Intrebare referitoare la curentul alternativ

[franzm]

Intr-adevar , liniile de distributie de 20 kv nu folosesc neutrul retelei legat direct la pamant ci prin asa zisa " bobina de stingere"

Bobina Petersen

Editat Iulie 11, 2014 de franzm

[flomar60]

Trebuie sa intelegeti ca un sistem trifazat legat in stea prezinta un punct de legatura comun al celor trei bobine care -in conditii ideale!- are potential zero. Intre capetele fiecarei faze si acest punct neutru d.p.d.v. electric exista tensiunea de faza egala cu 220V ; intre capetele a doua faze , indiferent care, exista tensiunea de linie egala cu 380V; daca s-ar utiliza pt. consumatorii casnici doar tensiunea de linie (380V) atunci acel punct neutru ar fi conectat doar la priza de pamant a transformatorului fara sa mai fie trimis la fiecare consumator in parte...dar , pt. ca este utilizata -cu preponderenta- tensiunea de faza atunci cele doua capete ale fazei trebuie trimise catre consumator ; cum nu este deloc rentabil sa folosesti 6 fire ( doua pt. fiecare faza) s-a utilizat acest artificiu legand cele trei fire la un loc si rezultand astfel un fir unic cu potential zero ( a rezultat astfel o economie foarte importanta de materiale!) pastrandu-se in acelasi timp prezenta celor trei faze independente- tensiunea de faza - si sistemul interdependent - sistemul trifazat 3x380V, cu doar 4 conductoare. Ceea ce ii nedumereste pe cei mai multi este de ce conductorul de nul este de acelasi diametru cu conductoarele de faza si - uneori- chiar mai mic! Raspunsul este ca acest conductor de nul este dublat de pamant care constitue un alt "conductor " legat in paralel peste conductorul de nul al retelei . Legaturile electrice ale pamintului cu conductorul de nul se fac cu ajutorul prizelor de pamant - de la transformator, pe retea din trei in trei stalpi , la stalpii de colt si de capat si - la retelele mai noi- fiecare armatura metalica a fiecarui stalp . In pofida tuturor acestor precautii, de mute  ori la capete de retea, mai ales in sistemul rural, apar diferente importante de tensiune intre cele trei faze cu urmari dezastruoase pt. echipamentele electrocasnice , de aceea am scris in postul meu anterior ca dezechilibrele nu pot fi anulate total.

[Vizitator vasilica pirvu]

Adryano am sa incerc si eu sa -ti expliac ,sper sa fiu inteles: reteaua electrica de joasa tensiune este o retea trifazica cu neutru accesibil legat la pamint  numai din motive de[electro securitate]  securitate,  tot acel puct [steaua transformatorului] pleaca spre  consumatori ca nul de lucru  care   este legat la pamint  dar merg impreuna pina la ultimul tablou electric de distributie (vedeti in firida de pe palier la blocuri)  deci curentii de scurtcircuit vor circula  prin con ductorul din retea dar si prin electrozii prizelor de pamint  intre prize.Daca folosim un transformator cu raport de transformare 1/1 il alimentam inte faza  si nul(legat la pamint) vom avea surpriza sa avem avem in secundar 230 v  doar intre capetele infasuraii secundare nu si fata de pamint, dar daca folosim un electrod(infipt in pamint)  si legam la el un capat al infasurarii secundare vom vedea ca celalalt capat inseriat cu un bec legat pritr-un electrod la pamint vom avea pe bec o tensiune egala cu cea a secundarului DACA NU AVEM PIERDERI PE LUNGIMEA DE CONDUCTOR SAU "PRIZA DE PAMINT" sper  sa  nu fi plictisit  pe cineva   socces

[TESSLA]

@flomar60, corect. Si mai este un lucru,consumatorii trifazati nici nu au mare nevoie de nul decât pentru iluminat sau alti consumatori marunti. Pentru motoare si alti consumatori mari e nevoie doar de cele trei faze. Si asta e un motiv pentru care un cablu pentru trifazic poate avea patru conductori de acelasi diametru. Sa nu uitam ca sistemul polifazat a fost inventat de Tesla pentru a alimenta motoare (apare câmp magnetic invartitor fără sa mai fie nevoie de cărbuni).

