Hortopan - Aparate Electrice de Comutatie [PDF]

Zitiervorschau

WP

^

-

G . HORTOPAN

SWITCH GEARS At the fifth edition . the author dedicate two volumes of switch gears used in the area of large currents .

In the first volume the author introduce to the reader the work principles for the switch gears . Also are presented calculation used to the determination of the thermic, electrodynamic and dielectric stresses. In the second volume are presented the principles the design and of build-up of high and low tension illustrative switch gears . Also are presented the laboratory test methods. Contents of this , second , volume: 8.Classification of the switch gears aceording to the nominal tension . 9. Low tension switch gears. 10. High tension switch gears . 11 . Metal closed installations . 12 . NetWork - switch gears interaction . 13 . Electromechanical corelation . 14 . Test producers. The book is intend for instruction of college and university students and of industrial laboratory staff engaged in this class of work . The author , Prof . Dr . Doc . Ing . G . Hortopan , has had the advantage being professor at Polytehnic University of Bucharest and associated in many branches of electrical industry research .

APARATE ELECTRICE DE COMUTAŢIE Ediţia a V-a, resistematizată şi dezvoltată

fi

Volumul II: Aplicaţii

a

Editat ă cu sprijinul Ministerului Cercet ă rii şi Tehnologiei - Colegiul Consultativ pentru Cercetare Ş tiin ţ ific ă şi Dezvoltare Tehnologică -

m EDITURA TEHNICĂ Bucureşti - 1996

s

\

mJ \ '

1

Copyright ® 1996, Editura Tehnică Toate drepturile rezervate

i

m

i

•

EDITURA TEHNICĂ P-ţa Presei Libere 1 33 Bucureşti , ROM ÂNIA cod 79738

r

Prefaţă

7

Acest volum, de aplicaţii,

*i

urmează volumului /, de

principii. Sunt tratate aparatele de comutaţie, departajate — conform recomandă rilor Comisiei Electrotehnice Internaţ ionale

în aparate de joasă şi de înaltă tensiune. Instalaţiile capsulate, izolate cu aer la presiune normală şi cu cele izolate

—

cu gazul SF6 sub presiune mai mare decât aceea normală, sunt prezentate complementar având în vedere că temele cu specific

termic şi electrodinamic au fost dezvoltate , în capitolele corespunz ătoare , în volumul /. în capitolul destinat corelării electromecanice se explică cum parametrii mecanici ai

r | : î

Tehnoredactare computerizată: Andreea Onofrei Tehnoredactor: Victoria Ungureanu Coperta: Simona Dumitrescu Machetare ilustraţii: Cristina Baciu Redactor: ing . Mircea Grosu

Bun de tipar: 08.11. 1996 C. Z. U . 621.316 ISBN 973-31 -0535-X ISBN 973-31 -0528-7

aparatelor de comutaţie condiţionează performanţele electrice ale acestor aparate. în capitolul destinat încercărilor electrice

se prezintă principalele scheme de încercări , mai ales schemele de încercă ri sintetice . Date de natură fizică , privind materialele folosite în construcţia de aparate electrice de comuta ţie , au fost

Coli de tipar: 27 , 75

prezentate în vol . I, sub formă de tabele şi diagrame .

AUTORUL W

"

:v & Şfe ""

m

1 \

m 'ir

'

| ISlp

\

s.

i

Cuprinsul volumului II ft

I

Cuprins general

5'

Volumul I: PRINCIPII Prefaţă 1 . Introducere 2. Procese fundamentale de Probleme Anexe de calcul 3 . Procese termice Probleme Anexe de calcul 4 . Forje electrodinamice

i

comutare .

.

Probleme Anexe de calcul

5 . Forţe electromagnetice. Electromagneţi

Probleme Anexe de calcul

6 . Contacte electrice

Probleme

*

3 i 9 . 13 . . 60 . 61 . 68 , 134 I * 136 137 185 187 192 261 261 I 266

. . .

!

326 327 335 391

Anexe de calcul 7 . Arcul electric în aparatele de comutaţie

Probleme Anexe de calcul

393 398

Anexe generale Bibliografie

I

. 1

415

Volumul II: APLICAŢII 8 . Clasificarea aparatelor de comutaţie după criteriul tensiunii nominale 9 . Aparate de comutaţie de joasă tensiune 10. Aparate de comutaţie de î naltă tensiune Anexe 11 . Instala ţii capsulate 12. Corelarea electromecanică

Probleme 13 .

Interac ţiunea aparat-re ţea

Probleme Anexe de calcul 14 . încercă rile aparatelor electrice Anexe Bibliografie >

. . .

