Capitolul 4 Echipamente și aparate folosite pentru realizarea instalațiilor electrice

Capitolul 4

Echipamente și aparate folosite pentru realizarea instalațiilor electrice

Rețelele electrice de alimentare și distribuție cuprind conducte, cabluri, aparate electrice de protecție și comutație și echipamente de distribuție.

Alegerea materialelor, aparatelor, echipamentelor și a sistemului de montare se face ținând seama de categoriile în care se încadrează încăperea, spațiul, locul sau zona respectivă din punctul de vedere al caracteristicilor mediului, al pericolului de electrocutare, al pericolului de incendiu și explozie, al numărului de persoane. Clasificarea încăperilor și locurilor după aceste criterii se prezintă în Anexele 5.1 și 5.2 din I7 – 2011.

Alegerea aparatelor și echipamentelor electrice este influențată și de gradul lor de protecție care se simbolizează prin literele IP urmată de trei cifre. Prima cifră simbolizează gradul de protecție privind protecția persoanelor contra atingerii părților interioare aflate sub tensiune sau protecția contra pătrunderii corpurilor solide străine. A doua cifră simbolizează gradul de protecție privind protecția contra pătrunderii apei iar a treia cifră gradul de protecție contra deteriorărilor mecanice.

4.1. Conducte și cabluri electrice

Se folosesc pentru transmiterea energiei electrice de la sursă la receptor. În funcție de izolația condoctorului se disting: conducte pentru instalații electrice fixe și respectiv mobile, cabluri de energie și respectiv de semnalizare.

Simbolul lor conține litere și cifre. Literele simbolizează materialul conductorului (prima literă din simbol), tipul izolației, prezența unui inveliș sau manta, flexibilitatea izolației, rolul conductei. Cifra ne arată tensiunea nominală de lucru sau secțiunea conductorului.

La confecţionarea conductelor şi a cablurilor se folosesc materiale conductoare cu rezistivitate mică şi cu coeficient de variaţie al acesteia cu temperatura cât mai mic: cupru, aluminiu, oțel.

Prin conductor (neizolat) se înţelege un corp metalic care constituie calea unică de curent şi este format din unul sau mai multe fire. Liţa este un conductor cu fire subţiri răsucite împreună.

Prin conductor izolat se înţelege conductorul cu izolaţia sa individuală, cu sau fără înveliş de protecţie.

Prin înveliş comun se înţelege unul sau mai multe straturi destinate solidarizării unui ansamblu de conductoare izolate. Învelişul de protecţie asigură protecţia contra acţiunilor chimice, fizice sau mecanice.

Când învelişul de protecţie asigură şi etanşeitate, el se numeşte manta, iar când este constituit din benzi metalice înfăşurate, din înfăşurări de sârmă sau din împletitură de sârmă, se numeşte armătură.

Conductele sunt ansambluri constituite din unul sau mai multe conductoare izolate, care pot avea mantale individuale sau comune nemetalice.

Cablurile sunt conducte care au învelişuri de protecţie.

În scopul eliminării sau atenuării acţiunii câmpurilor electrice sau magnetice străine asupra curentului electric care trece prin conductor sau invers, cablurile se prevăd cu învelişuri metalice numite ecrane.

Denumirea de cablu se mai utilizează şi pentru conducte de secţiune foarte mare sau cu mantale nemetalice în execuţie grea.

Între conductele izolate ale unui cablu se pune material de umplutură. Materialul de umplutură este, în general, izolant şi are rolul de a da ansamblului o anumită formă a secţiunii.

Exemple de litere utilizate pentru simbolizarea conductelor și cablurilor:

F – instalaţii fixe I – înveliş rezistent la interperii M – manta Ar – armătură cu sârmă rotundă T – impletitură textilă E – ecran din folie de aluminiu H – izolație de hârtie C – cablu de energie (la începutul simbolului) Y – înveliș exterior de PVC, la sfârșitul simbolului

A – conductor aluminiu ci – corpuri de iluminat C – cauciuc p – execuţie plată Y – izolație de PVC Ab – armătură din bandă de oțel CC – cablu de comandă și control ci - corpuri de iluminat

f – flexibil ff – foarte flexibil Ti – împletitură textilă impregnată s – suspendare P – manta de plumb CS – cablu de semnalizare B – armătură din benzi de oțel

Exemple de simboluri: F750 Ff750 Fff750 AF750

FciCT FciCTi FciCTp FciCTip FsCT

FY AFY

FPYY AFPYY conducte punte intenc

Figura 4.1. Exemple de conducte și cabluri

Cele mai utilizate materiale conductoare sunt cuprul și aluminiul. Firele de cupru pentru conducte şi cabluri electrice trebuie să aibă o suprafaţă netedă, fără crăpături, exfolieri, umflături, solzi sau pete de oxizi.

