngropat în pardoseala încăperii, fie direct în pardoseală (la cel puțin 1,5 cin de suprafața acesteia), fie în canale special făcute și acoperite cu lablă striată. Canalele pentru circuitele de forță trebuie să fie prevăzute cu sisteme de scurgere și evacuare a apei (cu pantă către sifoane de pardoseală, special montate pe traseul lor). în figura 1.26 este desenat planul instalației dc forța din punctul termic din figura 1.24. O parte din circuite este dusă aparent pe pereții încăperii, iar o altă parte este dusă îngropat în pardoseală. Pentru motoarele ... m₃, tuburile de protecție ies din pardoseală chiar lîngă fundația (postamentul) acestora. Pentru restul motoarelor, tuburile de protecție trec de pe perete pe pardoseală și apoi se ridică pe fundația motoarelor. Pe porțiunea de la Fᵢg. 1.26. Planul instalației de MA P«*‘™ «ⁿtra,a ,crmⁱcă- 32 perete la fundație aceste tuburi sînt protejate cu țevi din oțel. în cazul în care pe lîngă perete se circula în mod frecvent, tuburile de protecție se îngroapă în pardoseală. Ca și în cazul circuitelor pentru instalația de iluminat, circuitele de forță nu trebuie sa străbată clementele de rezistență ale construcției și trebuie să se găsească la distanțe corespunzătoare de celelalte conducte metalice pentru apă rece, caldă, pentru încălzire, gaze etc. Coloanele de legătură, atît cele secundare (dintre tabloul general de forță TGF și tablourile secundare TF) cît și cea generală (dintre CB — sau PT — și TGF), se vor duce pe drumul cel mai scurt dintre punctele pc care le unesc, în condițiile respectării distanțelor minime admise între elementele insta- lației electrice și elementele altor instalații sau elemente de construcție (Normativ 1-7-78). 2. Dimensionarea elementelor instalației electrice de forță • * Calculul prezintă cîteva particularități față de cel pentru iluminat, atît datorită naturii receptoarelor, cît și numărului marc de aparate de acționare și protecție ce se prevăd. • Calculul circuitelor cuprinde: — determinarea secțiunii conductelor de fază și a tubului de protecție: — alegerea contactorului pentru acționare; — alegerea releului termic pentru protecție la suprasarcină; — alegerea siguranțelor fuzibilc pentru protecție la scurtcircuit. Calculului circuitului pentru pornirea directă a motorului. Determinarea secțiunii conductelor de fază și a ticlui de protecție. Se cal- culează curentul nominal al motorului cu relația: Iⁿ~ (L⁴°) unde V — 380 V este tensiunea de linie, Pi este puterea instalată a moto- rului (în W), cos 9 este factorul de putere al motorului iar 75 randamentul electric al acestuia. Caracteristicile 7) și cos 9 se aleg în funcție de puterea P₄ și de turația motorului din STAS 1764-74. Secțiunea de fază se determină din condiția: Iₘa> In, (1-41) unde Iₘₐ este curentul maxim admisibil al secțiunii alese. Secțiunea aleasă se verifică la densitatea de curent la pornire (JP), care trebuie să fie: A F < 20-------- pentru aluminiu; (1.42) mm² A A < ³⁵ ^7 pentru cupru. 33 Densitatea de curent la pornire se calculează cu relația: unde ra'portul — IJI» este dat în STAS 1764-74. Dacă condiția (1.42) nu este îndeplinită, se mărește secțiunea pînă ce aceasta este satisfăcută. Alegerea contaclorului pentru acționarea circuitului se face respectînd condiția Ac > A» (1.4 4) unde Iₙc este curentul ncminai al contactorului. Alegerea releului termic pentru proiecție la suprasarcină. Releele termice trifazate utilizate în mod curent sînt releele tip TSA. Acestea sînt. carac- terizate prin curentul ncminal al echipamentului (A)«t și curentul de ser- viciu (A). Relenl termic se echipează cu un giup de trei bimetale, care cores- pund unui anumit curent de serviciu. Prin construcție, releul termic permite un reglaj al curentului între (0,6—1,0) A- Alegerea releului termic constă în alegerea curentului de serviciu, astfel ca: 0,6 A < A <■ A (1.45) deoarece releul se reglează ulterior la valoarea curentului nominal ce trebuie supravegheat și evident, acesta trebuie să se afle în domeniul de reglaj. Releul alesS se exprimă prin denumirea lui si mărimea curentului dc serviciu, de exemplu: TSA 10 A (A = 3,3 A); TSA 32 P(I. = 10 A) etc. Alegerea siguranțelor fuzibile pentru protecție la scurtcircuit. Valoarea fuzi- bilului (A) rezultă din condițiile: A > A, 1F > (A)rT’ A unde A, A« Și A au semnificațiile cunoscute, iar (A)c Ș> (A)rt valo- rile maxime ale fuzibilului care protejează contactorul și releul termic de curentul de scurtcircuit (în sensul că siguranța fuzibilă se topește mai repede decît îi este necesar curentului de scurtcircuit să distrugă aparatele). Valo- rile (A)c Și ^f)hț date în Cataloagele de aparate (ale întreprinderii constructoare) în funcție de curentul nominal al contactorului și respectiv curentul de serviciu al releului termic. Exemplu de calcul pentru circuitul motorului de 2,2 kW* Folosind datele din tabelul 1.2 și relația (1.40) rezultă curentul nominal: 2 200 _ Z" ⁼ V'T- 380 • 0,74 ■ 0,77 ³,⁹ A' * Sc vor consulta și folosi Normativul 1-7-78 și Cataloagele de aparate. 34 Alegînd conducte AFY și știind că circuitul arc trei conducte active, din normativ rezultă o secțiune s = 2,5 mm², deoarece fma — 16 A > 5,9 A. Densitatea de curent la pornire este: K^Iₙ 5.5 5,9 „ A . A * s 2,5 mm² mm² deci circuitul de alimentare va Ii AFY 3 x 2:5 mm³ -r FY 1,5 mm² protejat m tub PEL 13,5. Sc alege un contactor TCA 6A (deoarece 6 A > 5,9 A) pentru care rezultă (/»£ = = 20 A. Se alege un releu TSA 10 A (fₛ = 8 A) (deoarece curentul nominal de 5,9 A este cuprins în domeniul in care se poate regla curentul releului termic: 0,6 8 = 4,8 A pînă la 1-8 = 8 A) pentru care rezultă = 25 A. Pentru siguranța fuzibilă se pun condițiile (1-4.6): Ip — 5,9 A Ip 6 A; IF 5,5 -5,9 =-----13-------- ¹³A-*/r^ ¹⁶ A: IF (Wc =* 20 A —»> Ip < 20 A; Ip ~ 25 A —* I? 25 A; Ip <3Iₘₐ = 3 -16 = 48 A - Ir < 35 A. Din sistemul de inegalități de mai sus rezultă If = 16 deci se aleg trei siguranțe fuzibile LFi 26/16 A. Calculul circuitului pentru pornirea Y/A a motorului, în figura 1.27 este desenat desfășurat circuitul principal al motorului dc 7,5 kW care pornește cu comutator Y/A. Rezultă că pc porțiunea Fig. 1.27. Circuitul motorului pentru pornire stea-triunghi. dintre barele tabloului și pornitor curentul este Iₙ (calculat cu relația 1.40), iar între pornitor și motor curentul este IJyli, Curentul Iₙ conduce la determinarea unei secțiuni iar curentul Iₙj43 la o secțiune s₂ mai mică decît sₚ prin respectarea con- diției (1.41). La densitatea de curent se va verifica numai secțiunea mică s₂ și relația (1.43} pentru cazul pornirii Y/A devine: ___ j>y______ /p ___ S₂ 3 • 52 3 • $2 (1.47) unde IPY este curentul de pornire în stea, care este de trei ori mai mic decît curen- tul la pornirea directă (1^. Contactoarele se vor alege din condiția: (1.48) iar curentul de serviciu al releului termic din condiția: 0.6 /. < £ « I. (1,49) 35 Pentru siguranța fuzibilă, relațiile (L46) devin: IF > In J > p , F " 2 3-2 6 (1.50) IF (IF)> IF (IF)rT> Ip 3 Iₘa2 unde Iₘₐ2 e⁵te curentul maxim admisibil corespunzător secțiunii s₂. Exemplu de calcul pentru motorul de 7.5 kW* Folosind dalele din tabelul 1.2 și relația (1.40) rezultă curentul nominal: 7 600 T" ” ^7-380 • 0,84 • 0,855 " ¹⁵,⁹ A‘ Pentru conducta din aluminiu AFY, din normativ rezultă = 2,5 mm², deoarece = 16 A > 15^ A. - Curentul Zₙ/v3 I = 9,2 A conduce la aceeași, secțiune — 2,5 mm³ = 16 A). înlocuind în relația (1.47), rezultă densitatea de curent: . ,M_*_ < a,, 3 • s₂ 3-2,5 mma mm³ deci circuitul de alimentare va fi format din: AFY 3 x 2,5 mm² -j- FY 1,5 mm² intre barele tabloului și pornitor (în interiorul tabloului) și din AFY 3 x 2,5 mm¹ + FY 1,5 mm-jPFL 13,5 + AFY 3 X 2,5mm⁸/PEL 11 intre pornitor și motor. Se alege un contactor TCA 10 A (ce îndeplinește condiția 1.48: 10 A > 9,2 A), pentru care rezultă (Ip)c — $5 A. Se alege un releu termic TSA 10 A (Z, = 10 A) (ce îndeplinește condiția 1.49: 0,6 40 A < 9,2 A < 1 -10 A) pentru care rezultă 35 A. Condițiile (1.50) devin: IF > In - 15,9 A -+ IF 16 A; IVY _ KJn _ 6.5 .15.9 'T “ "TT ⁻ 6 “ ,⁷’² A IF ^f)c = 35 A IF 35 A; !p 35 A —* Ip 35 A; ly « 3 1^ = 3 • 16 » 48 A Ip < 35 A, Din inegalitățile de mai sus rezultă Ip = 20 A și se aleg trei siguranțe LFi 25/20 A. • Calculul coloanelor secundare cuprinde: — determinarea secțiunii conductelor de fază și tubului de protecție; — alegerea întrcruptorului; — alegerea siguranțelor; — alegerea aparatelor de măsurat. * Se vor consulta și folosi Normativul 1-7-78 și Cataloagele de aparate. 36 Determinarea secțiunii conductelor de fază și tubului de protecție. Șe calculează curentul nominal al coloanei cu relația: T * c-⁵¹) unde U și Pₜ au semnificațiile cunoscute, cc este coeficientul de cerere al puterii pe coloană și cos factorul dc putere mediu al tabloului. Coeficientul de cerere se calculează cu relația: Cc--------’ unde c₉ este coeficientul de simultaneitate și reprezintă raportul unde P„ este puterea în funcțiune simultană și PT puterea totală instalată, n — numărul de receptoare în funcțiune simultana și Ar — numărul total al receptoarelor alimentate de tablou (motoare, prize etc.). Valoarea lui n se apreciază de către tehnologul instalației prin analiza atentă a procesului de producție. în felul acesta coeficientul c* se poate determina: Ci este coeficientul de încărcare al receptoarelor, coeficient ce se poate determina, numai dacă se cunoaște inodul concret cum a fost dimensionat fiecare receptor în parte. Cum aceasta este greu de știut, pentru calculele practice se adoptă Ci = 0,95—0,96; 7)ᵣ — ranciamentul rețelei, care arc valori de 0,98—1,0; — randamentul mediu al motoarelor în funcțiune simultană. Cunoscînd cele n motoare în funcțiune din definiția randa- mentului rezultă: _ 1___ „ p s- 1 fu (1.54) Factorul de putere mediu cos se determină adunînd fazorial curenții 7„ₙ (în funcțiune simultană), defa- zați față de tensiunea de la borne cu unghiurile ... 9» (unghiuri ce rezultă din valorile factorilor de putere cos ... cos 42 A, iar coloana este: A FY 3 x 16 mm² 4- FY 10 mm²/PEL 29. Curentul maxim pe coloană se determină cu relația (1.57), în care: Ip mar — 59,5 A (al circuitului f 10 — din tabelul 1.4); X Ini COS = 2,9 - 0,78 4- 2,9 • 0,78 4- 15,9 • 0,84 4- 3,8 • 0,79 4- 4- 5,9 - 0,84 = 25,3 A. 5 5] Ini sin + 2,9 • 0,626 4- 2.9 • 0,626 + 15,9 • 0,543 4 3,8 • 0,613 4- 1 4- 5,9-0,673 - 18,6 A. 40 Rezultă: Icₙₐₓ - 7(59,5-0,8 ■? 25,3)2 + (59,5-0,6 i- t8.6)= = 90.9 A, iar densitatea de curent pe coloană la pornire este: Jₚ = „ 5,7-A_ < 20—-------- • 5 16 mm² mm* ₐ Se alege un întreruptor manual tip pîrghie IP 100 (apliclnd relația (1.38) și utilizînd Cataloagele de aparate. Siguranțele luzibilc sînt date de relația (1.59): lp > Iₙ = 42,0 A > 50 A; ly b ₌ . ⁹⁰?_ = 45,5 A - J > 50 A; 2 2 < 3 = 3 • 43 = 129 A Jz < 125 A, Din inecnațiile de mai sus rezultă Tp = 50 A și se aleg siguranțele LFi 63/50 A. • Calculul coloanei generale se face în mod identic ca și calculul coloanei secundare. Fiecare din coloanele secundare va fi asimilată la nivelul TGF cu un circuit ai cărui parametri sînt cunoscuți. C. ÎNTREȚINEREA INSTALAȚIILOR ELECTRICE INTERIOARE DE JOASĂ TENSIUNE în timpul exploatării, instalațiile electrice trebuie să funcționeze la para- metrii pentru care au fost concepute și construite. Aceasta nu este posibil decît în condițiile în care instalațiile electrice sînt sub un permanent control. Controlul este necesar, deoarece, în timp, părțile componente ale unei insta- lații electrice se uzează în mod natural. Totodată instalațiile electrice mai pot fi supuse accidental la solicitări suplimentare. Cele mai importante dintre acestea sînt cele: — mecanice, datorită specificului procesului tehnologic, datorită vibra- țiilor elementelor de construcție în care acestea sînt înglobate sau pe care sînt fixate, datorită lovirii din neatenție etc.; — termice, datorită supraîncărcării la care pot fi supuse receptoarele elec- trice. Aceasta se poate datora nerespectării condițiilor de utilizare a insta- lațiilor tehnologice deservite de instalațiile electrice, efectuării unor mane- vre incorecte, neglijenței etc. în urma uzurii naturale și a solicitărilor suplimentare în instalațiile elec- trice apar defecte. Principalele tipuri de defecte care pot apărea sînt date în cele ce urmează. 1. întreruperea circuitului electric Dacă se constată că nu există tensiune la barele tabloului electric, eauzele pot fi: — topirea siguranței fuzibile datorită unui scurtcircuit (la lumină și prize este posibilă și o suprasarcină). Patronul siguranței se înlocuiește numai după cc este înlăturată cauza care a provocat topirea. Pentru aceasta, se 41 urmărește traseu] circuitului electric, căutîndmse locul unde s-a produs scurt- circuitul. Se reface legătura electrică, se schimbă siguranța fuzibilă și se repune sub tensiune. De cele mai multe ori, scurtcircuitul are loc chiar la bornele receptorului, datorită desprinderii uneia dintre legături; - slăbirea unei legături electrice, executată fie prin lipire, fie prin strîn- gere cu filet. în primul caz se reface lipitura (de regulă acestea se află în doze), iar în al doilea caz se strînge șurubul. Depistarea legăturii desfăcute se face din aproape în .aproape, pornind de la tabloul electric către receptor. Pentru aceasta se folosește detectorul de tensiune sau o lampă de control; — scoaterea din funcțiune a receptorului alimentat. în acest caz se verifică rezistența receptorului cu chmmctiul sau, dacă este posibil, se încearcă funcționarea lui ia o altă sursă de tensiune. Dacă este defect receptorul, acesta se înlocuiește sau se repară, în funcție de defecțiunea pe care a suferit-o. 2. Defectul|de|izolație Acest defect apare datorită îmbătrînirii izolației 'conductelor electrițc. Cele mai expuse sînt conductele solicitate la variații mari de temperatură. Defectul de izolație nedepistat la timp conduce la întreruperea circuitului electric, datorită unui scurtcircuit, sau poate provoca electrocutarea (prin atingere directă sau indirectă). Izolația defecta se observă cu ochiul liber în timpul verificărilor zilnice, sau prin măsurări ce se efectuează înainte de darea în funcțiune, după ce a avut loc o intervenție mai importantă la instalația electrică. Porțiunea defectă se înlocuiește. 3. Defectul în tabloul electric Aceste defecte pot fi datorate unor multitudini de cauze, cum ar fi: supraîncărcări, scurtcircuite prelungite, lovituri mecanice, incendii etc. Cele mai frecvente defecte care pot apărea la un tablou electric sînt: — slăbirea unei legături electrice dintr-o clemă sau bornă de prindere, în acest caz se strîng șuruburile; — deteriorarea clemelor de prindere. Se înlocuiesc clemele respective și se refac legăturile electrice; — deteriorarea unor aparate electrice (de comutare, de protecție, semnali- zare etc.). Se identifică aparatele defecte, se desfac din tablou și se înlo- cuiesc cu altele noi (sau cu aceleași aparate, după ce au fost reparate) de același tip și dimensiune; — deteriorarea izolatoarelor de susținere a barelor tabloului electric (pot fi sparte, rupte, smulse, slăbite etc.). Aceasta sc întîmpla numai la tablourile generale mari (ale unor secții din întreprinderi, clădiri social-administrative cu putere instalată mare). Toate izolatoarele deteriorate se înlocuiesc. Pentru înlăturarea defectelor, tabloul electric se aduce în atelierul de spe- cialitate. Fac excepție numai dulapurile și panourile electrice, cît și tablou- rile electrice mari ce nu ar putea fi transportate. 42 4. Defecte la corpurile de iluminat Defectele pot fi: — arderea lămpii. Se înlocuiește cu o lampă nouă cu aceleași caracteristici. Aceasta, este valabil atît la iluminatul incandescent (unde înlocuirea cu o lampă mai puternică ar duce la supraîncărcarea circuitului, iar cu o lampa mai puțin puternică ar provoca inconfort vizual), cît și la iluminatul fluo- rescent (unde modificarea culorii lămpii ar provoca de asemenea inconfort vizual). Schimbarea lămpii se va face fără demontarea corpului de pe poziție; - - deteriorarea starterului la corpurile de iluminat fluorescente. Cînd acesta este defect, lampa nu se aprinde sau descărcarea nu este stabilă. Se înlo- cuiește cu unul nou de aceeași putere, fără a demonta corpul de iluminat; — defectarea balastului la corpurile de iluminat fluorescente. în timpul funcționării lămpii se aude un zgomot supărător (ca un bîzîit), sau din corpul de iluminat se scurge o rășină sintetică. Balastul defect trebuie înlocuit cu unul nou de aceeași putere; — slăbirea legăturilor în borne sau în clemele de conexiuni. Acestea se strîng sau se înlocuiesc dacă slăbirea se datorește deteriorării bornelor sau clemelor; — spargerea, fisurarea, străpungerea părților izolatoare. Acesta se înlo- cuiesc, iar dacă nu este posibil întreg corpul de iluminat se înlocuiește; — la corpurile de iluminat pot să mai apară și alte tipuri de defecte, cum ar fi spargerea sistemului optic, murdărirea suprafețelor reflectante, deteriorarea sistemului de prindere etc. In acest cazuri se intervine, îulăturînd defectele pentru a nu afecta starea de confort vizual de la locul, de muncă sau buna funcționare din punct de vedere electric, a corpului dc iluminat. 5. Defecte la prize • Principalele cauze care provoacă defecte la prizele monofazice sînt: — supraîncărcarea, prin racordarea la acestea a unor receptoare de peste 2 000 W. Curentul mare care trece prin priză degajă o cantitate de căldură mai mare decît cea care poate fi evacuată de către elementele componente ale prizei. De aceea, o parte din căldura dezvoltată se acumulează în aceste elemente, ducînd la deteriorarea lor (deformarea sau topirea părților izola- toare plastice); — solicitarea mecanică repetată datorită introducerii și scoaterii fișelor din priză. Această solicitare afectează stabilitatea prizei în doză, care în timp duce și la solicitarea mecanică a conductelor de alimentare, favorizînd scurtcircuitul. • Aceste solicitări duc la apariția următoarelor defecte: — distrugerea parțială sau totală a prizei (topire, ardere). Priza se înlo- cuiește, iar pe perete, deasupra acesteia, se înscrie puterea maximă la care poate fi utilizată priza; — lipsa de stabilitate a prizei în doză. Se strîng șuruburile ghearelor de fixare a prizei în doză. Totodată sc strîng și șuruburile de la borne. 43 6. Defecte la motoarele electrice trifazate asincrone Utilizarea foarte diversă a acestor tipuri de receptoare face ca atît regimu- rile de funcționare cît și solicitările suplimentare la care pot fi supuse sa fie deosebit de variate. Repararea motoarelor electrice se face numai în atelierele de instalații electrice. Fac excepție motoarele foarte mari care ridică probleme de trans- port. La acestea, demontarea, remontarea, înlocuirea lagărelor, impreg- narea, uscarea, echilibrarea se fac pe poziția de montaj a motorului. Bobi- narea sau repararea bobinajului se execută în atelier (v. cap. 5 și tabe- lul 5.2). D. NORME DE PROTECȚIE A MUNCII în țara noastră sînt elaborate Normele, republicane de protecție a muncii care cuprind cadrul general de tehnică a securității muncii și normele de igienă a muncii. Acestea sînt obligatorii pentru toate ministerele, organele centrale ale administrației de stat, cooperatiste și obștești. Sub îndrumarea Ministerului Muncii fiecare din aceste departamente au elaborat Norme departamentale de protecție a muncii, obligatorii pentru toate organizațiile ce le au în subordine. • Personalul care lucrează la instalațiile electrice sub tensiune va folosi totdeauna mijloacele individuale de protecție împotriva electrocutării și acți- unii arcului electric. Acestea sînt: — mijloace de protecție izolante, care au drept scop protejarea omului prin izolarea acestuia față de elementele aflate sub tensiune sau față de pămînt. Cele mai importante mijloace de acest fel sînt: clești și prăjini electro- izolante (pentru a manipula siguranțele și separatoarele din instalațiile elec- trice exterioare)scule cu mînere electroizolante, mănuși, cizme, galoși, covoare, preșuri și platforme electroizolante; — indicatoare mobile de tensiune, pentru a verifica prezența sau lipsii tensiunii; — garnituri mobile de scurtcircuitare și legare la pămînt pentru protecție împotriva apariției tensiunii la locul de muncă (datorită conectărilor greșite, tensiunilor induse sau descărcărilor capacitivc); — panouri, paravane, împrejmuiri și semnalizări sau indicatoare mobile, folosite pentru a delimita zonele protejate și zonele de lucru; — plăci avertizoare care au rol: — de avertizare a pericolului pe care îl prezintă apropierea de elementele aflate sub tensiune; — de interzicere a unor acțiuni care ar putea duce la accidente; — - dc siguranță, prin care se aduce la cunoștință personalului executant că au fost luate unele măsuri înainte dc începerea lucrului și că se pot executa anumite manevre și lucrări (cum ar fi „Scos de sub tensiune”, „Lucrați aici 1”, „Urcați pe aici!”, „Legat la pămînt” ctc.); — de informare cu privire la unele puncte dc lucru (cum ar fir „Folosiți mănușile de proiecție”, „Lucrați numai cit cască de protecție", „Folosiți centura de siguranță” etc.). 44 Dc asemenea, la locurile dc muncă pentru diferitele lucrări în instalațiile electrice se vor afișa instrucțiuni de protecție a muncii, de acordarea primului ajutor în caz de electrocutare și dc prevenite și stingere a incendiilor. • Pentru scoaterea accidentatului de sub tensiune este necesar să se cu- noască următoarele: — atingerea cu mîna a unui conductor aflat sub tensiune provoacă în majoritatea cazurilor o contractare convulsivă a mușchilor, în urma căruia degetele se strîng atît de tare, îneît mîinile nu pot fi desprinse de pe conductor; — cel care intervine nu trebuie să vină în contact direct cu acciden- tatul aflat sub tensiune; — prima măsură care se întreprinde este scoaterea rapidă de sub tensiune a părții din instalație cu care accidentatul a venit în contact. Este necesar ca scoaterea de sub tensiune să fie completată de măsuri ca: — asigurarea securității accidentatului dacă acesta se află la înălțime; — asigurarea unui iluminat corespunzător în locul unde s-a produs accidentul, utilizînd o altă sursă de energic; — dacă deconectarea nu sc poate realiza rapid, se îndepărtează acciden- tatul de părțile aflate sub tensiune, întrebuințînd materiale izolante bine uscate (o haină, un par, o funie, o sdndură etc.). Este interzisă utilizarea unor elemente metalice sau a unor materiale umede. De aceea sc interzice tragerea de picioare sau de haine dacă acestea nu sînt bine uscate; — pentru tragerea accidentatului se pot utiliza mănuși din cauciuc elec- troizolant și galoși din același material; — accidentatul se va plasa pe un material rău conducător (o pînză uscata, o grămadă de haine uscate, o seîndură etc.); — pc cît posibil se recomandă a sc acționa cu o singură mină; — la nevoie conductorul sub tensiune se poate tăia cu un topor cu coada din lemn uscat. Pentru mai multă siguranță, operatorul se echipează cu galoși și mănuși din cauciuc; — dacă accidentatul nu și-a pierdut cunoștința, dar a stat un timp înde- lungat sub curent, trebuie să i se asigure o liniște perfectă pînă la venirea medicului și apoi 2—3 ore trebuie să stea sub observație; — dacă accidentatul și-a pierdut cunoștința, dar își păstrează respirația, va fi întins comod. I se vor descheia hainele (cravata, cămașa, cureaua, cor- donul etc.) pentru a se crea un curent de aer proaspăt, i se va da să miroasă amoniac și i se va frecționa corpul pentru a se încălzi. Medicul va fi chemat de urgență. Dacă respirația este greoaie, i se va face respirație artificială; — dacă lipsesc semnele de viață (respirație, bătăile de inimă, pulsul), accidentatul nu trebuie considerat decedat. I se va face imediat respirație artificială fără întrerupere. • Regulile de efectuare a respirației artificiale sînt următoarele: — respirația artificială sc aplică numai atunci cînd accidentatul nu respiră de loc, sau cînd aceasta este foarte greoaie și se înrăutățește în timp; — respirația artificială începe imediat după scoaterea de sub tensiune și continuă fără întrerupere, pînă la obținerea unui rezultat pozitiv, sau pînă apar semnele de moarte reală (pete pe corp și înțepenirea corpului); — înainte de a începe respirația artificială, accidentatul este eliberat ime- diat de hainele ce-i stingheresc respirația și i se deschide gura (dacă este încleștată, se introduce între măsele o scîndurică, o placă metalică sau o coadă de lingură). 45 Respirația artificială poate fi efectuată în două feluri: — prima metodă se aplică cînd cel ce efectuează respirația artificială este singur. Accidentatul se așază cu spatele în sus, cu capul pe o mină, cu fața într-o parte, iar cealaltă mînă,de-a lungul capului; sub obraz este bine să- i se aștearnă o pînză curată. Pe cît este posibil trebuie să i se scoată limba afară, fără a o ține cu mina. Persoana care acordă ajutorul sc va așeza în genunchi deasupra accidentatului, cu fața spre capul acestuia, în așa fel îneît coapsele accidentatului să se găsească între genunchii celui care acordă ajutorul. Se așaza palmele pe spinarea accidentatului, pe coastele inferioare, apucîndu-1 lateral. Numărînd „unu, doi, trei", corpul persoanei care dă ajutorul se va apleca treptat înainte în așa fel îneît greutatea corpului sa se sprijine pe mîinile întinse, și, în acest fel, se vor apăsa coastele inferioare ale accidentatului (expirație). Fără a dezlipi mîinile de pe spinarea acciden- tatului, persoana care dă ajutorul va reveni brusc în poziția inițială (inspi- rație). După ce va numără „patru, cinci, șase'*, persoana care dă ajutorul se va apleca din nou cu greutatea corpului său pe mîinile întinse numărînd „unu, doi, trei" etc.; — a doua metodă se utilizează cînd ajutorul este dat dc două persoane. Se așază accidentatulpe spate, punîndu-i-se sub omoplați un pachet de haine, în așa fel îneît capul să-i atîrne înapoi. Trebuie să i se scoată limba și să i se mențină afară, trăgînd-o în jos spre bărbie. Una din cele două persoane se așază în genunchi lîngă capul accidenta- tului, apucînd-1 de mîini lîngă coate și sc lasă încetișor pe părțile laterale ale pieptului acestuia (expirație). Numărînd „unu, doi și trei", ridică mîinile accidentatului, și i le dă peste cap (inspirație). Numărînd „patru, cinci, șase" apasă din nou mîinile pe piept etc. • Executarea, exploatarea, întreținerea și repararea instalațiilor electrice se vor face numai de către electricieni calificați. Electricienii care trebuie să execute lucrări sub tensiune vor fi autorizați, în mod special de conducerea întreprinderii. Persoanele care, deservesc instalațiile electrice trebuie să îndeplinească următoarele condiții: — să fie sănătoase din punct de vedere psihic; — să nu sufere de boli, sau să aibă infirmități care i-ar putea stînjeni în activitatea lor; — să posede cunoștințe profesionale și de tehnică a securității muncii și prevenire și stingere a incendiilor, corespunzătoare funcției ce o dețin; —- să. cunoască procedeele de scoatere de sub tensiune a persoanelor elec- trocutate și să le poată acorda primul ajutor. Pentru o hună însușire a cunoștințelor de tehnica securității muncii, de prevenire și stingere a incendiilor, de scoatere de sub tensiune și de acordare a primului ajutor, personalul muncitor este supuse următoarelor instructaje: — instructajul introductiv general, care se efectuează la angajare (ca și cu ucenicii, elevii și studenții la efextuarea piacticii). Durata acestuia poate fi între 8 ore și 2 zile în funcție de specificul întreprinderii. După instructaj, se face o verificare a cunoștințelor de protecția muncii al cărei rezultat sc menționează în fișa individuală de protecția muncii; — instructajul la locul de muncă, care sc efectuează la locul unde a fost repartizată persoana nou încadrată (sau transferată). Durata instructajului va fi de cel puțin 8 ore. Verificarea cunoștințelor se face de către șeful ierarhic 46 superior al celui ce a făcut instructajul. Numai dacă acestea au fost însușite în mod corespunzător persoana este admisă la lucru ; — instructajul periodic care sc efectuează la locul de muncă de către con- ducătorul acestuia. Acesta se efectuează la termenele fixate (o dată la 16 luni în funcție de natura locului de muncă) sau în următoarele cazuri: — dacă lucrătorul a suferit un accident de muncă soldat cu inca- pacitate temporară; — dacă lucrătorul a lipsit mai mult de 40 zile de la locul de muncă ; — cînd se modifică procesul tehnologic, condițiile de muncă, cînd se introduc utilaje și tehnici noi; — cînd s-au modificat Normele departamentale de protecție a muncii și cînd se execută lucrări speciale, diferite de cele pe care lucrătorul le execută în mod obișnuit. E. NORME DE PREVENIRE Șl STINGERE A INCENDIILOR Activitatea în mediul exploziv obligă la luarea unor măsuri care să prevină declanșarea unei explozii sau a unui incendiu. Pentru aceasta, în funcție de mediu, s-au stabilit o scrie de măsuri suplimentare ce trebuie respectate în mod deosebit. Cele mai importante dintre acestea sînt: — se interzice folosirea în stare defectă a instalațiilor electrice și a recep- toarelor de energic electrică de orice fel, precum și a celor uzate sau impro- vizate ; — se interzice încărcarea instalațiilor electrice (cabluri, conducte, tablouri, transformatoare) peste sarcina admisă ; — se interzice suspendarea corpurilor de iluminat direct de conductele de alimentare; — se interzice agățarea sau introducerea pc/în interiorul panourilor, ni- șelor, tablourilor electrice etc. a obiectelor de orice fel, precum și adăpostirea de obiecte sau materiale în posturile de transformare sau distribuție; — se interzice folosirea instalațiilor electrice neprotejate, în raport cu mediul (etanș la praf, la umezeală); — se interzice executarea lucrărilor de ințreținere și reparații a instala- țiilor electrice de către personal nccalificat și neautorizat; — sc interzice utilizarea lămpilor portabile alimentate prin cordoane improvizate sau uzate; — se interzice folosirea la corpurile de iluminat a filtrelor de lumină (abajururi), improvizate din carton, hîrtic sau alte materiale combustibile; — se interzice întrebuințarea radiatoarelor și a reșountor electrice în alte locuri decît cele stabilite și în condiții care prezintă pericol de incendiu; — se interzice folosirea legăturilor provizorii prin introducerea conduc- telor electrice fără fișă, direct în priză; — se interzice utilizarea receptoarelor de energie electrică (fiare de călcat, reșouri, radiatoare, ciocane de lipit) fără luarea măsurilor de izolare față de elementele combustibile din încăperi; — se interzice așezarea pe motoarele electrice a materialelor combustibile (cîrpă, hîrtie, lemn); — se interzice lăsarea neizolată a capetelor conductelor electrice, în cazul demontării parțiale a unei instalații. 47 Capitolul 2 INSTALAȚII ELECTRICE DE CURENȚI SLABI A. GENERALITĂȚI Prin instalații de curenți slabi, se înțeleg, în general, instalațiile electrice care sînt parcurse de curenți dc intensitate relativ mică în raport cu cei ce parcurg instalațiile de lumină sau de forță. Intensitatea scăzută a curentului se dato- rește în special puterii receptoarelor din astfel de instalații, care este mică. Totuși, denumirea este improprie, deoarece și aceste instalații pot fi parcurse de curenți mari, mai ales atunci cînd sînt alimentate cu tensiune redusă. Principalele tipuri de instalații care sînt cuprinse sub această denumire sînt: — instalațiile pentru semnalizări acustice și optice (ca exemple pot fi date: instalațiile de sonerii, pentru chemarea și căutarea de persoane, de averti- zare a unei situații anormale în construcție etc.); '-instalațiile elecirofonice (ca exemple pot fi date: instalațiile dc tele- fonie, de radioficare, de radioamplificare etc.); — instalațiile de ceasuri electrice. B. INSTALAȚII PENTRU SEMNALIZĂRI ACUSTICE Șl OPTICE Acestea sînt cele mai răspîndite instalații de curenți slabi. Dintre acestea fac parte: — instalațiile de sonerii; — instalațiile pentru chemarea de persoane (în hoteluri, spitale); — instalațiile pentru semnalizarea unei situații anormale în construcție (apariția unui incendiu etc.) sau într-o instalație (depășirea temperaturii maxime admise, depășirea presiunii maxime admise, scăderea temperaturii sau a presiunii sub o limită inferioară admisă etc.). Instalații de sonerii Acestea au rolul de a produce un semnal acustic pe cale electrică. Cea mai simplă instalație de sonerie (fig. 2.1) este ccmpusă din: — transformatorul electric, care are rolul de a reduce tensiunea rețelei de 220 V (sau 120 V) la tensiunea dc 3; 5; 8 V; — clopotul electric care are rolul de a transforma energia electrică în energie acustică ușor dc perceput de om; 48 220^ o- Fig. 2. L Instalație de sonerie: 1 — transformator electric; 2 — clopot; 3 — buton dc acționare; 4 — siguranțe fuzibile; 5 — conducte electrice de tensiune redusă: 6 — conducte electrice ia tensiunea de 220 V (sau 120 V). Fig. 2.2. Montarea instalației de sonerie: 1 — siguranțe fuzibile; 2 — transformator; 3 — clopt; 4 — buton; 5 — conducte elec- trice dc legătură în tabloul electric; 6 — con- ducte electrice montate în tub de protecție și îngropate în perete; 7 — placa tabloului electric. — butonul dc acționare, care are rolul dc a închide circuitul electric al clopotului: — conducte electrice pentru circuitul de tensiune redusă; — conducte electrice pentru legarea la rețeaua electrică de 220 V (sau 120V). Instalația de sonerie este prevăzută cu siguranțe fuzibile, montate pc con- ductele de legare la rețeaua de 220 V (sau 120 V), pentru a asigura protecția la scurtcircuit. Instalația dc sonerie astfel descrisa se utilizează frecvent în apartamentele de locuințe. Alimentarea soneriei se face dintr-un circuit de priză. Siguranțele fuzibile, transfoimatoiul și clopotul electric se montează în apartament pe placa tabloului electric (fig. 2.2). Butonul de acționare se montează pe perete în exteriorul apartamentului, lîngă ușa de intrare. Conductele electrice pînă la buton sînt conducte din cupru sau aluminiu, izolate cu masă plastică (TY 0,8). Ele se introduc într-un tub de protecție de masă plastică (IPY) care se montează îngropat în perete sau în tencuiala acestuia. în cazul în care instalația de sonerie se execută nL terior instalației electrice din aparta- ment, transformatorul și clopotul se montează lîngă tabloul electric pe o pla- că de lemn sau alt material izolator. Soneria electrică (fig. 2.3) este for- mată dintr-un electromagnet de curent alternativ, care are două bobine 7, un miez dc fier 2, o lamelă elastică meta- lică 3 (care are la virf un mic ciocănel) și un clopot metalic 4. Cînd electromag- netul este parcurs de curent, lamela elas- tică 3 vibrează și lovește clopotul 4, pro- vocînd un semnal acustic. Sunetul poate fi schimbat ca intensitate prin modifi- carea distanței dintre ciocănelul lame- lei 3 și clopotul 4. Aceasta se face prin strîngerea sau slăbirea șurubului de fixare al clopotului. Toate aceste piese sc montează pe un suport de ebonită 5, care este pre- 49 văzu t cu niște uree hi de prindere 6. Legă- turile electrice la înfășurarea electro- magnetului se fac la bornele 7. Schema electrică monofilară a unei instalații de sonerie de apartament este arătată în figura 2.4. In cazul locuințelor cu puține apar- tamente, soneriile pot fi acționate din două locuri (fig. 2.5); de la ușa de in- trare în clădire (unde pe o placa se află toate butoanele pentru apartamentele din aceasta) și de la ușa fiecărui aparta- ment. Pentru astfel de instalații, care de regulă au o întindere mică, se mon- tează un singur transformator de sone- rie. Acesta se montează în tabloul de lumină comun pentru apartamente. în ultimul timp, clopotul electric este înlo- cuit în apartamente, cu o sonerie mu- zicală. Instalațiile de sonerii se mai utili- zează frecvent în școli, institute de învă- țămînt superior, cămine, internate etc. Fig. 2J, Schema electrică unifjlară a unei in- ” stalații de sonerie de apartament. a Fig. 2.5. Schema electrică a unei instalații dc sonerii pentru o locuință cu șase apartamente: a — schema multifilară; b — schema -unifilară; Aj... & - soneriile din apartamente; bl ... b6 — butoanele dc la intrarea în apartamente: b',.. b6' — butoanele de la intrarea in clădire (la ușa de intrare). 50 Fi$. 2.6, Schema electrică manofilară a unei instalații de sonerii dintr-o școală. în aceste cazuri toate soneriile sînt acționate simultan de un buton (fig. 2.6), Acesta se amplasează pe conductele de 220 V în secretariate, în camera perso- nalului de supraveghere sau dc pază. în figura 2.6 este prezentată o astfel de instalație pentru o clădire cu subsol, parter și trei etaje. Pentru fiecare din nivele sînt prevăzute cîte două sonerii. Fiecare sonerie este prevăzută cu trans- formator de sonerie individual. Schema se utilizează în situațiile în care cons- trucția are o întindere rnare. Prezintă avantajul că transformatoarele nu funcționează în gol, iar conductele de alimentare pentru 220 V au dimen- siuni mult mai economice decît în situația în care distribuția s-ar fi făcut pe tensiunea redusă. 2. Instalații pentru chemarea de persoane Sînt instalații de curenți slabi frecvent, utilizate în spitale și hoteluri, în figura 2.7 este prezentată schema desfășurată a unei astfel de instalații. Butoanele bl .1 bl. 2 și bl.3 * se află în camera 7 lîngă fiecare pat (sau un buton între două paturi), butoanele 62.1, b2,2 șib2.3 în camera 2 etc. Soneria h^ și lămpile de semnalizare hi. 7, h23 etc. se află, montate în încăperea de supraveghere unde se afla persoana căutată. Lămpile h1.2, h2.2 etc. se montează pe culoar, deasupra camerelor /, 2 etc. Instalația mai cuprinde releele dl, d2 care se găsesc montate pc același panou cu soneria și lămpile hi.7, h2.1. Instalația funcționează în felul următor: cînd perso- nalul de serviciu este căutat, se apasă pe unul din butoanele bl .1 . . , b2.3, de exemplu b2.2 (buton ce este montat în camera 2 lîngă patul 2). Aceste butoane sînt duble, efecfuînd simultan contactele 7-2 și 2-3. Butonul b2.2 stabilește următoarele circuite: * S-au folosit semnele convenționale și notațiile învățate în manualul dc clasa a Xl-a 51 transformatorul fₓ — borna B, butonul b22 — borna 1, butonul b22 — borna 2, soneria - borna 0, soneria g₀ - borna 7, siguranța fuzibilă ^2 — borna 7, siguranța fuzibilă - borna O și transformatorul — borna A; fᵣB> b3,2-3 b22-4, 42-0, 42-1, e2-1 e2-0ₜ fcA. Prin realizarea primului circuit, se pune sub tensiune soneria care averti- zează acustic că s-a făcut un apel. Al doilea circuit asigură punerea sub ten- siune a releului intermediar 42 care închide contactele normal deschise 1d2 și 242.^ Primul dintre acestea asigură automenținerea releului 42, iar al doilea asigură funcționarea lămpilor de semnalizare h2A (din camera de suprave- ghere) și h22 (aflată pe coridor, deasupra ușii camerei din care s-a chemat). 52 Fig. 2.8. Instalație pentru chemarea dc persoane dintr-un spital pentru patru camere cu trei paturi în fiecare camera. iealizîndu-șe și o avertizare optică. Aceasta permite o ușoară identificare a încăperii din care s-a făcut apelul. Soneria funcționează numai atît timp cit se apasa pe butonul b2.2, în timp ce lămpile h2.1 și h2.2 rămîn aprinse, deoarece releul d2 este parcurs de curent. După rezolvarea apelului, personalul de serviciu revine în camera de supraveghere și deblochează releul d2, pregătind instalația pentru un nou apel din aceeași încăpere. Dacă pe perioada absenței din încăperea de supraveghere a personalului se efectuează unul sau mai multe apeluri din alte camere, lămpile de avertizare corespunzătoare acestor camere rămîn aprinse atît pe panoul din încăpere, cît și pe culoare, pennițînd identificarea rapidă a locurilor de apel. Temă. Urmărind schema din figura 2.7 să se completeze legăturile dintre aparatele din figura 2.8, și să se stabilească numărul de condnctoate dintre panoul de avertizare șt cele două. încăperi. 3. Instalații pentru semnalizarea unei situații anormale în construcție sau într-o instalație » > De multe oii, în construcții sau în instalații, pot să apară situații anormale care, nedepistate într-un timp scurt, pot să conducă la mari pagube materiale, la oprirea procesului dc producție și uneori chiar la pierderi dc vieți omenești. Astfel, un incendiu nedepistat din timp poate sa ducă la distrugerea completă a construcției cu toate bunurile din aceasta, poate să provoace explozii etc. 53 Depășirea temperaturii admise într-o instalație poate să ducă la depășirea presiunii normale, puțind provoca explozii, poate să conducă la degradarea unor produse, la accidente de muncă etc. De aceea, pentru buna desfășurare a activității dintr-o construcție și buna funcționare a instalațiilor ce deservesc construcția sau fac parte din diferite fluxuri tehnologice acestea sînt prevăzute cu diverse instalații dc avertizare în funcție de specificul lor. Diversitatea instalațiilor pentru semnalizarea situațiilor anormale este foarte mare. în momentul dc față, datorită dezvol- tării remarcabile a științei și tehnicii, se poate aprecia că aproape orice situație considerată anormală poate fi semnalizată (depășirea temperaturii și presiunii unui mediu, apariția fumului, focului, modificarea concentrației unui gaz, a intensității curentului, a tensiunii, a factorului de putere etc.). Toate aceste instalații pentru semnalizarea situațiilor anormale funcțio- nează după schema de principiu din figura 2.9. Instalațiile se compun dintr-un dispozitiv T, numit traductor ce este în măsura să transforme un semnal neelectric (termic, mecanic, luminos etc. în funcție de situația urmărită) într-un semnal electric. Semnalul electric este transmis centralei de avertizare care semnalizează situația anormală atît acustic (cu o sonerie sau hupă), cît și optic (cu lămpi de semnalizare). a. Instalații de semnalizare pentrujd epășîrea temperaturii In aceste instalații traductorul este de regulă un termometru cu contacte electrice (fig. 2.10). Acesta este un termometru cu ac indicator I. Termome- trul mai este prevăzut cu două indicatoare fixe (LI pentru limita inferioară și LS pentru limita superioară a temperaturii), limite ce nu trebuie depășite pentru a nu crea o situație anormală în instalație. Indicatoarele LI și LS pot fi fixate după dorință pe scala aparatului. Atît indicatoarele LI și LS, cît și arcul indicator mobil I au prevăzut contacte electrice, astfel îneît la atingerea limitelor ele închid un circuit electric. Termometrele cu contacte* au un racord pentru agentul a cărui temperatură se urmărește și un altul pentru conductele electrice ce se leagă la contactele termometrului. în cazul descris mai sus sînt necesare trei conducte pentru racordul electric. • în multe situații indicatorul fix pentru limita inferioară (LI) poate să lipsească și legătura electrică se face numai cu două conducte electrice. Schema electrică desfășurată a unei astfel de instalații este dată în figura 2.11. Con- Semnol electric Agent termic Fig. 2.10. Termometru cu contacte electrice. Fig. 2.9. Schema, de principiu a unei instalatii pentru semnalizarea unei situații anormale. 