Utile barbatilor gospodari si indemanateci

1)Sarcinile electrice de calcul
In proiectarea instalatiilor electroenergetice,la consumator trebuie cunoscuta ca marime intiala in primul rand puterile active absorbite de:
-receptoare,pt ca sa se dimensioneze circ de receptor.
-utilaje ca sa se dimensioneze circuitele de utilaj.
-grupuri de receptoare pt dimensionarea tablourilor de distributie.
sectii de productie si intreaga unitate industriala
Pentru dimensionarea acestor circuite se cunosc ca date initiale puterile nominale ale fiecarui receptor care intra in componenta consumatorului
Puterea nominala se cunoaste fie de pe tablitele indicatoarelor receproarelor fie din datele de catalog ale acestora.
Cunoscand puterile nominale se desfasoara urmatoarele puteri neesare in proiectare:
a)-puterea instalata Pi-a unui receptor reprezinta puterea nominala a receptorului imultit cu radacina patrata a duratei de actionare reactiva.
Pi=Paori radical din DA
DA este in general o marime standardizata
DA = 0.15, 0.25, 0.4 0.6 1
PI = PN
Inseamna ca puterea instalata nu poate fi niciodata mai mare decat puterea nominala.
Daca pe tablita indicatoare se da puterea aparenta nominala SN atunci Pi= SN*cos(fin)*radical din DA

b) Puterea medie: puterea teoretica constanta la care daca consumatorul ar functiona intr-un interval de timp t ar produce acealasi efect ca si
in functionarea reala
P mediu = 1/t * integrala de la 0 la t din (PT*dt)
Nu intotdeauna se cunoaste curba de sarcina , de aceea P mediu se mai poate calcula utilizandu-se si alte informatii referitoare la recepoarele
consumatorului ce trebuie proiectate. Astfel daca se cunoaste coeficientul de utilizare a puterii instalate KU rezulta
P mediu cu ajutorul puterii instalate astfel: P mediu = (W indice a * D)/t
Ku se stie pentru diferite receptoare din tabel date din literatura de specialitate

c) Puterea maxima : se defineste tot ca puterea medie de aceea se mai numeste si putere medie maxima. PUterea medie maxima reprezinta cea mai mare
dintre puterile medii deterimate pe un interval de timp considerat specific pentru incarcarea maxima a receptorului.
Pentru calculul P maxim se foloseste coeficientul de maxim al puterii: P maxim = Km*P mediu
P maxim este o marime reala, ea se masoara cu un instrument numit Maxim Print care functioneaza ca un contor de energie avand 2 indicatoare.

d) Puterea ceruta: se refera la grupurile de receptoare format adin cel putin 4 receptoare. PUterea ceruta reprezinta puterea activa conventionata
de valoarea constanta care produce in instalatiile energetice acelasi efect termic ca si variabila reala intr-un interval de timp determinat
pe durata de incarcare maxima
2)Tipuri de receptoare de energie electrica

- Receptor electric - instalatie electrica în care se realizeaza conversia energiei electrice în alte
forme de energie, în scop util.

- Energii utile activitatilor productive si socio-umane:
- energia mecanica;
- energia termica;
- energia chimica;
- energia luminoasa.

- Tipuri de receptoare : - receptoare electromecanice (motoare electrice, electromagneti);
- receptoare electrotermice (cuptoare electrice si instalatii de sudura);
- receptoare electrochimice (instalatii de electroliza, electroforeza,
electroosmoza.);
- receptoare electrice pentru iluminat (lampi electrice).

- Din punct de vedere al solutiilor de alimentare cu energie electrica, receptoarele se grupeaza în consumatori electrici.

- Consumatorul electric - ansamblul tuturor receptoarelor dintr-un spatiu dat, legate printr-un scop tehnologic functional.

