Armonicile de rangul 3 și neutrul: ce cere I7 și ce arată exemplul din Anexa 5.29
Regula circulă în forma „dacă ai armonici, pui neutru dublu”. I7 nu spune asta. Spune că, peste 33 %, „este necesar alegerea unei secțiuni a neutrului mai mare decât a conductorului de fază” — fără să dea un raport. Iar singurul exemplu numeric pe care I7 îl dedică explicit problemei, cel din Anexa 5.29, face ceva aparent diferit: urcă secțiunea întregului cablu, de la 4 la 10 mm², pe un circuit trifazat de 30 A. Merită văzut de ce, pentru că diferența schimbă ce comanzi.
Partea de fizică e simplă și se reține ușor. Pe trei faze echilibrate, curenții de fundamentală sunt defazați la 120° și se anulează în nodul neutru. Armonica de rangul 3 are frecvența triplă, așa că defazajul dintre faze devine 3 × 120° = 360°: componentele ajung în fază una cu alta și se adună în neutru în loc să se anuleze. La fel și rangurile 9, 15 și restul multiplilor de 3.
Normativul nu explică mecanismul, dar îl presupune: în prevederile despre dimensionarea neutrului în prezența armonicilor numește de fiecare dată rangul — „armonici de rangul 3 și multiplu de 3” în subcap. 5.2.4.6, „armonicii 3 sau multiplu de 3” la art. 5.2.3.0.7.2 —, niciodată „armonici” la general. Iar sursele pe care le numește sunt, la art. 5.2.4.6.1 lit. c), „circuitele de alimentare pentru iluminat cu lămpi cu descărcări și fluorescente”, iar la 5.2.4.6.2 „:calculatoare, acționări cu viteză variabilă etc.” — scris exact așa, cu două puncte lipite, în textul oficial.
Scara pragurilor am mai atins-o, din alte unghiuri, la curenții admisibili și factorii de corecție și la secțiunile minime pe tip de circuit. Aici mă interesează altceva: ce iese când pui articolul din normativ lângă propria lui anexă.
Cele două praguri și cele trei regimuri
I7 pune scara pe două trepte, la 15 % și la 33 % din curentul de fază. Sub 15 %, art. 5.2.4.6.3 permite ca neutrul să fie mai mic decât faza, dar numai la secțiuni mari și numai cu două condiții îndeplinite simultan: „a) sarcina transportată prin circuit în serviciu normal este repartizată echilibrat pe faze și nivelul armonicilor de rangul 3 și multiplu de 3 nu depășesc 15% în conductorul de fază; b) conductorul neutru este protejat contra supracurenților”. Și, imediat după: „Secțiunea conductorului neutru nu poate fi mai mică decât cea prevăzută în anexa 5.32”.
Între 15 % și 33 %, art. 5.2.4.6.1 lit. c) cere ca neutrul să fie egal cu faza — e în aceeași listă cu circuitele monofazate și cu cele polifazate până la 16 mm². Peste 33 %, art. 5.2.4.6.2 merge mai departe: „Atunci când nivelul armonicelor de rangul 3 și multiplu de 3 este mai mare de 33%, este necesar alegerea unei secțiuni a neutrului mai mare decât a conductorului de fază” (acordul greșit e al normativului). Tot acolo găsești și trimiterea: factorii de corecție „sunt dați în anexa 5.29”.
Anexa 5.29: tabelul și singurul calcul din normativ
Anexa se numește, cu majusculele din original, „EXEMPLU DE ALEGERE A SECTIUNII CONDUCTOARELOR DE FAZA SI NEUTRU IN FUNCȚIE DE PREZENTA ARMONICELOR DE RANGUL 3 SI MULTIPLU DE 3”. Are un tabel de factori și un singur exemplu lucrat. Tabelul spune și pe ce curent se face alegerea, ceea ce e partea cu adevărat utilă.
Exemplul pornește de la „un circuit trifazat încărcat cu 30 A care admite instalarea unui cablu cu 4 conductoare, izolat cu PVC fixat pe un perete, mod de pozare C”. Fără armonici, un cablu de 4 mm² cupru are 32 A și e „corespunzator”. Apoi normativul urcă armonica în trei trepte:
| Armonica de rang 3 | Curentul pe care se face alegerea | Secțiunea cablului |
|---|---|---|
| absentă | 30 A, curentul de fază | 4 mm², cu 32 A admisibili |
| 20 % | tot curentul de fază, corectat: 30 / 0,86 ≅ 34,88 A | 6 mm², cu 41 A admisibili |
| 40 % | curentul prin neutru: 30 × 0,4 × 3 ≅ 36 A, apoi 36 / 0,86 ≅ 41,86 A | 10 mm², cu 57 A admisibili |
| 50 % | curentul prin neutru: 30 × 0,5 × 3 ≅ 45 A, factor 1 | 10 mm² |
Două lucruri de reținut din tabelul ăsta. Primul: tabelul anexei împarte cazul în două benzi — 33–45 %, cu alegerea pe curentul din neutru și factorul 0,86, și peste 45 %, tot pe curentul din neutru, dar cu factorul 1,0 —, în timp ce art. 5.2.4.6.2 formulează cerința dintr-o bucată, de la „mai mare de 33%”. Curentul din neutru se calculează în exemplu ca fază × procent × 3, de unde 36 A la 40 % și 45 A la 50 %, dintr-un circuit de 30 A. Al doilea: același circuit trece de la 4 mm² la 10 mm², adică peste dublul secțiunii, fără ca puterea consumatorului să se schimbe.
