Tensiunea nominală de sarcină este un concept central în proiectarea și exploatarea instalațiilor electrice. În acest articol, extragem informațiile din draft pentru a oferi o prezentare cât mai completă, structurată în mod logic, păstrând textul existent al propozițiilor și ordonându-le pentru o maximă claritate despre ceea ce înseamnă tensiunea nominală, cum se determină suprasarcina și ce cerințe impun standardele pentru tablourile de distribuție.
Definiții și unități de măsură
Unitatea de măsură a tensiunii electrice se numește volt și se notează cu V. Voltul este definit, în sistem internațional, ca tensiunea electrică dintre două puncte ale unui circuit, care fiind străbătut de un curent de un amper, produce o putere de un watt. Cel de la care a fost împrumutat numele acestei unități de măsură este cercetătorul de origine italiană Alessandro Volta (1745 - 1827).
În România, conform Normativului I7 - 2011, tensiunea nominală asigurată de rețeaua de distribuție publică este monofazată 230 V și trifazată 400/230V în sistem TN-C. Suprasarcina reprezintă sarcina suplimentară pe care o are de suportat un circuit electric față de sarcina nominală (sarcina maximă) într-o perioadă scurtă de timp.
Tensiunea nominală, sarcina nominală și suprasarcina
Cum se produce suprasarcina? Sarcina suplimentară este un fenomen care rezultă când apare un stimul în rețeaua electrică în anumite puncte. Cele mai cunoscute cauze ale suprasarcinilor sunt furtunile cu descărcări electrice. O oprire instantanee a acelor consumatori mari poate cauza o sarcină în plus cu o scurgere, care de obicei nu este periculoasă; poate fi tolerată de majoritatea receptorilor. De regulă, o suplimentare a tensiunii de la o rețea electrică de distribuție sau generator durează doar câteva microsecunde. Suprasarcina normală poate dura până la 50 microsecunde.
Suprasarcinile exterioare sunt cauzate de fulgerele care lovesc echipamentele și liniile de distribuție electrică, când un copac atinge liniile electrice, sau dacă un animal mic intră într-un transformator și se curentează. Inspectați-vă instalația electrică. Firele tăiate, rupte sau secțiunile greșite aferente unui circuit, pot facilita suprasarcinile. Deconectați de la sursă echipamentele electrice în timpul furtunii. Folosiți unități de aer condiționat eficiente. Unitatea vechi consumă multă putere față de unitățile din zilele noastre.
5. Dacă sistemul dumneavoastră de HVAC nu funcționează după o furtună, acesta trebuie restartat. Unele unități au nevoie să le fie oprit termostatul. Ridicați siguranța (disjunctorul) și așteptați o perioadă înainte să reporniți sistemul. Alte modele cer anumite pași sau chiar au un buton special de reset. Verificați manualul producătorului pentru instrucțiuni.
Tablouri de distribuție și parametrii lor
Aparatele de joasă tensiune sunt sisteme de unul sau mai multe întrerupătoare cu echipamente de control, semnalizare, protecție și reglare cooperante. Aceste sisteme includ, de asemenea, toate conexiunile electrice și mecanice, precum și elementele de construcție (înțintă). Fiecare tablou trebuie să asigure compatibilitatea cu valorile nominale ale tablourilor la care este conectat sau extins, etc. Condițiile de conectare și instalare ar trebui să fie furnizate de producătorul ansamblului.
În ceea ce privește tensiunea nominală a structurii și tensiunea nominală a aparatului de distribuție unic, acestea ar trebui să fie cel puțin aceeași cu tensiunea nominală a sistemului de alimentare la care sunt sau vor fi conectate. Tensiunea nominală de izolație a circuitului de comutație este tensiunea la care se referă tensiunea de testare și, prin urmare, valorile acesteia. Parametrii importanți ai aparatelor de comutație sunt: curentul nominal al structurii tabloului și curentul nominal al circuitului.
Curentul nominal al instalației de comutație este o valoare mai mică decât suma curenților circuitului de intrare într-un sistem de operare paralel și, de asemenea, mai mică decât curentul total pe care bara principală este capabilă să-l distribuie într-o anumită configurație de sistem. Acest curent nu ar trebui să determine depășirea creșterii maxime a temperaturii și este curentul maxim de sarcină care este distribuit prin barele și cablurile din tabloul de distribuție. Curentul nominal al circuitului este valoarea maximă a curentului de sarcină pe care un anumit circuit o poate conduce în condiții normale de funcționare fără a depăși creșterile maxime de temperatură.
