Proiectarea asistată de calculator a sistemelor electrice

1. CAPITOL INTRODUCTIV

În cazul general, din punctul de vedere al complexitaţii execuţiei, un aparat electric se compune din urmatoarele parţi dinstincte (fig.1.1).

a) Detaliul (reperul de bază) reprezintă partea componenta elementară a aparatului, care se realizează dintr-o singură bucată de material, fară a se utiliza operaţiile de asamblare (de exemplu, un bolt sau un şurub).

b) Subansamblul reprezintă reuniunea a două sau mai multe detalii.

Subansamblele pot fi demontabile sau nedemontabile; de asemenea, ele pot conţine mai multe subansamble mai simple, putând exista subansamble de ordinul 2,3 etc.(de exemplu subansamblul contact fix tulipă).

c) Ansamblul reprezintă o parte componentă a aparatului, cuprinzând reuniunea mai multor detalii şi subansamble destinate a îndeplini aceeaşi funcţie (de exemplu, ansamblul mecanismului de acţionare dintr-un întreruptor).

În unele cazuri particulare, ansamblul se poate compune exclusiv din repere, fără a mai conţine subansamble. Din punct de vedere al rolului pe care îl ocupă în funcţionarea aparatului electric.

Clasificarea parţilor sale componente este urmatoarea:

1) Conductoarele căilor de curent şi contactele prin care sunt racordate (de obicei contacte permanente, realizate prin sudură, sau strângere cu şuruburi);

2) Contactele de comutaţie ;

3) Dispozitivele de stingere ale arcului electric ;

4) Electromagneţii;

5) Dispozitivele (mecanismele) de acţionare ;

6) Izolatoarele suport,de trecere şi pavilioanele izolate ;

7) Carcasele, rezervoarele si detaliile aferente acestora.

2. INFLUENŢA CODIŢIILOR EXTERIOARE ASUPRA CONSTRUCŢIEI ECHIPAMENTELOR ELECTRICE

La proiectarea echipamentelor electrice, trebuie luate în considerare condiţiile climatice în care este destinată funcţionarea aparatului respectiv. Acest fapt implică utilizarea anumitor materiale speciale, respectiv a anumitor acoperiri de protecţie. Potrivit standardelor în vigoare, planeta noastră este împarţită în urmatoarelor zone climatice:

-Reci;

-Temperate (normale);

-Cald-umede;

-Cald-uscate.

Valoarea care se ia în calculul de proiectare ca temperatura a mediului ambiant din ţara noastră, situată în climat temperat, Өa =40o C.

Pentru notarea tipurilor de protecţie climatică se folosesc iniţialele cuvintelor corespunzatoare din limba latina si anume:

T-tropicus-tropical;

A-aridus-arid, uscat;

H-humidus-umed;

F-frigidus-frig;

Tipurile de protecţie climatică sunt:

TF- protecţie impotriva actiunii climatului cald-umed, cald-uscat si climatului rece;

THA- protecţie împotriva acţiunii climatului cald si cald-uscat;

TH-protecţie împotriva acţiunii climatului cald-umed;

TA-protecţie împotriva climatului cald-uscat;

F- protectie impotriva actiunii climatului rece;

Pe langă luarea în considerare a condiţiilor climatice, la proiectarea echipamentelor electrice trebuie ţinuta seama şi de specificul locului în care urmeză sa fie instalat aparatul respectiv. In funcţie de acesta,se vor adopta diferite soluţii constructive,care sa permita funcţionarea în condiţii optime a aparatului proiectat. Astfel, exista urmatoarele locuri specifice pentru functionarea aparatelor electrice:

-Incaperi inchise, incalzite si ventilate;

-Functionarea in incaperi subterane neincalzite, caracterizate printr-un grad ridicat de umiditate si prin condensarea frecventa a vaporilor de apa (de exemplu: subsolurile cladirilor, exploatarile miniere subterane, calele vapoarelor,etc.);

-Incaperi neincalzite, aflate deasupra solului si având ventilaţie naturală. In aceasta categorie sunt cuprinse carcasele (cuvele) în care funcţionează aparatele de exterior;

-Functionare în mediul exterior, când aparatul este supus acţiunii directe a precipitaţiilor atmosferice si radiatiilor solare;

-Functionare in mediul exterior, care are un grad intens de poluare (în apropierea termocentralelor, combinatelor chimice etc.);

-Funcţionarea în condiţii speciale. In acest caz aparatele se disting în special prin modul de realizare al carcasei, putând fi aparate protejate complet împotriva pătrunderii prafului, aparate protejate împotriva patrunderii prafului şi apei, aparate protejate împotriva pătrunderii apei care vine sub presiune si respectiv aparate destinate functionarii in mediu exploziv.

