Η ηλεκτρική ενέργεια μετριέται σε κιλοβατώρες. Η ενέργεια που καταναλώνεται από μια συσκευή ανά μονάδα χρόνου (δευτερόλεπτο) ονομάζεται «φαινόμενη

Μέρος Α

Η ηλεκτρική ενέργεια μετριέται σε κιλοβατώρες. Η ενέργεια που καταναλώνεται από μια συσκευή ανά μονάδα χρόνου (δευτερόλεπτο) ονομάζεται «φαινόμενη ισχύς» (S) και μετριέται σε κιλοβολταμπέρ. Το σύνολο της ισχύος (φαινόμενη ή μιγαδική S) μιας συσκευής χωρίζεται σε δύο υποσύνολα: Την ενεργό ισχύ (Ρ) και την άεργο (Q).

Ενεργός ισχύς (Ρ) Η ενεργός ισχύς (Ρ), δηλαδή η ηλεκτρική ενέργεια ανά δευτερόλεπτο που παράγει πραγματικό έργο, μετριέται σε κιλοβάτ (kw). Με τον όρο «πραγματικό έργο» εννοείται το σύνολο της ενέργειας που τελικά μετατρέπεται σε ωφέλιμο έργο. P = U*I*συνφ

Άεργος ισχύς (Q) Το δεύτερο υποσύνολο της φαινόμενης ισχύος ονομάζεται άεργος ισχύς (Q) και μετριέται σε κιλοβολταμπέρ ρεακτίφ (kvar). Ονομάζεται άεργος ισχύς διότι σε αντίθεση με την ενεργό ισχύ δεν μετατρέπεται σε έργο, αλλά αντανακλάται από τη συσκευή και επιστρέφει στο ηλεκτρικό δίκτυο με διαφορετική μορφή. Q = U*I*ημφ Συσκευές που δημιουργούν άεργο ισχύ είναι κυρίως αυτές με επαγωγική συμπεριφορά, δηλαδή αυτές που ενσωματώνουν πηνία, π.χ. κινητήρες, φωτιστικά φθορισμού, μετασχηματιστές

Φαινόμενη ισχύς S Η φαινόμενη ισχύς (S) είναι το γινόμενο της τάσης (V) και της έντασης (Ι). Συνεπώς η άεργος ισχύς (Q), παρόλο που δεν παράγει έργο, υπάρχει στους ηλεκτρικούς αγωγούς ως ένταση (ρεύμα). (S = U*I) Επειδή το ρεύμα είναι υπεύθυνο για τις θερμικές απώλειες των αγωγών, η άεργος ισχύς αντισταθμίζεται στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις και από τη ΔΕΗ με αυτοματοποιημένες συστοιχίες-ζεύξεις πυκνωτών. Ισχύει δε πάντα ότι S 2 = P 2 +Q 2 Οι γραμμές μεταφοράς της ΔΕΗ μπορούν να μεταφέρουν και ένα ορισμένο ποσό φαινόμενης ισχύος S. Οι συσκευές δεν αποτελούνται μόνο από απλές αντιστάσεις που υπακούν στο νόμο του Ohm αλλά και από πηνία ή πυκνωτές. Όσες περιέχουν πηνία, λέμε ότι έχουν επαγωγικό χαρακτήρα και αυξάνουν τη γωνία φάσης φ. Αντίθετα, όσες περιέχουν πυκνωτές, έχουν χωρητικό χαρακτήρα και μειώνουν τη γωνία φάσης.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΙΙ Βιομηχανικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις. Εγκαταστάσεις ηλεκτρικής κίνησης και αντιστάθμισης Εγκαταστάσεις υποσταθμών καταναλωτών μέσης τάσης.

Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται στους σταθμούς παραγωγής, οι οποίοι συνήθως βρίσκονται σε απομακρυσμένα μέρη από τους χώρους κατανάλωσης. Η παραγωγή της γίνεται με διάφορους τύπους και σε επίπεδα τάσης μερικών kv (3 kv έως 22 kv). Με τη χρήση μετασχηματιστών γίνεται η ανύψωση της μέχρι και 400 kv, με σκοπό να μεταφερθεί οικονομικότερα η ηλεκτρική ενέργεια στους χώρους κατανάλωσης. Εκεί γίνεται υποβιβασμός της τάσης με τη βοήθεια μετασχηματιστών και διανέμεται με τις γραμμές μέσης τάσης (6,6 kv, 15 kv, 20 kv, ή 22 kv) ή χαμηλής τάσης (230 V/400 V) στους καταναλωτές.

Η πλειοψηφία των καταναλωτών χρησιμοποιεί τη χαμηλή τάση (μονοφασική ή τριφασική) για την τροφοδοσία των φορτίων τους. Στους μεγάλους καταναλωτές όπως είναι οι βιομηχανίες η ηλεκτρική ενέργεια διανέμεται στη μέση τάση, την οποία οι καταναλωτές χρησιμοποιούν ανάλογα με τις ανάγκες τους αφού την υποβιβάσουν με δικούς τους υποσταθμούς στα επίπεδα τάσης που επιθυμούν. Σε πολύ μεγάλες βιομηχανίες η ηλεκτρική ενέργεια διανέμεται ακόμα και σε επίπεδο υψηλής τάσης (150 kv).

Σε βιομηχανικές μονάδες όπου ο καταναλωτής έχει ανάγκη ηλεκτρικής παροχής με ένταση μεγαλύτερη των 200 Α ανά φάση, επιβάλλεται η εγκατάσταση ιδιωτικού υποσταθμού. Σε αυτούς τους καταναλωτές η χρέωση είναι αρκετά φθηνότερη ανά kwh.

Η φθηνότερη αυτή χρέωση επιβάλλεται γιατί: Ο καταναλωτής μέσης τάσης επιβαρύνεται με τη δαπάνη εγκατάστασης και συντήρησης του μετασχηματιστή και της κατασκευής του αντίστοιχου δικτύου χαμηλής τάσης. Οι απώλειες του μετασχηματιστή και του δικτύου χαμηλής τάσης βαρύνουν τον καταναλωτή μέσης τάσης και όχι τη ΔΕΗ. Ο καταναλωτής μέσης τάσης έχει σταθερό φορτίο (χωρίς μεγάλες αιχμές). Εχει έκπτωση για λόγους επιδότησης της βιομηχανίας με σκοπό την ενίσχυση της απασχόλησης.

Εγκατεστημένη ισχύς (kva): Είναι το σύνολο της ονομαστικής ισχύος (kva) των συσκευών και μηχανημάτων του καταναλωτή. Συμφωνημένη ισχύς (kva): Είναι η ανώτατη φαινόμενη ισχύς (kva) που δικαιούται να απορροφά καταναλωτής από τη ΔΕΗ με το συντελεστή ισχύος που του προσδιορίζεται και που οφείλει να τον διατηρεί στις τιμές που του καθορίζονται. Αναφέρεται στο συμβόλαιο παροχής με τη ΔΕΗ και είναι η ισχύς με βάση την οποία υπολογίζεται η διατομή των αγωγών της παροχής της ΕΗΕ. Συντελεστής ταυτοχρονισμού (<1): Είναι διαφορετικός για κάθε είδος καταναλωτή και εκφράζει το ποσοστό των φορτίων που είναι ενεργοποιημένα την ίδια χρονική στιγμή στην εγκατάσταση. Η Ηλεκτρική Εγκατάσταση (ΗΕ) πρέπει να γίνει από κατάλληλο αδειούχο ηλεκτρολόγο εγκαταστάτη ο οποίος θα πρέπει να έχει καλή γνώση της θέσης και του μεγέθους των ηλεκτρικών φορτίων.

Κάθε ΗΕ θα πρέπει να κατασκευάζεται με γνώμονα: Την ασφαλή λειτουργία της έναντι ηλεκτροπληξίας, πυρκαγιάς, βραχυκυκλωμάτων, διακοπών, κλπ, την καλή λειτουργία όλων των εξαρτημάτων της εγκατάστασης, το λογικό και ανταγωνιστικό κόστος κατασκευής, την οικονομική λειτουργία, την επεκτασιμότητα, την ικανοποιητική εφεδρεία και την καλαισθησία

Μία βιομηχανική ηλεκτρική εγκατάσταση αποτελείται από: Τον υποσταθμό (αν υπάρχει) Την κύρια γραμμή, δηλαδή το καλώδιο που αναχωρεί από το μετρητή και καταλήγει στον πίνακα διανομής Τις διατάξεις μετασχηματισμού τάσης (αν υπάρχουν) Το γενικό πίνακα διανομής και τους πίνακες φωτισμού και κίνησης Τα τοπικά κυκλώματα διακλάδωσης της ηλεκτρικής εγκατάστασης Τις ηλεκτρικές μηχανές και άλλες συσκευές κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας Τις διατάξεις γείωσης προστασίας

Μία πλήρης μελέτη βιομηχανικής ηλεκτρικής εγκατάστασης περιλαμβάνει: Ηλεκτρολογικά σχέδια όλων των κυκλωμάτων της εγκατάστασης (κυκλώματα φωτισμού, κίνησης, κλπ), Τεχνική περιγραφή της ηλεκτρικής εγκατάστασης μαζί με τους απαραίτητους υπολογισμούς, Κατάλογο όλων των χρησιμοποιούμενων υλικών με τις προδιαγραφές τους, και Το κόστος κατασκευής της ηλεκτρικής εγκατάστασης.

Στο μέγεθος της ισχύος. Οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις απορροφούν μεγάλα ποσά ισχύος, ενώ οι οικιακές απορροφούν μικρά ποσά ισχύος. Στο είδος της παροχής. Οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις είναι πάντα τριφασικές, ενώ οι οικιακές μπορεί να είναι μονοφασικές ή τριφασικές. Στην πολυπλοκότητα μελέτης και σχεδίασης. Στο συντελεστή ισχύος. Οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις έχουν συνήθως χαμηλό συντελεστή ισχύος (<0,85) λόγω της φύσης των φορτίων τους (πχ επαγωγικοί κινητήρες που χρειάζονται μεγάλα ποσά άεργης ισχύς). Αντίθετα οι οικιακές εγκαταστάσεις λόγω του ότι τα φορτία που απορροφούν μεγάλη ισχύ είναι ωμικές καταναλώσεις έχουν συντελεστή ισχύος μεγάλο (πλησιάζει τη μονάδα).

Κάθε ηλεκτρική βιομηχανική εγκατάσταση κατασκευάζεται με βάση κανονισμούς, που καθορίζουν τη σωστή λειτουργία και κυρίως την ασφάλειά της και η τήρησή τους επιβάλλεται από την πολιτεία. Αυτοί οι κανονισμοί απαρτίζονται από νόμους, υπουργικές αποφάσεις, καθώς και από ελληνικά, ευρωπαϊκά ή άλλα εθνικά πρότυπα. ΕΛ.Ο.Τ. (Ελληνικός Οργανισμός Τυποποιήσεων). IEC (International Electrotechnical Commission). Κανονισμοί Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Ένωσης.

Για εγκαταστάσεις μέσης και υψηλής τάσης, η επιλογή σε κανονισμούς και πρότυπα είναι περιορισμένη. Ο Γερμανικός κανονισμός VDE 101, που αναφέρεται στις εγκαταστάσεις μέσης και υψηλής τάσης >1kV ακολουθείται και στην Eλλάδα. Στις περιπτώσεις που οι ελληνικοί κανονισμοί ή τα πρότυπα δεν καλύπτουν συγκεκριμένες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις ή υλικά μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει τα πρότυπα της IEC της οποίας η Ελλάδα είναι μέλος.

Οι κανονισμοί Ε.Η.Ε πρέπει να εφαρμόζονται πιστά τόσο από τους ηλεκτρολόγους μελετητές, όσο και από τους ηλεκτρολόγους εγκαταστάτες. Είναι υποχρεωτικοί και αποτελούν νόμους του κράτους, ενώ τροποποιούνται και αναθεωρούνται κάθε φορά που αυτό επιβάλλεται από την πρόοδο της τεχνολογίας.