54 tactul corespunzător atingerii limitei inferioare a temperaturii este indicat prin contactul noi mal deschis iar cel corespunzător atingerii limitei superioare a temperaturii plin f₂. Cînd se atinge temperatura limită infe- ricaia se închide contactul Sc pune sub tensiune, în acest fel, releul inter- mediar dl aflat pe linia 7. Acesta închide contactele 1d1 (linia 3) și 2d1 (linia 6). Primul pune sub tensiune, soneria montată pe linia 3; în felul acesta se face o primă avertizare acustică care atrage atenția personalului de supraveghere. Dacă soneria este supărătoare, prin apăsarea butonului dublu bl aceasta este scoasă de sub tensiune și semnalul încetează. Butonul b! pune totodată sub tensiune releul d3 care la rîndul lui închide contactul 2d3 care realizează ăutemenținerea și deschide contactul ld3 care întrerupe circuitul soneriei chiar dacă se lasă liber butonul b1. Contactul 2d1 realizează închi- derea circuitului lămpii de semnalizare h1 (pe linia 6) care avertizează optic asupra atingerii temperaturii minime. Semnalul optic se menține atîta timp cîl ieleni d! va fi parcurs de curent. Curentul prin aceasta încetează numai dacă contactul /7 se deschide, deci dacă temperatura a început să crească peste valoarea limită inferioară. Dacă se atinge temperatura limită superioară, se închide contactul J2 și releul d2 este parcurs de curent (linia 2). Acesta în- chide contactele normal deschise de pe liniile 5 și 7 (1d2 și 232}, determinînd funcționarea soneriei hG pentru avertizarea acustică și a lămpii de semnali- zare asigurînd astfel și semnalizarea optică (deoarece soneria se deblo- chează ca și în cazul anterior). în același mod sînt concepute și instalațiile de semnalizare pentru de- pășirea : — presiunii limită într-un recipient, în locul termometrului se utilizează un manometru cu contacte (pentru presiunea, limită inferioară, superioară și pentru acul indicator al presiunii); — nivelului limită într-un rezervor, în acest caz, termometrul este înlo- cuit cu un dispozitiv mecanic de închi- dere a contactelor fi și f2 (fig. 2.11), cînd se ating nivelurile limită inferioară și respectiv limită superioară. Schița de principiu a acestuia este arătată în figura 2.12. Nivelul apei din rezervor este urmărit de plutitoarele PI și P2. De fiecare plutitor este prinsă o sîrmă din otel 1, trecută peste un scripctc fix 2. La celălalt capăt al sînnei se află o contragreutate 3, ce ține sîrma foarte P2 Pf 'Nivelul maxim /Nivelul la un /moment dat ~' /Nivelul micim Fig. 2.12. Schema de principiu a dipozitivului mecanic pentru închiderea contactelor la atingerea nivelului minim și maxim într-un rezervor. bine întinsă. Pe această sîrmă se află montată o sferă metalică 4 prin intermediul a două izolatoare 5. Cînd se atinge nivelul minim, sfera metalică prinsă de plutitorul PI coboară și ajunge între contactele metalice 6, prin împingerea resortului 7, în acest fel se în- chide electric contactul fi din figura 2.11, permițînd semnalizarea acustică și optică a situației apărute (atingerea nivelului minim). Dacă se atinge nive- lul maxim, sfera prinsă de plutitorul P2 închide contactul f2 prin intermediul contactului mobil 6 și se semnalizează atingerea nivelului maxim. b. Instalații de semnalizare a incendiului în aceste instalații, traductorul din figura 2.9 este un detector de incendiu. Detectoarele de incendiu se execută în foarte multe tipuri, diferite între ele atît prin principiul fizic pe care se bazează, cît și prin construcția propriu-zisă. în cele ce urmează se va descrie o instalație de semnalizare ce utilizează un detector de temperatură cu fuzibil (fig. 2.13) ce se fabrică și în țara noastră. Se compun dintr-o carcasă din masă plastică 1 în interiorul căreia se află un grup de lamele metalice 2, 3 și 4, bornele electrice a, b și c și un cilindru din masă plastică 5, dc culoare roșie. Lamela 2 este fixată și legată la con- tactul b, Lamela mobilă 3 este prinsă de lamela fixă 2 prin nitul fuzibil 6 și de lamela mobilă 4 prin piesa izolatoare 7. Cilindrul 5 este menținut în carcasă de lamela 4, datorită poziției lui și a opritorului 8 aflat pe partea interioară a acestuia. în acest fel, între bornele a și b (legate la lamelele 2 și 3) există continuitate electrică. Circuitul închis de bornele a-b se numește circuitul de veghe, iar detectorul se spune că se află în stare de veghe (fig. 2.13, a). La creșterea temperaturii din încăpere (55 sau 75°C), datorită unui început de incendiu, aerul cald topește nitul fuzibil 6 și legătura dintre lamelele 2 și 3 se desface. Se întrerupe circuitul electric sta- bilit prin a-b și lamela 3 se deplasează spre stînga. O dată cu aceasta și la- mela 4 se deplasează spre stînga (deoarece este legată de lamela 3 prin piesa 7). 56 2.13. Detector de temperatura cu fuzibil: a — in stare de veghe; b - după declanșare. în felul acesta se eliberează cilindrul 5 care coboară, ieșind din cutia detectorului (este de culoare roșie pentru a fi ușor observat de la distanță). Lamela 4ₜ în această nouă poziție, închide contactele 9dintrele lamele 2 și 4. Se închide astfel circuitul de avertizare prin bornele b-c (fig. 2.13, b). O dată cu declanșarea semnalelor acustice și optice de apariție a incendiului se poate declanșa și o instalație de stingere a acestuia (cu apă, cu.bioxid de carbon etc.). Cilindrul de culoare roșie 5, ce iese din detector, permite identificarea rapidă a locului de unde s-a dat alarma. După înlăturarea pericolului, detectorul sc pune din nou în stare de veghe prin introducerea cilindrului 5 în interiorul detectorului și prin fixarea lamelelor 2 și 3 cu un nou nit fuzibil. Detectoarele de acest tip pot supraveghea fiecare o suprafață de aproxi- mativ 10 m². Se amplasează pe plhfonul încăperii, îngropat sau aparent pe acesta. Detectoarele sînt legate în serie, ca în figura 2.14. Se pot lega astfel pînă la 10 detectoare, formînd o buclă. Pe fiecare buclă se afla cîtc două relee: pe bucla 1 — releele dl și 42, pe bucla 2 — releele dV și 42* etc. Cît timp detectoarele se află în stare de veghe, contactele a-b ale acestora sînt închise și releele d1,dV etc. sînt parcurse de curent. Acest curent poartă denumirea dc curent dc lucru. Dacă unul din detectoarele de pe bucla / a declanșat, contactul a-b al acestuia se deschide și releul 41 este scos dc sub __{ȚoJ___ •711 I _ oJ_______ 1“---® i lLj i_Z.! Detectorul / Detectorul 2 Detectorul 3 I---1 r~~i - 1___1 !---J ! °i i___» Fig. 2. H. Schema de legare a detectoarelor de temperatură cu fuzibil. 57 Fig. 2.15. Schema de semnalizare a apariției incendiului, folosind detectoare de temperatura cu fuzibil. tensiune. Se închide contactul b-c pu- nîndu-se sub tensiune releul d2. Analog se petrec lucrurile dacă declanșează un detector de pe altă buclă, în figura 2.15 este arătată schema de semnalizare a incendiului. Astfel, în starea de veghe, releele d1₁ dV etc. se află sub tensiune și d2ₜ d2' etc. nu sînt sub tensiune. Contactele normal închise 1d1 și 2d1, 1dV ^2dV etc. sînt deschise (deoarece d1, dV etc. sînt parcurse de curent — curentul de lucru). Dacă unul dintre detectoarele de pe bucla 7 a declanșat, este scos de sub tensiune releul dl și pus sub tensiune releul d2> în acest moment contac- tele 1d1 și 2d1 revin la poziția închis, iar 1d2 și 2d2 se închid. Liniile 7, 9 și 10 sînt parcurse de curent și se realizează atît semnalizarea acustică prin hupa hi > cît și cea optică prin lampa h2 corespunzătoare buclei 1, Pentru a înlătura semnalul acustic (supărător dc regulă) se apasă pe buto- nul dublu bl care pune sub tensiune linia 2 și scoate de sub tensiune linia 7. Pe linia 2 se află releul d3 care desface contactul 1d3 și închide contactele 2d3 și 3d3. Primul dintre acestea scoate de sub tensiune hupa după revenirea butonului bl, contactul 2d3 realizează automenținerea releului d3, iar 3d3 pune sub tensiune linia 4, punînd în funcțiune releul clipitor d4 cu lampa h2. Cît timp detectorul este declanșat (pe bucla 7), lămpile h3 și h2 sînt în funcțiune. După stingerea incendiului, detectorul se readuce în starea de veghe, punînd din nou sub tensiune releul dl și scoțîndu-1 pe d2. Aceasta face ca lampa h3 să se stingă. Lampa h₂ se stinge prin deblocarea manuală a releului d3. Analog se petrec lucrurile cînd declanșează un detector dc pe altă buclă. Va sem- naliza hupa și lampa corespunzătoare buclei de supraveghere. Datorită curen- tului de lucru, instalația permite și semnalizarea unor defecte ca: desfacerea unei legături electrice, ruperea unui conductor etc. După cum rezultă, instalația dc supraveghere (v. fig. 2.14) este permanent parcursă de curent (curentul de lucru), deci consumă energie electrică. Acest consum este justificat de importanța bunurilor materiale ce trebuie ferite de un eventual incendiu. C. INSTALAȚII ELECTROFONICE Sub această denumire se înțeleg instalațiile care servesc la transmiterea sunetului pe cale electrică și anume: — instalațiile de telefonie; — instalațiile de radioficayc șt radioamplificare; — instalațiile de amplificare a sunetelor într-o încăpere de dimensiuni mari (sonorizare) etc. 58 1. Instalații de telefonie Postul telefonic (telefonul) este format dintr-un microfon (dispozitiv ce transformă undele acustice în semnale electrice pe care le transmite altui post (telefonic), și un difuzor (care transformă semnalele electrice, primite de la un alt post, în unde acustice ce sînt percepute de urechea omului). Legă- tura electrică între două posturi telefonice se face prin intermediul unei centrale telefonice. Centrala telefonică poate fi: — centrală de întreprinderie (manuală sau automată) care permite legătura numai între posturile telefonice din întreprindere ; . — centrala de oraș care asigură legătura între două posturi telefonice aflate în afara întreprinderilor. Pentru legătura între două posturi telefonice din două întreprinderi diferite este necesar să se apeleze atît la centralele de întreprindere, cît și la centrala de oraș. Echipamentele centralelor, ale posturilor telefonice și ale rețelelor de legă- tură dintre acestea sînt executate, exploatate și întreținute dc întreprinderi special profilate (întreprinderile din sectorul de telecomunicații). Din punct de vedere al specialității de instalații, în cadrul acestora se execută tubulatura de protecție a rețelelor de distribuție din instalațiile de telefonic. De exemplu, schema instalației de telefonie dintr-o clădire de lo- cuit (cu subsol, parter și șapte etaje și cu cîte cinci apartamente pe nivel) arata ca în figura 2.16. Pentru execu- tarea instalației de telefonie se prevăd: — două firide * F1 și F2 în zidărie în casa scării la etajele 7 și 5; — două tuburi de protecție IPY 35,4 mm (unul din acestea este de rezer- vă), montate îngropat în zidărie între firide și între firida F^ și subsol pînă la ieșirea din fundație; — tuburi de protecție IPY 14 mm, montate îngropat în construcție între firidă și fiecare apartament; — cîte două conducte telefonice TY 0,8 mm² montate în tuburile de protecție dintre firide și apartamente; — cîte o regletă de cleme (pentru executarea legăturilor electrice) în fie- care din cele două firide. Cablul telefonic conține cîtc două conductoare electrice pentru fiecare post telefonic. Acestea formează „o pereche" de conductoare și sînt mar- cate identic (prin culoarea izolației) pentru identificarea ușoară. Cablul tele- fonic pătrunde în clădire prin fundație, Fig. 2.16. Schema instalației de telefonie dintr-o clădire de locuit. * Firidele (in instalații electrice) sînt tablouri electrice mai simple (pe o placă izolatoare) montate intr-un gol în construcție. 59 fiind protejat de tubul prevăzut special pentru aceasta. în firidaF1 cablul se des- face : o parte din conductoare se leagă Ia conductele posturilor telefonice din apar- tamente prin intermediul regie tei de cle- me (fig. 2,17), restul conductoarelor for- mează un cablu dc dimensiune mai mică care se introduce în tubul de protecție către firida F2. Firidele telefonice se execută de două tipuri: — de 600 & 600 X 100 mm³, în care se pot efectua legături pentru cel mult 22 de posturi telefonice; — de 750 X 850 x 100 mm³ în care r^, -.t7. Schița cu legăturile dectnce se pot efectua legaturi pentru cel mult 45 posturi telefonice. în cazul instalațiilor de telefonie din întreprinderi există un cablu cu un număr mic de circuite, care leagă centrala orașului de centrala telefonică de întreprindere. De la centrala* de întreprindere, distribuția către posturile telefonice se face ca în figura 2.16. Dacă posturile telefonice se găsesc la mare distanță unul dc altul, se renunță la firidele telefonice și acestea se înlocuiesc cu reglete telefonice dc dimensiuni mici, protejate în cutii de tablă, în aceste cazuri, dc multe ori legătura de la regletă la postul telefonic se execută aparent, folosindu-se conducte din cupru cu izolație din cauciuc și manta din fire textile. Cele două conducte sînt împletite și sc prind de zidărie sau tîm- plărie cu cuie speciale (prevăzute cu două rondele din carton pentru fixarea conductelor). 2. Instalații de radioficare și radioamplificare Aceste instalații au rolul de a realiza transmiterea programelor de radio sau a programelor unei stații proprii. Se apelează la amplificare ori de cîte ori semnalul captat este insuficient de puternic. Schema de principiu a unei astfel de instalații este arătată în figura 2.18. Principalele verigi dintr-o astfel de instalație sînt: — producerea sunetului, care se poate realiza de către un radioreceptor 1, un microfon 2, un magnetofon 3, sau din pick-up 4, Instalațiile sînt de radio- amplificare cînd utilizează receptorul radio pentru producerea sunetului și de amplificare cînd sunetul este produs de celelalte aparate; — amplificarea sunetului, care se realizează printr-o stație de amplificare 5. Pînă la 150 W se numesc stații de mică putere, iar peste această valoare se numesc stații de mare putere. în acest ultim caz, stația trebuie montată într-o încăpere special destinată, cu suprafața între 12 și 20 m²; — controlul sunetului emis de stația de amplificare, care se face cu ajutorul unui difuzor 6 • — distribuția semnalului electric, care se face prin intermediul unor co- loane electrice 7, unor firide de distribuție 8 și unor circuite electrice 9. Coloa- nele electrice și circuitele se execută din două conducte AFY 2,5 mm² sau 60 Fig. 2. IS. Schema de principiu a unei instalații de radioamplificare. TY 1 mm², montate în tub 1PY (cînd acesta se îngroapă în construcție) sau PEL (cînd se execută aparent). Firidele sînt asemănătoare cu cele de telefonie, dar de dimensiuni mai mici: 380 x 180 x 185 (în mm); — redarea semnalului acustic» prin transformarea semnalului electric în difuzoarele electrice 10. Pe un circuit electric se pot monta pînă la 20—30 difuzoare în paralel. Racordarea difuzoarclor sc face la o priză specială (priză pentru difuzor), cu un cordon electric prevăzut cu fișă. Instalațiile de sonorizare a încăperilor de dimensiuni mari (săli de specta- cole, amfiteatre, săli de sport etc.) constau în principiu din aceleași părți componente, cu particularitatea ca poziția difuzoarclor este determinată de un calcul complex ce ține seama de: — forma geometrică a încăperii; — finisajul pereților și plafonului; — volumul sălii; — natura sunetului ce trebuie reprodus (vorbire, muzică etc.). D. INSTALAȚII DE CEASURI ELECTRICE Aceste instalații permit indicarea orei exacte în locurile unde este deosebit de important pentru buna desfășurare a activității: gări, aeroporturi, între- prinderi industriale, clădiri social-administrative etc. Instalațiile de acest fel se compun din: — ceasul principal; — ceasurile secundare; conductele de legătură între acestea și ceasul principat Ceasul principal emite la intervale de timp regulate (o secundă, un minut etc.) impulsuri electrice cc sînt transmise ceasurilor secundare. La un ceas principal pot fi racordate pînă la 70 ceasuri secundare. Peste acest număr este necesar să se folosească și o centrală de ceasuri cu rolul de a amplifica 61 semnalul ceasului principal. Ceasul principal este dc regulă un ceas cu pendul, acționat electric (și cu o re- zervă mecanică de mers normal pen- tru 12 ore cînd alimentarea electri- că nu funcționează). în figura 2.19 este reprezentată schița unui astfel de pendul. Este format dintr-un pendul principal greu P și un pendul mult mai ușor P'. De acesta din urmă este suspendată bobina 5 aflată în scurtcircuit. De pendulul greu P este prins magnetul permanent M care intră cu unul din capete în bobina Sși cu celălalt în bobina S'. Un capăt al U Fig. 2.19. Principiul dc funcționare al pen- dulului ceasului principal, acționat electric. înfășurării bobinei S' este legat la contactul a, iar cel de al doilea la borna ( — ) a bateriei E1. Pe pendulul P* se află contactul dublu C ce poate atinge contactele a și b. Contactul b este legat la borna ( — ) a bateriei E2, Ceasurile secundare sînt legate în paralel pe liniile Li și L2 care sînt la rîndul lor legate la bornele ( + ) ale bateriilor E1 și respectiv E2. La deplasarea pendului P spre strînga, polii magnetului M intră în bobinele S și S'. în bobina Sse in- duce o tensiune electromotoare și prin ea va circula un curent care va crea un flux magnetic ce va tinde să respingă magnetul M. Acesta își continuă însă cursa datorită inerției și face ca bobina S să se deplaseze spre stînga, antrenînd și pendulul P'. Sc închide astfel contactul a-c, stabilindu-se circu- itul de alimentare a bobinei 5”: + E^; brațul pendului P', contactul a-c, bobina Fluxul magnetic datorat variației de curent din bobina 5" face ca magnetul M să fie atras în interiorul acesteia, deplasîndu-se în conti- nuare spre stînga, spre punctul de elongație maximă. în acest timp, curentul din bobina S scade și ajunge la zero cînd pendulul P a atins punctul de echi- libru. începe mișcarea pendulului P și a magnetului M în sens invers spre dreapta. în bobina 5’ se induce un curent al cărui cîmp magnetic face să depla- seze bobina S spre dreapta, după magnetul M, antrenînd și pendulul P', Aceasta face să se închidă contactul b-c și să sc stabilească circuitul: -f- E2> linia L2ₜ ceasurile secundare C1, C2ₜ . . . , linia L1, brațul pendulului P', contac- tul bC, — E2, în felul acesta ceasurile secundare primesc un impuls electric care asigură deplasarea indicatoarelor orare. Aceasta se realizează cu un dis- pozitiv electromagnetic cuplat printr-un șurub melc cu roțile dințate ale mecanismului celor două limbi indicatoare. Din figura 2.19 se poate deduce și modul de legare a ceasurilor secundare, în practică, acestea se leagă ca în figura 2.20, pentru ca traseele de la ceasul principal la fiecare din ceasurile se- cundare să fie aproximativ egale, Conductele de legătură se calcu- lează astfel îneît pierderea de tensiune pînă la cel mai depărtat ceas să Fig, 2.20. Modul de legare a ceasurilor secundare. nu depășească 10% din nominală care poate fi 12 32 V, 60 V. De regulă, sc conductele AEY 2,5 mm². tensiunea V, 24 V, utilizează 62 E. EXPLOATAREA, ÎNTREȚINEREA Șl REPARAREA INSTALAȚIILOR DE CURENȚI SLABI în general, instalațiile de curenți slabi sînt parcurse de curenți mici. De aceea și secțiunea conductelor și dimensiunile aparatelor de acționare sau pro- tecție sînt mici. Aceasta face ca instalațiile dc curenți slabi să fie ușor înglo- bate în elementele de construcții, iar atunci cînd se execută aparent, nu ridică probleme deosebite pentru amplasarea lor. • în timpul exploatării se va urmări ca instalația sa-și îndeplinească întocmai rolul funcțional. Pentru acesta se va căuta să sc respecte pe tot timpul exploatării: — parametrii nominali ai surselor de alimentare, în special ai bateriilor de acumulatoare. Periodic, se va măsura tensiunea elementelor din bateri^ de acumulatoare și, dacă valoarea acesteia scade sub valoarea prescrisă, bateria se reîncarcă; — utilizarea instalației în scopul pentru care a fost proiectată. Orice modificare a acesteia să se facă numai cu acordul proiectantului de specialitate; — manevrarea corectă a aparatelor de acționare, de comutare; — scoaterea de sub tensiune a instalației la apariția unei defecțiuni, a unei funcționări anormale etc. Simplitatea și robustețea instalațiilor dc curenți slabi ușurează mult sar- cina personalului de exploatare. • întreținerea instalațiilor de curenți slabi presupune adoptarea tuturor măsurilor tehnice și organizatorice, astfel ca acestea să fie exploatate tot timpul cît mai aproape de parametrii lor nominali. Cele mai importante dintre aceste măsuri (generale) sînt: — controlul periodic al bunei funcționari a instalației, mai ales la instalațiile de avertizare, care intră în funcțiune la intervale mari de timp (instalațiile de avertizare a depășirii temperaturii, presiunii etc.). Pentru acestea se si- mulează atingerea situației anormale și se verifică dacă instalația realizează corect avertizarea. Pentru celelalte instalații, supravegherea curentă din timpul exploatării este suficientă; — verificarea periodică a integrității aparatelor din instalațiile de curenți slabi. Se verifică prinderea aparatelor pe soclul de montaj și integritatea car- caselor aparatelor. Acolo unde se constată că aparatele nu sînt bine fixate, se reface prinderea. Dacă aparatele sînt deteriorate datorită lovirii, sau dato- rita efectului curentului electric (supraîncălzire, scurtcircuit), acestea se înlocuiesc; — verificarea execuției legăturilor electrice la bornele aparatelor: unde sc constată slăbirea legăturii, se ștrîng șuruburile de fixare. Măsurile de mai sus sînt măsuri generale ce se pot lua pentru întreținerea oricărei instalații de curenți slabi. Cum însă aceste instalații se deosebesc foarte mult între ele atît constructiv, cît și funcțional, se vor adopta și măsuri specifice întreținerii fiecăreia dintre ele. în cazul unei instalații de semnalizare a incendiului se adoptă măsuri (specifice) pentru: — verificarea detectoarelor; — verificarea centralei; — verificarea de legătură; — verificarea generala a întregii instalații. 63 Detectoarele sînt supuse unui test de bază și unuia de încercare. în cadrul textului de bază se verifică comportarea detectorului la diferite influențe ale mediului ca: umiditatea, coroziunea, trepidațiile, variația tensiunii de alimentare. în cadrul testului de încercare detectorul este supus (în laborator) la solicitări reale de incendiu (incendiu deschis, incendiu mocnit, incendiu cu degajare puternică de fum, incendiu cu degajare puternică dc căldură- și incendiu de lichide combustibile). Aceste teste se efectuează atît la punerea în funcțiune, cît și în cadrul unor controale periodice de întreținere. Ele nu trebuie subapreciate, mai ales datorită faptului că aceste instalații intră rar în funcțiune și atunci trebuie să funcționeze ireproșabil. Centrala este supusă unor verificări periodice care constau în: — măsurarea tensiunii la baterie și pe fiecare linie de avertizare; — verificarea funcționării lămpilor de semnalizare; — verificarea alarmei sonore. Cele mai multe defecte apar la baterie datorită descărcării ei în timp. De «aceea centrala mai conține instalații dc semnalizare care pun în evidența eventualele defecte ce apar la instalația de semnalizare a incendiului. Verificarea circuitelor de legătură se execută pentru fiecare detector în parte, la darea în funcțiune și prin sondaj la o parte din acestea, în timpul controalelor periodice. Verificările întregii instalații se fac simulînd o serie de defecte posibile in instalație și urmărind modul de semnalizare a acestora în centrală. Dacă toate semnalizările sînt corecte, instalația se află în bună stare. Semnalizările incorecte dau indicații asupra părților din instalație ce nu funcționează corect. Toate aceste părți din instalație sînt supuse unui control atent și reparate. întreprindereilc producătoare elaborează pentru fiecare tip de instalație dc curenți slabi caiete de sarcini specifice. Acestea trebuie bine însușite și respectate de către personalul de exploatare. Capitolul 3 STAȚII DE REDRESARE Șl DE ÎNCĂRCARE A ACUMULATOARELOR ELECTRICE A . INSTALAȚII INDUSTRIALE DE REDRESARE A CURENTULUI ALTERNATIV Consumatorii care folosesc, energic electrica sub fonnă de curent continuu sînt în continuă creștere, o dată cu dezvoltarea c.conomiei naționale. Principalii consumatori în c.c, pe ramuri economice sînt: — în tracțiunea electrică: - troleibuzele (firobuze); — tramvaiele; — metroul; — vehiculele electrice din incinte industriale (electrocare, clectros ti vui- toare) ; — în industrie: — motoarele electrice de c.c. de antrenare a mecanismelor de deplasare și rotire; — instalații de. electroliză; — instalații galvanotelmice; , — instalații electrometalurgice; — filtrele electrice pentru desprăfuitoare; — instalații de sudare electrică în c.c.; — baterii de acumulatoare electrice; — instalații de iluminat de siguranță; — instalații de comenzi și semnalizări; — acționările în c.c, și automatizările proceselor industriale etc. La scară industrială, obținerea curentului continuu se face prin stații de redresare, care formează fie unități independente (substațiile de redresare din tracțiunea urbană), fie unități încorporate în spațiile clădirilor din peri- metrul întreprinderilor. Principalele elemente componente ale unei stații sînt date în figura 3.1. Stația de redresare este racordată într-un nod consumator al sistemului (adică pc barele colectoare ale unei stații electrice) la tensiunea medie dc 6 ... 20 kV. Pentru reducerea tensiunii, precum și pentru obținerea unui număr mai mare de faze dccît trei, corespunzătoare sistemului electric, se folosesc grupuri de transformatoare trifazate, cu conexiunile indicate în figura 2.2. Acestea alimentează cn un număr n de faze (3, 6, 12 etc.) dispozitivele redresoare care sînt constituite din: elemente redresoare, instalații dc comanda (la cele comandabilc), instalații de excitație (la unele tipuri) și instalații de răcire (în special la cele cu vapori de mercur). în unele cazuri, deoarece fonna 65 l Componentă continuo Armoma Fig. 3.1. Schema bloc a unei stații de redresare: S — sistem electric; Ar — nodul consumator (barele colectoare ale stației electrice); T — transformator trifazat; R — redresor; F — filtru electric; C — receptor de c.c. tensiunii redresate obținută la bornele elementelor redresoare este pulsatorie și nu satisface cerințele unor tipuri dc receptoare de c.c,f se introduc fil- trele de netezire, pentru a reduce sub o anumită limită componenta alter- nativă a tensiunii redresate. Elementele redresoare sînt conectate de regulă în punți (mono, tri sau w-fazate) după tipul transformatorului ales (v. fig. 3.2). 1 . Tipuri de elemente redresoare Redresorul face parte din familia imitatoarelor *, prin care energia electrică de c.a. de frecvență f se transformă în energie electrică de c.c. (/ — 0). Elementele redresoare utilizate azi se pot grupa în două mari categorii: — cu tuburi: — dioda cu vid (kenotronul); — dioda cu gaz (gazotronul); — trioda cu gaz (tiratronul); . , , . , /polianodic; — tubul cu vapori dc mercur / r \monoanodic (ignitronul, excitronul); * Mutatorul este un dispozitiv care transformă energia electrică de o anumită formă a tensiunii și curentului, în energic electrică de altă formă, fără ca în procesul acestei transfor- mări ‘să intervină o fază intermediară de transformare în energic de altă natură. 66 12 pulsuri 18 pulsuri Fig. 3.2. Conexiunile practice în blocul transformator-redrcsor: a — transformator trifazat cu două înfășurări; b — transformator trifazat cu trei înfășurări; c — grup de trei transformatoare trifazate cu două înfășurări; d — grup de patru transformatoare trifazate cu două înfășurări; 7'— transformator coborîtor; DR — dispozitiv de redresare în punte. 67 — cu semiconductoare: — ventil cu cuprosid ; — dioda cu seleniu; — dioda cu germaniu; — dioda cu siliciu ; — tiristoruL în trecut, pentru redresare se utilizau mașini și grupuri de mașini elec- trice rotative (mașina comutatoare, grupul convertizor). Astăzi, datorită performanțelor ridicate dobîndite dc diodele cu siliciu și de tiristoare (densi- tatea de curent (00 A/cm², tensiunea inversă maximă 5 000 V, temperatura de lucru maximă 200°C, randamentul 99%), acestea tind să înlocuiască in- stalațiile de redresare dotate cu elemente în mișcare *. Fenomenul redresării este bazat pe caracteristica statică tensiune-curent a elementului redresor. Din acest punct de vedere se disting trei tipuri de caracteristici statice în care pot fi grupate toate clementele redresoare. Ele sînt redate în figura 3.3, atît în forma reală, cît și în cea idealizată (iₐ = 0 Fig. 3.3. Caracteristicile statice ale elementelor redresoare: a — dioda cu vid (reală); * — dioda cu vid (idealizata); b — dioda cu gaz (reala); b' — dioda cu gaz (idealizata); c — dioda cu semi- conductoare (reală); c- — dioda cu semiconductoare (idealizată); * Descrierea elementelor redresoare, precum și teoria redresării se studiază la disciplinele fizică⁴' și „Electrotehnică". 68 ^op^t^^apș ti' 3.3. d — tiratronul (reală,); d' — tiratronul (idealizată); t — tirjstonil (reală); e' — tiris- torul (idealizată). pentru u* < 0 și rezistența elementului redresor în sensul conductei egală cu zero). De remarcat la tiratron și tiristor (elemente redresoare cu trei elec- trozi) ca rolul grilei de comandă este limitat numai la aprindere (intrarea în conducție), stingerea (ieșirea din conducție) faeîndu-se în mod natural, cînd curentul anodic iₐ devine nul. 2. Particularitățile redresării ia scară industrială Fenomenul redresării studiat la disciplinele „Fizică" și „Electrotehnică" a fost prezentat în ipoteze simplificatoare (redresarea mono și dublă alter- nanță, tensiunea aplicată sinusoidală, sarcină rezistivă, inductivă sau capa- citivă, redresor Recomandabil, circuit monofazat). în situația reală din stațiile de redresare, fenomenul redresării este mai complicat, deoarece trebuie luați în considerare următorii factori ce-1 influen- țează : — impedanțele transformatoarelor coborîtoare și impedanța sistemului electric; . — sarcina de c.c. a redresorului care .este constituită de regulă din rezis- tența Rₜ inducti vita tea L și o t.e.m. (fie a unui motor de c.c., fie a bateriei de acumulatoare puse la încărcat); — elementele de comandă a aprinderii, care introduc noțiunea de unghi de aprindere (aₒ în care iₐ reprezintă timpul ce se scurge din momentul cînd tensiunea la bornele elementului redresor trece prin zero în sens pozitiv și momentul cînd grila sau poarta (în cazul tiristorului) primesc impulsul de comandă (aprindere) ; 69 Fig. 3.4. Filtre electrice: a — cu inductanță; b — cu capacitate; g — filtru complex. — montajele în punte trifazată simplă sau în conexiuni serie sau paralel a mai multor punți trifazate, alimentate separat prin diverse secundare ale transformatoarelor coborîtcare ce introduc defazaje ale tensiunilor aplicate mon tajelor; — nelinearitatea caracteristicilor elementelor redresoare. De aceea atît tensiunea cît și curentul la bornele consumatorului de c.c. au o formă ondulatorie, cu atît mai pronunțată cu cît numărul de pulsuri este mai mic (puntea w-fazată are 2w pulsuri). Teoretic, se demonstrează că o astfel de funcție dc timp, reprezentînd curentul sau tensiunea, sc poate descompune pe o perioadă T = — într-o componentă de curent continuu (valoarea medie a funcției pe o perioadă) și o mul litudine dc sinusoide cu o frecvență unde fa este frecvența tensiunii sinusoidale aplicate montajului (50 Hz la noi în țară), iar n = 2,3, 4, ... oo (v. fig. 3.1). Acestea poartă denumirea de armonici de ordinul n (fie ale curentului, fie ale tensiunii). Pentru eliminarea lor și reținerea numai a componentei de c.c., în anumite cazuri, se utilizează filtre, compuse din condensatoare și bobine, cum sc arată în figura 3.4. Privită dinspre rețeaua electrică dec.a.ce o alimentează, stația de redresare poate fi considerată ca un consumator pe frecvența de 50 Hz și ca un genera- tor pe frecvența armonicilor apărute în procesul redresării și pe care le debi- tează în rețeaua de alimentare care devine astfel poluată cu armonici. Ele deranjează funcționarea normală a rețelei (supraîncălziri, apariția unor rezo- nanțe electrice de curent, mărirea pierderilor în componentele rețelei elec- trice etc.) și de aceea trebuie să se ia măsuri de atenuare a lor (folosirea de filtre de armonici, folosirea transformatoarelor cu conexiuni și caracteristici tehnice speciale, mărirea numărului dc pulsuri etc.). 3. Echipamentul electric al stației de redresare O stație dc redresare dotată cu elemente semiconductoare (cele mai utili- zate astăzi) se compune din una sau mai multe unități de redresare, cu trans- formatoarele respective și aparatura de comutație, protecție, comandă și re- glare a tensiunii; Un echipament de redresare constă dintr-un dulap redresor, răcit cu aer sau cu apă și un transformator răcit cu ulei» în construcție de interior sau exterior, legate între ele prin bare. 70 Instalațiile de redresare de puteri mai mici, sub 100 kW, se realizează în. general cu transformatoare de tip uscat, montate în același dulap cu redresorul. Pentru puteri mari și medii se foloscșt 2 sistemul monobloc, adică un ansamblu transformator-redresor în construcție de exterior, care prezintă următoarele avantaje: nu ocupă un spațiu mare, nu necesită fundații pentru două agregate, barele dc legătură sînt de lungimi mici, iar răcirea elementului redresor 'se face cu ajutorul uleiului din cuva transformatorului. în figura S.5 este*ară- tat un tip în construcție monobloc cu caracteristicile Iₑc[= 18 kA; Uₑc = 150 V. La adoptarea soluției constructive a unei stații de redresare trebuie sa se țină seamă de următoarele considerente: — obținerea unei puteri redresate maxime într-un volum și cu o greutate a redresorului minime; — asigurarea încărcării uniforme a redresoarelor ce funcționează în paralel; Fig. 3.5. Exemplu de construcție bloc transformator-redresor: — redresor; 2 — plăci de cupru izolate; 3, 5 - celule redresoare; 4 — locurile de înșurubare a celulelor redresoare. 71 — asigurarea evacuării căldurii datorată pierderilor (dc menționat că pierderile la transformatoarele ce alimentează redresoare sînt mai mari decît la celelalte tipuri obișnuite); — protejarea echipamentului împotriva prafului sau agenților corosivi; — asigurarea stabilității electrodinamice și termice a echipamentului în regimuri de scurtcircuit în instalații;, — accesul ușor la echipamente, care să permită o înlocuire rapidă în tim- pul exploatării; — necesitatea unei supravegheri minime în exploatare; — adoptarea unor soluții constructive cu elemente modulare, cu care să se realizeze variante constructive. Pentru exemplificare, în figura 3.6 se arată schema electrică a unei stații de redresare de tip industrial cu Ucc = 250 V și Icc = 160 kA, iar în figura 3.7 se arată dispunerea echipamentului electric în interiorul stației. Fig. 3.6. Exemplu dc schemă electrică a unei stații dc redresare: I — tntreruptor înaltă tensiune; 2 — auto transformator dc reglaj cu comutatorul in trepte; 3 — transformatorul de alimentare; 4 — transductoare de sarcină; 5 -- dispozitiv vcglaj curent; 6 — traductoare. de curent; 7 — redresor cu siliciu; 8 — separatoare de c.c.; 9 — bare de c.c. 72 I*ig. 3.7. Dispunerea echipamentului electric al stației de redresare: transformatorul de alimentare; 2 — dispozitiv de reglaj al curentului; 3 — separatoare dc c.c.; -4 — bare de c.c. B. INSTALAȚII DE ÎNCĂRCARE A ACUMULATOARELOR ELECTRICE în cadrul întreprinderilor industriale, există instalații de redresare a c.a. la diverse trepte de tensiuni continue (24, 48, 110, 220 V în funcție de ten- siunile nominale ale receptoarelor), în scopul încărcării bateriilor de acumu- latoare staționare și a celor transportabile (electrocare, electros ti vuitoare etc.). în cazul tipului staționar, redresorul funcționează în regim de încărcare permanentă, conform schemei electrice din figura 3.8. Redresorul folosit este de tipul cu semiconductoare, în montaj punte trifazată, alimentat din rețeaua de joasă tensiune a consumatorului, prin intermediul unui transformator, prin ale cărui prize se reglează și tensiunea pe partea de c.c în anumite limite, cu ajutorul comutatorului cu ploturi. Bateria dc acumulatoare electrice, rezultată prin legarea mai multor clemente în serie pentru a se ajunge la tensiunea dorită, este fie de tipul cu plăci de plumb, fie alcalin. 1. Acumulatoarele cu plăci de plumb • Construcție. Un acumulator cu placi de plumb se compune din: doi electrozi, un electrolit și vasul în care aceștia sînt așezați, denumit bac. Fiecare electrod, pozitiv sau negativ, este alcătuit din mai multe plăci de plumb legate în paralel și distanțate între ele prin separatoare, constituite din foi de ebonită, materiale sintetice sau planșete din lemn. Printr-o prelucrare specială, denumită formare, plăcile de plumb ale elec- trodului pozitiv sînt transformate în dioxid de plumb (PbO₃)> de culoare 73 BR Fig. 3.8. Schema electrică dc încărcare a acumulatoarelor electrice de tip staționar:"] AP₂ redresor de încărcare permanentă; AO — redresor de încărcare ocaiSonală; Sᵣ Așterne de bare c.c. (generale); B₂, B^ - sisteme de bare de c.c. (consumatori); — baterie de acumulatoare în funcțiune; BR — baterie de acumulatoare în rezervă; 1 — întreruptor. cafenie, iar cele ale electrodului negativ în plumb spongios (poros) de culoare cenușie-deschisă. Electrolitul este o soluție de acid sulfuric pur (II₂SO₄) și apă distilată. Raportul dintre ele se stabilește funcție de greutatea specifică indicată de fabrică (de obicei 1,21 g/cm³ pentru acumulatoare de tip staționar, la tempe- ratura de + 15°C, ceea ce revine la 346 g/1 de H₂SO₄). • Principiul de funcționare al acumulatorului cu plăci de plumb este urmă- torul: energia electrică de curent continuu este înmagazinată în acumulator sub formă de energie chimică în timpul încărcării printr-un proces electro- chimie care are loc în acumulator și restituită în timpul descărcării, prin procesul electrochimie reversibil. 77 Teoria dublei sulfatări conduce la următoarea reacție chimică totală din acumulator: descărcare _ _ PbO₂ ₊ Pb + 2H₂SO, —2PbSO₄ + 2H₂O. Cu alte cuvinte, prin descărcare, atît dioxidul de plumb cît și plumbul spongios se transformă în sulfat de plumb, iar la reîncărcare, materiile active ale acumulatoarelor revin în starea inițială, trccînd din nou în dioxid de plumb la electrodul pozitiv și în plumb spongios la electrodul negativ. Din reacția de mai sus, se mai constata că la descărcare, în locul acidului sulfuric, în electrolit apare apa, ceea cc face ca densitatea electroliiului să scadă. La încărcare, din cauza consumului moleculelor de apă și a reformării acidului sulfuric, densitatea electrolitului crește. Această variație a densității electroli- tului în timpul descărcării și încărcării servește, în timpul exploatării, la deter- minarea stării de descărcare sau de încărcare a acumulatorului (limitele sînt indicate de fabrică). Reacțiile electrochirnicc din acumulator sînt însoțite de schimb de căldură cu exteriorul: la descărcare se absoarbe din mediul înconjurător o anumită cantitate de căldură, iar la încărcare se degaja această cantitate dc căldură. De asemenea, în timpul încărcării se produc scăpări de ioni de hidrogen (II) în mediul înconjurător, ceea ce obligă la măsuri speciale în proiectarea și exploatarea spațiului în care sînt instalate bateriile de acumulatoare (încăpe- rea să fie separ ată printr-un spațiu tampon de restul instalațiilor, să fie ventb lată, pereții, podelele și ferestrele sa fie vopsite antiacid, instalația dc iluminat să fie antiexplozivă etc.). • Tipuri de acumulatoare cu plăci de plumb. Acumulatoarele cu placi de plumb de tip staționar sînt dc două categorii: — acumulatoare pentru descărcări mijlocii și lente, notate cu L, folosite în cazul cînd descărcările sc fac în timp de 3—10 h; — acumtdatoarc pentru descărcări rapide, notate cu Ls, folosite și la regi- muri de descărcare cuprinse între 1-2 h. Fiecare categoric este urmată, în notații, de un număr cuprins între 1 și 124, care reprezintă multiplul capacității și curenților de descărcare și încărcare a tipului notat cu cifra 7 sau L De exemplu: capacitatea și curentul de descărcare a tipului Lsy la regimul de descărcare de 2 h, sînt: 24 Ah si 12 A. La tipul Lsₜ, la același regim de descărcare, aceste mărimi sînt: 18 x 24 = ‘432 Ah și 18 x 12 = 216 A. • Mărimile caracteristice ale acumulatoarelor cu plăci de plumb sînt date în cele ce urmează. Masa specifică a electrolitului y [g/cm³]. La acumulatoarele staționare, limitele aproximative de variație ale acesteia sînt: 1,29 g/cm^ cînd acu- mulatorul este încărcat și 1,15 g/cm³, cînd acumulatorul este descărcat. Tensiunea electromotoare E [V] reprezintă tensiunea la bornele acu- mulatorului, cînd circuitul exterior al acestuia este deschis. Valoarea ei se poate determina aproximativ cu următoarea relație empirică : E[V] - 0,84 + y[g/cm³]. Rezultă că această tensiune nu rămîne constantă nici la încărcarea, nici la descărcarea acumulatorului, deoarece este legată de masa specifică a clec- trolitului y, care, după cum s-a văzut, variază între anumite limite. Aceste limite fiind mici și variațiile lui E sînt mici. De exemplu : la y — 1,18 cores- 75 punde E = 2,02 V, iar la v = 1,21 corespunde E — 2,05 V. De aici se des- prinde următoarea regulă practică: pentru a constata dacă un acumulator este încărcat sau descărcat se va măsura tensiunea la bornele sale cu circuitul exterior închis, deoarece variația poarte mică a tensiunii electromotoare E, in cazul circuitului exterior deschis, nu este sesizată de instrumentele, dc măsură industriale. Rezistența interioară totală este valoarea rezistenței care se opune la trecerea curentului continuu. în general, ea are valori de 0,01—0,001 £2. Rezistența interioară se micșorează în timpul încărcării și sc mărește în timpul descărcării. Valoarea ei medie (aproximativă) se poate determina cu formula empirică: în care: C este capacitatea acumulatorului în Ah, pentru un regim de descăr- care de 10 h, iar numărătorul variază în limitele 0,1 ... 