În prezent, standardul PN-EN 61439-1 introduce factorul de simultaneitate (RDF), care este valoarea curentului nominal în unități relative. Acest factor înmulțit cu valoarea curentului nominal al circuitului ar trebui să fie egal sau mai mare decât sarcina de putere presupusă în circuite. Acest factor este utilizat atunci când un anumit aparat de comutare funcționează încărcat cu curent nominal. Aparatele de comutare trebuie să fie adaptate pentru a funcționa cu o frecvență nominală specifică. Această valoare a frecvenței caracterizează funcționarea corectă a aparatului de distribuție conectat. Ocazional, circuitele sistemului sunt proiectate pentru diferite valori ale frecvenței tensiunii, ceea ce face necesară furnizarea frecvenței nominale pentru fiecare circuit. Standardul PN-EN 61439-1 recomandă ca valorile frecvenței să se încadreze în anumite limite, care variază de la 98% la 102%, cu excepția cazului în care producătorul structurii de comutație a specificat altfel.
Cerințe generale pentru construcția tabloului de distribuție
Aparatele de joasă tensiune trebuie să fie construite din materiale care să reziste la solicitările mecanice, termice, electrice și de mediu care apar uneori în anumite condiții de utilizare. Aparatele de distribuție pot avea diferite dimensiuni exterioare în funcție de cerințe și aplicație. Căldura excesivă și focul nu ar trebui să aibă un impact negativ asupra elementelor din materiale izolante, care sunt adesea supuse energiei termice în tablourile de comutare rezultată din fenomene electrice.
Deteriorarea sau topirea izolatorului barelor colectoare sub influența temperaturii ridicate poate duce la un scurtcircuit, care deseori distruge întregul ansamblu de comutație. Prin urmare, materialul izolatorilor din tabloul de distribuție ar trebui să fie rezistent la căldură și foc. Rezistența la aceste condiții este testată prin metoda firului incandescent în conformitate cu IEC 60695-2-11. Cerințele privind rezistența mecanică sunt impuse nu numai incintelor, ci și tuturor barierelor, suporturilor, balamalelor și încuietorilor, care ar trebui să aibă o rezistență mecanică adecvată pentru a rezista la solicitările apărute în timpul funcționării normale a tabloului de distribuție și în condiții de scurtcircuit.
Aparatele și dispozitivele instalate în interiorul tabloului sunt dispuse astfel încât să ofere acces și întreținere pentru serviciul de comutație, dar și să mențină distanțele corespunzătoare între echipamente. Fiecare aparat de comutare ar trebui să ofere un nivel specific de protecție de bază menit să protejeze împotriva contactului direct cu elementele active. Acest lucru se realizează printr-o structură de incintă proiectată corespunzător, precum și prin măsuri suplimentare luate în timpul instalării tabloului de distribuție. Toate piesele sub tensiune din tabloul de distribuție care fac obiectul protecției de bază trebuie să fie complet izolate.
Această izolație (izolație de aer, capace, pereți despărțitori și izolație de suprafață asigurată cu materiale neconductoare) poate fi îndepărtată numai cu ajutorul unui instrument adecvat. Izolația trebuie să aibă parametri corespunzători care să-i permită să reziste la solicitările mecanice, electrice și termice la care este supusă în timpul funcționării aparatului de distribuție. Părțile active izolate cu aer trebuie plasate în spatele capacelor de protecție care să asigure nivelul de protecție IP nu mai mic decât IPXXB. Fiecare capac trebuie instalat în tablou astfel încât să asigure gradul necesar de protecție și separare de elementele active ale tabloului în condiții normale de funcționare.
Capacele de protecție trebuie să îndeplinească trei condiții care să permită scoaterea acestuia din tablou: utilizarea unei chei sau a unui alt instrument care să permită îndepărtarea capacului; după deconectarea sursei de alimentare la elementele active, restabilirea sursei de alimentare este posibilă numai atunci când capacul este demontat; când capacul asigură o protecție de nivel nu mai mic decât IPXXB împotriva contactului cu elementele active.