Utilizarea cuprului se recomandă în următoarele cazuri:

• 
  la instalaţiile din sălile mult frecventate,
  
• 
  în clădirile care adăpostesc valori importante socio-culturale,
  
• 
  în medii cu pericol de explozii şi de incendiu,
  
• 
  în medii cu vapori cu acţiune dăunătoare asupra aluminiului,
  
• 
  la instalaţiile de legare la neutru sau la pământ în scop de protecţie împotriva electrocutării,
  
• 
  la instalaţiile de telecomunicaţii, radio, televiziune,
  
• 
  pentru instalaţiile de iluminat de siguranţă, de avertizare a incendiilor,
  
• 
  la instalaţiile supuse permanent şocurilor şi vibraţiilor.
  

Rezistenţa mecanică a aluminiului este foarte mică, rezistenţa la coroziune este însă foarte bună. Pe suprafaţa aluminiului se formează un strat de oxid de aluminiu care protejează metalul contra coroziunii, strat care are bune proprietăţi izolante.
Cele mai utilizate materiale electroizolante sunt:

• 
  materialele plastice: policlorvinilul, polietilena, polistirenul, poliamidele,
  
• 
  cauciucurile naturale şi sintetice: de tip butil, silicon,
  
• 
  lacuri electroizolante: poliamidice, epoxidice, pe bază de ulei.
  

Materialele de protecţie asigură protecţia cablurilor şi conductelor împotriva agresiunilor mediului de natură fizică, mecanică sau chimică. Protejarea conductelor şi cablurilor împotriva acţiunilor mediului ambiant se realizează cu mantale etanşe nemetalice sau metalice.

La rândul lor mantalele se protejează cu învelişuri protectoare sau mantale suplimentare. Astfel, mantaua de plumb se protejează împotriva loviturilor mecanice şi a coroziunii datorate agenţilor atmosferici cu învelişuri de protecţie din bitum, benzi metalice respectiv straturi formate din cânepă sau iută impregnate. Materialele de impregnare au rol electroizolant şi de protecţie.

Figura 4.2. Părțile componente ale unui cablu de energie

Clasificarea și simbolizarea conductelor și cablurilor se face după următoarele standarde:

STAS 9436/1 – 73 – Cabluri și conducte electrice. Clasificare și principii de simbolizare

STAS 9436/2 – 80 – Cabluri de energie de joasă și medie tensiune. Clasificare și simbolizare

STAS 9436/3 – 73 – Conductoare pentru instalații electrice fixe. Clasificare și simbolizare

STAS 9436/4 – 73 – Cabluri și conducte pentru instalații mobile. Clasificare și simbolizare

SR HD 361 S3+A1 – Sisteme de identificare a cablurilor cu tensiunea nominală până la 450/750 V inclusiv (valabil în paralel cu STAS 9436).

Conductele neizolate se utilizează sub formă de funii, pentru transportul energiei electrice, sau bare, la rețelele de distribuție, la barele tablourilor electrice și a bateriilor de condensatoare.

Conductele izolate pentru instalații electrice fixe se folosesc în instalațiile interioare fixe de iluminat și forță, din construcțiile civile și industriale. Conductele cu izolație de cauciuc cele mai des folosite sunt: F750, Ff750, Fff750, AF750. Se execută pentru secțiunile nominale între 0,75 – 400 mm² cele de cupru și între 2,5 – 400 mm² cele de aluminiu. Aceste conducte se folosesc doar montate în tuburi de protecție. Pentru legarea duliilor la rețea și pentru suspendarea corpurilor de iluminat se folosesc conductoare de cupru cu izolație de cauciuc și împletitură textilă pentru corpuri de iluminat: FciCT, FciCTi, FciCTp, FciCTip, FsCT, cu tensiunea nominală de 250 V. Conductele cu izolație de PVC cele mai frecvent folosite sunt FY și AFY cu tensiunea nominală de 750 V și cu secțiunea nominală între 1 și 400 mm².