0,2 funcție de distanța între plăci și de concentrația acidului. Această rezistență variază în timpul funcționării acumulatorului, dato- rită efectului de polarizare a electrozilor. Această polarizare, întîlnită numai Ia curcnții unidirecționali (c.c.), constă în modificarea valorii potențialelor de electrod față de valoarea pe care o au în cazul stării de echilibru. Electrozii, al căror potențial se modifică prin trecerea curentului, se numesc electrozi polarizați. Ca efect, apare o modificare a valorii tensiunii electromotoare. Variația în plus sau minus a tensiunii electromotoare poate fi exprimată matematic, prin introducerea unei mărimi E?, denumită tensiune dc polari- zare a electrozilor și care variază funcție dc valoarea curentului; de concen- trația clectrolitului, de forma electrozilor etc. Dacă se raportează această tensiune de polarizare la valoarea curentului, rezultă o mărime dc dimensiunile unei rezistențe, denumită rezistența dc polarizare rP: T, = [D]. în concluzie, rezistența interioară totală a unui acumulator rₐ se compune din doi termeni: — rezistența de polarizare rᵥ; — rezistența ohmică r, care este suma tuturor rezistențelor părților traver- sate de curent (în care nu apar t.e.m. de polarizare). Prin urmare: , Eᵥ = r ±rₚ^ r ± Tensiunea la bornele acumulatorului 6⁷[V] este tensiunea măsurată la borne, cînd circuitul exterior este închis, fie pe consumator, fie pe sursa de încărcare. Valoarea ei depinde de regimul de funcționare al bateriei: — la încărcare: Ui = E rₐIi; — la descărcare: Uâ = E rj^, 76 Fig. 3.9. Caracteristica « = f(/) sub curent constant, la încărcarea și descărcarea acumulatorului. în care: este curentul la încărcare, în A; I# — curentul de descărcare, în A. Rezultă că valoarea acestei tensiuni nu este constantă nici la încărcare nici la descărcare. Variația ei depinde de regimul de descărcare al acumula- torului (regim de 3 h, de 10 h etc.), de valorile curenților la descărcare sau încărcare, de concentrația electrolitului etc. în figura 3.9 se indică aspectul calitativ al curbelor U — f(/) la curent constant atît la încărcare cit și la descărcare, precum și influența intensității curentului asupra caracteristicii de descărcare (cu cît curentul crește, cu atît caracteristica descrește). La descărcare, tensiunea la bornele acumulatorului nu poate depăși va- loarea minimă indicată de fabricant, deoarece există pericolul scăderii bruște a tensiunii (porțiunea de curbă punctată pe figură), cu consecințe grave atît pentru consumatori cît și pentru acumulator. Capacitatea acumulatorului C[Ah] este cantitatea de electricitate care poate fi obținută de la acumulator prin descărcarea sa pînă la o anumită tensiune minimă admisibilă, într-un anumit timp (10; 7, 5; 5; 3; 2; 1 h). Această capacitate este cu atît mai mare cu cît regimul de descărcare este mai îndelungat (de ex.: C₁₀A > C₃A). Curentul de descărcare Iᵣf[A] este valoarea de curent presupusa constantă sub care se descarcă acumulatorul în regimul de descărcare ales și se obține din relația: J„[A] = — AI* ^[h] 77 în care: td este timpul de descărcare în h, în regimul de descărcare ales; C — capacitatea acumulatorului corespunzător acestui regim. De exemplu, elementul are Cₗₒ = 36 Ah (capacitatea la un regim de descărcare de 10 ore). Deci r _ C10 — 1 5 A Dacă se alege alt regim de descărcare, mai scurt (tₐ — 5 ore), acel cle- ment are C₅ 31 Ah. Rezultă: 7« = y-6,2 A. Curentul de încărcare maxim h A] este valoarea maximă a curentului cu care poate fi încărcat acumula toiul respectiv. Fabrica indică următoarele valori: pentru Lsₗₜ 11 A și pentru Lₙ 9 A. Pentru alte capacități se înmulțesc aceste valori cu indicele elementului respectiv. De exemplu: va avea un curent de încărcare maxim I\ ₘₐₓ = 6 * 9 = 54 A. Curentul de șoc ^[A] este valoarea curentului maxim admis la descăr- carea acumulatorului într-un regim de descărcare de scurtă durată (< 5s). El are valoarea d.c 2,5 ori mai mare decît a curentului corespunzător regimului de descărcare de 1 h (numai la clementele Zs), adică: ișₒc — 2,5 ZᵣfJₕ. De exemplu, pentru acumulatorul tip care are 7diₕ = 95 A, curentul dc șoc, i₍ₒc = 2,5 X 95 - 237,5 A. Tensiunea nu trebuie să scadă în timpul șocului la o valoare sub 78% din valoarea pe care o avea în momentul premergător șocului. Randamentul în cantitate dc electricitate reprezintă raportul între canti- tatea de electricitate cedată de acumulator la descărcare Câ și cantitatea de electricitate primită de acumulator la încărcare Cₚ adică: __ _ IJ'â cr m * Valoarea acestui randament la tipurile L de acumulatoare cu plăci de plumb este de 85—90%. Randamentul de energie al acumulatorului reprezintă raportul între energia electrică cedată de acumulator la descărcare Wd și cea primită la încărcare Wₕ adică: __ Wd ^d mrdldtd uₜₙM, în care: Udₘₜd și sînt valorile medii ale tensiunilor la descărcarea res- pectiv la încărcarea acumulatorului la limitele admise de furnizor. Acest randament pentru tipul L este de 70—80%. • Un fenomen, de care trebuie ținut seamă atît la proiectarea cit și la exploatarea instalațiilor de c.c. cu baterii de acumulatoare cu plăci de plumb, este fenomenul autodescărcării. 78 Autodescărcarea este pierderea nerecuperabilă a capacității elementului, atît în circuit exterior deschis cît și în circuit închis, ca urmare a unor procese interne ca de exemplu: — reacția secundară dintre electrolit și placa negativă; — lanțul electrochimie al masei active în scurtcircuit, format la placa pozitiva de PbO₂ cu plumbul grătarului, în prezența soluției de acid sulfuric; — formarea unor elemente parazite prin depunere la catod a unor impu- rități metalice. Prin autodescărcare, acumulatoarele cu placi de plumb, staționare, pierd zilnic pînă la 0,5—1% din capacitatea lor. 2. Acumulatoarele alcaline Acestea sînt de două tipuri principale: cu fero-nichel și cu cadmiu-nichel. Cele cu zinc-nichel introduse sporadic în unele țări-nu au luat o dezvoltare importantă. Masa activă la plăcile pozitive este formată din hidrat negru de nichel Ni(OH)₅; la plăcile negative ea este formată din fier amestecat cu puțin mercur la acumulatoarele Fe-Ni și cadmiu amestecat cu fier la acumulatoarele Cd-Ni. Electrolitul este o soluție apoasă de potasă caustică $au de sodă caustică. La cele Fe-Ni se adaugă și un anumit procent de hidrat de litiu. Față de cele cu plumb, acumulatoarele alcaline prezintă următoarele particularități: — tensiunea de lucru pe element este de 1,2 V în loc de 2 V; deci pentru formarea unei baterii sînt necesare mai multe elemente alcaline decît cu plumb; — funcționarea în regim de încărcare permanentă este îngreuiată prin diferența mare a tensiunii finale de descărcare față de tensiunea de încărcare; — randamentul este mai mic; — rezistența interioară este mai mare; — controlul stării de descărcare se face prin măsurarea numărului de amper-ore sau de watt-cre debitate față de capacitatea completă a acumula- torului la regimul de descărcare considerat; — nu pot funcționa sub — 5C°; — sînt mai robuste; — întreținerea lor este mai ușoară; — durata dc serviciu este mai lungă; — variația regimului dc descărcare influențează mai puțin capacitatea acumulatorului; — autodescărcarea este mai redusă. 3. Dispunerea echipamentului din stația de încărcare a acumulatoarelor In figura 3.10 este arătat un exemplu de compartimentare a stației dc încărcare a acumulatoarelor, unde sc disting: — camera redresoarelor, în care poate fi amplasat și tabloul general dc c.c.; 79 Fig. 3.10. Exemplu de compartimentare a stafiei de încărcat acumulatoare electrice: C — culoar; Rd — camera redresorului; A — camera bateriei de acumulatoare; S — sas; M - magazia. — camera bateriilor dc acumulatoare; — magazia, in care se depozitează acidul, apa distilată, soda caustică etc.; — sasul (camera tampon), prin care se comunică cu restul încăperilor, impus de faptul că în timpul încărcării se formează gaze care prezintă pericol de incendiu și dc explozie în camera acumulatoarelor și care, prin prescripții PS1, nu trebuie sa comunice direct cu spațiile tehnologice. La amenajarea camerei bateriilor de acumulatoare trebuie șă se țină seama de următoarele considerente: — pereții, planșeele și pardoselile trebuie să fie din materiale incombusti- bile, rezistente la acțiunea electrolitului; — se recomandă vopsirea pereților, plafonului, ușilor și ferestrelor cu vopsea antiacidă; — ferestrele situate în bătaia soarelui să fie mătuite; — ușile trebuie să se deschidă spre exterior; — acumulatoarele se montează pe postamente protejate contra acțiunii electrolitului, dimensiunile și distanțele minime față de pereți fiind cele indi- cate de furnizor; — pentru fiecare șir de elemente trebuie să existe un coridor de acces cu lățimea de cel puțin 0,8 m; — conductoarele de legătură la baterii trebuie să fie constituite din bare de cupru ncizolate, sau din bare de cupru izolate cu materiale rezistente la electrolit și umezeală; — corpurile de iluminat trebuie să fie antiexplozive, ca și restul instala- ției, întreruptoarele fiind plasate în exteriorul camerei; — temperatura trebuie menținută cît mai constantă, în jurul valorilor de + 10°C - + 15°C. — camera de acumulatoare trebuie bine ventilată (de regulă natural). Intrarea aerului proaspăt trebuie să se facă în apropierea pardoselii, iar ieși- rea aerului în partea opusă intrării, în apropierea plafonului. în cazul ventila- ției mecanice, motorul și ventilatorul se amplasează în afara camerei acumu- latoarelor trebuind sa fie de tipul rezistent la mediul umed și corosiv. 80 C. EXPLOATAREA Șl ÎNTREȚINEREA STAȚIILOR DE REDRESARE Șl DE ÎNCĂRCARE A ACUMULATOARELOR ELECTRICE 1. Stația de redresare • Aparatajul de comutație» comandă și semna- lizare este întreținut și reparat după cum s-a expli- cat în capitolul 4 din manualul de clasa a XÎ-a. • întreținerea și repararea transformatorului din stația de redresare se face conform celor arătate în capitolul 5 din prezentul manual. • încărcarea unui element redresor este limitată 3.11. Legarea în serie de tensiunea necesară și de densitatea dc curent a diodelor redresoare. admisibilă. Se constată că la legarea în serie a mai multor elemente, repartiția tensiunii este diferită de la element la element, din cauza caracteristicilor diferite, astfel îneît variația maximă a tensiunii este de 30—40%. Pentru o repartizare uniformă a tensiunii inverse se utili- zează în paralel pc diode cîte o rezistență a cărei valoare este aproximativ 1/43 din rezistența inversă a diodelor (fig. 3.11). Dacă curentul direct și tensiunea inversă, care apar în funcționarea nor- mală pe elementele redresoare, se mențin în limite admisibile precizate în catalog, acestea vor funcționa un timp practic nelimitat. Defectele apărute in exploatare se datoresc pe de o parte imperfecțiunilor tehnologice de fabri- cație a elementelor redresoare, iar pe de altă parte supratensiunilor și supra- sarcinilor. Supratensiunile sînt provocate dc: întreruperea curentului dc magneti- zare al transformatorului, punerea acestui transformator sub tensiune, între- ruperea unei sarcini inductive pe partea de c.c. a redresorului, de supraten- siunile din rețeaua de alimentare etc. în tabelul 3.1 se indică natura supratensiunii și mijlocul de protecție împotriva ei. TABELUL 3 A Natura supratensiunii și mijlocul de protecție împotriva ci Natura supratensiunii Mijloc de protecție Supratensiuni atmosferice Descărcător la intrarea în transformator Supratensiuni la cuplarea transformato- Ecran între primar și secundar, legat la pă- rului mint. Condensatoare de rapacități miat, legate la pămînt___________ Supratensiuni la întreruperea curentului Circuit RC scrie, legat în paralel cu sarcina de sarcină inductiv pe partea dc c c.___ Supratensiuni la cuplarea și decuplarea Circuite RC serie, legate fie pe partea dc transformatorului la rețea, in gol c.c., fie la intrarea în redresor 81 Suprasarcinile se datoresc: scurtcircuitelor pe partea de c.c. sau defectelor pe circuitele diodelor (fie se întrerupe o diodă și atunci se supraîncarcă cele rămase în funcțiune, legate în paralel, fie se scurtcircuitează unele laturi, punînd sursa în scurtcircuit). Pentru protecția împotriva suprasarcinilor se utilizează fie elemente limi- tatoare (inductanțe pe partea de c.a., rezistențe în circuitul de c.c.), fie ele- mente întreruptoarc ale circuitului (întreruptoare rapide, siguranțe fuzibile). Toate aceste elemente de protecție trebuie să fie verificate periodic, iar cele necorespunzătoare înlocuite. 2. Stația de acumulatoare • Acumulatoare cu Pb. Umplerea cu electrolit de densitatea prescrisă .se face dc către fabrica producătoare, sau după indicațiile date de aceasta. Este de menționat că masa specifică a electrolitului la bateriile transpor- tabile este mai mare decît la cele staționare. Prepararea electrolitului se face prin diluarea acidului sulfuric pur cu apă, turnînd acid în apa distilată și nu invers, pentru evitarea accidentării prin împroșcare cu acid, datorită degajării bruște a unei cantități mari de căldură. Umplerea acumulatorului cu elec- trolit se face după circa două ore de la prepararea acestuia, iar încărcarea se poate începe numai la 24 ore după umplere. Umplerea se face cu elec- trolit avînd temperatura maximă 4-30°C, iar acesta trebuie să acopere plăcile cu peste 15 mm. înainte de punerea la încărcare a unui acumulator electric, trebuie veri- ficată polaritatea (polul pozitiv al acumulatorului să fie legat la polul pozitiv al sursei). Prima încărcare se face totdeauna în trepte, prima treaptă termi- nîndu-se cînd tensiunea pe element este de 2,30—2,35 V (degajarea gazelor). Intensitatea de curent maximă la încărcare este arătată în instrucțiunile fabricii constructoare. în tot timpul încărcării se controlează greutatea spe- cifică a electrolitului (măi mică la început și mai mare la sfîrșit, avînd valorile indicate de fabricant). în timpul funcționării (în special la bateriile transportabile), trebuie urmărit ca să nu se atingă tensiunea minimă de descărcare (~ 1,8 V/element); altfel, se produce fenomenul de sulfurate a plăcilor, ducînd la reducerea capaci- tății acumulatorului. • Acumulatoare alcaline. Ca și cele cu plumb, la acumulatoarele alcaline electrolitul este preparat conform instrucțiunilor fabricii producătoare. încăr- carea începe la circa 2 ore după umplerea acumulatorului. încărcarea se face în mai multe faze: la început sc încarcă timp de șase ore cu o intensi- tate de curent normală și timp de șase ore cu 1/2 din intensitatea normală. Apoi se descarcă la intensitatea normală timp de patru orc. Se repetă opera- țiile de mai sus, a doua descărcare fiind continuată pînă la 1 V/element. Electrolitul se scoate din bac, se spală vasul cu apa distilată, se umple din nou și apoi se repetă operațiile de încărcare. Schimbarea electrolitului și spă- larea sînt necesare pentru îndepărtarea carbonarilor conținuți în masa activă^ Minimum o dată pe an se face verificarea capacității acumulatoarelor, iar cele găsite cu o capacitate de valoare sub 80% din cea normală se înlocuiesc. Pentru eliminarea acțiunii vătămătoare a carbonarilor, electrolitul acu- mulatoarelor Cd—Ni se schimbă cel puțin odată pe an, iar cel al acumula- toarelor Fe —Ni de cel puțin două ori pe an. Tensiunea minimă de descărcare ■este de 1 V/element. B2 Capitolul 4 INSTALAȚII DE AMELIORARE A FACTORULUI DE PUTERE A. GENERALITĂȚI Este cunoscut din electrotehnică* că între tensiunea de la bornele unui receptor de curent alternativ și curentul care trece prin receptor există un defazaj, exprimat prin unghiul o (fig. 4.1). Dacă unghiul o 0, curentul și tensiunea sînt în faza și receptoarele sînt yezisiive. Dacă unghiul ț > 0 (s-a ales sensul pozitiv, sensul trigonometric de parcurgere a unghiurilor de la fazorul curent la fazorul tensiune), cnrentul.se află în urma tensiunii și recep- toarele sînt inductive. Dacă unghiul cp < 0, curentul se află înaintea tensiunii și receptoarele, sînt capacitive. Prin factor de putere se înțelege valoarea cosinusului unghiului cp (cos tp). Din triunghiul puterilor (fig. 4.2), triunghi în care laturile sînt propor- ționale cu puterile: activă Pₛ reactivă Q și aparentă 5, rezultă: cosep^Z. (4.1} În funcție de puterea aparentă S sc dimensionează instalațiile furnizorului de energie electrică (centralele electrice și liniile de transport). Puterea activă P este puterea pe care receptoarele (sau instalațiile) de energie, electrică o transformă într-o altă formă, de putere utilă: mecanică, luminoasă, chimică și chiar electrică. Pentru o utilizare cit mai bună a instalațiilor de furnizare a energiei electrice este bine ca raportul P/S să fie cît mai aproape de unitate. Pentru instalațiile de furnizare a energiei electrice situația cea mai avan- tajoasă o reprezintă receptoarele rezistive, deoarece cos © = 1, deci P — S\ Receptoarele inductive au un factor de putere cos

P (relația 4.3). Pentru instalațiile de furnizare a energiei electrice este avantajos ca în consumatorii pe care îi alimentează șă sc găsească atît receptoare inductive (care absorb putere reactivă), cît și receptoare capacitive (care debitează putere reactivă), astfel ca factorii de putere ai consumatorilor să fie cît mai apropia ți de unitate. B. EFECTUL FACTORULUI DE PUTERE SCĂZUT ÎN INSTALAȚIILE ELECTRICE Pentru a alimenta un receptor (consumator) trifazat de putere activă P și de factor de putere cos 9, linia electrică trebuie să transporte un curent electric I; V3 U cos 9 Rezultă ca o dată cu scăderea factorului de putere crește curentul trans- portat de rețea, bineînțeles în ipoteza aceleiași puteri active absorbite. Creșterea curentului are drept consecințe: — necesitatea măririi secțiunii conductoarelor ce trebuie să transporte acest curent; — necesitatea supradimensionării aparatajului de acționare (întreruptoare, contactoare) și de protecție (siguranțe fuzibile, relee termice), parcurse de acest curent. Deci instalațiile în care factorul dc putere este scăzut sînt neeco- nomice, costă scump. De exemplu, o instalație care are o putere activă de 40 kW alimentată la tensiunea 3 x 380/220 V și cu un factor de putere cos ț-x = 0,95 absoarbe de la rețea un curent: / ₌ _ JL__ = = 64 A. V 3 Ucos 91 V 3 • 380 • 0,95 O altă instalație care absorbe aceeași putere de la rețea, dar cu un factor de putere mai mic (cos — 0>^)> absoarbe un curent: , ₌ P — ⁴⁰⁰°°_ _ 87 A. ² J3U cos q>₂ V3 • 380 • 0,70 ceea ce înseamnă cu 33,7% mai mult. Primul curent ar conduce la alegerea unei secțiuni dc aluminiu AFY dc 25 mm², iar al doilea la o secțiune din 84 același material de 50 mm². Se poate vedea ușor influența pe care o are fac- torul dc putere atît asupra curentului absorbit de la rețeaua electrică, cit și asupra secțiunii conductoarelor. Creșterea curentului absorbit va influența negativ și pierderea de putere din rețelele de distribuție și de transport: \p = 3rl², sau — ___rP² U²cos~ 9 (4.5) Datorită creșterii pierderii de putere pe rețelele electrice de distribuție și dc transport este necesar ca agregatele din centralele electrice să fie supradi- mensionate pentru a acoperi și acest consum suplimentar. Rezultă că este important ca receptoarele și instalațiile electrice să func- ționeze cu un factor dc putere cît mai ridicat. C. MIJLOACE PENTRU AMELIORAREA FACTORULUI DE PUTERE Acestea sînt: — mijloace naturale pentru mărirea factorului de putere, care cuprind tota- litatea măsurilor ce se pot adopta fără instalații speciale, fără cheltuieli, sau cu cheltuieli foarte mici; — mijloace artificiale pentru- mărirea factorului de putere care cuprind instalații special destinate producerii energiei reactive de compensare. • Mijloacele naturale pentru mărirea factorului de putere constau în: — măsuri organizatorice privind utilizarea receptoarelor electrice inductive (motoare electrice asincrone, instalații în componența cărora un loc important îl ocupă bobinajele electromagnetice, cuptoarele cu inducție sau cu arc elec- tric, instalațiile de sudare etc.). Acestea sc referă la organizarea procesului dc producție, astfel incit aceste receptoare să nu funcționeze în gol, sau timpul de funcționare in gol să fie redus la minimum. Receptoarele de felul acesta trebuie să funcționeze tot timpul la parametrii nominali, sau cît mai aproape de aceștia, pentru a avea un factor de putere cît mai ridicat. Atunci cînd funcționează subîncărcate, factorul de putere scade și energia electrică este rău utilizată. Subîncărcarea se poate evita prin organizarea cît mai bună a procesului de producție, sau prin înlocuirea cu alte motoare de putere mai mică. în acest ultim caz, se va verifica dacă motorul de putere mai mică se comportă corespunzător la pornire (adică dacă poate învinge cuplul rezistent); — înlocuirea motoarelor asincrone (în special cele de putere mare) cu mo- toare sincrone de aceeași putere, deoarece acestea au un factor de putere cos 9 = = 1. Această măsură sc va preconiza numai atunci cînd motorul sincron corespunde din punct de vedere tehnic procesului dc producție; — deconectarea transformatoarelor, cînd acestea sînt încărcate cu o sarcină sub din sarcina nominală. Sarcina rămasă este preluată de alte transfor- matoare de putere mică (30 % din puterea nominală a primelor), care se conec- tează anterior deconectării transformatoarelor subîncărcate; — repararea corectă a motoarelor electrice, astfel ca acestea să-și păstreze parametrii inițiali. 6 Dintre mijloacele artificiale pentru mărirea factorului de putere, cel mai mult se folosesc condensatoarele statice sub formă de baterii de condensatoare. Bateriile de condensatoare au cîteva avantaje foarte importante: — au pierderi electrice mici și constante în timp; — nu au mecanisme în mișcare și uzura este foarte mică ; 85 Fig. 4.3. Curba cos (fig. 4.5). Puterea activă absorbită de receptor înainte și după ameliorarea factorului de putere este aceeași (P). Rezultă: înlocuind (4.7) în (4.6) sc obține relația: W = Os = P(‘g ?i ~ tg ₉ₐ). (4.8) Puterea reactivă debitată de condensator în rețea mai rezultă din relația: Q = UfIc sin q>, (4.9) unde

U* Dacă boieriile sînt legate în triunghi, relația (4.12) se va scrie. P (tg9i ~ 92) = 3₁₂; — moderat centralizat: o parte din baterii se leagă descentralizat, în paralel cu receptoarele electrice și altele se leagă centralizat, la barele tabloului general. F. EXPLOATAREA, ÎNTREȚINEREA SI REPARAREA INSTALAȚIILOR DE AMELIORARE A FACTORULUI DE PUTERE înainte de montarea condensatoarelor, se verifică starea lor. Pentru aceasta se verifică ca izolatoarele electrice să fie întregi și etanș fixate pe carcasa con- densatorului. De asemenea, se verifică să nu existe scurgeri de ulei pe la înche- 90 | ie tarile carcasei și aceasta să na prezinte deformări. Condensatoarele cu defecte nu se vor monta în cadrul bateriei. După montare se execută legăturile electrice între bornele condensatoarelor pentru formarea bateriilor, apoi legăturile între baterii și în final legăturile de la acestea la barele tabloului electric (sau bornele receptorului). Aceste legături se execută în bare sau cabluri electrice. înainte de darea în exploatare, se face o probă a bateriilor prin conec- tarea la rețea de trei ori, timp dc cîte cinci minute. între conectări sc face o pauză de două minute. în timpul fiecărei conectări pot să apară: — seîntei la bornele condensatoarelor, în acest caz se strîng legăturile elec trice; — scurtcircuit . în acest caz sc refac legăturile electrice sau, dacă acestea sînt bune, se înlătură condensatorul străpuns, verificîndu-sc fiecare element în parte: — zgomote in carcasele condensatoarelor. Condensatoarele defecte se înlo- cuiesc. După aceste probe de punere în funcțiune, bateriile de condensatoare se conectează la rețea timp de 24 ore. în acest interval de timp se verifică periodic curentul pe fiecare fază și temperatura mediului. Dacă curenții nu sînt egali pe faze, prin măsurări din aproape în aproape se depistează elementele care produc dezechilibrul (acestea se înlocuiesc). Cînd temperatura mediului ajunge la 30°C (în special vara), bateriile se deconectează de la rețea. în prima lună de funcționare se va efectua, zilnic, dc către personalul de exploatare, un control vizual privind starea condensatoarelor. Elementele în care se aud zgomote și din care apar scurgeri de ulei se înlocuiesc. Toate intervențiile la condensatoare sc fac numai după ce bateriile au fost scoase de sub tensiune și descărcate. Trimestrial, se execută o verificare generală în cadrul căreia: — ; se desfac legăturile electrice, se curăță contactele cu peria de sînnă pînă la obținerea luciului metalic, se refac legăturile electrice strîngîndu-se cu atenție; — se verifică dacă aparatajul de acționare și protecție are legăturile elec- trice bine strînse și nu prezintă deteriorări. Sc verifică prin încercări func- ționarea circuitului de comandă. în timpul exploatării, bateriile electrice nu se vor lăsa în gol, încărcate. Imediat după scoaterea din funcțiune, ele se leagă pe rezistențele de descăr- care. De cele mai multe ori, acestea sînt becuri electrice plasate deasupra stelajului dc susținere a bateriilor, sau în incinta întreprinderii (pot face parte din iluminatul de pază al acesteia). Elementele de condensatoare defecte (din care curge uleiul, din care se aud zgomote la punerea sub tensiune, care au izolatoarele defecte etc.) nu se repară în întreprindere, ci în atelierele speciale ale întreprinderilor furnizoare de astfel de elemente. Capitolul 5 EXPLOATAREA, ÎNTREȚINEREA SI REPARAREA TRANSFORMATOARELOR ȘI MAȘINILOR ELECTRICE A. GENERALITĂȚI în cadrai întreprinderilor industriale, echipamentul electric, prin folosirea sa, suferă un proces de uzură fizică sub acțiunea factorilor mecanici, termici, chimici etc. și a factorilor naturali. Uzura poate fi: — normală, ca urmare a unei exploatări de lungă durată a utilajului; — de avarie, ca urmare a unor defecțiuni grave petrecute fie la echipament (ruperea paletelor, ventilatorului, scurtcircuit între spire etc.), fie în rețeaua din zona in care este încorporat acesta, cînd intensitatea de uzare, într-un timp scurt, atinge un asemenea grad îneît funcționarea devine imposibilă (desprinderea bobinelor înfășurărilor, îndoirea arborelui la mașini, distrugerea izolatoarelor la transformatoare etc., sub efectul electrodinamic al curenților de scurtcircuit). Cauzele care conduc la mărirea gradului de uzură a echipamentului sînt: — nerespectarea regimului de exploatare stabilit; — nerespectarea regimului de întreținere stabilit în cartea tehnică sau în prescripțiile tehnice; — executarea lucrărilor de întreținere și a reparațiilor în mod superficial; — nerespectarea graficului și a condițiilor tehnice de reparații; — nerespectarea regulilor de montare și instalare a aparatajului și a mași- nilor electrice; — defecte de construcție și modul greșit de alegere și dimensionare a echipamentului aut în condițiile normale, dar mai ales în cele de avarie ale instalației electrice în care este plasat acesta; — suprasolicitările electrodinamice. și termice, în cazul scurtcircuitelor din rețeaua electrică din zonă. Pentru a preveni uzura fizică excesivă a unei mașini, pentru a înlătura efectele acestei uzuri și pentru a-i asigura o cît mai bună funcționare la para- metrii optimi, în întreprinderi sc organizează un sistem de reparații preven- tive, planificate, care constă în luarea unor măsuri organizatorice și tehnice de întreținere tehnică și reparare a echipamentului, aplicate în baza unui plan prestabilit, în scopul menținerii în timp a caracteristicilor funcționale și deci a unei exploatări raționale a acestuia. 92 1. Lucrările de reparații • Clasificare. Lucrările de reparații sc clasifică în următoarele categorii: — revizie tehnică ( RT) ; — reparații: — reparații curente Z (RC^ ; — reparații curente. II (RC₂); — - reparații capitale (RK). încadrarea în cele două categorii se face în funcție de: — volumul lucrărilor ce trebuie executate și valoarea de deviz a. acestora; — ciclul de funcționare a utilajului; — starea fizică a instalațiilor la data opririi. Lucrările ce trebuie executate, pe tipuri de reparații se stabilesc prin nomenclatoare de lucrări, aprobate de forul tutelar al întreprinderilor, pentru fiecare tip de instalație. Revizia tehnică (RT) cuprinde ansamblul de operații executate sistematic (periodic) pentru verificarea, curățarea, ungerea, înlocuirea unor piese uzate și eliminarea unor defecțiuni ce impun lucrări de mica amploare, avînd și scopul de a constata starea tehnică a utilajelor, înaintea primei reparații planificate. Revizia tehnică are drept scop menținerea stării tehnice corespunzătoare a utilajului, prevenirea și eliminarea defecțiunilor la părți care au un grad de fiabilitate redus (garnituri, rulmenți), curățirea suprafețelor de schimb de căldură, verificarea organelor și fluidelor din ansamblul dc ungere și înlocuirea lor după caz, verificarea și punerea la punct a elementelor de siguranță, pro- tecție și automatizare. Revizia tehnică se execută pe locul de funcționare a instalației, de către echipe specializate. Ordinea de execuție a lucrărilor, cu ocazia unei revizii tehnice, este urmă- toarea: — pregătirea echipamentului pentru RT; — controlarea cu atenție a stării de uzură a lui, pentru a se determina posibilitatea funcționării în continuare și eventualele mici reparații pentru remedierea uzurilor constatate; — executarea operațiilor de reglaj al echipamentului, înlăturarea jocurilor anormale. în cazul în care se constată un defect ce ar putea conduce la scoaterea din funcțiune a echipamentului, sau dacă pentru eliminarea defecțiunilor consta- tate este nevoie de înlocuirea unor piese sau subansamblc, atunci se va executa în continuare RC necesară. Reparația curentă (RC) cuprinde ansamblul de operații prin care se reme- diază toate defecțiunile apărute în perioada exploatării, cu excepția acelora ce se efectuează în cadrul reparațiilor capitale. Reparațiile curente se pot executa fie fără demontarea ansamblurilor sau subansamblurilor, pentru înlocuirea pieselor defecte, fie prin demontarea lor în scopul remedierii sau înlocuirii lor cu altele noi sau reparate. în funcție de durata ciclului de reparații*, de volumul lucrărilor care se execută și dc valoarea pieselor și a subansamblurilor reparate, recondiționate sau înlocuite, reparațiile curente se împart în RCₜ și RC₂. ♦ Ciclul de reparatii este intervalul dc timp dintre două reparații caoitale (RK) succesive, In care este inclusă și durata de execuție a uncia dintre ele. 93 Cu ocazia reparațiilor curente se pot efectua și lucrări de modernizare și de îmbunătățire a anumitor părți componente ale echipamentelor de către echipele specializate în acest scop. Reviziile tehnice (KT) și cele curente (RC) sc execută din fondurile de producție. Reparația capitală (RK) cuprinde ansamblul de operații efectuate în scopul readucerii echipamentului cît mai aproape de caracteristicile tehnice, construc- tive și funcționale inițiale. Ea se execută cu demontarea totală a echipamen- tului, recondiționîndu-se sau înlocuindu-se subansambluri, care nu mai pot funcționa în condiții de siguranță și de precizie, precum și restabilindu-se dimensiunile normale la elementele cu grad dc uzură mai puțin avansat. Cu ocazia reparațiilor capitale se pot aduce unele îmbunătățiri și moder- nizări, cu condiția ca valoarea totală a reparațiilor capitale să nu depășească limita valorică maximă stabilită pentru RK respectivă (costul normat al reparației capitale). Reparațiile capitale sc execută din fonduri special alocate și se includ în costul de producție. Costul normat al reparației capitale nu poale depăși 60% din valoarea de înlocuire a echipamentului respectiv. în caz contrar, el este schimbat. • Mărimi caracteristice Ciclul de reparații. în funcție de natura echipamentului, intervalele de timp la care se. efectuează diversele, lucrări dc reparații sînt foarte diferite. Astfel, reviziile tehnice la unele mașini electrice se execută la 20—30 zile, reparațiile curente la 3—6 luni, iar reparațiile capitale la intervale de cîțiva ani. Transformatoarele de putere au cicluri de reparații mult mai lungi. Astfel, reviziile tehnice se execută odată pe an, reparațiile curente la 5—6 ani, cele capitale la 10 -20 ani. Costul reparației reprezintă suma tuturor cheltuielilor necesare efectuării reparației. Se determină cu relația: Ci — Cₘ + Cₙ + Cₚ — R + I, (5.1) în care: Cₘ este costul materialelor necesare: Cₙ — costul lucrărilor executate manual și pe mașinile-unelte (manoperă); Cp — costul pieselor de schimb; R — cheltuielile de regie; I — cheltuielile diverse. Durata reparației reprezintă intervalul de timp dintre momentul scoaterii (retragerii) din funcțiune a echipamentului electric și momentul terminării reparației. Durata reparației se calculează cu relația: o A M A • o în care: A este durata reparației în ore; B — numărul de ore de lăcătușărie, operații electrice și pre- lucrări pe mașini-unelte; K — numărul tuturor muncitorilor care lucrează la reparații; 94 S — numărul dc schimburi de cîte 8 ore, în care se lucrează la reparații; H — timpul necesar pentru verificarea funcționării echipamen- tului după reparație, precum și timpul necesar vopsirii și uscării, în ore. Complexitatea reparației este exprimată printr-un coeficient supraunitar. Structura ciclului de reparații reprezintă ordinea diferitelor feluri de repa- rații ale echipamentului respectiv. Spre exemplu, pentru un motor electric, structura ciclului de reparații este: RK - RT - RT - RT - RC - RT - RT - RT - RK. Stocul de piese de schimb reprezintă cantitatea maximă necesară a pieselor ce trebuie procurate din timp în vederea asigurării continuității lucrărilor de reparații și aflate la dispoziția atelierului de reparații. Pe măsură ce stocul scade în urma executării unor reparații, el trebuie mereu completat, pînă la valoarea maximă, nefiind admisă scăderea lui pînă la limita minimă, ce se calculează cu relația: 5 - M- T, (5.3) în care: 5 este stocul minim, în buc.,’ M — norma lunară de consum de piese de schimb, în buc./h; T — durata necesară confecționării pieselor de schimb în vederea completării la maximum, în ore. Consumul de materiale reprezintă cantitatea materialelor ce intra în pro- cesul unei reparații, stabilită pe baza fișei de constatare, care se întocmește la demontarea echipamentului de reparat. 2. Lucrările de întreținere Între două reparații succesive are loc procesul de întreținere ce include aplicarea regulilor dc exploatare a echipamentului respectiv, indicate în pre- scripțiile tehnice ale furnizorului, precum și eliminarea la timp a defecțiunilor accidentale. Ea este efectuată de către personalul de exploatare (în unitățile energetice: centrale, stații, rețele) sau dc către personalul de întreținere (în secțiile întreprinderilor industriale). Organizarea activității de întreținere se bazează pe cunoașterea fiabilității fiecărei mașini în parte, sau, cu alte cuvinte, pe probabilitatea ca mașina să funcționeze fără defecțiuni în toată perioada de viață utilă. întreținerea operativă a instalațiilor electrice și echipamentului electric de pe utilajele industriale este realizată de către electricienii de exploatare și întreținere din tură (de schimb) ale căror atribuții sînt: — să ia cunoștință de starea și regimul de funcționare a întregului echi- pament din sectorul lor de lucru și de lucrările ce trebuie executate în schim- bul lor; — să efectueze personal controlul echipamentului electric, conform pre- vederilor stabilite prin instrucțiunile dc serviciu; 95 — să ia măsuri imediate pentru înlăturarea deranjamentelor * produse în schimbul lor; — să raporteze șefului imediat superior din schimb deficiențele observate și să le consemneze în registrul de defecte (pentru echipa de reparații); — la apariția unei avarii în instalația electrică, să ia măsurile necesare pentru restabilirea funcționării normale a echipamentului; — să controleze starea tehnică a tablourilor electrice, a pupitrelor dc comandă, a dispozitivelor de pornire etc., cu luarea măsurilor necesare pre- văzute dc tehnica securității muncii. întreținerea curentă și supravegherea zilnică, contribuie la: funcționarea continuă a echipamentului; — asigurarea calității și integrității produselor, înlăturarea rebuțărilor, mărirea productivității muncii; — preîntâmpinarea avariilor ; — mărirea duratei de funcționare a echipamentului între două reparații; — reducerea opririlor echipamentului din cauza reparației. B . TRANSFORMATOARE DE PUTERE Transformatoarele de putere coborîtoare din dotarea consumatorului și pe care acesta ..are dreptul sa le. exploateze, prezintă următoarele caracteristici tehnice **: — trifazate, cu două înfășurări, cu iniez magnetic cu trei coloane; — gama de puteri aparente nominale: S ~ 100... 1 600 kVA; — grupele de conexiuni: Y — — 5; Y — Yₒ — 12, A — Yj — 12 : răcirea: în ulei, naturală; — reglajul tensiunii fără sarcină ± 5%; — gama de tensiuni de partea primară: 6 ... 20 kV; — tensiunea pe partea de joasă tensiune: 380/220 V ; — instalarea: în boxele de transformator din postul de transformare al consumatorului (PT) ; — gama tensiunilor procentuale de scurtcircuit: 4... 6%; — gama curenților procentuali de mers în gol: 1,7 ...3,4%; — gama pierderilor la mersul în gol: 480 XX ... 3 500 XV ; — gama pierderilor la mersul in scurtcircuit: 2 760 ... 20 200 XV. 1. Exploatarea transformatoarelor de putere a. Funcționarea în paralel /în funcție de puterea cerută de consumator, în postul de transformare pot funcționa în paralel mai multe transformatoare, fie în mod permanent, fie în mod intermitent, cuplate la barele colectoare prin dispozitivele de anclanșare automate a rezervei (AAR), sau prin sistemul de reglaj automat al puterii transferate (SRAP) în funcție dc curba de sarcină a consumatorului^ Pentru funcționarea lor în paralel trebuie respectate următoarele condiții: — grupe de conexiuni cu același indice numeric; ♦ A se vedea definiția data în manualul de clasa a Xl-a (p. H2). ** Este vorba de noțiuni însușite la disciplinele „Fizica", „Electrotehnica", „Mașini electrice". 96 i — rapoarte dc transformare egale; — tensiuni de scurtcircuit diferite cu maximum i 10% față de valoarea medie la toate unitățile ce trebuie să funcționeze în paralel; - -raportul puterilor nominale: sub 3:1. Transformatoarele aparținînd grupelor de conexiuni cu indicii numerici 5 și 77 pot funcționa în paralel în cazul cînd conexiunile sînt transpuse în mod corespunzător. * b. Regimul economic de funcționare a transformatoarelor Puterea ceruta de receptoarele racordate la postul de transformare uzinal variază în cursul a 24 ore, fiind diferită în perioada de vară față de cea de iarnă. Ilustrarea grafică a acestei variatii este dată de curbele de sarcină zilnică, redate orientativ în figura 5.1. Dacă în post sînt instalate mai multe transfor- matoare, nu se mențin toate conectate în permanență, ci la o reducere a sar- cinii, o parte dintre acestea se deconectează; la creșterea sarcinii, din contră, ele sc conectează. Momentele conectării și deconectării se stabilesc pe baza regimului economic al funcționării transformatoarelor. Se consideră drept regim economic, acel regim de lucru la care pierderile active și reactive de putere și energie din transformatoare sînt minime. După cum se știe de la disciplinele „Electrotehnică" și „Mașini electrice", funcționarea unui transformator în sarcină este însoțită de pierderi de puteri active (în rezistențele înfășurărilor și în miezul transformatorului) și de pierderi de puteri reactive (cele datorita magnetizării miezului și în reactanțele induc- tive ale înfășurărilor). Pierderile active în miezul transformatorului și cele reactive pentru magnetizare sînt constante în raport cu sarcina; celelalte sînt variabile cu pătratul sarcinii. Plecînd de la faptul că un transformator are randamentul maxim la acea sarcină la care pierderile la funcționare în gol (pierderile active în miez și cele reactive pentru magnetizare) sînt egale cu pierderile la scurtcircuit (pier- derile active în rezistențele înfășurărilor și cele reactive în rcactanțe) și intro- ducînd noțiunea de echivalent economic al puterii reactive K, se obține rela- ția 5.4, care arată că la o încărcare totală > S este necesar ca la cele n transfor- Pc ₍ (kw) Pmin Fig. 5.1. Curba de sarcină la o întreprindere cu lucrul în trei schimburi, pe timp de iarnă. 97 matoare în funcțiune sa se conecteze încă unul; la o încărcare totală < S și la un număr n + 1 transformatoare în funcțiune, este necesar să se deco- necteze unul; la o încărcare totală = S, numărul de transformatoare în func- țiune poate fi n sau n + 1 (în ambele cazuri pierderile sînt egale); (5.₄₎ în care: este încărcarea totală a postului, în kVA; Sₙₒm^ puterea nominală a unui transformator (prcsupunînd că transformatoarele au puterea egală), în kVA; n — numărul de transformatoare; Pₒ — pierderile active la funcționarea în gol, în kW; P — pierderile active la funcționarea în scurtcircuit, în kW; Qq — pierderile reactive la funcționarea în gol, în kVAR; Q — pierderile reactive la funcționarea în scurtcircuit, în kVAR; K — echivalentul economic al puterii reactive, care arată care este puterea activă ce se consumă pentru a produce și a transporta 1 kVAR de putere reactivă, în kW/kVAR (spre exemplu: K — 0,2 înseamnă că pentru a produce și trans- porta 1 kVAR de putere reactivă se consumă 0,2 kW de putere activă). c. Reglajul tensiunii în rețea cu ajutorul comutatorului cu ploturi al transformatorului în figura 5.2 este reprezentată schematic alimentarea radială a unui con- sumator, ce absoarbe un curent 7, cu un factor de putere cos q>. După cum este cunoscut din capitolul 7 al manualului-„Instalații electrice industriale'' pentru clasa a Xl-a, în ipoteza unei tensiuni constante pe barele de medie tensiune ale postului de transformare (menținută cu ajutorul siste- melor de reglare din rețelele de înaltă tensiune), pe barele de joasă tensiune și în punctul C de racord al consumatorului tensiunea variază în raport cu sarcina datorită pierderilor de tensiune din transformator și linie. Pentru a o păstra în limjtele admisibile (v. manualul de clasa a Xl-a) este necesară Kig. 5.2. Schemă electrică monufilară simplificată pentru exemplificarea reglajului tensiunii. 98 variația numărului de spire ale înfășurării primare *, care se face cu ajutorul comutatorului cu ploturi, cu care este dotat transformatorul. Din acest punct de vedere există două tipuri dc transfor mat oare: — cele la caic comutatorul se poate manevra dc la distanță în orice mo- ment, sub sarcină (la transformatoarele mari din stațiile electrice); — cele la care comutatorul se poate manevra numai cu scoaterea lui de sub tensiune, de la fața locului (cazul celor din PT ale consumatorilor). d. Supraîncărcarea transformatoarelor de putere în exploatare se practică metoda de supraîncărcare a transformatoarelor pe o durată limitată pentru a face față unor vîrfuri de sarcină, pentru care nu ar fi economică cuplarea în paralel a transfoimatoarelor de rezervă sau în cazul unor strangulări în alimentarea cn energie electrică a consumato- rului, cînd apar retrageri de echipamente din exploatare. Capacitatea de supraîncărcare temporară a. transferului depinde dc : sarcina inițială, temperaturile agenților de răcire, valorile maxime admisibile ale înfășurărilor. 2. întreținerea transformatoarelor Pe parcursul funcționării transformatorului dc putere, personalul de ex- ploatare are obligația ca în timpul fiecărei ture să facă un control exterior al stării tuturor elementelor componente ale transformatorului, atît vizual, de la distanța minimă admisă de tehnica securității, cît și prin aparatele in- dicatoare (ampermetre, voltmetre, termometre, indicatoare de nivel ale ule- iului etc.). Constatările, consemnate în registrul de exploatare al stației sau postului de transformare, sînt apoi analizate în scopul luării deciziei dacă transformatorul trebuie retras din exploatare, în vederea remedierilor sau își poate continua funcționarea, cu anumite restricții (diminuarea încărcării prin modificarea schemei operative a stației, limitarea în timp a funcționării lui etc.). Prin aceasta se evită apariția unor defecte majore care fac să intre în acțiune protecția prin relee, deconectînd transformatorul în mod nedorit. Controlul are în vedere; — starea cuvei (dacă nu există găuri, turtiri, rugină, scurgeri de ulei, cali- tatea etanșărilor); — starea radiatoarelor (analog cuvei, în plus starea robinetelor, a dopu- rilor); — starea conservatorului de ulei (analog radiatoarelor, în plus starea indicatorului de nivel al uleiului); — starea expandorului (analog radiatoarelor, în plus integritatea mem- branei și starea dopului de aer); — starea capacului (analog cuvei, în plus starea buloanelor de strîngere); — starea bornelor (izolatoarelor de trecere de înaltă și joasă tensiune: gradul de murdărie, spargeri ale porțelanului, starea prezoanelor, etanșeitatea); — starea bornelor (izolatoarelor de trecere de înalta și joasă tensiune: gradul de murdărie, spargeri ale porțelanului, starea prezoanelor, etanșeitatea); * Pentru un transformator cu două, înfășurări se poate scrie c»i aproximație (v, fig.5.5): U w —- = —-• fiind numărul de spire din secundar, iar cel din primar. Se deduce: o ₂ = -— tTp Dacă U\ — ct și = ci, U₂ variază invers proporțional cu numărul de spire din primar. 