Proiect de EE - Calea de Curent a Intreruptorului USOL 250

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI

PROIECT

PROIECTAREA CAII DE CURENT A UNUI INTRERUPTOR DE PUTERE DE JOASA

TENSIUNE

Student: MARIN ALIN CRISTIAN Facultatae de Inginerie Electrica

Anul: III, Grup: 132 SE Profesor indrumantor: Mihai Petruta

CUPRINS

Tema proiectului .................................................................................. 3 Continutul proiectului ......................................................................... 3 Cap. 1 Introducere

1.1 Definitie, Clasificare si simbolul intreruptorului ............................4 1.2 Schema bloc a intreruptorului de de putere de joasa tensiune ...... 6 1.3 Schema cinematica de principiu a intreruptorului de putere ......... 7 1.4 Schema cinematica a intreruptorului de tip USOL 250 ................. 8

Cap. 2 Proiectarea caii de curent si a camerei de stingere 2.1 Verificarea in regim nomina ......................................................... 9 2.2 Calculul locului ingust in regim nominal .................................... 10 2.3 Verificarea incalzirii contactelor ................................................. 12 Cap. 3 Verificarea in regim de scurtcircuit 3.1 Calea de curent in regim de scurtcircuit ..................................... 13 3.2 Calculul curentului necesar topirii contactelor ........................... 15 3.3 Calculul injectiei de curent ......................................................... 17 Observatii si concluzii .......................................................................... 21 Bibliografie ............................................................................................23

- 2 -

Tema proiectului

Sa se proiecteze calea de curent a unui intreruptor de putere de joasa tensiune de tip USOL 250, cunoscand urmatoarele date nominale:

Tensiune nominala: Un=380 V Curentul nominal: In=1600 A Capacitatea de rupere: Ir=25 kA Rigiditatea dielectrica: Ud=8 kV

Timpul descurtcircuit: ts=10 I100 ms

Continutul proiectului

I. Cap. 1 Introducere

1.1 Definitie, Clasificare si simbolul intreruptorului 1.2 Schema bloc a intreruptorului de de putere de joasa tensiune 1.3 Schema cinematica de principiu a intreruptorului de putere

1.4 Schema cinematica a intreruptorului de tip USOL 250 Cap. 2 Proiectarea caii de curent si a camerei de stingere 2.1 Verificarea in regim nomina 2.2 Calculul locului ingust in regim nominal 2.3 Verificarea incalzirii contactelor Cap. 3 Verificarea in regim de scurtcircuit 3.1 Calea de curent in regim de scurtcircuit 3.2 Calculul curentului necesar topirii contactelor 3.3 Calculul injectiei de curent II. Observatii si concluzii

- 3 -

Cap. 1 Introducere 1.1 Definitie, clasificare, simbolul intreruptorului

Definitie Intreruptorul este un aparat de comutatie mecanica, capabil sa suporte, sa

inchida si sa deschida curentii in conditii normale de functionare si curenti de avarie (suprasarcina prelungita, scurtcircuit) in conditii prestabilite.

Spre deosebire de contactorul electromagnetic, care este aparat de comutatie, intreruptorul de putere de joasa tensiune este si aparat d eprotectie, deoarece este echipat cu declansatoare sensibile la defecte (scurtcircuit, suprasarcina sau tensiune redusa) care determina intreruperea circuitului intr-un timp relativ scurt.

Aparatul de comutatie este un sistem electric sau electromagnetic cu ajutorul caruia se intrerupe un circuit electric.

Din punct de vedere structural aparatele de comutatie se impart in 2 mari categorii:

1. Aparate de comutatie mecanica (intreruptoare de putere, contactoare electromagnetice, separatoare de sarcina);

2. Aparate de comutatie statica.

Aparatele de comutatie mecanica au cel putin un element mobil pe durata efectuarii comutatiei.