9

15 100 194 203 224 258 260

®

8. Clasificarea aparatelor de comutaţ ie după criteriul tensiunii nominale . . 9. Aparate de comuta ţie de joasă tensiune 9.1. Contactorul electromagnetic 9.1.1. Contactorul electromagnetic de curent alternativ 9.1.2. Contactorul electromagnetic de curent continuu 9.2. întreruptarul de putere 9.2. 1. î ntreruptarul compact 9.2.2. î ntrerupta rul cu mare putere de rupere 9.2.3. î ntreruptorul limitator 9.2.4. Aparatul integral 9.2.5. î ntreruptorul limitator de curent continuu 9.3. Siguranţa fuzibilă de joasă tensiune 9.3. 1. Funcţionarea la scurtcircuit; caracteristica de limitare 9.3.2. Funcţionarea la suprasarcină; caracteristica timp-curent 9.3.3. Aplica ţ ie numerică 9.4. Protecţia selectivă 9.4.1. Siguranţa fuzibilă într-o reţea arborescentă 9.4.2. î ntreruptorul de putere într-o reţea arborescentă 9.4 .3. Siguran ţa fuzibilă urmată de întreruptor de putere ... 9.4 .4 . Siguran ţa fuzibilă şi întreruptorul automat în instala ţ ii interioare 9.4 .5. Selectivitatea siguran ţelor fuzibile într-o reţea buclată 9.4 .6 . Siguran ţa fuzibilă pentru protecţia intrinsecă a semiconductoarelor 9.4.7. Protec ţ ia împotriva punerilor la masă 9.5. Comutaţ ia statică 9.5.1. Comutaţia în curent continuu 9.5.2. Comuta ţia în curent alternativ 9.5.3. Limite tehnico-economice 10. Aparate de comutaţ ie de înaltă tensiune 10.1. î ntreruptorul de putere cu ulei pu ţin 10.1.1. Volumul ş i masa de gaze dezvoltate 10. L2. Camera de stingere 10.1.3. î ntreruptoare cu ulei pu ţin de medie tensiune 10.1.4 . î ntreruptoare cu ulei pu ţin de înalt ă tensiune 10.2 î ntreruptorul de putere cu aer comprimat 10.2.1. Refularea arcului electric 10.2.2. Viteza de intrare în ajutaj 10.2.3. {Rezistenţe de ş untare 10.2.4 . î ntreruptorul de medie tensiune (la consumator) 10.2.5. î ntreruptorul de putere pentru generator 10.3. î ntreruptorul de putere cu SF6 10.3.1. Principiul de stingere 10.3.2. Soluţii constructive 10.3.3. Tendin ţe de dezvoltare 10.4 . Separatorul ş i separatorul de sarcină 10.4 .1. Separatorul 10.4 .2. Separatorul de sarcină 10.5. Contactorul şi întreruptorul de putere î n vid 10.5.1. Contactele electrice 10.5.2. Contactorul în vid 10.5.3. Supratensiuni de comutaţ ie 10.5 . 4. î ntreruptorul de putere în vid 10.5.5. Aspecte tehnologice 10.6. Siguranţe fuzibile de înaltă tensiune 10.6.1. Funcţ ionarea la scurtcircuit 10.6.2. Funcţ ionarea la suprasarcină 10.6.3. Definiţ ii şi performan ţe 10.6. 4. Scheme de protecţie ş i comuta ţie 10.6.5. Calculul preliminar Anexa 10.1 Funcţionarea pompelor statice de vid Anexa 10.2. Vacuummetre Anexa 10.3. Spectrometrul magnetic de masă Anexa 10.4. Detectorul de gă uri 11 Instalaţii capsulate 11.1. Instalaţii capsulate izolate cu aer la presiune atmosferică

.

•

|j

y

299 300

.

3041 433| j 437 as

.

9 15 15 16 35 40 43 47 50 56 58 66 66 76 77 80 81 81 83 83L 85 86 89 91 91 95 98 100 100 102 104 109 110 117 117 119 126 130 131 133 135 139