99 — starea instalației de răcire (în cazul ventilației artificiale se controlează starea și funcționarea tuturor ventilatoarelor; în cazul răcirii prin circulație forțată de ulei, se cercetează pompele, coloanele de răcire, temperatura apei de răcire, precum și temperatura uleiului la intrarea și la ieșirea din răcitor) ; s tarea aparatelor de pe transformator (releul de gaze, siguranțele de străpungere, termometrele, tcrmosemnalizatoarele); — starea dispozitivului de acționare a comutatorului (deteriorării exte- rioare, pierderi de ulei pe la flanșă, funcționarea lui în cazul transformatoarelor cu comutare sub sarcină); — starea circuitelor secundare (de protecție, măsură, semnalizare și co- mandă) ale transformatorului respectiv; — apariția zgomotului inadmisibil în miezul magnetic (care presupune: slăbirea presării îmbinărilor, străpungerea sau distrugerea garniturilor izo- lante în îmbinări). La apariția unui defect în interiorul transformatorului, trebuie să acționeze, în funcție de tipul defectului, protecțiile prin relee cu care este dotat transfor- matorul, fie prin semnalizare, la depășirea mărimilor electrice prescrise și care previn personalul de exploatare în vedere luării unor măsuri operative (care sa conducă la reintrarea în regimul normal de funcționare al transformato- rului), fie prin trimiterea impulsurilor de comanda la bobinele de declanșare ale întreruptOarelor, deconectînd transformatorul de pe sistemele dc bare pe care funcționează. în tabelul 5.1 se indică principalele tipuri de defecte, modul de recunoaște- re și cauzele lor posibile. 3 . Repararea transformatoarelor Repararea transformatoarelor se efectuează numai după retragerea lor din exploatare, în baza foii de manevră *, de către personalul de exploatare al stației sau al postului respectiv. Apoi se eliberează autorizația de lucru echipei de reparații, precizîndu-se defectele observate în timpul exploatării, sau indi- cîndu-se tipurile de protecții care au acționat la deconectarea transformatortilni. Procesul tehnologic al reparării transformatorului cuprinde următoarele faze importante: — izolarea electrică a transformatorului de restul instalației (verif carea lipsei de tensiune la bornele de înaltă și joasă tensiune, îngrădirea locului de muncă cu benzi colorate pe care se agață plăcuțe avertizoare, montarea panourilor izolante, montarea scurtcircuitoarelor atît pe partea de înaltă tensiune, cît și pe cea de joasă tensiune); — desfacerea legăturilor electrice de la borne; — deplasarea transformatorului din boxă sau celulă la atelierul de reparații ; — demontarea transformatorului; — repararea părților componente defecte (miez, înfășurări etc.); — remontarea transformatorului ; — încercări; — reinstalarea transformatorului în boxă sau în celulă; | — refacerea legăturilor la instalația electrică; — ridicarea izolării; — cuplarea la rețea prin executarea operațiile! indicate în foaia de manevră întocmită în acest scop. * A se vedea capitolul 6 din manualul „Instalații electrice industriale" clasa a Xl-a. 100 Principalele defecte și modul lor de recunoaștere la transformatoarele dc putere TABELUL 5.1 Tipul defectului [ Modul de recunoaștere a defectului Cauze!» posibile Scurtcircuitarea locală a tolelor de oțel Lucrează releul de gaze Îmbătrînirea lacului izolaut al tolelor, deteriorarea tolelor Scurtcircuit intre spire Funcționează protecțiile: de gaze, diferen- Deteriorarea izolației între spire datorită hnbătrî- țială, maximală (dacă aceasta este insta- nirii în urma uzurii normale sau a suprasarcinilor lată pe partea alimentării de durată sau a insuficientei răciri Descoperirea înfășurărilor in urma cabotini nive- lului uleiului. Presarea necorespunzătoare a înfă- șurărilor. întreruperea în înfășurări Distrugerea capetelor de ieșire. Lipirea interioară Funcționează protecția dc gaze din cauza ne corespunzătoare a conductorului. Topirea unei arcului care apare în punctul dc întrerupere. părți din spire din cauza scurtcircuitului în înfă- șurare , • Străpuiierea {punerea) la masă Defectarea izolației principale datorită imbătrînirii Funcționează protecția de gaze, iar la trans- sau existenței fisurilor; umezi rea uleiului. Scăde- formatoarele cu neutrul legat la pămînt și rea nivelului uleiului din cu vă. Umiditate și murdărie protecția diferențială în Ulei. Supratensiuni care au condus la străpun- gerea izolației Funcționează protecțiile: de gaze, diferen- Aceleași cauze ca în cazul precedent; în plus: scurt- Scurtcircuit între înfășurările fazelor țială și maximală. Aruncarea uleiului prin circuit Ia borne sau Ia comutatorul de prize expandor Defectele de montaj (apăsare insuficientă a contac- Topirea suprafețelor contactelor la Funcționează protecțiile: dc gaze, diferențială telor și elasticitate insuficientă a resoartelor de pre- comutatoarele cu ploturi și maximală sare). Supraîncălziri datorită curenților de scurtcircuit din zonă Defectarea izolației între tole Semnalizează protecția de gaze, miros specific Deteriorarea izolației butoanelor de striiigere, a izo- pătrunzător lației între tole: deteriorarea sau lipsa garniturilor la jug a. Demontarea transformatorului Demontarea transformatorului comportă următoarele operații: — evacuarea uleiului ; — deșurubări și desfacerea legăturilor electrice; — demontarea subansamblelor (izolatoarele conservatorului de ulei; cx- pandorul etc.); — decavarea și demontarea părții active (miezul magnetic și înfășurările situate pe el); — demontarea radiatoarelor. Pentru identificarea acestor părți componente, în figura 5.3 se reprezintă un transformator în ansamblu. Fig. 5.3. Vedere de ansamblu a unui trasformator de putere de 1000 kVA, 10/0, 4 kV: i — capac; 2 — cu vă cu radiatoare liră; r — cărucior de transport; 4 — borna de punere la pănnnt; 5 - bușon pentru curățirea cuvei; 6 ... robinet golire; 7 - bușon pentru luarea pro- belor de ulei, fi izolator 77 ; 9 •— izolator JT; /0 — termometru cu mercur; 11 conser- vator; 12 — nivelă de ulei; 13 — filtru de aer; 14 — termometru de contacte; 15 -- cutie de borne. 102 • Evacuarea uleiului sc poate face total sau parțial în funcție de starea lui și de caracterul și volumul reparației. în cazul evacuării parțiale, acesta sc scurge pînă la nivelul jugului de sus al miezului magnetic. Uleiul sc evacuează intr-un vas pregătit dinainte, curat și uscat, prin robi- netul de golire de la partea inferioară, laterală, care se leagă dc vas cu ajutorul unui tub de cauciuc. • Deșurubarea începe cu capacul cuvei. Apoi se desfac legăturile de izo- latoarele de trecere, precum și la comutatorul dc prize. La deșurubare trebuie să se aibă în vedere următoarele reguli: — fiecărui bulon, șurub, prezon etc. după ce a fo,st deșurubat trebuie să i sc monteze la loc șaibele, piulițele, contrapiulițele etc.; — toate clementele de prindere, reasamblate, trebuie păstrate într-un recipient (găleată, cutie etc.); — dacă bidoanele nu pot fi deșurubate, din cauză că sînt ruginite, sc ung cu petrol lampant; — dacă filetele au defecte, ele trebuie refăcute folosind tarozi și filiere corespunză toare. — piesele cu defecțiuni iremediabile vor fi înlocuite cu altele noi. • Demontarea subansamblurilor începe prin demontarea izolatoarelor care, pînă la 35 kV, se face, după ce s-a desfăcut legătura de la partea inferioară, prin demontarea piulițelor care strîng clemele de presare ale izolatoarelor. Apoi se demontează expandatul prin desfacerea legăturii sale de la partea superioară, se leagă cu frînghie și se agață de cîrligul macaralei, după care se deșuiubează buloanele de pe flanșa inferioară, ridieîndu-se țeava de pe capac. Demontarea conservatorului de ulei începe prin detașarea lui pe flanșa conductei de ulei, apoi de piesele de care este fixat și cu o funie sau cu un cablu cu inele de ridicare se ridică de pe capacul cuvei, așezîndu-se pe podea. Sticla indicatorului dc nivel dc ulei trebuie ferită de deteriorări în perioada de- montării conservatorului. Rdeul de gaze, precum și instrumentele de control al temperaturii uleiului (termometrul cu rezistență, termosemnalizatorul etc.) sînt demontate imediat după evacuarea uleiului, pentru evitarea deteriorării lor în cursul demontării subansanrblelor. • Decuvarea înseamnă scoaterea părții active din interiorul cuvei și așezarea ei pe suporții din traverse de calc ferată, punîndu-se dedesubt o tavă din tablă de oțel pentru colectarea uleiului cc se prelinge dc pc partea activă. în timpul ridicării, cu ajutorul macaralei, este necesar să se suprave- gheze ca nici o parte să nu se agațe dc pereții cuvei. Ridicarea, transportarea și coborîrea părții active trebuie făcute cu atenție, fără smucituri și balansări, iar eliberarea din macara se va face numai după ce se verifică stabilitatea ei pe suporți. • Demontarea părții active începe cu demontarea prizelor și a comutato- rului de prize. Se recomandă ca în prealabil să se schițeze poziția prizelor și a pieselor de fixare, atît în partea de înaltă tensiune, cît și în cca de joasă tensiune și să sc numeroteze atît prizele, cît și plăcile de fixare, în care scop se leagă de ele etichete cu numerele corespunzătoare. Toate îmbinările nedemon labile (lipituri) sc curăță în prealabil de izolație; dacă lipiturile sînt efectuate cu aliaj de lipit cu cositor, se dezlipesc cu ajutorul lămpii de lipit, iar dacă sînt efectuate cu aliaj de lipit tare, ele se taie cu dalta și ciocanul punînd sub ele un obiect metalic (bară, placă). 103 După deconectarea prizelor de reglaj, comutatorul se scoate, de regulă, separat de dispozitivul de fixare și se așază orizontal pe stclaj. Urmează demontarea grinzilor jugului și despachetarea jugului superior, în prealabil, se depresează înfășurările, în care scop se deșurubează (dar nu complet) bluoanelc de presare, lăsîndu~sc în aripile grinzilor jugului, se scot de pe inelele de presare paharele demontabile, tălpile etc., precum și legătura la masă a inelelor de strîngere și, dacă există tiranți verticali, se deșurubează și se scot de pe ei piulițele superioare. Se deșurubează bulcanele de strîngere a jugului superior și grinzile respective, se leagă cu funii grinzile jugului și $e scot afară buloanele de strîngere și aceste grinzi. Se marchează pe ele părțile de înaltă și joasă tensiune, astfel că la remontare să fie așezate corect. După aceea, se ridică grinzile jugului, scoțîndu-le de pe tiranții verticali și se așază pe pardoseală. Despachetarea jugului se face scoțînd pachete for- mate din două-trei tole, de la capete spre mijloc, simultan din două părți, în acest scop, pe niște schele provizorii, instalate la înălțimea necesară, pe ambele laturi ale părții active, se plasează în funcție de lungimea jugului .1—3 muncitori pe fiecare parte. Fiecare muncitor așază cu atenție lîngă el pe schelă tolele despachetate una peste alta. Pe măsură ce despachetarea progresează, tolele sc iau de pe schelă și se duc la locul de depozitare, unde se face cîte o stivă din tolele aduse de pe aceeași parte. Pentru scoaterea înfășurărilor se utilizează niște gheare ca cele din figura 5.4, care se așază în cruce una față de alta. Ghearele trebuie introduse exact sub coloana de distanțori, în care scop înfășurarea sc ridică puțin cu o rangă în acel loc, astfel îneît gheara să prindă numai înfășurarea respectivă. între tijele ghearelor și înfășurare sc introduc fîșii de carton preșpan și apoi, se leagă toate ghearele împreună cu înfășurarea, cu ajutorul unei funii, la intervale mici în sensul înălțimii (formînd un tot rigid). Se aduce cîrligul ,65 macaralei la centrul înfășu- rării si se agață de el înfășu- rarea cu ajutorul funiei lega- te de gheară în așa fel îneît în timpul ridicării să atîrne de cîrlig strict vertical. După scoaterea înfășurării, ea sc așază vertical pe par- doseală, pe două grinzi, în mod stabil. După scoaterea tuturor înfășurărilor, sc scoate de pe miezul magnetic toată izolaț i a i n ferioara, așezîn- du-se în ordinea s< roaterii pe 1 £ stclaj. Fig. 5.4. Dispozitiv pentru scoa- terea și montarea înfășurărilor: a — gheară; b — cruce; / — prezon: 2 — tija ghearei diz corn ier; 3 — placă pentru întări- rea ghearei; 4 - nervură; 5 — cor- nierelc crucii; 6 — corniere late- rale de consolidare. 104 • Demontarea radiatoarelor (cele detașabile). Ele se scot după scoaterea părții active. Mai întîi se închid robinetele radiatoarelor, se deșurubează cele patru piulițe ale flanșei inferioare și ale celei superioare. Se deplasează radia- torul cu atenție de pe prezoane, se ridică, sc transportă și se așază pe podea. Pe flanșele radiatoarelor se montează fie flanse oarbe, fie dopuri de lemn. b. Repararea miezului magnetic După curățirea miezului magnetic, se efectuează un control minuțios al tolelor din coloane și jug, privind starea lor, cît și starea izolației acestora. Izolația de lac defectă, la despachetarea tolelor cade total sau parțial. Izolația de hîrtie dintre tole, la despachetare se sfărîmă, iar cea care rămîne pe tole devine casantă, de. culoare neagră. Dacă la verificarea directă a stării tolelor și a izolației lor nu se constată urme dc incendiu sau scurtcircuite locale, trebuie să se efectueze încercări speciale,. în care scop jugul superior se împachetează din nou și sc presează pînă la dimensiunile normale. Pentru precizarea stării izolației între tole se efectuează următoarele încercări: — măsurarea pierderilor în gol, folosmdu-se o înfășurare de control, care să asigure magnetizarea completă a miezului (adică inducția la care este calcu- lat miezul), așezată pe coloanele miezului peste care în prealabil se înfășoară foi de carton de preșpan cu gro- simea de 2 mm și se fixează cu bandă groasă de bumbac. Sc alimentează cu tensiunea de 380/220 V și se măsoară Pâ (pierderile în gol). Apoi se. scurt- circuitează tolele marginale ale miezului, pe suprafața exterioară, cu un conductor și se măsoară din nou Pi Dacă starea izolației între tole este satisfăcătoare atunci p"___ p" 100 < 1 ... 2%; n ' — măsurarea tensiunii între tolele marginale și pachetele mie- . 5.5. Schema de măsurare a tensiunii pe pa- chetele miezului magnetic. zului magnetic (v. fig. 5.5), înfă- șurarea de control fiind sub tensi- une. Lipsa unei tensiuni între pachete indică o regiune în care există tole scurtcircuitate. Locul precis de scurtcircuitare se stabi- lește prin examinare la demon- tarea pachetelor care intră în regiunea defectă; — măsurare a rezistenței în c. c. a izolației între tolele diferitelor pachete, conform figurii 5.6. “] Electrod de cupru cu suprafața /de și grosimea de 3-4 mm, cu marginile ascuțite Intr-o paris Fig. 5.6. Schema dc măsurare a rezistenței în c.c. a pachetelor separate ale miezului magnetic: £ — baterie acutnulatoare₍ 2 V; Rh — reostat cu cursor 10— 100 Q, 5 A; A — ampermetru de c.c., 5 A; V — voltmctru de c.c., 25 V. 105 Fixîndu-se un curent de 2—2,5 A, se determină rezistența diferitelor pa- chete cu relațiile: ®1=^; ». = -y etc. (3.5) Rezistențele trebuie să fie aproximativ egale, pentru pachetele simetrice. Sc calculează apoi rezistența specifică a izolației între tolele fiecărui pachet cu relația: ” = (5.6) în care: R este rezistența măsurată; F — aria tolei, în cm⁸; n— numărul de tole în pachet. Valoarea lui p„ trebuie să fie de ordinul 50—60 £l/cm⁸. Dacă starea izolației tolelor este nesatisfăcătoare, sc reface izolația numai pentru acea parte de tole unde a avut loc supraîncălzirea miezului sau scurtcircuitul local și arderea tolelor de oțel, tn acest caz, se demontează numai pachetele deteriorate, se îndepărtează de pe tolele arse metalul depus și bavurile, se usucă restul de ulei de pe tole, se lăcuiesc locurile golite cu ajutorul unor cîrpe de in, într-un sens apoi în sens perpendicular și sc coc. în cazul lipsei unui cuptor dc uscare, se confecționează după dimensiunile tolelor o ladă metalică, pe fundul căreia se montează o ramă cu încălzitoare electrice. Se sudează niște montanți verticali pe o placă de oțel, așezată la o mică distanță de încălzitoarele electrice, între care apoi se așază tolele, astfel îneît să nu se atingă între ele. La remon- tarea pachetului, se așază alternativ tole recondiționate și tole nedeteriorate. c. Repararea înfășurărilor înfășurările sînt cele mai afectate părți ale transformatorului, în cazul apariției unui defect în timpul exploatării acestuia. Ele suferă deteriorări ale conductorului, desfaceri de pe bobină, întreruperi sau contacte între diver- sele spire ale înfășurării, alterarea izolației pînă la arderea ei etc. Pentru remedieri, înfășurările transformatorului sînt supuse unei tehnologii de reparație care constă în: — scoaterea înfășurărilor dc pe miezul magnetic (vezi demontarea părții active); — scoaterea izolației de pe conductor, îndepărtarea porțiunilor deteriorate de conductor și lipirea capetelor; — reizolarea conductorului vechi ; — rebobinarea înfășurărilor; — uscarea, presarea, impregnarea și coacerea înfășurărilor; — remontarea înfășurărilor pe coloanele miezului magnetic. • Pentru scoaterea izolației de pe conductor, acesta se trece printr-o clemă corespunzătoare secțiunii conductorului. Simultan, conductorul se îndreaptă, ciocănindu-1 cu un ciocan de lemn pe un bloc de lemn și se șterge prin apăsare cu cîtdc. Dacă izolația se curăță greu și in special, cînd conduc- torul este ecruisat (întărit), colacii de conductor se recoc în cuptoare la 550— 600°C. în lipsa acestora, se utilizează focul pe vatră, momentul scoaterii din 106 foc fiind indicat de culoarea vișiniu închis pc care o capătă cuprul. Atunci el este scos din foc și răcit în aer pînă la temperatura mediului ambiant. Cînd sc descoperă în conductor goluri, găuri etc.. porțiunile resj>ective se taie, iar capetele conductorului se lipsesc prin suprapunere, cu aliaj de argint. Lipirea se face cu cleștele electric, capetele fiind îh prealabil prelucrate pentru lipire. Pentru controlul calității lipiturilor, acestea se verifică atît mecanic cît și electric (se măsoară rezistența de contact). • Reizolarea conductorului se face manual sau cu mașini de izolat (dacă există în dotarea atelierului). Pentru izolare se utilizează hîrtie de cablu (STAS 5649), cu grosimea de 0,05 mm. Pentru ultimul strat de hîrtie este recomandabil să se utilizeze o hîrtie cu grosimea de 0,12 mm, mai ales la con- ductoarele de secțiune dreptunghiulară. Numărul de straturi de hîrtie cu care se izolează conductorul (și deci grosimea izolației rezultate) trebuie să cores- pundă grosimii izolației vechi dc pc conductor. Izolația normală a conducto- rului pentru gama de tensiuni 6 ... 20 kV este formată din două straturi ..jumă- tate acoperit sau întrecut" din hîrtie de 0,05 mm și un strat cap la cap din hîrtie de 0,12 mm, ceea ce corespunde unei grosimi a izolației conductorului pe ambele părți de 0,64 mm. Productivitatea izolării cu mașina de izolat este de 6—8 ori mai mare decît a izolării manuale. Dacă nu există mașină de izolat, atunci se procedează astfel: se introduce în tamburul cu conductorul curățat și îndreptat o țeavă de oțel și tamburul se așază pe capre de lemn. La distanțe de 10—12 m se așază alți tamburi goi, tot pe capre. Conductorul se desfășoară pe distanța menționată și capătul său se fixează pe tamburul gol. Apoi conductorul se întinde între cele două tambure și se așază între acestea piedici, pentru cu tamburele să nu se ro- tească și să slăbească întinderea conductorului. Înainte de a trece la izolare, se pregătește hîrtia, tăind-o in benzi cu lățimea de 15—20 mm și dcpănînd-o în rulouri. Lucrătorul șterge conductorul cu o cîrpă curată, ia ruloul și începe să izoleze așezînd mai înth primul strat, „jumătate acoperit", parcurgînd tot tronsonul (distanța între două tambure), iar apoi cel de-al doilea strat și așa mai departe. Este necesar să sc așeze izolația cît mai strîns, tot timpul netezind-o și întinzînd hîrtia cu mîna, astfel ca un strat sa adere de celălalt și să rezulte o izolare fără goluri, întreruperi sau încrețituri. Cînd se termină o bandă (rulou), noua fîșie dc hîrtie se îmbină cu cea precedentă prin suprapunerea sfîrșitului uneia cu începutul celeilalte. Ajungînd la sfîrsitul tronsonului, capă- tul benzii de hîrtie se lipsește cu lac de bachelită și se leagă cu o bucățică de bandă. Cînd tronsonul este complet izolat, acesta se înfășoară pe tambur, așezînd strîns o spiră lingă alta. • Rebobinarea înfășurărilor. Transformatoarele de putere aduse la re- parat pot avea înfășurări de diverse tipuri (continue, spiralate, în găleți, bobine spiralate scurte etc.). Deoarece în posturile de transformare ale consu- matorului sînt utilizate numai transformatoare cu caracteristicile tehnice date la începutul subcapitolului 5.B, în continuare se va prezenta tehnologia rebobinării înfășurării cilindrice în două straturi (pentru înfășurarea de joasă tensiune) și a înfășurării cu bobine stratificate (pentru înfășurarea de înaltă tensiune). 107 Bobina cilindrică în două straturi se execută din conductoare cu secțiune dreptunghiulară, cu unul sau mai multe conductoare în paralel. în figura 5.7 este reprezentată o bobină cilindrică în două straturi cu două conductoare în paralel. între cele două straturi sînt prevăzute distanțatoare axiale, care formează ca- nalele axiale de răcire. Bobinarea se execută pe șa- bloane sau direct pe cilindrul de pertinax, care consti- tuie izolația față de miezul .transformatorului. în acest caz, cilindrul dc pertinax sc fixează pe șablonulde bobi- nare. După fixarea șablonului pe mașina de bobinat, conductorul se trece prin filiera de întindere, se îndoaie capătul conductorului la 90’, lăsîndu-se lungimea nece- sară liberă și se fixează de discul șablonului cu o menghină dc mînă. Dc prima spiră sc fixează pana egalizatoare de carton preșpan, prin bandajarc cu bandă dc bumbac. în timpul bobinării se verifică calitatea izolației pe măsură ce conductorul se desfășoară dc pe tambur, refăcîndu-se izolația deteriorată pe diferitele porțiuni cu bandă de hîrtie de cablu sau dc bumbac. Consolidarea spirelor se face cu o fîșie de bandă groasă de bumbac, care face o buclă peste prima spiră, iar capetele sînt trecute alternativ de la o spiră la alta, una priii exterior și alta prin interior. Pentru aceasta, la așezarea fiecărei spire, unul din cape- tele benzii de bumbac se întinde pe șablon, iar celălalt se răstoarnă peste spirele deja bobinate și apoi la spira următoare sc schimbă invers. După așezarea primului strat de spire, se așază distanțoarele longitudinale pentru realizarea canalelor dc răcire. Al doilea strat sc bobinează la fel cu primul, iar ultima spiră se consolidează, strîngîndu-se bobina la exterior cu bandă groasă de bumbac. Bobinele stratificate, utilizate pentru înfășurarea de medie tensiune, se execută cu conductor izolat cu bumbac sau hîrtie de cablu. Ele se bobinează pe șablon, pe cilindrul de pertinax, sau direct peste înfășurarea de joasă ten- siune. în ultimul caz, pe mașina de bobinat se așază direct bobina de joasă tensiune pe șablonul ei și se înfășoară la exterior cilindrul din carton preșpan, care se consolidează cu banda de bumbac. Pe cilindrul izolant se așază dis- tanțoarele longitudinale, care se consolidează cu bandă de bumbac. Dacă bobina stratificată este cu doi găleți, se așază și inelul de distanțare dintre găleți. Prima spiră se supraizolează cu un strat jumătate acoperit de hîrtie de cablu sau bandă de bumbac și se începe bobinarea, consolidîndu-se spirele marginale cu o buclă de bandă de bumbac, avînd cape- tele trecute alternat la exterior și la interior de la o spiră la alta. După bobinarea primului strat, se așază izolația între straturi din hîrtie de cablu, consolidîndu-se spirele mar- ginale cu hîrtie, peste care se trec spirele stratului urmă- tor, ca în figura 5.8. Fig- 5.8, Consolidarea cu hîrtie a spirelor marginale la Înfășurarea cilindrică stratificată: 1 — cilindru de pertinax; 2 — izolația dintre straturi; 3 — conductor; 4 — hîrtie de cablu pentru consolidarea spirelor marginale. 108 Prizele pentru reglaj se scot sub formă de buclă de 100 nun lungime și se supraizolează cu două straturi „jumătate acoperit" cu hirtie de cablu sau bumbac. • După confecționarea înfășurărilor urmează uscarea, presarea, defini- tivă, impregnarea și coacerea. Aceste operații, la întreprinderile constructoare se efectuează în cuptoare cu vid, speciale. La locurile de reparație, de regulă, aceste operații se fac în cuva transformatorului, realizând încălzirea prin me- toda pierderilor prin inducție în pereții cuvei. în acest scop, pe pereții cuvei sc aplică o înfășurare de magnetizare, alimentată la tensiunea de 220 —380 V c.a. Curentul alternativ ce trece prin această înfășurare creează un flux mag- netic alternativ, care determină în pereții cuvei dc oțel apariția curenților turbionari, care încălzesc cuva, iar căldura degajată încălzește înfășurarea așezată în cuvă. înainte de coborîrea înfășurării în cuvă, aceasta se curăță în interior minu- țios, se îndepărtează rămășițele dc ulei, si șterge cu o clrpă uscată care nu lasă scame. înfășurarea se coboară apoi în cuvă, se pun borne provizorii de trecere pe garniturile de etanșarc dc'pe capac și se închide cuva cu capacul ei (ermetic). înainte, de închidere, se instalează termocupluri sau termometre cu rezis- tență în interior, iar în exterior termometre. Se recordează cuva la o instalație de vid, condonn schemei din figura 5.9. înfășurarea se usucă la temperatura de 100—120°C, timp de 6 12 ore; ridicarea temperaturii (prin variația numărului de spire) se face în ritmul de 40’C/oră. înfășurarea sc scoate, se răcește pînă la 70°C, se presează pînă la dimen- siunea dorită și se impregnează cu lac într-o baie. Apoi, înfășurarea se scoate din baie cu macaraua, ținîndu-se 20—30 min deaspura pînă se scurge surplusul de lac și se introduce din nou în cuvă pentru coacere, operație care se face la o temperatură de 105—120”C,. timp de 8 h. După terminarea coacerii, cînd pelicula de lac nu mai este lipicioasă, înfășurarea se scoate din cuvă și se instalează pe un suport de traverse. Uscarea, impregnarea și coacerea se fac într-o încăpere bine ventilată, iar muncitorii trebuie să poarte mănuși, încălțăminte încnisă și să aibă capul acoperit. în încăpere nu trebuie să se fumeze și nici să se efectueze lucrări cu foc deschis. • Remontarea înfășurărilor pe miezul magnetic Remontarea se face după releveul întocmit la demontarea înfășurărilor. înainte de a se monta bobinele, se examinează fiecare în parte pentru a se constata lipsa deterioră- rilor izolației spirelor, așezarea corectă și uniformă a distanțelor pe peri- Fig. 5.9. Schema Instala) ici de vid pentru uscare sub vid: 1 — transformator; 2 - În- fășurare de magnetizare; 3 — condensator de vapori; 4 — colector condens; 5 — vacuummetru; 6 — ventil de reducere; 7 — pompă de vid; 3 — termometre. La canalizare 109 ferie și pe înălțime, lipsa piliturii metalice și a obiectelor străine, lipsa depla- sării spirelor. înfășurarea, verificată astfel, se ridica deasupra miezului mag- netic, pregătit în prealabil, la o distanță mai mare decît coloana pe care se face instalarea ei, manevrînd apoi astfel macaraua, ca axa înfășurării să coincidă cu axa coloanei. Se coboară apoi înfășurările (lîngă miez se așază cea de joasă tensiune, apoi, peste ea, cca de înaltă tensiune). în timpul montării, trebuie urmărită cu atenție așezarea înfășurărilor de înaltă tensiune cu capetele orien- tate în partea necesară, cu prizele de reglare așezate conform desenului anexat fișei tehnologice. în figura 5.10 este indicată schema legăturilor (în A pe partea de înaltă tensiune și cu prize reglabile; în Yₒ pe partea de joasa tensiune). După mon- tare, partea activă este supusă unei operații de uscare, în modul arătat la uscarea înfășurărilor. d . Remontarea transformatorului După asamblarea părții active, sînt revizuite, reparate și pregătite pentru montare toate părțile exterioare ale transformatoarelor, adică: cuva, conser- vatorul de ulei, expandorul, radiatoarele, capacul, bornele, comutatorul, instrumentele de măsură, robinetele, roțile garniturile de etanșare etc. ~ Urmează asamblarea transformatorului, constînd din următoarele ope- rații principale: — montarea conservatorului și a expandorului; — instalarea garniturilor de etanșare; — montarea radiatoarelor, robinetelor, roților; — ridicarea părții active și cobo;îrea ei în cuvă; 110 — instalarea capacului, cu toate piesele remontate pe el; — umplerea transformatorului cu ulei și verificarea etanșeității garni- turilor ; — vopsirea exterioară a transformatorului. • Uleiul pentru umplere trebuie să fie pregătit in prealabil într-o cantitate suficientă, uscat și verificat chimic și electric prin: — determinarea rigidității diclectrice (valoare minima 120 kV/cm); — determinarea densității relative la +20oC (sub 0,89); — determinarea punctului de inflamabilitate (minimum 140°C); — determinarea viscozității la -f-20°C (maximum 5°E); — determinarea acidității organice și minerale și a alcalinității; — determinarea conținutului dc cenușă, impurități mecanice; — determinarea punctului de congelare (—15°C); — determinarea tangentei unghiului de pierderi dieleetrice (tg 5 < 2% la 20°C). 4. încercările transformatorului după reparare Scopul acestor încercări este dc a controla calitatea reparației și de a pre- ciza parametrii transformatorului reparat. Aparatele de măsurat trebuie să aibă clasa dc precizie 0,2 sau 0,5. în timpul încercărilor trebuie luate toate măsurile de NTS indicate în subcapitolul 5D. Spațiul unde se efectuează încărcările trebuie să fie îngrădit, iar împrejur trebuie afișate plăcuțe averti- zoare. Conectarea și deconectarea tensiunii la încercări trebuie să fie făcută cu mănuși de cauciuc și numai la comanda conducătorului încercării. încercările transformatorului trebuie să sc efectueze în următoarea succe- siune: — măsurarea rezistențelor de izolație a înfășurărilor*; — verificarea raportului de transformare; — verificarea grupei de conexiuni a înfășurărilor; — verificarea rigidității dieleetrice a izolației la frecvența industrială*; — încercarea de scurtcircuit; — încercarea de mers în gol; — măsurarea rezistențelor înfășurărilor în c.c.*; — măsurarea unghiului de pierderi dieleetrice (tg S) a înfășurărilor și bornelor (izolatoarelor de trecere); c — determinarea raportului a. Măsurarea rezistenței de izolație a înfășurărilor și a coeficientului de absorbție R^/R^ Se măsoară: — cu megohmmetrul de 1 000 V la înfășurările de joasă tensiune; — cu megohmmetrul de 2 500 V la înfășurările de înaltă tensiune. ♦ Efectuarea acestor măsurări este cunoscută elevilor de la disciplina „Măsurări electrice și electronice". 111 Rezistența dc izolație se măsoară între fiecare înfășurare și masă și între înfășurări (v. fig. 5.11). Indicațiile megohmmetrului se citesc după 15 și 60 s. Raportul acestor citiri, ^en/^is se numește coeficient de absorbție, fiind unul dintre criteriile de stabilire agra- dului de umiditate a înfășurărilor. Valorile măsurărilor se compară cu cele indicate de întreprinderea constructoare. Coeficientul de absorbție trebuie să fie — > 1,3. ^15 b. Verificarea raportului de transformare Se face pe toate fazele și pe toate prizele transformatorului. Pe partea de înaltă tensiune, unde nu se poate măsura tensiunea de fază (conexiunea de regulă este A), se face măsurarea tensiunii între faze (Ut = Rapor- tul de transformare nu trebuie sa difere de cel indicat de întreprinderea con- structoare cu mai mult de 0,5%. Raportul de transformare se determină cu ajutorul montajului din figu- ra 5.12 și valoarea sa sc obține făcînd raportul între tensiunea fazei din pri- mar și cea din secundar (măsurată la bornele omoloage), la mersul în gol al transformatorului, trecînd comutatorul de prize prin toate pozițiile sale. c. Verificarea grupei de conexiuni Se face conform montajului din figura 5.13. Se scurtcircuitează bornele A — a și se alimentează bornele de înaltă tensiune cu o tensiune de 200 ... ... 400 V, măsurîndu-se pe rînd, tensiunile între bornele: b — B.b — C.c — B> c-C. Luîndu-se o anumită scară pentru tensiuni, se trasează topograma ten- siunilor între faze de pe primar (triunghiul echilateral mare) și cu vîrful com- pasului în B și cu deschiderea b — B se trasează un arc de cerc; apoi cu vîrful compasului în C și cu deschiderea b — C se trasează cel de-al doilea arc de cerc; intersecția lor determină vîrful b al triunghiului tensiunilor din secun- dar. în mod analog, sc determină și vîrful c, vîrful a fiind suprapus peste A. Măsurînd cu raportorul unghiul « dintre două laturi omoloage din primar și secundar (de exemplu A — B și a — b) se determină grupa de conexiuni. Fig. 5.12. Montaj pentru mAsurarea raportului de transformare: 112 Fig. 5.13. Montaj pentru determinarea* grupei de conexiuni a transformatorului (conexiuni). Fig. 5.14. Topograma tensiunilor. împărțind această valoare a unghiului la 30° jgrupa de concsiuni — -—rj' \ 30 / Un exemplu al modului de deducere a grupei de conexiuni este redat în fi- gura 5. K (A/Y5). d. Verificarea rigidității dielectrice a izolației transformatorului Această încercare are drept scop verificarea izolației unei înfășurări față dc masă sau față de alte înfășurări și a izolației între spire și părțile unei aceleiași înfășurări. Proba se execută după' trecerea a cel puțin 3 ore de la umplerea cu ulei a transformatorului. Verificarea rigidității dielectrice a izolației sc face în două feluri: — cu tensiune aplicată; — cu tensiune indusă. în figura 5.15 este arătată prima metodă, fiind cea mai utilizată pentru transformatoarele de putere din dotarea consumatorilor. Tensiunea de încer- care se aplică în modul următor; se aplică brusc 50 % din valoarea- tensiunii de încercare, apoi treptat, pînă se atinge valoarea tensiunii de încercare; acesta se menține un minut, apoi se scade treptat pînă la zero. Transformatorul se consideră bun, dacă în timpul probelor nu ăe produc conturări sau străpungeri, care se manifestă atît prin zgomote caracteristice, cît și prin oscilarea pronunțată a acelor aparatelor de măsură. Vig 5 15 Montaj pentru verificare* rigidității dielectrice a izolației transformatorului prin metoda tensiunii aplicate: TP — transformatorul de Încercat; T — transformator ridicător; A T — autotransformator reglabil; E — eclator; Jî — rezistență de protecție. 113 Fig. 5.16. Montaj pentru încercarea în scurtcircuit a transformatorului: TR — transformator trifazat reglabil; 1TC, 2TC — transformatoare dc curent; — wattmetre; Aᵥ A₂ — am pe r met re; TP — transformator de încercat. e. încercarea de scurtcircuit Se face cu scopul de a verifica tensiunea procentuală de scrutcircuit «K% și pierderile în scurtcircuit P*. Montajul este cel indicat în figura 5.16. Tensiunea aplicată se crește trep- tat, pînă cînd indicațiile ampermetrelor ating valoarea curentului nominal, în acest moment se citesc: tensiunea de scurtcircuit 17* în V și P,ₜ în W (prin metoda celor două wattmetre). Tensiunea procentuală de scurtcircuit se determină cu relația: ««[%! = ^ioo. C/ * (5-7) Valorile măsurărilor se compară cu cele înscrise în fișa tehnică a transfor- matorului. f. încercarea de mers în gol Se face cu scopul de a determina curentul procentual de mers în gol i ror și pierderile de mers în gol Pₒ, în W. oL /⁰J Montajul este cel indicat în figura 5.17. Se aplică tensiunea no- minală pe partea de joasă tensiune, bornele ae înaltă tensiune fiind în gol se (la un potențial ridicat și deci încer- carea se face cu respectarea măsu- rilor de NTS pentru instalația sub tensiune periculoasă). Fig. 5.17. Montaj pentru Încercarea în gol a transformatorului: TP — transformator de încercat; 1TC 2TC — transformatoare de curent; AₗₜAₜ, — ampermetre; Wj, Wₜ —wattmetre. 114 Se citesc: valoarea curentului “hA +-A (media aritmetică a indicațiilor celor trei ampermetre) și pQ (prin metoda celor două wattmetre). Curentul procentual de mers în gol sc determină cu relația: ¹⁰°- * n Valorile măsurărilor sc compară cu cele din fișa tehnică a transforma- torului. g. Măsurarea rezistențelor înfășurărilor în c.c. Se face cu ajutorul punții duble Thomson, punți universale Whealstone, sau prin metoda ampcrmctrului șî voltmetrului. Rezistența se măsoară pe fiecare înfășurare, pe fiecare fază și pe fiecare priză. Rezistențele înfășurărilor diferitelor faze pe același plot nu trebuie să difere între ele, sau față de datele prevăzute de întrepirnderea constructoare cu mai mult de 2%. La măsurarea prin metoda ampermctrului și voltmetrului (fig. 5.18) se procedează astfel: se scoate rcostalul R₂ și se introduce R-c apoi se conec- tează K și se stabilește valoarea curentului în limitele scalei aparatului (datorită inductanței înfășurării transformatorului, apare o întîrziere de ordinul a cîtorva zeci dc secunde în stabilizarea valorii curentului în circuit). Milivolt- metrul se conectează numai după ce acul ampermetrului rămîne stabil, prin cheia Kᵥ în amonte 2 sau în aval 1 de ampermetru, după cum rezistența înfășurării Rₓ este Rₓ >JrÂr₉ sau Rₓ < JrArᵥ, under^ este rezistența ampermetrului, iar rₓ rezistența volmetrului. V Valoarea lui Rₓ este Rₓ — Deoarece măsurările dau rezistențele de linie, se recalculează rezistențele pe fază ale înfășurărilor R, cu relațiile: — în cazul conexiunii Y: — în cazul conexiunii A; Fig. 3.18. Montaj pentru măsurarea rezistentei in c.c. a înfășurărilor transformatorului: TP — transformatorul de încercat; R — baterie; Rₜ. Rₜ — rezistențe reglabile; Kₓ — co- mutator cu două poziții; A — ampermetm; mV — milivoltmetru. 115 ~220V\ c* Puntea S&eting CoNu termal a °S TP @C 4 Fig. 5.19. Montaj pentru determinarea tg $ la transformatorul de putere. h. Măsurarea tg S a izolației înfășurărilor Această măsurare (fig. 5.19) se efec- tuează cu puntea Schering (a se revedea manualul „Măsurări electrice și efectro- nice"). Puntea, avînd tensiunea de 10 kV, este utilizată numai pe partea de înaltă tensiune a transformatorului. Tangenta unghiului de pierderi dielectrice (tg 3) servește drept criteriu pentru stabi- lirea gradului de umiditate a înfășurărilor. Aceasta nu trebuie să depășească cu mai mult de 30% valoarea dată de întreprinderea constructoare. i. Determinarea raportului —— în afară de coeficientul de absorbție g⁰ și de tg 3, un alt criteriu pentru ■^15 aprecierea umezelii înfășurărilor îl constituie și raportul capacităților la frec- vențele dc 2 și 50 Hz, adică ——. Măsurarea se face cu dispozitivul pentru con- trolul umidității, conform instrucțiunilor de folosire a acestuia. înainte de măsurarea raportului trebuie să șe măsoare rezistența de izolație a înfă- șurarii transformatorului, deoarece la valori reduse ale acesteia dispozitivul dă erori inacceptabile (spre exemplu, la 15 MQ, eroarea devine 10%; la 1 MQ utilizarea este interzisă). C. MAȘINILE ELECTRICE Pentru antrenarea diverselor utilaje tehnologice sînt folosite: motoare asincrone de joasă tensiune pînă la puteri de 100 kW și de medie tensiune (6... 10 kV) la puteri mari, motoare sincrone (justificate numai pentru puteri mari și funcționare fără șocuri și fără grad mare de iregularitate, existînd pericolul ieșirii lor din sincronism), motoare de curent continuu cu excitație serie, derivație sau mixtă). în cele ce urmează se vor analiza exploatarea și repararea motoarelor asincrone de joasă tensiune și a celor de c.c., ele fiind frecvent întîlnite în ate- lierele și secțiile întreprinderilor industriale și pe care este autorizat să le exploateze electricianul de întreținere și reparații. 1. Exploatarea mașinilor electrice Exploatarea corectă a mașinilor electrice, constă în supravegherea încăl- zirii și a încărcării normale, în curățarea și ungerea regulată, în înlăturarea seînteilor de la colector. 116 Zona controlată trebuie extinsă pe întreg circuitul de forță (siguranțele, releele termice, conductoarele, legăturile electrice, celelalte dispozitive cu care este dotat respectivul circuit), deoarece la o defecțiune pe circuit, moto- rul electric este scos din funcțiune. Presupunînd o alegere corectă a puterii nominale a motorului, a secțiunii conductoarelor și a elementelor de protecție (siguranțe, relee)* se impune cunoașterea unor probleme tehnico-economicc în exploatarea motoarelor asincrone trifazate. a. Menționarea valorii tensiunii, în limitele admise de norme, ia bornele motorului In figura 5.20 se arată modul de scădere a cuplului activ la scăderea ten- siunii. Presupunînd cuplul rezistent Mᵣₙ — ci, funcționarea motorului are loc în punctul A(M, = Mfₙ; s — sₓ)- Dacă tensiunea scade la Uz, motorul funcționează în A' (cu o alunecare mai mare, respectiv cu o turație mai mică). • Dacă tensiunea scade la U₉, motorul nu mai poate funcționa, deoarece Mₐ< Mᵣ„. în acest ultim caz, turația scade la zero,și mașina intră în regi- mul de motor cu rotorul calat (regim de scurtcircuit) ceea ce determină pro- tecția să acționeze pentru decuplarea lui dc la rețea. b. Influența gradului de încărcare al motorului asupra factorului de putere Regimul real de încărcare a mașinilor electrice diferă mult de regimul nominal, în sensul că puterea absorbită este mai mică decît cea pentru care ele au fost dimensionate ă funcționa, din cauza, pe de o parte, a dificultății de a sc adapta puterea nominală a motoarelor electrice la puterea nominală a utilajelor antrenate de acestea (datorită treptelor dc putere'standardizate ale motoarelor electrice), iar pe de altă parte datorită regimului de lucru variabil al utilajelor. în figura 5.21 este arătat modul de viariație al factorului de putere la conexiunea △ a înfășurărilor (cos?A) cu încărcarea motorului din care se deduce că, la sarcini reduse, factorul de putere este redus, impunînd chel- Fig. 5.20. Variația cuplului activ cu tensiunea la motorul asincron trifazat. Fig. 5.21. Variația factorului de putereal motorului asincron trifazat cu sarcina * A se vedea cap. 1 al acestui manual. 117 tuieli pentru ameliorarea lui. Pentru a îmbunătăți situația, la motoarele care funcționează cu sarcini reduse, dar au șase borne accesibile, cu tensiunea înfășurării egală cu tensiunea dc linie a rețelei, sc pot monta comutatoare y/A și se trece din A în v în situațiile cînd sarcina scade. în acest caz, curba factorului dc putere își deplasează maximul sppre valorile mici de sarcină (a se vedea curba cos oY din figura 5.21). c. Influența gradului de încărcare al motorului asupra randamentului In figura 5.22 se indică modul dc variație a randamentului cu sarcina în două variante: conexiunea în y și conexiunea în A a înfășurărilor aceluiași motor. Maximul randamentului la conexiunea y este deplasat spre încărcarea mică a motorului. De aici rezultă că la sarcini reduse este economic (pierderi micșorate) să se comute conexiunea înfășurărilor motorului din A în y, dacă există această posibilitate (motorul are accesibile cele șase borne și s-a montat un comutator A/y pe circuit). 2. întreținerea motoarelor electrice în scopul prevenirii unor deranjamente sau incidente de exploatare în timpul funcționării motoarelor electrice, electricianul de tura consemnează micile defecțiuni constatate în timpul serviciului său și dacă nu le-a putut înlătura din cauze obiective, le trece în caietul de sarcini ale echipei de inter- venție, care execută revizia tehnică {RT) în timpul opririi dc scurtă durată a utilajului acționat de respectiva mașină electrică. Revizia tehnică se extinde pe întregul circuit de forță, începînd cu tabloul electric din care se alimen- tează circuitul. Lucrările care se execută cu ocazia unei revizii tehnice a motoarelor elec- trice sînt: — verificarea stării siguranțelor (patron, fuzibile, legături); — verificarea stării releelor de protecție (reglaj, borne, legături) și a dispo- zitivelor automate; — verificarea stării conductoarelor (izolația conexiunilor); — curățarea fără demontare a inelelor, colectorului, portperiilor, înfășu- rărilor, precum și suflarea canalelor de ventilație în locurile accesibile; — verificarea fixării prin buloane, șuruburi și strîngerea piulițelor de la fundație, de la căpăcele, scuturi, de la mecanismul portperiilor și de la insta- lația de legare la pămînt; — verificarea transmisiei mișcării (șaiba de transmisie a pi ni on ului sau cuplei); — verificarea portperiilor și periilor (reglarea presiunii periilor, înlocuirea celor uzate, șlefuirea lor, reglarea distanței dintre; portperie și colector sau inel colector); — verificarea lagărelor (lipsa zgomo- tului și a supraîncălzirii lor, lipsa începu- tului de grupare). Fig. 5.22. Variația raiidamentiilni moto- rului asincron trifazat cu sarcina. 