relee electromagnetice
TRANSCRIPT
RELEE ELECTROMAGNETICE • Cele mai importante tipuri de relee
electromagnetice care se pot întâlni în instalaţiile electrice sunt:
• releele electromagnetice de curent;
• releele electromagnetice de tensiune;
• releele electromagnetice intermediare;
• releele electromagnetice polarizate.
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Relee electromagnetice de curent
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Relee electromagnetice de tensiune
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Relee electromagnetice intermediare
RELEE ELECTROMAGNETICE
Variante constructive de relee
intermediare
Releu intermediar
cu zǎvorâre mecanicǎ
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Relee electromagnetice polarizate
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Posibilitǎţi de funcţionare pentru releele polarizate
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Relee de inducţie Releu de inducţie cu motor Ferraris tip RTpC-2
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Cu privire la funcţionarea releelor de inducţie
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Cu privire la funcţionarea releelor de inducţie
21 SSS 2
1
S
Sm
1m
mo1
1m
12
21o
,sc2sc1sc scscsc IL
sc
sc
scZ
EI
,
,
2sc1sc22e
2sc1sc11e
sc
2
scscsc
2
o1esin81
cossin2jsin21
1m
m
sc
2
scscsc
2
o2esin81
cossinm2jsin)4m3(21
1m
1
sc
2
sc
2e1e
*
2e1e
sin)2m)(1m(41
2sin)1m()(msin
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Cu privire la funcţionarea releelor de inducţie
sinKM 2e1ea
sc
2
sc2
oatg91
tg2
1m
mKM
,3
1tg sc "6'2618sc
valori cât mai mari ale raportului m dintre aria ecranatǎ şi aria neecranatǎ
RELEE ELECTROMAGNETICE
• Posibilitǎţi de deconectare folosind relee de inducţie
Relee de timp • Asigura o comandǎ în circuitul de ieşire, dupǎ un anumit timp, de obicei
reglabil, deci cu o anumitǎ întârziere
• relee cu remporizare electricǎ, a cǎror funcţionare are la bazǎ regimul tranzitoriu de încǎrcare-descǎrcare, în curent continuu, a unui condensator electric, care asigurǎ comutarea unui releu intermediar;
• relee cu temporizare electromecanicǎ, la care sursa de energie mecanicǎ, de obicei un electromagnet, acţioneazǎ un mecanism de ceasornic, ce realizeazǎ întârzierea doritǎ a comenzii în circuitul de ieşire;
• relee cu temporizare electropneumaticǎ, la care sursa de energiemecanicǎ acţioneazǎ un ansamblu de întârziere cu fluid (gaz sau lichid), adesea de tip amortizor cu piston, comutaţie întârziatǎ în circuitul de ieşire fiind condiţionatǎ de deplasarea pistonului, ce depinde de deplasarea fluidului prin orificii speciale, convenabil calibrate;
• relee cu temporizare electrotermicǎ, care funcţioneazǎ pe seama regimului tranzitoriu de încǎlzire-rǎcire al unui element sensibil la valorile temperaturii, de tip termistor sau lamelǎ bimetal;
• relee cu temporizare prin inducţie, a cǎror funcţionare are la bazǎ procese tranzitorii ce au loc într-o înfǎşurare în scurtcircuit, care se adaugǎ înfǎşurǎrii de bazǎ, de curent continuu, ca circuit de intrare al unui releu electromagnetic;
• relee cu temporizare chimicǎ, a cǎror funcţionare se bazeazǎ pe evoluţia unei reacţii chimice controlate.
Relee de timp
Relee de timp cu temporizare electricǎ
Releu de pâlpâire cu temporizare electricǎ
Relee de timp
• Relee de timp cu temporizare electromecanicǎ
Releu de timp tip RTk-410 cu mecanism de ceasornic
Relee de timp
• Releu de scarǎ cu temporizare electromecanicǎ
Relee de timp
• Relee de timp cu temporizare electropneumaticǎ
Relee de timp
• Releu cu temporizare cu lichid conductor (mercur)
Relee de timp
• Relee de timp cu temporizare electrotermicǎ
Releu de scarǎ cu temporizare electrotermicǎ tip GL-6
Relee electronice
• Schema de principiu a unui releu electronic cu tranzistoare
Relee electronice • Releu electronic de timp cu temporizare electricǎ
Relee electronice • Releu electronic de pâlpâire RP-6
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE • Principalele tipuri de scheme de protecţie care se
întâlnesc în instalaţiile electrice, sunt:
• protecţia de curent;
• protecţia de tensiune;
• protecţia diferenţialǎ;
• protecţia direcţionalǎ;
• protecţia de distanţǎ.