144 145 145 150 155 157 158 164

165 169 180 180 184 188 189 190 194 198 199 201 203 203

i

11.2. Instala ţii capsulate izolate cu hexafluorură de sulf (SF6 ) 11.2.1. Soliciţiri dielectrice 11.2.2. Soluţii constructive pentru tensiuni înalte 11.2. 3. Soluţ ii constructive pentru tensiuni medii 11.2.4 . Teme de exploatare 12 . Corelarea electromecanică 12.1. Mecanisme de acţ ionare 12.1.1. Mecanisme cu acumulare de energie în resort 12.1. 2. Acţionarea pneumatică 12.1.3 . Acţionarea oleopneumatică 12.1.4 . Cinematica mecanismului bielă-manivelă 12.1.5. Ecuaţia mişcă rii elementului mobil de contact 12.1. 6. Acţionarea aparatelor de comutaţie în vid 12.2. Relee şi declanşatoare 12.2.1. Lama bimetal ca senzor termic 12.2.2. Releul termic cu bimetal 12.2. 3 . Declan şatorul combinat al întreruptorului compact 12.2. 4 . Declanşatorul electronic 12.2.5 . Protecţia la suprasarcină cu microprocesor Probleme 13 . Interacţiunea aparat reţea 13.1. Influen ţa acumulatoarelor de energie asupra reu şitei unei î ntreruperi 13.2. Deconectarea sarcinilor mici inductive 13.2.1. Instabilitatea arcului electric 13.2.2. Deconectarea transformatoarelor în gol 13.2.3. Deconectarea motoarelor de înaltă tensiune . 13.3. Comutaţia liniilor electrice în gol 13.3.1. Deconectarea liniilor în gol . 13.3.2. Conectarea liniilor în gol 13.4 . Defectul în linie şi defecte similare 13.4.1. Defectul în linie (kilometric) . . 13.4 .2. Deconectarea unui scurtcircuit la bornele transformatorului 13.4 . 3. Defectul evolutiv 13.5. Deconectarea în opoz ie de fază 13.6. Rolul întreruptoarelor î n asigurarea stabilităţii . Probleme , kbn, kac, kbc Anexa 13.1. Deducerea factorilor de supratensiune Anexa 13.2. Rezolvarea problemelor 13.1. .. 13.4 14 . î ncercă rile aparatelor electrice . 14.1. Stabilitatea dielectrică a izolaţiilor 14.1.1. Categorii de supratensiuni 14.1.2. Coordonarea izolaţ iei 14.1.3. Descărcătoare electrice . 14.1.4. Solicitarea izolaţiei . 14.1.5. Instala ţii pentru verificarea izolaţ iilor 14.2. Capacitatea de comutaţie 14.2.1. Capacitatea de comutaţ ie a siguranţ elor fuzibile 14.2.2. Verificarea la uzură electrică a contactoarelor AC3 şi AC4 14.2.3. Capacitatea de comutaţ ie a î ntreruptoarelor de putere de joasă tensiune . . . 14.2.4 . Capacitatea de comutaţ ie a întreruptoarelor de putere de înaltă tensiune . . . 14.3. Staţ ii de încercă ri de mare putere 14.3 . 1. Staţ ii de încercă ri pentru aparatele de joasă tensiune . . 14.3. 2. Staţ ii de încercă ri directe pentru aparatele de înaltă tensiune 14.3 . 3. Staţ ii de încercă ri sintetice pentru aparatele de înalt ă tensiune 14.3.4. Privire de ansamblu asupra încercă rilor de comuta ţie 14.4 . Echipament specific de măsurare 14.4 . 1. Criterii de calitate 14.4.2. Ş untul coaxial 14.4 .3. Divizorul de tensiune 14.4.4. Adaptări 14.4.5. Producerea excita ţiei treaptă . 14.4 .6. Interferenţe 14.4. 7. Sisteme de măsurare folosite în sta ţiile de încercări de aparate de comutaţie Anexa 14.1. Electrodul triggerat al eclatorului din fig.14.68 Anexa 14.2. Simulator cu formator de impulsuri şi reglaj de fază Bibliografie

-

^

^

I

206 207 213 217 217 224 225 226 229 233 236 237

am

*

8 Clasificarea aparatelor de comutaţie după criteriul tensiunii nominale

239

242 243 249

250 251 252 258 260 260 263 263 266 272 274 275 281 284 284 291 292 292 296 299 300 301

304 305 305 309 311 321 325 331 331 332 334 336 344 344 353 358 387 389 389 400 410 418 420

422 430 433

435 437

primele şapte capitole ale lucr ă rii , reunite î n primul volum [8.7] , sunt prezentate procesele de natură fizică care pot apă rea la funcţ ionarea aparatelor comune electrice de comuta ţ ie . Aceste procese fizice , î n totalitate sau parţ ial , sunt . tensiune ă orică rui aparat de comuta ţ ie indiferent dacă el este de î nalt ă sau joas de tehnic ş â t i c Pentru a răspunde unei cerinţ e cu caracter at ât didactic , aparatelor a lua cunoş tinţă de construcţ ia , funcţ ionarea ş i dimensionarea electrice , ca entităţ i distincte , este necesar să se găsească un criteriu convenabil

în

de clasificare .