Οι βιομηχανικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις περιλαμβάνουν τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις φωτισμού και τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κίνησης. Οι εγκαταστάσεις κίνησης ακολουθούν κατά κανόνα τους κανονισμούς των εγκαταστάσεων φωτισμού με τη διαφορά ότι είναι εγκαταστάσεις μεγαλύτερου φορτίου και εξυπηρετούν ηλεκτρικές μηχανές (κινητήρες).

Ο ηλεκτρολόγος εγκαταστάτης για να σχεδιάσει και να υλοποιήσει μία βιομηχανική εγκατάσταση είναι απαραίτητο να έχει μία κάτοψη του χώρου της βιομηχανικής εγκατάστασης όπου οι θέσεις των μηχανών και η αναγκαία ισχύς κάθε μηχανής. Πρέπει να προσαρμόσει την ηλεκτρική εγκατάσταση σύμφωνα με τις ανάγκες του εργοστασίου λαμβάνοντας υπόψη τα 3 βασικά στοιχεία σχετικά με τα φορτία της βιομηχανικής μονάδας: Την εγκατεστημένη ισχύ Το συντελεστή χρησιμοποίησης Το συντελεστή ταυτοχρονισμού

Προστασία των χειριστών. Ελαχιστοποίηση της διατομής των γραμμών, ώστε να ελαχιστοποιηθεί το κόστος εγκατάστασης. Δυνατότητα διακοπής και απομόνωσης μόνο του μέρους της εγκατάστασης που έπαθε βλάβη. Προστασία έναντι βραχυκυκλωμάτων και υπερφορτίσεων με σκοπό τη γρήγορη απομόνωση τέτοιων σημείων και την ελαχιστοποίηση των συνεπειών. Ίση κατανομή των φορτίου στις τρεις φάσεις. Διαχωρισμός των μηχανών που απορροφούν μεγάλα ρεύματα κατά την εκκίνηση και παρενοχλούν τη λειτουργία της υπόλοιπης εγκατάστασης.

Οι ηλεκτρικές βιομηχανικές εγκαταστάσεις είναι δυνατόν να πραγματοποιηθούν με διάφορους τρόπους, ανάλογα με τη διαθεσιμότητα των υλικών και τις ανάγκες της εγκατάστασης. Ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής τους διακρίνονται σε: Χωνευτές ή εντοιχισμένες εγκαταστάσεις Ορατές ή εξωτερικές εγκαταστάσεις Ενδοδαπέδιες εγκαταστάσεις Εγκαταστάσεις με κανάλια Εγκαταστάσεις συνεχούς τροφοδοσίας με κανάλια οροφής Εναέριες εγκαταστάσεις Εγκαταστάσεις με σχάρες

Οι αγωγοί που χρησιμοποιούνται κατασκευάζονται από χαλκό, αλουμίνιο ή αλουμίνιο-χάλυβα (ACSR). Σε ειδικές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται αγωγοί από άλλα υλικά και κράματα π.χ. από γαλβανισμένο χάλυβα, φωσφορούχο ορείχαλκο κλπ. Οι αγωγοί κατασκευάζονται μονόκλωνοι ή πολύκλωνοι. Στα εναέρια δίκτυα σπάνια χρησιμοποιούνται μονόκλωνοι αγωγοί, γιατί έχουν πολύ μικρότερη μηχανική αντοχή από τους πολύκλωνους. Επίσης oι μονόκλωνοι είναι δύσκαμπτοι. Η διατομή των μονόκλωνων αγωγών είναι μέχρι 16mm².

Ο χαλκός έχει μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα και καλή μηχανική αντοχή. Η αγωγιμότητά του μειώνεται όταν έχει ξένες προσμίξεις. Επίσης μειώνεται λίγο η αγωγιμότητά του όταν κατεργαστεί εν ψυχρώ. Αυτό όμως του δίνει μεγαλύτερη μηχανική αντοχή. Ένα άλλο πλεονέκτημά του είναι ότι δεν διαβρώνεται εύκολα και για αυτό χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά σε δίκτυα που είναι κοντά στη θάλασσα.

Το αλουμίνιο έχει απέναντι στο χαλκό τα εξής πλεονεκτήματα: είναι 3 φορές ελαφρύτερο είναι πιο φθηνό Τα μειονεκτήματα είναι: Έχει το 1/2 της μηχανικής αντοχής του χαλκού. Έχει το 60% περίπου της αγωγιμότητας του χαλκού. Έτσι ένας αγωγός αλουμινίου με ισοδύναμη διατομή με αγωγό από χαλκό έχει το 1/2 του βάρους του και διάμετρο μεγαλύτερη 1,6 φορές (60% μεγαλύτερη). Τα παραπάνω μας δείχνουν ότι ο αγωγός από αλουμίνιο δέχεται μεγαλύτερες επιφορτίσεις από τον άνεμο και τον πάγο λόγω της μεγαλύτερης επιφάνειάς του, αλλά συγχρόνως περιορίζονται σ αυτόν οι απώλειες από το φαινόμενο corona. Το αλουμίνιο με κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες οξειδώνεται επιφανειακά. Κοντά στη θάλασσα όμως διαβρώνεται από το αλάτι που περιέχεται στον αέρα, σε βάθος μέχρι και 3mm. Οι αγωγοί αλουμινίου χρησιμοποιούνται κύρια στις γραμμές χαμηλής τάσης και μακριά από τη θάλασσα. Στις γραμμές υψηλής και υπερυψηλής τάσης δεν χρησιμοποιούνται γιατί έχουν μικρή μηχανική αντοχή.

Οι αγωγοί ACSR έχουν περίπου 50% μεγαλύτερη αντοχή από τους αγωγούς χαλκού και είναι 20% ελαφρύτεροι για ισοδύναμη διατομή με το χαλκό. Χρησιμοποιούνται στις γραμμές υψηλής τάσης γιατί μπορούμε να έχουμε μεγαλύτερο άνοιγμα των πυλώνων (απόσταση μεταξύ των πυλώνων). Επίσης είναι πιο φθηνοί και παρουσιάζουν μικρότερες απώλειες λόγω του φαινόμενου corona.

Η επιλογή της κατάλληλης διατομής αγωγών και καλωδίων στις γραμμές τροφοδοσίας, γίνεται χρησιμοποιώντας πίνακες που συσχετίζουν διατομές αγωγών και καλωδίων με τα επιτρεπόμενα ρεύματα που τους διαρρέουν.

1η Ομάδα: 3 το πολύ ενεργοί αγωγοί μέσα στον ίδιο σωλήνα ή μέσα στο ίδιο περίβλημα (περιλαμβάνονται και οι τριφασικές γραμμές δεν περιλαμβάνονται ο ουδέτερος αγωγός και η γείωση). 2η Ομάδα: Μονοπολικά καλώδια ή αγωγοί ορατών εγκαταστάσεων ή γραμμές τροφοδοσίας κινητών συσκευών αρκεί η μεταξύ τους απόσταση να είναι μεγαλύτερη της διαμέτρου των. 3η Ομάδα: Καλώδια συνδέσεων φορητών συσκευών με τρεις το πολύ ενεργούς αγωγούς.

Οι διατάξεις προστασίας χρησιμοποιούνται για την προστασία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων και των συσκευών που τροφοδοτούνται από αυτά σε περιπτώσεις υπερεντάσεων και βραχυκυκλωμάτων. ΑΣΦΑΛΕΙΕΣ: Τα χαρακτηριστικά λειτουργίας τους είναι: Η Τάση λειτουργίας τους σε V. Tο Ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας τους σε Α. Το Ρεύμα διακοπής τους σε ka, δηλαδή το μέγιστο ρεύμα που μπορούν να διακόψουν υπό ονομαστική τάση, χωρίς να έχουμε βλάβη στα κυκλώματα και τις συσκευές που προστατεύουν. Η σχέση μεταξύ χρόνου ενεργοποίησης και ρεύματος που τις διαρρέει.

Οι ασφάλειες ΜΤ χρησιμοποιούνται για να προστατεύσουν ένα κύκλωμα ΜΤ όταν σε αυτό υπάρχει βραχυκύκλωμα αλλά και υπερφόρτιση που διαρκεί αρκετή ώρα. Οι ασφάλειες ΜΤ χωρίζονται σε δυο βασικές κατηγορίες: Ασφάλειες Σκόνης Ασφάλειες Εκτόνωσης

Αποτελούνται από ένα κύλινδρο από πορσελάνη μέσα στον οποίο υπάρχει το τηκτό και η σκόνη χαλαζία. Το τηκτό, που είναι άργυρος ή κράματα του, είναι τυλιγμένο γύρω από ένα κεραμικό υλικό. Η σκόνη βρίσκεται γύρω από τον κεραμικό κύλινδρο και σκεπάζει το τηκτό. Οι ασφάλειες αυτές μειώνουν το ρεύμα βραχυκύκλωσης εξαιτίας της σκόνης χαλαζία. Η σκόνη βοηθά στην σβέση του τόξου, που δημιουργείται με την τήξη του αγωγού, λόγου της ψυκτικής της ικανότητας. Ταυτόχρονα όμως δημιουργείται και μια μεγάλη αντίσταση με αποτέλεσμα να μειώνεται το ρεύμα βραχυκύκλωσης. Η ασφάλεια αυτή και χρησιμοποιείται σε εσωτερικούς χώρους.

Στην ασφάλεια υπάρχει μια πινακίδα με τα ονομαστικά της στοιχεία τα οποία είναι τα παρακάτω: 1. Ο τύπος της Ασφάλειας. Υπάρχουν 2 τύποι ασφαλειών ο τύπος CEF που χρησιμοποιείται γενικά για προστασία μιας εγκατάστασης ΜΤ σε εσωτερικό ή εξωτερικό χώρο και ο τύπος CMF, που χρησιμοποιείται αποκλειστικά για προστασία κινητήρων. 2. ΙΝ: Ονομαστικό ρεύμα Λειτουργίας (IN=40A). Το ρεύμα αυτό είναι το ρεύμα που μπορεί να διαρρέει συνεχώς την ασφάλεια χωρίς να λιώνει το τηκτό. Αυτό είναι και το ρεύμα που χαρακτηρίζει την Ασφάλεια πχ ασφάλεια 40 Α. 3. UN: Η ονομαστική πολική τάση λειτουργίας. 4. Ι3< 3 x IN: Το ελάχιστο ρεύμα που μπορεί να διακόψει. 5. Ι1: Το μέγιστο ρεύμα βραχυκύκλωσης το οποίο μπορεί να διακόψει η ασφάλεια και στο οποίο έχει ελεγχθεί (π.χ Ι1= 50 ka).

Η ασφάλεια σκόνης, όπως όλες οι ασφάλειες έχει κάποια χαρακτηριστική καμπύλη λειτουργίας. Στην καμπύλη αυτή φαίνεται ο χρόνος που απαιτείται για να λιώσει το τηκτό συναρτήσει του ρεύματος που διαρρέει την ασφάλεια. Όσο αυξάνεται το ρεύμα τόσο μειώνεται ο χρόνος στον οποίο θα λιώσει η ασφάλεια και αντίστροφα. Για παράδειγμα για μια ασφάλεια σκόνης 40 Α (IN=40A), ο χρόνος λειτουργίας της είναι περίπου 2,2 sec αν διαρρέεται με ρεύμα 200 Α (5xIΝ) και 2 min για ρεύμα 120A (3xIΝ).

