1

Lucrarea 9 Arcul electric de curent alternativ

1. Locul arcului electric n cadrul descrcrilor n gaze.Arcul electric se caracterizeaz prin cderi de tensiune reduse i densitate mare de curent 102 ( 107 A/cm2. (ultima poriune a graficului 7.1 pg 362 Vol. 1 pct. f,g,h)

2. Caracteristicile unui arc electric de curent continuu.

Parametrii geometrici: lungime, diametru, raz (echivalent) [l, d, r (r0)]

Parametrii electrici: tensiunea, curentul, cderile de potenial din coloana arcului, rezistena arcului, constanta de timp, temperatura arcului

(u, i, (Uk la catod, (Uc n coloana arcului, (Ua la anod, R, (, T)

(vezi i pg. 400 Vol. 1, cap 7.4)

Este de dorit ca ntre parametrii geometrici i cei electrici s existe relaii dependente.

3. Caracteristicile unui arc electric de curent alternativ.

Paramterii geometrici: lungimea (singura ntlnit n relaiile arcului de c.a.)

Paramterii electrici ai arcului: puterea disipat (P0), conductana dinamic (Go), constanta de timp ((), valoarea de vrf a curentului ().

Parametrii electrici ai reelei: curentul de scurtcircuit (de asimetrie maxim), tensiunea de restabilire (t.o.r.)

Parametrii electrici ai aparatului: tensiunea de arc (ua = tensiunea necesar arcului pentru a arde), tensiunea de inere (ud = viteza de cretere a rigiditii dielectrice dintre contacte dup stingerea arcului electric; cu alte cuvinte viteza de scdere a ionizrii n coloana arcului electric)

4. Care sunt principiile de stingere ale arcului electric ? Dai exemple de utilizare a lor.

1. Efectul de electrod (atragerea arcului electric n camera de stingere) asociat cu cel de ni (divizarea arcului electric ntre plcuele camerei de stingere), ambele cumulate cu lungirea arcului electric. Exemple: ntreruptorul, ntreruptorul limitator, contactorul, toate de curent alternativ.

2. Efectul de expandare (lichidul, adic uleiul mineral se descompune n gaze, cea mai mare parte fiind hidrogen, care creeaz o presiune mare i care face ca moleculele gazului s fie mai apropiate i deci s conduc mai bine cldura arcului electric spre exterior, mai ales c hidrogenul are conductivitatea termic de 17 ori mai mare dect a aerului) asociat cu jetul de lichid (extragerea tijei creeaz anumii cureni de lichid care aduc ulei proaspt ce poate fi descompus n timpul arcului electric, dar i dup stingerea arcului pentru o nou stingere a arcului). Exemple: ntreruptorul cu ulei puin.

3. Deionizarea arcului electric n contact cu pereii reci ai camerei de stingere asociat cu suflajul magnetic (creearea unui cmp magnetic de ctre o bobin nseriat cu calea principal de curent, cmp amplificat de plcile feromagnetice ale camerei de stingere, care mpinge arcul electric n camera de stingere pentru a intra n contact cu pereii acesteia) alturi de lungirea puternic i rapid a arcului prin creerea unei ci n zig-zag. Exemple: contactorul (Vezi Lucrarea 10, ntrebarea 5), ntreruptorul limitator, ambele de curent continuu.

4. La presiune mic (vid), conform legii lui Paschen, asociat cu vaporii de metal. Exemple: toate aparatele cu comutaie n vid.

5. Deosebiri ntre stingerea arcului de c.c. i c.a.

Arcul de c.c.: dup stingere apar supratensiuni datorate inductivitilor prin scderea rapid a curentului.

Arcul de c.a.: dup stingere apare tor, dar i curentul postarc.

Pentru stingerea arcului de c.a. se profit de trecerea natural a curentului prin 0, n timp ce la c.c. se urmrete crearea unei instabiliti n arderea arcului (forarea curentului s treac prin 0).

6. Care sunt parametrii arcului de curent alternativ ?

P0, G0, (, , Ua = vrful tensiunii de aprindere, Us = vrful tensiunii de stingere.

(Pentru cele dou vrfuri vezi i pg.388-389 de la modelul Mayr, Vol.1)

7. Interpretare fizic a constantei de timp.

( = timpul n care curentul arcului electric scade de e-ori dup ce a trecut prin 0 i nu se mai introduce energie n coloana arcului electric (modelul Mayr)

8. Explicai apariia curentului de postarc.

Curentul de postarc circul imediat dup trecerea prin 0 a curentului de scurtcircuit dup o ntrerupere reuit sub aciunea t.o.r. n prezena ionizrii de rest. (vezi i pg.417, cap.7.5.3, Vol 1)