Un criteriu esenţial de clasificare este tensiunea nominală , prin care se ) î nţelege cea mai mare valoare a tensiunii re ţelei (de curent continuu sau alternativ de punct acest . Din î n care este destinat să funcţioneze aparatul î n regim nominal vedere atâ t standardele de stat , câ t ş i cele intenaţ ionale clasifică aparatele de comutaţ ie î n două mari categorii: a ) Aparate de joasă tensiune , cu tensiunea nominal ă mai mic ă sau cel mult egal ă cu 1000 V; Un < 1000 V , [8.9]. b ) Aparate de înaltă tensiune , cu tensiunea nominal ă mai mare de 1000 V ; lJJn > 1000 V , [8.3, 8.4]. La aparatele de curent alternativ tensiunea nominal ă este dat ă ca valoare efectiv ă . î n cazul instalaţiilor de curent alternativ trifazat tensiunea nominal ă este de «considerată tensiunea î ntre fazele liniei electrice. Departajarea aparatelor rile ă recomand c ă î n aceea i prin ş comutaţ ie î n cele două mari categorii se justifică Comisiei Electrotehnice Internaţionale ş i î n standardele de stat , condiţ iile tehnice i Işi metodele de î ncercare sunt grupate după departajarea men ţ ionat ă : joasă { tensiune , î nalt ă tensiune . Valorile nominale ale tensiunilor şi ale gamelor de curen ţ i nominali sunt \ prezentate î n tabelele urmă toare astfel : nominale la 50 Hz, curent alternativ ; * Tabelul 8.1, pentru tensiuni * Tabelul 8.2 , pentru tensiuni nominale uzuale î n curent continuu ; -" 3s|L; . * Tabelul 8.3 , pentru curenţ i nominali, la joasă şi î naltă tensiune .

m ‘

i E

\

r

*ţ I

8. CLASIFICAREA APARATELOR DE COMUTA Ţ IE

10

1

'

* î n tabelul 8.4, pentru aparatele de joas ă tensiune .

Tabelul 8.1

* î n tabelul 8.5 , pentru aparatele de î nalt ă tensiune . Capitolele 9 .. .14, destinate aplica ţ iilor , necesită reprezentă ri schematice pentru urm ă rirea funcţ ion ă rii ş i construcţiei aparatelor de comuta ţ ie. î n tabelul 8.6 sunt prezentate principalele simboluri folosite î n reprezentă rile de scheme electrice, î n acord cu standardele de stat ş i recomand ă rile Comisiei Electrotehnice Internaţionale.

Tensiuni nominale la 50 Hz , curent alternativ Joasă tensiune1 , [ V ]

î nalt ă

^ 2

tensiune ), [ kV ]

24 ; 36 ; 48; 110 sau 127 ; 220 sau 250 ; 380 ; 660:1000

11

8. CLASIFICAREA APARATELOR DE COMUTA Ţ IE

I

1

3, 6; 7 , 2 ; 12 ; 17 , 5; 24 ; 36 ; 52 ; 72 , 5; 100; 123 ; 145 ; 170 ; 245 ; 300;362 ; 420 ; 525 ; 765

n STAS 553-80 CEI 56- 1

Tabelul 8.4 tensiune ă joas de aparatele î n Principii de stingere a arcului electric

2)

Tabelul 8.2

Tensiuni uzuale î n curent continuu

Nr Joasă tensiune , [ V ]

24 ;48; 110 ; 125 ; 220 ; 250 ; 400;800( 1000 )

î nalt ă tensiune , [ kVj

220

400

1 2

800

3 4 5

Tabelul 8.3

Curen ţ i nominali

Joasă tensiune 1 , 2) , [ A ]

î nalt ă tensiune 2 ) ,

I 1>

2)

[ A]

2 ;4 ;6; 10 ; 16;25 ;40 ;63;80; 100;125 ; 160 ; 2 00; 250;315 ; 400 ; 630; 800; 1000 ; 1250 ; 1600; 2000; 2500;3150 ; 4000 ; 5000 ; 6000

6 7

400 ; 630 ; 800; 1250 ; 1600; 2000 ; 2500; 3150 ; 4000;5000 ;6000

In directă convergenţă cu cele dou ă mari categorii men ţionate de aparate a efectua comuta ţ ia sub sarcină . Asttel , î n aparatele de joas ă tensiune arcul electric de comuta ţ ie este relativ scurt î n compara ţ ie cu arcul electric î n aparatele de î naltă tensiune ş i ca urmare principiile de stingere a arcului electric sunt diferite sau de nuan ţă diferit ă . In procesul de stingere a arcului electric se urm ă reş te să se extrag ă c â t mai mult ă energie din coloana arcului electric , iar acest ă să aibă o durată câ t mai mică .