Caracteristic aparatelor de comutatie mecanica destinate a comuta sub sarcina este aparitia arcului electric intre eleentele de contact, cu ajutorul carora se face comutatia.

Rolul functional al aparatelor de comutatie

Pe de o parte rolul aparatelor de comutatie este de a dirija fluxul de energie pe

bare, linii electrice, retele de distributie, de la surse de energie la receptori. Pe de alta parte au rolul de a oferi protectie importiva suprasarcinii,

scurtcircuitului si suprasarcinilor. Clasificare In tehnica aparatajului electric d-au stabilit urmatoarele constructii de

intreruptoare de putere: 1. Intreruptoare pentru instalatii interioare, care suporta un curet

nominal In=6...16A, si au capacitatea de rupere IR=1...2 kA; 2. Intreruptoare compacte cu performante medii care suporta curenti

nominali In=80...800A, si au capacitatea de rupre IR=3...25kA; 3. Intreruptoare de mare putere cu performante superioare, capabil sa

suporte In=1000...4000ª si au o capacitate de rupere IR=50...55kA; 4. Intreruptoare limitatoare – acopera intreaga gama de curenti si

capacitati de rupere: In=16...2500A si IR=25...100kA

- 4 -

! Observatie: In toate aparatele de curent alternativ intreruperea arcului electric se realizeaza in camera de stingere, care functineaza pe baza principiului de nisa si efectului de electrod. Prin efectul de nise arcul electric, dezvoltat intre piesele de contact, este introdus in camera de stingere si apoi este divizat intr-un numar de segmente egal cu numarul de intervale intre placile feromagnetice sub forma literei V. In acest mod apare efectul de electrod, adica de formare a caderilor de tensiune la anod si catod.

Simbol intreruptor de putere de joasa tensiune

- 5 -

1.2 Schema bloc a intreruptorului de joasa tensiune 1. Polii principali; 2. Polii auxiliari 3. Declansatoare termice; 4. Declansatoare electromagnetice; 5. mecanismul intreruptorului; 6. Declansator de tensiune minima; 7. Declansator cu curent de injectie.

- 6 -

1.3 Schema cinematica de principiu a intreruptorului de putere

Functiile mecanismului sunt urmatoarele: * mentine intreruptorul inchis si zavoraste energia, acumulata intr-un resort, necesara operatiei de deschidere; * asigura declansarea intreruptorului folosind o energie minima; * asigura declansarea libera, adica la persistenta unei comenzi de declansare aparatul nu pote fi inchis si nici mentinut inchis; * asigura viteze necesare pieselor mobile de contact, la inchidere si la deschidere.

Realizarea functiilor mentionate se realizeaza folosind energia acumulata in resoarte si utilizand componenete mecanice de tip clinchet, genunchi, parghii, etc. In figura de mai jos se prezinta o schema cinematica de principiu prin care se asigura functiile mintionate ale mecanismului. Inchiderea s-a efectuat acitonanad parghia 1 cu forta Fi, eliberata de un resort nefigurat in schema. Pe parghia 2 se afla elementul mobil de contact , iar pe calea de curent 3 cel fix. Forta de apasare in contact este asigurata de resortul 6. Se stabileste clichetarea intre parghiile 4 si 5, iar resortul 7 se comprima si deci in el se acumuleaza energie. Dupa clichetare, forta Fi nu se mai retine energia necesara deschiderii aparatului fiind eliberata de resortul 7, prin actiunea fortei de declansare Fd la extremitatea parghiei 5. Pentru a asigura deschiderea aparatului cu energie minima, este necesar ca l2 > l1.

Stingerea arcului electric in camera de stingere se efectueaza pe baza efectului de electrod asociat cu efectul de nise.