Η ασφάλεια εκτόνωσης είναι ένας μονωτικός κυλινδρικός σωλήνας μέσα στον οποίο βρίσκεται ένας αγωγός, το τηκτό. Το τηκτό είναι συνδέεται με ελατήριο ενώ ο σωλήνας είναι ανοιχτός πάνω και κάτω. Εσωτερικά του σωλήνα υπάρχει ένα στρώμα από βορικό οξύ το οποίο σε περίπτωση σφάλματος ψύχει το τόξο και έτσι αυτό σταδιακά σβήνει. Κατά τη διάρκεια της σβέσης δημιουργούνται τοξικά αέρια, τα οποία εκλύονται στο χώρο αφού ο σωλήνας είναι ανοιχτός. Γι αυτό το λόγο δεν επιτρέπεται η χρήση τους σε κλειστούς χώρους. Οι ασφάλειες αυτές δε μειώνουν το ρεύμα βραχυκύκλωσης όπως οι ασφάλειες σκόνης άλλα είναι πολύ πιο φθηνές. Οι ασφάλειες εκτόνωσης χωρίζονται σε 2 κατηγορίες: Ασφάλειες εκτόνωσης βραδείας τήξης που συμβολίζονται με το γράμμα Τ Ασφάλειες εκτόνωσης ταχείας τήξης που συμβολίζονται με το Κ

Οι αυτόματες ασφάλειες ή μικροαυτόματοι, είναι διατάξεις οι οποίες προσφέρουν: Θερμική προστασία σε περίπτωση υπερφόρτισης (ρεύμα μεγαλύτερο από το κανονικό). Μαγνητική προστασία σε περίπτωση βραχυκυκλώματος (ρεύμα πολύ μεγαλύτερο από το κανονικό). Οι αυτόματες ασφάλειες έχουν περιορισμένη ικανότητα διακοπής που είναι της τάξης των 3-10 ka.

Οι διακόπτες ΜΤ ανάλογα με τα ρεύματα που μπορούν να διακόψουν χωρίζονται στις παρακάτω κατηγορίες: Αποζεύκτες και γειωτές: Χειρισμοί μόνο με μηδενικό ή ελάχιστο ρεύμα. Διακόπτες φορτίου: Χειρισμοί και σε κανονική λειτουργία με ονομαστικά ρεύματα. Διακόπτες Ισχύος: Χειρισμοί σε οποιαδήποτε κατάσταση λειτουργίας. Διακόπτες Απομόνωσης: Συνεργάζεται με έναν Διακόπτη Ισχύος και έχει προδιαγραφές όπως ένας Διακόπτης φορτίου Οι διακόπτες είναι πολύ πιο ακριβοί από τις ασφάλειες αλλά έχουν το πλεονέκτημα ότι δεν χρειάζονται αλλαγή όπως μια ασφάλεια.

Οι αποζεύκτες και οι γειωτές ανοίγουν και κλείνουν το κύκλωμα όταν αυτό διαρρέεται από ελάχιστο ρεύμα ή υπάρχει μηδενική τάση. Οι διατάξεις αυτές έχουν ορατές επαφές, οι οποίες χρησιμοποιούνται σε μια εγκατάσταση για να μπορεί κάποιος να «βλέπει από απόσταση και να είναι σίγουρος» αν η εγκατάσταση είναι υπό τάση ή εκτός τάσης κάθε στιγμή. Συγκεκριμένα, οι αποζεύκτες απομονώνουν ορατά ένα μέρος της εγκατάσταση από την υπόλοιπη. Η υπόλοιπη εγκατάσταση μπορεί να τεθεί πάλι υπό τάση. Επειδή όμως μπορεί να υπάρχει τάση 20 kv στην πλευρά που έγινε η διακοπή, υπάρχει περίπτωση να επαχθεί τάση στο απομονωμένο τμήμα. Γι αυτό τον λόγο, αφού ανοίξουν οι αποζεύκτες και απομονώσουν ένα τμήμα κλείνουν οι γειωτές, οι οποίοι γείωναν το τμήμα αυτό με την γη.

Για λόγους ασφαλείας οι αποζεύκτες και οι γειωτές πρέπει να μανδαλώνονται μηχανικά με τους διακόπτες φορτίου ή ισχύος δηλαδή να ανοίγουν πρώτα οι διακόπτες και στην συνέχεια οι αποζεύκτες και οι γειωτές. Σε αντίθετη περίπτωση θα δημιουργηθεί ένα μεγάλο ηλεκτρικό τόξο επικίνδυνο για την εγκατάσταση.

Η σειρά χειρισμών που πρέπει να τηρείται κατά την διακοπή τροφοδοσίας σε ένα τμήμα είναι: 1. Ανοίγει ο διακόπτης (φορτίο ή ισχύος) 2. Ανοίγει ο αποζεύκτης 3. Κλείνει ο γειωτής Η σειρά χειρισμών που πρέπει να τηρείται κατά την επανατροφοδότηση του τμήματος είναι ακριβώς η αντίστροφη: 1. Ανοίγει ο γειωτής 2. Κλείνει ο αποζεύκτης 3. Κλείνει ο διακόπτης (φορτίο ή ισχύος)

Οι διακόπτες φορτίου είναι μηχανισμοί οι οποίοι δεν ανοίγουν σε βραχυκύκλωμα ή υπερφόρτιση και χρησιμοποιούνται μόνο για να διακόπτουν χειροκίνητα γενικώς ή μερικώς, διάφορα κυκλώματα τροφοδοσίας μιας εγκατάστασης.

Οι αυτόματοι διακόπτες προστασίας κινητήρων είναι διατάξεις με περιστροφικό ή ΟΝ/OFF διακόπτη, που παρέχουν σε έναν κινητήρα προστασία: Από υπερφόρτιση και βραχυκύκλωμα (θερμική και μαγνητική προστασία). Οι αυτόματοι διακόπτες κατασκευάζονται κυρίως για τριφασικούς κινητήρες ισχύος μέχρι 15 kw ή μέχρι 32 Α απορροφούμενο ρεύμα. Έχουν επίσης, για κάθε ονομαστικό ρεύμα του διακόπτη, ρύθμιση για υπερφόρτιση. Το ρεύμα σε βραχυκύκλωμα έχει ρυθμιστεί σε σταθερή τιμή από τον κατασκευαστή.

Οι Ηλεκτρονόμοι (ΗΝ) είναι διατάξεις που προστατεύουν έναν διακόπτη ή ένα κύκλωμα από σφάλματα, που μπορούν να προκύψουν κατά τη λειτουργία τους. Μετρούν ένα μέγεθος (τάση, ρεύμα), το συγκρίνουν με μια τιμή αναφοράς (την οποία καθορίζει κάποιος) και στη συνέχεια επιφέρουν ορισμένες προκαθορισμένες μεταβολές στο διακόπτη ή το κύκλωμα. Η τιμή αναφοράς αποτελεί την «ρύθμιση του ΗΝ». Οι ΗΝ δεν είναι απευθείας συνδεδεμένοι με τη διάταξη που προστατεύουν. Μεταξύ της διάταξης και του ΗΝ παρεμβάλλονται μετασχηματιστές τάσης και ρεύματος που ονομάζονται μετασχηματιστές μέτρησης και οι οποίοι μειώνουν την τάση ή το ρεύμα, έτσι ώστε να μπορούν να μετρηθούν από τα όργανα μέτρησης.

Ανάλογα με τη χρήση τους τα ρελέ ισχύος διακρίνονται σε τέσσερις κατηγορίες: Κατηγορία AC-1: Για έλεγχο και λειτουργία δικτύων διανομής. Κατηγορία AC-2: Για έλεγχο και λειτουργία ειδικών τύπων κινητήρων, πχ κινητήρων δακτυλιοφόρου δρομέα. Κατηγορία AC-3: Για έλεγχο και λειτουργία κινητήρων. Κατηγορία AC-4: Για έλεγχο και λειτουργία πυκνωτών και κινητήρων σε ειδικές συνθήκες.

Ο αυτόματοι διακόπτες ισχύος είναι διατάξεις που παρέχουν θερμική και μαγνητική προστασία από υπέρταση και βραχυκύκλωμα αντίστοιχα. Η θερμική και μαγνητική προστασία επιτυγχάνεται με σταθερά ή ρυθμιζόμενα θερμικά και μαγνητικά στοιχεία που φέρουν οι διακόπτες και κατασκευάζονται για μικρά έως και πολύ μεγάλα ρεύματα λειτουργίας.

Ο Διακόπτης Απομόνωσης μπορεί να ανοίξει και να κλείσει όταν διαρρέεται από ονομαστικό ρεύμα δεν μπορεί όμως να ανοίξει σε περίπτωση βραχυκυκλώματος.

Ως παροχή ή ρευματοδότηση μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης ορίζεται το τμήμα του δικτύου που αρχίζει από το δίκτυο διανομής της ΔΕΗ και καταλήγει στο μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας του καταναλωτή. Η ΔΕΗ κατασκευάζει εγκαθιστά και είναι υπεύθυνη για την εγκατάσταση μέχρι το μετρητή. Από εκεί και πέρα την ευθύνη έχει ο καταναλωτής και όσον αφορά το τεχνικό μέρος, την ευθύνη έχει ο εγκαταστάτης και ο συντηρητής ηλεκτρολόγος της εγκατάστασης.

Ανάλογα με τον τρόπο ρευματοδότησης του καταναλωτή διακρίνουμε τις εναέριες και τις υπόγειες παροχές. Οι παροχές ηλεκτρικής ενέργειας διακρίνονται σε: μονοφασικές και τριφασικές Aνάλογα με τον τρόπο και το σκοπό μιας παροχής διακρίνουμε: τις μόνιμες και τις προσωρινές παροχές

Η παροχή ηλεκτρικής ισχύος ενός καταναλωτή και μέχρι τα 135 kva, γίνεται συνήθως από το δίκτυο χαμηλής τάσης της ΔΕΗ. Για μεγαλύτερη ισχύ η παροχή γίνεται από το δίκτυο μέσης τάσης (6 kv, 15 kv, 20 kv, 22 kv). Η ΔΕΗ μπορεί να επιβάλλει την τροφοδοσία ενός καταναλωτή, και για ισχύ μικρότερη των 135 kva, από το δίκτυο ΜΤ για τεχνικούς ή οικονομικούς λόγους ή σε περιπτώσεις εκκίνησης μεγάλων κινητήρων ή όταν στο δίκτυο ΧΤ έχει επέλθει κορεσμός, από ήδη τροφοδοτούμενους καταναλωτές.

Λέγοντας μέση τάση, στην Ελλάδα και σε όλη την Ευρώπη, εννοούμε την τάση των 20 kv. Η τάση αυτή είναι πάντα πολική τάση, δηλαδή είναι η τάση μεταξύ δύο φάσεων. Στη μέση τάση δε χρησιμοποιείται η φασική τάση, δηλαδή η τάση μεταξύ φάσης και ουδετέρου, διότι δεν υπάρχει αγωγός ουδετέρου. Η μέση τάση είναι απαραίτητη για τη μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων ηλεκτρικής ισχύος σε αποστάσεις μεγαλύτερες από 1000m περίπου.

Τα δίκτυα μέσης τάσης χωρίζονται σε 2 βασικές κατηγορίες: Ακτινικά δίκτυα, Βροχοειδή δίκτυα Γενικά, τα συστήματα διανομής μέσης τάσης διακρίνονται σε 5 βασικές κατηγορίες με άξονα διαχωρισμού τη δομή τους ή τον τρόπο εκμετάλλευσής τους. Αυτές είναι: Ακτινικά Βροχοειδή Αραχνοειδή Ατρακτοειδή Μικρών βρόχων

Στα ακτινικά δίκτυα οι γραμμές των 20 kv αναχωρούν από τον κεντρικό υποσταθμό 150/20 kv της ΔΕΗ και απλώνονται σαν τις ακτίνες ενός κύκλου, δηλαδή ακτινικά.

Κατά μήκος κάθε γραμμής συνδέονται οι καταναλωτές ΜΤ. Κάθε καταναλωτής ΜΤ πρέπει να διαθέτει το δικό του ιδιωτικό υποσταθμό για να μπορέσει να συνδεθεί με ασφάλεια στο δίκτυο της ΜΤ. Βασικό μειονέκτημα των ακτινικών δικτύων είναι ότι σε περίπτωση σφάλματος κατά μήκος της γραμμής, ο διακόπτης ισχύος που υπάρχει στην αρχή της γραμμής ανοίγει με αποτέλεσμα όλοι οι καταναλωτές που υπάρχουν κατά μήκος της γραμμής να μείνουν χωρίς τάση. Για το λόγο αυτό τα ακτινικά δίκτυα δεν είναι πολύ διαδεδομένα στη ΜΤ.