Conductele punte cu izolație și manta de PVC, cunoscute și sub denumirea de conducte intenc, (FPYY, AFPYY, AFPYYS) se folosesc fără tub de protecție în încăperi de categoria U_0, U₁ și EE și de categoria C, D și E de pericol de incendii [xx].

Conductele și cablurile pentru instalații electrice mobile se execută cu conductoare de cupru multifilare și se folosesc pentru racordarea instalațiilor electrice mobile la sursele de alimentare cu energie electrică. Acestea se clasifică în:

• 
  cordoane și cabluri în manta de cauciuc (MCCU, MCCUT, MCCM, MCCMT, MCCG),
  
• 
  cordoane și conducte cu izolație de PVC (Myp, MYYUp, MYYU, MYYM, MYYG, Myff).
  

Cablurile electrice de joasă tensiune sunt construite din mai multe conducte, reunite și protejate împreună printr-o manta. În instalațiile electrice interioare se utilizează următoarele cabluri de joasă tensiune:

• 
  ACHP, ACHPAb în încăperi de categoria U₃, P, K, EE, [xx], cele nearmate pe trasee ferite de lovituri mecanice, iar cele armate pe trasee cu pericol de lovituri mecanice la montaj sau exploatare. Se montează aparent pe elemente de construcție sau instalate în canale de cabluri,
  
• 
  CYP, ACYP, ACYPY, CYPAbY, ACYPAbY. Cablurile nearmate se folosesc în aceleași condiții ca și cablurile nearmate cu izolație de hârtie. Cele armate se folosesc în încăperi de categoria U₃, P, K, EE, montate pe elemente de construcție, pe trasee cu lovituri mecanice, dar nu supuse la eforturi mari de tracțiune,
  
• 
  CYY, ACYY, CYAbY, ACYAbY cu izolație și manta de PVC sunt recomandate pentru realizarea instalațiilor electrice.
  

Cablurile de semnalizare, comandă și control se folosesc pentru transmiterea la distanță a unei mărimi electrice în instalațiile interioare de semnalizare, comandă și control. Se execută cu un număr mare de conductoare de cupru (2-61) cu secțiunea între 0,75 – 6 mm². Se clasifică în următoarele categorii:

• 
  cabluri de comandă și control cu izolație de hârtie în manta de plumb (CCHP, CCHPAb),
  
• 
  cabluri de semnalizare cu izolație de hârtie în manta de plumb (CSHP, CSHPB),
  
• 
  cabluri de semnalizare cu izolație și manta de PVC (CSYY, CSYEY, CSYAbY, CSYArY, CSYEAbY, CSYEArY).
  

Figura 4.3. Culori disponibile pentru izolații

Identificarea conductoarelor se realizează prin culoarea izolației.

Culorile folosite pentru izolație sunt: rosu, negru, albastru, galben, maron, verde, galben/verde (fig.4.3). Marcarea conductelor se face cu următoarele culori : verde/galben pentru conductele de protecție PE și această combinație nu trebuie folosită în nicio altă utilizare , bleu pe toată lungimea pentru conductorul neutru N sau de punct median, verde/galben pe toată lungimea și suplimentar marcarea cu bleu la extremități pentru conductoarele PEN, pentru conductele de fază culorile recomandate sunt maro, negru, gri și se admit și culorile roșu, galben, albastru, portocaliu, violet, alb cu precizarea ca din motive de securitate nu se recomandă utilizarea culorilor galben și verde dacă există confuzia cu combinația bicoloră galben/verde.

4.2. Tuburi de protecție

Conform STAS 11360/1-80, prin tub pentru instalaţii electrice se înţelege un element închis, care serveşte pentru instalarea şi/sau înlocuirea prin tragere a conductelor şi/sau a cablurilor.

Pentru realizarea tuburilor, în funcţie de necesităţi, se au în vedere: materialul folosit, modul de racordare, protecţia împotriva solicitărilor mecanice, aptitutidinea de a fi îndoite, comportarea la temperatură, caracteristici electrice (de izolare), protecţia contra pătrunderii corpurilor străine solide şi a lichidelor, rezistenţa la substanţe corozive sau poluante, rezistenţa la acţiunea radiaţiilor solare.

Tuburile de protecție se simbolizează prin litere, din care amintim: P-tuburi de protecţie; E-tuburi etanşe; Y- tuburi din PCV; L-lăcuite; R-tuburi cu manta rigidă; I- înveliş exterior de protecţie impregnat.