- 7 -

1.4 Schema cinematica a intreruptorului de putere de tip USOL 290

- 8 -

Cap. 2 Proiectarea caii de curent si a ca,erei de stingere

2.1 Verificarea in regim nominal 2.2 Calculul locului ingust in regim nominal

Pentru proiectarea caii de curent si a camerei de stingere se fac verificari in

regim nominal de functionare si in regim de scurtcircuit.Aceste verificari se fac pentru a stabili daca calea de curent si camera de stingere suporta temperaturi mai mari datorate efectului Joule stabilit la trecerea cirentului prin intreruptor.

Totodata se face si verificarea pastilelor de contact, intrucat la temperaturi mari se poate topi materialul din care este realizat contactul sau isi poate pierde proprietatile fizica-chimice.

Cl

AJ

p

CCu °== ° 6.28*

**max 20

αρθο

mmlgradm

WmmA

m

p

CCu

140*

19

600

10*75.1

2

2

820

=

=

=

Ω= −°

α

ρ

J

1600

600 10 6−⋅:=

A

m2

- 9 -

θmaxθomax

1 αR θomax⋅−:=

°=−

= − 62.316.28*10*41

6.28max 3θ

βα lp⋅ ρcu αR⋅ J2⋅ A⋅−

λ A⋅:=

165.310*600*393

10*600*10*600

1600*10*4*10*75.110*140*19

6

62

6383

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−

= −

−−

−−−

β

l1=150mm

A1 3.14 100⋅ 10 6−⋅:= m2

J1

1600

3.14 100⋅ 10 6−⋅:=

A

m2

lp1 2 3.14⋅ 10⋅ 10 3−⋅:= m

θ

ρcu l1⋅ J12⋅ A1⋅ 2 λ⋅ β⋅ A⋅ θmax⋅+

2 λ⋅ β⋅ A⋅ α lp1⋅ l1⋅+ ρcu αR⋅ l1⋅ J12⋅ A1⋅−:=

C°= 25.43θ

- 10 -

Graficul de variatie a temperaturii (in contacte)

θi = θ θmax−( ) e β− x⋅⋅ θmax+ ) o

C o C

o C

o C

o C

o C

θ1 θ θmax−( ) e β− x1⋅⋅ θmax+:= θ1 32.546=

θ2 θ θmax−( ) e β− x2⋅⋅ θmax+:= θ2 32.295=

θ3 θ θmax−( ) e β− x3⋅⋅ θmax+:= θ3 31.641=

θ4 θ θmax−( ) e β− x4⋅⋅ θmax+:= θ4 31.621=

θ5 θ θmax−( ) e β− x5⋅⋅ θmax+:=

θ6 θ θmax−( )e β− x6⋅ θmax+:=

θ5 31.621=

x1 0.8:=

x2 0.9:=

x3 2:=

x4 3:=

x5 5:=

θ6 31.621= x6 6:=

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7

X [m]

o [ C

]

C

T

ma °=

===

20

316.0165.311

1

θβ

- 11 -

2.3 Verificarea incalzirii contactelor

Pentru verificarea contactelor se utilizeaza relatia Frantz-Lorentz:

4)(

222

0UTTL =−• θ

25.42

2030

85.3357.422015.27315.273

10*41.2

0

28

=

°==

=++=++=

=

∗

∗

−

θ

θ

θθ

CmvU

TkWL

ma

ma

Din relatia Frantz-Lorentz se scoate Tθ

25.1459.323185.335

59.32110*4.2

85.335*10*4.24

10*900

*4

0

8

286

20

2

=−=−=

=+

−

=

+−

=

−

−−

θ

θ

θ

θ TT

T

L

TLU

T

C

Calculul factorului de corectie pentru conductoare de sectiune circulara

β1α lp1⋅ αR ρcu⋅ J12⋅ A1⋅−

λ A1⋅:=

( )[ ]6

6223

2833

1 10*100**393

10**10*10*10*

1600*10*75.1*10*410*10**2*19

−

−

−

−−− −

=π

ππ

π

β

246.21 =β

- 12 -

445.0246.211

1 ===β

T

Valorile obtinute in urma calculelor se regasesc in intervalele teoretice, fapt ce

ne arata ca incalzirea contactelor nu duce la detariorarea sau distrgerea acestora.