Οι γραμμές των 20 kv που αναχωρούν από τον κεντρικό υποσταθμό 150/20 kv της ΔΕΗ, σχηματίζουν ένα κλειστό βρόχο που ξανακαταλήγει στους ζυγούς των 20 KV του υποσταθμού 150/20 kv.

Το σύστημα αυτό είναι στην ουσία βροχοειδές με τη διαφορά ότι οι συνεργαζόμενες γραμμές είναι 3 και υπάρχουν πλευρικές συνδέσεις. Σε περίπτωση βλάβης μιας εκ των γραμμών, οι άλλες δύο αναλαμβάνουν την κάλυψη των φορτίων. Έτσι, κάθε αναχώρηση επιτρέπεται να φορτίζεται στην κανονική λειτουργία μέχρι το 66% της ικανότητάς της.

Το σύστημα αποτελείται από ομάδα γραμμών που αναχωρούν από τον Υ/Σ 150kV/20 kv και απολήγουν σε έναν Υ/Σ ζεύξης.

Μία γραμμή είναι εφεδρική και πρέπει να είναι απαλλαγμένη από φορτία, για να μπορεί να παραλάβει όλα τα φορτία μιας εκ των άλλων γραμμών. Ο αριθμός των συνεργαζόμενων γραμμών συμπεριλαμβανομένης και της εφεδρικής δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 6, αλλιώς μειώνεται ο βαθμός αξιοπιστίας του συστήματος. Ο βαθμός χρησιμοποίησης των γραμμών στο ατρακτοειδές σύστημα είναι πολύ υψηλός και κυμαίνεται γύρω στο 80-85% της ικανότητάς τους.

Στο σύστημα αυτό κάθε κύρια γραμμή διαχωρίζεται σε δύο δευτερεύουσες, που σχηματίζουν βρόχο μεταξύ τους ή με δευτερεύουσες άλλης αναχώρησης. Οι βρόχοι μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους με πλευρικές συνδέσεις. Το σύστημα παρέχει πολλές δυνατότητες επανατροφοδότησης τμημάτων με βλάβη ή σφάλμα. Οι γραμμές των βρόχων πρέπει να έχουν ικανότητα φόρτισης μέχρι το 50% των κυρίων γραμμών, πράγμα που επιτρέπει την ένταξη στο σύστημα παλαιών υφιστάμενων καλωδίων μικρότερης διατομής.

Η Δ.Ε.Η. έχει τυποποιήσει τις παροχές ΜΤ σε δυο βασικές κατηγορίες: την παροχή τύπου Α την παροχή τύπου Β Αν τα όργανα μέτρησης και τα μέσα προστασίας της Δ.Ε.Η. είναι εγκατεστημένα εξωτερικά (υπαίθρια) η παροχή χαρακτηρίζεται από το γράμμα Α. Όταν η εγκατάσταση γίνεται σε στεγασμένο χώρο, ειδικά διαμορφωμένο, σύμφωνα με οδηγίες της Δ.Ε.Η., η παροχή χαρακτηρίζεται από το γράμμα Β.

Κάθε μια κατηγορία ανάλογα με την ισχύ που δίνει η Δ.Ε.Η. στον καταναλωτή χωρίζεται επιπλέον σε δυο επιμέρους κατηγορίες και χαρακτηρίζεται από τους αριθμούς 1 και 2. Άρα συνολικά υπάρχουν 4 τύποι παροχών ανάλογα με τον τρόπο εγκαταστάσεις των οργάνων της Δ.Ε.Η και ανάλογα με την ισχύ: Παροχή Α1 Παροχή Α2 Παροχή Β1 Παροχή Β2

Στην παροχή τύπου Α αν η ισχύς που δίνει η Δ.Ε.Η στον καταναλωτή είναι μέχρι και 630 kva τότε αυτή χαρακτηρίζεται ως Α1 ενώ για μεγαλύτερη ισχύ ως Α2. Στην παροχή τύπου Β το όριο για την Β1 είναι τα 1250 kva ενώ για μεγαλύτερη ισχύ υπάρχει η Β2.

Η παροχή τύπου Α χρησιμοποιείται, συνήθως, όταν τροφοδότηση γίνεται από το εναέρια δίκτυο ΜΤ ενώ η Β όταν το δίκτυο ΜΤ είναι υπόγειο. Οι υπαίθριες εγκαταστάσεις είναι φθηνότερες επειδή σαν μέσα προστασίας χρησιμοποιούνται ασφάλειες αντί Διακόπτη Ισχύος (ΔΙ), οι οποίες είναι αρκετά φθηνότερες. Στις υπαίθριες εγκαταστάσεις τα όργανα μέτρησης της Δ.Ε.Η. είναι τοποθετημένα μέσα σε ένα ερμάριο ενώ στις στεγασμένες εγκαταστάσεις όλα τα μέσα που χρησιμοποιούνται βρίσκονται σε ειδικό κτίσμα, το όποιο κατασκευάζει ο ιδιοκτήτης της εγκατάστασης.

Η παροχή, ανεξάρτητα από τον τύπο της, αποτελείται από την εγκατάσταση της Δ.Ε.Η. και την εγκατάσταση του καταναλωτή. Τα μέσα προστασίας που θα χρησιμοποιηθούν στην κάθε πλευρά της παροχής εξαρτώνται από το είδος της τυποποιημένης παροχής που έχει επιλέξει η Δ.Ε.Η. για να τροφοδοτήσει τον καταναλωτή.

Οι μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας είναι τύπου επαγωγικού δίσκου. Έχουν ένα πηνίο τάσης και ένα πηνίο ρεύματος. Ο δίσκος περιστρέφεται με ταχύτητα ανάλογη της πραγματικής ισχύος. Με μηχανισμό αθροίζονται οι στροφές και παρουσιάζονται σε έναν καταχωρητή (απαριθμητή), όπου διαβάζει κανείς απ' ευθείας την ενέργεια (σε kwh).

Oι μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας, ανάλογα με το είδος της κατανάλωσης που καταγράφουν, διακρίνονται σε μονοφασικούς και τριφασικούς. Οι τριφασικές μετρητές έχουν δύο ή τρία μονοφασικά συστήματα (δίσκους) σε κοινό άξονα. Σε περιπτώσεις που έχουμε ειδικά τιμολόγια μέσης ή υψηλής τάσης, επειδή η επιβάρυνση έχει σχέση με τη μέγιστη ζήτηση ισχύος και την κατανάλωση άεργης ισχύος, τοποθετούνται μετρητές με δείκτη για τη μέγιστη ζήτηση και μετρητές άεργης ισχύος.

Οι ηλεκτρικοί πίνακες διανομής αποτελούν την καρδιά κάθε ηλεκτρικής εγκατάστασης. Χρησιμοποιούνται για την παραλαβή και τη διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας στα διάφορα κυκλώματα, αλλά και τον έλεγχο λειτουργίας της εγκατάστασης. Οι ηλεκτρικοί πίνακες ανάλογα με την αποστολή τους διακρίνονται στις εξής κατηγορίες: Γενικοί πίνακες διανομής Πίνακες φωτισμού Πίνακες κίνησης

Οι ηλεκτρικοί πίνακες περιέχουν τα μέσα προστασίας, αυτόματους διακόπτες ή ασφάλειες, χρονοδιακόπτες, ηλεκτρονόμους (ρελέ), αμπερόμετρα, βολτόμετρα, σημάνσεις (π.χ. ενδεικτικές λυχνίες) και γενικότερα, ότι είναι αναγκαίο για την προστασία, λειτουργία και έλεγχο των κυκλωμάτων που τροφοδοτούν. Συχνά οι πίνακες των βιομηχανικών εγκαταστάσεων περιέχουν πληθώρα οργάνων μετρήσεων και ελέγχου, καθώς και συστήματα αυτοματισμού εξειδικευμένα στην εκάστοτε ηλεκτρική εγκατάσταση.

(1) Ο αντιηλεκτροπληξιακός διακόπτης (Διακόπτης Διαφυγής Έντασης). Χρησιμοποιείται για την προστασία των ανθρώπων και της Ε.Η.Ε. από ηλεκτροπληξία. Διακόπτει την τροφοδότηση της ηλεκτρικής εγκατάστασης στην περίπτωση που ανιχνεύσει διαρροή ρεύματος προς τη γη. (2) Ο γενικός διακόπτης. Χρησιμοποιείται για τη διακοπή του ρεύματος σε όλη την εγκατάσταση. Χαρακτηρίζεται από την ονομαστική τάση (V) και ένταση (Α), καθώς και από τον αριθμό των αγωγών που διακόπτει (μονοπολικός, διπολικός, τριπολικός και τετραπολικός). (3) Η γενική ασφάλεια. Χρησιμοποιείται για την προστασία όλων των γραμμών της ηλεκτρικής εγκατάστασης από βραχυκύκλωμα. (4) Μερικοί διακόπτες (μονοπολοκοί, διπολικοί, τριπολικοί και τετραπολικοι) χρησιμοποιούνται για τη διακοπή ρεύματος σε γραμμές τροφοδοσίας κλπ. (5) Μερικές ασφάλειες χρησιμοποιούνται για την προστασία κάθε γραμμής από βραχυκύκλωμα. (6) Οι ενδεικτικές λυχνίες χρησιμοποιούνται για την ένδειξη ύπαρξης τάσης στη γραμμή ή και λειτουργίας της γραμμής. (7) Η μπάρα του ουδετέρου. Εκεί συνδέονται όλοι οι αγωγοί του ουδετέρου της ηλεκτρικής εγκατάστασης. (8) Η μπάρα της γείωσης χρησιμοποιείται για τη σύνδεση των αγωγών προστασίας της εγκατάστασης (χρώμα πράσινοκίτρινο). Η μπάρα αυτή έρχεται σε επαφή με το μεταλλικό κέλυφος (σασί) του πίνακα.

Σε μεγαλύτερους καταναλωτές με ποικιλία φορτίων και με φορτία εκτεταμένα σε διάφορους χώρους, γίνεται εγκατάσταση πολλών πινάκων για λόγους λειτουργικότητας και εύκολου χειρισμού. Έτσι υπάρχει ένας κεντρικός πίνακας, που τροφοδοτεί πολλούς υποπίνακες. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει την απομόνωση μέρους της εγκατάστασης από το γενικό διακόπτη του αντίστοιχου υποπίνακα, με αποτέλεσμα να διευκολύνονται οι εργασίες συντήρησης και επισκευής, χωρίς να χρειάζεται γενική διακοπή της εγκατάστασης.

Σε βιομηχανικούς καταναλωτές η ομαδοποίηση συνήθως γίνεται σε πίνακες κίνησης, φωτισμού ή άλλων λειτουργιών. Για το λόγο αυτό προβλέπονται στο γενικό πίνακα δύο βασικές αναχωρήσεις, η μία για το φωτισμό και η άλλη για την κίνηση. Οι πίνακες φωτισμού μπορεί να δέχονται μονοφασική ή τριφασική παροχή αλλά τα κυκλώματα πού αναχωρούν από αυτούς είναι πάντοτε μονοφασικά.

Όταν η εγκατάσταση περιλαμβάνει φορτία, που δεν πρέπει να μένουν χωρίς παροχή τάσης πχ χειρουργεία, τότε προβλέπεται μία ακόμα αναχώρηση από το γενικό πίνακα.

Αν υπάρχουν πολλοί μετασχηματιστές σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, τότε οι πίνακες κίνησης έχουν το δικό τους μετασχηματιστή για να μην παρενοχλούνται οι άλλοι καταναλωτές.

Σύμφωνα με τους κανονισμούς που ισχύουν, ο βαθμός προστασίας (ΙΡ, International Protection) ενός πίνακα χαρακτηρίζεται από δύο αριθμούς που ακολουθούν τα γράμματα ΙΡ. Ο πρώτος αριθμός δηλώνει την προστασία του πίνακα από είσοδο ξένου υλικού και ηλεκτροπληξία, ενώ ο δεύτερος αριθμός δηλώνει τη προστασία του πίνακα από νερό.