9. Ipotezele Mayr i Cassie i valabilitatea lor (c.a. i c.c.)

Mayr (utilizat n poriunea liniar a curentului, n apropierea trecerii prin 0, cnd diametrul coloanei arcului este minim)

model cilindric al arcului electric

- plasma se afl n echilibru termic

- densitatea de curent se datoreaz electronilor

- cedarea de putere se efectueaz prin conductivitatea termic ctre periferia cilindrului

- cilindrul spre periferie nu mai are conductivitate electric, temperatura plasmei fiind mai mic dect n zona central n care exist att conductivitate termic ct i conductivitate electric

- conductana arcului (nu se anuleaz) G = K(exp (1-t/(), K o ct. = conductana arcului dup ce a trecut timpul (- ( = ntrebarea 7

- pt. c.c. rel. 7.68 pg. 387, pt. c.a. rel. 7.69 pg. 387

Cassie (se verific experimental pentru zone de curent intens, deci n afara domeniului trecerii prin 0 a curentului)

- rcirea arcului se face prin convecie (rcire volumic)

- intensitatea cmpului electric n coloana arcului este constant

- ( = timpul scurs ntre momentul tierii energiei introduse i momentul anulrii conductanei

- conductana electric (se anuleaz pentru t = () G = K1(Q = K1((Q0 P0(t),

Q energia arcului, K1 ct.

Pentru ambele modele:

( = Q0 / P0 unde: Q0 = coninutul de energie n plasm n momentul trecerii prin 0 a curentului;P0 = put disipat,presupus a fi constant;( are semnificaie diferit

10. Condiii de reamorsare a arcului electric; corelarea dintre tensiunea arcului, tensiunea oscilant de restabilire i tensiunea de inere.

Arcul se reaprinde dac:

Uarc < t.o.r., adic ua < ur , fizic t.o.r se comport ca o surs de tensiune ce alimenteaz arcul ea fiind suficient pentru meninearea arcului care are nevoie mcar de ua. Aceast condiie trebuie s aib loc dup trecerea curentului prin 0, moment n care apare de fapt t.o.r.

- Uinere < t.o.r., adic ud < ur , fizic rigiditatea dintre contacte nu apuc s se refac suficient de mult, iar t.o.r fiind mai mare dect tensiunea de inere reamorseaz arcul deoarece asigur un cmp electric de strpungere a spaiului dintre contacte. Dac tensiunea de inere ar fi mai mare dect cea de restabilire n orice moment atunci rigiditatea s-a refcut sau se reface, dar t.o.r. nu e capabil s creeze acea punte (cmp electric) necesar strpungerii spaiului i deci arcul nu se reamorseaz.

Pdezvoltat > Pdisipat, adic ur2(G > P0 , fizic dup stingerea arcului ( i = 0) exist o ionizare de rest i apare t.o.r (ur). Dac puterea dezvoltat n coloana arcului este mai mare dect puterea disipat (prin rcire) atunci exist o ionizare de rest suficient care sub aciunea t.o.r. produce reaprinderea arcului.

Lucrarea A10 Contactorul electromagnetic de joas tensiune

1. Care este definiia contactorului ?

Un aparat cu comutaie mecanic acionat altfel dect manual (cu electromagnet) cu o singur poziie de repaus, capabil s stabileasc, s suporte i s ntrerup cureni nominali i cureni mai mari dect cei nominali, dar care apar n mod normal, cum sunt curentul de pornire ai motoarelor electrice.

2. Care este deosebirea ntre un contactor i un ntreruptor ?

ntreruptorul este capabil s nchid i s deschid cureni n condiii normale de funcionare ( ca i contactorul ), dar i cureni de avarie ( suprasarcin prelungit, scurtcircuit, tensiune redus). Din aceast cauz ntreruptorul este i aparat de protecie fiind echipat cu declanatoare sensibile la defecte, care determin ntreruperea circuitului ntr-un timp relativ scurt.

3. S se ntocmeasc schema electric de comand a unui contactor cu buton dublu de comand i relee termice de protecie la suprasarcin.

Vezi schema electric Partea a II-a.

4. Care sunt prile componente ale unui contactor ?

- Organul motor: care este un electromagnet monofazat;

- Resorturi antagoniste care asigur starea de repaus (deschis);

- Polii principali: cile de curent cu elementele fixe de contact i borne; plci feromagnetice ce formeaz locurile de rupere ale arcului (camera de stingere);

- Resort ce asigur fora de apsare n contact;

- Polii auxiliari: borne, contacte normal nchise i deschise necesare automeninerii, semnalizrii i interblocajului.

- Carcasa.

5. Pe ce principiu se construiete camera de stingere a unui contactor de curent continuu i de curent alternativ ?

La contactoarele de curent alternativ: efectul de ni ( produs de plcuele feromagnetice fixate pe izlator, prin care arcul electric este mpins n camera de stingere unde este divizat) asociat cu efectul de electrod ( prin care poriunile arcului electric divizate nu mai au tensiune suficient pentru a arde i deci arcul se stinge, tensiunea de arc nu poate fi asigurat de ctre surs pe fiecare interval ).