• exigenţele sporite cu privire la siguranţa în alimentarea cu energie a consumatorilor, au propus trecerea de la reţele radiale de distribuţie a energiei electrice, la reţele buclate de distribuţie a energiei electrice
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Schema bloc funcţionalǎ pentru scheme de protecţie digitale şi numerice
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Protecţia de curent
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE • Stabilirea valorilor curenţilor de pornire şi de revenire a protecţiei maximale
de curent
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE • Protecţia de curent sensibilǎ la componente simetrice
• Schemǎ de protecţie cu filtru de curent de secvenţǎ homopolarǎ
TC
o
TC
sTsSsRpTpSpR
n
I3
n
IIIIII
Transformator de secvenţǎ homopolarǎ
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Protecţie de curent de secvenţǎ inversǎ
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Filtru de curent de secvenţǎ inversǎ
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE • Protecţia de tensiune (minimala)
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE • Protecţia de tensiune sensibilǎ la componente simetrice
• homopolara componente simetrice
• inverse
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE • Filtru de tensiune de componentǎ simetricǎ inversǎ (FTSI) şi diagrama
fazorialǎ aferentǎ funcţionǎrii acestuia
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Protecţia diferenţialǎ (transversala sau longitudinala)
• Principiul protecţiei diferenţiale longitudinale (PDL)
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Protecţia diferenţialǎ longitudinalǎ (echilibrare curenti sau tensiuni)
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE • Protecţia diferenţialǎ longitudinalǎ (PDL) cu TSR
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE
A INSTALAŢIILOR ELECTRICE Releu pentru protecţia diferenţialǎ cu acţiune de frânare de tip RDS-3
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Protecţia diferenţialǎ transversalǎ
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Protecţia direcţionalǎ
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE • Schema monofilarǎ de principiu a protecţiei maximale direcţionale
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Caracteristica de acţionare a unui releu direcţional
)cos(IUKM rrrra
r
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE • Schema bloc a elementului sensibil din construcţia unui releu direcţional
static
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• formatoare de funcţii ce realizeazǎ combinaţiile necesare:
IkUkE IU1 IkUkE IU2
)cos(IUkk2IkUkE IU
22
I
22
U1
)cos(IUkk2IkUkE IU
22
I
22
U2
Sumatorul realizeazǎ diferenţa acestor semnale redresate şi filtrate
2E1EE IkUk IU
)cos(Uk2E U IkUk IU
)cos(Ik2E I
SCHEME TIPICE DE PROTECŢIE A
INSTALAŢIILOR ELECTRICE
• Semnalul de comanda pentru elementul sensibil al unui releu direcţional
static
Evoluţia realizǎrii releelor de
protecţie în ultimul secol
Schema de principiu a
declanşatorului electronic AEG
Structura unor relee numerice cu
mai multe CEM
Structura unor relee numerice (cu
un singur CEM)
Schema de principiu a unui releu numeric
SIGURANŢE FUZIBILE • Siguranţele fuzibile sunt cele mai rǎspândite elemente de
protecţie împotriva supracurenţilor, ele putând interveni atât pentru defecte de tip suprasarcinǎ, cât şi pentru defecte de tip scurtcircuit.
• Principalele pǎrţi componente ale unei siguranţe fuzibile sunt:
• elementul fuzibil, care este realizat ca un fir sau ca o bandǎ metalicǎ, din Cu, Al sau Zn;
• suportul ceramic sau din sticlǎ, electroizolant, în care este plasat elementul fuzibil, ansamblul reprezentând patronul fuzibil;
• suportul sau soclul electroizolant al siguranţei fuzibile, în care sunt plasate contactele fixe ale acesteia, între care este plasat patronul fuzibil ( soclul fiind cu legǎturi faţǎ, LF, cu legǎturi spate, LS sau cu legǎturi faţǎ de tip industrial, LFi);
• accesorii de prindere sau de racordare în circuitul protejat, eventual indicatorul de funcţionare.
SIGURANŢE FUZIBILE
• Principalii parametri nominali ai siguranţelor fuzibile sunt:
• - tensiunea nominalǎ, Un, cu aceeaşi valoare pentru patronul fuzibil şi pentru soclul siguranţei fuzibile, ce poate fi de 12 V, 24 V, 250 V 500 V, 660 V pentru circuitele de joasǎ tensiune de curent continuu sau de curent alternativ, respectiv de 10 kV, 20 kV, 35 kV pentru circuitele de înaltǎ tensiune.