Efectul de electrod Efectul de nişe Efectul de electrod + efectul de nişe Suflajul magnetic + contactul cu pereţ ii reci Suflajul magnetic + efect de electrod + pereţ i reci + efectul de buclă al că ii de

§ 4.2. 4 , fig . 4.11, din volumul 1 anexele 4.1 şi 4.2, din volumul 1 § 9.1, 9.2, fig.9.20, fig.9.26 § 9.1 . 2 , fig . 9.14 § 9.2.5, fig .9.3.2 , 9.33, 9.34

curent Contactul cu material granulat , nisip de cuarţ Vidul avansat

§ 9.3 , fig . 9.41, 9.54 § 10.5 , fig . 10.51 dar [/

„


D.

o

CD

o

o

-

c^

Co CD

t

Co CD CD

~-

c

Q

Co £D

CD

IA ]

Volumul 1

Nr. total al pl ăcilor pe pol

camerei de stingere , [cm 3 ]

125 200 250 400

Grosimea unei pl ăci , |mm|

334 566 788 1500

8 8 8 10

1 ,5 2 2 2

27

Pentru a elimina complet vibraţ ia electromagnetului este necesar ca oricâ nd * B. In practică nu se î ntâ lneş te aceast ă situaţ ie , ci dimpotrivă CX { ) > A By urmărindu -se realizarea , î n mod economic, a unei presiuni mai mari pe contacte ş i a unei viteze mari de deschidere a contactorului . Dar dacă CXQ > A B , electromagentul este supus tendinţei de vibra ţ ie , adică armă tura mobilă va fi , î n mod periodic, atrasă şi respinsă faţă de armă tura fix ă , ceea ce produce un zgomot de frecven ţă dubl ă fa ţă de frecven ţ a curentului de excita ţ ie a bobinei [9.10]. Dacă contactorul se î nchide la orice fază a tensiunii de excita ţie a bobinei nu există pericolul eliberă rii ulterioare a arm ăturii mobile ca urmare a situaţ iei B . Î nchiderea contactorului are loc î n 1.. . 3 semiperioade , î n funcţ ie CXQ > A de intensitatea nominală a curentului ş i deci , î n funcţ ie de masa arm ăturii mobile. In fig . 9.11 se arată oscilograma curentului din bobina de excitaţ ie a unui contactor TCA 60 pentru trei valori ale unghiului \ p de stabilire a curentulu i în bobina de excita ţie ş i anume: a - \I/ = 0 ° ; b \p = 90 ° ; c - \p = 180 ° . Momentul stabilirii î ntrefierului minimal este marcat de o discontinuitate î n curba curentului . Modelul cinematic al contactorului este prezentat î n fig . 9.12. Masa ma armă turii mobile se afl ă sub acţ iunea for ţei dezvoltate de electromagnet ş i a Fem forţei C ( X 0 x ) , dezvoltate de resortul antagonist echivalent . Cu x s-a notat distanţa instantanee î ntre armătura fixă şi cea mobilă. S-a neglijat forţa de frecare. Trebuie subliniat faptul că pentru for ţa , dezvoltat ă de electroma gnet, Fem se cunoaş te valoarea instantanee la î ntrefier minimal ş i că această for ţă suferă modifică ri importante î n expresia ei , dacă î ntrefierul ia o valoare mai mare decât aceea a î ntrefierului minimal . î n calculele ce urmează , pentru simplifica rea problemei ş i scoaterea î n evidenţă a fenomenelor de bază , s-a admis că for ţ a Fem nu depinde de cota x .

CXQ < A

—

Materialul pl ăcii ş i tratamentul

contactului

Ol zincat

Ag -CdO

pasivizat

ELECTROMAGNETIC

—

Materialul

fI ' ' •

Pentiu trei poli , tară nervurile de separa ţ ie î ntre poli .