La contactoarele de curent continuu: efectul de ni ( creat de cmpul magnetic al unei bobine n serie cu calea principal de curent, cmp amplificiat de plcile feromagnetice de dimensiuni mult mai mari dect cele de la c.a. ceea ce face ca i volumul camerei de stingere s creasc considerabil) asociat cu lungirea arcului electric prin culoarul n zig-zag creat de plcile izolante (din porelan) cam cu 30-40% electric care se i subiaz, iar n contact cu plcile izolante ( a cror temperatur de 40oC a mediului ambiant poate fi considerat foarte sczut fa de miile de grade celsius ale arcului electric) se rcete i se stinge.

6. Din ce materiale se construiesc contactele principale i auxiliare ale unui contactor ?

Pentru cele cu In < 63 A din Cupru, iar restul din Ag Cd-O. n alte ri n loc de Cd care este cancerigen se utilizeaz Sn.

7. Exist deosebire ntre tensiunea nominal i tensiunea de serviciu a unui contactor ?

Tensiunea nominal este tensiunea la care poate funciona contactorul n regim normal (scris pe plcua aparatului), iar cea de serviciu este tensiunea nominal a bobinei electromagnetului (12,24,48,220,380 V de exemplu).

8. ntrebare ambigu. Nu se rspunde.

9. De ce este necesar determinarea caracteristicii rezistente a unui contactor i ce reprezint aceasta ?

Caracteristica rezistent este Fr = f(() , unde Fr fora rezistent a contactorului (care se poate opune sau nu nchiderii acestuia), iar ( cursa armturii mobile a electromagnetului. Este important mai ales la contactoarele de cureni mari (100...400 A) unde masele care se afl n micare fiind mari viteza de nchidere a contactelor trebuie s fie mai mic deoarece energia cinetic a contactelor este mare i deci acestea se pot deforma mult mai uor ceea ce duce la uzura contactelor ( nclziri suplimentare ). La acestea proiectarea se face astfel nct fora rezistent s scad prin unele componente (tije) crescnd inevitabil n resoarte, per total s creasc ncet ca s nu fie mare la nchiderea contactorului.

Vol. 2 (ediia V, Fig. 9.4/pg.21 Fr nu crete ncet, cureni mici; Fig.9.6/pg.22 Fr crete mai ncet, cureni mari).

10. Cum se deosebete un contactor de c.c. de un contactor de c.a. ?

Din punct de vedere tehnic se deosebesc prin tehnica de stingere a arcului electric.

Din punct de vedere geometric camera de stingere a unui contactor de c.c. este mult mai voluminoas.

Din punct de vedere al componenei de obicei cele de c.a. au mereu mai multe ci principale de curent i anume 3. Cele de c.c. au fie 1 sau 2 ci de curent, iar n plus n serie cu aceste ci se afl conectate bobinele ce creeaz cmpul magnetic indus n plcuele feromagnetice necesar atragerii arcului electric.

Lucrarea 11 Contactoare statice i hibride

3.1. Comparai contactorul static cu cel electromagnetic din punct de vedere al:

- frecvenei de comutaie ;

- preului de cumprare ;

- timpul pn la distrugere.

Contactorul static are o frecven de comutaie mult mai mare dect cel electromagnetic (ordinul kHz). Timpul de distrugere al celui static este mult mai mic (fraciuni de secund: tensiuni inverse mari se strpunge, cureni n conducie mari se arde) dect cel electromagnetic. Preul de achiziie al celui static este mai mare (4...10 ori sau chiar mai mult) deoarece necesit i componente pentru rcire (radiatoare, ventilatoare).

3.2. Indicai cteva domenii n care contactorul static concureaz contactorul electromagnetic.

Domenii actuale pentru utilizarea comutaiei statice rmn:

- puteri reduse, cureni pn la 2...3A, frecven mare de conectare, tensiune joas. Se utilizeaz numai semiconductoare n construcia contactor;

- puteri mari, curen pn la 1000A,frecven mare de conectare, tensiune joas. Se utilizeaz semiconductoare asociate cu contactor electromagnetic pentru regimul permanent;

- transport de energie n curent continuu; tiristorul este utilizat att ca ventil, ct i ca ntreruptor;

- situaii deosebite ca pericol de explozie, lips de zgomot;

- schemele electronice care realizeaz n principal funcia de reglare i n secundar funcia de comutaie (spre exemplu traciune electric, reglarea turaiei la motoarele electrice).

3.3 Indicai cteva domenii n care contactorul electromagnetic este singura variant.

Limitarea actual a introducerii semiconductoarelor n tehnica comutaiei curenilor inteni se datoreaz urmtorilor factori:

- sensibilitate la panta curentului di/dt, la suprasarcini de comutaie;

- capacitate redus de suprasarcin din cauza dimensiunilor reduse ale elementului semiconductor activ;

- pierderi de energie n exploatare considerabil mai mari dect n cazul aparatelor cu comutaie mecanic. ntr-adevr cderea de tensiune n conducie este de 1,2...2V la cele semiconductoare i 10...20mV la cele mecanice.

