LUCRARE DE SPECIALITATE PENTRU OBTINEREA

CERTIFICATULUI DE CALITATE PROFESIONALA

STATII DE REDRESARE SI DE INCARCARE A ACUMULATOARELOR ELECTRICE

CUPRINS

ARGUMENT   pag. 3

CAPITOLUL I  

pag.

TIPURI DE ELEMENTE REDRESOARE     pag. 6

CAPITOLUL II

pag. 14

CAPITOLUL III

Ø     NORME DE PROTECTIA MUNCII     pag.

BIBLIOGRAFIE   pag. 27

ARGUMENT

Redresoarele sunt convertoare c.a - c.c care realizeaza transformarea energiei sursei de alimentare de c.a in energie de c.c in sarcina.

Consumatorii care folosesc energie electrica sub forma de curent continuu sunt in continua crestere. Principalii consumatori sunt:

- in tractiunea electrica (troleibuzele, tramvaiele, metroul, vehiculele electrice din incintele industriale ca: electrocare, electrostivuitoare)

- in industrie (motoare electrice, instalatii de electroliza si galvanotehnice, instalatii de sudare electrica, baterii de acumulatoare electrice, instalatii de iluminat, instalatii de comanda si semnalizare, actionari in c.c si automatizarea proceselor industriale).

La scara industriala, obtinerea curentului continuu se face prin statii de redresare, care formeaza fie unitati independente, fie unitati incorporate in spatiile cladirilor din perimetrul intreprinderilor.

Principalele elemente componente ale unei statii sunt date in figura urmatoare:

Statia de redresare este racordata intr-un nod consumator al sistemului (adica pe barele colectoare ale unei statii electrice) la tensiunea medie de 6.20 Kv. Pentru reducerea tensiunii precum si pentru obtinerea unui numar mai mare de faze decat trei, corespunzatoare sistemului electric, se folosesc grupuri de transformatoare trifazate, cu conexiunile indicate in figura ce urmeaza:

Acestea alimenteaza cu un numar n de faze (3, 6, 12 etc.) dispozitivele redresoare care sunt constituite din :

- elemente redresoare

- instalatii de comanda (la cele comandabile)

- instalatii de excitatie (la unele tipuri)

- instalatii de racire (in special la cele cu vapori de mercur).

In unele cazuri, deoarece forma tensiunii redresate obtinuta la bornele elementelor redresoare este pulsatorie si nu satisface cerintele unor tipuri de receptoare de c.c se introduc filtrele de netezire, pentru a reduce sub o anumita limita componenta alternativa a tensiunii

CAPITOLUL I

INSTALATII INDUSTRIALE DE REDRESARE A CURENTULUI ALTERNATIV

Consumatorii care folosesc energie electrica sub forma de curent continuu sunt in continua crestere.

Principalii consumatori in c.c., pe ramuri economice sunt:

a infasurari; b - transformator trifazat cu trei infasurari; c - grup de trei transformatoare trifazate cu doua infasurari; d - grup de patru transformatoare trifazate cu doua infasurari; T - transformator coborator; DR - dispozitiv de redresare in putere.

Elementele redresoare utilizate azi se pot grupa in doua mari categorii:

a);b - dioda cu gaz (reala); b' - dioda cu gaz (idealizata); c - dioda semiconductoare (reala); c' - dioda semiconductoare (idealizata); d - tiratronul (reala); d' - tiratronul (idealizata); e - tiristorul (reala); e' - tiristorul (idealizata).

2 PARTICULARITATILE REDRESOARE LA SCARA INDUSTRIALA

Fenomenul redresarii studiat la disciplinele "Fizica" si "Electrotehnica" a fost prezentat in ipoteze simplificatoare (redresoare mono- si dubla alternanta, tensiunea aplicata sinusoidala, sarcina rezistiva, inductiva sau capacitiva, redresor necomandabil, circuit monofazat).

In situatia reala din statiile de redresoare, fenomenul redresarii este mai complicat, deoarece trebuie luati in considerare urmatorii factori ce-l influenteaza:

Fig 10.5. Exemplu de constructie bloc-transformator-redresor:

1 - redresor; 2 - placi de cupru izolate; 3,5 - celule redresare; 4 - locurile de insurubare a celulelor

redresoare.

