of 27 /27
Aparate Electrice Speciale

Aparate Electrice Speciale

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Aparate Electrice Speciale. Cuprins. Surse Modulare d e Curent ș i Tensiune Aparate Electrice Speciale Pentru Reglajul Tensiunii Convertoare de Energie Electrică Aparate c u Contacte Metalo – Lichide Aparate Pentru Stingerea Câmpului Magnetic ș i c u Comuta ț ie Fără Arc Electric - PowerPoint PPT Presentation

Text of Aparate Electrice Speciale

  • Aparate Electrice Speciale

  • CuprinsSurse Modulare de Curent i TensiuneAparate Electrice Speciale Pentru Reglajul TensiuniiConvertoare de Energie ElectricAparate cu Contacte Metalo LichideAparate Pentru Stingerea Cmpului Magnetic i cu Comutaie Fr Arc ElectricAparate Electrice PirotehniceRelee Digitale

  • Aparate Electrice SpecialeSurse modulare de curent i tensiune

  • Consideraii generaleAvnd n vedere multitudinea aparatelor de comutaie i n special numrul de ntreruptoare automate de joas tensiune, se impune o verificare a acestora, att n uniti fixe (ateliere de reparaii, standuri de ncercare) dar i la locul de montaj (uniti de producie, staii electrice, posturi de transformare etc.).

    Exist puine tipuri de surse de curent mobile sau transportabile cu performane acceptabile ncercrilor. Trusele transportabile cunoscute nu depesc puteri de 1kVA (pentru 1kA) cnd sunt formate dintr-o singur unitate (transformator tensiune-curent alimentat prin intermediul unui autotransformator reglabil) i nu trec n general de 5kVA (peste 2...4kA) cnd sunt divizate n trei uniti transportabile: autotransformator, transformator tensiune-curent i blocul cu aparatele de msur (pentru curent, tensiune i eventual timp) asociat eventual cu trusa de tensiune.

    Una din primele variante ale unei astfel de surse de curent este prezentat principial n Fig.1.1

  • Fig.1.1 Surs modular de curent : vedere general, b) seciune transversal;M1, M2, M3 module; P1, P2, P3 primare; S1, S2, S3 secundare

  • Scheme electrice echivalente n cele ce urmeaz se vor face o serie de consideraii i analize privind ecuaiile funcionale ale surselor de curent sau de tensiune i schemele lor echivalente, avnd n vedere urmtoarele ipoteze: pierderile n fierul miezului magnetic sunt considerate foarte mici, neglijabile; miezurile sunt nesaturate, funcionarea avnd loc pe poriunea liniar a caracteristicii B (H) a miezului magnetic; se consider c modulele au circuitele magnetice identice; n scrierea ecuaiilor se utilizeaz convenia de la receptor pentru bobinele primare i cea de la generator pentru secundare (secundarul comun).

    Fig.1.2 Schema de principiu a sursei cu dou module feromagnetice cu primare independente i secundar unic

  • 1.11.21.3n cazul construciei date, pentru claritate considernd N3 = 1, Fig.1.3, se observ c situaia este echivalent cazului a dou transformatoare la care primarele P1 i P2 sunt alimentate de la aceeai surs sau de la surse diferite de tensiune, iar secundarele (monospir) sunt nseriate.

    n cazul n care N3 1 se poate remarca nserierea spir cu spir, n alternan, a secundarelor. Analiznd acest montaj se constat c, funcional, se obine acelai rezultat dac secundarele sunt nseriate conform Fig.1.4.

  • Fig.1.3 Schema de principiu a sursei modulare cu secundar unic monospirFig.1.4 Schema de principiu pentru module independente cu primare separate i secundarele nseriate

  • Sistemul de ecuaii n acest caz, cu circuitul secundar n gol, este urmtorul: sau,

  • n cazul n care n secundar exist o sarcin cu parametrii R, L, C, conform Fig.1.2 se obine sistemul de ecuaii:

  • Modelarea surselor modulare S-a considerat o surs format din trei module feromagnetice, Fig.1.11. Fig.1.11 Schema principial a sursei cu trei module feromagneticeSe poate scrie urmtorul sistem general de ecuaii:

  • Semnalele fiind sinusoidale se poate avea n vedere regimul cvasistaionar, miezurile fiind departe de saturaie (n zona liniar), sistemul de ecuaii capt forma:unde:

  • Schema electric echivalent este reprezentat n Fig.1.12 i este construit pe baza schemei echivalente n T a transformatorului monofazat, rezultnd o schem n 3T. Fig.1.12 Schema electric echivalent a sursei cu trei module