• Tensiunea nominalǎ este legatǎ de lungimea elementului fuzibil, lf
• - curentul nominal, In, cu valori care pot sǎ fie diferite pentru soclu, Ins, respectiv pentru patronul fuzibil, Inp (mai mare pentru soclu) Curentul nominal al patronului, Inp, este definit ca valoare tipizatǎ maximǎ a curentului, pentru care, dacǎ parcurge un timp nelimitat circuitul, se garanteazǎ funcţionarea sigurǎ, fǎrǎ topirea fuzibilului.
SIGURANŢE FUZIBILE
• Valorile curenţilor nominali sunt de ordinul (6-1000) [A] pentru siguranţele de joasǎ tensiune şi respectiv (6-100) pentru siguranţele fuzibile de înaltǎ tensiune.
• Un alt parametru nominal îl reprezintǎ curentul de rupere al siguranţelor fuzibile, cu valori de pânǎ la 60 kA pentru siguranţele unipolare cu filet de joasǎ tensiune, între (25-100) kA pentru siguranţele fuzibile de mare putere de rupere de joasǎ tensiune de tip MPR, respectiv cu valoare 8,5 kA (putere de rupere de 500 MVA) pentru siguranţe fuzibile tubulare de înaltǎ tensiune (35 kV).
• Echivalent curentului de rupere al siguranţei fuzibile, se precizeazǎ adesea puterea de rupere a acesteia, considerând curentul de rupere şi tensiunea de stingere a arcului electric de întrerupere, exprimatǎ în [kVA] sau [MVA].
• Un alt parametru nominal, important şi pentru calculul siguranţelor fuzibile, este puterea disipatǎ pe elementul fuzibil, ce poate avea valori maxime de zeci de W pentru curenţi nominali de 600 A, acestea fiind crescǎtoare cu valorile curentului nominal.
SIGURANŢE FUZIBILE
• Tipuri de caracteristici de caracteristici de protectie pentru SF
Cu privire la efectul de limitare pentru SF
SIGURANŢE FUZIBILE
• Funcţionarea siguranţelor fuzibile, etapele de funcţionare
• 1) încǎlzirea elementului fuzibil, de la temperatura de regim permanent,
eventual de la temperatura ambiantǎ dacǎ fenomenele încep din stare rece,
pânǎ la temperatura de topire(regimul termic se poate considera adiabatic )
2) topirea elementului, la temperatura constantǎ
lSdt)t(iS
l 2
sc
t
t
2
1
2
m
t
t
2 Kdt)t(j2
1
1ptop
t
to
o2 K)(1lnc
dt)t(j1
o
constantǎ K1, specificǎ siguranţelor fuzibile, numindu-se constanta Meyer
3) încǎlzirea materialului elementului fuzibil de la temperatura de topire, la
temperatura de volatilizare
3topv
t
t
2 K)(*1ln**
*cdt)t(j
3
2
SIGURANŢE FUZIBILE
• Se observǎ cǎ pentru toatǎ durata defectului, pentru intervalul de timp de la
t1 la t3, se poate scrie o relaţie de forma cer pune în evidenta constantele
dupǎ Rüdenberg :
321
t
t
2 KKKdt)t(j3
1
Tinând seama de faptul cǎ arcul electric în interiorul patronului fuzibil se
amorseazǎ deja între picǎturile de metal lichid provenite din elementul fuzibil,
se acceptǎ de obicei afirmaţia cǎ timpul prearc, tpa, în funcţionarea
siguranţelor fuzibile, cu semnificaţie deosebitǎ mai ales pentru construcţiile de
tip ultrarapid cu efect de limitare, corespunde sumei (K1+K2), putând fi definit de
o relaţie de forma:
2
2
2
121pa
j
K
j
Kt
SIGURANŢE FUZIBILE
• Etapele de funcţionare a siguranţelor fuzibile
SIGURANŢE FUZIBILE • Clasificarea şi construcţia siguranţelor fuzibile
• In raport cu tensiunea lor nominalǎ deosebim:
• siguranţe fuzibile de joasǎ tensiune, având valorile tensiunii nominale sub 1000 V;
• siguranţe fuzibile de înaltǎ tensiune, cu valori ale tensiunii nomonale mai mari de 1000 V.