[puriu]

Pe retelele monofazate nu se poate conta pe firul de nul pentru impamantare deoarece acesta trece printr-o siguranta. Pentru electrosecuritate trebuie sa existe neaparat prize de pamant pentru consumatori. Retelele de apa sau de termoficare nu pot fi considerate prize de pamant din cauza eventualelor tevi din PVC sau Pexal si a izolatiilor termice. Armaturile unui bloc cu structura din beton pot fi la nevoie prize de pamant daca sunt sudate intre ele si au legatura cu armaturile fundatiei.

[former_Alfred]

consumatorii trifazati nici nu au mare nevoie de nul decât pentru iluminat sau alti consumatori marunti. Pentru motoare si alti consumatori mari e nevoie doar de cele trei faze. Si asta e un motiv pentru care un cablu pentru trifazic poate avea patru conductori de acelasi diametru.

 

Da, e un motiv, dar unul fals    Din punctul de vedere al transformatorului de lângă blocul tău, scara ta de bloc e un consumator trifazat. Care totuși nu include nici motoare, nici alți consumatori mari.

 

With all due respect, @flomar60 e într-adevăr dintre puținii de pe topicul ăsta care știu ce spun, dar faptul că îi dai dreptate nu te ajută să înțelegi mai mult.

Editat Iulie 14, 2014 de former_Alfred

[TESSLA]

Si contributia ta unde e? In afara de faptul ca ai contrazis niste adevăruri nu ai spus nimic. Curentii care circula prin cele trei faze nu se cumulează in firul de nul deoarece si ei cred ca sunt defazati. Si asta e un alt motiv.

[flomar60]

Curentii nu se insumeaza pe conductorul de nul aritmetic ci doar fazorial ...Similar ipotenuzei unui triunghi , aceasta va fi intotdeauna mai mica decat suma laturilor, in afara de cazul special cand unghiul de origine are 180 grade si atunci va fi doar egala, ceea ce nu este cazul aici...In sistemul trifazat perfect echilibrat(cazul ideal) fazorii sunt egali si de sens opus, astfel rezultanta este zero si nu exista curent pe conductorul de nul...

[TESSLA]

Corect. Deoarece fazele sunt defazate cu 120 de grade, deci fazele nu isi ating minimul sau maximul in acelasi timp, e clar ca nici curentii nu se cumulează. Din punctul meu de vedere fiecare faza "foloseste" nulul aproape pe rând. Referitor la faptul ca nulul e dublat de pământ si de asta comductorul de nul mu e mai gros, aici nu sunt de acord. Oare ce se întâmplă daca la tabloul general al unui bloc cu multi consumatori, separ nulul de lucru de nulul de siguranta? Se topeste firul de nul?! Nu cred.

[rasputin]

Ar fi de făcut următoarele specificaţii:

Eu am dezbătut situaţia pusă în discuţie de colegul nostru doar pentru a-l face să înţeleagă de ce, în cazul experimentelor sale, nu putea să măsoare vreun trensfer energetic, folosind pămîntul drept „conductor electric”.

Pentru că discuţia alunecă şi spre alte aspecte, îndemn a spune următoarele:

Din capul locului trebuie să vă îndemn a nu face paralelisme între liniile electrice de înaltă şi medie tensiune şi cele de joasă tensiune. În cazul acestor reţele se procedează la tratarea neutrului, numai că metodele îs un pic mai diferite decît la reţelele de joasă tensiune. Dacă veţi stăpîni fenomenele de la joasă tensiune va fi relativ uşor să abordaţi şi restul.