118 Micile defecțiuni neremediate la timp pot conduce la grave deranjamente. La apariția unui deranjament, trebuie să acționeze elementele de protecție ale motorului (siguranțele fuzibile sau releele electromagnetice la scurtcircuite și releele termice la suprasarcini). în vederea unei întrețineri corecte și a reparării corespunzătoare a mo- toarelor sînt prezentate în tabelele 5.2 și 5.3, principalele defecte ce pot apă- rea la mașinile electrice asincrone și la mașinile de c.c., cauzele posibile ale defectelor și modul de remediere a acestora. 3. Repararea mașinilor electrice Tehnologia reparării unei mașini electrice aflată în exploatare\cuprinde următoarele faze importante: — izolarea ei electrică de restul instalației, prin deschiderea întrerupăto- rului (automat sau manual) și scoaterea patroanelor siguranțelor din tabloul de forță, cu luarea tuturor măsurilor de protecție a muncii; — desfacerea legăturilor electrice de la bornele mașinii: — desfacerea legăturilor de transmisie la utilajul antrenat; — desfacerea piulițelor de pe prezoanele din fundație; — ridicarea cu macaraua și depunerea motorului și platforma căruciorului de transport; t ransportarea lui la atelierul dc reparații; — demontarea motorului; — repararea părților componente defecte; — remontarea; - - încercări; — reinstalarea motorului pe fundație; — refacerea legăturilor electrice și mecanice; — ridicarea izolării. a. Demontarea motoarelor • Motorul asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit. (Pentru identifi- carea pieselor componente se va urmări numerotarea din figura 5.25.) Succe- siunea operațiilor este următoarea: — se scoate pana 1 din locașul de la capătul arborelui; — se deșurubează șuruburile 1 și se scoate căpăcelul exterior 5; — se deșurubează șuruburile 4, apoi se scoate scutul 5 de la capătul de acționare împreună cu inelul exterior al rulmentului 6; — se scoate inelul exterior al rulmentului cu role, bătîndu-se ușor cu ciocanul de jur împrejur prin intermediul unei piese de cupru sau bronz, pe suprafața laterală; — se scoate inelul interior al rulmentului împreună cu căpăcelul interior, cu ajutorul unei piese pentru extragerea rulmentului dc pe arbore (dispozitiv cu gheare); — se desfac șuruburile 7 și se scoate capota ventilatorului 8; — se deșurubează șuruburile 9 și sc scoate scutul 10 de pe scaunul său prin batere de jur împrejur; — se scoate din stator rotorul împreună cu scutul, ventilatorul exterior și cel interior și se pun pe o capră; 119 TABELUL 5.2 Principalele deranjamente și modulelor de remediere la motoarele electrice asincrone trifazate Deranjamente | Cauze posibile ] Remedieri Motorul nu pornește întreruperea circuitului de forță; o fază a Se verifică cu lampa de control sau cu ohm- statorului este întreruptă sau o legătură exte- mctrul și se restabilește legătura rioară este desfăcută Statorul are curenți inegali pe cele trei faze, Una din cele trei faze ale statorului este le- Se controlează sensul bobinei și se refac iar motorul nu pornește gată cu capetele inversate la montajul Y legăturile; se determină începuturile și sfâr- șiturile fazelor Motorul pornește greu în gol; se rotește cu Conexiunile statorului sînt legate în Y h loc Se refac legăturile viteză redusă de △ Motorul capătă viteză, dar curentul în stator La rotorul în colivie există o dezlipire a uneia Sc caută contactul defect și se reface lipitura pulsează tare; rotorul și statorul se încăl- sau a mai multor bare de la inelul de scurt- zesc; motorul produce un zgomot anormal circuitare Motorul nu se poate încărca; curcnții inegali Scurtcircuit întruna din bobinele statorului, Se înlocuiesc bobinele defecte cu altele noi, in stator; in sarcină se oprește brusc sau intre două bobine Învecinate sau sc rebobinează statorul Motorul absoarbe brusc un curent mult mai S-a întrerupt o fază a statorului Se depistează faza întreruptă și sc stabilește mare circuitul Motorul absoarbe la pornire un curent prea Cele trei perii sînt scurtcircuitate sau există Se caută defectul și se remediază mare scurtcircuit în rezistența de pornire, pe ul- timul plot Motorul pornește numai In gol și cu jumătate Scurtcircuit între două perii Se verifică circuitul și se înlătură defectul. clin viteză Motorul prezintă o accentuată cădere de Rezistența înfășurării sau caz dc pornire mari; Sc verifică cu ohmmctrul valoarea rezisten- tensiune circuit întrerupt in rotor țelor; se înlătură întreruperea retorică Turația motorului scade in sarcină; curent Una din Înfășurările rotorului este întreruptă Se verifică cu ampermetrul faza întreruptă; pulsatoriu în stator; statorul se Încălzește și rotorul lucrează în două faze; una din se restabilește legătura sau se reglează ușor; dacă sarcina crește, turația moto- perii are contact slab periile rului scade brusc la jumătate Periile nu se mișcă liber în port perii sau nu Se aleg perii de dimensiuni potrivite, se Periile seînteiază; unele* perii și armăturile sînt șlefuite; inelele colectoare au asperități finisează inelele; se reglează presiunea de lor se încălzesc excesiv sau lovituri; periile nu presează suficient contact a periei asupra inelelor Miezul de fier al statorului este supraîncălzit Tensiunea rețelei este mai mare decît cea no- Se aduce tensiunea la vaoarea npminală; se uniform, cu toate că sarcina motorului nu minală; scurtcircuite focale intre tolele sta- execută repartiția miezului statoric depășește pe cea nominală torului La pornirea motorului apare un cerc de foc Inelele colectoare și periile sint îmbîcsîte cu la inelele colectoare ulei; este întreruptă una din legăturile din- Sc înlătură scurgerea, de ulei; se refac leg&- tre rotor și reostatul de pornire j turile întrerupte Rotorul, cuplajul sau șaiba de transmisie sînt, Motorul vibrează în timpul funcționării dezechilibrate; deplasarea bobinajului roto- । Se remediază aceste cauze mecanice rului; fundația nu este suficient de rigidă ! Debitul uleiului de ungere este insuficient sau Se verifică dacă inelele de ungere corespund; Lagărele se încălzesc peste limitele admisibile de proastă calitate; jocul dintre fusul arborelui se verifică nivelul uleiului; se reglează jocul și cuzineți este prea mic dintre arbpre și cuzineți Inelele colectoare se uzează intens, neuni- Periile sînt necorespunzătoare (prea tari); pre- Se montează perii corespunzătoare; se re- form siunea pe inele osie prea mare; s*«u montat glează presiunea de contact perii de mărci diferite Periile so uzează foarte intens Inelele colectoare sînt hnbîcsite cu praf de la Se îmbunătățesc condițiile de întreținere a perii, pulbere de metal, nisip ctc.; curentul inelelor colectoare și se curăță mai des; se este repartizat neuniform între perii; calitatea controlează și se remediază presiunea de periilor este necorespunzătoare contact a periilor pe inele Se produc străpungeri ale izolației Pătrunderea de praf și umiditate In motor; Se usucă și se suflă motorul cu aer comprimat; apariția punților de curent din pulbere de se fac reparațiile necesare cărbune și cupru de la perii; izolația îmbă- trînită TABELUL 5.3 Principalele deranjamente și modul lor de remediere la motoarele electrice dc curent continuu Deranjamente Cauze posibile Remedieri Motorul nu pornește întreruperea circuitului de forță; cuplu inare Restabilirea circuitului, micșorarea cuplului la pornire; așezare greșită a periilor; contact sarcinii; reparația motorului în funcție de slab la perii sau la reostatul de pornire: ar- tipul defectului stabilit. derea uneia sau a mai multor bobine din rotor Formarea dc sein tei pe colector Montarea greșită a periilor (nu sînt pe axa Eliminarea cauzelor constatate, după depis- neutră, sînt prost șlefuite, presiunea neuni- tarea lor în totalitate formă a periilor); colectorul rugos, murdar, ovalizat; izolația ieșită dintre lamelele co- lectorului ; polaritatea greșită a polilor au- xiliari; scurtcircuit în înfășurarea polilor au- xiliari ; contact slab între înfășurarea indu- sului și colector; poziția excentrică a rotorului între poli din cauza uzurii lagărelor; dezli- pirea legăturilor echipotențiale sau contacte slabe; contact între bobinele polilor și corpul motorului; bătaia curelei; fixarea slabă pe fundație încălzirea colectorului Perii necorespunzătoare; așezarea greșită a înlocuirea periilor; corectarea poziției lor; periilor; ventilația colectorului este insufi- îmbunătăți rea venti 1 ați ei cientă încălzirea rotorului Supraîncărcarea mașinii, tensiunea mărită, ex- Se elimină cauzele, se repară motorul în citație puternică la o viteză redusă; scurt- funcție de tipul defectului constatat circuitarea uneia sau a mai multor secții ale înfășurării de excitație; scurtcircuit în înfă- șurarea rotorului; perii prea late; umezirea înfășurării rotorului. îndUrirea polilor principali Lipsa reostatului de reglaj; conectarea gre- Montarea reostatului; reconectarea bobinelor; șită a bobinelor de excitație (de exemplu: repararea inductorului și uscarea lui; co- în loc do legarea lor în serie s-au legat In de- rectarea ventilației rivație); scurtcircuit între spirele excitației; înfășurarea de excitație umezită; ventilație insuficientă încălzirea polilor auxiliari Supraîncărcarea mașinii; conectarea greșită a Idem (ca în cazul încălzirii polilor principali) polilor auxiliari; înfășurarea polilor este ume- zită; ventilație insuficientă Viteză anormală de rotație a rotorului Schema de conectare greșită; polaritatea gre- Depistarea cauzei și corectarea situației șită a polilor; încărcarea anormală a moto- rului; tensiune de alimentaro anormală; pozi- ția greșită a manetei reostatului Supraîncălzirea lagărelor Debitul uleiului insuficient sau necorespun- Se verifică dacă inelele de ungere sînt bune; zător calitativ; jocul între fusul arborelui se schimbă uleiul; se rectifică arborele și și cuzinet este prea mic; murdărirea lagă- se alezează cuzinetul; se schimbă rulmentul: relor; rulmentul este murdar sau uzat; cu* se rectifică transmisia reaua de transmisie este prea întinsă; șaiba dc transmisie prea mică Motorul vibrează în timpul funcționării Rotorul, cuplajul sau șaiba de transmisie sînt Se remediază cauzele dc ordin mecanic, din dezechilibrate; deplasarea bobinajului roto- exteriorul motorului. Pentru defectele din rului; deformarea sau montarea incorectă a interior sc face repararea motorului conform curelei de transmisie; descentrarea cupla- celor indicate în capitolul 5 (C3) jului motorului cu mecanismul antrenat; fun- dație necorespunzătcare; scurtcircuite între spirele înfășurărilor — se desface șurubul 77 și se scoate ventilatorul exterior 12: — se desfac șuruburile 13 și se extrage căpăcelul exterior 14; — se scoate scutul 10 prin batere de jur împrejur cu un ciocan prin inter- mediul unei piese de metal moale; — se scoate inelul de siguranță. 15: — se demontează rulmentul cu bile cu ajutorul presei; — se scoate căpăcelul interior 10: . — se desface șurubul 17 și se scoate ventilatorul interior 18. Șurubul 19 (de legare la pămînt) și șurubul 20 (de îmbinare a carcasei) nu se demontează. • Motorul asincron trifazat cu inele colectoare (v. fig. 5.24).Succesiunea operațiilor este următoarea: — se scoate pana 1 din locașul de la capătul arborelui; — se deșurubează șuruburile 2 și se scoate căpăcelul exterior 3: — se deșurubează șuruburile 4, apoi se scoate scutul 5 de la capătul de acționare, împreună cu inelul exterior al rulmentului 6 (inclusiv rolele); — se scoate inelul exterior al rulmentului cu role, bătîndu-se ușor cu cio- canul de jur împrejur prin intermediul unei piese dc metal moale, pe supra- fața laterală; — se scoate inelul interior al rulmentului împreună (sau separat) cu căpă- celul interior, cu ajutorul unei piese cu gheare; — sc desfac șuruburile 9 și se scoate capota ventilatorului exterior 10, după demontarea cutiei terminale a cablului rotoric; — se deschide cutia inelelor colectoare 77, se desfac șuruburile 72 și sc scoate blocul portperii 13: — se desfac șuruburile 14 și se scoate crucea suport 15 și cutia inelelor colectoare., apoi se scoate scutul 10 de pe scaunul său, prin batere cu cio- canul de jur împrejur; 124 Fig. 5.24. Secțiune printr-un motor asincron cu rotorul bobinat. - se scoate rotorul 79 din stator, împreună cu scutul, cutia inelelor colec- toare și ventilatorul exterior; — se desfac cele trei legături terminale 17 ale bobinajului; — se deplasează inelele colectoare 18, folosindu-sc filetul interior al bucșei inelelor ; — se scoate inelul de siguranță și se trage afară bucșa 20; — se deșurubează șurubul 21 și se scoate ventilatorul exterior 22; — se deșurubează șuruburile 23 și se scoate afară căpăcelul exterior 27; — se scoate scutul prin batere cu ciocanul; — se scoate inelul de siguranță 25 și bucșa 26; — se demontează rulmentul cu bile, cu ajutorul unei piese de extragere și prin intermediul unei piese de fier moale, găurită pentru a proteja cablurile de ieșire ale rotorului.; — se scoate căpăcelul interior 24; — se desface șurubul 7 și se scoate ventilatorul 8 cu ajutorul unei piese de extragere. Șurubul 28 (de legare la pămînt) și șurubul 29 de (îmbinare a carcasei) nu se demontează. • Motorul de curent continuu (fig. 5.25). Succesiunea operațiilor este următoarea: — se demontează ventilatorul independent 1 prin desfacerea șuruburilor 2 (ventilator existent numai la motoarele de mare putere); — se demontează apărătorile colectorului 3 prin deșurubarea șuruburilor 4; — se desfac legăturile electrice care vin din stator la portperii; — se scoate căpăcelul exterior 5 prin demontarea șuruburilor 6; — se demontează scutul 7, prin deșurubarea șuruburilor 8 și prin lovirea cu un ciocan, prin intermediul unei piese din metal moale, de jur împrejur; — se demontează crucea portperiei 9 prin deșurubarea șuruburilor 10 și apoi a suporturilor portpcriilor 11, prin desfacerea șuruburilor 72 (subansam- bluri care in acest moment se află pe scutul demontat anterior); 125 — se scoate pana 1v din nu tul (canalul) dc pană de la capătul arborelui; — se scot apărătorile 13 prin deșurubarca șuruburilor 15; — se demontează căpăcelul exterior 16 prin {desfacerea șuruburilor 17; — se scoate scutul 18 de la capătul de acționare prin desfacerea șuru- bului 19, împreună cu cămașa rulmentului și a rolelor dacă este un rulment cu role, sau singur, dacă este un rulment cu bile; — sc scoate inelul exterior al rulmentului cu role din alezajul scutului, bătîndu-se ușor cu ciocanul de jur împrejur, prin intermediul unei piese din cupru sau bronz, pe suprafața laterală; — se scoate rotorul 20 din stator, împreună cu rulmenții de la capetele axelor căpăcelelor interioare, ventilatorul interior, colectorul și se așază pe capră; — se demontează rulmentul 22, după ce a fost scoasă siguranța 21, cu ajutorul unei piese de extras rulmenți, demontare ,ce poate fi însoțită și de extragerea căpăcelului interior 23; — se demontează inelul de siguranță 24 și se extrage inelul interior sau rulmentul cu bilă 25, separat sau împreună cu căpăcelul 26; — se scoate inelul de siguranță 27 și sc demontează ventilatorul 28 prin deșurubarea șurubului 29; — se extrage colectorul 30 de pe arborele rotorului, după operația de dezlipire a bobinajului rotoric de la stegulețe, cu ajutorul unei prese, care se prinde de găurile filetate ale butucului colectorului; Fig. Secțiune printr-un motor de curent continuu. 126 — se desfac legăturile statorului; — se demontează polii principali 31 și polii auxiliari 33, prin deșurubarea șuruburilor 32 și 34. în cele de mai sus s-au prezentat toate operațiile necesare unei demontări complete. De multe ori, remedierea defectului nu reclamă decît o demontare parțială; în acest caz, succesiunea operațiilor rămîne aceeași, pînă la punctul unde se consideră necesară demontarea. Demontarea și montarea motoarelor electrice au o influență foarte mare asupra calității funcționării motorului reparat, ceea ce impune o atenție deosebită și o utilizare corectă și cores- punzătoare a sculelor pentru fiecare operație în parte. La remontarea motorului, operațiile se vor executa în sensul invers de- montării. b. Repararea părților componente ale motorului electric asincron • Repararea înfășurărilor. Bobinajclc pot fi reparate fie prin rebobinare completă, fie prin înlocuire parțială. Repararea prin înlocuire parțială este economică și asigură o bună calitate, deoarece o marc parte a bobinajului original este păstrată. De multe ori însă, înlocuirea parțială nu este posibilă, zona defectă fiind extinsă și atunci se impune refacerea în întregime a bobi- najului. La rebobinarea unei mașini electrice este nevoie să se stabilească carac- teristicile bobinajului vechi: — felul și schema bobinajului; — pasul și numărul de crestături; — numărul de conductoare în crestătură; — numărul de bobine și de secții pe bobină; — numărul de spire pe secție; — dimensiunile crestăturii, bobinei, conductorului; — forma și dimensiunile penei; — izolația crestăturilor și a părților frontale; — lungimea miezului de fier; — izolația suportului bobinajului; — dimensiunile bandajelor, amplasarea lor și numărul de spire din fiecare; — izolația sub bandaj; — dimensiunile capetelor de bobină. înainte de începerea rebobinării, pachetul de tole trebuie să fie examinat cu atenție, iar crestăturile să fie debavurate și curățate de praf. Bobinajele statorice și cele rotorice se repară în mod diferit, de la caz la caz, după modul în care s-au executat de întreprinderea producătoare și în funcție de posibilitățile de care dispune atelierul de reparații. Motoarele de medie tensiune se recomandă să fie trimise spre rebobinare la întreprinderile producătoare sau specializate în acest scop, deoarece repararea înfășurărilor de medie tensiune este foarte dificilă, în crestături trebuind să nu existe spații de aer între conductoare, ele favorizînd străpungerea izolației. Bobinajul statoric. Sînt mai multe procedee de rebobinare, depinzînd de, construcția crestăturilor la o tensiune a mașinii de pînă la 500 V: — procedeul tragerii sau coaserii (crestături închise); — procedeul așezării prin istm (crestături deschise.sau semideschie). 127 Procedeul tragerii (coaserii). Sc confecționează teci izolante dinpreșpan de 0,2 mm grosime obținute prin înfășurarea pe două pene de lemn a mai multor straturi de preșpan, capătul preșpanului se lipește, iar după uscare se scot penele. Bobinele simple ale înfășurărilor într-un singur strat sc împart în funcție de poziția părților lor frontale față de stator în: inferioare (adică cele ale căror părți frontale se îndoaie spre partea opusă rotorului) și supe- rioare (adică cele ale' căror părți frontale se așază cît mai aproape de rotor). Pentru înfășurarea atît a bobinelor inferioare cît și a bobinelor superioare se folosesc șabloane speciale din lemn de forme potrivite. Șablonul se așază în interiorul statorului, fixîndu-se cu ajutorul penelor. Pentru a putea fi scos, după înfășurarea bobinei, șablonul se face demontabil, iar, în plus, la partea inferioară sc execută o canelură în formă de coadă de rîndunică, în care se introduce o' pană corespunzătoare. Dimensiunile șabloanelor trebuie să corespundă dimensiunilor bobinelor vechi. Tecile curate se introduc în crestăturile statorului, curățate în prea- labil. Tecile bobinelor inferioare trebuie să fie puțin mai scurte decît ale celor superioare. înfășurarea trebuie să înceapă cu bobinele inferioare după așezarea șa- blonului respectiv. Pentru a putea așeza conductoarele în crestătură într-o ordine determinată, se așază în crestătură pene de lemn, care au lățimea egală cu lățimea interioară a tecii izolante, iar înălțimea egală cu diame- trul conductorului cu izolație. în afara penelor de lemn se așază și cîte un rînd de tije metalice care au diametrul egal cu diametrul conductorului izolat, iar între penele de lemn se introduce izolația dintre rînduri, dacă este cazul. Modul de așezare în crestătură a penelor este redat în figura 5.26. Pentru așezarea conductoarelor, se scoate tija respectivă și în locul ei se introduce capătul conductorului care este tras prin crestătură de către muncitorul care stă în partea opusă a statorului. în timpul tragerii, conductorul se întinde pe toată lungimea, dacă spațiul permite; dacă nu, el se așază în spirale. După ce a fost așezat un strat de spire, toate tijele metalice se scot. Pentru bobi- narea stratului următor de conductoare, se scoate pana corespunzătoare și în locul ei se introduce un strat complet de tije metalice și procesul de tra- gere continuă prin scoaterea succesivă a tijelor și penelor pînă la bobinarea completă a crestăturii. După așezarea tuturor bobinelor inferioare, păr- țile lor frontale se izolează cu un strai de ninză lăcuită și se leagă sau se înfășoară cu o bandă de bumbac. Bobinele superioare se bobinează ca și cele' in- ferioare, cu deosebirea că părțile lor frontale nu se îndoaie lateral, ci trec direct de la o crestătură la alta. Procedeul așezării prin istm. Bobinarea se poate face într-un strat sau două straturi și se utilizează la pachetele de tole care au crestătură deschisă sau scmiînchisă și la care deschiderea ist- mului permite trecerea ușoară a conductorului. Bobinele se execută de obicei de formă trapezoidală sau de forma unui hexagon neregulat alungit, pe Fig- 5.26. Umplerea cres- tături înaintea bobnArii: 1 — pană dc lemn; 2 — pa- na crestăturii; 3 — stator; 4 — izolație Intre rînduri; 5— teacă; 6—tijă, metalică; 128 șabloane de lemn (fig. 5.27). Pe șa- blon se execută bobinele înfășurării dintr-un strat. Izolația crestăturilor sc face cu un strat sau două de pre- șpan sau pînză uleiată, peste care se aplică carton electrotehnic. Înainte de așezarea înfășurării, în crestătură se așază izolația de crestătură sub formă dc teacă, ale cărei capete trebuie să iasă în afara crestăturilor pentru a preveni deteriorarea conductoarelor care se introduc prin istm. După așezarea tuturor conductoarelor, ca- petele izolației la crestături se îndoaie. Fig. 5.27. Șabloane pentru înfășurarea prin procedeul așezării prin istm! 1 — miez; 2 — părți laterale acoperindu-se reciproc în crestatul ă. După aceea se bat penele de lemn care închid crestătura, avînd grijă ca sub ele să se monteze in prealabil izolația corespunzătoare. Părțile frontale ale bobi- nelor se îndreaptă, se izolează, și se leagă cu șnur sau bandă de bumbac. în figura 5.28 se arată schematic modul de dispunere într-un strat (a) și în două straturi (b)ₜ pentru tensiunea 220/380 V, a înfășurărilor prin proce- deul așezării prin istm. Pentru toate tipurile de înfășurări, după terminarea bobinării și închiderii crestăturii, înfășurarea se împarte în trei părți care se leagă între ele în serie sau în paralel, astfel îneît să formeze fazele înfășurării. La capetele celor trei grupe ae bobine se lipesc conductoare de ieșire care se leagă la bornele cutiei de borne, avînd grijă, să se marcheze începutul și sfîrșitul fiecărei faze. Bobinajul rotoric. Motoarele asincrone trifazate pot avea rotorul bobinat sau rotorul în scurtcircuit. în cazul rotorului bobinat, rebobinarea poate fi executată fie cu bobine preformate, cînd fiecare secție a înfășurării este compusă din mai multe con- ductoare și bobinarea se execută și ca cea statorică, fie cu bare, cînd fie- care bară formează o secție. Barele de rotor se așază în crestături dinspre partea frontală a rotorului, crestăturile sale fiind închise sau semiînchise, istmul nepermițînd trecerea barelor pe deasupra. Latura din crestătură se a b Fig. 5.28. Secțiune schematici printr-o crestătură cu istm; a— într-un strat; h — în două straturi: 1, 2 — carton electrotehnic de 0,2 mm în trei straturi; 3 - conductoare; 4 — carton electrotehnic de 0,4 mm. 129 izolează cu hîrtie bachelitizată, iar părțile frontale cu bandă lăcuită, peste care se înfășoară ban 145 Cînd pentru echipamentele electrice se prevăd condiții suplimentare de execuție, se folosesc, în notarea gradului normal de protecție, literele W, S și M cu următoarele semnificații; W — arată că echipamentul electric este construit pentru a oferi protecție suplimentară (de exemplu la condițiile atmosferice etc.). Această protecție este specifică in norma tehnică a produsului. Litera W se plasează între grupul de litere TP și grupul de cure caracteristice (de exemplu, IP W 23, IPW 54 etc.); S — arată că verificarea protecției contra pătrunderii apei se face asupra echipamentului scos din funcțiune; M — arată că această verificare se face asupra echipamentului în timpul funcționării lui. Litera 5 sau M se plasează după grupul de cifre caracteristice (de exemplu, IPW 23 S, IP W 23 M etc.). B. CLASIFICAREA ECHIPAMENTELOR ELECTRICE DIN PUNCTUL DE VEDERE AL PROTECȚIEI ANTIEXPLOZIVE In afara protecției mecanice, menționată mai sus, în industria chimică, în exploatările petrolifere și de cărbuni, echipamentele electrice trebuie să mai asigure și protecția împotriva aprinderii amestecurilor explozive. Din acest punct de vedere echipamentele se împart în două grupe: — grupa I, care cuprinde echipamentele cu protecție antigrizutoasă *. Au simbolul Ex. I; — grupa a H-a, care cuprinde echipamentele cu protecție antiexplozivă. Au simbolul EX. II; Grupa a 17-a se subdivide în trei subgrupe și șase clase de temperatură. Subgrupele s-au stabilit în funcție de caracteristicile atmosferei explozive pentru care este destinat echipamentul (simbolurile acestora sînt 11 A, II B și II C). Echipamentele electrice din cele trei subgrupe diferă prin mărimea jocului (interstițiului) admis între suprafețele de îmbinare. Clasele de tempe- ratură (simboluri Ti... T6) s-au stabilit în funcție dc temperatura maximă pe care o poate avea suprafața exterioară a echipamentului electric. Acestea sînt indicate în tabelul 6.1. Modul de protecție reprezintă măsurile specifice aplicate echipamentelor electrice cu protecția antigrizutoase și antiexplozivă pentru împiedicarea aprinderii atmosferei explozive exterioare, de către acestea. STAS 6877/1-73 stabilește următoarele moduri de protecție: — capsularea antideflagrantă (simbol d), care presupune că cutia sau carcasa echipamentului electric este capabilă să suporte o explozie internă a unui amestec exploziv, care poate să pătrundă în interior, fără să sufere avarii și fără să transmită inflamarea (explozia) din interior la o atmosferă explozivă exterioară: — capsularea presurizată (simbol p), care presupune că părțile periculoase ale echipamentului (de exemplu contactele electrice) sînt amplasate în inte- riorul unei cutii, carcase etc., în care formarea unei atmosfere explozive este împiedicată de prezența unei atmosfere protectoare presurizate (la o presiune mai mare decît a mediului ce înconjoară cracasa); — siguranța intrinsecă (simbol i), care presupune că circuitul electric, în condiții de funcționare normală sau în condiții de defect, nu poate aprinde o atmosferă explozivă prin arcuri electrice sau efect termic; * Gri™ este un amestec natural de gaze inflamabil și explozibil, In care predomină metanul și care se degajă din crăpăturile rocilor din zăcămintele de cărbuni. 146 — Înglobarea In nisip (simbol q), care presupune că părțile periculoase ale echipamentului electric sînt închise într-o carcasă și înglobate în nisip, astfel îneît să nu fie posibilă aprinderea unei atmosfere explozive înconjurătoare nici prin arcuri electrice nici prin efect termic; — imersiunea în ulei (simbol o), care presupune că părțile peliculoase ale echipamentului electric sînt imersate în ulei, astfel îneît arcurile electrice sau gazele fierbinți formate sub ulei nu pot aprinde o atmosferă explozivă care se poate găsi deasupra suprafeței uleiului; — siguranța mărită (simbol e), care presupune luarea unor măsuri supli- mentare față de cele adoptate în practica industrială obișnuită, așa îneît să se obțină creșterea securității împotriva posibilităților de încălzire excesivă și a producerii de arcuri electrice în interiorul echipamentelor electrice care în funcționare normală nu produc arcuri electrice și încălzire excesivă; — modul special (simbol s), care presupune că aprinderea atmosferei explozive de către echipamentul electric este împiedicată prin alte măsuri decît cele arătate mai sus. în tabelul 6.1 sînt prezentate toate simbolurile folosite pentru indicarea protecției antigrizutoase și antiexplozive, cît și modul lor de utilizare. TABELUL 6.1 Simboluri și exemple de simbolizare pentru protecția antigrizutoasă și antiexplozivă (după STAS 6897711-73} Specificare Simbol Capsularca antideflagrantă_______ d________ Capsulare presurizată p________ Siguranță intrinsecă i Moduri de protecție înglobare in nisip £__ Imersiune în ulei 0 Siguranță mărită e Mod special s Domeniul dc desti- Mine grizutoase Z__________ nație Alte sectoare industriale ZZ________ Grupe de gaze și Interstițiul maxim admis con- PF --- 0,5 mm Z__________ vapori explozivi structiv la modul de protecție d pentru lungimea de îmbinare FP 0,5 mm ZZ A L --- 25 mm W = 0,3 mm 11 B 0,2mm II C __tJOT JJ____ 300°C T2 Clasele dc tempera- Temperatura maximă de supra- 200°C T3______ tură față 135°C I00°C __ TS______ 85°C T6 147 TABELUL 6.1 (continuare) Specificare Simbol Ordinea de simboli- Grupa l --- protecție antigrizutoasă, astfel: lingă zare simbolul general sc adaugă simbolul modului (sau modurilor) de protecție și simbolul grupei (Z) Grupa TI --- proiecție antiexplozivă; astfel: lingă simbolul genera! Ex. se adaugă simbolul modului (sau modurilor) de protecție, simbolul grupei (TI}» simlxilul subgrupei de explozie (X, B, C) (numai Ex: ,..l pentru capsulare antideflagrantă) și simbolul Ee.„IL„ clasei de temperatură ...T... Exemple de simbolizare Protecția antigrizutoasă, capsulare aiitideflagraută Ex.d.I Protecție antigrizutoasă antiexplozivă, capsulare autideflagrantă, sub- Ex.d.I grupa. TI B și clasa T3 dc temperatură____________________ IIBTC3 Protecție antigrizutoasă, siguranța mărită combinată cu capsularea presu- rizată Protecție antiexplozivă, capsulare antideflagraută. subgrupa IL4»și clasa de temperatură T4 excita T4 €. EXECUTAREA INSTALAȚIILOR ELECTRICE ÎN MEDIUL EXPLOZIV Echipamentele electrice ce se utilizează în mediile explozive au o construcție specială, mult diferită de execuția normală. Ele sînt mult mai robuste, au masa și dimensiunile mult mai mari decît a acelorași echipamente în Execuție normală. 1 . Montarea corpurilor de iluminat Pentru exemplificare s-a ales corpul de iluminat antiexploziv AV-125 {sau A V-80), prezentat în figura 6.1., Acest tip de corp de iluminat are un grad normal de protecție IP 54 și antiexplozivă-antigrizutoasă Ex. de I[II A B C T4. Corpul de iluminat se compune din trei părți principale: — compartimentul optic 1, format dintr-o carcasă turnată din aluminiu și un glob de sticlă rezistent la șocuri termice și mecanice; — cutia de borne și piesele pentru introducerea cablului 2, executate din aluminiu prin turnare; — compartimentul balastului 3, format dintr-o carcasă executată tot din aluminiu turnat. c Sursa de lumină este un balon fluorescent de 125 W sau 8 W. Globul din sticlă este protejat dc un grătar confecționat din sîrmă de oțel. Grătarul mai are rolul de a fixa globul de carcasă. Caracterul general al execuției corpului de iluminat este: capsularea anti- deflagrantă d. în același timp cutia cu borne este în execuție cu siguranță mărită e. Clasa de temperatură a corpului dc iluminat este T 4, temperatura la suprafața acestuia putînd ajunge pînă la 135°C. 148 Fig. 6,1. Corpul de iluminat anticxploziv: J7-I25: d- vedere; 6 - schiță; e - detalii, Fig. 6.2. Legarea corpurilor de iluminat onticxplozive. Corpul dc iluminat sc montează cu cîrlig de suspendare (fig. 6.1, b) sau cu placă de fixare pe elementele de construcții (detaliul Cₜ din figura 6.1, c). Alimetarea cu energie electrică sc face prin cabluri de energie care au acces în cutia de borne: — prin pîlnii (detaliul C2 din figura 6.1), atunci cînd cablurile sînt montate aparent; — prin nipluri (detaliul C3 din figura 6.1), atunci cînd cablurile sînt mon- tate în tubun de protecție metalice (PEL 13,5 mm). Corpul de iluminat este prevăzut cu două căi de acces în cutia dc borne, deoarece aceasta este utili- zată și ca doză de derivație. în figura 6.2 se arată schema electrică a acestui mod de legare a corpurilor de iluminat la rețea. La utlimul corp dc iluminat, una din căile de acces pentru cablul electric se va etanșa cu un capac. Sursa de lumină se poate schimba fără risc, deoarece la desfacerea compar- timentului optic, automat corpul de iluminat este scos de sub tensiune. 2. Montarea motoarelor electrice Motoarele electrice cele mai frecvent folosite în execuția antiexplozivă — antigrizutoasă sînt cele asincrone, trifazate cu rotorul în scurtcircuit. La aces- tea se vor face cîteva referiri în continuare. Aceste motoare au un grad normal de protecție IP44 și antiexplozivă Ex. dll AB T3. Construcția (fig. 6.3) este identică cu a motoarelor utili- zate în mediul normal, cu deosebirea că carcasa acestora asigură protecție antiexplozivă (și antigrizutoasă — după caz). Aceasta face ca dimensiunile de gabarit și masa lor să fie mult mai mari decît a celor normale. Alimentarea cu energie electrică se face prin cablu montat aparent, sau în tub de protecție metalic. De aceea, cutia de borne este prevăzută cu o cutie terminală necesară racordării cablului electric. Montarea motoarelor antiexplozive se face la fel ca și montarea în mediu normal. Din punctul de vedere al exploatării, acestea nu pun nici un fd de pro- bleme, deoarece pe tot timpul funcționării nu se intervine. Fig. 6.3. Motor asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit în execuție antiexplozivă. 150 3. Montarea tuburilor de protecție, pieselor de legături ți dozelor în mediile cu pericol de explozie, pentru protecția conductelor electrice sau a cablurilor se folosesc ca tuburi de protecție țevile din oțel galvanizat cu grosimea peretelui de minimum 2 mm. Diametrul țevii se va alege în funcție de mărimea cablului sau a numărului de conductoare ce trebuie protejate. Diametrul minim admis pentru protecția conductelor electrice dc energie sau a cablurilor este de 3/4" și de 1/2" pentru conductele circuitelor de auto- matizare, măsura și comăndă. îmbinarea țevilor sc va face numai prin filetare, folosind mufe și coturi (sau curbe). Aceste piese poatră numele de fitinguri. La capătul țevii, filetul trebuie să cuprindă minimum cinci filete complete, continue și consecutive. Ramificarea sau înnădirea conductelor (sau cablurilor) electrice se execută numai în doze antiexplozive sau antigrizutoase (fig. 6.4), in funcție de mediu. în încăperile cu pericol dc explozie, țevile se montează pe un singur rînd și la o depărtare minimă de 2 cm față de perete sau dc tavan (pentru a se putea curăța ușor). Fixarea lor se facp cu unul din dispozitivele utilizate în mod curent în mediul normal (console, brățări, scoabe, scleme etc.), care nu este atacat dc mediu. Atunci cînd țevile pentru conductele electrice sînt montate împreună cu țevile tehnologice care transportă vapori sau gaze acide acestea sc amplasează: — mai jos de conductele tehnologice, cînd greutatea specifică a vaporilor sau gazelor este mai mică decît 0,75 y (unde y este greutatea specifică a aerului); — mai sus de conductele tehnologice, cînd greutatea specifică a vaporilor sau gazelor este mai mare decît 0,75 y. în încăperile umede și în exterior țevile se montează cu pantă (1%₀) pentru a permite scurgerea condensului. în locurile de acumulare a conden- sului se prevăd fitinguri și doze speciale ce permit îndepărtarea acestuia. Țevile pentru conductele electrice sc fixează rigid (dar nu prin sudare), în special în apropierea receptoarelor, aparatelor electrice sau echipamentelor mobile astfel: — la maximum 0,3 m de corpul de iluminat; — la maximum 0,8 m de motor sau aparatul electric; — pe întreaga lungime (cu puncte de fixare între 1,5—2,5 m) care trece pe sub transportoare, mașini sau alte echipamente mobile. Fig. 6.4. Doze: a — antiexplozive: b — antigrizutoase. 151 La intersecția țevilor pentru conductele electrice cu țevi tehnologice din care pot să curgă reactivi chimici (atît la montajul aparent cît și la cel îngro- pat), primele se vor proteja în zona comună cu țevi groase. Nu se admite montarea țevilor pentru conductele electrice: — direct pe pardoseală; — în pardoseală, dacă distanța pînă la suprafața pardoselii este mai mică de 2 cm. 4. Executarea îmbinărilor între conductoarele electrice Toate îmbinările țevilor cu cutiile aparatelor electrice, mașinilor electrice, corpurilor de iluminat și tablourilor electrice se vor executa cu posibilitatea înlocuirii aparatului sau a mașinii fără demontarea țevii. în toate aceste cazuri, legăturile electrice sînt rigide, deoarece conductele electrice intră direct în cutia de legătură (a aparatelor, mașinilor etc.). Pentru executarea unor legături flexibile între conductele electrice ale rețelei (rigide) și bornele apara- tului, motorului etc. (care sînt supuse la vibrații o dată cu cutia de legături) se intercalează un cablu flexibil sau un tub flexibil, astfel: — un cablu flexibil din cupru, cînd secțiunea conductoarelor este între 4 x 2,5 mm² și 3 X 70 + 35 mm*, acesta avînd piese de etanșare la ambele capete; — un tub flexibil în care se introduc conductele electrice ale rețelei. Tubul flexibil va aVea piese de etanșare la ambele capete. In interiorul tubului flexibil se montează numai conauctoare din cupru. Conductele electrice ce se folosesc în instalațiile electrice din mediul explo- .ziv sînt de regulă cu conductoarele confecționate din cupru (mono și multi- filar). Modurile de îmbinare a conductoarelor sînt: cu cleme, prin sudare, prin lipire și cu papuc. în mediile foarte umede sau chimic active nu se reco- mandă îmbinarea prin cleme de strîngere. La executarea legăturilor cu șuru- buri se vor prevedea șaibe de blocare sau șaibe grower contra autodeșurubării. Pentru același motiv, filetul șurubului se încarcă cu vopsea după îmbinare. In cazurile în care izolația din cauciuc de pe conductoarele electrice ce se leagă la aparate umplute cu ulei este acoperită cu ulei se înlocuiește cu un material izolator rezistent la ulei (mărgele din ceramică, material termoplastic etc.). 5. Etanșarea instalațiilor electrice Etanșarea este obligatorie pentru: — fiecare conductă care intră sau părăsește o carcasă în care se află echi- pament electric și este montată într-un mediu exploziv; — conductele ce trec dintr-o încăpere cu pericol de explozie, întrk) încăpere cu mediu normal. faxurile de etanșare sînt prevăzute în proiectul instalației respective. Etanșarea se realizează printr-un fiting special. Acesta se umple, prin turnare, cu o masă de etanșare. Instrucțiunile de preparare și turnare a masei de etanșare sînt date de întreprinderea producătoare a acesteia. înainte de turnare, fitingul și conductele electrice se curăță foarte bine de murdărie (în fitingul de etanșare nu există legături electrice; acestea se fac numai în doze). Nu este permis a se umple cu masa de etanșare dozele de legătură, cutiile dc borne sau alte locuri în care există legături electrice. 152 Fitingul de etanșare se prevede de regulă în încăperea cu pericol de explo- zie. între acesta și peretele încăperii, prin care trece conducta se protejează conductele electrice, nu se admite montarea unor piese de legătură, de rami- ficare etc. Fitingul de etanșare se poate monta pe partea cealaltă a încăperii cu pericol de explozie cînd: — conducta pe care se montează se termină imediat după perete și con- ductoarele electrice își continuă traseul; — instalația este îngropată în perete sau pardoseală și conductoarele care ies din țeava sînt legate la un tablou electric. Pupă etanșare se execută proba de etanșeitate. Presiunea de probă este de 0,5 atmosfere. Proba durează 3—5 minute, timp în care presiunea nu tre- buie să scadă, sub 0,4 atmosfere. 6. Montarea cablurilor Cablurile electrice pot înlocui conductele electrice protejate în țeavă. în mediul exploziv se pot monta cabluri pentru tensiuni pînă la 10 kV. Sc recomandă ca în încăperi să nu sc prevadă cabluri pentru tensiuni mai mari de 1 kV. De asemenea, traseele cablurilor trebuie alese în așa fel îneît: — lungimea cablurilor să fie minimă ; — numărul de manșoane și derivații să fie de asemenea minim. Nu sc pot monta cabluri în canalele sau tunelurile care cuprind conducte de gaz metan, conducte dc produse ușor volatile și lichide inflamabile, con- ducte pentru alimentarea cu apă pentru incendiu sau în canale, tuburi sau tunele pentru ventilații. Cablurile se pot monta în canalele sau tunelele care cuprind conducte de aer, de apă potabilă, de apă pentru încălzire. în aceste situații, cablul de energie se va monta deasupra acestor conducte. Cînd este obligatorie montarea cablurilor în pămînt cu acțiune chimică importantă se vor adopta numai cabluri armate și manta de protecție adec- vată (din plumb, din iută sau masă plastică). în încăperile, cablurile se vor monta în așa fel îneît să fie accesibile pentru reparații. Dacă se montează la o înălțime de pînă la 1,2 m de la pardoseală, se protejează obligatoriu cu țevi din oțel. La trecerea prin pereți și pardoseli, cablurile se protejează cu țevi cu dia- metrul de 1,5 ori diametrul exterior al cablului. Atunci cînd traversarea se face către o încăpere cu grad de pericol diferit, golurile necesare traversării se etanșează cu materiale incombustibile. Cablurile electrice se pot monta și în pardoseală, dar protejate în țevi îmbinate prin filet. D . ÎNTREȚINEREA Șl REPARAREA INSTALAȚIILOR ELECTRICE DIN MEDIUL EXPLOZIV Pentru a urmări dacă instalațiile electrice au fost executate corect (conform normativelor în vigoare) și dacă sînt într-o stare de utilizare normală, ele se verifică: — la punerea lor în funcțiune; 153 — ori de cîte ori se face o modificare importantă în instalații; — în mod periodic. 1. Verificarea la punerea în funcțiune Această verificare cuprinde: — verificară preliminară, care sc execută pe tot timpul executării lucră- rilor de instalații electrice; — verificară definitivă, care cuprinde unnătoarere operații: — efectuarea tuturor încercărilor și verificărilor prevăzute în instrucțiu- nile și cărțile tehnice ale echipamentelor electrice; — efectuarea probei complexe de funcționare pe o durată continuă de 72 ore, sub dublă supraveghere (personalul de montaj și personalul de exploa- tare); — obținerea tuturor autorizațiilor de funcționare impuse de legislația în vigoare; — instruirea personalului de exploatare și întreținere; — întocmirea instrucțiunilor scrise pentru exploatarea instalațiilor elec- trice și afișarea lor la loc vizibil pentrn principalele echipamente și agregate; — pregătirea pieselor de rezervă și a stocului de materiale pentru exploa- tare; — asigurarea sursei de rezervă pentru alimentarea cu energie electrică (cînd este cazul). 