Στο εμπόριο, ανάλογα με το υλικό και τον τρόπο κατασκευής, συναντώνται διάφορα είδη τυποποιημένων πινάκων διανομής: Πλαστικοί πίνακες Χαλύβδινοι πίνακες Πίνακες κιβωτίων Πίνακες τύπου πεδίου Πίνακες τύπου ερμαρίου

Κατασκευάζονται, από άκαυστο πλαστικό και χαρακτηρίζονται από το μικρό κόστος, το μικρό βάθος και τις μικρές διαστάσεις.

Σε μικρούς ή μεσαίους καταναλωτές συνηθίζονται χαλύβδινοι πίνακες με σύστημα ράγας ή με συρόμενα στοιχεία. Στις ράγες κουμπώνουν τα διάφορα υλικά, όπως διακόπτες, ρελέ, χρονοδιακόπτες, ηλεκτρονικά εξαρτήματα κλπ. Με βάση τον τρόπο τοποθέτησης οι χαλύβδινοι πίνακες διακρίνονται σε: Εντοιχιζόμενους πίνακες μέχρι 400 Α Εξωτερικούς πίνακες μέχρι 400 Α Αυτοστηριζόμενους πίνακες με πόδια στο έδαφος μέχρι 1250 Α.

Οι χαλύβδινοι πίνακες είναι αυτοί που χρησιμοποιούνται συνήθως επειδή είναι φθηνοί, μηχανικά ανθεκτικοί και παρουσιάζουν αντοχή σε περίπτωση πυρκαγιάς. Δεν είναι κατάλληλοι για υψηλό βαθμό προστασίας, δηλαδή δεν αντέχουν σε πολλή σκόνη ή δέσμη νερού και οξειδώνονται με τον καιρό σε οξειδωτική ατμόσφαιρα.

Οι πίνακες κιβωτίων αποτελούνται από πολλά μικρά στεγανά κιβώτια τυποποιημένων διαστάσεων, που συνδέονται μεταξύ τους με ελαστικούς συνδέσμους. Κατασκευάζονται από χυτοσίδηρο ή πλαστικό ή χυτοαλουμίνιο. Τα πλεονεκτήματα των πινάκων κιβωτίων είναι: Εύκολη επεκτασιμότητα Υψηλός βαθμός προστασίας Μηχανική και χημική αντοχή, ιδιαίτερα σε χυτοσιδεριένους πίνακες.

Οι πίνακες τύπου πεδίου, λόγω της κατασκευής τους, στηρίζονται στο δάπεδο και δε χρειάζονται στήριξη σε τοίχο. Προτιμούνται σε μεγάλες παροχές (>630 Α,) με πολλά κυκλώματα και όργανα χειρισμού. Τέτοιοι πίνακες χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία, στις μεγάλες κτιριακές εγκαταστάσεις, στα πολυκαταστήματα και τους ουρανοξύστες κτλ Επειδή η επέκταση των πινάκων πεδίου δεν είναι εύκολη, συνήθως προβλέπεται κατά την αρχική κατασκευή εφεδρικός κενός χώρος όπου μπορούν αργότερα να τοποθετηθούν τα πρόσθετα υλικά.

Οι πίνακες τύπου πεδίου απαιτούν μεγάλο χώρο σε σχέση με άλλους πίνακες. Έχουν το πλεονέκτημα της ασφάλειας λόγω των μεγάλων αποστάσεων μεταξύ των υλικών, της εύκολης συντήρησης, της δυνατότητας ψύξης, μελετώνται ανεξάρτητα και είναι σχετικά φθηνoί.

Οι πίνακες αυτοί, έχουν σχήμα ερμαρίου. Στηρίζονται συνήθως πάνω σε τοίχο. Ανάλογα με το είδος του χώρου και με το είδος των υλικών οι πίνακες τύπου ερμαρίου κατασκευάζονται συνήθως: χωρίς πόρτα με διαφανή πόρτα (όταν οι διαστάσεις είναι μικρές) με μεταλλική πόρτα με στεγανή μεταλλική πόρτα. Aκόμη υπάρχει δυνατότητα ένα τμήμα του πίνακα να έχει πόρτα και άλλο όχι.

Η επιλογή ενός ηλεκτρικού πίνακα γίνεται βάσει ορισμένων κριτηρίων όπως: Η ισχύς των καταναλώσεων που τροφοδοτούνται από τον πίνακα η οποία προσδιορίζει το μέγεθος των καλωδίων, των διακοπτών κτλ και συνεπώς και τις διαστάσεις του πίνακα. Η αντοχή σε βραχυκύκλωμα. Ο αριθμός των καταναλώσεων (κυκλωμάτων) που τροφοδοτούνται από τον πίνακα. Ο βαθμός προστασίας. Οι περιβαλλοντικές συνθήκες.

Δεν επιτρέπεται να εγκαταστήσουμε ένα πίνακα σε χώρο που είναι αδύνατη η προσέγγισή μας, όπως αποθήκες ή γραφεία που δεν είναι επισκέψιμα όλο το 24ωρο από τα πρόσωπα που βρίσκονται στο χώρο. Η εγκατάσταση γενικού πίνακα σε χώρο που κλειδώνεται, είναι δυνατή μόνο όταν οι υποπίνακες για τα επιμέρους κυκλώματα είναι εγκαταστημένοι σε ελεύθερους χώρους προσιτούς σε όλους. Όταν από ένα πίνακα τροφοδοτούνται πολλές καταναλώσεις, εκλέγουμε τη θέση του πίνακα σε σημείο που να βρίσκεται όσο πιο κοντά στο κέντρο βάρους των καταναλώσεων.

Η τεχνική της διανομής με πίνακες λέγεται και σημειακή τεχνική, όπου από ένα πίνακα (σημείο) αναχωρούν ακτινικά οι γραμμές των παροχών.

Σε βιομηχανίες με πολλά και μεγάλα μεταβαλλόμενα φορτία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και το σύστημα συνεχούς τροφοδοσίας Εκεί οι ρευματοφόροι αγωγοί διασχίζουν το χώρο και γίνεται ζεύξη των φορτίων με ειδικούς ρευματολήπτες από συνεχόμενες θέσεις αναχώρησης στους ρευματοφόρους αγωγούς.

Οι ηλεκτρικές συνδέσεις πρέπει να γίνονται με ιδιαίτερη προσοχή. Όταν δεν γίνονται σωστά είναι δυνατόν να προκληθεί: Υπερθέρμανση του αγωγού και του ακροδέκτη με αποτέλεσμα την πρόωρη φθορά και καταστροφή τους. Πτώση της τάσης. Πυρκαγιά, εφόσον υπάρχουν κοντά στον πίνακα εύφλεκτες ύλες. Ηλεκτροπληξία, αν οι συνδέσεις ανήκουν στο κύκλωμα της γείωσης.

Κατά τη τοποθέτηση και συναρμολόγηση ενός πίνακα διανομής θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και τα ακόλουθα: Η σύνδεση των διακοπτών και ασφαλειών γίνεται στον αγωγό φάσης. Οι γενικές ασφάλειες του κεντρικού πίνακα προστατεύουν την εγκατάσταση από υπερφορτίσεις και βραχυκυκλώματα. Οι ασφάλειες του κεντρικού πίνακα είναι κατά κανόνα ένα μέγεθος μικρότερες από αυτές του μετρητή για να επιτύχουμε επιλεκτική προστασία, πράγμα απαραίτητο γιατί δεν επιτρέπεται στον καταναλωτή η πρόσβαση στις ασφάλειες του μετρητή.

Η γραμμή παροχής ενός πίνακα περνά από το διακόπτη φορτίου και μετά ασφαλίζεται. Ασφάλειες χρησιμοποιούνται μέχρι 400 Α. Αυτόματοι διακόπτες ισχύος χρησιμοποιούνται από 80 μέχρι 4000 Α. Τα μέσα προστασίας που μπαίνουν στον πίνακα πρέπει να ελεγχθούν αν είναι ρυθμισμένα (επιλεκτική συνεργασία) στην περιοχή των ρευμάτων βραχυκύκλωσης.

Η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται στους ηλεκτρικούς καταναλωτές, μονοφασικούς ή τριφασικούς, δια μέσου των ηλεκτρικών γραμμών τροφοδοσίας. Για μονοφασικούς ηλεκτρικούς καταναλωτές ο υπολογισμός της έντασης του ρεύματος τροφοδοσίας δίνεται από τη σχέση: Ι = Ρ/(U συνφ) όπου Ρ: η ηλεκτρική ισχύς του καταναλωτή σε W, U: η τάση λειτουργίας του καταναλωτή σε V, συνφ: ο συντελεστής ισχύος του καταναλωτή

Για τριφασικούς ηλεκτρικούς καταναλωτές υπάρχουν δυο ειδών συνδεσμολογίες, του αστέρα και του τριγώνου. Ο υπολογισμός της έντασης του ρεύματος τροφοδοσίας τους, ανεξάρτητα από τη συνδεσμολογία τους, γίνεται από τη σχέση: Ι = Ρ/( 3 U συνφ) όπου Ρ: η ηλεκτρική ισχύς του καταναλωτή σε W, U: η πολική τιμή της τάσης σε V, Ι: το ρεύμα τροφοδοσίας του καταναλωτή (πολική τιμή), συνφ: ο συντελεστής ισχύος του καταναλωτή

U π = 3 U φ και Ι π = Ι φ

U π = U φ και Ι π = 3 Ι φ

Στο ξεκίνημα του κινητήρα τα τρία τυλίγματα πρέπει να συνδεθούν σε συνδεσμολογία αστέρα. Για το σκοπό αυτό συνδέονται μαζί τα άκρα U2,V2 και W2 μεταξύ τους, ενώ τα άκρα U1, V1 και W1 συνδέονται με τις φάσεις L1, L2 και L3 αντίστοιχα. Αφού ο κινητήρας λειτουργήσει για ένα χρονικό διάστημα, ώστε να φτάσει περίπου την ονομαστική ταχύτητα περιστροφής του, ο αυτόματος διακόπτης αλλάζει την συνδεσμολογία του κινητήρα από αστέρα σε τρίγωνο. Αυτό γίνεται γεφυρώνοντας τα άκρα U1-W2, V1-U2 και W1-V2 και συνδέοντας τα στις φάσεις L1, L2, L3 αντίστοιχα. Το ρεύμα εκκίνησης ενός κινητήρα σε συνδεσμολογία αστέρα, είναι 3 φορές μικρότερο από το ρεύμα εκκίνησης σε συνδεσμολογία τριγώνου.

Αν οι ηλεκτρικοί καταναλωτές είναι καθαρά ωμικοί, τότε ο συντελεστής ισχύος τους συνφ λαμβάνεται ίσος με τη μονάδα. Καθαροί ωμικοί καταναλωτές στη βιομηχανία είναι οι ηλεκτρικοί φούρνοι που λειτουργούν με ωμικές αντιστάσεις και άλλες ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση διάφορων υλικών και υγρών καυσίμων όπως μαζούτ κλπ. Στις παραπάνω σχέσεις υπολογισμού της έντασης του ρεύματος τροφοδοσίας, η ισχύς Ρ αφορά την ηλεκτρική ισχύ που καταναλώνουν οι διάφοροι καταναλωτές.

Προκειμένου για ηλεκτρικούς κινητήρες, η ισχύς που αναγράφεται στην πινακίδα τους αφορά τη μηχανική ισχύ Ρ μηχ. που αποδίδουν στον άξονά τους. Για να γίνει χρήση των προηγούμενων σχέσεων θα πρέπει να υπολογιστεί η ηλεκτρική ισχύς Ρ που απορροφά ο κινητήρας από το δίκτυο τροφοδοσίας. Επομένως είναι απαραίτητος και ο βαθμός απόδοσης του κινητήρα n. Με δεδομένο το βαθμό απόδοσης του κινητήρα η ηλεκτρική του ισχύς υπολογίζεται από τη σχέση: P=P μηχ. /n

Κατά τη μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές, λόγω της ωμικής και επαγωγικής αντίστασης της γραμμής τροφοδοσίας, έχουμε μια πτώση τάσης πάνω στην ίδια τη γραμμή. Η πτώση τάσης δεν πρέπει να ξεπερνά το 3% για τροφοδοσία ηλεκτρικών κινητήρων και συσκευών με δικό τους κύκλωμα τροφοδοσίας, και το 1% για φωτισμό και ρευματοδότες γενικής χρήσης.