3)Determinarea putereii reacticve in instalatiile de compensare si moduurile de functionare a acestora

Valoarea minima a factorului de putere pe care trebuie as o realizeze orice consumator industrial poarta numele
de factor de putere neutral. Si in romania acesta este prin lege cos de fi neutral= 0.92. Intreprinderile sunt obligate
sa asigure cos de fi neutral= 0.95 si ele pot depasi aceasta valoare numia daca prin masurarile pe care le iau
se asigura economii in retelele electrice proprii, iar nivelul de tensiune local permite depasirea lui cos de fi neutral
Puterea reactiva caree se instaleaza in instalatiile de compensare se calculeaza
Qk=P med(tan(fi c)-tan(fi neutral))
tan(fi c) --> cos(fi c) --factor de putere natural al consumatorului
tan(fi neutru)--> cos(fi neutru)= 0.95

Daca tensiunea aplicata consumatorilor este constanta , atunci instalatia de compensare da o putere reactiva constanta, dar
puterea absorbita de consumator variaza in fct de graficul de sarcina
Situatiile de supracompensare nu sunt periculoase, ele inrautatind doar functionarea consumatorului si incarcarnd linia
de alimentare. Situatiile de supracompensare sunt periculoase pentru sistemul energetic pentru ca surplusul de putere
reactiva dat de instalatia de compensare cirula pe reteaua sistemului energetic inrautatind functionarea altor consumatori
dar si marise pierderile de putere si tensiunile din retea

4)Socuri de putere reactiva

Absorbtia brusca si in cantitate mare de putere reactiva in funct normala a anumitur consumatori, determina caderi medii
de tensiune pe retelele din zona si in special pe retelele care alimenteaza. Acestlucru conduce la scaderea nivelului de tensiune
la barele la care sunt racordati si alti consumatori din zona. Frecventa variatiilor de tensiune este egala cu frecventa cu care se
produc socurile de putere reactiva. Feomenul ste cunoscut sub numele de fliker. Variatia de tensiune este de ordinul (4 - 12 %) Un
Fenomenul de Fliker produce efect negativ in functionarea calculatoarelor si aparatelorradio-tv, echipamentelor electrice si determinarea
unui inconfort posibil asupra omului. Pentru a se eveta fenomenul de fliker, pot fi luate rmatoarele masuri:
- separarea galvanica a consumatorului socant de ceilalti consumatoriprin marirea distantei electrice de la
soccurile de putere activa
- daca consumatorul socant are in apropiere o centrala elecrica proprie. Aceasta trebuie prevazta cu grupuri generatoare
echipate cu sisteme de reglare a existentei si a tensiunii fi rapide
- instalarea e barele consumatorului socant a unui conpenastor sincron
5)Autopornirea motoarelor electrice
Prin autopornirea motse intelege procesul de revenire la functionarea normala fara interventiii exterioare
dupa o franare produsa de o scadere brusca de tensiune pe barele la care aceste motoare sunt conectate.

Intre pornire si autopornire exista urm deosebiri:
- autopornirea se aplica deodata tuturor motoarelor racordate la aceeasi retea, motoare care nu sunt echipate
cu protectii minimale de tensine
- la revenirea tensiunii retelei, motoarele incep sa se ambaleze, doar o pare sau chiar toate motoarele se rotesc
cu turatie diferita
- autopornirea se face cu toate motoarele in sarcina. Conditia care se impune pt realizarea autorpornirii este
aceea ca in momentul revenirii tens. la valoarea nominala, motorul activ rezidual masinii de lucru antrenate
adica sa existe accelerarea


6)Autopornirea motoarelor sincrone

La motoarele sincrone, caracteristicile mecanice ale momentului asincron în functie de alunecare nu sunt favorabile procesului de autopornire pentru ca:
• Momentul asincron initial este foarte mic, practic ;
• În timpul functionarii (la aparitia caderii de tensiune), înfasurarea de excitatie este legata direct la sursa de excitatie, situatie careia îi corespunde un moment asincron, practic egal cu cel initial.

Motorul sincron autoporneste numai daca, dupa perioada de frânare, la revenirea tensiunii, momentul rezistent al masinii de lucru antrenate are o valoare foarte mica.