  • Reglarea mrimilor n secundar Se au n vedere urmtoarele ipoteze: sunt doar trei module, identice electric i magnetic; miezurile magnetice se af1 departe de saturaie; regimul de lucru este cvasistaionar cu semnale sinusoidale, liniar. Ca i n cazul altor tipuri de surse, reglajul mrimilor se poate face n dou moduri:a) reglajul n trepte:prin conectarea bobinelor primare n serie / paralel;prin modificarea numrului de module "active" (cu primarele alimentate), fa de numrul de module "pasive" (cu bornele nfurrilor primare scurtcircuitate);prin modificarea numrului de spire n secundar.

    b) reglajul continuu : prin modificarea tensiunii de alimentare (continuu) a primarului unui modul celelalte aflndu-se n stare "activ" (alimentate cu tensiunea maxim admis) sau "pasiv"; prin modificarea valorii unei impedane aflate la bornele primare; prin modificarea tensiunii de alimentare n mod continuu la toate primarele conectate n serie sau paralel; prin nserierea n circuitul secundar a unei impedane variabile.

  • n cele ce urmeaz se analizeaz doar cazul practic de reglaj specific acestor tipuri de surse i anume reglajul n trepte prin modificarea numrului de module "active", iar continuu prin alimentarea cu tensiune variabil, de la zero la valoarea maxim admis, a primarului unui singur modul. Schema principial este prezentat n Fig.1.14. Fig.1.14 Schema principial pentru analiza reglrii mrimilor Cu secundarul n gol tensiunea Us este dat de expresia urmtoare:

  • Expresia evideniaz faptul c valorile tensiunii secundare depind de modul n care se sumeaz tensiunile electromotoare ce iau natere n secundar datorit fluxurilor independente mpl, mp2. Deci variaia tensiunii electromotoare rezultante se poate obine astfel n dou moduri:a) Iniial se impune fluxul mp2 = 0, iar fluxul mp1 se variaz continuu de la zero pna la valoarea maxim admis; apoi se menine constant i se variaz al doilea flux (mp2) de la zero la valoarea sa maxim, avnd grij s se obin o "sumare" cu primul flux. Dac sunt mai mult de dou module procesul poate continua ca la al doilea modul. Se poate astfel realiza variaia continu a tensiunii sau/i n trepte. b) Se menine t.e.m. Ems nul prin crearea unor fluxuri difereniale, nct cele dou t.e.m. induse de aceste fluxuri s se scad. Apoi unul dintre fluxuri se micoreaz pn la anulare cnd t.e.m din secundar va crete de la zero pn la valoarea maxim corespunztoare fluxului rmas (maxim admis); se inverseaz apoi sensul primului flux prin alimentarea adecvat a nfurrii primare nct de ast dat cele dou fluxuri s aib "acelai sens", astfel la creterea acestuia pn la valoarea maxim admis s se obin valoarea maxim a tensiunii electromotoare din secundar n cazul mai multor module, urmnd aceeai metodologie se poate obine o plaj larg n reglarea tensiunii secundare.

  • Expresia curentului din secundar: unde:Xdp este reactana de dispersie primar-secundar pentru un modul magnetic; impedana de reglaj raportat; impedana de sarcin Xds fiind reactana de dispersie secundar-primar pentru un modul magnetic;

  • Valorile curentului din secundar vor depinde de urmtoarele mrimi: tensiunile de alimentare a primarelor valoarea impedanei de reglaj ZR; valorile raportului de spire ntre primare i secundar; valorile inductanelor de dispersie; valorile sarcinii; calitatea materialului magnetic.Generaliznd expresia (1.48) pentru (n) module din care (m) au conectate la bornele primare impedanele de reglaj ZRk (unde k = l...m), iar n-m module sunt alimentate cu tensiunile Upi (unde i = l...n-m) se obine expresia: unde,

  • Se pot evidenia urmtoarele concluzii privind principiile teoretice ale surselor de curent concepute:1. Posibiliti variate de reglaj continuu i n trepte a curentului secundar cu modaliti diferite date de: nsumarea tensiunilor electromotoare secundare produse de fluxurile magnetice reglabile din modulele sursei; utilizarea unor elemente semiconductoare comandate (tiristor, triac). Prin modificarea construciei secundarului (poziie, forma, structur) se poate obine schimbarea gamei de reglaj.2. Capabilitatea de a se face transportabile la orice putere;3. Posibilitatea de a fi construite n varianta fix, transportabil, mobil, pentru toate domeniile: cercetare, fabricare, exploatare;4. Capacitatea de a se elabora ca serie de truse modulare unitare minimizate numeric i economic care s asigure verificri pentru toat seria de cureni nominali ai aparatelor de comutaie i pentru un numr de ci de curent i contacte diferit;5. Posibilitatea utilizrii : n componena unor instalaii de ncercare sintetice pentru diverse game de tensiuni; ca surse de curent sau tensiune reglabile n cazul fabricrii aparatelor electrice, n instalaii de traciune electric;