Cap. 3 Verificarea in regim de scurtcircuit

3.1 Calea de curent in regim de scurtcircuit Pentru a verifica regimul de scurtcircuit trebuie sa punem conditia:

CSC °≤+ 2002 θθ θ2 este temperatura de preincalzirea caii de curent tinand cont de m.a. θsc este surplusul de temperatura dat de curentul de sc. in calea de curent

Cma °=+=+= ∗ 255.6325.43202 θθθ

]1****

)[exp1( 12

0

02 −⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+= ° tJ

Ck

echCCuRa

Rsc

ραα

θθ

kAJmst

mgradmWsC

gradmW

k

ech

CCu

R

a

25100,80,60,40,20,10

10*59.1

10*45.3

*10*6

2.1

1

60

36

0

23

==

Ω=

=

=

=

−°

−

−

ρ

α

- 13 -

Pentru t1=10ms

079025.115110*10*10*25*10*45.3

10*59.1*10*6*2.1exp*10*4179.62 362

6

63

3 =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += −

−−

−SCθ

Pentru t1=20ms

07902526.115110*20*10*25*10*45.3

10*59.1*10*6*2.1exp*10*4179.62 362

6

63

3 =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += −

−−

−SCθ

Pentru t1=40ms

07025521.115110*40*10*25*10*45.3

10*59.1*10*6*2.1exp*10*4179.62 362

6

63

3 =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += −

−−

−SCθ

Pentru t1=60ms

07902581.115110*60*10*25*10*45.3

10*59.1*10*6*2.1exp*10*4179.62 362

6

63

3 =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += −

−−

−SCθ

Pentru t1=80ms

079026042.115110*80*10*25*10*45.3

10*59.1*10*6*2.1exp*10*4179.62 362

6

63

3 =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += −

−−

−SCθ

Pentru t1=100ms

079026302.115110*100*10*25*10*45.3

10*59.1*10*6*2.1exp*10*4179.62 362

6

63

3 =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += −

−−

−SCθ

isc=10,20,40,50,70,100 kA

O sc=f(Isc/t)

115,0790248

115,079025

115,0790252

115,0790254

115,0790256

115,0790258

115,079026

115,0790262

115,0790264

0 2 4 6 8 10 1

Isc [A]

O [

C

2

]

- 14 -

Datorita regimului de scurtcircuit suptatemperatura a crescut de 2...3 ori fata de supratemperatura in regimul nominal de functionare.

Incalzirea SCθ depinde de de natura conductorului si de a izoatiei utilizate. Ca urmare calea de curent trebuie astfel proiectata incat in urma supraincalzirii la scurtcircuit sa nu se modifice considerabil calitatile mecanice ale conductorului si izolatiei.

Teoretic valoarea supratemperaturii, SCθ , este in jur de 120 … 200 grade Celsius. Cu alte cuvite trebuie indeplinita conditia CSC °≤+ 2002 θθ si nu trebuie ca

SCθ sa depaseasca mai mult de 3 ori valoarea supratemperaturii in regin nominal. In cazul caii de curent a intreruptorului USOL 250 valoarea lui SCθ este in jur

de 115 , deci respecta conditiile impuse, fapt ce ne arata ca respectiva cale de curent va rezista la aparitia scurtcircuitului, fara se deteriora sau a-si schimba proprietatile fizico-mecanice.

C°

*In ceea ce priveste graficul SCθ =f(Isc), acesta nu seamana cu cel teoretic. Acest lucru se datoreaza unei erori aparute in datele furnizate pentru efectuarea calculelor.