Toate părțile conductoare ale tabloului de distribuție sunt conectate între ele prin fire pentru a asigura continuitatea împământării de protecție în cazul deteriorării în interiorul tabloului de distribuție. Aceste conexiuni pot fi realizate și folosind șuruburi metalice sau prin sudură. Din elementele acoperite cu un strat de protecție, învelișul trebuie îndepărtat sau perforat într-un loc dat pentru a asigura continuitatea circuitului. În cazul în care dispozitivele depășesc limitele domeniului de joasă tensiune, conexiunile prin cablu sunt utilizate în timp ce sunt montate pe uși sau capace pentru a asigura continuitatea legăturii la pământ.
Secțiunea transversală a cablului instalat pe ușă sau incinta aparatului ar trebui să depindă de curentul nominal de funcționare maxim. Conductorul de protecție din aparatele de comutare trebuie proiectat astfel încât să poată rezista la cele mai mari sarcini dinamice și termice. Nu este permisă instalarea întrerupătorului sau a separatorului în circuitul conductorului de protecție, numai căile conductoarelor de protecție pot folosi dispozitive de scurtcircuitare care pot fi îndepărtate numai cu o unealtă de către personalul autorizat.
Dacă carcasa are un conductor PEN, trebuie îndeplinite următoarele cerințe: secțiunea transversală minimă a acestui fir pentru cupru ar trebui să fie de 10 mm², iar pentru aluminiu - 16 mm²; secțiunea transversală a acestui fir nu trebuie să fie mai mică decât firul neutru; este permis ca șine de montare din cupru sau aluminiu să fie folosite ca fire PEN; componentele structurale nu trebuie să folosească ca fire PEN; firele PEN nu trebuie să fie izolate în interiorul tabloului de distribuție.
Aparatele de distribuție separă circuitele electrice individuale pentru a preveni șocurile electrice din cauza contactului cu părțile conductoare disponibile, care pot deveni sub tensiune din cauza deteriorării de bază a izolației. Barele colectoare ale traseului curentului, între șine și elemente structurale, sunt proiectate astfel încât să nu existe un scurtcircuit în interiorul tabloului de distribuție după pornirea acestuia. Aceste bare colectoare ar trebui să fie alese astfel încât să fie compatibile cu rezistența declarată la scurtcircuit și realizate astfel încât să poată rezista expunerilor la scurtcircuit limitate de protecția din partea de alimentare a barelor colectoare. Cablurile de distribuție sau barele colectoare într-un singur segment dintre barele principale și partea de sarcină pot fi selectate în funcție de rezistența redusă la scurtcircuit a dispozitivului de protecție.
Circuitele auxiliare din tablourile de distribuție sunt proiectate astfel încât să nu existe incidente necontrolate (de exemplu, scurtcircuit). Circuitele auxiliare trebuie dirijate astfel încât să nu se producă un scurtcircuit. Cablurile utilizate pentru conectarea dispozitivelor din tabloul de distribuție nu trebuie să-și deterioreze parametrii de izolație din cauza creșterii normale a temperaturii și a vibrațiilor în timpul funcționării normale a tabloului de distribuție. Deosebit de importante sunt efectele dilatării termice datorate temperaturilor de operare atinse ale firelor.
Pe lângă conductivitate, cablurile sunt selectate datorită solicitărilor mecanice, asigurării și dirijării firelor, tipului de izolație și materialului, aparatelor de comutare și dispozitivelor de comutație folosite. Atât în cazul conductoarelor izolate rigide, cât și în cele flexibile, îmbinările intermediare nu trebuie utilizate, în special prin folosirea de cuplaje sau conexiuni lipite. În plus, cablurile trebuie protejate împotriva frecării împotriva marginilor ascuțite ale elementelor structurale, de exemplu prin utilizarea jgheaburilor de cablu. În cazul în care dispozitivele utilizate sunt instalate pe capace mobile sau uși de comutație, firele de legătură sunt plasate în tuburi speciale de protecție flexible, care le protejează de frecarea de ușă sau de carcasa tabloului de distribuție.
Proprietăți dielectrice și teste
În ceea ce privește construcția și proiectarea aparatelor de comutare, se acordă o atenție deosebită menținerii golurilor de izolație adecvate, atât la aer cât și la suprafață. Aceste cerințe sunt descrise în detaliu în standardul IEC 60664-1. Spațiile libere trebuie păstrate astfel încât instalarea aparatelor și a altor dispozitive în tabloul de distribuție să nu afecteze distanțele de izolație specificate. În cazurile în care în tabloul de distribuție sunt prevăzute circuite separate, trebuie luate în considerare tensiunile de rezistență la impuls pentru aer și distanța de izolare a suprafeței dintre aceste circuite.