πρότυπο ΕΛΟΤ HD 384, παράγραφος 525 (Πτώση τάσης στις εγκαταστάσεις των καταναλωτών) "525.1 Αν δεν υπάρχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις αναφορικά µε τη λειτουργία των συσκευών ή, ενδεχομένως ειδικών διατάξεων προστασίας, συνιστάται στην πράξη, η πτώση τάσης από την αρχή της ηλεκτρικής εγκατάστασης µέχρι το σημείο σύνδεσης οποιασδήποτε ηλεκτρικής συσκευής να µην υπερβαίνει το 4% της ονομαστικής τάσης της εγκατάστασης. Προσωρινές συνθήκες, όπως µεταβατικές τάσεις και µεταβολή τάσης λόγω αντικανονικής λειτουργίας µπορούν να µη λαμβάνονται υπόψη."

Η πτώση τάσης σε μία γραμμή τροφοδοσίας ενός καταναλωτή (μονοφασικού ή τριφασικού) με τάση λειτουργίας 230/400 V, υπολογίζεται από τις σχέσεις: ΔU=(ρ Ι 2 l συνφ)/s για μονοφασικό καταναλωτή ΔU=(ρ Ι 3 l συνφ)/s για τριφασικό καταναλωτή Δ U : η πτώση τάσης στον αγωγό, της γραμμής (σε V), ρ: η ειδική αντίσταση του υλικού του αγωγού, l: το μήκος της γραμμής τροφοδοσίας του καταναλωτή (σε m), S: η διατομή των αγωγών της γραμμής τροφοδοσίας (σε mm 2 ), Ι: η ένταση του ρεύματος που περνάει από τη γραμμή (σε Α), συνφ: ο συντελεστής ισχύος του καταναλωτή

Όταν η γραμμή έχει μήκος μεγαλύτερο των 100 μέτρων και η διατομή των αγωγών της είναι μεγαλύτερη των 35 mm 2, τότε στον υπολογισμό της πτώσης τάσης ΔU, θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας και την επαγωγική αντίσταση της γραμμής Χ γρ. (πέρα από την ωμική αντίσταση R γρ ), με αποτέλεσμα να αλλάξει και η πτώση τάσης στη γραμμή.

Τότε οι σχέσεις υπολογισμού της πτώσης τάσης Δυ γίνονται: ΔU=(ρ Ι 2 l συνφ)/s+2 Χ l Ι ημφ για μονοφασικό καταναλωτή ΔU=(ρ Ι 3 l συνφ)/s + 3 Χ l Ι ημφ για τριφασικό καταναλωτή, όπου Χ: η επαγωγική αντίσταση ανά μέτρο (σε Ω/m)

Σύμφωνα με το άρθρο 130 των Ελληνικών κανονισμών, ο υπολογισμός της διατομής γραμμής τροφοδοσίας ηλεκτρικού κινητήρα, πρέπει να γίνεται παίρνοντας ρεύμα μεγαλύτερο κατά 25% από το πολικό ρεύμα (ρεύμα γραμμής) που υπολογίστηκε. Η προσαύξηση αυτή γίνεται για να ληφθεί υπόψη το αυξημένο ρεύμα κατά την εκκίνηση του κινητήρα και καλύπτει ελαφριές εκκινήσεις μέχρι μερικά δευτερόλεπτα, ενώ για εκκινήσεις μεγαλύτερης χρονικής διάρκειας, ή όταν έχουμε αναστροφή της φοράς περιστροφής των κινητήρων χρειάζονται ειδικές μελέτες.

Ο ΣΥΝΤ. ΧΡΗΣ/ΣΗΣ ή ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ m είναι ο λόγος της μέσης προς τη μέγιστη ισχύ και δίνεται από τη σχέση: m= Κατανάλωση Περιόδου/(24*Ημέρες Κατανάλωσης*ΚΜΖ) KMZ: Καταμετρηθείσα Μέγιστη Ζήτηση, οποιαδήποτε ώρα ημέρας ή νύχτας. Σύμφωνα με τα τιμολόγια της ΔΕΗ ισχύουν οι σχέσεις: Όταν m<0,25 τότε: ΧΖ= (0,75+m)*KΜΖ*Ημέρες Κατανάλωσης/30 Σε κάθε άλλη περίπτωση ισχύει ότι: ΧΖ=KΜΖ*Ημέρες Κατανάλωσης/30 Όπου ΧΖ: Χρεωστέα Ζήτηση

Πολλοί ηλεκτρικοί καταναλωτές, πέρα από την πραγματική ισχύ που απορροφούν (και με την οποία παράγουν κάποιο ωφέλιμο έργο), για να λειτουργήσουν πρέπει να απορροφήσουν από την πηγή ενέργειας και ένα άλλο είδος ισχύος που δεν παράγει έργο και πηγαινοέρχεται μεταξύ πηγής ενέργειας και φορτίου με συχνότητα διπλάσια της συχνότητας της πηγής. Αυτή η ισχύς ονομάζεται άεργος ισχύς και συνέπεια της είναι να επιβαρύνονται οι γραμμές μεταφοράς με επιπλέον ρεύμα για τη μεταφορά της.

Πραγματική (ή ενεργός) ισχύς είναι η ισχύς που παράγει έργο (ενεργεί) και ορίζεται ως: Ρ = 3 U π Ι π συνφ για τριφασικό φορτίο και Ρ = U φ Ι φ συνφ για μονοφασικό φορτίο Η άεργος ισχύς δίνεται από τους τύπους: Q = 3 U π Ι π ημφ για τριφασικό φορτίο και Q = U φ Ι φ ημφ για μονοφασικό φορτίο Η ολική ή φαινόμενη ισχύς ενός ηλεκτρικού καταναλωτή αποτελείται από την πραγματική και την άεργο ισχύ και η σχέση που εμπλέκει αυτά τα 3 είδη ισχύων είναι: S 2 = P 2 +Q 2

Ο συντελεστής ισχύος εκφράζει το λόγο της πραγματικής προς τη φαινόμενη ισχύ ενός ηλεκτρικού καταναλωτή, ή διαφορετικά εκφράζει το ποσοστό (%) της φαινόμενης ισχύος που θα γίνει πραγματική και ορίζεται από τη σχέση: συνφ=p/s

H Δ.Ε.Η. στην προσπάθειά της να ελαχιστοποιήσει το κόστος παραγωγής και μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές, επιβάλλει κυρώσεις σε όσους καταναλωτές δε βελτιώνουν το συντελεστή ισχύος των εγκαταστάσεών τους, μειώνοντας έτσι την απορροφούμενη άεργο ισχύ. Σκοπός της αντιστάθμισης είναι η μείωση της άεργου ισχύος που απορροφά μια ηλεκτρική εγκατάσταση από τη ΔΕΗ, έτσι ώστε η πραγματική ισχύς να πλησιάσει όσο το δυνατόν την φαινόμενη και άρα ο συντελεστής ισχύος να πλησιάσει την μονάδα.

Για το συντελεστή ισχύος συνφ μιας βιομηχανικής εγκατάστασης έχουν καθιερωθεί τρεις περιοχές: 1η περιοχή: συνφ<0,80 2η περιοχή: 0,80 συνφ 0,85 3η περιοχή: συνφ> 0,85 Με βάση το μέσο συνημίτονο που υπολογίστηκε, για κάθε μία περιοχή από τις παραπάνω, προκύπτει ένας συντελεστής λ που ονομάζεται Συντελεστής Προσαρμογής, ως εξής: 1η περιοχή: λ=0,80/συνφ 2η περιοχή: λ=0,85/συνφ 3η περιοχή: λ=1

Με τον συντελεστή προσαρμογής, καθορίζεται η επιπλέοv ισχύς που πρέπει να πληρωθεί επιπρόσθετα στη ΔΕΗ από τον ιδιώτη, σε σχέση με την πραγματική ισχύ που καταγράφεται για την ηλεκτρική εγκατάσταση, στο χρονικό διάστημα ενός μηνός. Παράδειγμα: Σε βιομηχανική εγκατάσταση από τα καταγραφικά όργανα της ΔΕΗ σε χρονικό διάστημα ενός μήνα διαπιστώθηκε μέγιστη κατανάλωση 165 ΚW και συντελεστής ισχύος συνφ = 0,72. Να υπολογισθεί η επιπλέον ισχύς που θα πληρωθεί στη ΔΕΗ. λ=0,85/0,72=1,18 Pχρ=165*1.18=194,7 Pπρ=194,7-165=29,5

Πέρα από την καταμετρηθείσα ηλεκτρική ενέργεια που κοστολογείται από τη (Δ.Ε.Η.), ένας άλλος παράγοντας που τιμολογείται αυστηρά είναι και η Μέγιστη Ζήτηση (Αιχμή) της πραγματικής ενέργειας που καταναλώνει ο πελάτης σε χρονική περίοδο μέτρησης ενός μήνα. Η μέγιστη ζήτηση καταγράφεται κάθε 15 λεπτά από ειδικά όργανα μέτρησης, τους Μεγιστοδείκτες, που τοποθετούνται μαζί με τους μετρητές ενέργειας.

Από το γινόμενο του Συντελεστή Προσαρμογής και της καταγραφείσας Μέγιστης Ζήτησης, προκύπτει η Χρεωστέα Μέγιστη Ζήτηση που τιμολογείται αυστηρά από τις Ηλεκτρικές Εταιρείες (Δ.Ε.Η.).

Διόρθωση επίσης του συντελεστή ισχύος ενός τριφασικού και όχι μονοφασικού καταναλωτή μπορεί να γίνει με τη χρήση ενός Σύγχρονου Κινητήρα. Πολλές φορές μάλιστα ένας σύγχρονος κινητήρας λειτουργεί χωρίς κανένα απολύτως μηχανικό φορτίο στον άξονά του, έχοντας ως μοναδικό σκοπό τη βελτίωση του συντελεστή ισχύος μιας εγκατάστασης. Ο υπολογισμός της άεργης ισχύος, που θα παράγει ο σύγχρονος κινητήρας, εξαρτάται από το ποσοστό της άεργης ισχύος της εγκατάστασης, την οποία θέλουμε να αντισταθμίζουμε, ώστε να πετύχουμε την επιθυμητή βελτίωση του συντελεστή ισχύος.

Η χωρητική αντιστάθμιση αποσκοπεί στην μείωση της άεργου ισχύος Q του φορτίου σε μια μικρότερη τιμή Qα χρησιμοποιώντας πυκνωτή αντιστάθμισης. Η αντιστάθμιση αυτή μπορεί να γίνει τοποθετώντας έναν πυκνωτή (συνήθως συστοιχία πυκνωτών) Σε σειρά με το φορτίο ή Παράλληλα με αυτό. Ακόμα, η αντιστάθμιση μπορεί να είναι Κεντρική (στην κεντρική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας) είτε Ομαδική (σε ομάδα φορτίων ή στον υποπίνακα της ηλεκτρικής εγκατάστασης) είτε Ατομική (σε κάθε φορτίο ξεχωριστά).

Στην εν σειρά χωρητική αντιστάθμιση ο πυκνωτής διαρρέεται από το ισχυρό ρεύμα της εγκατάστασης. Αυτού του είδους η αντιστάθμιση χρησιμοποιείται κυρίως: Στην σταθεροποίηση δικτύων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, Στην ρύθμιση των μεταβολών της τάσης στο δίκτυο και Στη διατήρηση της συμμετρίας σε φορτία με μεγάλες μεταβολές.