3.2 Calculul necsar topirii contactelor

Forta specifica

NfIFAIANf

spnn

n

ps

14401600*9.01600

9.0

==•==

=

Temperatura de preincalzire in zona contactelor

04.5779.4225.14 =+=+= ∗θθθ cp

2100mNH =

Caldura specifica la temperaturi mari

gradmWsc 3

610*70 −=

t1=10, 20, 40, 60, 80, 100 ms

I8 c⋅

3 αR⋅ ρcuo⋅ H2⋅ln

1 αR θp θ+( )⋅+

1 αR θp⋅+⎡⎢⎣

⎤⎥⎦

⋅Fn

t1⋅:=

t1

- 15 -

Penrtu t1=10 ms ( ) 33

3

263

6

10*849.810

1440*04.57*10*41

10*41ln*

100*10*59.1*10*4*31070*8

=+

++−= −

∗−

−−

− θθ pI


3

263

6

10*328.620

1440*04.57*10*41

10*41ln*

100*10*59.1*10*4*31070*8

=+

++−= −

∗−

−−

− θθ pI


3

263

6

10*475.440

1440*04.57*10*41

10*41ln*

100*10*59.1*10*4*31070*8

=+

++−= −

∗−

−−

− θθ pI


3

263

6

10*653.360

1440*04.57*10*41

10*41ln*

100*10*59.1*10*4*31070*8

=+

++−= −

∗−

−−

− θθ pI


3

263

6

10*164.380

1440*04.57*10*41

10*41ln*

100*10*59.1*10*4*31070*8

=+

++−= −

∗−

−−

− θθ pI

Penrtu t1=100 ms ( ) 33

3

263

6

10*83.2100

1440*04.57*10*41

10*41ln*

100*10*59.1*10*4*31070*8

=+

++−= −

∗−

−−

− θθ pI

0,00E+00

1,00E+03

2,00E+03

3,00E+03

4,00E+03

5,00E+03

6,00E+03

7,00E+03

8,00E+03

9,00E+03

1,00E+04

0 20 40 60 80 100 12

t [ms]

Isc

[A]

0

- 16 -

3.3 Calculul injectiei de curent

θx f t1( ):= f pentru valori ale curentului Isc

θx icalzirea suplimentara a contactelor in regim de sc. in pozitia inchis

θxRc Isc2⋅ t1⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

Rc Rc

UcInom

:= Rc 1.875 10 5−×= Ω

D1 75 10 3−⋅:= m D2 50 10 3−⋅:= m

Aπ4

D12 D22−( )⋅:= A 2.454 10 3−×= m2

Isc 10000:= A

θxRc Isc2⋅ t1⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t1 10 10 3−⋅:= θx 1.171= s

θxRc Isc2⋅ t2⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t2 20 10 3−⋅:= θx 1.655= s

θxRc Isc2⋅ t3⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t3 40 10 3−⋅:= θx 2.341= s

θxRc Isc2⋅ t4⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t4 60 10 3−⋅:= θx 2.867= s

θxRc Isc2⋅ t5⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t5 80 10 3−⋅:= θx 3.311= s

θxRc Isc2⋅ t6⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t6 100 10 3−⋅:=

θx 3.702= s

Isc 20000:= A

θxRc Isc2⋅ t1⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t1 10 10 3−⋅:= θx 4.682= s

θxRc Isc2⋅ t2⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t2 20 10 3−⋅:= θx 6.621= s

θxRc Isc2⋅ t3⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t3 40 10 3−⋅:= θx 9.364= s

- 17 -

θxRc Isc2⋅ t4⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t4 60 10 3−⋅:= θx 11.469= s

θxRc Isc2⋅ t5⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t5 80 10 3−⋅:= θx 13.243= s

θxRc Isc2⋅ t6⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t6 100 10 3−⋅:= s θx 14.806=

Isc 40000:= A

θxRc Isc2⋅ t1⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t1 10 10 3−⋅:= θx 18.728= s

θxRc Isc2⋅ t2⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t2 20 10 3−⋅:= θx 26.486= s