  • Din toate variantele de reglaj, abordabile toate n funcie de dotarea posibil a beneficiarului, se pot considera pentru sursa de curent, din punct de vedere al simplitii practice, urmtoarele metode:

    pentru reglarea n trepte: alimentarea unui numr de module la tensiunea maxim (fiind considerate i denumite convenional "active" i celelalte avnd primarele n scurtcircuit (fiind considerate i denumite convenional "pasive");

    pentru reglajul continuu al curentului (eventual al tensiunii) pe treapt, unul dintre modulele "active" va fi alimentat cu o tensiune variabil a crei valoare va acoperi domeniul de la zero (echivalent cu scurtcircuit la bornele primare) la valoarea maxim egal cu cea a celorlalte module "active".

  • Construcia surselor modulare Sursele modulare de curent pentru ncercri, ale cror principii de funcionare pot avea i alte utilizri, sunt construite dintr-un numr variabil de module electromagnetice pe care se gsesc bobinele primare nlnuite de secundarul comun sau de mai multe nfurri secundare. Miezurile magnetice ale modulelor Sursele de curent sau tensiune, modulare reglabile, pot fi realizate utiliznd toate formele de circuit magnetic, ncepnd cu versiunile miniaturizate i terminnd cu dimensiunile cele mai mari posibile din punct de vedere tehnologic. A. Montarea pe orizontal a miezurilor n construcia clasic pentru compunerea unor surse cu trei sau mai multe module funcie de puterea la ieire necesar. Avantajele acestor surse, prezentat n Fig.1.18, constau n uoara construcie a miezurilor magnetice, o comod montare a ansamblului.

  • Fig.1.18 Surse cu montarea orizontal a miezurilor: M1, M2, M3 module; P1, P2, P3 primarele; S secundarul comun; m mnere pentru transport

  • B. Montarea miezurilor n construcie clasic, variant prezentat n Fig.1.19, pe vertical aceasta contribuind la o mai bun rcire a nfurrilor, o accesibilitate simetric, att la toate nfurrile primare, ct i la secundar. Construcia permite utilizarea fr efort a unor secundare diverse, de la cabluri de for de construcie special (torsadate) la secundare construite din benzi de cupru sau din bar masiv. Fig.1.19 Montarea miezurilor pe vertical

  • C. Montarea vertical a miezurilor acestea avnd construcia coloanelor pe care se bobineaz primarele n trepteAtt primarele, ct i secundarul devin circulare obinndu-se astfel o impedan mai mic pentru secundar, o reducere a fluxurilor de pierderi i o rcire mai bun, att pentru primare, ct i pentru secundar. Fig.1.20 Surse cu dou module verticale

  • Fig.1.21 Surs cu trei miezuri verticale (seciune) Fig.1.22 Surs cu patru module verticale

  • D. Montarea vertical a miezurilor n construcie clasic sau n trepte (funcie de putere) pentru coloanele pe care sunt bobinate primarele i cu secundar comun ce cuprinde aceste coloane, Fig.1.23. Fig.1.23 Surs cu module verticale n construcie clasic

  • Bobinele primare i secundarul Construcia bobinelor primare este cea clasic (bobine de tensiune) cu conductor de cupru izolat cu bumbac sau email cu seciunea corespunztoare pentru o densitate de curent de 3A/mm2 sau mai mare n ipoteza funcionrii sursei n regim de scurt durat.Construcia secundarului trebuie adaptat variantei ca surs de tensiune sau ca surs de curent. Varianta construciei pentru surs de tensiune nu pune probleme deosebite ns trebuie avut n vedere tensiunea la gol ce se poate obine (cu att mai mare cu ct crete numrul modulelor) curenii sunt ns de valori mici. Utilizarea construciei ca surs de curent pentru ncercri, impune ca secundarul s poat suporta, cnd este cazul, valori de curent de pn la 125(50)kA, valori necesare testrii aparatelor de comutaie de joas tensiune. n realizrile practice ale surselor, n funcie de posibilitile beneficiarului, secundarul se poate construi din: cabluri de for din cupru; bar de cupru masiv, profilat; benzi flexibile de cupru.