Η εν παραλλήλω χωρητική αντιστάθμιση χρησιμεύει για τη βελτίωση του συντελεστή ισχύος στη περίπτωση ομαδικής ή κεντρικής αντιστάθμισης. Η κεντρική αντιστάθμιση ισχύος υλοποιείται με την χρησιμοποίηση αυτομάτου συστήματος παράλληλων πυκνωτών με την βοήθεια του οποίου γίνεται ζεύξη κατάλληλου αριθμού πυκνωτών αλλά και απόζευξη σε περίπτωση χωρητικής συμπεριφοράς της κατανάλωσης κατά την αντιστάθμιση.

Στην παράλληλη ζεύξη πυκνωτών υπάρχουν δύο τύποι πυκνωτών: Οι στατικοί πυκνωτές, οι οποίοι ενδείκνυνται για εγκαταστάσεις χαμηλής ισχύος (<50 kvar) και για τοπική αντιστάθμιση. Η αυτόματα ρυθμιζόμενη συστοιχία πυκνωτών, η οποία εφαρμόζεται κυρίως σε εγκαταστάσεις μεγάλης ισχύος, με φορτία έντονης διακύμανσης. Η παραπάνω μέθοδος αντιστάθμισης χρησιμοποιείται ευρέως στις βιομηχανίες.

Ανάλογα με το σημείο σύνδεσης των πυκνωτών έχουμε 3 μορφές αντιστάθμισης: 1. Κεντρική αντιστάθμιση: Με αυτή τη μορφή αντιστάθμισης πετυχαίνουμε βελτίωση του συντελεστή ισχύος όλης της ηλεκτρικής εγκατάστασης (για όλα τα ηλεκτρικά της φορτία). 2. Ομαδική αντιστάθμιση: Με αυτή τη μορφή αντιστάθμισης πετυχαίνουμε διόρθωση του συντελεστή ισχύος μιας ομάδας ηλεκτρικών φορτίων της εγκατάστασης. 3. Τοπική αντιστάθμιση: Εφαρμόζεται σε συγκεκριμένο ηλεκτρικό φορτίο της εγκατάστασης πχ σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα.

Στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις η απαιτούμενη ισχύς των πυκνωτών κεντρικής αντιστάθμισης καθορίζεται με υπολογισμό του μέσου όρου του μεγέθους όπου οι άεργος ισχύς W Q και η πραγματική ισχύς W P προκύπτουν από μετρήσεις επί αρκετές ημέρες.

Στην περίπτωση της αντιστάθμισης η συνολική άεργος ισχύς Q tot είναι

Από το Σχήμα β προκύπτει ότι Από το Σχήμα γ προκύπτει ότι Αφαιρώντας κατά μέλη Με τη εξίσωση αυτή μπορεί να υπολογιστεί η χωρητική άεργος ισχύς (ή διαφορετικά οι πυκνωτές που απαιτούνται) για την αύξηση του συντελεστή ισχύος από cosθ σε cosφ.

Μια διαφορετική προσέγγιση Στην πράξη, οι διάφορες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και συσκευές παρουσιάζουν ως γνωστόν, επαγωγική συμπεριφορά. Για να βελτιωθεί ο συντελεστής ισχύος της, χρησιμοποιείται πυκνωτής ή διάταξη πυκνωτών κατάλληλης τιμής που συνδέονται παράλληλα στο συγκεκριμένο σημείο της εγκατάστασης.

Η άεργη ισχύς που παράγει ένας υπολογίζεται και από την Q c : Άεργη ισχύς (kvar) Χ c : Χωρητική άεργη αντίσταση (Ωμ) V : Πολική τάση γραμμής (V) C : η χωρητικότητα του πυκνωτή (μf) ω : η γωνιακή συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος. f : συχνότητα δικτύου (50Hz)

Για τη βελτίωση του συντελεστή ισχύος σε τριφασικά κυκλώματα είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν πυκνωτές κατά αστέρα ή κατά τρίγωνο όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Ο καθορισμός της μορφής της βελτίωσης του συντελεστή ισχύος σε μια εγκατάσταση, δηλαδή, αν οι παρεμβολή των πυκνωτών αντιστάθμισης είναι σταθερής χωρητικότητας για το χρόνο της λειτουργίας της ή με μεταβλητές τιμές χωρητικότητας για διάφορους χρόνους κατά τη λειτουργίας της, πραγματοποιείται μέσω του πίνακα 9.11.

Σε μεγάλους ηλεκτρικούς καταναλωτές, όπως είναι αντλιοστάσια, βιομηχανίες, λατομεία, σταθμοί παραγωγής κ.ά., απαιτείται η ηλεκτρική κίνηση μηχανημάτων με ισχύ πολλών εκατοντάδων kw. Οι κινητήρες χαμηλής τάσης (400 V) που υπάρχουν στην αγορά περιορίζονται σε ονομαστική ισχύ μέχρι 300 kw περίπου. Πάνω από αυτή την ισχύ, το ρεύμα του κινητήρα είναι τόσο μεγάλο που η κατασκευή των τυλιγμάτων τους είναι πολύ δύσκολη και αντιοικονομική. Οι μεγάλοι καταναλωτές είναι υποχρεωτικά καταναλωτές μέσης τάσης. Έτσι καταλήγουμε στους κινητήρες μέσης τάσης, με ονομαστική τάση 3 kv, 6 kv, ή 10 kv.

Οι κινητήρες που συνήθως συναντάμε είναι κινητήρες των 6 kv που συνδέονται στο δίκτυο των 20 kv μέσω μετασχηματιστή ισχύος 20/6.3 kv. Ο ασύγχρονος κινητήρας μέσης τάσης μοιάζει στην κατασκευή του με τον αντίστοιχο χαμηλής τάσης. Ένα σημείο που τον κάνει να ξεχωρίζει, είναι το κιβώτιο σύνδεσης του, που είναι πιο ογκώδες από το κιβώτιο σύνδεσης του κινητήρα χαμηλής τάσης. Το ηλεκτρικό του μέρος αποτελείται από: το ακίνητο μέρος, που ονομάζεται στάτης το κινητό μέρος που ονομάζεται δρομέας

Υπενθυμίζουμε ότι, το τύλιγμα του στάτη είναι το μόνο στοιχείο του κινητήρα που συνδέεται ηλεκτρικά με το δίκτυο. Το ρεύμα στο τύλιγμα του δρομέα δημιουργείται εξ' επαγωγής. Τα τυλίγματα του στάτη αποτελούνται από επιμέρους πηνία. Τα πηνία κατασκευάζονται από χάλκινες μπάρες τις οποίες διαμορφώνουμε σε σχήμα, ώστε να ταιριάζουν στα αυλάκια του στάτη. Η μόνωση των πηνίων αποτελεί το πιο κρίσιμο σημείο στην κατασκευή του κινητήρα διότι οποιαδήποτε αστοχία κατά τη λειτουργία του κινητήρα δημιουργεί σφάλμα φάσης προς τη γη και ο κινητήρας πρέπει να επισκευασθεί ή συνήθως να αντικατασταθεί.

Kατά τη λειτουργία του κινητήρα, ένα μικρό ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνει ο κινητήρας, μετατρέπεται σε θερμικές απώλειες. Στους κινητήρες μέσης τάσης, επειδή η ονομαστική ισχύς τους είναι μεγάλη, το ποσό των θερμικών απωλειών είναι σημαντικό. Ένα από τα βασικά στοιχεία στην κατασκευή των κινητήρων μέσης τάσης είναι το σύστημα ψύξης. Με τον όρο ψύξη, εννοούμε την απαγωγή της θερμότητας που παράγεται στο εσωτερικό του κινητήρα και την αποβολή της στο περιβάλλον.

Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα οι κινητήρες μέσης τάσης έχουν δύο ανεξάρτητα κυκλώματα ψύξης με αέρα που είναι: ένα κλειστό εσωτερικό κύκλωμα ψύξης (κόκκινα βέλη) ένα ανοικτό εξωτερικό κύκλωμα ψύξης (μπλέ βέλη).

Το εξωτερικό περίβλημα του κινητήρα είναι διαμορφωμένο σε πτερύγια που βοηθάνε στην ψύξη του.

Αν σε έναν κινητήρα Συνεχούς Ρεύματος εφαρμόσουμε την ονομαστική τάση, τότε το ρεύμα εκκίνησης θα είναι πολύ μεγάλο και υπάρχει ο κίνδυνος: να καταστραφεί η περιέλιξη του κινητήρα να καταστραφούν οι ψήκτρες από μεγάλους σπινθηρισμούς να υπερφορτωθεί η πηγή τροφοδοσίας να καταστραφεί ο άξονας του κινητήρα από απότομη εκκίνηση να καταστραφεί η μηχανή παραγωγής έργου από απότομη εκκίνηση

Για όλους τους παραπάνω κινδύνους είναι απαραίτητο οι κινητήρες να εφοδιαστούν με κάποια διάταξη, η οποία θα περιορίζει το ρεύμα εκκίνησης σε μία επιθυμητή τιμή, η οποία είναι συνήθως μεταξύ 1,5 και 2 φορές το ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα με πλήρες φορτίο. Σήμερα κατά κύριο λόγο χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικές μέθοδοι περιορισμού του ρεύματος εκκίνησης, οι οποίες ταυτόχρονα παρέχουν και τη δυνατότητα γρήγορου και σε μεγάλη κλίμακα ελέγχου των στροφών του κινητήρα.

Η ραγδαία εξέλιξη των ηλεκτρονικών ισχύος έχει αλλάξει την εκκίνηση και τον έλεγχο των κινητήρων Συνεχούς Ρεύματος. Εύχρηστοι και αποδοτικοί μετατροπείς ισχύος έχουν εξαλείψει τις αντιστάσεις ελέγχου των χειροκίνητων εκκινητών οι οποίες καταναλώνουν μεγάλη ηλεκτρική ενέργεια.

Δύο τύποι μετατροπέων έχουν επικρατήσει για την εκκίνηση και τον έλεγχο των κινητήρων Συνεχούς Ρεύματος: Μετατροπείς Συνεχούς Ρεύματος (DC - to - DC), οι οποίοι χρησιμοποιούνται μόνο όταν είναι διαθέσιμη πηγή Συνεχούς Ρεύματος. Ελεγχόμενοι Ανορθωτές, που χρησιμοποιούνται μόνο όταν είναι διαθέσιμη πηγή Εναλλασσόμενου Ρεύματος.

Με τον ελεγχόμενο ανορθωτή μεταβάλλοντας τη γωνία έναυσης των θυρίστορ, μπορούμε να πετύχουμε μεταβαλλόμενη τάση τυμπάνου γρήγορα και σε συνεχή κλίμακα και επομένως θα έχουμε: ομαλή εκκίνηση, γρήγορη και συνεχή ρύθμιση στροφών από μηδέν μέχρι τον ονομαστικό αριθμό στροφών του.

Οι Ασύγχρονοι Τριφασικοί κινητήρες, όπως είναι γνωστό από τη θεωρία των ηλεκτρικών μηχανών, κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες: 1. Στους κινητήρες Βραχυκυκλωμένου δρομέα (ή κλωβού) και 2. Στους κινητήρες Δακτυλιοφόρου δρομέα.

Οι κινητήρες βραχυκυκλωμένου δρομέα μπορούν να συνδεθούν απευθείας στο δίκτυο με ένα απλό εξοπλισμό. Κατά την εκκίνηση όμως απορροφούν ρεύμα τετραπλάσιο μέχρι οκταπλάσιο του ονομαστικού, που προκαλεί στιγμιαία πτώση τάσης του δικτύου και η οποία έχει επιπτώσεις στους άλλους καταναλωτές. Η πτώση τάσης που λέγεται και βύθιση τάσης δημιουργεί ιδιαίτερα προβλήματα σε κινητήρες, ηλεκτρονικά μηχανήματα κ.α.