La adoptarea solutiei constructive a unei statii de redresare trebuie sa se tina seama de urmatoarele considerente:

Fig. 10.8. Schema electrica de incarcare a acumulatoarelor electrice de tip stationar: AP AP redresor de incarcare permanenta; AO - redresor de incarcare ocazionala, S S sisteme de bare c.c. (generale); B B B sisteme de bare de c.c. (consumatori); BL baterie de acumulatoare in functiune; BR - baterie de acumulatoare in rezerva; l - intrerupator.

Electrolitul este o solutie de acid sulfuric pur () si apa distilata. Raportul dintre ele se stabileste functie de greutatea specifica indicata de fabrica (de obicei 1,21 g/cm³ pentru acumulatoarele de tip stationar, la temperatura de +15ºC, ceea ce revine la 346 g/l de ).

Principiul de functionare a acumulatorului cu placi de plumb este urmatorul: energia electrica de curent continuu este inmagazinata in acumulator sub forma de energie chimica in timpul incarcarii printr-un proces electrochimic care are loc in acumulator si restituita in timpul descarcarii, prin procesul electrochimic reversibil.

Teoria dublei sulfatari conduce la urmatoarea reactie chimica totala din acumulator:

Cu alte cuvinte, prin descarcare, atat dioxidul de plumb cat si plumbul spongios se transforma in sulfat de plumb, iar la reincarcare, materiile active ale acumulatoarelor revin in starea initiala, trecand din nou in dioxid de plumb la electrodul pozitiv si in plumb spongios la electrodul negativ.

Din reactia de mai sus, se mai consta ca la descarcare, in locul acidului sulfuric, in electrolit apare apa, ceea ce face ca densitatea electrolitului sa scada. La incarcare, din cauza consumului molecular de apa si a reformarii acidului sulfuric, densitatea acidului sulfuric creste. Aceasta variatie a densitatii electrolitului in timpul descarcarii si incarcarii serveste, in timpul exploatarii, la determinarea starii de descarcare sau de incarcare a acumulatorului (limitele sunt indicate de fabrica).

Reactiile electrochimice din acumulator sunt insotite de schimb de caldura cu exteriorul: la descarcare se absoarbe din mediul inconjurator o anumita cantitate de caldura, iar la incarcare se degaja aceasta cantitate de caldura.

De asemenea, in timpul incarcarii se produc scapari de ioni de hidrogen (H) in mediul inconjurator, ceea ce obliga la masuri speciale in proiectarea si exploatarea spatiului in care sunt instalate bateriile de acumulatoare (incarcarea sa fie separata printr-un spatiu tampon de restul instalatiilor, sa fie ventilata, peretii, podelele si ferestrele sa fie vopsite antiacid, instalatia de iluminat sa fie antiexploziva ect.).

Tipuri de acumulatoare cu placi de plumb. Acumulatoarele cu placi de plumb de tip stationar sunt de 2 categorii:

si 12 A. La tipul Ls la acelas regim de descarcare, aceste marimi sunt: 18 · 24 = 432 Ah si 18 · 12 = 216 A

Marimile caracteristice ale acumulatoarelor cu placi de plumb sunt date in cele ce urmeaza.

p denumita tensiunea de polarizare a electrozilor si care variaza in functie de valoarea curentului, de concentratia electrolitului, de forma electrozilor etc.

Daca se raporteaza aceasta tensiune de polarizare la valoarea curentului, rezulta o marime de dimensiunile unei rezistente, denumita rezistenta de polarizare :

.

In concluzie, rezistenta interioara totala a unui acumulator se compune din doi termeni:

Fig. 10.9. Caracteristica u = f(1) sub curent constant, la incarcarea si descarcarea acumulatorului.

In care :

este curentul la incarcare, in A;

- curentul de descarcare, in A.

Rezulta ca valoarea acestei tensiuni nu este constanta nici la incarcare, nici la descarcare. Variatia ei depinde de regimul de descarcare al acumulatorului (regim de 3h, de 10h etc.), de valorile curentilor la descarcare sau incarcare, de concentratia electrolitului etc.

In figura 10.9 se indica aspectul calitativ al curbelor U = f(t) la curent constant atat la incarcare cat si la descarcare, precum si influenta intensitatii curentului asupra caracteristicii de descarcare (cu cat curentul creste, cu atat caracteristica descreste).