Pentru barele colectoare se folosesc conexiuni între dispozitive și bornele cablurilor, adică toate elementele neizolate, se folosesc cel puțin aceleași distanțe de izolație ca cele prevăzute pentru dispozitivele cu care sunt conectate. Se presupune că scurtcircuitul dintre barele nu trebuie să reducă permanent distanțele de izolație prevăzute. Pentru a mări golurile izolante, în elementele izolante se folosesc caneluri convexe speciale, care măresc semnificativ distanța de izolație la suprafață și aer; în brazdelor concave, crește doar distanța de izolație superficială. Proprietățile dielectrice ale structurilor de comutație de joasă tensiune sunt verificate în conformitate cu cerințele standardului PN-EN 61439-1, care descrie cu precizie cum trebuie făcute măsurătorile rigidității dielectrice.
Elementele carcasei și structurilor sunt testate cu tensiunea de rezistență a frecvenței rețelei; circuitele principale, de control și auxiliare sunt testate cu valorile tensiunii de încercare specificate în standard. Sunt date valorile exacte ale tensiunilor de testare AC și DC în funcție de tensiunea nominală de izolație. În cazul testării circuitelor principale cu tensiune alternativă, se dau cinci valori ale tensiunii de încercare: 1000 V, 1500 V, 1890 V, 2000 V și 2200 V. Pentru măsurarea cu tensiune continuă s-au determinat șase valori: 1415 V, 2120 V, 2670 V, 2830 V, 3110 V și 3820 V.
În timpul încercărilor circuitelor de comandă și auxiliare, tensiunea de testare utilizată depinde de tensiunea nominală de izolație. În circuitele cu tensiune peste 60 V, se folosesc valorile tensiunii de testare introduse suplimentar, care sunt egale cu 250 V și 500 V. Forma tensiunii de testare trebuie să fie sinusoidală cu o frecvență de 45 - 65 Hz. Pe de altă parte, curentul de ieșire la bornele dispozitivului scurtcircuitat în timpul măsurării ar trebui să aibă o valoare nu mai mică de 200 mA. Când tensiunea de testare este aplicată la frecvența rețelei, valoarea acesteia nu depășește, în general, 50% din acea tensiune. Este ridicată treptat la tensiunea maximă și menținută pe toată durata testului. Sunt testate toate părțile active ale circuitului principal cu elemente conductoare disponibile, precum și părțile active cu potențiale diferite sau între circuitul principal, circuitele auxiliare și de control.
La testarea structurii, cu tensiunea de rezistență la impuls, se aplică tensiunea de 1,2/50 μs de cinci ori pentru fiecare polarizare la intervale de 1 secundă. Dacă nu are loc nicio descărcare în timpul testului, testul este considerat pozitiv. În cazul verificării produsului, tabloul de distribuție fabricat finit este testat pentru rezistența dielectrică cu tensiunea de frecvență a rețelei. Încercarea este omisă pentru circuitele auxiliare protejate cu protecție la supracurent, al căror curent nominal nu depășește 16 A, sau când încercarea funcțională a fost efectuată în faza de încercare a construcției cu tensiunea de comutare prevăzută în proiectarea acestor circuite. Când în circuitul testat sunt instalate protecții la supracurent cu un curent nominal de până la 250 A, valoarea rezistenței de izolație este măsurată cu o tensiune de cel puțin 500 V DC. Dacă valoarea rezistenței de izolație dintre părțile conductoare și circuite nu este mai mică de 1 kΩ/V, testul este trecut.
Concluzii practice pentru proiectanți și tehnicieni
Normativele și cerințele descrise oferă cadru pentru proiectarea, fabricația și verificarea tablourilor de distribuție pentru joasă tensiune. Respectarea acestor norme contribuie la siguranța instalațiilor, la fiabilitatea echipamentelor și la reducerea riscului de avarii în situații de suprasarcină, furtună sau contact cu părți sub tensiune. Este esențial ca instalațiile să fie dimensionate în funcție de curentul nominal al circuitelor, să țină cont de factorul de simultaneitate RDF și să se respecte valorile de izolație recomandate de standardele PN-EN 61439-1 și IEC 60664-1.
tags: #tensiunea #nominala #de #sarcina