Se pot asigura conditii de autopornire si pentru motorul asincron, daca acesta se echipeaza cu un sistem automat care, la scaderea brusca a tensiunii de alimentare, deconecteaza înfasurarea de excitatie de la sursa de excitatie si o închide peste rezistenta de descarcare.
Prin aceasta, motorul sincron se transforma într-un motor asincron care are un moment activ suficient de mare pentru ca sa autoporneasca. Dupa reambalarea motorului si atingerea turatiei subsincrone stabile, sistemul automat trebuie sa deconecteze înfasurarea de excitatie de la rezistenta de descarcare si sa o reconecteze la sursa de excitatie, iar apoi sa aplice, eventual, un fortaj al excitatiei pentru reintrarea în sincronism.
7)Autopornirea motoarelor asincrone

Posibilitatea de autopornire a unui grup de motoare asincrone este influentata de:
• Valoarea pâna la care se reduce tensiunea pe bara comuna, în momentul aparitiei avariei.
• Durata mentinerii tensiunii reduse pe bara comuna.

Scaderea importanta a tensiunii pe o durata lunga de timp determina scaderea drastica a valorii momentului (cuplului) activ la toate masinile din grup, cresterea alunecarii acestora si scaderea reactantelor înfasurarilor.

În momentul restabilirii tensiunii, curentii absorbiti de masinile care functioneaza puternic frânate sunt foarte mari, ceea ce determina o noua scadere a tensiunii pe bara de racord comuna îngreunând astfel procesul de revenire a motoarelor de functionarea normala.

Pentru cunoasterea posibilitatilor de autopornire ale motoarelor unui grup, trebuie cunoscute, pentru fiecare motor în parte, curbele momentului asincron în functie de alunecare, atât pentru tensiunea nominala, cât si pentru tensiuni mai mici si curbele de variatie ale momentelor rezistente ale masinilor de lucru antrenate, în functie de turatiile imprimate acestora.

Pentru ca un motor din grupa sa poata autopornii trebuie ca, în momentul revenirii tensiunii pe bara de racord comuna, valoarea momentului motor sa fie mai mare decât valoarea momentului rezistent produs de masina de lucru antrenata de respectivul motor asincron.

Motoarele asincrone din grup, care nu îndeplinesc aceasta conditie, nu pot autopornii si ele trebuie echipate cu sisteme de protectie care sa le deconecteze de la retea în momentul scaderii bruste a tensiunii la bornele lor.
8)Motorul sincron este utilizat pentru antrenarea agregatelor de putere mare, cu functionare continua, ca: pompe, compresoare, instalatii ale laminoarelor nereversibile, instalatii din industria cimentului, hârtiei si din industria petroliera.

Avantaje: - constructie simpla;
- randament mai mare cu(1-2)% fata de motorul asincron;
- factor de putere,cos fi =1 si uneori, chiar capacitiv.
Functioneaza cu turatie constanta determinata de frecventa retelei de alimentare, indiferent de modul în care variaza sarcina.

Caracteristica mecanica – perfect rigida (absolut dura), limitata de cuplul maxim Mmax, dupa care „se desprinde”. Trecerea de la regim de generator, la regim de motor se face lin.
9)Cuptoare cu rezistoare cu încalzire indirecta

Sunt foarte raspândite în diverse domenii ale activitatii umane de la aparate electrocasnice pâna la încalzire electrica a locuintelor si de la cuptoare de laborator, pâna la cuptoare pentru tratamente termice si cuptoare pentru topirea metalelor si aliajelor.

Dupa modul de actionare a încarcaturii si aceste cuptoare se împart în cuptoare cu actionare intermitenta si cuptoare cu actionare continua.

Dupa atmosfera din cuptor pot fi: cu aer, cu vid si cu atmosfera controlata.