Η ΔΕΗ έχει εκδώσει οδηγία σύμφωνα με το πρότυπο EN 50160, η οποία προσδιορίζει τις επιτρεπόμενες βυθίσεις τάσεις από συσκευές όπως κινητήρες, συσκευές συγκόλλησης, ακτίνες Χ κ.λπ. Για κινητήρες ισχύουν οι τιμές του Πίνακα 5. Κατηγορίες: Α: Αστικά φορτία, υψηλή πυκνότητα φορτίου, καταναλωτές ΜΤ. Β: Μικρή πυκνότητα φορτίου (βιομηχανικές, αγροτικές περιοχές). Γ: Καταναλωτές με ίδιο υποσταθμό. Σπάνια: Το πολύ μια εκκίνηση ανά ώρα. Συχνά: Μέχρι μια εκκίνηση ανά λεπτό. Πολύ συχνά: Περισσότερες από μία εκκινήσεις στο λεπτό.

Η ΔΕΗ επιτρέπει τη ζεύξη τριφασικών κινητήρων χωρίς προηγούμενη έγκρισή της, εάν πληροίτε μία τουλάχιστον από τις παρακάτω συνθήκες (1) και (2). Το ρεύμα εκκίνησης είναι μικρότερο των τιμών του Πίνακα 6.

Η εκκίνηση των κινητήρων Βραχυκυκλωμένου δρομέα γίνεται με τους εξής τρόπους: α) απ' ευθείας εκκίνηση β) εκκίνηση με διακόπτη αστέρα - τριγώνου γ) εκκίνηση με αντιστάσεις στο στάτη δ) εκκίνηση με αυτομετασχηματιστή ε) εκκίνηση με ηλεκτρονικό ομαλό εκκινητή (soft starter)

Κινητήρες βραχυκυκλωμένου δρομέα (ή κλωβού): Απ' ευθείας εκκίνηση Με την απ' ευθείας εκκίνηση ο στάτης του κινητήρα συνδέεται κατ' ευθείαν στο δίκτυο τροφοδοσίας του, μέσω διατάξεων προστασίας και ελέγχου (αυτόματος διακόπτης ισχύος ή διακόπτης φορτίου, ασφάλειες και θερμικό προστασίας). Η ισχύς του κινητήρα, για να χρησιμοποιηθεί η απ' ευθείας εκκίνηση, δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 2 kw.

Κατά την εκκίνηση το ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα είναι 4 έως 8 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα κανονικής λειτουργίας του, αλλά λόγω της μικρής ισχύος του το ρεύμα αυτό είναι σχετικά μικρό και δεν προκαλεί προβλήματα στο δίκτυο τροφοδοσίας. Αν η ισχύς του κινητήρα είναι μεγαλύτερη από τα 2 kw, η απ' ευθείας εκκίνηση δημιουργεί προβλήματα στο δίκτυο τροφοδοσίας (πτώση τάσης).

Εκκίνηση Αστέρα-Τρίγωνο Κατά την εκκίνηση το τριφασικό τύλιγμα του στάτη είναι συνδεδεμένο σε αστέρα και όταν ο κινητήρας αποκτήσει το 90% των κανονικών του στροφών, αλλάζει η σύνδεση των τυλιγμάτων του από αστέρα σε τρίγωνο που είναι και η κανονική του λειτουργία. Το ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα στην συνδεσμολογία αστέρα είναι 3 φορές μικρότερο, από την εκκίνησή του με τα τυλίγματά του σε συνδεσμολογία τριγώνου.

Η εκκίνηση ενός Ασύγχρονου Τριφασικού κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα με τη συνδεσμολογία «αστέρα - τριγώνου» γίνεται ανάλογα με την τάση λειτουργίας που αναγράφεται επάνω στον κινητήρα. Για να συνδέσω στο δίκτυο της ΔΕΗ έναν κινητήρα σε τρίγωνο πρέπει η πινακίδα του να αναγράφει: 400/690 Δ/Υ ή 400 V -Δ Σε παλιούς κινητήρες θα δούμε να αναγράφουν 380/660 Δ/Υ ή 380 V -Δ Για να συνδέσω ένα κινητήρα στο δίκτυο της ΔΕΗ σε αστέρα πρέπει η πινακίδα να αναγράφει: 230/400 Δ/Υ ή 400 V -Y Σε παλιούς κινητήρες θα δούμε να αναγράφουν 220/380 Δ/Υ ή 380 V -Y

Οι κατασκευαστές των κινητήρων αναγράφουν στην πινακίδα του κινητήρα δύο τάσεις λειτουργίας. Ο λόγος είναι γιατί ο κινητήρας μπορεί σε ένα δίκτυο, όπως πχ της ΔΕΗ, να συνδεθεί με τον έναν τρόπο (πχ τρίγωνο), ενώ σε ένα άλλο δίκτυο που δημιουργείται από μια γεννήτρια ή έναν Inverter μπορεί να συνδεθεί με άλλον τρόπο

Στους νέους κινητήρες οι αναγραφόμενες τάσεις είναι διαφορετικές: 230V αντί για 220V, 400V αντί για 380V, 690V αντί για 660V.

Όταν δεν είναι δυνατή η χρησιμοποίηση αστέρα - τριγώνου για εκκίνηση, τότε μπορούμε να παρεμβάλουμε εξωτερικές αντιστάσεις μεταξύ κάθε φάσης και τυλιγμάτων του στάτη. Με την συγκεκριμένη διάταξη παρεμβάλουμε σε σειρά με το τύλιγμα του στάτη αντιστάσεις R. Έτσι ο κινητήρας εκκινεί με ελαττωμένη τάση και φυσικά ελαττωμένη ένταση Προοδευτικά ελαττώνουμε την αντίσταση μέχρι ο κινητήρας να αποκτήσει την ονομαστική του ταχύτητα, οπότε ο εκινητής τίθεται εκτός δικτύου.

Η συνδεσμολογία των τυλιγμάτων του στάτη μπορεί να είναι σε αστέρα ή τρίγωνο. Επειδή οι αντιστάσεις αυτές διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα με τα τυλίγματα του κινητήρα, πρέπει να είναι κατάλληλα υπολογισμένες. Η εφαρμογή της μεθόδου εκκίνησης με αντιστάσεις στο στάτη περιορίζεται σε κινητήρες έως 5 kw, λόγω της αναπτυσσόμενης θερμοκρασίας επάνω στις προστιθέμενες εξωτερικά αντιστάσεις.

Εκκίνηση με αυτoμετασχηματιστή Η μέθοδος αυτή, με τη χρήση αυτoμετασxηματιστή χρησιμοποιείται για κινητήρες με ισχύ μεγαλύτερη των 200 kw. Κατά την εκκίνηση ο αυτομετασχηματιστής τροφοδοτεί, μέσω της κινητής επαφής, τον κινητήρα, από το δευτερεύον του, με τη μικρότερη δυνατή τάση, η οποία μπορεί να είναι μέχρι και 1/3 της ονομαστικής του τάσης. Το ρεύμα που απορροφά ο κινητήρας στην περίπτωση αυτή θα είναι το 1/9 του ρεύματος που θα απορροφούσε αν ξεκινούσε απ' ευθείας. Το πρόβλημα με τη μικρή τάση εκκίνησης είναι η μικρή ροπή εκκίνησης που θα αναπτύξει στον άξονά του ο κινητήρας, καθόσον αυτή είναι ανάλογη του τετραγώνου της τάσης που εφαρμόζεται στον κινητήρα.

Όταν ο κινητήρας αρχίσει να περιστρέφεται αυξάνουμε σταδιακά την τάση εξόδου του αυτομετασχηματιστή, που έχει ως αποτέλεσμα την προοδευτική αύξηση των στροφών του κινητήρα. Αυτό γίνεται μέχρις ότου η τάση εξόδου του μετασχηματιστή έχει αποκτήσει την ονομαστική τάση του κινητήρα και έτσι ο κινητήρας περιστρέφεται με τις κανονικές του στροφές. Το μέγεθος του τριφασικού αυτομετασχηματιστή επιλέγεται με βάση την ισχύ και το ρεύμα που απορροφά ο κινητήρας από το δίκτυο.

Εκκίνηση με ομαλό εκκινητή (soft starter) Οι ηλεκτρονικοί ομαλοί εκκινητές (ή soft starters) είναι συσκευές οι οποίες προσφέρουν μία ομαλή και ελεγχόμενη εκκίνηση ή σταμάτημα ενός τριφασικού ή μονοφασικού κινητήρα. Ταυτόχρονα προστατεύουν τον κινητήρα μειώνοντας τη ροπή και το απορροφούμενο ρεύμα κατά την εκκίνηση. Το τμήμα ελέγχου τάσης του ομαλού εκκινητή παρέχει στον κινητήρα αρχικά μία μικρή τάση. Η τάση αυτή αυξάνεται συνεχώς και με αυτόν τον τρόπο αποφεύγονται απότομα φαινόμενα μεταγωγής όπως αυτά συμβαίνουν, π.χ. στους εκκινητές αστέρα - τριγώνου. Μετά την εκκίνηση ο κινητήρας λειτουργεί πλέον με την τάση του δικτύου.

Με τον ομαλό εκκινητή δεν είναι μόνο δυνατή η εκκίνηση με μειωμένη ροπή, αλλά και η αποφυγή του απότομου σταματήματος του κινητήρα, με την ενσωματωμένη λειτουργία ομαλού σταματήματος. Επίσης από τον ίδιο τον ομαλό εκκινητή μπορούν να ρυθμιστούν: 1. ο χρόνος εκκίνησης 2. ο χρόνος ανόδου της τάσης κατά την εκκίνηση 3. ο χρόνος καθόδου της τάσης κατά το σταμάτημα

Οι ηλεκτρονικοί ομαλοί εκκινητές προσφέρουν αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλους εκκινητές. Είναι περισσότερο αξιόπιστοι, οικονομικοί, μικροί σε όγκο και βάρος, αθόρυβοι κ.λπ. Κατά συνέπεια αποτελούν πραγματικά μια πολύ καλή λύση ως εκκινητές για ασύγχρονoυς κινητήρες βραχυκυκλωμένου δρομέα.

ΡΥΘΜΙΣΗ ΣΤΡΟΦΩΝ Οι πιο διαδεδομένες μέθοδοι ρύθμισης στροφών τριφασικών κινητήρων βραχυκυκλωμένου δρομέα είναι η αλλαγή του αριθμού των μαγνητικών πόλων του κινητήρα, η αλλαγή της συχνότητας (inverters) της τάσης τροφοδοσίας του κινητήρα και η αλλαγή της τιμής της τάσης τροφοδοσίας του κινητήρα.

Είναι γνωστό από τη θεωρία των ηλεκτρικών μηχανών ότι οι στροφές ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα (στροφές δρομέα) n m ακολουθούν πάντα τις στροφές του στρεφόμενου μαγνητικού πεδίου n sync., οι οποίες δίνονται από την επόμενη σχέση: n sync. = (120*f e )/P όπου f e :η συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας, Ρ: ο αριθμός των μαγνητικών πόλων του κινητήρα (2, 4, 6,), n sync ο αριθμός στροφών του μαγνητικού πεδίου. Από τη σχέση είναι φανερό ότι για να μεταβάλλουμε τις στροφές του κινητήρα μπορούμε να μεταβάλλουμε τον αριθμό των μαγνητικών πόλων του κινητήρα, ή τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας του κινητήρα.

Η μεταβολή του αριθμού των μαγνητικών πόλων μπορεί να γίνει χειροκίνητα ή αυτόματα με τη χρήση αυτοματισμών χρησιμοποιώντας ρελέ ισχύος. Αλλαγή της συχνότητας f e της τάσης τροφοδοσίας Μπορούμε να μεταβάλουμε τις στροφές του μαγνητικού πεδίου αν μεταβάλουμε τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας του κινητήρα διατηρώντας τον αριθμό των πόλων σταθερών.

Αυτός ο τρόπος ρύθμισης των στροφών είναι πιο αποτελεσματικός γιατί μπορούμε να έχουμε ρύθμιση των στροφών σε μεγάλη και συνεχή κλίμακα. Η μεταβολή της συχνότητας γίνεται με αντιστροφείς (inverters). O inverter είναι μια ηλεκτρονική διάταξη, η οποία μετατρέπει μονοφασική ή τριφασική εναλλασσόμενη τάση σε τριφασική ή μονοφασική εναλλασσόμενη τάση μεταβλητής συχνότητας.