Din capul locului trebuie făcută şi distincţia dintre „Nul de lucru”, “Legare la pămînt”, „Nul de protecţie” şi „Priză de pămînt”

În general consumatorii electrici industriali (motoare, transformatoare) sînt consumatori trifazaţi, deci bornele lor se leagă doar la cele trei faze ale reţelei (R,S,T). Aceşti consumatori au tensiunea de lucru egală cu tensiunea de linie a reţelei electrice.

Consumatorii casnici sînt consumatori de puteri mici, fapt pentru care nu se justifică complicaţiile din cazul consumatorilor industriali, iar din punct de vedere financiar nu-şi prea justifică cheltuiala. În acest caz optimul este dat de ceea ce numim consumatori monofazaţi, ei sînt construiţi pentru a se alimenta cu tensiunea de fază, nu cu aceea de linie.

 

Numim tensiune de linie, tensiunea între doi conductori de linie sau între două faze.

 

Numim tensiune de fază, tensiunea între una din bornele R,S,T şi punctul de nul O.

 

 

 

În Fig 1, am schiţat cazul unui transformator dintr-un post de transformare. Primarul acestui trafo este legat în Triunghi şi este dimensionat pentru tensiuni de linie de 6KV, 35kv, deci Urs=Urt=Ust=6KV

Secundarul acestui trafo este legat în Stea, capetele stelei sînt notate cu R,S şi T. Punctul comun al celor trei înfăşurări este notat cu O şi poartă numele de punct de nul sau punct neutru.

În secundar Urs=Urt=Ust=0,4KV, şi este tensiunea de linie. Pentru tensiunea de fază avem Uro=Uso=Uto=230V

Ajunşi în acest punct, putem concluziona că pentru consumatori trifazaţi linia electrică este suficient a avea doar trei conductoare. Consumatorii monofazaţi, aşa cum am spus, se alimentează cu tensiunea de fază, deci ei au nevoie de un al patrulea fir, fir notat cu N, şi care fir reprezintă nulul de lucru.

 

Înainte de a vedea ce-i cu nulul de protecţie şi legarea la pămînt, să amintim, în treacăt, despre priza de pămînt.

Priza de pămînt poate fi:

 Naturală, şi în genere e vorba de armăturile metalice ale clădirilor şi stîlpilor.

Artificială, caz în care este constituită din electrozi verticali şi orizontali, aflaţi în contact electric între ei, îngropaţi în pămînt şi de la care se scoate un element de legătură necesar legării instalaţiei electrice, sau consumatorului, la priza de pămînt.

Mixtă, adică o combinaţie a celor două de mai sus.

În toate cele trei cazuri se impune ca valoarea rezistenţei de dispersie să nu depăşească 4Ω.

Ar mai fi de specificat faptul că ceea ce numim generic Legare la pămînt , FIZIC SE TRADUCE PRIN LEGAREA LĂ O INSTALAŢIE DE LEGARE LA PĂMÎNT, FORMATĂ DIN UNA SAU MAI MULTE PRIZE DE PĂMÎNT.

 

Acu’ trecem la “Legare la pămînt”

 

Plecăm de la situaţia prezentată în Fig2; aici am reprezentat doar secundarul de la trafo. Secundarul este legat în stea iar punctul neutru este izolat faţă de pămînt. Deci sîntem în cazul banal al unui trafo de separaţie monofazat, trafo prin care se recomandă a se alimenta prizele din băi. Am fi tentaţi a spune că o mai bună protecţie nici că se poate. Necazul cel mare este că reţeaua de distribuţie se realizează prin cable şi conductori electrici, faţă de pămînt ei prezintă “pierderi”, asta datorită pierderilor de izolaţie a cablelor şi izolatoarelor, cumulate cu trasee lungi. Pentru fiecare conductor de fază am reprezentat aceste pierderi sub forma unei grupări rezistenţă condensator legate în paralel.