4.1 Din ce se compune un contactor hibrid ?

Acesta este compus dintr-un contactor cu comutaie static i unul cu comutaie mecanic de tip electromagnetic.

4.2 Justificai necesitatea unui astfel de aparat de comutaie.

Proprietile comutaiei statice:

+ frecven mare de comutaie (kHz) ;

+ lipsa arcului electric n procesul de comutaie ;

consum mare de energie n conducie (0,7...1,2...2V), din cauza rezistenei mari.

Proprietile comutaiei mecanice:

frecven mic de comutaie (Hz) ;

prezena arcului electric n procesul de comutaie ;

+ consum mic de energie n conducie (10...20mV), contactele au rezisten mic.

Comutaia static apare la conectare i deconectare (=> beneficii cele cu +) i nu necesit rcire (pre redus), iar cea mecanic n regim permanent (=> beneficii cele cu +).

4.3 Ce determin timpul de funcionare a semiconductoarelor de putere ?

Acest timp este determinat de tipul sarcinii, i anume:

- la sarcin rezistiv, pe durata comutaiei semiconductorul prezint o solicitare termic mai mic dect n cazul unei

- sarcini inductive, care la deconectare solicit foarte mult (dv/dt) dar i la conectare (di/dt).

4.4 Care sunt solicitrile suportate de contactele mecanice n funcionarea contactorului ?

n mare parte sunt cele datorate uzurii mecanice care deformeaz piesele de contact care duc la nclziri suplimentare ale contactelor care solicit electric. Solicitrile electrice sunt mai reduse totui deoarece nu exist arc electric.

4.5 Care sunt solicitrile n curent i tensiune ale semiconductoarelor ?

n curent: curentul maxim xare trece prin sarcin n condiii normale ( de exemplu curentul de pornire al motoarelor sincrone, de 6...7In).

n tensiune: la blocarea semiconductoarelor la bornele lor apare tensiunea oscilant de revenire.

Lucrarea 12 ntreruptorul de putere de joas tensiune

Un ( 1kV , joas tensiune

Un ( 1 kV, nalt tensiune

- 1 ... 60 kV, medie tensiune

- 110...220 kV, nalt tensiune

- 380 ... 1000 kV, foarte nalt tensiune

- Un > 1000 kV, ultra nalt tensiune

1.Enunai definiia ntreruptorului automat de joas tensiune.

Este un aparat cu comutaie mecanic destinat s nchid, s suporte i s deschid cureni nominali de funcionare precum i unii cureni anormali de funcionare (scurtcircuit sau suprasarcin prelungit) n condiii prestabilite.

2. Cum se clasific ntreruptoarele (de joas tensiune) ?

Dup tipul curentului ntrerupt:

a). ntreruptoare de c.a.;

b). ntreruptoare de c.c.;

c). ntreruptoare de c.a. ct i de c.c. (mixte).

Dup tensiunea de lucru:

a). de joas tensiune;

b). de medie tensiune;

c). de nalt tensiune;

d). foarte nalt tensiune.

Dup curentul nominal i de rupere (vezi ntrebarea 5, capacitate de rupere= Ir):

a). ntreruptoare pentru instalaii interioare (numite i sigurane automate)

curentul nominal, In ( (6...25...40) A

curentul de rupere, Ir ( (1...3) kA

b). ntreruptoare de tip compact (USOL sau AMRO) pentru comutaia sarcinilor medii

curentul nominal, In ( (100...800) A

curentul de rupere, Ir ( (3...25) kA

c). ntreruptoare cu mare putere de rupere de tip OROMAX

curentul nominal, In ( (1000...4000...6300) A

curentul de rupere, Ir ( (50...55) kA

d). ntreruptoare limitatoare

curentul nominal, In ( (16...2500) A

curentul de rupere (curent prezumat), Ir ( (25...100) kA

3. Indicai funcionarea ntreruptorului acionat prin motor sau electromagnet, pe schema electric.

ntreruptoarele pentru comutaia motoarelor electrice sunt echipate cu declanatoare de tensiune minim DTM, iar cele destinate comutaiei liniilor electrice sunt echipate cu declanator cu curent de injecie DD. nainte de cuplarea contactelor cu ajutorul motorului sau electromagnetului se armeaz resoartele necesare acionrii rapride a contactelor. Releul de blocaj RB dup deschidere, ntrerupe alimentarea contactorului de comand CC i ca urmare dezexcit bobina electromagnetului de acionare, iar contactele se deschid.

n cazul apariiei unei suprasarcini (ndelungat) periculoas declanatorul termic DT de asemenea acioneaz asupra contactelor. Asemntor n cazul unui scurtcircuit declanatorul electromagnetic acioneaz asupra contactelor deschizndu-le. Declanatorul de tensiune minim DTM detecteaz lipsa tensiunii de alimentare sau o anumit valoare minim cazuri n care se deschid contactele prin intermediul unei mecanism cu acionare mecanic.