La descarcare, tensiunea la bornele acumulatorului nu poate depasi valoarea minima indicata de fabricant, deoarece exista pericolul scaderii bruste a tensiunii (portiunea de curba punctata de figura), cu consecinte grave atat pentru consumatori cat si pentru acumulator.

Capacitatea acumulatorului C[Ab] este cantitatea de electricitate care poate fi obtinuta de la acumulator prin descarcarea sa pana la o anumita tensiune minima admisibila, intr-un anumit timp (10; 7; 5; 5; 3; 2; 1 h). Aceasta capacitate este cu atat mai mare cu cat regimul de descarcare este mai indelungat (de ex. C10h > C3h

Curentul de descarcare Id[A] este valoarea de curent presupusa constanta sub care se descarca acumulatorul in regimul de descarcare ales si se obtine di relatia:

,

in care:

- este timpul de descarcare in h, in timpul de descarcare ales;

C - capacitatea acumulatorului corespunzator acestui regim.

De exemplu, elementul are = 36 Ah (capacitatea la un regim de descarcare de 10 ore). Deci

.

Daca se alege alt regim de descarcare, mai scurt ( ), acel element are = 31 Ah. Rezulta:

.

Curentul de incarcare maxim [A] este valoarea maxima a curentului cu care poate fi incarcat acumulatorul respectiv. Fabrica indica urmatoarele valori: pentru L_S1 , 11 A si pentru L₁ 9 A. Pentru alte capacitati se inmultesc aceste valori cu indicele elementului respectiv. De exemplu: L₆ va avea un curent de incarcare maxim l_{i max} = 6 · 9 = 56 A.

Curentul de soc i_soc [A] este valoarea curentului maxim admis la descarcarea acumulatorului intr-un regim de descarcare de scurta durata (< 5 8). El are valoarea de 2,5 ori mai mare decat a curentului corespunzator regimului de descarcare de 1 h (numai la elementele L_S), adica i_soc = 2,5 l_d1h. De exemplu, pentru acumulatorul tip L_S5, care are l_d1h = 95 A, curentul de soc, i_soc = 2,5 · 95 = 237,5 A.

Tensiunea nu trebuie sa scada in timpul socului la o valoare sub 78% din valoarea pe care o avea in momentul premergator socului.

Randamentul in cantitate de electricitate n_c reprezinta raportul intre cantitatea de electricitate cedata de acumulator la descarcare C₄ si cantitatea de electricitate primita de acumulator la incarcare C_i, adica:

.

Valoarea acestui randament la tipurile L de acumulatoare cu placi de plumb este de 85 - 90%.

Randamentul de energie al acumulatorului n reprezinta raportul intre energia electrica cedata de acumulator la descarcare W_d si cea primita la incarcare W_i, adica:

,

in care: U_{d med} si U_{i med} sunt valorile medii ale tensiunilor la descarcarea, respectiv la incarcarea acumulatorului in limitele admise de furnizor.

Acest randament pentru tipul L este de 70 - 80%.

Fig. 10.10. Exemplu de compartimentare a statiei de incarcat acumulatoare electrice: C - culoare; Rd - camera redresorului; A - camera bateriei de acumulatoare; S - sas; M - magazie.

La amenajarea camerei bateriilor de acumulatoare trebuie sa se tina seama de urmatoarele considerente;

CAPITOLUL III

NORME DE PROTECTIA MUNCII

In marea majoritate, accidentele ce survin in exploatarea, intretinerea si repararea aparatelor electrice se datoreaza neglijentei sau lipsei de atentie. Pentru a evita aceste accidente se impune in mod deosebit o disciplina a personalului, de exploatare prin respectarea normelor de exploatare a utilajelor si a echipamentului electric, a normelor de protectie a muncii si PSI, precum si prin folosirea unor mijloace de protectie corespunzatoare operatiilor efectuate de catre acest personal.

Atat timp cat echipamentul electric se afla in exploatare, cele mai frecvente accidente se datoreaza electrocutarii. Actiunea curentului electric asupra organismului omenesc are ca efect provocarea de traumatisme extreme ( arsuri, ruperea tesuturilor, orbirea) sau interne ( tulburari ale sistemului nervos, ale functionarii sistemului cardiovascular si ale respiratiei).