'S’i î:

i

—

-

9.1.1.3. Vibraţia armăturii în regim permanent. Electromagnetul contactorului de curent alternativ este supus tendinţei de vibraţ ie ca urmare a faptului că , pe un anumit interval de timp, forţa antagonistă a resorturilor î ntrece, ca valoare , forţa dezvoltată de electromagnet. La î ntrefier minim, î n acord cu subcap .5.4 , vol . l , variaţ ia forţei dezvoltate de electromagnet are aspectul as global din fig . 9.10, unde s-a notat: B - valoarea de vârf a forţei oscilante; A - forţa medie; A A- B forţa maximă; ...... = A - B - forţa Fnun minim ă ; CXo - forţa cumulată a resorturilor antagoniste şi de asigurare a presiunii pe contacte ; C - constanta resortului echivalent ; X0 deformaţ ia (săgeata) resortului echivalent.

-

-

-

-

\ 1

r

î rem

0

.

1J i

n;

o

* O

iii

U8

i

/ 1 /J

1111 " '1

*»

i

iN"*SsJ 1 1

M

ÎLWH

l I

1

u

x0

A A

r

Y Y,

\

Fe. /7 ?

% Y

% Y, VA A, A A A A A A A % 2

«

,

Sms

Fig . 9.11. Oscilogramele de curent la fazele de î nchidere. a * = 0 ° , b - = 90 °, c - ¥ = 180 °. *

-

'% A % % A A 2

- x)

2 2 2

v T7

Q

Fig . 9.10 . Variaţ ia forţei dezvoltate de electromagnetul de acţ ionare.

C ( X0

:

03

%YA.

m

L

J

x

%

Fig . 9.12. Modelul cinematic al contactorului.

-Dă:.

'

d2x dt2

:j

+

C ( XQ - x )

—

-

.

(9.19)

cu condiţ iile la limită * (0) = 0 ş i * (0) = 0 . Mişcarea î ncepe î n momentul î n care CX 0 = Fem ş i deci câ nd , î n fig . 9.13,

lj . Exemple de construc ţ ii de declanşatoare termice , electromagnetice , la lipsă de tensiune , cu emisie de curent , sunt prezentate î n capitolul 11. Stingerea arcului electric î n camera de stingere se efectuează pe baza efectului de electrod asociat cu efectul de nişe. Pentru determinarea numă rului de intervale ş i de pl ăci feromagnetice ră mâ ne valabilă relaţ ia (9.15) , cu observaţia că , odat ă cu creşterea curentului (de scurtcircuit î ntrerupt), tensiunea pe interval Ud[ este mai mică . Astfel la / = 25 kA , l )di « 25 V , iar la / = 50 kA; udi 20 V .

9.2:1 . î ntreruptorul compact Este destinat î ntreruperii curenţ ilor de scurtcircuit pâ n ă la 25 kA ş i se construieşte pentru instala ţii nominale ale curentului p â nă la 800 A . Ca exemplu USOL- 250 realizare constructiv ă este prezentat î ntreruptorul de A ( Electroaparataj) . Schema cinematică . î n fig . 9.20 este redată schema cinematică a î ntreruptorului compact de tip USOL-250 A , î n care se foloseşte un singur resort pentru realizarea vitezelor de î nchidere ş i de deschidere , î n schiţ a A î ntreruptorul este deschis nearmat , resortul 9 este detensionat . î n schiţa B se armează î ntreruptorul prin angrenarea clichetului principal 2 şi tensionarea resortului 9. In schi ţa C î ntreruptorul este î nchis ; resortul este tensionat . Deschiderea se produce fie prin acţ ionarea declanşatoarelor asupra clapetei 3, fie manual . Resortul 10 asigură presiunea pe contact . Schema electrică . Schema de acţ ionare a î ntreruptoarelor de tip USOL ( Electroaparataj) este dată î n fig . 9.21, î n varianta a cu electromagnet de acţ ionare ş i î n varianta b cu electromotor . Funcţ ionarea se urm ă reşte pe schemă , î ntreruptoarele pentru comutaţ ia motoarelor electrice sunt echipate cu declanşatoare de tensiune minimă DTM , iar cele destinate comuta ţ iei liniilor electrice sunt echipate cu declanşator cu curent de injecţ ie (£>£> ). Releul de blocaj , RB , ^după î nchidere , î ntrerupe alimentarea contactorului de comandă CC ş i ca urmare dezexcită bobina electromagnetului de acţ ionare EM . î n fig . 9.22 , este dat desenul de construcţie al î ntreruptorului compact USOL-250 A , î n care se vede amplasarea divergentă a pl ăcilor folosite la fragmentarea arcului electric . î n tabelul 9.6 sunt prezentate date constructive ale camerelor de stingere ale î ntreruptoarelor de tip compact . Tabelul 9.6 Camerele de stingere ale î ntreruptoarelor compacte tip USOL, 500 V

~

A

§

-I

I)

§

1 2 4

5

9

î

.\

5

6

9

4 2

-c

-a

10

-o

-6

-b \D

1 dL 3

1

A)

B)

3

§ §

5

2

4 9

1

-c -a -b

m.