4. Care sunt elementele componente ale ntreruptoarelor studiate ?

- mecanismul de acionare: prghii, tije, clichei, came, ax

- mecanismul de amorsare a resorturilor: M-motor sau E-electromagnet sau manual

Cele dou mecanisme asigur: viteza necesar la nchidere i deschidere, fora de presiune suficient n contact, ncrcarea cu energie a resoartelor.

- declanator termic ce asigur protecia la suprasarcin (DT)

- declanator electromagnetic ce asigur protecia la scurtcircuit (DE)

- declanator de tensiune minim sau nul (DTm)

- declanator de distan (comandat prin injecie de curent) (DD), el poate deschide ct i nchide contactele

Cele patru declanatoare acioneaz prin prghii asupra tijei ntreruptorului.

Declanatorul electronic este mai eficient dect cel termic (mecanic) deoarece poate fi reglat mult mai fin, ambele avnd totui comand mecanic spre contacte.

- calea de curent: contacte fixe i mobile (principale i auxiliare), borne;

- camera de stingere: efectul de ni asociat cu cel de electrod (L10, ntrebarea 5);

carcas.

Calea principal se realizeaz din Ag (rezisten mic n contact) + Ni (duritate i Ttop mare),iar cea auxiliar din W(Ttop f mare, duritate, chiar dac Rcontact este mare).

5. Artai ce reprezint:

- curentul nominal termic (It);

- curentul nominal de utilizare (In);

- capacitatea de conectare sau de nchidere;

- capacitatea de rupere (de deconectare sau de ntrerupere).

curentul nominal termic (It) = curentul pentru care este construit aparatul i pe care l suport un timp nelimitat fr a se deteriora din punct de vedere termic (val.max. a lui In);

- curentul nominal de utilizare (In) = curentul pe care l regleaz utilizatorul n gama de valori (0,4...1)It , valoare ce corespunde curentului nominal al sarcinii pe care o comut (cupleaz/decupleaz).

capacitatea de conectare = cea mai mare valoare instantanee a curentului (valoarea de vrf) [kAmax], de regul curentul de lovitur, pe care l poate conecta aparatul fr s se deterioreze sensibil (exemplu: am un scurtcircuit n schem i dau comanda de cuplare cu puin nainte de apariia acestui scurtcircuit. Aparatul n momentul conectrii este strbtut chiar de curentul de lovitur pn deconecteaz);

- capacitatea de rupere = cel mai mare curent, valoare efectiv [kAef], ce poate fi ntrerupt fr ca aparatului de comutaie s i se deterioreze contactele sau s se produc deranjamente n instalaie ca efect al arcului electric

6. Care este deosebirea dintre un declanator i un releu de protecie ?

Ambele sunt organe sensibile la defect printr-o mrime electric, dar releul d comand electric prin ntreruperea alimentrii bobinei electromagnetului, n timp ce declanatorul d o comand mecanic prin intermediul unei prghii de exemplu asupra tijei ntreruptorului.

7. Ce reprezint carcacteristica de protecie a unui aparat ?

Reprezint dependena timpului de declanare (a contactelor care se vor deschide) n funcie de curent.

8. Care sunt principiile de stingere utilizate la ntreruptoarele de putere de joas tensiune n c.c. i c.a. ?

Principiile de stingere utilizate sunt efectul de nie asociat cu efectul de electrod. (Lucrarea 8, ntrebarea 4)

9. Care este diferena dintre un ntreruptor normal i unul selectiv sau limitator ?

Cel normal nu este i limitator deoarece timpul su de acionare (declanare) este mai mare de 10ms (perioada fiind de 20ms la 50Hz), aadar curentul trece prin valoarea sa maxim.

Cel limitator acioneaz mult mai repede sub 4 ms astfel nct valoarea curentului s nu poat atinge pe cea maxim n cazul unei avarii.

Lucrarea 13 Contactorul n vid i ntreruptorul cu ulei puin

1. Definiia contactorului.

Acesta este un aparat cu comutaie mecanic acionat altfel dect manual destinat s nchid, deschid, i suporte cureni normali de funcionare precum i unii cureni de suprasarcin de serviciu cum sunt curneii de pornire ai motoarelor asincrone.