În mod practic pierderile sînt simetrice asfel că punctul neutru al acestei stele, formată din capacităţi şi rezistenţe, nu se dezechilibrează.

Acum analizăm o situaţie de avarie, anume faza T ajunge în contact cu carcasa motorului M. Omuleţul care atinge carcasa motorului, carcasa fiind izolată faţă de pămînt, va fi supus unei tensiuni faţă de pămînt egală cu tensiunea fazei. Practic prin corpul lui va trece un curent limitat de rezistenţa de izolaţie a ciubotelor sale (rezistenţa Rc) şi valoarea pierderilor de pe fazele R şi S.

În practică motorul nu este izolat faţă de pămînt, prezintă o anumită rezistenţă Rp; situaţia prezentată în Fig3.

 

Prezenţa lui Rp este un lucru benefic dat fiind faptul că o parte a curentului de defect se va scurge prin această rezistenţă. Deci cu cît Rp este mai mică decît Rc, cu atît mai protejat este omul, el fiind supus tocmai la căderea de tensiune de pe această rezistenţă. În mod practic o rezistenţă mică pentru Rp se obţine legînd carcasa motorului la o priză de pămînt, deci Rp va fi de cel mult 4Ω, adică realizăm o “Legare la pămînt” Deci, în acest caz, legarea la pămînt constituie cel mai bun mijloc de protecţie.

Chiar şi aşa, pericolul de electrocutare este prezent, cel mai defavorabil caz fiind la un defect similar, într-un alt motor. În acest caz corpul omului este supus tensiunii de linie nu celei de fază, deci la o tensiune mai mare, o situaţie mai periculoasă.

Remediul acestei situaţii constă în utilizarea unor tensiuni de linie scăzute, de 220V respectiv 108V pentru tensiunea de fază, totul dublat de existenţa unor instalaţii pentru controlul izolaţiei, care să alarmeze atunci cînd izolaţia ajunge la anumite valori critice.

În practică, astfel de complicaţii, se folosesc doar în locurile de muncă periculoase.

În esenţă, putem afirma că de fapt protecţia s-a realizat prin legarea la punctul neutru al stelei formată din rezistenţe şi condensatori, nu o legătură directă, ci mijlocită de priza de pămînt. De aici putem intui că e posibilă şi o legare directă la punctul neutru, ba chiar şi la punctul neutru al înfăşurărilor trafo, adică o situaţie similară celei din fig4, adică ajungem a analiza şi protecţia prin legare la „Nul de protecţie”.

 

Analizînd Fig4 zicem cam aşa:

Avem tot un caz cu trafo de separaţie, unde, pentru a scăpa de povestea cu rezistenţele prizelor de pămînt, se duce un fir direct de la nulul stelei direct la carcasa motorului electric.

La modul teoretic, faptul că faza T a ajuns pe carcasa motorului se traduce drept un scurtcircuit între fază şi nul. Deci scurtcircuit, se arde siguranţa de pe această fază, s-a izolat defectul şi cu asta basta. Simplist aşa este, practic e o ţîră mai nuanţat, adică se poate întîmpla ca să nu se producă un scurtcircuit net, curentul de defect să nu ajungă la valoarea de declanşare a protecţiei de scurtcircuit şi atunci, pe carcasa motorului apare o anumită tensiune, asta faţă de potenţialul nul al pămîntului. Aş mai îndemna să spun că, chiar şi în cazul unui scurtcircuit net, dacă se întîmplă acel caz cu o probabilitate de 1/1000000, ca omul să atingă în acel moment carcasa motorului,sau cazul şi mai probabil, ca protecţia la scurtcircuit să nu lucreze, omul va fi electrocutat.

