Contactoare de medie tensiune

CONTACTOARE DE MEDIE TENSIUNE

Contactoarele de medie tensiune au acelasi rol in instalatiile electrice ca si contactoarele de joasa tensiune. Ele se construiesc pentru tensiuni nominale de pana la 10 kV, curenti nominali de pana la 1 kA si cu puteri de rupere de pana la 20 MVA.

Contactoarele de medie tensiune se folosesc la comanda motoarelor asin­cro­ne si sincrone de putere, la alimentarea cuptoarelor electrice si a bateriilor de condensatoare.

Pentru protectia circuitelor comandate prin contactoare de medie tensiune se folosesc: sigurante fuzibile (pentru protectia la scurtcircuit), relee termo­bi­me­talice (pentru protectia la suprasarcina) si relee electromagnetice (pentru pro­tec­tia maximala de curent si tensiune).

Contactoarele de medie tensiune permit actionari cu frecventa ridicata de pana la 200 conectari pe ora (superioara celei cu intrerupatoare de medie ten­si­u­ne).

Dupa principiul de stingere a arcului electric contactoarele de medie ten­si­une se clasifica astfel:

- contactoare de medie tensiune cu suflaj magnetic, la care arcul electric este stins in camere de stingere cu efect deion asociat cu suflajul magnetic. Se cons­truiesc astfel de contactoare pentreu tensiuni nominale de 7,2 kV si curenti no­minali de 10, 20, 30, 45, 63, 75 si 100 A. Elementul de actionare este un elec­tromegnet de tip plonjor.

- contactoare de medie tensiune in vid care folosesc ca metoda de stingere a arcului electric principiul vidului avansat. Aceste contactoare reprezinta la ora actuala solutia optima.

1. Contactoare de medie tensiune in vid

Principiul vidului avansat constituie solutia de viitor pentru comutatia la me­die tensiune. Aparatele bazate pe acest principiu pot fi utilizate pentru co­mu­tarea atat a circuiteleor cu sarcini inductive, cum sunt motoarele de inductie, cat si a celor capacitive, cum sunt bateriile de condensatoare. De asemenea avand in vedere faptul ca arcul se dezvolta intr-o incinta inchisa, contactoarele in vid pot fi folosite in medii cu pericol de explozie (intreprinderi miniere sau chi­mi­ce). Principiul vidului avansat se bazeaza pe doua propietati de baza ale vidului si anume: rigiditatea dielectrica foarte mare la distante extrem de reduse intre contacte si dezvoltarea arcului electric in vaporii metalici proveniti din ero­zi­u­nea fina a elementelor de contact.

Arcul electric format la separarea elementelor de contact este o plasma de vapori metalici care se dezvolta in vid avansat. Caracteristica arcului electric in vid avansat este difuzia extrem de rapida a vaporilor metalici, care in contact cu peretii reci ai unui ecran condensator se condenseaza si astfel vidul este refacut.

In camera de stigere intreruperea arcului electric nu dureaza mai mult decat o semiperioada si ca urmare energia dezvoltata de arcul electric este relativ mica, iar incalzirea contactelor si a camerei de stingere este redusa. Aceste ca­me­re de stingere in vid au tendinta de a taia curentul din arcul electric, astfel ca stingerea arcului se poate produce inaintea trecerii curentului prin 0. Din aceasta cauza conditiile normale pe care trebuie sa le indeplineasca contactele de stin­ge­re a arcului electric in vid constau in cerinta ele sa poata dezvolta in prezenta ar­cu­lui electric o cantitate suficienta de vapori metalici pentru a nu se pro­duce smul­gerea timpurie a curentului. Presiunea de lucru in aceste camere de stin­gere este de aproximativ 10^-7 bar.

Figura 4.11. Contactele contactorului cu vid

Elementele de contact se realizeaza din pseudoaliaje Cr-Cu sau W-Cu, in sco­pul eleminarii tendintei de lipire care exista la contactele realizate din metale du­re conductoare. Taieturile realizate inclinat in suporturile pieselor de contact, la aparitia arcului, electric determina forte electrodinamice care rotesc piciorul ar­cului electric pe suprafata circulara a elementului de contact. Prin aceasta so­lu­tie constructiva piciorul arcului electric devine foarte mobil pe suprafata con­tac­tu­­lui, evitand eroziunea lui. Datorita distantelor mici intre contacte intensitatea cam­­pului magnetic este extrem de mare. Astfel, inainte de stra­pun­ge­re la o dis­tan­ta de 5 mm intre contacte intensitatea campului electric este E = 340 kV/cm, in ipoteza unui camp omogen. La asemenea intensitati ale campului electric format, dimensiunile si gradul de prelucrare al suprafetelor de contact joaca un rol foarte important. In acest sens asperitatea suprafetelor erodate de arcul elec­tric constituie un factor de influenta a timpului de ardere a arcului electric.

Proprietatile dielectrice ale vidului tehnic din camera de stingere a con­tac­to­rului sunt rigiditatea dielectrica la presiuni reduse de 10^-4-10^-6 mm Hg este apre­ciabil mai mare decat a aerului in conditii normale. Forma si dimensiunile elec­trozilor au si ele o influenta aspra valorii tensiunii de strapungere.

Presiunea in recipient in limitele 10^-4 - 10^-6 mm Hg nu are nici o influ­en­ta asupra tensiunii de strapungere , daca distanta intre electrozi este de ordinul mm sau a fractiunilor de mm. Daca insa aceaste distanta are valori de ordinul cm, se constata o rigiditate dielectrica sporita catre 5   10^-4 mm Hg.

In figura 4.12. se prezinta schematic un contactor in vid in pozitia deschis. Aceas­ta pozitie este asigurata de resoartele antagoniste 2. Pentru actionare se exci­ta bobina electromagnetului 1, ceea ce determina rotatia parghiei 5 in jurul axu­lui O. In acest fel contactul mobil se inchide peste cel fix asigurand con­ti­nu­i­ta­tea circuitului electric de la A la B. Forta de apasare pe contacte este asigurata de resortul 3. In interiorul camerei de stingere 4 unde se afla contactele este rea­li­zat vidul astfel ca stingerea arcului se produce rapid, prin smulgere de curent. Pen­tru deschiderea contactorului se opreste alimentarea bobinei elec­tro­mag­ne­tu­lui 1 iar resoartele 2 produc o deschiderea contactelor cu o viteza aproximativ 0,3 m/s.

Figura 4.12.Contactor cu vid

1-electromagnet de actionare, 2-resoarte antagoniste, 3-resort pentru asigurarea presiunii pe contacte, 4-camera de stingere, 5-parghie, A, B-borne.