• Dacǎ vorbim despre capacitatea de rupere a siguranţelor fuzibile, deosebim:
• siguranţe fuzibile cu micǎ capacitate de rupere, cu construcţie închisǎ sau deschisǎ a patronului fuzibil, folosite pentru autovehicole, pentru protecţia circuitelor de comandǎ, electronice sau de automatizare, respectiv pentru aparatura audio-video, curentul de rupere fiind sub 1 kA; ele pot fi amplasate în tuburi de sticlǎ sau pe suport ceramic;
• siguranţe fuzibile cu putere de rupere medie, folosite în instalaţiile electrice casnice sau industriale, pentru curenţi nominali sub 100 A, cu curent de rupere de valoare obişnuitǎ de 1 kA; cele mai cunoscute din aceastǎ categorie sunt siguranţele fuzibile unipolare cu filet, de joasǎ tensiune;
• siguranţe fuzibile cu pare putere de rupere, numite şi MPR, realizate la joasǎ tensiune pentru curenţi nominali de (60-1000) A, cu valori ale curentului de rupere crescǎtoare cu valorile curentului nominal, de la 25 kA la 100 kA; manevrerea acestora presupune de obicei utilizarea unui mâner de acroşare specializat în raport cu valoarea curentului nominal, având în vedere temperaturile de funcţionare ridicate.
SIGURANŢE FUZIBILE
• Siguranţele fuzibile se mai clasificǎ şi dupǎ principiul constructiv, deosebind:
• - siguranţe unipolare cu filet;
• - siguranţe miniaturǎ;
• - siguranţe tubulare;
• - siguranţe cu sau fǎrǎ material de umpluturǎ;
• - siguranţe cu sau fǎrǎ efect de limitare;
• - siguranţe fuzibile cu legǎturi faţǎ, cu legǎturi spate sau cu legǎturi faţǎ de tip industrial;
• - siguranţe fuzibile închise sau deschise.
• Un alt criteriu de clasificare ar putea fi alura caracteristicii de protecţie t(I), în raport cu care deosebim:
• siguranţe fuzibile lente;
• siguranţe fuzibile rapide;
• siguranţe fuzibile lent-rapide;
• siguranţe fuzibile ultrarapide.
SIGURANŢE FUZIBILE de JT
• Siguranţe fuzibile de joasǎ tensiune siguranţele unipolare cu filet
1-corp ceramic
2-element fuzibil
3-capac metalic
4-capac metalic
5-indicator
Ansamblu siguranţǎ fuzibilǎ de joasǎ tensiune
SIGURANŢE FUZIBILE de JT
• Siguranţe fuzibile miniaturǎ
Siguranţe fuzibile auto curenţi nominali de la 0,5 A la 30 A
SIGURANŢE FUZIBILE de JT
• Siguranţǎ fuzibilǎ unipolarǎ cu mâner
Exemplu de siguranţǎ unipolarǎ cu mâner ce se realizeazǎ pentru circuite de joasǎ
tensiune, Un = 500 V şi pentru curenţi nominali de In = 100-500 A.
SIGURANŢE FUZIBILE de JT • Siguranţele fuzibile unipolare cu mare putere de rupere, de tip MPR, larg
folosite în instalaţiile electrice de joasǎ tensiune, pentru tensiuni nominale de
pânǎ la 500 V, respectiv pentru curenţi nominali de (100-630) A în curent
alternativ şi 250 A sau 400 A în curent continuu, având curentul de rupere
de 10 kA
Aspectul unor siguranţe de tip MPR reale
SIGURANŢE FUZIBILE de IT • Cele mai rǎspândite tipuri de siguranţe fuzibile de înaltǎ tensiune, de 3-35
kV şi pânǎ la 7,5 A, cu puterea de rupere de 300 MVA, sunt cele realizate cu
elementul fuzibil ca un fir, înfǎşurat eventual pe un suport sau ca o spiralǎ,
folosind ca material de umpluturǎ nisip de cuarţ de granulaţie finǎ, cu
conţinut de cuarţ de pânǎ la 99,5%,
Siguranţǎ fuzibilǎ de înaltǎ tensiune, 20 kV
SIGURANŢE FUZIBILE de IT
• Siguranţǎ fuzibilǎ de înaltǎ tensiune cu coarne
Pentru tipodimensiunile de tensiune nominalǎ 35 kV, curentul de lucru este de
maximum 7,5 A, cu o valoare a curentului de întrerupere de 60
SIGURANŢE FUZIBILE de IT
Siguranţǎ fuzibilǎ de exterior cu material de umpluturǎ de 115 kV
Tendinţe moderne în construcţia şi realizarea
siguranţelor fuzibile • Principala tendinţǎ a fost aceea de a creşte puterea de rupere a
siguranţelor fuzibile. In acest scop, elementele fuzibile, realizate iniţial din materiale uşor fuzibile dar cu rezistivitate electricǎ mare, staniu sau plumb, au fost înlocuite cu materiale precum cupru sau argint, cu rezistivitate electricǎ scǎzutǎ, ceea ce, la un curent nominal dat, a permis reducerea secţiunii transversale a fuzibilului şi deci şi cantitatea de vapori metalici care intervenea la întrerupere. Ca o consecinţǎ fireascǎ, ştiut fiind cǎ prezenţa vaporilor metalici favorizeazǎ dezvoltarea arcului electric prin fenomene de ionizare termicǎ, arcul electric de întrerupere va putea fi stins mai uşor sau, dezvoltându-se mai puţin permite obţinerea unor puteri de rupere mai mari.