Deoarece în timpul funcţionarii lor aparatele electrice pot fi supuse la diverse şocuri mecanice sau vibratii, prin proiectare se asigură de la caz la caz şi o protecţie împoriva acestor acţiuni.

Gradul de protecţie este definit prin literele IP urmate de doua cifre, dintre care prima defineşte modul de protecţie împotriva corpurilor straine ( respectiv a atingerii de către personalul din exploatare a pieselor aflate sub tensiune), iar ceea de-a doua înseamnă modul de protecţie împotriva pătrunderii apei. De exemplu, IP-00 înseamna un aparat complet neprotejat (de exemplu, un separator), iar în notaţia IP-43, cifra 4 reprezintă asigurarea protecţiei utilajului împotriva pătrunderii corpurilor straine solide cu dimensiuni mai mari de 1mm, cifra 3 semnifică protecţia împotriva acţiunii dăunatoare a apei care cade sub formă de stropi din orice direcţie, dar sub un unghi de maximum 60o faţă de verticală.

Tensiunile si curentii nominali ai aparatelor electrice sunt normalizate prin STAS 553-30 si publicaţia CEI 56-1:

-Pentru aparatele de joasa tensiune, tensiunile nominale sunt cuprinse între (24-1200)V pentru cele de curent continuu si (24-1000)V pentru cele de curent alternativ.

-Pentru aparatele de înalta tensiune atat de curent continuu cât şi de curent alternativ, tensiunile nominale sunt cuprinse între: 3.6 si 765 KV.

Pentru ambele categorii de aparate, curentul nominal este cuprins între 2A si 10.000A.

Aceste valori sunt definite pentru condiţii normale, adică pentru climatul temperat în care temperatura maximă a mediului ambiant este Өa max = 40o C, iar cea minimă Өa min= -20oC pentru instalatii de interior şi – 50oC pentru instalaţii de exterior, altitudinea locului de montare a aparatului trebuie sa fie de maximum 1000 m deasupra nivelului marii.

În cazul unei temparaturi mai mari a mediului ambiant (decât pentru cea pentru care a fost proiectat aparatul electic), sau a dispunerii într-o carcasă a aparatului (proiectat iniţial pentru a funcţiona deschis, neacoperit cu o carcasa, sau necufundat într-o cuvă), curentul nominal al aparatului destinat a funcţiona neacoperit, trebuie neacoperit. De exemplu, pentru cazul când aparatele funcţioneaza la înaltimi mai mari de 1000 m în raport cu nivelul marii, curentul şi tensiunea nominală trebuiesc diminuate (faţă de valoarea lor normală, corespunzatoare funcţionarii aparatului la nivelul marii) prin multiplicarea cu coeficienţii din tabelul 1.1.

h[m] In [A] Un [V]

1000 1 1

2000 0.98 0.90

3000 0.96 0.80

6000 0.90 0.56

Tensiunea de încercare a rigiditatii dielectrice a aparatului proiectat se va diminua potrivit prescripţiilor din standardele în vigoare.

2.

ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE

A ECHIPAMENTULUI PROIECTAT. CALCULUL

DE IZOLAŢIE. DETERMINAREA DIMENSIUNILOR

DE BAZA ALE ECHIPAMENTULUI

2.1. ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE

ŞI A SCHEMEI APARATULUI

Alegerea formei constructive cuprinde definitivarea schemei constructive şi a structurii generale a aparatului, această etapă fiind deosebit de impor¬tantă si implicând un mare grad de responsabilitate.

Schema constructivă a aparatului şi aspectul său general se stabilesc în mare, fără a se intra în detalii ; în acest stadiu este important de a vedea aspectele principale, eliminându-se cele secundare. Schema de principiu poate să nu reprezinte forma finală a aparatului, respectiv a părţilor sale compo¬nente, însă constructorul trebuie să aibă o reprezentare mintală a lor, şi a tehnologiei de realizare.

La alegerea schemei, a formei constructive şi a părţilor componente ale aparatului, este neapărat necesar să se ia în considerare cerinţele, condiţiile, principiile şi orientările specificate în tema de proiectare, condiţiile de lucru ale aparatului, cât şi cerinţele pe care trebuie să le îndeplinească aparatul proiectat şi principiile de bază, corelate cu orientările şi tendinţele moderne în domeniul construcţiei şi proiectării aparatelor electrice.

în cadrul proiectării aparatului, poate apare situaţia când nu este posibilă satisfacerea concomitentă â unor condiţii impuse, sau chiar când condiţiile impuse sunt contradictorii; în această situaţie este necesar a căuta satisfacerea optimală a câtorva cerinţe dintre cele mai importante, dintre care se men¬ţionează : forma şi dimensiunile căilor de curent, distanţele de izolaţie şi caracterul compact al construcţiei aparatului luat în ansamblu.