2. Care este principiul de stingere al arcului electric n vid ?

Din cauza vidului avansat (presiune foare mic n camera de stingere, 10-7...10-10 bar) nu exist purttori de sarcin care s aigure conducia (probabilitatea ionizrii prin oc scade considerabil). Suprafaa contactelor prezint rugozitate mare. La apariia unui curent care declaneaz deconectarea, n momentul separrii contactelor numrul punctelor de contact scade ceea ce duce la creterea densitii de curent i deci la nczirea i topirea vrfurilor metalice de pe suprafaa contactelor, fapt ce produce vapori metalici. Acetia difuzeaz n vid, arcul electric arde prin intermediul acestora, dar n momentul n care ei ncep s se condenseze pe piesele de contact i pe ecran cu rolul de a asigura izolaia electric mpotriva depunerilor metalice, concentraia vaporilor scade, la un moment dat arcul electric stingndu-se nemai avnd suport pentru ardere.

3. Care este nivelul vidului necesar n camerele de stingere cu vid, utilizate n construcia contactoarelor i ntreruptoarelor ?

10-7...10-10 bar

4. Care sunt materialele de contacte folosite n construcia contactoarelor i ntreruptoarelor n vid ?

Se utilizeaz materiale sinterizate din W (70%) i Cu (30%). Cuprul asigur rezisten mic de contact (Ttop = 1083oC) i formarea de vapori metalici, iar Wolframul asigur rezisten la temperaturile ridicate ale arcului electric (Ttop = 3000oC).

5. Ce semnificaie are curentul smuls (tiat) ?

Este acel curent la care vaporii metalici nu mai asigur conducia arcului electric, nainte de trecerea natural prin zero a curentului.

6. Care sunt valorile admisibile pentru curentul smuls, la joas tensiune i la medie tensiune ?

La joas tensiune: 1...2A maxim i chiar utor .

(vezi i L9 ntrebarea 10).

NTRERUPTORUL CU ULEI PUIN

1. Definiia ntreruptorului de putere.

Acesta este un aparat cu comutaie mecanic destinat s nchid, suporte i s deschid cureni nominali de funcionare precum i unii cureni anormali de funcionare (scurtcircuit sau suprasarcin prelungit) n condiii prestabilite.

2. Ce reprezint capacitatea de conectare ?

Cea mai mare valoare instantanee a curentului (valoarea de vrf) [kAmax], de regul curentul de lovitur, pe care l poate conecta aparatul fr s se deterioreze sensibil (exemplu: am un scurtcircuit n schem i dau comanda de cuplare cu puin nainte de apariia acestui scurtcircuit. Aparatul n momentul conectrii este strbtut chiar de curentul de lovitur pn deconecteaz);

3. Ce reprezint capacitatea de deconectare ?

Cel mai mare curent, valoare efectiv [kAef], ce poate fi ntrerupt fr ca aparatului de comutaie s i se deterioreze contactele sau s se produc deranjamente n instalaie ca efect al arcului electric.

3. Ce reprezint capacitatea de rupere ?

Acelai lucru ca i capacitatea de deconectare sau de deschidere sau curentul de rupere.

4. Cum se definete puterea de rupere i ce semnificaie fizic are ?

Sr = puterea de rupere, este o mrime fictiv, egal cu produsul dintre tensiunea nominal i curentul de rupere de scurtcircuit. Acest curent de rupere este valoarea efectiv a curentului rupt. De obicei acest curent de rupere se presupune a fi valoarea efectiv a unui scurtcircuit simetric.

Puterea nu are o semnificaie fizic deoarece este o mrime fictiv. Nu pot avea i curent de scurtcircuit (de rupere) i tensiunea nominal ci n realitate am tensiunea de arc.

Sr = Un ( Ir ( Un ( Isc = Ssc (puterea de scurtcircuit a reelei)

Pentru o siguran fuzibil se definete ca fiind: Sr = Un ( Ip , unde Ip este curentul prezumat (cel care ar trece dac sigurana ar fi nlocuit cu o bar metalic).

5. Ce reprezint curentul de stabilitate termic ?

Curentul de stabilitate termic (It1) = este curentul kAef care l suport aparatul fr ca el s se deterioreze dac acesta dureaz 1 secund. Indicele indic numrul de secunde.

6. Ce reprezint curentul de stabilitate dinamic ?

Curentul de stabilitate dinamic (idin) = este de fapt curentul de lovitur (i(), se msoar n kAmax, fiind cel mai mare curent posibil n cazul unui scurtcircuit asimetric de asimetrie maxim. Pentru aparate el semnific curentul de lovitur pe care l suport aparatul fr a se deteriora mecanic sau electric. Acest curent trece o singur dat.

idin = i( = k = 1,8 IAcest curent ajut ca la dimensionarea aparatului n cazul conectrii acestuia chiar n momentul curentului de lovitur, astfel nct aparatul s reziste.

7. Principiul de stingere utilizat de ntreuruptorul studiat .

Principiul expandrii asociat cu jetul de lichid.