• Creşterea puterii de rupere a siguranţelor fuzibile a validat şi alte soluţii constructive, cum ar fi preferinţa pentru construcţii închise de siguranţe fuzibile, utilizarea materialelor granuloase de umpluturǎ, dintre care cel mai cunoscut este nisipul de cuarţ, asociat şi cu un efect de limitare a curentului de defect întrerupt de siguranţa fuzibilǎ, utilizarea mai multor fire fuzibile subţiri în locul unui singur conductor de diametru mare, preferinţa pentru cǎi de curent de secţiune transversalǎ de secţiune dreptunghiularǎ pentru realizarea elementelor fuzibile la curenţi nominali mari etc.
• Temperaturi le de topire mai mari decât ale materialele folosite anterior pentru materiale de tip Cu sau Ag, au generat un alt dezavantaj, creşterea temperaturii de funcţionare a acestor noi siguranţe fuzibile, ce pot deveni sursǎ termicǎ pentru restul instalaţiei.
Tendinţe moderne în construcţia şi realizarea
siguranţelor fuzibile • Pentru scǎderea temperaturii de funcţionare a siguranţelor fuzibile s-a
încercat în primul rând ameliorarea condiţiilor rǎcire în funcţionarea acestora, dar rezultatele nu au fost cu mult mai bune.
• Efecte favorabile a avut şi utilizarea materialelor de umpluturǎ, pe seama conductibilitǎţii termice mari a „omidei de nisip” rezultate din vaporii metalici şi materialul de umpluturǎ la întreruoerea curenţilor de defect.
• Scǎderea temperaturii de funcţionare a siguranţelor fuzibile a fost concludentǎ prin folosirea „efectului metalurgic”, care constǎ în plasarea pe elementul fuzibil a unei picǎturi de eutectic plumb-cadmiu sau plumb-staniu, care are proprietatea de a trece în fazǎ lichidǎ la temperaturi de (250-300)°C, mult mai mici decât temperatura de topire a cuprului de exemplu, care este de 1083°C, sau a argintului care este de 960°C. Dupǎ topirea picǎturii de material eutectic, este aceea de a realiza trecerea în fazǎ lichidǎ a materialului metalic suport, chiar dacǎ temperatura acestuia este inferioarǎ temperaturii sale de topire, ceea ce corespunde funcţionǎrii unor asemenea siguranţe fuzibile la temperaturi mai scǎzute.
• Existǎ şi soluţii care asigurǎ un efect similar, numit „efect metalurgic chimic”, prin plasarea, în zona medianǎ a elementului fuzibil, a unei pastile speciale, care conţine substanţe chimice, ce reacţioneazǎ, la o temperatura datǎ, cu materialul fuzibilului, rezultând compuşi cu rezistivitate electricǎ mare, încǎlziri locale importante şi topirea acestor compuşi, asigurându-se funcţionarea siguranţei fuzibile la temperaturi mai mici decât temperatura de topire a materialului suport.
Tendinţe moderne în construcţia şi realizarea
siguranţelor fuzibile • scǎderii timpului de funcţionare pentru siguranţele fuzibile, acest timp
de „rǎspuns” constituindu-se adesea într-un criteriu de performanţǎ pentru
siguranţele fuzibile.