2. Verificarea ori de cîte ori se face o modificare importantă In instalație Aceasta se face întocmai ca și verificarea definitivă, dar numai asupra părții care s-a 'modificat. 3. Verificarea periodica Verificarea periodică are drept scop să controleze starea în care se găsesc instalațiile electrice la un moment dat. Aceste verificări se fac la intervale regulate, ce depind de acțiunea me- diului asupra instalațiilor electrice, dar nu mai rar de 6—12 luni. în cadrul acestor verificări se urmărește; — etanșeitatea instalației, cînd conductele electrice sînt protejate în țeavă; — corectitudinea legării la pămînt a părților metalice care în mod acciden- tal pot ajunge sub tensiune; — starea conexiunilor electrice în cutiile de legătură; — dacă echipamentele antiexplozive își păstrează caracteristicile de secu- ritate. Dacă sînt semnalate deficiențe, se trece la remedierea lor, după care se pune din nou în funcțiune instalația. Repararea, ca și modificarea echipamentelor electrice antiexplozive se execută numai de către muncitori special calificați și care, de regulă, sînt trimiși de fabricile constructoare de astfel de echipament. 154 Cînd lucrările de reparații nu influențează protecția antiexplozivă, acestea pot fi făcute fără restricția de mai sus. Astfel dc lucrări sînt: — lucrări curente dc exploatare (cum ar fi înlocuirea pieselor uzate de conectare, de protecție etc.); — schimbarea releelor si declanșatoarelor din instalație; — rectalonarea aparatelor de măsurat; — schimbarea lagărelor la motoare etc. înainte dc punerea în funcțiune a instalației se face o verificare atentă a legării la pămînt a tuturor carcaselor, stelajclor, batiurilor metalice aflate în apropierea instalațiilor electrice. E . PROTECȚIA CONTRA ELECTRICITĂȚII STATICE în mediile cu pericol dc explozie este obligatoriu să se ia o serie de măsuri care să evite acumularea electricității statice pe diferite materiale, utilaje sau elemente de construcție. Potențialele electrostatice periculoase apar îndeosebi la: — transportul lichidelor pe conducte cu viteze peste 0,7—1 m/s; — la executarea operațiilor de umplere și golire a unor utilaje sau rezer- voare, mai ales cînd aceasta se face prin cădere liberă; — la ieșirea prin ajutaj a gazelor comprimate sau lichefiate și mai ales atunci cînd gazele conțin și lichid fin pulverizat (la operațiile de vopsire prin sprițuire); — la transportul substanțelor sub formă de pulbere într-un flux de aer sau gaz; — la procesele de măcinare, cernere, filtrare a aerului sau gazelor, impuri- ficare cu praf, sau la desprăfuire; — la amestecarea substanțelor în amestecătoare; — la prelucrarea substanțelor pe valțuri, calandre; — la cauciucarea pînzeturilor; — la funcționarea transmisiunilor prin curele, a transportoarelor cu benzi de cauciuc rău conducător etc. Existența unor părți din instalații sau construcție la potențial ridicat poate conduce la descărcări electrice între acestea și alte elemente similare de potențial mai scăzut sau nul. în mediile cu pericol de explozie o astfel de descărcare ar produce accidente grave și- distrugeri mari de bunuri. Pentru a evita acumulările de sarcini electrostatice sc pot aplica urmă- toarele măsuri: — legarea la pămînt a utilajelor, conductelor, rezervoarelor etc., în care se manifestă sau poate să se acumuleze electricitatea statică; — se vor umezi suprafețele supuse electrizării. De asemenea se va realiza o umezire generală a încăperii pînă la 75% umiditate relativă și chiar mai mult; — sc vor adopta pardoseli cu conductibilitate electrică mărită. De asemenea sc vor lua și alte măsuri specifice fiecărui proces tehnologic în parte, care constau în: — purificarea lichidelor de particulele coloidale; — purificarea gazelor de particulele lichide și solide în suspensie; — umplerea utilajelor, rezervoarelor etc. cu gaz inert (de preferință azot); • — ionizarea aerului, utilizînd substanțe radioactive etc. 155 Capitolul 7 INSTALAȚII ELECTRICE SPECIFICE PROCESELOR INDUSTRIALE A. SUDAREA CU ARC ELECTRIC 1. Procesul sudării Sudura este îmbinarea realizată între două piese metalice prin intrarea atomilor periferici în rețeaua cristalină comună. Dacă piesele au aceeași com- poziție chimică, sudura este omogenă, altfel este eterogenă (sau lipitură). Acțiunea prin care se realizează îmbinarea pieselor se numește sudare. Du]jă procedeul de sudare electrică se deosebesc: sudarea cu arc electric, sudarea sub zgură topită și sudarea prin presiune. • în figura 7.1 se indică elementele componente ale unei instalații de sudare și anume: — sursele de alimentare, reprezentate de utilajele care transformă diferite forme de energie primară în energie electrică cu parametrii potriviți pentru desfășurarea procesului de sudare; — aparaide de sudare, reprezentate de utilajele care efectuează sudarea; — utilajele auxiliare, reprezentate de utilajele care au rolul de a ameliora condițiile în care are loc procesul de formare a îmbinării sudate, precum și cele de măsurare, control, reglare și protecție folosite în sursele de alimentare și aparatele de sudare; — dispozitivele de manevrare, reprezentate de utilajele care asigură rotirea sau deplasarea pe o anumită traiectorie a produselor în cursul sudării. în continuare sc va analiza sudarea cu arc electric. • Arcul electric este o descărcare electrică autonomă în mediul dintre doi electrozi, condiționată de emisia termoelectronică a catodului cald, cu densitate de curent mare, și efecte luminoase și calorice intense. Arcul electric prezintă particularități în cadrul fiecărui procedeu, de aceea și utilajele de sudare vor avea caracteristici diferite, în funcție de pro- cedeul folosit. Fig. 7.1. Schema-bloc a instalației de sudare: S — surse de alimentare; AS — aparate de sudare; UA — utilaje auxiliare; DM — dis- pozitive de manevrare. Arcul electric se clasifică: — după felul curentului: — arc de curent continuu: — arc de curent alternativ (de frec- vență industrială sau ridicată); — după natura materialului din care este constituit electrodul: — arc cu electrod metalic fuzibil: — arc cu electrod nefuzibil (cărbune, wolfram etc.); 156 — după piesa de sudat: arc cu acțiune directă, dacă, unul dintre electrozi este constituit din piesa de sudat; — arc cu acțiune indirectă, în caz contrar. Ca element de rețea, arcul electric se comportă ca o rezistență neliniară. De aceea, este important să se cunoască caracteristicile arcului electric, 'ridi- cate experimental și care reprezintă legătura între tensiunea la bornele arcu- lui «a» curentul din arc iₐ și lungimea sa l, pentru diferite materiale din care sînt constituiți electrozii. Se disting: — caracteristici ale arcului de c.c. — caracteristici ale arcului de c.a. Dâcă perechile de valori uₐ, iₐ corespund arderii arcului electric într-un regim staționar (nu variază în timp), caracteristicile se numesc statice; altfel, se numesc dinamice. în figura 7.2 se indică aceste caracteristici u = f{i^ pentru l = ct. și pentru un anumit material al electrozilor, în curent con- tinuu și în curent alternativ. Se remarcă faptul că, în c.a. cei doi electrozi schimbă între ei rolurile de catod și anod la fiecare jumătate de perioadă. • Procedeele de sudare cu arc electric sc clasifică în: — sudarea manuală, cu arc electric deschis, cu electrod fuzibil: . — sudarea automată și semiautomată, cu arc electric acoperit, cu electrod fuzibif: — sudarea automată și semiautomată, cu arc electric protejat, cu electrod fuzibil sau nefuzibil. Energia de sudare pentru topirea metalului de bază sau a metalului de adaos este produsă prin arcul electric. Cea mai mare parte din energic este eliberată de rădăcina cusăturii, producînd căderea de tensiune anodică sau catodică în caracteristica tensiunii. Dacă coloana arcului șc îngustează într-un ajutaj, care înconjoară arcul electric, în scopul ridicării accentuate a tem- peraturii, arcul electric se numește arc de plasmă (o ionizare foarte puter- Fig. 7.2. Caracteristicile arcului electric: a — curent continuu; 6 — curent alternativ; Uₐ ₌ f(iₐ) la creșterea curentului; 2 — curba «a ~ f{*«) 1* descreșterea curentului. 157 Fig. 7.3. Tipuri de arc electric: a — arcul electric deschis (1, 2 — piese de îmbinat; 3 — coloana arcului; 4 — pata catodică; 5 — pata anodică); b — arcul electric constrîns (1 — electrod central; 2 — ajutaj; 3 — gaz pro- tector plasmogcn). nică). în figura 7.3 sc arată unele tipuri de arc, precum și zonele descărcării în arc. Sudarea cu arc electric se poate realiza numai in cazul cînd sistemul format din arcul electric și sursa de alimentare ♦ este stabil. Pentru aceasta, sursele de alimentare cu energie electrică trebuie să prezinte caracteristicile u = =f(i) avînd forme ce depind de procedeul de sudare respectiv. Pentru sudarea manuală și cea cu electrozi nefuzibili, curentul de sudare este menținut con- stant printr-o caracteristică a sursei pronunțat căzătoare (7 sau 2 din figu- ra 7.4). Procedeele care implică topirea sîrmelor necesită o tensiune constantă pentru reglarea automată a arcului și în acest caz este necesară o sursă, cu caracteristica rigidă (5 din figura 7.4). Fig. 7J. Caracteristicile exterioare ale surselor: 1 — coborîtoare liniară; 2 — coborftoare neliniară; 3 - rigidă; 4 — urcătoare; — tensiunea de mers în gol a sursei; u₉Cᵢ — curentul din sursă cînd elec- trozii sînt în contact. La procedeul cu arc scurt, la care un electrod subțire de sudarea se introduce în baia de metal de 50 ori pe secundă, este necesară o caracteristică ușor cres- cătoare a sursei (4 din figura 7.4). în figura 7.5 se indică punctele de funcționare stabilă a procesului de su- dare (punctele A, B, C) corespunzătoare alungirii arcului electric (Zₓ > 4 > 4)- Pentru amorsarea corespunzătoare a arcului este necesar să se mențină o ten- siune constantă de mers în gol, chiar și în domeniul de reglare pentru curenți de sudare mici. Ca o regulă generală, trebuie ca un- ghiul de intersecție dintre caracteristica * Prin de alimentare se va înțelege, în cele ce urmează. ansamblul elementelor care formează partea de circuit conectată între electrozii arcului (bobine, generatoare, rezistența conductoarelor de legătură etc.). 158 O isc i Fig. 7.5. Stabilitatea sistemului sursă-arc electric. sursei și cea a arcului sa fie destul de mare, pentru ca la variațiile care se produc în lungimea arcului să nu rezulte șocuri mari de curent. Tensiunea de ardere a arcului electric are în general valori de 20—40 V. Curentul variază de regulă între 5 A (valoare considerată ca limită inferioară pentru un arc stabil, cu electrod nefuzibil de wolfram, în mediu de gaz inert) și 3 000 A în cazul sudării sub flux cu sîrmă groasă. In cazul utilizării de electrozi din sîrmă fuzibilă, sudarea cu arc electric în c.c. este cea mai conve- nabilă; sudarea sub flux, poate fi realizată și în c.c. și în c.a. In cazul sudării aluminului în mediu de gaz inert, cu electrozi de wolfram, este necesară o sursă de alimentare în c.a., pentru a se asigura îndepărtarea continuă a stratului de oxid. Sudarea manuală este tot mai frecvent realizată în c.a. La sudarea în c.c., alegerea polarității prezintă importanță. Electrozii din sîrmă și cei din wolfram se conectează la polul negativ. Electrozii de wol- fram se uzează mai repede dacă sînt legați la polul pozitiv sau dacă sînt utili- zați la sudarea de c.a. 2. Tipuri constructive de mașini și aparate pentru sudarea cu arc electric Obținerea caracteristicilor surselor de alimentare, conform celor indicate în figura 7.4, se face cu ajutorul generatoarelor redresoarclor în cazul sudării în c.c. și cu ajutorul transformatoarelor, convertizoarelor, generatoarelor de frecvență ridicată etc. în cazul sudării în c.a. Generatoarele de c.c. sînt folosite cu precădere la sudarea manuală cu curenți mici, la sudarea metalelor și aliajelor neferoase, la sudarea automată a pieselor sub 4 mm în atmosferă protectoare. Redresoarelc pentru sudare, deși mai puțin răspîndite, prezintă avantajul de mare randament și robustețe față de generatoare. Costul, gabaritul și greutatea redresoarelor sînt mai mici decît al generatoarelor. 159 Fig. 7,6. Generatorul de sudare SDS-350: a — schema electrică; b — caracteristicile externe; 1 — înfășurarea, de excita- ție; 2, 3 — înfășurări pe polii transversali; R — reostatul de excitație; a, b, c — perii. Transformatoarele de sudare permit menținerea stabilă a arcului și reali- zarea sudurilor de calitate bună la majoritatea lucrărilor de sudare manuală și automată a pieselor dc oțel cu grosimi peste 2 mm. în continuare se prezintă cîte un exemplu din fiecare tip constructiv men- ționat mai sus. • Generatorul de sudare în c.c. SDS-350. Este de producție indigenă, schema electrică și caracteristicile externe fiind redate în figura 7.6. Pe polii principali ai generatorului este montată înfășurarea de excitație 1, iar pe polii transversali se găsesc două înfășurări 2 și 3. înfășurările 7 și 2, legate in serie, sînt alimentate de la peria principală a și peria auxiliară c, culegînd tensiunea indusă sub polii principali; înfășurarea 3, legată în serie cu reostatul de excitație R, este alimentată de la aceleași perii. Reglarea fină a regimului de sudare se face prin intermediul t.m.m. ale înfășurării 3. Reglarea brută se realizează prin potrivirea periilor în trei poziții. Unghiul dintre axele polilor principali și transversali este de 78°. Mașina posedă și doi poli de comutație. Generatorul este cuplat pe același arbore cu motorul asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit de 14 kW, cu pomitor stea-triunghi la 220, 380, 500 V, cu o turație de 1 450 rot/min. • Redresorul pentru sudare ICET, de fabricație românească, cu ventile cu siliciu. Schema electrică și caracteristicile exterioare sînt reprezentate în figura 7.7. Transformatorul de sudare T alimentează blocul redresor P, prin înfășură- rile amplificatorului' magnetic care are două înfășurări de comandă. Prin comutatorul 1 cele două înfășurări, puse în serie, sînt alimentate la o tensiune ce reprezintă suma dintre tensiunea constantă furnizată dc grupul Ty — P, și tensiunea arcului electric (poziția a). în poziția b a comutatorului I numai una dintre înfășurările de comandă este alimentată (prin rezistența R) cu o tensiune redusă, dc la grupul Tₓ — Pc, însumată cu tensiunea arcului. Modificarea regimului de sudare se face cu Rc, înseriată în circuitul înfă- șurării dc comandă a amplificatorului magnetic AM. 160 Q Fig. 7.7, Redresorul de sudare ICET: a — caracteristicile externe; b — schema electrică; T. 7\ — transformator A/y; AM — amplificator magnetic; P, P — punți redresoare trifazate; 7 — comutator; R , - rezistențe; Rᵣ — poteuțiometru. La creșterea distanței electrod-picsă, tensiunea arcului electric crește. Ten- siunea punții Pc și a arcului electric fiind în opoziție, curentul de comandă scade și totodată scade și curentul debitat. Rolul potențiome Irului Rᵣ este de a modifica în mod continuu gradul de premagnetizare a amplificatorului magnetic la mersul in gol, obținîndu-se astfel o gamă întreagă de curbe de variație a curentului de scurtcircuit. 161 • Transformatorul de sudare LiE-4 București, Conceput și realizat în producție de serie la Liceul industrial nr. 4 — București, el se bucură de o apreciere unanimă din partea beneficiarilor. Schema electrică și vederea de ansamblu sînt prezentate în figura 7,8, Este alcătuit dintr-un miez magnetic cu tole, cu două coloane pe care sînt dispuse înfășurările primare și secun- dare (fig, 7.8, a). Reglajul se face prin comutatorul de reglaj, care este de tip cn ploturi și cu ajutorul căruia se variază numărul de spire din primar. Tensiunea de ali- mentare este de 220 V c.a., 50 Hz și se aplică montajul printr-un cordon cu fișă cu contact de protecție. Fig. 7.8. Transformator de sudare cu arc electric tip LiE-4: a — schema electrică; b — vedere de ansamblu. 162 B. ELECTROLIZA • Cele mai importante aplicații industriale ale electrolizei sînt: — extragerea metalelor (zinc, cupru, cadmiu) prin electroliza soluțiilor apoase; — extragerea unor metale (aluminiu, magneziu, sodiu) prin electroliza sărurilor topite; — rafinarea unor metale (cuprul, argintul, aurul etc.); — electroliza dispersă a metalelor, în scopul preparării pulberilor metalice; — fabricarea produselor de oxidare și reducere (oxid persulfuric, perborat de sodiu, percarbonați etc.); — electroliza clorurilor alcaline. Intr-un proces industrial de electroliză, sub acțiunea curentului electric ce străbate electrolitul, se pot produce următoarele fenomene principale: — separarea metalelor din sărurile lor; — reducerea spre catod; — oxidarea spre anod. După rezultatul care se urmărește, se iau'măsuri pentru evitarea altor fenomene care apar (reacții secundare fie în electrolit, fie între electrolit și electrozi, fie intre produsele obținute la cei doi electrozi și care trebuie defi- nite pentru fiecare caz în parte). • Fenomenul de electroliză* se bazează pe legea lui faraiay. țt * .U / d/ -----------------------(7.1) i Fn Fn în care: m este masa substanței depusă pe electrod, în g; () — cantitatea de electricitate, în C; I — intensitatea curentului electric, în A; / — timpul în s; n — valcpța produsului depus; A — masa atomică a produsului; F — constanta lui Faraday, egală cu 96 490 C/echivalenf-granv Notîndi Ui — tensiunea de descompunere a electrolitului, în V; Uₜ — căderea de tensiune în electrozi și în contacte, în V; • U₉ — căderea de tensiune în electrolit, în V; ' — căderea de tensiune pe diafragmă, în V; este necesară, pentru desfășurarea procesului de electroliză, o tensiune apli- cată în V: U > (7.2) Pentru a mări conductivitatea electrică a electrolitului, i se ridică tempe- ratura și i se mărește concentrația. Pentru valorile optime ale temperaturii, distanței dintre electrozi, și densității de curent, fenomenele secundare sînt i * Fenomenul fizic a) electrolizei* precum și denumirile dementelor folosite in electroliză (decțrod, electrolit, baie etc.) sînt cunoscute de la disciplinele „Fizică" și „Chimie". 163 minime, iar eficiența economică a instalației crește. Măsurarea ei se face prin: randamentul în funcție de curent și randamentul energetic -qg, definite astfel: ? V, ---- , 7jS = “ ’ m---wᵣ (73) în care: P este cantitatea reală de substanță separată, în g; m — cantitatea teoretică de substanță, rezultată din legea lui Faraday, pentru un anumit curent /, într-un interval de timp /; Wₜ — energia electrică teoretică (în cazul îp care = 100% și tensiunea U este egală cu ; . lVᵣ — energia electrică reală absorbită în procesul electrolizei. • Principalele clemente componente folosite în electroliză sînt: — băile din oțel sau material ceramic, căptușit cu plumb, cauciuc, lac sau email, în funcție dc compoziția chimică a substanței; — sursele de curent continuu, constituite din redresoare cu seleniu, ger- maniu, siliciu și amplasate în încăperi s aparate pentru a fi ferite de acțiunea vaporilor corozivi; — electrolizoarele cu diafragmă (perete poros), folosite atunci cînd pro- dusul obținut la un electrod trebuie ferit dc acțiunea produselor obținute la celălalt electrod. încălzirea electrolitului se face cu abur, sau electric prin rezistoare. Re- țeaua de curent continuu se execută din bare de cupru neizolate, montate ?e .izolatoare fixate pe console prinse de jx?rcți sau suspendate pe tavan, 'entru curenți pînă la 200 A, barele de cupru se pot înlocui cu unele de oțel. • în continuare se prezintă, ca exemplu de electroliza, obținerea alumi- niului din alumină, dizolvată în criolită topită. Procesul are loc într-un elcctrolizor a cărui schemă este redată în figura 7.9. Cuva, căptușită cu blocuri dc cărbune, este alimentată în c.c. prin inter- mediul unor bare metalice. La par- Fig. ⁷-9. Schema unei băi electrolitice pentru obținerea aluminiului: 1 - manta metalică; 2 - plăci din cărbune; 3 — bare de oțel; 4— anoti din. cărbune; 5 - bare metalice; 6 - conductă electrică; 7 - electrolit topit; 3 - aluminiu; 9 - crustă solidă; 10 — alumină: tea inferioară se găsește catodul. iar la partea superioară sc găsesc anozii (Clin cărbune). Curentul con- tinuu trece prin electroUt, pe care-1 menține în stare topită și descom- pune electrolitic alumina. Pc vatra cuvei se adună aluminiul. La anozi se degajă oxigen, care oxidează a- nozii. Pe măsură ce aceștia se con- sumă, ei sînt coborîți. Procesul electrochimie este următorul: Criolită topită (Na₈AlFₑ) sub acțiunea curentului sc descompune: Na₃AIF«----► 3 Na' + A1F#". (7.4) Alumina dizolvați în criolită topită se descompune: - Al₂o,---------► AT + A10;-. (7.5) 164 La catod sosesc ionii de alu- miniu și sodiu, iar la anod cei de A1F₆ și A1O₃. Aici are loc următoarea reacție: 4AIO7----► 2 ALO₃ + 3Og. (7.6) Oxigenul se degajă și reacționează cu carbonul dc la anod, formind uh amestec de CO și CO₂ ce se degajă. Prin urmare, procedeul elec- trolizei constă în obținerea alu- miniului și consumarea aluminei (AIA)- Alumina se introduce în baie în măsura în ’care' se consumă. Dacă procentul de alumină scade Fig. 7,10. Schema electrica a legării băilor de electroliză a -aluminiului: T — transformator 1 rifazatcoborîtor; R —redresor in punte trifazată; N — băi de electroliză. sub 1%, în masa dc criolit apare fenomenul denumit efect anodic, care se manifestă prin: — creșterea tensiunii electrice a băii de la 4—4,3 V la 20— 30 V; — apariția unor arcuri electrice la suprafața anodului; — încălzirea rapidă a electrolituhii. Asupra instalației electrice de alimentare efectul anodic are influențe nefaste, deoarece crește consumul dc. energic electrică și se produc perturbați! în funcționarea surselor de curent continuu (se admite practic odată la 24 ore). Băile de electroliză se înseriază în grupe, socotindu-se o tensiune medie de 5V pe element. Rezultă numărul de băi înscriate: n — (v. fig. 7.10). Intensitățile curentului 10 000—100 000 A. Indicele kWh/g Al. electric din băile moderne variază între de consum de energie electrică este de 57—62 C. GALVANOTEHNICA Procesul depunerii metalelor pe cale electrolitică pe suprafața unui alt metal sau unui alt corp metalic sau nemetalic se numește galvanotehnică. Dacă depunerea se face pe un alt metal, în scopul acoperirii lui metalice, operația se numește galvanostegie. Dacă depunerea se face pe un alt corp metalic sau nemetalic, în scopul re* producerii formei acestuia, operația se numește galvanoplastie. 1. Galvanostegia • în atelierele de acoperiri metalice, metalele folosite pentru acoperire depind dc scopul în care sc execută operația: — acoferiri de protecție: cu zinc, cadmiu, staniu, acopcrircă pieselor de aluminiu cu o jxrliculă de oxid, operație denumită eloxare', 165. — acoperiri de protecție și decorative: cu cupru, nichel, cobalt, argint, aur și sodiu; — acoperiri pentru mărirea rezistenței la uzura mecanică și pentru mărirea durității superficiale: cu crom, fier, nichel; — acoperiri pentru restabilirea dimensiunilor inițiale ale pieselor uzate: cu crom, fier, cupru; — acoperiri pentru scopuri speciale: cu argint, sodiu, crom pentru obți- nerea unei suprafețe reflectante, sau cu argint, cupru, staniu pentru ridicarea conductibilității electrice a suprafeței. • Operațiile care se execută în atelierele de acoperiri metalice sint: ope- rații pregătitoare, acoperirile propriu-zise și operațiile de finisare. Operațiile pregătitoare constau în curățirea pieselor prin spălare într-un cu- rent de apă, prin degresare chimică, prin decapare etc. în cazul eloxării este necesar ca, după spălarea cu apă rece, piesele să fie degresatc timp de circa 30 minute în apă fierbinte sau de circa 2 minute prin cufundare în rezervoare umplute cu tridoretilen în stare gazoasă. Operațiile de acoperire propriu-zise se execută în băi electrolitice, manual sau mecanizat. în cazul instalațiilor mecanizate, piesele sînt suspendate cu suporți izolanți de un transport sau de un lanț cu ajutorul căruia ele trec succesiv, cu o viteză potrivită, prin toate l>ăile. Operațiile de finisare sc execută prin polizare sau șlefuire mecanică. • Elemente componente ale instalației de galvanostegie. Electrolitul folosit în galvanostegie este complex, conținînd de la caz la caz: — o combinație a metalului (sare simplă sau complexă), care furnizează ionii ce urinează să fie depuși la catod; — o substanță care să permită dizolvarea anodului și să împiedice trece- rea, lui în stare pasivă; — o substanță care să fixeze soluția la un anumit ^H, daca este necesar; — adaosuri care șă influențeze structura depozitului Catodic în sensul dorit (substanțe coloidale, agenți de luciu etc.). Anozii sînt de obicei solubili. Ei trebuie să fie cît mai puri și să prezinte o structură care să ducă la cît mai puțin nămol anodic. A Utilajul principal al galvanostegiei îl constituie baia de degresare și aco- perire. Corpul băii din oțel sau material ceramic, căptușit cu plumb, cauciuc, lac sau email in funcție de compoziția chimică a soluției. încălzirea electroli- tului se,face cu abur sau electric, folosind referitoare. Pentru a uniformiza stratul de acoperire, electrolitul este agitat prin suflare cu aer comprimat. Barele de alimentare ale catozilor și anozilor sînt din cupru, montate pe izolatoare de porțelan. Piesele care se acoperă se suspendă prin suporți meta- lici de barele catozilor. De barele anozilor se suspendă plăci din materialul cu care sc face acoperirea, sau piesele de aluminiu în cazul eloxării. Pentru acoperirea metalică a unor piese mici (șuruburi, garnituri etc.) se folosesc băi rotative sau tambure în care piesele se rostogolesc continuu, cu o viteză de rotație de 10—30 rot/min. Antrenarea se face cu un motor asincron trifazat de 0,4—0,8 kW, 1000 rot/min. Băile sînt alimentate în c.c. la tensiuni dc 2—12 V, cu intensități mari ale curentului (50—1 000 A). Reglarea curentului se face la fiecare baie prin reostate, iar reglarea tensiunii de la ploturile transformatorului coboritor. în figura 7.11 se indică echipamentul electric al băilor de galvanostegie. 166 2 . Galvanoplastia Procesul de galvanoplastie comporta următoarele faze: — formarea tiparului sau a matriței; — crearea unui strat bun conducător de electricitate pe suprafața tiparului nemetalic sau a unui strat separator care să ușureze desprinderea, dacă tipa” rul este din metal; — obținerea galvanică a copiei me- talice ; — separarea copiei de matriță și fini- sarea ulterioară mecanică sau chimică a copiei, dacă este necesar. Pentru copierea pieselor și obiectelor se utilizează amestecuri ușor fuzibile (ipsos, amestecuri de ceară, parafină sau materiale plastice). Suprafața matrițelor nemetalice poate deveni bună conducă- toare de. electricitate prin mai multe — prin grafitare; Fig. 7. ÎL Schema electrică a legării bă- ilor de gavanostegie: 7\, — transformatoare trifazate co- bor ît oare; Rdₜ, Rd^—redresoare; Rₓ, R^- reostate: Bp B₂ - băi. " metode: — prin depunerea unui strat metalic pe cale chimică (de exemplu prin reducerea unei soluții amoniacale de argint sau sulfat de hidrazină); — prin pulverizare catodică sub vid; — prin vaporizarc termică sub vid. Matrița astfel pregătită se spală cu alcool, pentru a nu reține bulele de aer, apoi se suspendă în baie, legîndu-se la polul negativ. Pentru obținerea copiei se utilizează băi de cuprare acida, sau uneori băi de nichelate. Matrița primește doua straturi de depuneri: primul strat de circa 10 pun se depune într-o Baie slab acidă, cu o densitate de curent de 50 A/m²; al doilea strat, de ingroșarc, se depune cu o densitate de 5 000 A/m². Instalația electrică este analoagă celei din galvanostegie, valorile curen- ților fiind însă mai mici. D. ÎNCĂLZIREA ELECTRICĂ încălzirea electrică este folosită mai ales pentru: — topire, procedeu prin care corpurile se transformă din starea solidă în stare lichidă. Astfel, se topesc minereurile pentru a obține metale, se topesc diferite metale pentru a obține aliaje etc.; - uscare, procedeu prin care se elimină umiditatea (excesivă sau totală) din corpuri. Astfel se usucă unele produse textile-, ceramice, agroalimentare din lemn, din piele, produse cosmetice etc.; — încălzire, procedeu prin care corpurile se aduc la temperatura dorită pentru realizarea unor tratamente termice, termo-chimice, sau pentru pregă- tirea corpurilor de a intra într-un proces tehnologic (încălzirea băilor pentru tratamente termice, încălzirea corpurilor solide care urmează a fi supuse la tratamente termice, urmează a fi laminate trefilate etc.). 167 Utilajele în care are loc încălzirea electrică a corpurilor (fie pentru topire, fie pentru uscare) se numesc cuptoare electrice. Principalele tipuri de cuptoare electrice sînt: cu rezistente, cu inducție, cu arc electric și cu radiații infraroșii. I 1. Cuptoare electrice cu rezistențe a. Generalități Aceste cuptoare se bazează pe efectul termic al trecerii curentului electric printr-o rezistență. Astfel, la trecerea unui curent electric I printr-o rezistență K se degajă în timpul l cantitatea dc căldură: Q = Rin. (7.7) Această cantitate de căldură poate fi transmisă: - prin conducție, atunci cînd rezistența se află în contact direct cu corpul de încălzit. Astfel se încălzesc băile lichide pentru realizarea unor tratamente termochimice. Rezistențele electrice se montează în baie fiind în contact direct cu lichidul ce trebuie încălzit. în unele cazuri rezistența elecțrică o constituie chiar lichidul băii de tratare (o sare, sau amestecuri dc săruri); — prin convecție, atunci cînd cantitatea de căldură este preluată de un gaz (de regula aer) și apoi cedată corpului ce trebuie încălzit. Circulația aeru- lui cald poate fi naturală sau forțată (prin utilizarea unui ventilator de suflare a aerului). în acest mod se realizează uscarea corpurilor la temperaturi joase; — • prin radiație, atunci tind cantitatea dc căldură dezvoltată dc rezisten- țele electrice, aflate la temperatură foarte tnare, este radiată direct asupra corpurilor ce trebuie încălzite. îp acest mod se realizează încălzirea pieselor ceramice, metalice pentru forjare, laminare sau care urmează să fie supuse unor tratamente termice. b. Tipuri constructive Cuptoarele electrice cu rezistențe se execută intr-o gamă foarte variată de tipuri ce diferă prin tipul de rezistență utilizată, modul de transmitere a căldurii de la rezistențe Ia corpuri, forma constructivă, temperatura din cuptor, natura materialelor ce se introduc în acesta etc. Pentru a exemplifica funcționarea de principiu a cuptoarelor electrice cu rezistențe se vor descrie în continuare citcva tipuri mai importante. • Cuptoare electrice cu rezistențe pentru temperaturi joase. în această categorie intră cuptoarele dc uscare în care temperatura nu depășește 600— 700^(1 Transmisia căldurii se face de regulă prin convecția naturală sau for- țată a aerului din cuptor. în figura 7.12 este prezentat un cuptor în care uscarea are loc prin con- vecția naturală. Cuptorul este format dintr-o cutie internă 1 căptușită la exterior, cu un material refractar 2 pentru a o izola cît mai bine de mediul încăperii. în interiorul cutiei interne se montează un stdaj metalic 3 pe care se așază piesele 4 ce trebuie uscate. Stelajul metalic este astfel executat, îneît aerul poate circula cu ușurință în jurul pieselor. Rezistențele electrice 5 sînt montate pc pereții laterali și pe podeaua cutiei interne a cuptorului. Rezisten- țele se execută din sîrmă din crom-nichcl-fier, așezată în spirală pe un cilindru 168 Fig. 7.12. Schița unui cuptor de uscare pentru temperaturi joase. Fig. 7. 13. Schija unui cuptor de us- care cu ventilator. ceramic. Prinderea acestora de peretele cuptorului se face prin intermediul unor piese izolatoare din ceramică. Cuptorul este prevăzut la partea inferioară cu goluri 6 pentru accesul aerului, iar la partea superioară cu un coș 7 pentru evacuarea aerului și a vaporilor de apă. Coșul poate fi prevăzut cu o cla- petă 8, a cărei poziție se poate regla pentru a modifica debitul de aer ce intră în cuptor. Aerul pătrunde pe la partea inferioară a cuptorului, prin golurile 6. Datorită căldurii degajate de rezistențele electrice, aerul se încălzește și sc ridică la partea superioară. Săgețile din figura 7.12 indică traseul pe care circulă aerul în cuptor. în drumul său ascendent, aerul cald preia de la corpurile așeza*te pe stelaje cantitatea de umiditate aflată în exces, uscin- du-le. Astfel de cuptoare sînt utilizate la uscatul pieselor pe care s-au depus lacuri sau vopsele, la uscatul corpurilor cu exces de umiditate, sau la încăl- zirea pieselor din oțel sau din alte materiale ce urmează să fie supuse la dife- rite tratamente termice. în figura 7.13 este prezentat un cuptor dc uscare cu rezistențe în care cir- culația aerului se face cu ajutorul unui .ventilator. Aerul este aspirat dc la partea inferioară a cuptorului și refulat ]>e la partea superioară. înainte de a pă- trunde în cavitatea în care se află piesele pentru uscare, aerul este trecut peste un grup de rezistențe care îi ridică temperatura pînă la 100 —200uC în funcție de necesități. • Cuptoare electrice cu rezistențe pentru temperaturi înalte. în aceste cuptoare se pot realiza temperaturi între 600 și 1 500° C în funcție de desti- nația lor; — pentru uscarea și coacerea materialelor ceramice: 1 500°C; — pentru călirea oțelului obișnuit: 750—800°C; — pentru călirea oțelului aliat: 1 000°C etc. 160 în principiu aceste cuptoare sînt asemănătoare cu cele pentru tempep râturi joase cu următoarele deosebiri: — rezistențele electrice sc execută din: — sîrmă sau benzi din oțeluri aliate cu crom și nichel pentru temperaturi dc 600—1 000°C; — bastonașe din silită (carbură de siliciu) pentru temperaturi de 1 000-1 300°C; — căptușeala se execută din materiale rezistente la temperaturi înalte (materiale refractare) și are grosime mai mare; — nu se utilizează ventilatorul pentru antrenarea acrului, deoarece trans- miterea căldurii se face prin radiație. c. Reglarea temperaturii Cuptoarele cu rezistențe electrice ‘ prezintă avantajul deosebit al posibili- tății reglării temperaturii în timpul funcționării. Reglarea temperaturii se reduce la reglarea puterii electrice absorbite de cuptor, în așa fel îneît valoarea acesteia să corespundă unei temperaturi prescrise. Pentru aceasta se pot folosi următoarele procedee: — conectarea și deconectarea periodică a rezistențelor electrice la sursa de alimentare; — modificarea conexiunilor rezistențelor in funcție de temperatura din cup- tor și temperatura prescrisa ; — modificarea continuă a tensiunii de alimentare a rezistențelor in funcție de temperatura din cuptor. în figura 7.14 este prezentată o schemă electrică de principiu a reglării temperaturii din cuptor prin conectare și* deconectare periodica a rezistențelor electrice. Prin apăsarea pe butonul bY circuitul bobinei contactorului C este Fig. 7.14. Schema electrică de principiala funcționării unui cuptor cu rezistențe. 170 pus sub tensiune. Acesta Închide contactele principale 1C care pun sub ten- siune rezistențde electrice 2 din cuptorul 1, închide contactul secundar ND-1£ care realizează automenținerea bobinei contactorului și desface con- tactul secundar NJ-3C ce are rol in repunerea automată sub tensiune. După aceea se apasă pe butonul cu revenire manuală L ce rămâne in poziția Inclus. Rezistențele electrice încălzesc cuptorul, ridicind temperatura in inte- riorul acestuia,. La atingerea limitei superioare a temperaturii, tennocuplul TE (plasat in cujftor) prin intermediul regulatorului automat RA desface contac- tul Nî-T din circuitul bobinei contactorului C. Astfel, 1C și 2C sc desfac și rezistențele electrice sînt deconectate. Cuptorul se răcește pînă la o temperatură la care regulatorul automat R4 rcînchide contactorul T. Se închide circuitul contactorului C prin intermediul butonului și contactelor NI-3C și T. Contactorul C reface circuitele anterioare, realizând atît reconectarea rezisten- țelor la rețea, cît și automenținerea. Cînd se dorește întreruperea alimentării cu energie electrică a cuptorului, se apasă în ordine pe butoanele b^ și bₜ. d. Calculul rezistențelor electrice Calculul rezistențelor electrice constă în determinarea dimensiunilor sir- mei (sau Ixmzii) din care sc confecționează acestea. Pentru aceasta se cunosc următoarele date: P - puterea rezistențelor, in W; U — tensiunea la bornele rezistențelor, iu V; p — rezistivitatea materialului ales pentru confecționarea rezistențelor la temperatura de utilizare, în ; P — încărcarea calorică admisibilă a materialului lă temperatura de uti- lizare, in W/cm®. Valorile lui p și p se aleg din tabelele cu principalele caracteristici ale materialelor din care se confecționează rezistențele electrice. ‘ y Dacă se notează cu d diametrul sîrmei din care se confecționează rezis- tența (în mm), cu l lungimea desfășurată a acesteia (în mm) și cu n randa- mentul transformării energiei electrice în căldură, se poate scrie relația¹ P - 0,45^ • • IO"⁴ = n ’ 10“’. (7.8) \U) 4 Această relație exprimă egalitatea dintre căldura radiată de rezistența electrică și energia electrică transformată' în căldură in aceeași unitate de timp. In relația de ma,i sus mărimile se introduc avînd unitățile de măsură indicate. Coeficientul 0,45 din relație indică că numai 45yₒ din suprafața laterală fadl) a sîrmei rezistenței praticipă la radiația electrică (restul supra- feței este ecranat de suportul ceramic). Rezultă formula practică de calcul a diametrului sîrmei pențru confecționarea rezistenței: unde pentru randamentul n sc poate alege valoarea 0,8. 2. Cuptoare electrice cu inducție Principiul de funcționare a acestor cuptoare sc bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Astfel, cuptorul electric cu inducție este asemă- nător cu un transformator care funcționează in scurtcircuit. înfășurarea care 171 corespunde primarului este alimen- tată dc la o rețea de curent alter- nativ (de joasă sau înaltă frecven- ță). înfășurarea care corespunde secundarului este înlocuită de meta- lul care se încălzește sau se tojwște. Se cunosc două tipuri principale de cuptoare cu inducție pentru to- pit metale: cuptoare, fără miez magnetic; — cuploare cu miez magnetic. • Cuptoarele fără miez magnetic au ca părți principale (fig. 7.15): — un creuzet de formă cilindri- că 1, executat din material refrac- tar în care sc introduce metalul pentru topit; — bobina inductoare 2, alimen- tată cu curent electric alternativ monofazat și dc frecvență adaptată la mărimea cuptorului; — ecranul magnetic 3, executat din tablă silicioasă. (tablă de transfor- mator) cu rolul de a închide prin exterior fluxul magnetic al bobinei in- ductoare și dc a evita încălzirea părților metalice din elementele dc susți- nere ale cuptorului; — elementele dc susținere 4 ale cuptorului. Acestea asigură asamblarea părților de mai sus într-un tot unitar, fi'xarea cuptorului pe elementele dc sprijin și bascularea ușoară a acestuia, pentru evacuarea metalului topit. Bobina inductoare se execută din conductor de cupru sub formă de țeavă în figura 7.16 sînt arătate tîteva secțiuni prin diferite tipuri de astfel de conductoare. Golul prin conductoare este necesar pentru circulația axei care are rolul de a prelua: — cantitatea de căldură dezvoltată in bobină prin parcurgerea acesteia de către curentul electric; — o parte din .cantitatea de căldură ce este transmisă bobinei de metalul topit prin intermediul căptușelii. Dacă această căldură nu ar fi evacuată, ar produce supraîncălzirea bobinei inductoare, care ar avea ca efect distrugerea acesteia. Aceste cuptoare au randamente foarte bune și sînt utilizate pentru topifea atît a metalelor feroase, cît și a celor neferoase. plg. 7.16. Secțiuni prinț r-un conductor din care se execută bobina inductoare. 172 Instalația electrică a cuptorului fără miez se compune din: — autotransformatorul sau transformatorul de alimentare și de reglare a puterii; — bobina inductoare; — grupul de baterii de condensatoare necesare îmbunătățirii factorului de putere al cuptorului. Dacă cuptorul este alimentat de Ia rețeaua electrică trifazată (fig. 7.17), în circuitul electric se prevăd trei cuptoare, cîte unul pe fiecare fază. Gnd nu se pot folosi grupe de cîte trei cuptoare se utilizează un grup motor-gene- rator. Motorul este alimentat printr-o rețea trifazată, iar generatorul asigura ' alimentarea monofazată a cuptorului. Dacă cuptorul nu este alimentat la frecvența rețelei industriale auto- transformatorul se înlocuiește cu un generator de frecvență dorită. • Cuptoarele cu miez magnetic cuprind, una, două sau trei bobine induc- toare înfășurate fiecare pe cîte un miez feromagnetic. De aceea și alimentarea acestor cuptoare se face mono, bi sau trifazat, în funcție de numărul de bobine inductoare pe care le are. Fiecare Ixibină este izolată cu material refractar, iar între această izolație și căptușeala cuptorului se realizează un spațiu care poartă denumirea de canal de topire (fig. 7.18). Cele două sau trei canale de topire comunică între ele și acestea comunică la rîndul lor cu cuva cuptorului, în care sc introduce metalul pentru topit. întregul cuptor este susținut de elemente metalice care îi asigură rezistența me- canică și manevrarea ușoară la golire (prin basculare). 7 Din punct de vedere elec- tric, aceste cuptoare sînt ase- mănătoare cu cele fără miez. Randamentele maxime sînt cu 3—4% mai maridecît ale cup- toarelor fără miez. Fig. 7.17. Schema electrică de prin* cipiu a alimentării unui cuptor cu inducție fără miez de lâ rețeaua tri- fazata industrială: 1,— cuptor cu bobina inductoare; 2 — transformator dc alimentare și de reglare a puterii; 3 — alimenta- rea către alte două cuptoare asemă- nătoare ; 4 — grup de baterii de con- densatoare pentru ameliorarea fac- torului de putere. 173 3. Cuptoare cu arc electric Aceste cuptoare se bazează pe efectul termic al arcului electric produs între doi electrozi. Arcul electric poate să se producă: — la suprafața metalului topii, între electrozi și metal. Căldura este preluată de metal prin conducție și prin radiație. Electrozii se plasează vertical, ]>entni a putea fi ușor apropiațisau depărtați dc suprafața metalului; în interiorul metalului topit, curentul electric trecînd prin masa de metal care se comportă ca o rezistență. De aceea, cuptoarele de acest fel se mai numesc și cuptoare de arc și cu rezistență și întreaga can- titate de căldură este preluată prin conducție; — în exteriorul metalului topit, între electrozii plasați orizontal, la distanță de suprafața metalului. Căldura dezvoltată de arc este preluată prin radiație de metal. • In figura 7.19 este prezentat un cuptor cu arc electric la suprafața metalului topit. Electrozii 1 străbat bolta cuptorului 2 și sînt fixați in niște dispozitive cu ajutorul cărora li se poate regla poziția față de suprafața meta- lului topit. Electrozii sînt executați din grafit, cu diametrul între 100 și ■400 mm, în funcție de mărimea cuptorului. Prin electrozi pot trece curenți de 2 000. A pînă la 18 000 A. De aceea, alimentarea acestora de la postul de transformare sc face, de regulă, prin bare din cupru montate aerian sau prin cabluri electrice răcite cu apă. • Schema electrică dc principiu a unui cuptor cu arc electric sc arată în figura 7.20. Aceasta cuprinde: — separatorul a^ care are contactele electrice mobile legate la pămînt, atunci Cînd se află în poziția deschis; I — întreruptorul general pentru legarea cuptorului la rețeaua dc medie tensiune; Fig. 7.18. Schița unui cuptor cu in- ducție cu miez magnetic: 1 — miezul magnetic; 2 • • bolrinA plasată pe miezul magnetic; 3 — izo- lație din material refractar; 4—canal de topire; 5 -- căptușeala cupto- rului; 6 — cu va cuptor ului; 7—de- mentele de susținere ale cuptorului. Fig. 7. W. Schița unui cuptor cu arc electric la suprafața metalului topit; 1 — electrozi; 2 — bolta cuptorului; 3 — gura de evacuare; 4 — gura de încărcare; 5 — căptușeala cuptorului. 