Au productivitate ridicata si permit realizarea unor regimuri termice complete de încalzire – mentinere – racire a încarcaturii.
10)Cuptoare cu rezistoare si incalzire indirecta
Sunt cele mai raspandite si diversivicate cuptoare electrice de la aparatura electrica pana la sisteme de incalzire electrica a locuintelor si de la etuvele din laborator
pana la marile cuptoare de topire a metalelor si aliajelor sau tratamente termice.
Cuptoarele sunt onstruite din zidarie din refractoare si termoizolante protejate in exterior de table metalice de 5 mm.Materialele utilizate pt confectionarea elementelor incalzitoare care sunt rezistoarel
trebuie sa inteplineasca urmatoarele conditii:
-sa aiba rezistivitate electrica mare
-coeficient de de variatie a rezistivitati cu temp trebuie sa aiba valori foarte mici
-sa aiba punct de topire foarte ridicat
-sa nu-si modifice proprietatile mecanice cu temperatura
-sa poata fi sudata
Materiale folosite pt rezistente sunt de 3 feluri:
-materiale si aliaje metalice cu temperatura de 1400-3000 grade C
-metale ceramice si metale cu temperatura intre 1400-1700 grade C-curbura de silicu
-curbura de grafit la temp de 1800-2000 grade C

11)Incalzirea prin inductie
Aceasta incalzire functioneaza prin transformarea in caldura a energiei electromagnetice absorbita de un materiale.Incalzirea are loc datorita efectul Jaule
a curentilor turbionali care iau nastere in materialul produsi find de tensiunile induse create de de variatia in timp a camplui magnetic
Fata de incalzirea directa cu rezistoare incalzirea prin inductie are urmatoarele avantaje:
-nu necesita contacte electrice
- metoda de incalzire poate fi utilizate in conditii de productie automatizata si in conditi continue de productie
Dezavantaje:
in majoritate cazurilor trebuie sa se utilizeze surse de alimentare de frecventa diferita de cea industriala
Incalzirea prin inductie se foloseste in : topire si mentinere in stare calda a metalelor
-calire in stare superficiala a pieselor cu geometru complicate
Aplicatii speciale ca:-agitare inductiva
-transport electromagnetic a metalelor topre
-sudare
Dupa frecventa surselor de alimentare a instalatiilor de incalzire avem:
-inst de frecventa joasa
-de frecventa industriala
-de frecventa medie
de frec inalta
Cuptoarele de inductie se impart in :
-cuptoare cu creuzet care au bobina de inductie fara miez de fier
-cuptoare cu canal care au bobina de inductanta cu miez feromagnetic

12)Cuptoare de inductie cu creuzet
Este un cuptor de inductie fara miez de fier care functioneaza pe principiul absortiei energiei electromagnetice de catre un material conductor plasat in campul magnetic variabila unui conductor
de tip solenoidal
Cuptorul de inductie se foloseste la:
-topirea otelurilor,fontei si metalelor neferoase la cupru, aluminiu,zinc
Avantaje:
-obtinerea de temperatura foarte ridicata in toata masa neutrului
-uniformizarea temperaturi in masa de metal topit
-oxidarea redusa a metalului
-productivitatea ridicata
-productivitatea ridicata in vid
Dezavantaje:
-solicitari mari mecanice ale catpusarii cuptorului
-temperatura relativ scazuta a zgurei
factor de putere foarte scazut
cos fi=0,05-0,25
Cuptorul cu creuzet cuprinde din punct de vedere constructic:
-inductorul-creuzetul
-ecranele magnetice
-mecanismul de rasturnare
13)Cuptoare de inductie cu canal
Sunt cuptoare care au circuite feromagnetice,adica la care inductorul este plasat pe un miez de fier
care poate fi o coloana realizata din tole de trafo sau sub forma de manta cu 3 coloane.Acest cuptor
functioneazape proncipiul trafului electric, inductorul reprezentand bobina primara iar secundarul consta din
canalul cuptorului in care se afla metalul ce urmeaza sa fie topit. urmeaza desen
fi s - flux de scapari se inchide prin aer inlantuind numai spirele inductorului
fi 12-flux util variabil induce in spira secundarului metalul din canal a tens electromotoare
Tensiunea electromotoare indusa forteaza in metalul din canal curenti turbionari de valoare
I2=Ue2/radical din R la patrat + X la patrat

Curentul I2 produce incalzirea metalului prin efect Jaule.In prezent cuptoarele de inductie cu canal nu se construiesc cu canal ca cel din figura.Cuptoarele moderne deasupra canalului se afla un creuzet sau o cuva de topire construite din metale refractoare
14)Incalzirea cu arc electric
Arcul electric reprezinta o descarcare electrica autonoma de mare densitate
de curent carea apare la valori reduse ale tensiunii de alimentare. Coloana de arc are o temperatura de 6000 K
Temperatura electrozilor intrre carea apare acrul electric este de 3000-5000 K. Caladura dezvoltata de arc se trsansmite prin radiatii.