• In acest scop s-au realizat elementele fuzibile cu secţiune transversalǎ
îngustatǎ în zona medianǎ, cu istmuri şi decupǎri
Tendinţe moderne în construcţia şi
realizarea siguranţelor fuzibile • limitarea supratensiunilor care se manifestǎ la întreruperea cu
siguranţe fuzibile
• -limitarea lungimii elementului fuzibil (62 mm la JT)
• -realizarea elementului fuzibil în trepte
• - limitarea supratensiunilor cu eclator suplimentar
Tendinţe moderne în construcţia şi
realizarea siguranţelor fuzibile
• Soluţie cu douǎ siguranţe fuzibile şi eclator pentru limitarea supratensiunilor
Tendinţe moderne în construcţia şi
realizarea siguranţelor fuzibile • Sigurante fuzibile speciale
• Semnalǎm faptul cǎ direcţiile de cercetare în domeniul siguranţelor fuzibile sunt foarte diverse şi semnalǎm chiar realizarea unor siguranţe fuzibile cu fazǎ lichidǎ, care nu necesitǎ înlocuirea patronului fuzibil dupǎ întrerupere. Elementul fuzibil este din K sau Na, metale alcaline care trec în fazǎ lichidǎ la temperaturi în jurul a 100°C, dar fiind foarte active din punct de vedere chimic, se impune a fi utilizate într-o incintǎ etanşǎ, vidatǎ sau cu gaz inert.
• La curentul nominal din circuit, temperatura de funcţionare provoacǎ trecerea materialului fuzibilului în fazǎ lichidǎ, cu calitǎţi de conducţie comparabile cu cele corespunzǎtoare fazei solide. In situaţii de defect însǎ, intervine încǎlzirea acestui material, ce trece în fazǎ de vapori suprasaturanţi, pentru care rezistivitatea electricǎ creşte, asigurând un efect de limitare a curentului de defect. De asemenea, pe seama presiunii crescute se poate comanda deconectarea, dupǎ care, prin rǎcire, intervine succesiv condensarea vaporilor metalici, trecerea din fazǎ lichidǎ în fazǎ solidǎ, cu posibilitatea de a relua ciclul de funcţionare descris
Tendinţe moderne în construcţia şi
realizarea siguranţelor fuzibile
• siguranţe fuzibile termice, folosite în cazul consumatorilor electrocasnici de
micǎ putere (filtre de cafea, uscǎtor de pǎr, etc.), ce folosesc un aliaj uşor
fuzibil, care la creşterea temperaturii asigurǎ deschiderea unui contact şi
întreruperea circuitului în caz de defect, impunându-se apoi înlocuirea
patronului fuzibil
Tendinţe moderne în construcţia şi
realizarea siguranţelor fuzibile
• Pentru situaţiile în care înlocuirea patronului fuzibil nu
este posibilǎ sau pune probleme majore (pentru
utilizǎri aerospaţiale sau în industria nuclearǎ), s-au
realizat siguranţe fuzibile, numite desigur impropriu
astfel, de tip resetabil.
• Acestea folosesc pe calea de curent un element
termoplastic cu coeficient de temperaturǎ pozitiv, de
tip termistor, care-şi creşte mult valoarea rezistenţei
proprii la depǎşirea unei anumite valori a temperaturii,
astfel încât asigurǎ limitarea supracurenţilor din
circuitul respectiv; dupǎ deconectare,
• prin rǎcire, un asemenea element revine la
funcţionare normalǎ, deci se reseteazǎ
LIMITATOARE DE CURENT
• Modul de funcţionare a limitatorului de curent de curent continuu
LIMITATOARE DE CURENT
• Schema de principiu a unui circuit cu limitator de curent
LIMITATOARE DE CURENT • Tehnica utilizǎrii limitatoarelor de curent, numite adesea şi
limitatoare de curent de avarie, s-a extins mai ales pentru reţele de distribuţie de medie sau de înaltǎ tensiune, în care întâlnim douǎ categorii de asemenea dispozitive:
• limitatoare de curent care îşi modificǎ parametrii, (impedanţa), fǎrǎ comutaţie, dintre acestea semnalând bobinele de reactanţǎ, dispozitivele semiconductoare sau rezistenţele neliniare de tip varistor;
• limitatoare de curent care îşi modificǎ parametrii prin comutaţie rapidǎ, care funcţioneazǎ pe seama deschiderii contactului al unui aparat de comutaţie, la comanda generatǎ pe seama defectului, contact ce permite astfel includerea în circuitul cu defect a unui rezistor (a unei impedanţe) ce realizeazǎ limitarea curentului de defect.
• Existǎ de asemenea posibilitatea de a realiza limitatoare de curent folosind fenomenul de rezonanţǎ într-un circuit L-C derivaţie.