θxRc Isc2⋅ t3⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t3 40 10 3−⋅:= s θx 37.457=

θxRc Isc2⋅ t4⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t4 60 10 3−⋅:= θx 45.875= s

θxRc Isc2⋅ t5⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t5 80 10 3−⋅:= θx 52.972= s

θxRc Isc2⋅ t6⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C θx 59.224= t6 100 10 3−⋅:= s

Isc 60000:= A

θxRc Isc2⋅ t1⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t1 10 10 3−⋅:= θx 42.139= s

θxRc Isc2⋅ t2⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t2 20 10 3−⋅:= s θx 59.593=

θxRc Isc2⋅ t3⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t3 40 10 3−⋅:= θx 84.278= s

- 18 -

θxRc Isc2⋅ t4⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

θxRc Isc2⋅ t5⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t4 60 10 3−⋅:= θx 103.219= s

o C t5 80 10 3−⋅:= s θx 119.187=

θxRc Isc2⋅ t6⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o θx 133.255= C t6 100 10 3−⋅:= s

Isc 80000:= A

θxRc Isc2⋅ t1⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t1 10 10 3−⋅:= θx 74.914= s

θxRc Isc2⋅ t2⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t2 20 10 3−⋅:= s θx 105.944=

θxRc Isc2⋅ t3⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t3 40 10 3−⋅:= s θx 149.827=

θxRc Isc2⋅ t4⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t4 60 10 3−⋅:= θx 183.5= s

θxRc Isc2⋅ t5⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t5 80 10 3−⋅:= s θx 211.888=

o C θx

Rc Isc2⋅ t6⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:= t6 100 10 3−⋅:= θx 236.898= s

Isc 100000:= A

θxRc Isc2⋅ t1⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t1 10 10 3−⋅:= s θx 117.052=

θxRc Isc2⋅ t2⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t2 20 10 3−⋅:= s θx 165.537=

θxRc Isc2⋅ t3⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t3 40 10 3−⋅:= θx 234.105= s

θxRc Isc2⋅ t4⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t4 60 10 3−⋅:= s θx 286.719=

θxRc Isc2⋅ t5⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t5 80 10 3−⋅:= s θx 331.074=

- 19 -θx

Rc Isc2⋅ t6⋅

A π λ⋅ co⋅⋅:=

o C t6 100 10 3−⋅:= θx 370.152= s

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Isc [A]

0x [C

]

- 20 -

4. Observatii si concluzii

Intreruptoarele de putere de joasa tensiune sunt aparate de conutatie cu o larga utilizare in domeniul electric si energetic.

Dupa cum se spune si in definitia intreruptorului acesta este un aparat de comutatie mecanica, capabil sa suporte, sa inchida si sa deschida curentii in conditii normale de functionare si curenti de avarie (suprasarcina prelungita, scurtcircuit) in conditii prestabilite.

Intreruproarelel sunt folosite pentru asigurarea alimentarii cu energie electrica a unor aparate sau retele, dar totodata protejeaza si sistemul in care este montat de eventuale avarii.

Pentru asigurarea functiilor prezentate anterior (si la punctul 1.3) intreruptorul trebuie proiectat cu atentie. In primul rand trebuie analizate conditiile in care intreruprorul va functiona si apoi solicitarile si sarcinile (curenti si tensiuni), la care este supus in mod normal si la care poate fi supus in cazul unei avarii sau supraincaracari a retelei/sistemului.

In cadrul proiectului, se fac verificarile in regimurile de functionare pe care intreruptorul trebuie sa fie capabil sa le suporte si se simuleaza anumite situatii reale ce pot aparea in functionarea acestuia (pentru a vedea comportamentul intreruptorului). In cadrul porcesului de proiectare se incearca sa se elimine orice eroare sau defect ce ar putea aparea in timpul functionarii.