Curentul nominal

D :

Fig . 9.20. Schema cinematică a î ntreruptorului de putere USOL 250: I - manetă de ^acţ ionare; 2 - clichet principal ; 3 clapetă de armare; 4 biel ă I; 5 - biel ă II; 6 - echipaj mobil ; 7 - piesă mobilă de contact ; 8 - piesă fixă de contact ; 9 - resort principal ; 10 - resortul contactului ; D - declanşator ; a deschis nearmat ; b - deschis armat ; c - î nchis .

-

-

i

.3

-

4) I

1

[ A]

[kA]

100

8 10 20 25

250 500 800 2)

Curentul de rupere

^

Volumul 1 camerei de stingere [cm 3 ] 58 , 7 92 ,5 299 363

Nr . de pl ăci

Grosimea unei pl ăci )

8 11 12 20

Material

Material

pentru placă ş i

pentru contacte

[ mm]

tratament

1,5 1,5 1 ,5 2

Ol zincat

pasivizat

P$ un pol ; Un deget pe element; Dou ă degete pe element ; Dou ă degete pentru contact permanent + un deget pentru contact de arc .

Ag- Ni2 ) Ag- Ni2 > Ag- Ni3) Ag- Ni4 )

44

*

L2

L3

DD

1

-

0

rp

k> oo CM

==

(

CSD

)

-o

fc

CI> -

CC

8

|J

a

18

c Hi JfH 4

or o

•

o-

16

/

/ /

/

/

/ /

DT

d

( DD)

cp- A -O'poo

t

O

—

ro

L-3

*

a

/

rv

V - V -V - -Q--

-

;

7

DE

1

/

>

l

O O

nu

c

/

19

11 13

\

or

3

/

0} ;cp

/ / /

r>

/ / / / / /,

n

21 20

2 f

\ \

-

L

rO

3

0 hC- \ O»

O

/

--

-

9

/

74

6 CSD

tI

O ©

m

/ /

CM

4

r /

/

L2

5

SSWvi

6

7

*

/

A B C

~M

7

N

7

o-

0-0

/v

i \\

X X \ X

7

!

m I

DE

J>

45

9.2 Î NTRERUPTORUL DE PUTERE

9 . APARATE DE COMUTA Ţ IE DE JOASĂ TENSIUNE

CEC

2>.

M

10 75

u

12

a

o

0

A B C

'

et Fig . 9.21. Schema electrică de acţ ionare a î ntreruptorului USOL 250 , cu electromagn ( a ) ş i motor ( b ): semnalizare la D T - declan şator termic; D E - declanşator electromagnetic; C S D - contact de - declan şator de ; funcţionarea declanşatoarelor; D D - declanşator cu injecţ ie de curent D T M ; M - motor de A 7 tensiune minimă ; C F C - contact de fine de cursă ; E M - electromagneţ i de acţ ionare de blocaj; I , O acţionare; F e m frâ nă electromagnetică; CC - contactor de comand ă ; R B - releu butoanele de comand ă a î nchiderii ş i deschiderii .

-

%

.

- ;" " A

Fig . 9.22 . î ntreruptor compact tip USOL 250 ; I; 5 - biela II; 6 4 1 - manetă de ac ţ ionare ; 2 - clichet principal ; 3 - clapetă de armare ; - biela principal ; 1 0 resort ; 9 contact de echipaj mobil ; 7 - element mobil de contact; 8 - element fix fix pentru miez 3 ; ) 1 . ( . . 1 8 0 , reglaj de buton ; 2 1 termic ş r declan ator I 1 ; 1 ş ator clapet ă ax declan carcasa aparatului ; 1 6 declan şatorul electromagnetic; 1 4 - axul suport al echipajului mobil ; 1 5 pl ă ci feromagnetice; 1 9 plac ă de prindere ; 1 7 - borne de racordare ; 1 8 camere de stingere cu ; 2 1 clichet mic . atorului ş declan axul ; 0 2 arm ătura mobilă a declanşatorului electromagnetic

-

-

46

9. APARATE DE COMUTAŢ IE DE JOASĂ TENSIUNE

9.2 Î NTRERUPTORUL DE PUTERE

47

A

In fig . 9.23 este dată caracteristica de protecţie a î ntreruptorulu i USOL-250 .