174 — transformatorul TR care permite reglarea puterii cuptorului, modificînd tensiunea din secundar prin legarea pri- marului' din triunghi în stea. Aceasta se face cu ajutorul contactorului C2; - grupul de bobind de balast G, care asigură stabilitatea arderii arcului elec- tric. Cd ajutorul contactorului CI acestea pot fi scurtcircuitate (se procedează la a- • ceasta atunci cînd primarul este legat in stea și cînd cuptorul absoarbe o putere mai mică de la rețea); — conductele electrice de alimentare CA, străbătute de curenți foarte mari. Ca efect secundar, acești curenți gene- rează cîmpuri electromagnetice foarte puternice care pot duce la încălzirea (prin inducție) a părților metalice din apropierea lor. Dc aceea toate îmbinările dintre con- ducte sc fac cu multă grijă, iar piesele de fixare pe zidărie (nu pe beton armat) se execută din materiale nemetalice; — electrozii E ai cuptorului, confec- ționați din grafit. Instalația poate fi completată prin adăugarea unui tcnnocuplu și a unui regulator automat. Acesta poate acționa direct asupra întreruptorului ii, sau poate regla tensiunea din secundar, mo- dificînd raportul de transformare. Deoa- rece factorul dc putere al cuptoarelor cu 6000 V Fig. 7.20. Schema electrică de principiu a unui cuptor cu arc electric. jSOSOOv CA arc electric este foarte scăzut pe partea primară se montează baterii de condensatoare pentru ameliorarea acestuia. 4. încălzirea cu radiații infraroșii încălzirea cu radiații infraroșii se bazează pe efectul termic al radiațiilor infraroșii. De regulă, radiațiile infraroșii se produc cu ajutorul lămpilor elec- trice pentru radiații infraroșii. Acestea au filamentul (fig. 7.21) construit astfel, îneît majoritatea energiei emise să fie formată din radiații electromag- netice cu lungimea dc undă de 1 — 2 p, ceea ce corespunde domeniului, infra- roșu. .Temperatura filamentului este de 2 000— 2 500 K. Puterea lămpilor este de 200— 1 000 W, iar timpul de utilizare a acestora de maximum 3 000 de ore. Balonul de sticlă are o formă parabolică. Este confecționat din sticlă de sodiu, potasiu și calciu. Calota balonului este mată pentru a radia uniform, iar partea inferioară este acoperităîa interior cu un strat de aluminiu puternic 175 a fig. 7.22. Schife ale dispozitivelor de uscare sau încălzire cu radiații infraroșii: * — pentru materiale subțiri pe bandă; b — pentru uscarea vagoanelor proaspăt vopsite. Fig. 7.21. Lampă electrică pentru radiații infraroșii: 1 — filament din wolfram; 2 - cîrlige; 3 — lentilă; 4 — bastonaș metalic; 5 — picioruș de sticlă; 6 — tub pentru evacuarea aerului; 7 — balon parabolic; <$ ~ electrozi; 9, 10 — contacte (superior și inferior). reflectant. Deoarece radiațiile se propagă în linie dreaptă, sursele trebuie astfel așezate incit radia- țiile infraroșii să cadă perpendicular pe suprafața corpurilor supuse încălzirii și pe toată suprafața â- cestora. Din aceste motive, metoda nu se poate uti- liza pentru uscarea (sau încălzirea) unor produse aflate în straturi, cu volume mari etc. Metoda se utilizează în special pentru uscarea peliculelor apli- cate pe piese (deoarece radiațiile trec prin peliculă și încălzesc corpul care apoi cedează căldura peliculei de la interior către exterior), ț>entru înălzirea corpu- rilor plane, filiforme și granulate (materiale textile, ceramice, minerale, agroalimentare), pentru încălzi- rea materialelor inflamabile, pentru încălzirea pe bandă a materialelor subțiri (materiale din piele, cauciuc, celuloză, hîrtie, din industria cosmetică și farmaceutică). Din motivele expuse mai sus, încălzirea cu ra- diații infraroșii are loc în dispozitive (ce nu pot fi denumite cuptoare) care au forme și dimensiuni co-; răspunzătoare materialelor ce trebuie încălzite. în figura. 7.22 se indică cîteva schițe ale acestor tipuri de dispozitive, lămpile electrice se pot monta pe linii sau în șah. Alimentarea cu energie electrică se face utilizînd conducte montate în tuburi de protecție metalice sau cabluri electrice. Reglarea tempe- raturii pieselor supuse uscării sau încălzirii se poate face prin modificarea numărului de lămpi aflate în .funcțiune (fără a modifica uniformitatea ra- diației pe suprafața corpurilor), sau prin modificarea timpului dc încălzire. E. EXPLOATAREA SI ÎNTREȚINEREA INSTALAȚIILOR' ELECTRICE SPECIFICE PROCESELOR INDUSTRIALE 1. Instalații de sudare Echipamentul electric din procesul sudării, va fi exploatat și întreținut, în funcție dc tipul său, după indicațiile date în cartea tehnică sau în prospect. O atenție deosebită trebuii acordată măsurilor dc protecție a muncii (conectarea carcaselor metalice ale surselor la instalația de legare la pămînt, 176 purtarea ochelarilor sau măștii de sudare, precum și a șorțului de protecție în timpul sudării ctc.). Protecția împotriva electrocutării la convertizoarelc de sudare mobile se face numai pe partea motorului, prin întreruptoare auto- mate cu relee termice și electromagnetice, sau prin siguranțe fuzibilc. Pentru protejarea celulelor redresoare, foarte sensibile la acțiunea parti- culelor corpzive din atmosferă, acestea se montează fie într-o baie de ulei, în cazul redrcsoarelor cu seleniu, fie în capsule metalice etanșe umplute cu azot, în cazul redresoarelor cu siliciu. Racordul electric între sursa de sudare și locul dc sudare se face prin conducte flexibile, izolate în cauciuc, pe o dis- tanță ce nu trebuie să depășească 30 m. Corespondența între curentul maxim admisibil în conductor ₘₐₓ și secțiunea conductorului s este dată în nor- mative. 2. Instalații de electroliză și galvanotehnică în general, mediul în care sînt montate băile este coroziv și în unele cazuri exploziv, ceea ce face necesară o separare între baie și sursele de alimentare. Periodic, trebuie verificate elementele izolatoare, precum și legăturile între barele de curent. O atenție deosebită trebuie acordată modului corect de exploatare și întreținere a băii, deoarece starea acesteia și a elementelor elec- trice componente influențează puternic asupra întregii instalații electrice. Spre exemplu, la obținerea aluminiului prin electroliză, pe măsura evacuării aluminiului din baie, nivelul său scade și ca urmare distanța între anod și suprafața metalului crește și o dată cu ca și tensiunea din baie. Datorită acestui fapt, crește consumul de energie și, pentru a-1 evita, este necesară coborirea treptată a anodului astfel îneît tensiunea să nu varieze cu mai mult de 0,5 V față de cea normală. La alimentarea redresoarelor prin intermediul transfor- matorului de rețea trebuie avut grijă ca înfășurările acestuia să fie separate și în nici un caz nu se vor utiliza autotransfonnatoare, pentru evitarea legăturii galvanice întrc'rcțeaua de c.a. și cea de c.c. Performanțele băilor galvanotehnice depind într-o foarte mare măsură de parametrii de exploatare: densitatea de curent, temperatura, ^H-ul, agi- tarea, care trebuie corect corelate. De exemplu, la o baie de nichelate la 54*C, j&H = 2, și 8 — 600 A/m* depozitele sînt deschise la culoare, ductile și de calitate superioară. Dacă 8 = 20 A/ma, depozitele obținute sînt fragile, neco- respunzătoare. 3. Instalații de încălzire electrică Diversitatea mare de cuptoare electrice și de .dispozitive de încălzire pe cale electrică obligă la adoptarea de măsuri specifice de exploatare și între- ținere. f O atenție deosebită va fi acordată integrității căptușelii cuptorului,’atît la interior cît și la exterior. Degradările de la exterior se pot 'Ușor remedia, pe cînd degradarea căptușelii interioare poate să ducă la scoaterea din func- țiune a cuptorului. De aceea, șarja va fi totdeauna condusă în așa fel, îneît să nu se ajungă la degradarea căptușelii interioare a cuptorului. Pentru aceasta, materialul jjentru topit se va introduce trepfat, fără șocuri. Golirea cuptorului se va face relativ repede, pentru a nu se depune pe pereții laterali oxizi ai metalului topit. Cînd apar astfel de depuneri, acestea se înlătură cu grijă, fără 177 a solicita căptușeala prin lovituri mecanice ce ar putea să o distrugă. Refa- cerea căptușelii se realizează totdeauna la dimensiunile prescrise în cartea tehnică a cuptorului, pentru a nu modifica randamentul acestuia (mai ales în cazul cuptoarelor cu inducție fără miez). în timpul funcționării cuptorului se va urmări ca cuva acestuia sa fie cil mai bine izolată dc mediul exterior, pentru a diminua la maximum pierderile de căldură prin neetanșeități. De asemenea, nu se va lăsa cuptorul cu ușa (sau capacul) deschisă mai mult decît este strict necesar (pentru umplere, completare, luarea unor probe etc.). Se va urmări pe tot timpul funcționării cuptorului temperatura* supra- fețelor exterioare ale acestuia. Dacă apar j>ărți supraîncălzite, acesta este un prim indiciu că în acea zonă căptușeala cuptorului s-a subțiat și este necesară remedierea ei. Periodic, sc va controla temperatura ajtei de răcire a conductelor electrice (in cazul cuptoarelor cu inducție). Depășirea temperaturii admisibile a aces- teia este de asemenea un semn de supraîncălzire a cuptorului. 0 regulă deosebit de importantă pentru securitatea personalului dc de- servire al cuptorului este aceea că pe toată perioada în care se umblă la cuptor (pentru încărcare, pentru completare etc.) acesta se deconectează de la rețeaua electrică. Nerespectarea acestei reguli poate să ducă la accidente deosebit de grave. în situațiile în care cuptorul nu este prevăzut cu un regulator automat de tcmj>eratură, periodic se va măsura temperatura acestuia pentru a evita supraîncălzirea șarjelor, situație ce conduce la scăderea randamentului cuptorului și uneori chiar la deprecierea șarjei. Pe toată perioada elaborării șarjei se vor urmări aparatele de măsură indicatoare (ampermetre, voltmetre, cosfimetre, wattmetre). în funcție de indicațiile acestora, se vor realiza cele mai potrivite manevre pentru o bună Utilizare a cuptorului (curentul, tensiunea și puterea trebuie să se afle în apropierea valorilor nominale, iar factorul de putere cît mai aproape de unitate). La sfîrșitul fiecărui schimb, se verifică starea tehnică a principalelor părți ale cuptorului. Se insistă în mod deosebit asupra: — etanșeității cuptorului; — bunei funcționări a alimentării cu energie electrică (executarea legă- turilor electrice, funcționarea aparatelor indicatoare, funcționarea întrerup- torului automat dc punere și scoatere de sub tensiune, buna funcționare a bateriilor de condensatoare); — bunei funcționări a dispozitivelor auxiliare de basculare a cuptorului pentru golire; — presiunii și temperaturii apei de lăcire din conductele electrice; — dimensiunilor electrozilor (numai la cuptoarele cu arc electric) cupto- rului ; — funcționării lămpilor cu radiații infraroșii (numai la dispozitivele de încălzire cu radiații infraroșii); — bunei funcționări a instalației automate de reglare a temperaturii. Toate manevrele cc sc execută la cuptor vor fi în conformitate cu cartea tehnică, cu instrucțiunile de utilizare ale acestuia și cu normele generale de tehnica securității muncii. 178 Capitolul 8 INSTALAȚII DE PROTECȚIE A OMULUI ÎMPOTRIVA ELECTROCUTĂRII A. EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC ASUPRA ORGANISMULUI UMAN Corpul omenesc se comportă din punct de vedere electric, ca o rezistență. De aceea, dacă între două puncte de pe suprafața acestuia se aplică o dife- rență de potențial, prin el trece un curent electric /*: ⁽⁸¹> unde: Uₐ este tensiunea aplicată sau tensiunea de atingere; Rₕ — rezistența electrică a corpului omenesc pe traseul străbătut de curent. Trecerea unui curent electric prin organism poartă numele de electrocutare. Curentul electric poate produce vătămarea organismului, sau chiar moartea. Vătămările pe care le produce electrocutarea sînt; — arsuri electrice alepidii corpului în locurile dc contact cu circuitul electric. Acestea se datoresc acțiunii arcului electric ce se formează îh aceste puncte; — șoc nervos care afectează sistemul nervos. Prin șoc se poate opri func- ționarea (parțial sau total) a sistemului muscular, ceea ce poate provoca moartea organismului. Gravitatea efectelor produse prin electrocutare depinde de: — intensitatea curentului. Cu cît aceasta crește, cu atît vătămarea este mai gravă, deoarece cu cît degajarea de căldură este mai mare cu atît și sis- temul nervos este mai mult afectat; — frecvența curentului. S-a constatat că la aceeași valoare a intensității, curentul alternativ este mai periculos decît cel continuu. Se apreciază că limita intensității nepericuloase a curentului este: — 50 mA pentru curentul continuu ; _ . — 10 mA pentru curentul alternativ cu frecvența de 50 Hz. Peste tensiunea de 450 V curentul continuu devine la fel de periculos ca și curentul alternativ; — durata trecerii curentului electric prin organism. Cu cît aceasta este mai mare, cu atît efectul electrocutării este, mai grav. Se consideră că dacă durata dc trecere a curentului este mai mică de 0,2 s; acesta nu este periculos pentru organism. • 179 B. CAZURI DE ELECTROCUTARE Omul se poate electrocuta atunci cînd atinge părți din instalația electrică care în mod obișnuit se află sub tensiune. în aceste cazuri se numește atingere diredă. Electrocutarea mai poate surveni și atunci cînd omul atinge părți din instalația electrică care au ajuns sub tensiune în mod accidental, în mod normal acestea nefiind sub tensiune. în aceste cazuri, atingerea se numește atingere indirectă. 1. Cazuri de electrocutare prin atingere directă în figurile 8.1 și 8.2 sînt arătate două cazuri de electrocutare prin atingerea directă a rețelelor electrice. în cele două figuri rețeaua electrică este alimentată de la secundarul unui transformator dc 6/0,4 kV. Rețeaua electrică poate avea neutrul legat la pămînt (fig. 8.1), sau neutrul izolat față de pămînt (fig. 8.2), Dacă neutrul este izolat față dc pămînt, între fazele rețelei electrice și pămînt trebuie luată în considerare rezistența de izolație Aceasta este formată din rezistența electrică a straturilor izolatoare din jurul conduc- torului, din izolația tubului de protecție etc. Ea este uniform distribuită pe toată lungimea conductorului de fază al rețelei dar. pentru simplificare, se reprezintă ca o rezistență concentrată, plasată în apropierea transfor- matorului. Valoarea ei este foarte mare, dar limitată (nu este infinită). Rezis- tențele dc izolație există Intre fazele rețelei și pămînt și atunci cînd rețeaua are neutrul legat la pămînt, însă nu se iau în considerare datorită valorilor mari pe care le au în comparație TrOnsfo^mator 6kV/^kV Fig. S. i. Electrocutare* prin atingere* fazei unei rețele, cu neutrul legat la pămînt. Fig. 8.2. Electrocutarea prin atingerea fazei unei rețele, cu neutrul izolat față dc pămînt. cu rezistența conductorului dc legare la pămînt. Atingerea unei faze a rețelei Z trebuie înțeleasă ca atingerea oricărui conductor de fază al unui receptor. Omul se va găsi cu una din mîini la potențialul fazei pe care a atins-o și cu picioarele pe o pardoseală bună conducătoare de electricitate, aflată în contact direct cu pămintul (fig. 8.1). în acest caz, cînd neutrul rețelei este legat la pămînt, se închide un circuit electric prin faza atin- să, om, sol (care este bun condu- cător de electricitate) și neutrul legat la pămînt al ^transforma- torului. Același circuit electric se stabilește și în cazul în care omul stă cu picioarele pe o par- doseală rău conducătoare de elec- tricitate, dar cu o mînă atinge o fază a rețelei și cu ‘cealaltă pere- tele construcției sau un alt ele- ment bun conducător de electrici- tate, aflat în contact sau solul. 180 în primul caz, curentul electric trece prin om pe traseul mînă-picior, în al doilea caz pe traseul mînă-mînă. în ambele cazuri efectul curentului electric este același (aceeași valoare a curentului). în cazul în care rețeaua este izolată față de pămînt (v, fig. 8.2) și omul atinge una din faze, se poate observa că se produce electrocutarea deoarece curentul se închide prin faza atinsă, om, sol, rezistențele dc izolație dintre sol și fazele neatinse. 2. Cazuri de electrocutare prin atingere indirectă Părțile metalice care, în mod normal, nu se află sub tensiune, dar care din cauza unui defect de izolație pot să ajungă sub tensiune sînt: carcasele motoa- relor electrice, batiurdemașinilor-unelte, atelajele tablourilorelcctricc, stelajele de susținere ale unor aparate electrice etc. Omul atinge în mod frecvent aceste păi ți metalice in timpul exploatării instalațiilor respective. Cît timp nu a avut loc nici un defect de izolație care să le pună sub tensiune (la potențialul unei faze), nu există nici un pericol. Dacă, defectul s-a produs la atingerea acestora se produce electrocutare, atît în cazul rețelelor legate la pămînt (fig. 8.3, a)ₜ cît și a celor izolate față de pămînt (fig. 8.3, b): în primul caz se stabilește un curent electric prin circui- tul: faza defectă, carcasa motorului, corpul omului, sol și neutrul rețelei. în al doilea caz curentul electric se stabilește prin circuitul: faza defectă, carcasa motoiului, corpul omului, sol, rezistențele de izolație ale fazelor nedefecte (sănătoase), fazele ncdcfectc (sănătoase) și neutrul rețelei. Electrocutarea mai poate surveni atunci cînd picioarele omului se află la potențiale diferite. în acest caz, tensiunea aplicată omului se numește tensiune de pas. Astfel de situații se pot ivi în apropierea unei prize de pămînt, sau în apropierea locului de contact cu solul al unui conductor de fază * (fig- 8.4), Fig. 8.3. Cazuri de electrocutare priif rectâ. Atingerea carcasei unui motor, care se contact cu una din fazele rețelei: a ~ legată la pămînt; b — izolată față- de Fig- 8.4. Punere la pămînt a unui conductor dc fază. ♦ Această situație pdartă numele de punere la pămînt a conductorului. 181 C. METODE DE PROTECȚIE • Protecția omului Împotriva electrocutării prin atingere directă se rea* lizează prin utilizarea mijloacelor individuale de protecție și prin respectarea normelor de tehnica securității specifice muncii lucrărilor de instalații electrice. Mijloacele individuale de protecție cuprind: — materiale electroizolante pentru protecție: covoare, cizme, galoși și mănuși₍din cauciuc electroizolant, scule cu mînerele izolante etc. Acestea tre- buie să se găsească în dotarea fiecărui electrician din personalul de întreținere și trebuie utilizate ori de cîte ori se lucrează la părțile din instalația electrică. Covoarele din cauciuc electroizolant se așază în fața tablourilor sau panourilor electrice la care sc lucrează și pe toată durata intervenției muncitonil trebuie s^ se afle cu picioarele (încălțate cu cizme sau galoși din același cauciuc elec- troizolant) pe acestea: — materiale pentru îngrădiri provizorii, pentru a izola locul de lucru al instalațiilor electrice, astfel incit restul personalului din întreprindere să nu aibă acces la acesta; — plăcuțe avertizoare, pentru a atrage atenția asupra pericolului d« electro- cutare și asupra interzicerii unor manevre în instalațiile electrice. • Protecția omului împotriva electrocutării prin atingere indirectă se realizează. în principiu, prin: — micșorarea tensiunii de atingere; ' — micșorarea duratei de trecere a curentului electric prin corpul omenesc. Micșorarea tensiunii de atingere. Urmărind relația (8.1) sc vede că valoarea curentului depinde de valorile pe care le au tensiunea de atingere și rezistența electrică a corpului omenesc. .Rezistența electrică a corpului omului depinde mult de umiditatea pielii și starea fizică a acestuia. Ea variază în limite foarte largi; — sub 1 000 Q, cînd pielea este umedă din cauza transpirației etc.; — între 40000—100 000 O, cînd’pielea este uscată. Rezultă că electrocutarea poate avea efecte periculoase dacă tensiunea de atingere arc valori, pentru curentul alternativ, cuprinse între: ~ 1 000 fi- 10- IO⁻³A ~ 10 V, AU. s 100 000V • 10- IO ³ A = 1 000 V, în funcție de rezistența electrică a corpului omenesc. Dacă tensiunea de atingere este de 220 V, iar pielea omului este foarte Uscată, curentul de electrocutare este: । r = _ ²²⁰ - = 2,2- IO"³ A = 2,2 mA-, R 100 000 valoare mai mică decît 10 mA, limita intensității nepericuloase. La aceeași tensiune de atingere, dacă pielea omului este ușor umeda (dato- rită mediului din încăpere, transpirației etc.) și rezistența electrică a corpului arc o valoare dc aproximativ 40 000 Q prin corp va trece un curent: r = —= 5,5 • IO"³ A = 5,5 mA 40 000 182 care de asemenea nu este periculos. Dacă însă pielea corpului este umedă și rezistența electrică a acestuia este de 1 000 £2, curentul de electrocutare la aceeași tensiune de atingere de 220 V va fi: 220 K = = 220- 10‘a A = 220 mA, 1000 valoare cu mult peste limita intensității periculoase. Din exemplele de mai sus se poate observa că aceeași tensiune de atingere poate produce curenți de electrocutare nepericuloși, sau periculoși în funcție de rezistența electrică a corpului omului. Cum această rezistență nu poate fi cunoscută cu precizie, limitarea curen- - tului dc electrocutare se realizează prin adoptarea unor metode care să ducă la scăderea tensiunii de atingere (sau de pas) sub valoarea tensiunii de atingere admisibile. Prin tensiune de atingere admisibilă $e înțelege tensiunea care apli- cată Corpului omenesc determină trecerea unui curent nepericulos prin acesta. Din acest punct de vedere, locurile de muncă se împart în trei categorii: — locuri puțin periculoase. Acestea sînt încăperile uscate și încălzite, care au pardoseală rău conducătoare dc electricitate (locuințele, birourile, cla- sele etc.); — locuri periculoase. Acestea sînt locurile în care este realizat cel puțin unul din următorii factori (care provoacă scăderea rezistenței corpului ome- nesc, sau măresc posibilitatea punerii sub tensiune a acestuia); temperatura aerului între 25 și 30°C, umiditatea aerului între 75 Și 95%, în mediu există degajări de praf bun conducător dc electricitate, pardoseala este bună conducă- toare de electricitate, în apropierea instalațiilor electrice se află construcții metalice ce nu sînt prevăzute cu ecrane dc protecție, sau încăperi în care par- doseala este ocupată în proporție de pînă la 60% cu obiecte metalice. în această categorie intră marea majoritate a încăperilor de lucru din industrie și cele din subsolurile tehnice; — locuri foarte periculoase. Acestea sînt locurile în care este realizat cel puțin unul din următorii factori: temperatura aerului peste 30°C, umiditatea acrului peste 97% (pe pereți există permanent condens), în aer există degajări de vappri corozivi, obiectele metalice ocupă peste 60% din suprafața locului de lucru. în această categorie intră centralele termice și de ventilație, sta- țiile dc hidrofor, punctele termice, depozitele pentru bateriile de acumula- toare, spațiile pentiu vopsitorii sau tratamente termice, cît și rezervoarele metalice, cazanele, conductele mari metalice în care se lucrează. Pericolul de electrocutare depinde și de tipul echipamentului electric folosit, care poate fi: — echipament fix, care funcționează într-o poziție fixă. Instalația electrică a acestuia este executată îngropat sau aparent pe elementele de construcție, în această categorie se încadrează echipamentul electric pentru alimentarea corpurilor de iluminat montate pe elementele de construcții, pentru alimen- tarea mașinilor-unelte, motoarelor etc.; — echipament mobil, care este utilizat în diferite locuri în funcție de nece- fsitățile procesului de producție. Nu funcționează în timpul deplasării, iar deplasarea se face numai după ce a fost scos de sub tensiune. Acest echi- pament este mai periculos decît cel fix, deoarece în timpul deplasărilor'izo- lația electrică a conductoarelor este mult mâi expusă, datorită solicitărilor mecanice suplimentare. în această categorie se încadrează grupurile converti- zoare, transformatoarele de sudare etc.; 183 — echipament portativ, care în timpul funcționării este purtat de una sau mai multe persoane. Este cel mai periculos dintre echipamente datorită con- tactului direct și permanent (pe timpul funcționării) cu corpul omului. Izo- lația și legăturile electrice sînt supuse la solicitări mecanice mult mai mari, îh această categorie se încadrează uneltele de mină, lămpile electrice por- tabile ețc. în funcție dc echipamentul folosit și locul în care este utilizat, instalațiile de protecție trebuie să asigure limitarea tensiunilor de atingere și dc pas sub valorile admisibile indicate in tabelul .8.1 (după STAS 6616-78). TABELUL 8.1 Valorile admisibile ale tensiunilor de atingere (sau de pas) in volțî '""v. Echipamentul » 'folosit fix mobil portativ tocul unde se utilizează. puțin periculos 40 40 40 periculos 40 40 24 foarte periculos 24 24 24 Micșorarea duratei de trecere a curentului electric prin corpul omului. Instalațiile de protecție împotriva electrocutărilor prin atingerea indirectă trebuie astfel concepute, îneît ele să întrerupă curentul în mai puțin de 0,2 s. Din punct de vedere practic, protecția omului împotriva electrocutării prin atingerea indirectă se realizează prin două categorii de metode: — metode de protecție de bază (sau principale}, care pot asigura singure protecția; — metode de protecție suplimentare, care au numai rolul de a dubla una din metodele de protecție de bază. Dintre metodele de protecție de bază cele mai importante sînt: — protecția prin legare la pămînt; — protecția prin legare la nulul de protecție; — protecția prin folosirea tensiunii reduse. Dintre metodele de protecție suplimentare cea mai importantă este: protebția automată la apariția tensiunii de atingere (PATA). 1. Metode de protecție de bază a. Protecția prin legare la pămînt Aceasta este metoda de bază ce se adoptă împotriva electrocutărilor prin atingerea indirectă în rețelele cu neutrul izolat față de pămînt. Legarea la pămînt se realizează printr-o priză de pămînt montată în apropierea construcției și un conductor metalic dc legătură între priza dc pămînt și partea meta- lică care, în mod accidenta], ar putea ajunge sub tensiune (carcasa metalică 184 . O.LkV Fig. 8.5. Principiul metodei de protecție împotriva electrocutării prin legare la pămînt î a — schema de principiu; b— schema electrică echivalentă; A' — punctul neutru al rețelei (izolat față de pămînt); m*— motor electric,; Rt? ■ rezistențele de izolație; PP — priza de pămînt; CLP — conductor dc legare la pămînt; P — defect de izolație; lu fi» Ius> Iut y curenții prin rezistențele.de izolație dintre fazele Rₜ S, T și pămînt; și ” curenții prin priza de pămînt și prin corpul omului. a unui motor de exemplu). în figura 8.5 este prezentat principiul metodei de legare la pămînt. Rețeaua trifazată {R, Sₜ T) are neutrul N izolat față de pămînt (P). Motorul electric m este alimentat de la rețea printr-un racord trifazat, iar carcasa metalică a acestuia este legată la priza de pămînt PP prin conductorul de legare la pămînt CLP, S-a presupus că faza T a suferit un defect de izolație D și carcasa metalică a motorului a fost pusă în contact cu aceasta. Dacă omul atinge cu mina carcasa motorului, iar cu picioarele se află j>e p pardoseală bună conducătoare de electricitate, se stabilește circuitul electric trifazat, desenat cu linie între* ruptă pe figura 8.5, a. Schema electrică echivalentă a acestuia este cea din figura 8.5, unde este rezistența prizei de pămînt și a conductorului de legare la aceasta, iar Rₕ este rezistența electrică a corpului omului. între faza T și 'pămînt există rezistența de izolație (de pe această fază) a prizei de pămînt și a omului, legate în paralel, iar între fazele R și S și pămîntul P există numai rezistențele dfe izolație RᵢK. • Din figura 8;5,'ft rezultă că valoarea curentului ce trece prin om I* depinde de căderea de tensiune aplicată acestuia, care este &UAR. Deoarece rezistențele RPP și Rₕ sînt legate în paralel, există relația: △D Ab = R^h Rppfyp» (8.2) de unde: 4 A- M *** Dacă rezistența prizei de pămînt ăr fi RPf nulă, curentul prin om ar fi de asemenea nul, ceea ce ar reprezenta o protecție ideală pentru om. în reali- tate, rezistența prizei de pămînt are, o valoare foarte mică astfel ca valoarea 185 curentului prin om să fie mai mică decît cea periculoasă, iar &UAB să fie de asemenea sub valoarea admisibilă a tensiunii dc atingere. Rezultă că metoda de pro- tecție împotriva electrocutării prin legare la pămînt.face parte din grupa metodelor de protec- . ție prin micșorarea tensiunii de atingere. Valoarea rezistenței prizei de pămînt, cînd aceasta este Vig. 8.6. Schema unei instalatii de protecție împotriva utilizată numai pentru ptOteC- electrocutării, prin legare la pămînt. ția omului îmjtotriva electro- cutării, prin legare la pămînt, trebuie să fie mai mică decît 4 & Dacă priza de pămînt este comună mai multor instalații (de exemplu și pentru protecția construcțiilor împotriva descărcă- rilor electrice atmosferice), valoarea ei trebuie să fie mai mică decît 1 D. Instalația de legare la pămînt a părților metalice, ce în mod accidental ar putea fi puse sub tensiune, este formată din următoarele părți compo‘nente (fig. 8.6): — ramificațiile CR; — rețeaua generală de legare la pămînt RGLP‘, — priza de pămînt PP; — piesa de separație PS. • Ramificațiile se execută, de regulă, din bandă din OL-Zn cu secțiunea minimă dc 50 mm și grosimea minimă de 3. mm (cînd se montează aparent sau de 4 mm (cînd se montează îngropat). Ramificațiile se prind de părțile metalice ce se leagă la pămînt prin sudare sau prin intermediul unui șurub prevăzut special în acest scop. în acest ultim caz, stringerea se va face astfel îneît să se asigure un contact electric cît mai bun. De asemenea, ramificațiile vor avea trasee cît mai scurte pentru'a asi- gura o rezistență electrică cît mai mică. • Rețeaua generală de legare la pămînt se execută, de asemenea, tot din * bandă din OL-Zn cu secțiunea minimă de 100 mm² și de'aceleași grosimi ca și ramificațiile. Această platbandă se montează aparent pe pereții construc- ției, la 15 ... 20 cm de la pardoseală (fig. 8.7). Golul ușilor este ocolit fie prin pardoseală, fie peste acesta. îmbinarea platbandelor ce formează rețeaua generală de legare lă pămînt și ramificațiile dintre aceasta și părțile metalice legate la pămînt se va executa prin sudare. Legăturile către priza de pămînt (fig. 8.7) se execută aparent tot din plat- bandă din OL-Zn cu secțiunea de 100 mm². în afara construcție, platbanda se montează, pînă la ieșirea din fundație, într-o țeavă ce are rolul de a pro- teja împotriva solicitărilor mecanice. Pe această legătură către priza de pămînt se prevede o piesă dc separație (fig. 8.7) care să permită izolarea prizei de pămînt de rețeaua generală de legare la pămînt (acest lucru este necesar în cazurile cînd trebuie să se măsoare rezistența prizei de pămînt). Piesa de separație nu este altceva decît o eclisă (tot din OL-Zn), prinsă în șuruburi pentru a permite desfacerea acesteia și întreruperea continuității electrice către priza de pămînt. Piesa de separație se poate monta în clădire, ca în figura 8.7, sau pe peretele exterior al clădirii, într-o cutie special destinată. 186 Fig, 8.7. Instalația de legare la* pămînt (montarea rețelei generale de legare la pămînt și a ramificațiilor). ca în figura 8.8. Cutia este prevăzută cu ușă cc se închide cu o cheie specială (cu cap pătrat sau triunghiular), pentru a nu permite accesul la piesă de separație decît pentru personalul de exploatare. • Priza de pămînt asigură contactul electric al instalației de legare la pămînt cu solul. Ea este formată din unul sau mai mulți electrozi în contact cu solul și conductoarele de legătură dintre electrozi. Fig. 8.8. Montarea piesei de separație intr-o cutie specială pe fațada construcției ța) și detaliu constructiv (&): 1 — piesa de separație; 2 — cutia pentru piesa de separație; 3 — legătura de la rețeaua gene- rală de legare la pămînt; 4 — legătura către priza dc pămînt; 5 — țeava pentru protecția legăturii. 187 Fig. 8.9. Dimensiunile minime ale electrozilor din OL-Zn: o — bandă! b — oțel rotund; c — tea vă; d — oțel cornier. Fig. 8.10. Priză de p&mfnt orizontal* (cu electrozii din bandă) din OL-Zn: I «- electrod; 2 — element dc legă- tură intre electron; ț — legătură 1* rețeaua generală de legare Ia pămfnt. . Clasificare. Prizele de pămînt pot fi naturale și artificiale. — prizele de fiămini naturale reprezintă părți din construcții sau instalații subterane, bune conducătoare de electricitate, aflate în contact permanent cu solul și care pot fi folosite pentru trecerea in pămînt a curenților de defect. Electrozii pot fi: stîlpii metalici îngropați în pămînt sau beton, armătura metalică a stîlpilor sau a fundațiilor din beton armat, conductele metalice de apă rece sau de scurgere, învelișurile metalice ale cablurilor sau alte ele- mente metalice din sol care la trecerea curentului electric nu sînt afectate din punct de vedere funcțional. Se preferă astfel de prize de pămînt deoarece nu trebuie făcută o investiție suplimentară. Cînd însă rezistența prizei dc pămînt naturală este mai mare decît valoarea admisibilă, se prevede o priză de pămînt artificială de completare, care se leagă în paralel cu priza naturală; — prizele de pămînt artificiale sînt construite special pentru trecerea în pămînt a curenților de defect. Electrozii acestor prize se execută din OL-Zn sub formă de bandă, țeavă, foaie dc tablă sau oțel profilat. în figura 8.9 sînt date dimensiunile minime ale electrozilor din OL-Zn pentru prizele de pămînt utilizate in instalațiile de joasă tensiune. în funcție de poziția de montare a electrozilor se deosebesc: — prize de pămînt orizontale, cînd electrozii sînt amplasați la cel mult 0,8 m de la suprafața solului, in poziție orizontală (fig. 8.10); —prize de pămînt verticale, cînd electrozii sînt amplasați la adincimi mai mari (partea superioară a electrozilor sc va afla la 0,8 m de la suprafața solului), în poziție verticală (fig. 8.11) . Prizele de pămînt orizontale sc folo- sesc frecvent pe perioada execuției de șantier, după care se înlocuiesc cu prize verticale. Electrozii prizelor verticale se introduc în sol prin batere, de aceea capetele acestora se ascut in figura 8.12. Baterea sc face manual, cu ciocane de 5 kg sau cu dispozitive mecanice. Pe tot timpul baterii electrozii vor fi susținuți cu ajutorul unor clești speciali, cu minere lungi. 188 Fig. 3.11. Priză de pămtut verticală (cu electrozi din țeavă din OL-Zn): J — electrod; 2 — element de legătură între electrozi; 3 - legătură la rețeaua generală de legare la pămînt. § A Calculul prizei de pămînt Rezistența unei prize formată dintr-un singur electrod (priză singulară) orizontal, din. platbandă de OL-Zn 40 X 4 mm² și amplasat la 0,8 m de la suprafața solului, este dată de relația: । r₀ = 0,732 4 M l ⁴ X unde: p este rezistivitatea solului, în O cm; l — lungimea electrodului, în cm. Rezistenta unei prize formată dintr-un singur electroa^verlical, din țeava din OL-Zn cu diametrul de 2" lungimea de 3 ni și amplasat ca în figura 8.11, este dată de relația: rᵥ = 26- 10’’ P- M Rezistența unei prize de pămînt formată din mai mulți electrozi (priză multiplă) este dată de relația: Rₜ=~> (W un unde: r* este rezistența unei prize singu- lare ; n — numărul dc electrozi ai prizei; u — factorul de utilizare al prizei. Factorul de utilizare este indicat (în tabele) în funcție de numărul de electrozi, distanța dintre doi electrozi consecutivi, modul de așezare a electro- zilor (pe un contur deschis sau închis) și tipul prizei (orizontală sau verticală). Rezistența electrică a unei prize de pămînt mixte, compusă atît din elec- trozi verticali cît și orizontali (care fac legătura între electrozi verticali, v. fig. 8.11), este dată de relația: o o R = -----------------—---i (8.7) Fig- 8! 12. Electrozi pregătiți pentru b*- R, + 189 a u b Fig. 8.13. Montajul pentru mă- surarea rezistenței prizei dc pă- mînt: a ~ schema dc conectare a aparatelor; b—schema echiva- lentă; 1 — siguranțe; 2 — in- treniptor inversor; 3 — auto- transformator de reglare; 4 — transformator de separare; 5 ’* ampermetru; 6 — voltmc- tru; 7 — piesă dc separație pentru verificări. unde Rᵥ și R₀ sînt rezistențele prizelor multiple verticală și orizontal^ rezistențe cc se calculează cu relația (8.6). Calculul prizei dc pămînt constă în a aplica relațiile (8.5)... (8.7) pentru diferite valori ale lui n (numărul de electrozi verticali) și e (distanța dintre doi electrozi verticali apropiați) pînă cînd rezistența prizei Rₚₚ este mai mică decît valoarea prescrisă. Montare si întreținere. în timpul executării prizei de pămînt verticale o atenție deosebită sc va acorda îmbinărilor dintre electrozi și elemen- tele dc legătură dintre acestea. îmbinările se vor y"executa prin sudură, după ce anterior locul a, fost U cqrățat pînă la luciu metalic cu peria de sîrmă. Jp îmbinarea este apoi protejată, împotriva agenți- lor din sol, prin acoperirea cu smoală topită. Deoarece rezistivitatea solului se modifică în timp, sau elementele prizei de pămînt se pot dete- riora, periodic prizei de pămînt i se măsoară rezistența electrică. Pentru măsurarea acesteia se utilizează în mod curent metoda ampermetrului și a voltmetridui. Montajul este arătat în figu- ra 8.13. Pentru a se măsura rezistența prizei de pămînt,P sc mai utilizează încă două prize: una notată cu A (priza auxiliară sau priză de curent) și una notată cu 5 (priza-sondă sau priză de po- lențial). Priza auxiliară trebuie amplasată la mare distanță de priza de pămînt P, iar rezistența ei nu trebuie să depășească 10 £2. Priza-sondă poate avea o rezistență mai mare, dar trebuie amplasată la distanță mare de cele două prize (în zona de po- tențial nul a acestora). De exemplu, pentru priza auxiliară se poate utiliza priza unui post de trans- formare care nu se află sub tensiune, aflată pînă la cîțiva kilometri de priza P. Legătura electrică între acestea se poate face prin intermediul unui conductor al unei linii electrice aeriene scoasă, de sub tensiune. Pentru priza-sondă se poate folosi priza de pămînt a unui stîlp de susținere a kunei linii electrice aeriene (aflată în jumătatea distanței dintre prizele P și A). Alimentarea se face de la o sursă de curent alternativ, prin intermediul transformatorului de separare (cu tensiunea secundară de 12—64 V), sau dc la un mic grup generator dc curent alternativ. Reglarea tensiunii și a intensității sefacc cu autotransfonnatonil 3. Deoarece rezistența pqzei de pămînt P are o valoare mită, montajul se face cu ampermetrul în amonte. Potențialul prizei dc pămînt este dat de relația : V R< (8.8) 190 unde: U* este tensiunea indicată de voltmetru; Rₛ — rezistența sondei (care’se cunoaște); Rᵥ — rezistența interioară¹ a voltmetrului (care dc asemenea este cunoscută). Pentru aflarea rezistenței prizei de pămînt P se face trei măsurări: — se deconectează sursa de alimentare și se citește indicația voltmetrului (UQ)f care va reprezenta tensiunea perturbatoare dată de curenții vagabonzi din sol; * -- se conectează sursa de alimentare și se citește indicația CT, a voltmetrului și valoarea curentului prin priza de pămînt /^indicată de ampermetru; — se inversează polaritatea sursei de alimentare cu ajutorul inversorului 2, sc reglează curentul prin priza de pămînt cu ajutorul transformatorului 3 pînă ce acesta capătă aceeași valoare ca și în cazul măsurării precedente, Se citește indicația Uₜ a voltmetrului. Valoarea rezistenței prizei de pămînt P este dată de relația: R» - y-L+/J _ UI (8.9) unde și Uₒ au semnificațiile arătattț. înainte de a se măsura rezistența prizei de pămînt P, toate piesele de separație aflate pe legăturile către rețeaua generală de legare la pămînt se, desfac. Dacă rezistența măsurată este mai mică decît cea admisibilă pentru priza de pămînt, atunci aceasta se repune în funcțiune prin conectarea pie- selor de separație. Dacă rezistența prizei dc pămînt este mai mare decît cea necesară, priza se completează cu electrozi pînă ce rezistența ei ajunge la valoarea dorită. 6. Protecția prin legare la nulul de protecție Aceasta este metoda dc bază ce se adoptă împotriva electrocutărilor prin atingere indirectă in rețelele cu neutrul legat la pămînt. Conductorul de nul de protecție se execută numai de cupru și sc leagă la priza de pămînt de ex- ploatare (la care se leagă neutrul rețelei trifazate) a postului de transformare. Principiul metodei este ilustrat în figura 8.14. Motorul trifazat m este de pâmM exploatare Fig. 8.11 Principiul metodei de protecție împotriva tensiunilor accidentale de atingere, ’ prin legare la nulul de protecție. 191 legat la rețea, iar carcasa metalică a acestuia este legată la conductorul de nul de protecție. Dacă se produce un defect de izolație și unul din conductoarele de fază (se exemplifică în figura 8.14 pentru faza R) ajunge în contact cu car- casa metalică a motorului, se stabilește nn circuit electric astfel: faza R. locul defect, carcasa motorului, conductorul de nul de protecție, neutrul rețelei și faza R. Curentul prin acest circuit are mărimea: U Rf + (8.10) unde Uf = 220 V este tensiunea de fază, iar Rj și Rₙₚ s)nt rezistențele conduc- toarelor de fază și respectiv de nul ’dc protecție. Chiar dacă distanța dintre postul de transformare și motor este de ordinul sutelor de metri, rezistențele R₍ și R*ᵥ au valori mici (aproximativ 1—2 £1). Rezultă că valoarea curentului de defect este mare (100—200 A), ceea ce face să se topească firul fuzibil al siguranței de pe faza defectă (siguranța c₃ din figura' 8.14). în felul acesta, carcasa motorului este scoasă de sub tensiune și pericolul de electrocutare prin atingerea acesteia dispare. în figura 8.14 este reprezentat un al cincilea conductor (conductor de nul de lucru). Este foarte importanf ca cele două conductoare de nul să nu fie confundate între ele. Conductorul de nul de lucru se utilizează numai pentru alimentarea receptoarelor monofazate, iar conductorul de nul de pro- tecție numai pentru legarea părților metalice care în- mod accidental ar putea ajunge sub tensiune (fig.j 8.15). In figura 8.15 se indică modul corect cum tre- buie utilizate conductoarele de nul de lucru și de protecție. Motoarele trifazat și m₂ sînt legate la cele trei faze ale rețelei (R, S și T) și părțile metalice ale acestora la conductorui de nul de protecție. Cuptorul monofazat c este legat la faza T și la conductorul de nul de lucru, iar carcasa metalică a sa la conductorul de nul de protecție. Priza monofazată p este legată la faza «S și la nulul de lucru, iar contactul său de protecție la conductorul de nul de protecție. în practică, de la transformator pînă la cofretul (sau tabloul general) clădirii, rețeaua este formată din patru conductoare (fig. 8.16): cele trei con- ductoare de fază și un conductor de nul care este comun pentru nulul de lucru și pentru nulul de protecție. La cofret (sau la tabloul general), nulul de pro- tecție și nulul dc lucru sc separă intre ele (fig. 8.16). Pentru ca protecția să fie eficientă, rezistența, electrică a conductorului de nul de protecție trebuie să fie astfel aleasă incit siguranța fuzibilă (sau releele Fig. 8.15. Utilizare» corectă a conductoarelor de nul de lucru și nul de protecție. 