In urma calculelor si simularilor efectuate se obtine un set de valori si date, care sunt analizate si comparate cu valorile date prin tema de proiect si cu cele standardizate de Comisia Electrotehnica Internationala (CEI). Daca acestea nu corespund se trece la optimizarea proiectului si se cauta solutii constructive care sa asigure pe de o parte calitatea produsului si fiabilitatea acestuia, iar pe cealalta parte se urmareste reaizarea intreruptorului cu costuri minime si performante maxime.

In cadreul proiectarii caii de curent a intreruptorului se tine seama de valoarea curentilor ce o parcurg (atat in regim normal de functionare cat si in regim de avarie).

Una dintre problemele care apar la orice aparat cu comutatie mecanica (si implicit si in cazul intreruptoarelor) este stingerea arcului electric aparut la cuplarea/decuplarea contactelor. In cazul aparatelor de comutatie arcul electric are efect negativ, acesta deteliorand contactele si daca nu este intrerupt in timp util acesta poate duce la neindepinirea functiei de protectie pentru care a fost proiectat intreruptorul.

Pentru inlaturarea acestui neajuns s-a proiectat o camera de stingere cu placute feromagnetice, care stinge arcul electric pe baza efectului de electrod combinat cu efectul de nisa. Functioneaza camerei de stingere este urmatoarea: prin efectul de nise arcul electric, dezvoltat intre piesele de contact, este introdus in camera de stingere si apoi este divizat intr-un numar de segmente egal cu numarul de intervale intre placile feromagnetice sub forma literei V. In acest mod apare efectul de electrod, adica de formare a caderilor de tensiune la anod si catod.

Tot in cadrul proiectarii caii de curent sunt proiectate si contactele, care trebuie sa asigure o buna conductie, dar totodata trebuie sa fie si rezistente, intrucat in urma producerii arcului electric are loc o migratie de material intre contacte, iar in cazul suprasarcinilor, acestea se pot topi,deoarece curenteu care le parcurge are valori foarte mari. In cazul intreruptorului de fata calea de curent a fost realizata din AgSn-O, care confera acesteia (caii de curent) o duritate si o conductivitate mare. Contactele sunt realizate dintr-un material sintetizat din W (Wolfram) si Cu (cupru);

- 21 -

Cu asigura rezistenta mica la contact (si impicit o conductivitate buna), iar wolframul asigura rezistenta contactului la temperaturi ridicate (produse de arcul electric).

Comanda intreruptorului USOL 250 se face manual prin internediul unei parghii, care tensioneaza un resort.

Exista si variante de intruptoare care pot executa operatiile de inchidere sau deschidere a circuitelor fara ca operatorul sa fie langa aparat. Inchidere/deschidere se realizeaza ca urmare a unei comenzi date de un releu sau de un operator aflat la distanta. Aceste tipuri d eintreuptoare servesc, indeosebi, pentru comanda si protectia motoarelor electrice, dar sunt folosite si pentru conectarea si deconectarea circuitelor de orice fel, comanda de conectare si in special cea de deconectare putand fi data de un releu care supravegheaza functionarea corecta a instalatiei (protectia impotriva suprasarcinilor, a scurtcircuitelor, a caderii de tensiune etc.).

- 22 -

Bibliografie 1. G. Hortopan – “Aparate de comutatie”-vol.1, Editura Tehnica,

Bucuresti, 1993; 2. G. Hortopan – “Aparate de comutatie”-vol.2, Editura Tehnica,

Bucuresti, 1993; 3. G. Hortopan – “Tehnica fenomenelor rapide in aparate

electrice”, Editura Tehnica, Bucuresti, 1996; 4. Indrumar de laborator de aparate electice, Editura UPB, 2005; 5. www.apar.pub.ro

- 23 -

Proiect de EE - Calea de Curent a Intreruptorului USOL 250

Documents

Transcript of Proiect de EE - Calea de Curent a Intreruptorului USOL 250