Deci faza T a ajuns la carcasa motorului. Motorul nu este legat la pămînt şi deci faţă de acesta prezintă o anumită rezistenţă Rp, omuleţul nostru pune mîna pe motor iar ciubotele sale îi conferă, tot faţă de pămînt, rezistenţa Rc. De asemeni nu uitaţi şi de prezenţa pierderilor reţelei electrice, adică acele rezistenţe şi condensatoare din Fig2 şi 3, şi pe care în Fig4 nu le-am mai figurat, asta pentru a nu se complica desenul.

La defect, tensiunea carcasei faţă de pămînt este dată de relaţia:

Up=Uf*Ro/Ro+Rf,

Unde: Uf- este tensiunea de fază,  Ro rezistenţa electrică a conductorului de nul şi Rf  rezistenţa celui de fază.

Tensiunea de atingere la care este supus corpul omului este dată de relaţia:

Ua=Up*Rom/Rom+Rc,

Unde: Up- tensiunea carcasei faţă de pămînt,  Rom -rezistenţa electrică a corpului omenesc, uzual între 800 şi 1000Ω,  Rc rezistenţa de izolaţie a omului faţă de pămînt, adică rezistenţa electrică a ciubotelor.

 

În practică evident că motorul nu este izolat faţă de pămînt, avem o situaţie similară celei din Fig5.

 

În acest caz Rp practic şuntează corpul uman, asta dacă valoarea lui Rp este mult mai mică decît suma Rom+Rc, adică o situaţie similară cu cele descries la Fig3. Deci iar ajungem la necesitatea unei legări la pămînt care să vină în complectarea protecţiei prin legare la nul (PE) Cum nulul, în reţelele cu patru conductoare, îndeplineşte şi funcţia de nul de lucru pentru consumatorii monofazaţi, cel de-al patrulea fir se notează PEN, ADICĂ ÎNDEPLINEŞTE FUNCŢIA DE NUL DE LUCRU DAR ŞI ACEEA DE NUL DE PROTECŢIE.

Am încercat o explicaţie cît mai simplă, cît mai băbeşte, sper să fie uşor de înţeles. Important este a se înţelege distincţia dintre „Nul de lucru”, “Legare la pămînt”, „Nul de protecţie” şi „Priză de pămînt” .

Editat Iulie 20, 2014 de rasputin

[TESSLA]

In instalatiile moderne, nulul de lucru trebuie separat de nulul de protectie. Pentru ca in tabloul electric exista o siguranta diferentiala care ar trebui sa declanseze daca intre faza si nulul de protectie apare un consum mai mare de 30 mA. Ceea ce ati reprezenta in figura 5 se facea odata si poate unii electricieni mai fac si astazi, dar nu e tocmai corect. Daca din intamplare cineva atinge o faza si mai este si ud la picioare.....s-a cam zis cu el, iar nulul de protectie nu o sa il ajute cu nimic daca are o instalatie ca cea desenata de dumneavoastra.

[adryano]

In instalatiile moderne, nulul de lucru trebuie separat de nulul de protectie. Pentru ca in tabloul electric exista o siguranta diferentiala care ar trebui sa declanseze daca intre faza si nulul de protectie apare un consum mai mare de 30 mA. Ceea ce ati reprezenta in figura 5 se facea odata si poate unii electricieni mai fac si astazi, dar nu e tocmai corect. Daca din intamplare cineva atinge o faza si mai este si ud la picioare.....s-a cam zis cu el, iar nulul de protectie nu o sa il ajute cu nimic daca are o instalatie ca cea desenata de dumneavoastra.

Pai daca utilizam un motor trifazat, cu conexiune triunghi, presupun ca nulul de lucru se leaga la corpul acestuia, dar cum ramane cu nulul de protectie? Cum il conectam ca sa avem acea eventuala declansare a sigurantei diferentiale?