LIMITATOARE DE CURENT
• Limitator de curent cu comutaţie
LIMITATOARE DE CURENT
• Limitator de curent cu circuit L-C derivaţie
1CL
LLj
Cj
1Lj
Cj
1Lj
LjXoo
2
o
1
o
o
o
o
1ech
Limitator de curent rezonant cu circuit L-C
derivaţie • Variaţia reactanţei echivalente, Xech, cu pulsaţia sursei de alimentare
oo
2
oCL
1
Limitator de curent rezonant cu circuit
L-C derivaţie • La întervenţia unui defect de tip scurtcircuit, ca o legǎturǎ accidentalǎ între
punctele M-N, elementele care sesizeazǎ defectul vor comanda
modificarea valorilor Lo sau Co, în sensul scǎderii lor
,CL
1
CL
1 2
*
ooo
*
o
2*
o
Lo* < Lo , Co* < Co
Limitator de curent rezonant cu circuit L-C
derivaţie • Soluţii pentru comanda limitatorului rezonant de curent de tip L-C derivaţie
Limitator de curent rezonant cu circuit
L-C derivaţie
Limitator rezonant de curent de tip L-C cu comutaţie
APARATE ELECTRICE DE IT • Domeniul de înaltǎ tensiune se referǎ astfel la tensiuni
nominale mai mari decât 1000 V, ajungându-se în prezent la realizarea unor linii de transport a energiei electrice avvând tensiunea nominalǎ de 765 kV.
• Construcţia aparatelor electrice de înaltǎ tensiune defineşte subdomenii ale tensiunilor nominale, care evidenţiazǎ tipodimensiuni specifice, cum sunt:
• subdomeniul de medie tensiune, pânǎ la valori ale tensiunii nominale de (20-35) kV;
• subdomeniul de înaltǎ tensiune pânǎ la valori ale tensiunii nominale de 110 kV;
• subdomeniul de foarte înaltǎ tensiune, cu valori ale tensiunii nominale de 200 kV, 400 kV şi 765 kV.
• Principalele tipuri de aparate electrice de înaltǎ tensiune ce vor fi prezentate în cele ce urmeazǎ sunt descǎrcǎtorele, separatoarele, întrerupǎtoarele şi bobinele de reactanţǎ.
APARATE ELECTRICE DE IT
• Aparate electrice pentru protecţia împotriva supratensiunilor(descarcatoare)
• Supratensiunile care apar în instalaţiile electrice pot fi:
• supratensiuni de comutaţie, datorate regimurilor tranzitorii de conectare-
deconectare a circuitelor cu ajutorul aparatelor electrice de comutaţie;
• supratensiuni atmosferice, de tipul loviturǎ de trǎsnet–descǎrcare electricǎ
atmosfericǎ de foarte înaltǎ tensiune, cu manifestǎri electrice, luminoase şi
sonore, care are loc între doi nori sau între un nor şi pǎmânt (obiecte de pe
pǎmânt).
• Principalele tipuri de descǎrcǎtoare întâlnite în instalaţiile electrice de înaltǎ
tensiune sunt:
• eclatorul cu coarne;
• descǎrcǎtorul tubular cu fibrǎ, DTF;
• descǎrcǎtorul cu rezistenţǎ variabilǎ, DRV;
• descǎrcǎtorul cu oxizi metalici (ZnO).
APARATE ELECTRICE DE IT
Cu privire la funcţionarea descǎrcǎtoarelor
APARATE ELECTRICE DE IT
• Specificaţiile principale ale unui descǎrcǎtor sunt:
• tensiunea nominalǎ, care se alege în funcţie de tensiunea de serviciu a liniei
şi de coeficientul de punere la pǎmânt, valorile tensiunii nominale fiind cu
puţin mai mari decât tensiunea fazelor sǎnǎtoase la un defect de tip punere
la pǎmânt monofazatǎ;
• tensiunea de amorsare pentru undǎ tipizatǎ de supratensiune de 1,2/50 µs;
• tensiunea rezidualǎ, care se manifestǎ la borne în timpul descǎrcǎrii,
inferioarǎ tensiunii nominale a liniei, de dorit cât mai apropiatǎ de aceasta;
• tensiunea de amorsare pe frontul undei 1,2/50 µs.