192 Postul de transformare Consumatorul 1 Vprizâ de pămînt de * Priză de pămînt exploatare a trans^ a' consumatorul ui tor motorului Fig. 8.16. Formarea nulului de protecție la consumator, cînd postul de transformare este la depărtare. electromagnetice ale întreruptoarclor automate) să deconecteze într-un timp mai mic decît 0,2 s. Conductorul de nul de protecție se execută din cupru, pentru a avea și o rezistență mecanică bună. Secțiunile minime ale conductorului de nul de protecție se aleg din tabele în funcție de condițiile sale de montare și de secțiunea și materialul conductorului de fază. în instalațiile interioare, conductorul de nul de protecție este îmbrăcat în izolație de culoare .roșie, pentru a se deosebi de conductorul de nul de lucru, pentru care izolația se execută de culoare albă sau cenușie. Pe toată lungimea sa, conductorul de nul de protecție se înnădește numai prin sudare, cositorire sau prin șuruburi asigurate împotriva auto desfacerii. Și din acest punct de vedere se deosebește de conductorul de nul de lucru care se înnădește prin intermediul clemelor de legătură. Pe toată lungimea sa, pe conductorul de nul de protecție nu se montează siguranțe fuzibile deoarece întreruperea acestuia (prin topirea fuzibilului) ar putea genera accidente foarte grave. Acest lucru șe poate constata din figura 8.17 în care conductorul de nul de protecție este întrerupt în punctul A, iar la motorul mₜ există un defect de izolație (în D). Din cauza defectului de izolație, carcasa motorului mₗ se va afla la potențialul fazei defecte (faza R). Prin intermediul conductorului de nul de protecție, carcasa motorului m^ carcasa cuptorului monofazat eₜ etc. se. vor afla la potențialul fazei R, fără ca la acestea să se fi produs un defect de izolație. Din această cauză, dacă omul pune mîna pe oricare din carcasele sau stelajele metalice legate la acest nul de protecție, este^electrocutat. în figura 8.17 este arătat circuitul curen- tului de electrocutare cînd omul pune mîna pe carcasa metalică a motorului m^ și stă cu picioarele pe o pardoseală bună conducătoare de electricitate în contact cu pămîntul. Și din acest punct de vedere, conductorul de nul de protecție se deosebește de cel de nul de lucru deoarece pe acesta din urmă se pot monta siguranțe fuzibile. întreruperea conductorului prin topirea fuzibilului are drept conse- cință întreruperea funcționării receptorului legat la acest conductor. Pentru a asigura instalația și în cazul (improbabil) al întreruperii nulului de protecție, protecția prin legare la conductorul de nul de protecție se dublează 193 O.lkV Fig. 8.17. Instalație de protecție prin legare la nulul de protecție, în care conductorul de nul de protecție s-a întrerupt. prin legare la pămînt (în acest caz, legarea la pămînt se adoptă ca metodă suplimentară de protecție). Legarea corectă a părților metalice, cc în mod accidental pot fi puse sub tensiune, se va face la conductorul de nul de pro- tecție și la pămînt ca în figura 8.18. în cazul întreprinderilor industriale mari, ce au mai multe corpuri de clădire, se execută de regulă mai multe prize de pămînt. Este obligatoriu ca toate aceste prize de pămînt să fie legate între ele prin conductorul de legare generală la pămînt (fig. 8.19). în timpul exploatării instalațiilor electrice, se va urmări periodic ca insta- lația de protecție prin legare la nulul de protecție să se afle în perfectă stare. Pentru aceasta se vor controla periodic punctele de înnădite de pe traseul con- ductorului de nul de protecție, expuse mai des la lovituri mecanice, la tre- Fig. 8.18. Legarea la conductorul de nul de protecție și Ia pămînt. 194 Fig. 8.19. Legarea corectă Ia pămînt în cazul în care sînt utilizate mai multe prize de pămînt. pidații etc. De regulă, acestea sînt punctele de legătură din tabloul electric și cele dîntrp conductorul de nul de protecție și părțile.metalicc la care se leagă. După verificarea acestora, se vor simula unul sau mai multe defecte de izo- lație la cîteva din mașinile sau aparatele electrice ale instalației. Dacă deco- nectarea este instantanee, se consideră că instalația de protecție prin legare la nulul de protecție funcționează corect. c. Protecția prin folosirea tensiunii reduse Utilizarea tensiunilor reduse pentru alimentarea receptoarelor electrice constituie o metodă de protecție pentru om împotriva electrocutării prin atin- gere indirectă, deoarece o dată cu tensiunea de utilizare va scădea și tensiunea de atingere, în cazul unui defect. în tabelul 8.1 sînt indicate valorile admisibile ale tensiunii de atingere. Dacă tensiunea de utilizare a receptorului este sub valoarea admisibilă, pericolul de electrocutare practic nu există. De regulă, utilizarea tensiunilor reduse este reglementată prin norme. Cele mai frecvente utilizări le au tensiunile de: • — 12 V pentru corpuri de iluminat portative, manevrate în locuri pericu- loase și foarte periculoase; — 24 V pentru unelte portative (mașini de găurit, freze, polizoare), mane- vrate în locuri periculoase și foarte periculoase; — 42 V pentru unelte portative, dar prevăzute cu o izolație electrică supli- mentară, manevrate în locuri periculoase și foarte periculoase. Tensiunile reduse se obțin cu ajutorul transformatoarelor speciale. Acestea au între primar și secundar un ecran metalic ce se leagă obligatoriu la conduc- torul de nul de protecție sau la pămînt (în funcție de tipul rețelei electrice de alimentare). Deoarece izolarea electrică între primar și secundar este obli- 195 gatorie este . interzis a se utiliza autotransformatorul pentru obține- rea de tensiuni reduse. 2 . Metode de protecție suplimentare Protecția automată la apariția tensiunii de atingere (PATA). Prin PATA se scoate de sub tensiune receptorul, dacă intre carcasa sau stelajul metalic al acesteia și pămînt a apărut o tensiune mai' mare decît tensiunea de atingere periculoasă, corespunzătoare condițiilor de lucru ale utilajului. In figura- 8.20 este arătată schema de principiu după care funcționează această protecție. Astfel, cînd între carcasă șt pămînt apare o tensiune mai mare decît cea periculoasă, releul RTN (numit releu de tensiune nula) desface contactul NÎ 1d din circuitul bobinei contac- torului C. în felul acesta, contacto- rul C își deschide contactele princi- * pale, scoțînd de sub tensiune reccp- Fig. 8.20. Protecția automată la apariția torul defect. Pentru a verifica din tensiunii de atingere. cînd în cînd buna funcționare a instalației este prevăzut butonul de control Prin apăsarea’ acestuia se deconectează releul RTN din circuitul carcasă-pămînt și se conectează între faza R și pămînt. Rezistența Rₒ din "acest circuit are rolul de a limita tensiunea pe releu, pentru a corespunde valorii tensiunii de atingere periculoase. La apăsarea pe butonul bc, instalația trebuie să deconecteze receptorul de la rețea. Dacă aceasta nu se produce, se caută defectul care poate fi: — desfacerea unei legături electrice din circuitul R TN; — blocarea releului; — oxidarea contactelor electrice ale releului sau ale butonului bₑ. Metoda este utilizată ca metodă suplimentară în protecția omului împo- triva electrocutării prin atingere indirectă, atunci cînd se utilizează ca metodă de bază legarea la pămînt. Capitolul 9 ECONOMISIREA ENERGIEI Marile obiective de dezvoltare economico-socială pe termen lung a Româ- niei, prevăd atingerea în anul 2000 a stadiului de țară socialistă multilateral dezvoltată. Acest obiectiv se poate atinge numai pe baza celor mai noi cuceriri ale științei și tehnicii, ale cunoașterii umane în general, realizînd un înalt nivel de civilizație materială și spirituală. In vederea atingerii acestor țeluri mărețe. Partidul Comunist Român a stabilit, prin Programul său, prin Progrâmul- directivă în domeniul energiei și prin alte documente de partid și de stat, o strategic energetică clară, temeinic fundamîmpart,în: — resurse energetice primare (REP), ce . se găsesc pe pămînt în stare naturală șicare, la rîndui lor.pot fi clasificate.în: epuizabile și inepuizabile în funcție de durata existenței lor în raport cu consumul; — resurse energetice refolosibile (RER), rezultate ca purtători dc energie sub diverse forțne (resurse energetice seeundare^im diferitele procese tehno- logice și care pot fi valorificate în scopuri incjiî^triate, sociale, casnice etc. Spre exemplu, într-un combinat siderurgic integrat, RER pot conduce la reducerea consumului de energie a combustibilului pînăda 80%. Principalele forme de RER sînt: \ \ — RER combustibile, cum sînt: gazul de furnal, gazul de cocserie, gazele de rafinării, unele gaze rezultate din anumite procese din, industria chimică, cojile de semințe, deșeurile lemnoase nefolosibile ca materie primă etc.; tcate aceste resurse trebuie recuperate prin ardere în instalații adecvate, înlocuin- du-se astfel combustibilii, clasici; — RER sub formă de căldură sensibilă, ca de exemplu: căldura obținută în diverse produse (ca, dc exemplu, în cocsul incandescent, felinker, lingouri calde etc.) sau în deșeuri (de exemplu, în zguri), în gaițele de ardere de la cuptoare sau cazane, în agenții de răcire laî ieșirea din agregatele răcite, în aburul uzat (utilizat) sau în .apa caldă,uzată etc.; modpl de recuperare al acestor RER depinde de nivelul'de temperatură; caexemple.de recuperare se menționează recuperarea căldurii, gazelor de ardere pentru prețncălzirea aerului de ardere necesar însuși agregatului din care provin gazele ori alte agregate, Sau pentru producerea de abur ori apă caldă în cazane recuperatoare. ele. — RER sub formă de energie mecanică, în principa)' energia cinetică a trenurilor în perioadele de frînare, care — îd» cazul tracțiunii el^cțrice — poate fi recuperată prin folosirea drept frînă a înseși motoarelor electrice de tracțiune; reglate pentru funcționarea în regim^de geiierator electric, care'sa injecteze energia' electrică produsă de rețeaua de alimentare. i _ • Sursa energetică reprezintă) ^rezerva de energie valorificată ^ (resursa activată) în scopul obținerii unei forme bine determinate de energie. Astfel: — energia hidraulică, constînd dîn'energia mecanică (energia cinetică și energia potențială corespunzătoare diferenței de nivel sub care are loc scur- gerea) a cursurilor de apă, a mareelor și a valurilor; sistemele de captare a energiei valurilor sînt de-abia în fază de studiu sau în curs dc experimenta^; — energia eoliană, adică energia mecanică, sub aspectul de energie cine- tică, a aerului atmosferic în mișcare (a vîntului) * — energia geotermică, constînd din căldura conținută în adîncurile sub- solului terestru ; din. aceaslă energie, actualmente se folosește ce'a care ăpare — în mod natural sau prin sonde special forate — la suprafața i sonului, sub formă de apă caldă sau abur, care se utilizează — în funcție de temperatura lor — fie direct pentru încălzirea localurilor, fie (după o eventuală Vhpraîncăl- zim) pentru producerea \ energiei electrice prin, grupuri turbogencrktoarc; se fac studii pentru utilizarea căldurii rocilor calde; \ • — energia solară, constînd din energia electromagnetică' radiată ele soare și ajunsă pe pămînt. Energia solară — care este la originea formării 'tuturor surselor naturale de energie de pe pămînt — poate fi folosită în mai'multe moduri, și anume, în principal, pentru, producerea de energie termică la tempe- raturi joase (sub 100°C) sau ridicate (Î50—350°C) sau pentru producere^ de energie electrică prin conversie directă. Producerea dc energie tefmică\la 199' temperaturi joasă folosită în vederea încălzirii spațiilor de producție sau de locuit și a obținerii apei calde menajere, precum și în unele procese tehnolo- gice (de exemplu pentru uscarea lemnului, cerealelor etc.) se realizează prin helioconvertoare,' care folosesc simultan fenomenul absorbției radiației ter- mice solare de către corpurile negre și efectul de seră. Conversia directă a radiației solare în energic electrică se realizează în special prin efect fotoelectric cu ajutorul bateriilor (celulelor) fotoelectrice Acest procedeu, utilizat pentru alimentarea cu energie necesară a tuturor sateliților și navelor cosmice, este încă prea scump pentru a putea fi utilizat pe scară industrială; sînt însă în curs numeroase studii și cercetări pentru realizarea de baterii fotoelectrice cu randament ridicat și la un cost acceptabil. Sursele naturale de energie se împart în două mari categorii: — surse epuizabile, care sc găsesc in pămînt în cantități finite în raport cu consumul și â căror regenerare nu se poate realiza în măsura acestuia; din această categoric fac parte sursele menționate la punctele a și b; — surse inepuizabile, care se găsesc pc pămînt în cantități imense în raport cu consumul sau care se regenerează de la sine cel puțin pe măsura consu- mului; sursele menționate la punctele c—g se înscriu în această categorie. Cantitativ, o sursă de energie epuizabilă se caracterizează prin rezerva sa, reprezentată de cantitatea totală de energie ce o conține, iar o sursă inepui- zabilă, prin potențialul anual al său, adică prin cantitatea de energic ce o poate da anual. Cantitatea de energie posibil de extras dintr-o sursă epuizabilă, ca si partea din potențialulunei surse inepuizabile posibil de utilizat în condițiile corespunzătoare nivelului tehnicii la un moment dat, poartă numele de resursă energetică'. 3. Transformarea formelor de energie» randamente și consumuri specifice O formă oarecare de energie (sau parametrii săi) poate fi transformată în altă formă (sau adusă la alți parametri), prin una sau mai multe transformări succesive, folosindu-se în acest scop procese și instalații adecvate. în oricare dintre procesele de transformare cantitatea E^ de energie obți- nută în urma procesului este mai mică decît cantitatea Eₜ de energie supusă procesului, diferența Eₓ — Eg = Eₚ > 0 reprezentînd o energie ce Șe cedează totdeauna direct sau indirect, mediului ambiant, și care pentru procesele respective constituie o pierdere. Eficiența proceselor și instalațiilor de transformare este dată de mărimea i), denumită randament, definită prin relația: ■ = = 1___________________< 1 Ei Ei_____________________Ei ’ în care E, și Eg trebuie exprimate în aceleași unități de măsură (de exemplu: Joule, kWh, kcal etc.). Eficiența menționată poate fi dată și de mărimea C„ denumită consum specific, definită de relația: 200 în care Eₜ și E? se exprimă fiecare în unitatea de măsură specifică felului de energie respectiv, C, reprezentînd cantitatea de energie de forma „1" consu- mată pentru producerea /unei cantități de energie de forma „2". Procesele care au drepți scop, modificarea formei sau a parametrilor energiei, constituie numai , o partq^dip procesele tehnologice în care intervine energia, majoritatea proceselor avîtid cadbiect rcalizareâ de produse industriale sau de diverse alte activități (transporturi, lucrări agricole și de construcții etc.). în astfel de procese, energia poate suferi¹ modificări dc formă sau se încorporează în produsul realizat, o parte fiind însă cedată mediului ambiant și eventualelor deșeuri apărute în proces, ceea ce —Jdin punct de vedere practic — constituie pierderi. în aceste procese, eficiența utilizării energiei este dată de consumul specific dc energic, definit acum prin relația: în care E este cantitatea dc energie intrată în proces, exprimată în unități de măsură specifice formei de energie folosite, iar A — cantitatea de produse sau volumul activității realizate prin consumul E, exprimată în unități de măsură naturale sau convenționale specifice produsului sau activității respec- tive (de exemplu : tonă, pentru oțel, laminate, ciment, ulei etc.; metru, pen- tru țesături, metru pătrat, pentru geamuri; bucată, pentru cărămizi, țigle etc.; tonă-kilometru, pentru transporturi) sau în unități valorice (lei valoare a producției sau activității). 4. Bilanțuri energetice Randamentul energetic și consumul specific de, energie sînt numai indi- catori sintetici ai eficienței cu care se consumă energia în diverse procese. Pentru mărimea^ eficienței este -necesar să se analizeze detaliat fiecare compo- nentă a pierderilor de energie, în vederea stabilirii mijloacelor de reducere sau eliminare a lor. Mijlocul de bâză care permite această analiza îl constituie bilanțurile energetice. Bilanțul energetic este o formă de exprimare a legii conservării energiei, aplicată la unul sau mai multe agre- gate, instalații sau procese tehnologice ori chiar la o secție, un atelier sau o întreprindere în ansamblul lor. Bilanțul se întocmește, în general, pentru o, oră de funcționare la o sarcină dată (de obicei capacitatea nominală) a elemen- tului în cauză, afară de cazul proceselor ciclice (cum este, de exemplu, elabora- rea oțelului într-un cuptor), cînd bilan- țul se întocmește pe un ciclu întreg (în exemplul dat, pe o șarjă). Bilanțul energetic se întocmește (fig. 9.1) stabilindu-se cantitățile de & o ^4 £ r Fig. 1. Schema de principiu a unui bilanț energetic pentru un obiect de protecție: o — obiectul pentru caro sc face bilanțul cu Umilele fizice ale obiectului; k — numărul de componente distincte dc energie intrată in. obiect; m — numărul de componente' distincte de energie utilă; m — numărul de componente distincte de pierderi de energie. 201’ Z£ᵣE^]QD^ E.?>65l!S1, Fig. 9.2, Exemplu de diagramă arborescentă aferentă unui bilanț energetic pentru o stație de pompare: E* — energie utilă; — suma pierderilor dc energie; — pierderile de energie în cupru, prin efect Joule-Lcuz; — pier- deri de energie în fier; AE^ mot — pierderi- le de energie mecanică în motorul de antre- nare ; pcmpd — pierderile în pompă. energie Eₜ (de una sau mai multe for- me) intrate în elementul analizat și can- titățile de energie Eₑ, ieșite din acesta. Energia ieșită reprezintă cantitățile de energie utilă E, (teoretic necesară obți- nerii produselor sau activităților care fac obiectul agregatului, instalației. procesului etc. analizat) și cantitățile de energie E, corespunzătoare fiecă- • reia dintre pierderile de energie, ’ace- __________ stea respcctînd relația de conservare a ~2,30% energiei: SE< = XE, unde SE, w = SE. SE,, în care toate mărimile trebuie exprimate într-o aceeași unitate x zwiyv dc măsuri, îₙ bilanțul întocmit pentru un obiect în funcțiune, cantitățile de energie, E₍, Eₐ și Eᵥ se stabilesc pe bază de măsuri și calcule în care initervin mărimile\măsurate; țin astfel de bilanț poartă numele de bilanț real. Odată elaborat bilanțul real, sc trece la analiza fiecăreia dintre componen- tele mărimilor HEU și SE,, comparîn- du-se valoarea lor procentuală raporta- tă la SE« șț cea raportată la unitatea de -produs, cu valorile corespunzătoare cele mai economice cunoscute pe plan mondial, se caută, cauzele pentru care în obiectul analizat se obțin pierderi mai 'mari și apoi se stabilesc măsurile ce trebuie luate pentru reducerea acestora la valorile minime posibile; cu aceste noi valori se'reface parte din bilanțul real privind\nergiile ieșite, rezultind noile valori Ei și E;, sumele lor, precum și sumă, SE; care repre- zintă și noua valoare SE< necesară ca intrări de energie. S^a întocmit astfel un nou bilanț pentru obiectul analizat, care poartă numele de bilanț optim și care urmează a fi realizat de obiectul în cauză, eventual treptat, ta termenele cît mai scurte posibil — fixate prin plan — pentru punerea în aplicare a fiecăreia dintre măsurile stabilite conform celor arătate mai înainte. Elaborarea bilanțurilor energetice pe agregate, instalații și procese mari consumatoare de energic, precum și pe fiecare întreprindere, ca și* actualizarea lor anuală constituie o obligație legală. tn figura 9.2 este reprezentat tfn exemplu de diagramă arborescentă afe- rentă unui bilanț energetic al acționării electrice a unei stații de pompare. 5. Curba de consum și curba de sarcină ' Puterea electrică Pₐ absorbită de un consumator sau de un grup de consu- matori variază în timp conform necesităților din fiecare moment al acestuia. Graficul (curba) acestei variații pentru o zi oarecare P₉ = f(t) — unde t este timpul, variabil între ora zero și ora 24 ale zilei considerate — poartă numele dc curbă de consum zilnic al consumatorului. Aceasta diferă de la un consumator la al'tul și de la o ri la alta. Forma curbei este caracteristică cate- ✓ * 202 A goriei din care face parte consumatorul: întreprindere dintr-o anumită ramură [%]< a industriei, gospodărie agricolă, trac- țiune electrică, magazin, instituție, gos- podărie casnică etc.. O categorie importantă de consu- maton din punctul de vedere al formei ' curbei de consum este constituită din cei care utilizează energia electrică în principal sau exclusiv pentru iluminat (cum sînt: consumatorii casnici, ilumi- natul public, instituțiile, magazinele etc.) la care se observă o variație mare a lui Pₐ de-a lungul a 24 ore, corespun- 4^ zătoare variației iluminatului natural și orelor de lucru și de odihnă. înfigu- ^g ra 9.3 este reprezentată curba de con- sum a acestei categorii de consumatori 20 din țara noastră, pentru o zi de iarnă; se constată o zonă de consum maxim 0 (de vîrf), între orele 17 și 23, cînd Pₐ * atinge 164% din puterea medie P,ₘ^ₜ a zilei*de iarnă respective, și două Fig. zone dd consum redus (zone de gol), între orele 23—6 și 8— 16, cînd Pₐ scade pînă la 64% din Pₐₘ«țf- Vara, acest grup de consumatori cerc o putere medie zilnică Pₐₘₜ4V mai mică decît curba de consum este similară celei de iarnă, dar vîrful este decalat spre orele mai tîrzii, are o durată mai scurtă și o- valoare — în procente din P₉^ᵥ — mai mică decît iarna. Dacă se construiește curba de consum zilnic însumată a tuturor consuma- torilor dintr-un sistem energetic, se obține curba de sortind zilnici a siste- mului respectiv, care—'btiindu-se că energia electrică nu poate fi practic stocată, trebuie produsă chiar în momentul cînd este cerută de consumatori — reprezintă variația în timpul zilei considerate a puterii P produse de ansam- blul centralelor electrice din 'sistemul energetic. Forma acestei curbe de sarcină depinde de ponderea diferitelor categorii de consumatori în totalul consumului. B. PRINCIPALELE MĂSURI DE ECONOMISIRE A ENERGIEI ⁰ * S„ l² ²⁰ & * Grefe unei 9.3. Curb# de cânsum de iarnă pentru în ceea ce privește măsurile de econoncfisire a energiei de toate formele în procesele de transformare ca și în cele de consum final. Directivele Congre- sului al XHI-lea al P.C.R. prevăd fcă ele trebuie să conducă cel puțin la atin- gerea celor mai scăzute valori realizate pe plan mondial ale consumului total de energie, raportat la unitatea de venit național; în particular, consumul total de energie al industriei, raportat la 1 000 lei valoare a producției indus- triale, trebuie să scadă în intervalul 1981 —1990 cu 40%, iar pînă în anul 2000, de 2,6 ori în comparație cu anul 1980. în Raportul prezentat la Conferința Națională a P.C.R. din decembrie 1987 de către secretarul general al partidu- lui, tovarășul Nicolae Ceaușescu, se subliniază că: /.Este necesar să ne luate măsuri hotărîte în vederea folosirii raționale, științifice, a materiilor prime și 203 materialelor, să se respecte neabătut normele de consumuri materiale și ener- getice, să se acționeze in direcția elaborării de noi tehnologii și măsuri care să conducă la reducerea mai accentuată a acestora". Principalele măsuri de economisire prevăzute în documentele mai sus citate și fn Decretul nr. 620/1978 sînt expuse în cele ce urmează, cu unele detalieri și explicații de ordin tehnic. . De altfel, Decretul Consiliului de Stat din 11 noiembrie 1987 privind unele măsuri pentru raționalizarea consumului de gaze naturale și energie electrică subliniază necesitatea adoptării unor măsuri'ferme care să asigure un regim sever de'economisire a energiei electrice și a conbustibililor, elirilinarea ori- cărei forme de risipă a acestor resurse de însemnătate vitală, pentru a face posibilă desfășurarea normală a activității economico-sociale. 1. Măsuri a căror concretizare sau aplicare revine organelor de conducere a economiei sau unităților economice fi institutelor de cercetare si proiectare a) Reorientarea dezvoltării economiei prin creșterea cu precădere, a ramu- rilor, subramurilor și produselor cu consumuri energetice specifice reduse, limitîndu-se la strictul necesar fabricarea și utilizarea produselor, materialelor și materiilor prime cu consumuri energetice specifice mari. b) Cercetarea, asimilarea și folosirea de noi tehnologii cu consumuri ener- getice specifice cît mai reduse, precum și dc noi instalații și utilaje cu randa- mente energetice cît mai ridicate. c) înlocuirea sau perfecționarea tehnologiilor existente care au consumuri energetice specifice mari și a utilajelor și instalațiilor cu randamente energe- tice mici, între acestea din urmă, menționîndu-se instalațiile de ardere (arză- toare, injectoare, grătare, fpcare). d) Extinderea termoficării industriale și urbane, adică a producerii combi- nate de energie electrică și de căldură, aceasta din urmă — sub formă de abur sau (și) apă fierbinte —fiind liyrată consumatorilor pentru încălzire tehno- logică, a halelor și a locuințelor, în producția combinată, randamentul de utilizare a combustibilului crește în proporție însemnată (pînă la de două ori) față de cazul producerii separate. e) Trecerea rețelelor de transport și distribuție a energiei electrice la ten- siuni cît mai ridicate în raport cu caracterul rețelei, ceea ce duc la scăderea pierderilor prin efect Joule in conductoarele rețelelor, deoarece sînt invers proporționale cu pătratul tensiunii sub care funcționează rețeaua. f) Economisirea maxima a hidrocarburilor folosite drept- combustibil prin-: — înlocuirea lor, ori de cîte ori este posibil, la cazane și cuptoare, cu căr- buni (în special lignit) și șisturi bituminoase, iar la autovehicule, cu noi carbu- ranți : — extinderea tracțiunii electrice feroviare: g) Folosirea, ori de cîte ori este posibil, a uscării naturale în locul celei cu consum de combustibil; energie termică sau electrică (de exemplu, uscarea naturală a cerealelor și furajelor, a unor materiale de construcții — cărămizi, țigle etc. — a lemnului.etc.). h) Recuperarea resurselor energetice secundare (care este una dintre cele mai importante căi de economisire a energiei). Detalii se dau în paragraful 5. 204 i) Economisirea maximă a materialelor și materiilor prime, deoarece pro- ducerea sau extracția acestora au necesitat anterior consumuri energetice care se irosesc în cazul risipei de materiale și materii prime. Drept căi de econo- misire a acestora, se citează: — reducerea, prin folosirea dc tehnologii adecvate, a adaosurilor de prelu- crare: prin această reducere apare și o economie suplimentară de energie corespunzătoare reducerii consumului pentru prelucrare; — reducerea, prin proiectare, a greutății diverselor piese și utilaje în acest, cadru reducerea greutăților pieselor în mișcare aduce și o economie de energie la utilizatorul acestora, în principal prin micșorarea consumului de energie ne- cesar lâ fiecare pornire pentru învingerea inerției (aducerea la viteza necesară); — recuperarea și refolosirea materialelor, de exemplu, producerea oțelurilor pomindu-se de la fier vechi în loc de a se pomi de la minereul de fier, repre- zintă o economie de minimum 30% la consumul de energie. — recondiționarea și refolosirea de mai multe ori a pieselor, a subansamblu- rilor și a mașinilor. Economia rezultă din faptul că recondiționarca pieselor necesită un consum dc energic mult mai mic aecît cel corespunzător.realizării lor din nou; — masurile de exploatare prevăzute la paragraful D2, lit. g. j) Ameliorarea factorului de putere (cos q>) constituie o cale de reducere a pierderilor de energic prin efect Joule în rețelele electrice, deoarece acestea sînt invers proporționale cu pătratul factorului .de putere. Ameliorarea factorului, de putere se realizează prin măsuri de exploatare (v. paragraful D2, lit. j) precum și prin? — utilizarea de motoare sincrone in locul celor asincrone, ori de cîte ori uti- lajul antrenat permite, aceste motoare puțind funcționa — prin reglajul excitației — la cos

Aₒₚₗ sînt mici. Se menționează că la mersul în gol are loc, la orice utilaj, un consum de energie care este integral o pierdere. Un mijloc de evitare a mersului în gq) îl constituie folosirea de limita- toarc de mers în gol, prin care se întrerupe automat alimentarea cu energie electrică a utilajului, cînd se depășește un timp limită de mers în gol. în cadrul - activităților de transport trebuie, în particular, să se evite atît staționările lungi cu motorul în funcțiune, cît ș» cursele fără încărcătură sau cu sarcina redusă, deoarece — datorită greutății proprii mari a. vehiculelor — consumul de carburant chiar la circulația fără încărcătură este foarte ridicat, .în acest scop trebuie raționalizate fluxurile de transport, iar în cazul trans- porturilor rutiere trebuie în plus, să se generalizeze folosirea remorcilor. c) Evitarea opririlor accidentale ale instalațiilor și utilajelor, deoarece repornirea este legată de consumuri suplimentare de energie, uneori deosebit de mari; astfel:’ — la cazane, cuptoare și alte instalații la care există pereți din materiale refractare sau cu izolații termice, pe durata opririi se pierde, în funcție de Fig. 9.4. Variația randamentului energetic ți a consumului specific de energie in funcție de sarcină: a—pentru majoritatea utilajelor; & —pentru restul utilajelor.* I 207 această durată, o parte sau chiar*toată căldura acumulată în pereți, răcin- du-se totodată și materialul supus încălzirii (uneori trebuind șăfie rebutat), fiind necesar, la repomire, un consum suplimentar de energie pentru a se reveni la temperaturile anterioare opririi; — în unele procese tehnologice — în special din industria chimică — o oprire, chiar foarte scurtă, poate duce la durate mari sau foarte mari pentru rduarea procesului și atingerea parametrilor anteriori și adesea la rebuturi importante dc produse și subprodușe intermediare. Pe toată durata reluării procesului au loc consumuri importante dc energie, care constituie pierderi; — la instalațiile cu piese în mișcare, repornirea necesită un consum supli- mentar de energie pentru accelerarea lor pînă la atingerea vitezei anterioare opririi. d) Menținerea în bună stare a izolației termice a instalațiilor, pentru evitarea pierderilor exagerate de căldură și — la nevoie — întărirea izolației respective. e) Etanșarea cit -mai perfectă a instalațiilor și menținerea ei în bună stare, în acest fel, la instalațiile lucrînd sub presiune se evită pierderea de fluide energetice sau ]>entru a căror producere, captare sau distribuție se consumă energie, cum sînt: combustibili gazoși, sau lichizi, fluidele calde (abur, gaze calde, apă caldă etc.), aerul comprimat, oxigenul, acetilena, apa etc.,-iar la instalațiile lucrînd cu depresiuni se evită intrarea de fluide din exterior,, exemplu intrarea de aer fals în focare sau pe traseul gazelor de ardere, care provoacă răcirea acestora, antrenînd consumuri suplimentare de combustibil. ’ f f) Efectuarea de bună calitate a lucrărilor de reparații și Întreținere a instalațiilor energetice și tehnologice, care evită opririle accidentale din func- țiune a instalațiilor și asigură posibilitatea funcționării lor la parametrii normali, menținînd buna stare a izolației termice, a etanșeității etc. g) Economisirea pe toate căile a materialelor și materiilor prime, între al- tele prin eliminarea rebuturilor în toate fazele de fabricație; justificarea acestei măsuri rezultă din cele arătate la paragraful 1, lit i. h) Folosirea continuă și menținerea în bună stare de funcționare a tuturor instalațiilor de recuperare a resurselor energetice secundare (despre această problemă, vezi paragraful 5). i) Respectarea de către autovehiculele rutiere a vitezelor maxime stabilite prin lege — diferențiat după tipul autovehiculelor — deoarece peste vitezele respective afe loc o creștere mare a consumului specific de carburant. j) Ameliorarea factorului de putere (cos?) sub care funcționează motoarele asincrone (justificarea acestei ameliorări este dată în. paragraful 1, lit. j), prin evitarea funcționării lor în gol sau cu sarcină redusă, deoarece valoarea acestui factor este foarte mică (0,5—0,25) la mersul în gol, precum și la sarcini reduse și atingînd valoarea maximă abia la sarcina maximă. k) 'Reglarea curbeide consum (și prin aceasta, aplatizarea curbei de sarcină a sistemmui); justificarea acestei măsuri și mijloacele concrete de realizare a sa sînt arătate în paragraful 4. Măsurile de la literele a—k de mai sus se referă la instalațiile tehno- logice. în domeniul iluminatului și încălzirii în unitățile economice și insti- tuții, principalele măsuri de economie sînt date mai departe, la literele, 1—n, respectiv la litera o. 1) Folosirea maximă a iluminatului natural, care implică menținerea în Stare de curățenie a geamurilor, pereților de sticlă și luminatoarelor. m) Evitarea folosirii unei iluminări exagerate. 208 n) Folosirea iluminatului electric numai in locurile în care și în timpul cînd este efectiv necesar, evitîndu-se folosirea iluminatului general. o) Reglarea temperaturii în spațiile încălzite la valorile maxime prevăzute de lege: 16° C în halde industriale. 18° C în birouri. 3. . Măsuri de economisire a combustibililor, energiei electrice și energiei termice ce trebuie luate de locatari în gospodăriile lor casnice în acest domeniu trebuie aplicate măsurile prevăzute la paragraful 2, literele 1—o, cu observația că temperatura maximă admisă de lege în încă- perile de locuit este de 18°C, precum și următoarele măsuri: a) Folosirea de preferință a tuburilor fluorescente în locul lămpilor cu incandescență, deoarece acestea din urmă aii un randament mult mai .mic decît primele. b) Menținerea unei etanșeități cît mai bune a ușilor și ferestrelor, in vederea evitării intrării de aer rece și deci a pierderilor dc căldură. Pentru a cointeresa pe consumatorii casnici la economisirea energiei dec- trice și a gazdor naturale, tarifde pentru această categorie de consumatori prevăd valori progresive pentru cantitățile consumate în plus peste anumite urnite raționate, acestea din unnă fixate prin tarife în funcție de numărul de încăperi care compun un apartament și de numărul dc persoane care îl locuiesc. 4. Aplatizarea curbei de sarcină a sistemului energetic Intrucît energia dectrică trebuie produsă chiar în momentul în care este cerută de consumatori, puterea instalată a centralelor dectrice din sistemul energetic trebuie să fie egală cu puterea maximă cerută de consumatori, care are loc în momentul vîrfului de seară de iarnă la care se adaugă pierderile de transport și o anumită putere de rezervă, necesară in diverse scopuri.' ‘ Chdtuidile de investiții, dc exploatare și de întreținere a centralelor dec- trice sînt proporționale cu puterea instalată a acestora. Pentru micșorarea acestor cheltuieli trebuie deci să se reducă vîrful de sarcină de seară al sistemului, realizîndu-se astfel o aplatizare (turtire) a curbei de sarcină. Această aplatizare este și o sursă de economie de energie dectrică, intrucît reducerea puterii-maxime, conduce la o scădere a pierderilor în rețde prin efect Johle, care sînt proporționale cu pătfatul puterii care trece prin- rețea. în vederea aplatizării curbei de sarcină, fiecare consumator trebuie să-fi regleze curba sa de Consum, această reglare constînd în repartizarea puterii absorbite cît mai constant de-a lungul a 24 ore, în special cu reducerea puterii absorbite în orde de vîrf (mai des a vîrfului de seară) cît mai mult, prin mutarea în restul orelor a consumului din orde dc vîrf. 4n acest sens, - la consumatorii industriali sau similari sc recomandă în principali — crearea de instalații „consumatoare tampon", adică dc instalații avînd un surplus de capadtate astfel stabilit, îneît să permită realizarea producției planificate prin funcționare numai în afara ordor de vîrf ale sistemului energetic ; 209 — evitarea pornirii concomitente a mai multor electromotoare, deoarece acestea cer la pornire puteri sporite; — evitarea situației ca mai multe cuptoare electrice pentru topirea meta- lelor să se găsească concomitent în faza de topire, care cere puteri mărite față de celelalte faze. Pentru stimularea consumatorilor industriali la aplatizarea curbei de sarcină a sistemului, tariful de energic electrică pentru această categorie de consumatori prevede valori mai ridicate pentru cijergia și puterea absorbite în orele de vîrf (care, de altfel, revin realmente la costuri mult mai ridicate) și aplicarea penalizării cînd se depășește puterea maximă admisibilă stabilită ținîndu-se seamă de măsurile de reglare posibile. Introducerea'orei de vară — acțiune despre care s-a vorbit în paragraful 1, lit. u, constituie și ea o măsură de aplatizare pe timpul verii, a curbei de sarcină a sistemului energetic. 5. Recuperarea surselor energetice secundare Ca rezultat al multor procese consumatoare de energie de diverse forme, apar — pe lingă produsele sau activitățile care formează obiectul principal al procesului — diverși purtători dc energie de diferite forme. Acești purtători și cantitățile de energie respective se numesc resurse energetice secundare (prescurtat RES). Utilizarea acestor resurse în diverse stopuri poartă numele ■de recuperare a RES și este de o deosebită importanță, întrucît volumul RES este foarte mare-(de exemplu, într-un combinat siderurgic integrat, recupe- rarea totala a RES poate duce la scăderea cu 75—80% a consumului dfe energie primară al combinatului). Conform legii, recuperarea RES este obli- gatorie, iar instalațiile noi nu pot fi puse în funcțiune decît concomitent cu dispozitivele de recuperare RES generate de acele instalații. Ca exemple principale de RES se menționează: — RES combustibile, cum sînt: gazul de furnal, gazul de cocserie, gazele de rafinării, unele gaze rezultate din anumite procese din industria chimică, cojile de semințe., deșeurile lemnoase nefolosibile ca materie primă etc.; toate aceste resurse trebuie recuperate'p’rin ardere în instalații adecvate, înlocuin- du-se astfel combustibilii clasici; — RES sub formă de căldură sensibilă, ca de exemplu: căldura obținută în diverse produse (ca, de exemplu, în cocsul incandescent, clinker, lingouri calde etc.) sau în deșeuri (de exemplu, in zguri), în gazele de ardere de la cuptoare sau cazane, în agenții de răcire la ieșirea din agregatele răcite, în aburul uzat (utilizat) sau în apa caldă uzată etc.; modul de recuperare al acestor RES depinde de nivelul lor de temperatură; ca exemple de recuperare se menționează recuperarea căldurii gazelor de ardere pentru preîncălzirea acrului de ardere necesar însuși agregatului din care provin gazele ori alte agregate, sau pentru producerea de abur ori apă caldă în cazane recupe- ratoare etc. — RES sub formă de energic mecanică, în principal energia cinetică a trenurilor în perioadele de frînare, care — în cazul tracțiunii electrice — poate fi recuperată prin folosirea drept frînă a înseși motoarelor electrice de trac- țiune, reglate .pentru funcționarea în regim de generator electric, care să injecteze energia electrică produsă de rețeaua de alimentare. 210 CUPRINS ‘ L Instalații electrice de joasă tensiune de lumină și forță ........................ 3 A. Instalații de iluminat și prize ............................................... 3' B. Instalații de forță •..................................................... 29 C» întreținerea instalațiilor electrice interioare de joasă tensiune ............ 41 D. Norme de protecția a muncii .....................,i.......... .................... 44 E. Norme dc prevenire și stingere a incendiilor .. .................................. 47 Cap- 2. Instalației electrice de curenți slabi .................’.............................. 48 A. Generalități ................................................................. 48 B. ‘Instalații pentru semnalizări acustice și optice ..........................•.. 48 C. Instalații electrofonico .... /.................. ................................ 58 D. Instalații do ceasuri electrice .....................w............................ 61 E. Exploatarea, întreținerea și repararea instalațiilor dfe curenți slabi........ 63 Cap. 3. Stații de redresare și de Încărcare a acumulatoarelor electrice........................ 63 A. Instalații industriale de redresare a curentului alternativ ...................... 65 B. Instalații de Încărcare a acumulatoarelor electrice.................-............. 73 C. Exploatarea și întreținerea stațiilor de redresare și de încărcare a acumu- latoarelor electrice .............................................. -.....•............ 81 Cap. 4. Instalații de ameliorare a factorului dă putere ..................................... 83 A. Generalități .......................................................\............. 83 B. Efectul lactorului dc putere scăzut iu instalațiile electrice.......A......... 84 C. Mijloace pentru ameliorarea factorului de putere ......................\.......... 85 D. Calculul capacității bateriei de condensatoare ..............*.........k...... 86 £. Legarea bateriilor dc condensatoare ................................................. . 89 F. Exploatarea, întreținerea și repararea instalațiilor de ameliorare a factorului de patere ........................................................................\ .. .90 Cap. Exploatarea, întreținerea și repararea transformatorului și mașinilor electrice .... 92 A. Generalități ..................................................................... 92 B. Transformatoare dc putere ......................................................96 C. -Mașini electrice ................................................................ 116 D, Măsuri de protecție a muncii și de prevenire a incendiilor....................... 140 Cap. Aspecte specifice ale execuției, întreținerii și reparării instalațiilor electrice din mediul exploziv ...................................................... L................ 144 A. Clasificarea echipamentelor electrice din punctul de vedere al protecției normale 144 i B. Clasificarea echipamentelor electrice din punctul do vedere al protecției anticxplozive 4. .......— — • .....•.......................................... 146. C. Executarea instalațiilor electrice în mediul- exploziv ................................. 148 D. Întreținerea și repararea instalațiilor electrfcc din mediul expjpziv................ 153 E. Protecția contța electricității statice ............................................... 1.^3 211 Op. 7. Instalații electrice specifice proceselor industriale .................................... 156 A. Sudarea cu arc electric ..................................................... 156 B. Electroliza .................................................................... 163 C. Galvanotehnica................................................................... 165 D. Încălzirea electrică..............................................................167 E. . Exploatarea și întreținerea instalațiilor electrice specifice proceselor industriale 176 Cap. 8. Instalații de protecție a omului împotriva electrocutării ......................... 179 * A. Efectele curentului electrio asupra organismului uman ......................... ț79 B. Cazuri de electrocutare ............................................;......... 180 Q. Metode de protecție ..............................,.................................... 182 Cap. 9. Economisirea energiei ...................................................<......... 197 A. Noțiuni de energetică generală.............................................. 198 B. Principalele măsuri dc economisire a energiei ............................... 203 Plan editură Nr. 1959. Coli de tipar 13,25. Bun dc tipar : 10.IV.1989. Tiparul executat sub comanda nr. 51 U întreprinderea Poligrafică .13 Decembrie uit*, str. Grigore Alexandrescu nr. 89-97 București» Republica socialistă România