Pentru a fi ferite de coroziune, tuburile se plumbuiesc sau se lăcuiesc. Ca să nu se producă deteriorarea izolaţiei conductoarelor introduse în tuburi, interiorul tuburilor trebuie să fie bine finisate.

În funcţie de construcţie şi de materialul din care sunt executate deosebim mai multe categorii de tuburi:

• 
  tuburi izolante ușor protejate, folosite în încăperi de categoriile U₀ și U₁, montate pe elemente de construcție incombustibile, în montaj aparent sau îngropate:
  
  • 
    rigide (IP), formate dintr-un înveliș de tablă de oțel moale, ce se montează pe un tub de carton impregnat cu bitum neparafinos. Tabla de oțel se plumbuiește pe ambele fețe pentru protecție la rugină,
    
  • 
    flexibile (IPF, IPFR), executate din una sau două benzi de oțel plumbuite, înfășurate în spirală și căptușite în interior cu benzi de hârtie impregnată, care se înfășoară tot în spirală,
    
  • 
    rigide din PVC (IPY), folosite în exploatare în locuri unde temperatura mediului ambiant variază între -25⁰C și +40⁰C,
    
  • 
    flexibile din PVC (IPFY).
    
• 
  tuburi izolante de protecție etanșe, folosite la instalațiile electrice protejate etanș, în încăperi de categoria U₂, U₃, P și T, montate aparent sau îngropat:
  
  • 
    lăcuite (PEL), fabricate din benzi de oțel laminate la rece, îmbinate prin sudură, fără căptușeală izolantă,
    
  • 
    din PVC (IPEY), de culoare vernil.
    
• 
  țevi de oțel pentru instalații, folosite în cazul conductelor care necesită tuburi etanșe de protecție cu diametrul mai mare de 36 mm, în încăperile de categoriile U₂, U₃, P și T, în montaj aparent sau îngropat,
  
• 
  țevi de protecție din PVC-U, utilizate în aceleași condiții ca și tuburile izolante ușor protejate din PVC (IPY), în cazul conductelor care necesită tuburi cu diametre mai mari de 36 mm.
  

Alegerea diametrelor tuburilor se face în funcție de tipul tuburilor, de tipul conductelor și cablurilor care se protejează, de secțiunea nominală a conductoarelor și de numărul conductelor care se întroduc în tub. Diametrul nominal al tuburilor IPEY, PVC-U este diametrul exterior, iar la tuburile PEL și al țevilor din oțel este diametrul interior. La tuburile PEL notarea se poate face și prin filet IPE.

4.3. Aparate electrice pentru instalații

Marea varietate a aparatelor electrice produse în țară sau de firme cu renume în acest domeniu, modernizarea permanentă a fabricației, face ca orice prezentare de astfel de echipamente să fie incompletă. Prezentul paragraf își propune prezentarea principalelor aparate electrice pentru instalații, insistând asupra performanțelor atinse de caracteristicile lor tehnice și asupra funcției pe care o îndeplinesc în schemele electrice.

Principalele caracteristici tehnice ale aparatelor sunt: tensiunea nominală U_N, tensiunea de comandă U_c a elementelor circuitului de comandă, curentul nominal I_N, curentul limită termic I_lt, curentul limită dinamic I_ld, frecvența de conectare f_c, capacitatea de rupere I_r, capacitatea de închidere I_î, caracteristica de protecție (funcționare) I_acț=f(t), gradul de protecție față de mediul ambiant, iar pentru relee și declanșatoare termice se indică: curentul nominal I_N, curentul de serviciu I_s și curentul de reglaj I_reg.

4.3.1. Aparate de comutație

Servesc la stabilirea și întreruperea circuitelor, anumite tipuri fiind prevăzute și cu dispozitive de protecție, măsură sau reglare. Cele care servesc numai la comutație nu au rolul și nu pot întrerupe curenți mari de suprasarcină sau de scurtcircuit și sunt destinate să fie manevrate rar, frecvența de conectare fiind mică.

Din categoria aparatelor care servesc doar pentru comutație fac parte:

• 
  prize și fișe bipolare, pentru conectarea la rețeaua de joasă tensiune a receptoarelor electrocasnice, receptoare mobile. Pot fi cu sau fără contact de protecție, în execuție normală sau protejată, cu montaj aparent sau îngropat (fig. 4.4. - 4.6.), cu un curent nominal de cel mult 16 A.
  