[flomar60]

Pentru d-l rasputin cateva precizari:

 - la retelele de transport de medie tensiune - la noi in tara- s-a standardizat tensiunea de linie de 20kV, retelele cu tensiuni de lucru de 6kVsi 35kV sunt scoase demult din uz

- toate transformatoarele alimentate de aceste retele de medie tensiune au modelul de conexiune in primar de tip triunghi , consecinta directa a faptului ca aceste retele au neutrul tratat

- priza de pamant a unui paratraznet are valoarea 1 ohm

 -priza de pamant a oricarui trafo are valoarea maxima de 4 ohmi

 - prizele de pamant instalate pe lungimea retelei aeriene de joasa tensiune au valoarea maxima de 10 ohmi

- distanta minima intre priza de pamant a trafo si prima priza a retelei electrice exterioare , alimentata de acel trafo este de 50m

- valoarea maxima a unei prize de pamant pentru un consumator casnic este de 10 ohmi

[rasputin]

Înainte de toate se cuvine a mulţumi colegului flomar60 pentru cele specificate. În ce privesc reţelele de 6KV, mai sînt în uz, cei drept la nivelul consumatorilor industriali, acolo unde sînt în uz şi motoare de 6KV. Fac această specificare nu pentru a intra în contradictoriu, ci pentru simlul fapt că ele sînt în exploatare.Cele ce am scris în ultimul post se aplică atît instalaţiilor vechi cît şi celor moderne. Nu-i rău a se insista pe distincţia dintre termenii aduşi de mine în discuţie.Pentru ca situaţia să fie mai clară, şi pentru a răspunde colegului nostru ce a deschis subiectul, îndemn la cele de mai jos:În figura ataşată am reprezentat cazul clasic al reţelei de distribuţie stradale, anume trei conductoare de fază R,S,T şi un al patrulea conductor notat cu PEN. Acest ultim conductor îndeplineşte funcţia de conductor de nul de protecţie PE şi, simultan, aceea de nul de lucru N. Contopite cele două funcţionalităţi dau notaţia PEN. Evident, în postul de transformare, acest conductor este legat la o priză de pămînt (o instalaţie de legare la pămînt, formată din prize de pămînt multiple legate electric între ele)În figură am reprezentat (porţiunea încadrată) tabloul de distribuţie al unui consumator monofazat. Faza R ajunge în casa omului şi print-o siguranţă alimentează un anume consumator. Cel de-al patrulea conductor PEN ajunge şi el în tablou, se leagă la priza de pămînt locală iar din el , prin legătură electrică directă, nemijlocită de elemente de comutaţie (întreruptoare, separatoare, etc) se separă două conductoare, conductorul de nul de lucru N şi conductorul de nul de protecţie PE.Nulul de lucru (N) este trecut la rîndul său printr-o siguranţă şi dus la consumator. Nulul de protecţie (PE) prin legătură directă, nemijlocită, este dus la carcasa consumatorului.Siguranţele prin care sînt trecute faza şi nulul pot fi arhaicile siguranţe fuzibile sau siguranţe moderne, simple sau cu protecţie diferenţială înglobată.Aşa sînt concepute şi executate instalaţiile de iluminat şi prize, sau cel puţin ar trebui să fie.

Editat Iulie 20, 2014 de rasputin

[TESSLA]

Pai daca utilizam un motor trifazat, cu conexiune triunghi, presupun ca nulul de lucru se leaga la corpul acestuia, dar cum ramane cu nulul de protectie? Cum il conectam ca sa avem acea eventuala declansare a sigurantei diferentiale?

Resupunerea dvs nu este corecta din punctual meu de vedere. Carcasa motorului se leaga la nulul de siguranta, exact ca la masina de spalat....asta ce exemplu. Si daca se intampla ca faza sa se "inchida" prin nulul de siguranta, siguranta o sa declanseze. Daca insa carcasa o sa fie legata la  nulul de lucru, o sa se produca un scurt si siguranta fuzibila,automata ar trebui sa se arda/declanseze. Daca nu se arde/declanseaza, ia foc instalatia.