Accidentarea unei persoane prin electrocutare se poate produce in urmatoarele conditii:

- cand persoana atinge concomitent doua elemente bune conducatoare de electricitate, intre care exista diferenta de potentialul electric ( de exemplu atingerea a doua faze, atingerea unei faze si a pamantului).

- atingerea cu picioarele a doua puncte de pe sol, aflate la potentialele electrice diferite, in apropierea unei scurgeri de curent in pamant

- atingerea conductorului de nul, intr-o portiune neizolata, cand apar diferite de potential intre nul si pamant.

- In scopul prevenirii personalului de exploatare asupra pericolului de atingere a pieselor aflate sub tensiune, in vecinatatea acestora se afiseaza inscriptii sau placate specifice; pentru fiecare fel de tensiune si curent se vor utiliza notatiile prevazute in normative . pe parcursul efectuarii reparatiei masinilor electrice pot aparea noi cauze de accidente atat prin electrocutare cat si de ordin neelectric.

- Lampile si sculele electrice portative pot provoca electrocutari prin folosirea unor conductoare necorespunzatoare, prin lipsa legarii la centura de impamantare si prin existenta unor defectiuni tehnice metoda cea mai sigura de protectie este utilizarea tensiunilor de 24 V si 36V. In cazul sculelor electrice portative, care lucreaza cu tensiuni de 120 - 220V, securitatea muncii este asigurata prin constructia si calitatea. De aceea, este necesara verificarea lor periodica, iar utilizarea lor se face folosind o fisa de contact ce se racordeaza intre prize cu contact de legare la pamant.

- Printre accidente de ordin neelectric ce pot interveni in procesul repararii aparatelor electrice, se citeaza: lovituri, striviri, intrarea in ochi a corpurilor straine pe timpul suflarii cu aer comprimat sau a canelarii sau strunjirii pieselor, arsuri provocate de metale topite din timpul sudurii sau lipirii, intoxicarii cu substante de lacuire si vopsire; de ceea, se impune ca in atelierele de reparat echipament electric personalul sa cunoasca masurile de protectie a muncii specifice tuturor operatiilor locului de munca si sa le respecte cu strictete.

In instalatiile electrice regulile de tehnica securitatii trebuie respectata intocmai orice abatere ducand la accidente grave uneori mortale.

Din punct de vedere al masurilor de securitate lucrarile care se executa se impart in doua categorii: lucrari cu scoatere de sub tensiune si lucrari fara scoatere de sub tensiune.

Se considera lucrari cu scoatere de sub tensiune acele lucrari la care in functie de tehnologia adaptata se scoate de sub tensiune intreaga instalatie sau doar acea parte a instalatiei la care urmeaza a se lucra.

Pentru scoaterea lucrarilor de sub tensiune sunt necesare lucrarea unor masuri tehnice pentru delimitarea zonelor protejate si zonelor de lucru. prin zona protejata se intelege zona care contine instalatia la care se executa lucrari si in care s-au luat masuri menite sa impiedice aparitia accidentata de tensiuni.

In vederea realizarii zonei protejate trebuie luate urmatoarele masuri:

1. Scoaterea de sub tensiune si scoaterea vizibila a instalatiei

2. Blocarea lipsei de tensiune

3. Legarea instalatiei la pamant si in scurt circuit executa lucrari la un moment dat in vederea realizarii zonei de lucru trebuie sa se ia urmatoarele masuri

1. verificarea lipsei de tensiune

2. legarea instalatiei la pamant si in scurt circuit

3. delimitarea materiala a zonei de lucru

4. luarea unor masuri de asigurare impotriva accidentelor de (munca) natura neelectrica.

Accidentele pot fi de trei feluri:

1. electrocutari

2. arsuri

3. mecanice

Electrocutarile sunt accidente provocate de curentul electric.

Arsurile sunt accidente de umflare a pielii. Mecanice sunt loviturile.

BIBLIOGRAFIE

INSTALATII SI ECHIPAMENTE ELECTRICE - TEHNOLOGIA

MESERIEI

( manual pentru clasele a XI-a si a XII-a)

Niculae Mira, Constantin Negus

Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1996

APARATE, ECHIPAMENTE SI INSTALATII DE ELECTRONICA

PROFESIONALA

(manual pentru clasele a XI-a si a XII-a)