  Figura 4.4. Priză simplă cu contact de protecție, montaj aparent, cu capac de protecție	Figura 4.5. Priză simplă fără contact de protecție, în montaj îngropat	Figura 4.6. Priză dublă fără contact de protecție, în montaj îngropat

• 
  prize și fișe tripolare, utilizate în instalațiile electrice industriale (interioare și exterioare). Prizele si fișele industriale sunt disponibile de la 16A până la 125A în varianta cu grad de protecție normal IP44 dar și etanșe IP67, (fig. 4.7. – 4.9.)
  

  Figura 4.7. Fișă 32 A, 3P+N+E, IP44, 400 V, Elmark	Figura 4.8. Priză industrială 32 A, 3P+N+E, IP44, 400 V, Elmark	Figura 4.9. Fișă 32 A, 3P+E, IP 67, 400 V, Elmark

• 
  separatoare tripolare pentru interior de 1 kV (I_N=200; 350; 600; 1000 A), servesc pentru vizualizarea faptului dacă circuitele sunt deschise/închise. Nu se pot manevra sub sarcină. Separatoarele de sarcină de joasă tensiune cu acționare manuală sunt utilizate în echipamentele de distribuție a energiei electrice asigurând separarea vizibilă și conectarea și deconectarea în sarcină precum și protecția circuitelor la scurtcircuit (toate separatoarele au siguranțe MPR sau siguranțe tubulare)
  

Figura 4.10. Separator de sarcină tripolar cu siguranță, IN=4...630 A	Figura 4.11. Separator tripolar cu acționare prin rotație

• 
  întreruptoare și comutatoare cumpănă și basculante pentru închiderea și deschiderea circuitelor de iluminat, în execuție normală sau protejată, pentru montaj aparent sau îngropat (I_N=10 A). Întrerupătorul este un dispozitiv electric cu două poziții (închis și deschis), în timp ce comutatorul are trei sau mai multe poziții, care schimbă succesiv sau simultan un circuit cu altul, prin acționare manuală. 
  

Figura 4.12. Comutator rotativ cu montaj îngropat	Figura 4.13. Comutator basculant cu montaj îngropat	Figura 4.14. Comutator basculant cu montaj aparent

Dispozitivele se compun din: partea metalică, care constituie calea de curent, partea izolantă, formată din soclu, capac și dispozitiv de manevră și sistemul de fixare în doze. Modul în care se realizează acțiunea dispozitivelor asupra instalațiilor electrice determină o clasificare a dispozitivelor în: întrerupatoare și comutatoare cumpănă - prin apăsarea pe extremitățile unui buton (cele mai folosite); întrerupatoare și comutatoare basculante - prin manipularea unei manete; întrerupatoare și comutatoare rotative - prin rotație. Aceste accesorii pot fi, în funcție de modul de montare: aparente, îngropate, montate pe aparatul consumator și montate direct pe cordonul electric. După modul de protecție împotriva agenților externi (umezeală), întrerupatoarele și comutatoarele pot fi protejate sau neprotejate. Materialul izolant este ales dintre următoarele: aminoplastul, bachelita sau porțelanul. Există pe piață așa-numitele „întrerupatoare crepusculare”, care comandă închiderea sau deschiderea unui circuit în funcție de nivelul de iluminare, determinată de o celulă fotoelectrică. Altele sunt denumite „inteligente”, asigurând aprinderea și stingerea luminii în mod gradat, de la mai multe comutatoare și eliminând șocul termic suportat de bec la aprinderea clasică. Întrerupatoarele cu led încorporat fac posibilă reperarea produsului în întuneric, iar cele cu detecție de mișcare aprind lumina racordată dacă o persoană intră în zona de acțiune.

• 
  întreruptoare tripolare cu pârghie sau cu manetă, servesc la conectarea și deconectarea sub sarcină de la rețea a circuitelor de lumină și forță,
  

  Figura 4.15. Întreruptor tripolar cu pârghie, IP20, IN=25, 40, 63 A	Figura 4.16. Întreruptor tripolar cu manetă, IP00, IN=200, 400, 630, 1000 A

• 
  întreruptoare și comutatoare pachet
  
• 
  întreruptoare și comutatoare cu camă (fig.4.17) C10, C16, C25, C40, C63, C100, C200
  

Figura 4.17. Comutatoare cu camă