Principiul expandrii const n descompunerea unei mase de lichid (ulei mineral) i crearea unei presiuni 60 ( 950 bari care faciliteaz extragerea de cldur din coloana arcului. n urma apariiei arcului electric uleiul de descompune i se formeaz hidrogen care are o conductivitate termic foarte bun ((H2 = 17 (aer). Hidrogenul aflat sub presiune mare (particulele sunt nghesuite, deci pot transmite repede cldura de la un la alta) conduce foarte bine cldura.

Jetul de lichid const n aducerea continu de ulei proaspt n contact cu arcul electric pentru a crea noi gaze (hidrogen), dar i n a aduce ulei proaspt dup stingerea arcului electric.

8. Ce se nelege prin caracteristicile de inere ale ntreruptorului ?

ud = viteza de cretere a rigiditii dielectrice dintre contacte dup stingerea arcului electric sau altfel spus viteza de scdere a ionizrii n coloana arcului electric.

9. Cum se coreleaz caracteristicile: tensiunea de inere a ntreruptorului (ud), tensiunea oscilant de restabilire (ur), tensiunea arcului electric (ua)?

Ca la orice aparat de comutaie de c.a.: ua > ur ; ud > ur (vezi L9 ntrebarea 10)

10. Cum influeneaz parametrii tensiunii oscilante de restabilire puterea de rupere a ntreruptorului ?

Ca la orice aparat de comutaie de c.a. : dac factorul de oscilaie ( crete sau dac crete frecvena f atunci Sr crete.

11. Care este principiul acumulrii energiei n resort ?

Acumularea unei cantiti de energie ntr-un timp mai lung (cu pai mici) i eliberarea acesteia ntr-unul foarte scurt.

12. Ce importan are viteza de lungire a arcului electic asupra arcului electric ?

Cum tensiunea necesar arderii arcului electric (tensiunea arcului electric ua) este egal cu produsul dintre gradientul arcului i lungimea acestuia, rezult c la o lungire puternic (vitez mare) a acestuia tesniunea necesar meninerii arcului crete.

ua = Ea ( l ; l = v(t => ua = Ea ( v ( t , deci cu ct crete viteza cu att tensiunea necesar arderii crete.

12. Ce importan are viteza de lungire a arcului electic asupra energiei arcului electric ?

, deci cu creterea vitezei crete energia necesar arderii arcului electric.

13. Ce materiale se folosesc n construcia camerelor de stingere i a contactelor ?

Acumularea unei cantiti de energie ntr-un timp mai lung (cu pai mici) i eliberarea acesteia ntr-unul foarte scurt.

14. Care sunt ordinile de mrime a vitezelor de nchidere i deschidere ?

Viteza medie: 3 ( 4 m/s.

Viteza instantanee: 6 ( 8 m/s.

15. Care sunt funciunile mecanismului de acionare ?

1. s asigure viteza necesar de deschidere i nchidere a contactelor

2. asigurarea distanei suficiente dup deschidere ntre contacte pentru a nu se reaprinde arcul

Lucrarea 14 Separatorul de medie tensiune

1. Definiia separatorului i destinaia sa.

Acesta este un aparat cu comutaie mecanic destinat s deschid i s nchid circuitul n absena sarcinii. Rolul principal este de a separa n mod vizibil poriuni din circuite sub tensiune de restul instalaiei n ideea de protecie a operatorului. Pentru aceasta el se monteaz mereu n serie cu ntreruptorul de putere, nchiderea i deschiderea fiind n interblocaj cu ntreruptorul n sensul c la nchidere se nchide mai nti separatorul i apoi ntreruptorul, iar la deschidere se deschide mai nti ntreruptorul i apoi separatorul. n poziia nchis pn s deschid ntreruptorul el trebuie s suporte curentul se stabilitate dinamic (curentul de lovitur) i curentul de stabilitate termic. Deschiderea sub sarcin a unui separator este echivalent cu un scurtcircuit net dezastruos pentru instalaie. Acest scurtcircuit poate apare ntre faze sau ntre faza care se deschide i pmnt din cauza ionizrii aerului de ctre cmpul electric intens al arcului electric crend astfel o punte de conducie.

*Curentul de stabilitate dinamic (idin) = este de fapt curentul de lovitur (il), se msoar n kAmax, fiind cel mai mare curent posibil n cazul unui scurtcircuit asimetric de asimetrie maxim. Pe aparate el semnific curentul de lovitur pe care l suport aparatul fr a se deteriora mecanic sau electric. Acest curent trece o singur dat.

idin = il = k = 1,8 IAcest curent ajut la conectarea aparatului n cazul n care se nimerete s se conecteze chiar n acel moment (al curentului de lovitur) aparatul s reziste.

*Curentul de stabilitate termic (It1) = este curentul kAef care l suport aparatul fr ca el s se deterioreze dac acesta dureaz 1 secund. Indicele indic numrul de secunde.