Ce înseamnă asta într-o casă
Mai puțin decât s-ar crede, dar nu chiar nimic. Toate pragurile de mai sus sunt scrise pentru circuite polifazate: 5.2.4.6.1 lit. c) spune „în circuitele trifazate”, 5.2.4.6.3 „în circuitele polifazate”, tabelul Anexei 5.29 e „în cablurile cu 4 sau 5 conductoare”, iar exemplul e „un circuit trifazat”. La monofazat, art. 5.2.4.6.1 lit. a) cere neutrul egal cu faza „indiferent de secțiunea conductoarelor”, iar nota 1 a Anexei 5.32 repetă: „În circuitele și coloanele monfazate conductorul neutru va avea aceiași secțiune cu a conductorului de fază”. Neutrul are deci deja aceeași secțiune ca faza, așa că cerința de a avea un neutru mai mare decât faza nu introduce o măsură suplimentară pe circuitele monofazate.
Rămâne, în schimb, ceva ce se ratează des la tablourile trifazate de bloc sau de casă mare: reducerea neutrului nu e închisă întâi de armonici, ci de dezechilibru. Art. 5.2.4.6.1 lit. d) cere neutru egal cu faza când „în funcționare normală nu este asigurată echilibrarea între faze și neutru (de exemplu tablourile de iluminat și prize)”. Exemplul din paranteză e chiar tabloul obișnuit al unei clădiri civile. Ca să reduci neutrul îți trebuie, cumulativ, conductoare de fază peste 16 mm² cupru sau 25 mm² aluminiu, sarcină repartizată echilibrat, armonici care nu depășesc 15 % și protecție la supracurent pe neutru — iar art. 4.3.4.2.1 lit. b) explică și de ce: cu neutrul mai subțire decât faza, protecția pe neutru devine obligatorie, afară de cazul în care sunt îndeplinite simultan două condiții — neutrul e protejat împotriva scurtcircuitelor de dispozitivul de pe conductoarele de fază și curentul maxim prin el e, în funcționare normală, „net inferior” valorii curentului admisibil prin acest conductor.
Și o regulă mică, valabilă oriunde, pe care armonicile o fac și mai importantă: „Un conductor neutru nu pote fi comun pentru mai multe circuite” (art. 5.2.4.6.4, cu typo-ul normativului). Neutrul comun între două circuite duce oricum curenți din amândouă; cu armonici de rangul 3 le adună.
ElectroSchema
În editor nu ai unde să declari un nivel de armonici, iar nicio regulă nu se declanșează pe ele. V06 compară In cu Iz la condițiile de referință ale Anexei 5.10 — 30 °C, un singur circuit —, iar aplicația îți spune singură unde se oprește: verificarea NV27 e trecută la puncte de verificat manual și dă chiar exemplul cifrat — un cablu de 4 mm² trifazat are Iz = 27 A pe metoda B2, tub în perete — coloana pe care o citește V06, față de 32 A la metoda C din exemplul anexei —, iar cu armonica de rangul 3 între 15 și 33 % ajunge la 27 × 0,86 = 23,2 A, deci un disjunctor de 25 A nu mai protejează cablul, deși V06 îl declară conform. La trifazat aplicația nu numără neutrul între conductoarele active, pe temeiul art. 5.2.3.0.7.1 — exact ipoteza pe care armonicile o desființează; excepția tratată deja e circuitul bifazat, unde neutrul chiar duce curent și cablul trece pe coloana de 3 conductoare.
Un cablu are în editor o singură secțiune pentru toate conductoarele lui, deci „neutru mai mare decât faza” nu se poate desena ca atare: ori urci tot cablul, ca în exemplul anexei, ori tragi neutrul ca traseu separat. Ce verifică totuși aplicația e regula vecină, art. 5.2.4.6.4: V57 dă eroare pe neutrul „împrumutat” între două circuite, acolo unde legăturile din doze sunt declarate. Dezechilibrul îl semnalează V43, dar cu praguri de inginerie — avertisment peste 15 %, eroare peste 30 % —, nu cu praguri din normativ; textul regulii o spune pe față.
Două unelte publice ating subiectul, fiecare cu limita ei spusă: calculatorul de echilibrare a fazelor arată curentul de neutru din suma fazorială a sarcinilor fază–neutru, dar pe fundamentală, fără armonicile de rang 3; iar calculatorul de dimensionare din pagina de exerciții are un comutator „Armonici rang 3 (15–33%)” care aplică factorul 0,86 din tabelul anexei, doar la trifazat. Benzile de peste 33 %, cele cu alegerea pe curentul din neutru, nu sunt implementate nicăieri în aplicație.
Discuții
Comentariile sunt moderate înainte de publicare. Emailul nu este afișat public.