• curentul nominal, cu valori nominalizate de 5kA si 10 kA
• curentul de însotire sau de scurgere (de valoare mare si de durata f. mica)
APARATE ELECTRICE DE IT
• Tipuri constructive de descǎrcǎtoare
Eclator cu coarne Descarcator tubular cu fibra (DTF)
APARATE ELECTRICE DE IT • Descarcatoare cu rezistenta variabila: tip DRVS si DRVM
• Caracteristica U(I) pentru discurile de carborund (SiC)
APARATE ELECTRICE DE IT • Separatoare de înaltǎ tensiune
• Separatoarele de înaltǎ tensiune se regǎsesc de obicei între aparatele electrice de comutaţie, deşi realizeazǎ doar separarea vizibilǎ într-n anumit circuit, cu efecte favorabile pentru siguranţa personalului, acestea manevrându-se doar la gol, înaintea întrerupǎtorului la conectare, respectiv dupǎ întrerupǎtor la deconectare
• Funcţiile separatoarelor în circuitele de înaltǎ tensiune sunt:
• separarea vizibilǎ a unui circuit, cu nivel de izolaţie corespunzǎtor, pentru a face posibilǎ intervenţia personalului specializat ce realizeazǎ lucrǎri de intervenţie, reparaţie sau revizie;
• deconectarea curenţilor de valori mici (transformatoare sau linii la gol);
• comutarea sub tensiune, dar fǎrǎ sarcinǎ, a circuitelor de înaltǎ
tensiune
APARATE ELECTRICE DE IT
• Principalele variante de separatoare de înaltǎ tensiune sunt:
• separatoare tip cuţit;
• separatoare rotative;
• separatoare basculante;
• separatoare de tip pantograf;
• separatoare de secţionare şi de scurtcircuitare;
• separatoare de sarcinǎ.
• Separatoarele de înaltǎ tensiune sunt denumite prin indicarea parametrilor nominali , a variantei constructive şi respectiv a locului de montare. Astfel STI 10/00 semnificǎ separator tripolar de interior de 10 kV şi 400 A, iar SMP 110/1250 se refrerǎ la un separator monopolar de exterior cu cuţit de punere la pǎmânt de 110 kV şi 1250 A.
APARATE ELECTRICE DE IT • Separatoarele de tip cuţit sunt specifice instalaţiilor de medie tensiune,
realizându-se pentru tensiuni nominale de 10 kV, 20 kV şi 35 kV, pentru
curenţi nominali de 200 A, 400 A 630 A şi 800 A, în variante mono sau
tripolare
APARATE ELECTRICE DE IT • Separatoarele rotative de înaltǎ tensiune se realizeazǎ pentru funcţionare
în condiţii de interior sau în condiţii de funcţionare de exterior, la tensiuni nominale de 35-380 kV, pentru conectarea-deconectarea prin rotaţie în plan orizontal (la medie tensiune), sau în plan vertical (la înaltǎ şi foarte înaltǎ tensiune), cǎci acestea se pot amplasa pe o suprafaţǎ mai redusǎ
APARATE ELECTRICE DE IT • Separatoarele basculante se construiesc pentru utilizǎri de interior sau
de exterior, în variantǎ trifazatǎ, pentru tensiuni nominale de pânǎ la 35
kV. Aceste separatoare se caracterizeazǎ printr-un gabarit redus şi de
eliminarea pericolului de autodeschidere în regim de defect, dar prezintǎ
dezavantaje legate de funcţionarea în condiţii de exterior, datoritǎ
depunerilor de gheaţǎ sau chiciurǎ
APARATE ELECTRICE DE IT • Pentru realizarea unor manevre speciale în instalaţiile de înaltǎ tensiune se
utilizeazǎ şi separatoare de secţionare dar şi separatoare de punere la
pǎmânt şi de scurtcircuitare
APARATE ELECTRICE DE IT • Separatoare de sarcinǎ
• Acestea se construiesc pentru tensiuni nomonale sub 30 kV, pentru curenţi
nominali de pânǎ la 630 A, respectiv pentru puteri de rupere de 10-50 MVA
• - separatoarele de sarcinǎ cu autocompresie, SPTI;
• - separatoarele de sarcinǎ cu camerǎ (de stingere) platǎ, STIS.
APARATE ELECTRICE DE IT
• Intrerupǎtoare de înaltǎ tensiune
• Intrerupǎtoarele automate de înaltǎ tensiune
sunt cele mai importante şi mai complexe
aparate electrice de comutaţie, care asigurǎ
conectarea-funcţionarea-deconectarea
circuitelor de înaltǎ tensiune în condiţii
normale, dar şi deconectarea în regim de
defect.
Intrerupǎtoare de înaltǎ tensiune