2. Tipuri constructive i funcionale de separatoare.

Dup tensiunea nominal sunt separatoare de:

medie tensiune (MT);

nalt tensiune (T);

foarte nalt tensiune (FT);

ultra nalt tensiune (UT).

Dup micarea cuitelor:

separatoare cu rotaie (de tip cuit);

separatoare cu dubl micare de rotaie (de tip rotativ, cel cu acionare pneumatic);

separatoare cu micare de translaie i de rotaie (de tip pantograf).

Dup locul de montare:

separatoare de interior ;

separatoare de exterior .

Dup tipul constructiv:

separatoare monopolare ;

separatoare tripolare.

Dup rolul n reea (este acelai aparat, dar cu alt rol):

- separator de bare (leag barele de tensiune cu liniile de alimentare);

- separator pentru cupl (asigur trecerea de la un sistem de bare la altul);

- separator de linie (montat ntre linie i sarcina de comutat de ctre ntreruptor i separat de separator);

- separator de punere la pmnt (asigur ca arcul electric s nu apar ct timp circuitul este deschis, n regim permanent sau la conectare acesta fiind deschis).

3. Locul de montare i rolul separatorului ntr-o reea.

Vezi ntrebarea numrul 1 i utlima clasificare.

4. Moduri de acionare pentru separatoare.

Manual.

Mecanism pneumatic (cu aer comprimat) cu cremalier care transform micarea de translaie n micare de rotaie.

Mecanism cu servomotor.

Mixt.

5. Interpretai principalele mrimi scrise pe plcua cu date a separatoarelor.

Un = tensiunea nominal este acea tensiune pe care separatorul o suport un timp nelimitat fr a se deteriora electric sau mecanic.

In = curentul nominal este acel curent pe care separatorul l suport un timp nelimitat fr a se deteriora electric sau mecanic.

Sr = puterea de rupere, este o mrime fictiv, egal cu produsul dintre tensiunea nominal i curentul de rupere. Acest curent de rupere este valoarea efectiv a curentului rupt. De obicei acesta se presupune a fi valoare efectiv a unui scurtcircuit simetric.

Sr = Un ( Ir ( Un ( Isc = Ssc (puterea de scurtcircuit)

6. Definiia separatorului de sarcin; domenii de utilizare i performane.

Un aparat cu comutaie mecanic destinat a nchide curentul nominal, a suporta curentul nominal, de suprasarcin i scurtcircuit i de a deconecta curentul nominal.

Din aceast cauz aceste separatoare sunt prevzute cu camer de stingere i sigurane fuzibile. Din aceast cauz a camerei de stingere contactele nu mai sunt vizibil separate.

Separatorul de suprasarcin se utilizeaz n urmtoarele cazuri:

- comutaia bateriilor de condensatoare cu puteri pn la aproximativ 1200kVAr i tensiune nominal pn la 24kV;

- nlocuirea ntreruptorului n punctele din reele, n care puterea de scurtcircuit este foarte mic;

- n reele buclate, cu destinaia de a nchide sau deschide bucla de sarcin nominal de trecere;

- conectarea i deconectarea liniilor n gol i a cablurilor n gol, cnd curentul comutat este mai mic dect curentul nominal al aparatului

Performane: Tabelul 10.2 pg 154 Vol.2 sau pe scurt:

Un = 10kV...1000kV

In = 630A...2500A...4000A (de la ntreruptorul nseriat)

Ir = nu are aa ceva definit deoarece separatorul nu rupe nici un curent, el comut cnd nu exist sarcin (tensiune sau curent)

It = pn la 40 kA

idin = pn la 120 kA (cam de 3 ori It)

7. Tipuri constructive de separatoare de sarcin.

Cu camer plat (din plexiglas) i cu camer tubular.

8. Alte informaii (date de Florin Clin)

Elemente constructive: cale de curent pus pe izolatoare din cupru pentru a fi mai ieftin, dar argintate pentru a nu se oxida; mecanism de acionare; asiu; resoarte lamelare care asigur fora n contact sau forma cii de curent care prin efect electrodinamic fiind parcurse de curent de acelai sens se atrag. Separatorul de sarcin are n plus: contacte de arc din W, camer de stingere cu perei din plexiglas, material gazogen care n momentul apariiei arcului l nbue pentru c acesta nu mai are oxigenul necesar arderii.La aceste separatoare principiul de stingere al arcului este lungirea, rcire i nbuirea arcului.

Rilelele (fustele separatorului): trebuie meninute curate pentru a asigura o linie de conturnare ct mai lung. O ril este cam 5kV.

ud

t

pentru vid

pentru ulei

W-Cu (contacte de scurtcirucit)

Cu Ag (10() (contacte de regim permanent)

Ag pt. c are rezisten de contact mic i nu oxideaz.

buzunarele camerei de stingere din prepan (carton electrotehnic)

_1099946081.unknown

_1100367760.unknown

_1100367781.unknown

_1100372752.unknown

_1099946051.unknown