15)Clasificarea cuptoarelor cu arc electric:
Dupa domeniul unde sunt utilizate:
a) cuptoare pentru elaborarea otelurilor acarea sunt alimentate in curent alternativ trifazat, arcul electric stabilizandu-se intre electrodul fiecarei faze si incarcatura metalului din cuptor
b) cuptor cu arc lectric in vid alimentat in general in curent continuu si utilizate pentru obtinerea metalelor de mare puritate.
c) cuptoare pentru reducere cu arc si rezistenta care sunt alimentate in curent alternativ. Se folosesc pentru obtinerea de feroaliaje si materiale nemetalice greu fuzibile
d) cuptor pentru topire sub stral de flux alimentate in curent alternatic si se folosesc la obtinerea otelurilor aliate

Eelemntele constructive ale cuptoruluicu arc.
Sunt :
- cuva de topire
- mecanismul de basculare a cuvei
- electrozi si port-electrozi
- reteaua scurta
- mecanismul de incarcare a cuptorului

Cuva cuptorului este formata din cuva propriu-zisa de forma cilindrica, vatra cuvei si capacul sau bolta
Figura

Eelectrozii sunt din carbune si grafit si asigura alimentarea cu energie

16)Cuptoare de inductie cu canal
Sunt cuptoare care au circuite feromagnetice,adica la care inductorul este plasat pe un miez de fier
care poate fi o coloana realizata din tole de trafo sau sub forma de manta cu 3 coloane.Acest cuptor
functioneazape proncipiul trafului electric, inductorul reprezentand bobina primara iar secundarul consta din
canalul cuptorului in care se afla metalul ce urmeaza sa fie topit. urmeaza desen
fi s - flux de scapari se inchide prin aer inlantuind numai spirele inductorului
fi 12-flux util variabil induce in spira secundarului metalul din canal a tens electromotoare
Tensiunea electromotoare indusa forteaza in metalul din canal curenti turbionari de valoare
I2=Ue2/radical din R la patrat + X la patrat

Curentul I2 produce incalzirea metalului prin efect Jaule.In prezent cuptoarele de inductie cu canal nu se construiesc cu canal ca cel din figura.Cuptoarele moderne deasupra canalului se afla un creuzet sau o cuva de topire construite din metale refractoare
17)Metoda formulei binominala
Este o metoda amplimista pt ca da valori mai mari pt puterea ceruta,decat valoari obtinute celalalte metode .de aceia aceasta metoda se foloseste pt a verifica corectitudinea calculelor
Si aici se aplica primele 2 etape generale dupa care se calculeaza puterile cerute pt fiecare grupa cu receptoare aplicand formula binomiala.De ex pt grupa k de receptoare puterea ceruta va fi:
P indice c=(a*Pix)+b indice k*Pik
ak si bk-coeficienti formulei binminale pt grupa k se dau din tabel
xk-este nr primelor receptoare din grupa luate in ordine descrescatoare a puterilor instalate
Pix=este suma celor Xk puteri instalate descris
Pik=suma de la k=1 la nj din Pij
Pentru a determina puterea ceruta a intregului consumator analizat se aplica din nou formula binomiala astfeli:
Pc=(a*Pix)max+ suma de la k=1 la m(bk*pik)
a*pix este cea mai mare dintre termeni
suma de la k=1 la m(bk*pik) este suma termenilor 2
Qc=suma de la k=1 la m Pck* tg fi k
Sc= radical din Pc la patrat+Qc la patrat.Puterea aparenta de calcul se foloseste pt alegerea transformatoarelor care se monteaza in postul de transformare sau statia de distributie care alimenteaza consumatorul analizat

18)Tipuri de filtre de armonice

Exista, în prezent, trei tipuri de filtre de armonice:

• Filtre pasive;
• Filtre active;
• Filtre mixte.

a) Filtre pasive : - sunt cele mai raspândite
- realizate din bobine si condensatoare montate în serie
- dupa principiul de functionare se împart în:

• Filtre refulante
• Filtre absorbante

- Filtre refulante – se folosesc la consumatorii conectati la nivelul de medie tensiune sau la
joasa tensiune, care au, deja, montata o baterie de condensatoare pentru compensarea circulatiei de putere reactiva.
- se realizeaza prin legarea în serie cu baterie de condensatoare pentru compensare a unei bobine fara miez de fier, dimensionata astfel încât reactanta totala(Xb-Xc) sa aiba caracter capacitiv pentru frecventa fundamentala si caracter inductiv pentru frecventele armonicelor.

- Filtre absorbante – au impedanta foarte mica (practic, nula) fata de o anumita armonica de
curent pe care o scurtcircuiteaza.
- se folosesc atunci când se cunosc suficient de precis curentii armonici (frecventele acestora)
- se monteaza independent de bateria de condensatoare de compensare si în paralel cu ea.

b) Filtre active – realizeaza filtrarea armonicelor în timp, nu în frecventa.
- functionarea lor se bazeaza pe injectarea în retea a unor unde armonice de curent sau de tensiune de valoare egala, dar de semn contrar celor existente.
- amplasarea lor se face în serie sau în paralel cu sursa de perturbatii armonice fie lânga consumatori, fie la furnizorul de energie electrica.

c) Filtre mixte - se realizeaza prin asocierea filtrelor active cu filtre pasive de tip absorbant.


19)Motorul de curent continu cu excitatie derivatie
Se foloseste in actionariel la care se necesita modificarea frecventei si schimbarea de sens de miscare.
schema
pt a ridica caracteristica mecanica naturala a masini Rp se considera scurtcircuite Rp=Rs=0.Caracteristica mecanica naturala rezulta prin scrierea ec echilibrului electric si ecuatia cuplului electromagnetic corespunzator echilibrului electric
Ue=U-Ra*Ia
M=Km ori fi mare Ia
Km=pN/2pia
p-nr de perechi de poli din circuitul indusului
N-nr de conductoare a indusului
a-nr perechilor de cai a infasurari indusului
Ue=Ke*fi mare-fluxul generalal masini

20)Motorul de c.c cu excitatie serie
Motorul se foloseste acolo unde sunt necesare cupluri foarte mari si in special in tractiune electrica si in actionari cu masini de lucru foarte grele
schema
Pt a ridica corect mecanica naturala teoretica se considera:
Rs=0 si Re=infinit si se scrie ecuatia echilibrului echivalent
Ue=U-I(Ra+Re)
R=Ra+RE
Ue=U-IR
M=km fi mare *I
Ue=ke*n*fi mare
n=U/kefi mare-RI/keR
fluxul magnetic este o functie nelimitata de curent si de obicei masinile electrice in cotul curbei

fi mare=f(I)
Daca insa se considera ca masina functioneaza pe partea liniara a curbei fi mare=f(I) atunci fi mare=alfa I ,si atunci cuplul M=kma alfa I la patrat


21)Montarea bateriilor de condensatoare in unitatile industriale
Atat la jt cat si la m,bateriile de condenatoar se monteaza in paralel cu receptoarele la care trebuie inbunatatit factorul de putere.In cadrul unei baterii,compensatoarele se pot lega fie in triungi fie in stea.
figuri
pt a vedea cu e mai economic se pune conditia ca in ambele tipuri de legaturi sa se debiteze aceias putere reactiva
QT=Qs
3wCtU la patrat=3WCs(U/radical din 3)la patrat
Un condensator legat in stea necesita o capacitate de 3 ori mai mare decat un condensator legat in triunghi la jt
Condensatoarele legate in stea costa costa mai lult decat cele legate in triunghi.Daca condensatoarele se leaga la mt,datorita costului izolatia care este ridicata ,preturile sunt echivalente
Pt receptoare normale de protectia muncii in timpul exploatarii bateriilor de condensatoare.