t

A

9.2 . 2 . Intreruptorul cu mare putere de rupere

10 000

8000 6000 so 5 000 4 000 3 000

1

Declan ş ator magnetic D e c l a n ş a t o r termic

2000

1000 800 600 500 4 00 300

Pentru a face faţă curenţ ilor de scurtcircuit de ordinul 50 kA , intreruptorul cu mare putere de rupere este echipat cu : - contacte de regim permanent , de arc electric ş i rampe pentru introducerea arcului electric î n camera de stingere .' - camera de stingere cu pl ă ci mai groase , pentru divizarea arcului electric şi extragerea de c ăldur ă prin piciorul arcului electric . In fig . 9.24 se prezintă , schematizat , calea de curent î n zona contactelor , la un î ntreruptor OROMAX 4000 A . fabricat de î ntreprinderea Electroaparataj . î n pozi ţ ia î nchis piesele de contact ale contactului de arc electric nu sunt î n atingere , astfel că . la acest aparat . î n aceast ă poziţ ie contactul de arc electric nu este parcurs de curent . La comanda de deschidere , mai î ntâ i se î nchide contactul de arc electric, se deschide contactul de regim permanent şi apoi se deschide contactul de arc electric . Vitezele medii ale pieselor mobile de contact sunt de 1 m/s la deschidere ş i 0.37 m/s la î nchidere . La deschiderea aparatului se face transferul total de curent din contactul principal îiycel de arc electric . Pentru ca transferul să fie făcut cât mai rapid introductivitatea buclei stabilită î ntre cele dou ă contacte trebuie s ă fie câ t mai redusă. A

\

/

La rece

200

100 80 60 50 40 30

/

/

5Si

La c a l d 10

X

X

5 5

3b

4

«

2

>

08 0, 5 9,5

i

!W

02

6

$$$

:? wm

9. /

905

0.05

—

/

©

7

9

D u r a t a total ă la întrerupere

0,01 0,008 0,006

105 1,2

i

O

|P

9,02

0.005

r 70

9.4 9.9

0,05 0,04 9, 02

4

sli

1

!

2

_

O

%

1,5

4

s

6 7

*9

10

15

20

mmm.

30*1T

Fig . 9.24 . Sistemul de contacte al unui î ntreruptor cu mare putere de rupere: 1 - contact principal ; 2 - contact de arc electric ; 3 a , b - rampe ; 4 - separator de flamă ; 5 - piesă suport pentru elemente mobile de contact ; 6 - resort ; 7 - piesă intermediar ă ; 8 - conductor flexibil ; 9 - cale de curent; 10 - cale de curent .

Fig . 9.23. Caracteristica de protecţ ie a î ntreruptorului USOL-250 A.

-

*? :X

S0m

'

'

M

Mfo

‘

asaaa

'•

9. APARATE DE COMUTAŢ IE DE JOAS Ă TENSIUNE

48

49

9.2 Î NTRERUPTORUL DE PUTERE

1 !

unde s-a notat : ni - numă rul de intervale î ntre plăcile feromagnetice ; AU - căderea de tensiune la electrozi; AU ~ 15...20 .V ; Ea (i ) - gradientul î n coloana arcului electric. Pentru aparate construite şi Isc > 25 kA, EQ 100 V /cm; funcţ ie de timp . l (t ) - lungimea arcului electric ca

pe care

î n fig . 9.25 este dată schema electrică echivalentă a sistemului de contacte se poate scrie: se poate urmă ri raţ ionamentul men ţ ionat . î n regim tranzitoriu R1 i

-*

L

/

u

Li VT

di ,

' 1

/

Fig . 9.25 . Referitor la transferul de curent î ntre contacte .

dU

= Rxix + Ij — =

+

.

= * i + h = const

^

l 2~

-

(9 36)

-S

(9.37 )

Indicele 1 este atribuit că ii de curent prin care trece curentul principal ij , iar indicele 2 căii de curent prin care trece curentul secundar i 2 . Din (9.36 ) ş i (9.37) rezultă :

Rx ( i - i2 ) -

dL

= R2i2

dU

+

(9.38) i

t

, iar Pe durata transferului de curent , R } are tendinţa de creştere : ine ţ ) se ob litatea curentului total i se poate considera constantă ; din ( 9.38

di 2

1

dî

L\ +L2

[Rj

- iR^ RJQ

0

ţ

ÎS

*

14

I

O

®

O

16 i

19

rv

o

o

O

I

'

9

ri

I

o ©

o o o O

}

0

©

o

l

Ssr1

li 9

I

i

o

O

n

2

o

O

17

3

i

O

0

15

L

5

&

O