Regimul termic al bobinei de excitație a unui contactor de curent cuntinuu

I. INTRODUCERE

Studiul solicitărilor termice ale aparatelor electrice se efectuează cu scopul de a determina prin calcul supratemperaturile atinse în diferite părţi ale aparatului, faţă de temperatura mediului ambiant, la un regim dat de funcţionare.

Solicitările la care sun supuse aparatele electrice în timpul exploatării sunt:

-solicitarea electrică a izolaţiilor, provocată de prezenţa tensiunii pe căile de curent;

-solicitarea termică a căilor de curent şi a pieselor învecinate acestora, ca urmare a trecerii curentului electric;

-solicitarea mecanică a căilor de curent şi a pieselor de susţinere a acestora, sub acţiunea forţelor electrodinamice provocate de curenţii de scurtcircuit;

-solicitările termice şi mecanice, provocate de arcul electric;

-uzura mecanică a pieselor în mişcare; solicitările provocate de acţiunea mediului în care lucrează aparatul (căldură, umezeală, vapori corosivi, praf, lovituri etc.).

In staţiile şi posturile de transformare există un număr mare de aparate legate între ele după o anumită schemă, cu ajutorul unor conductoare izolate şi neizolate. Prin trecerea curentului electric prin aparate şi conductoare, în aceste elemente se dezvoltă energie termică şi datorită acestui fapt ele se încălzesc.

Una dintre condiţiile cele mai importante pentru siguranţa în exploatare a oricărei instalaţii electrice este alegerea corectă, din punct de vedere al încălzirii în diferite regimuri de funcţionare a tuturor aparatelor precum şi a părtilor conductoare de curent care le leagă.

Temperatura unui corp este determinată de temperatura mediului ambiant la care se adugă creşterea de temperatură datorită încălzirii corpului prin efect electrocaloric.

Diferenţa dintre temperatura suprafeţei corpului cald şi temperatura mediului ambiant se denumeşte supratemperatura corpului faţă de temperatura de referinţă a mediului ambiant

Când cantitatea de căldură care se transmite este constantă în timp avem regim termic stationar (permanent), iar când este variabil în timp avem regim termic nestaţionar (nepermanent). Regimul termic cu caracter periodic, repetându-se după o anumită lege în decursul unei anumite perioade de timp este un regim termic cuasistaţionar.

Conexiunile între centralele electrice şi liniile de transfer de energie, între reţele electrice şi între acestea şi consumatorii industriali sau se efectuează prin intermediul aparatelor de comutaţie.

Prin aparat de comutaţie se înţelege un sistem electric sau electromecanic cu ajutorul căruia se stabileşte sau se întrerupe un circuit electric.

Aparatele electrice pot fi clasificate după criterii diferite ca: tensiunea nominală; felul curentului;numărul de poli; regimul de funcţionare; locul de funcţionare; funcţiile pe care le îndeplinesc etc. Sursele principale de căldură în special părţile lor active: conductoarele parcurse de cuentul electric şi miezurile de fier străbătute de fluxurile magnetice variabile în timp. Deasemenea pot deveni surse apreciabile de căldură şi elementele anexe neactive. Astfel pot lua naştere încălziri suplimentare în materialele metalice datorită pierderilor prin curenţi turbionari, induşi de fluxurile magnetice de dispersie şi de asemena în materialele izolante, datorită pierderilor dielectrice produse de acţiunea câpului electric.

Astfel, puterea aparatului este determinată de supratemperaturile maxime admise în diferitele lui părţi, astfel supratemperaturile admise depind de natura materialelor utilizate, îndeosebi de a materialelor electroizolante.

Studiul solicitărilor termice ale aparatelor electrice se efectuează cu scopul de a determina prin calcul supratemperaturile atinse în diferite părţi ale aparatului, faţă de temperatura mediului ambiant, la un regim dat de funcţionare.

Din cele de mai sus se constată că, gradul de solicitare termică are o directă influienţă asupra aspectului tehnico-economic al construcţiei şi exploatării aparatelor electrice.

II. CONDUCTORUL ELECTRIC

Generalități .Conductoarele electrice se execută din elementul activ (conductor) și izolație.

Elementul activ este realizat dintr-un metal și anume cupru, aluminiu, oțel sau aliaje ale acestora.

Constructiv , conductoarele se execută unifilare sau multifilare.Cele unifilare sunt realizate dintr-o singură sârmă cu secțiune masivă;cele multifilare se execută din 7, 12 sau 37 fire separate, torsionate intre ele. Avantajul conductoarelor multifilare față de cele unifilare constă în flexibilitatea lor și în faptul că efectul pelicular în curent alternativ se resimte mai puțin.De asemenea, conductoarelemultifilare rezistă mai bine la solicitările la oboseală.

Izolația conductoarelor are rolul de a preîntâmpina atingerea părților metalice aflate la potențiale diferite;de asemenea , izolația servește pentru protejarea conductoarelor împotriva acțiunilor mecanice și a agenților din mediul ambiant.În scopul ușurării execuției și exploatării, culoarea izolației trebuie prevăzută conform destinației elementului activ ; astfel conductorul de nul de lucru - alb sau cenușiu deschis; conductorul de nul de protecție –verde cu galben ; conductoarele de fază – negru, albastru și maro.

În prezent, în instalațiile electrice se folosesc conductoare simple, conductoare multiple (cordoane) și cabluri. Notarea (indicativul) acestora este în așa fel făcut încât să dea informații cât mai complete asupra naturii conductorului și a izolației sale, asupra secțiunilor, a numărului de conductoare, precum și a protecției față de mediul ambiant. Astfel, pentru conductoare, se notează cu F – instalații fixe ; A – armătură cu sârmă rotundă sau conductor de alminiu (când este scris la inceputul simbolului conductei); C – cauciuc ; f – flexibil ; ff – foarte flexibil ; s – suspendare ; Y – masă plastică ; S – izolație (execuție) specială ; I – îiveliș rezistent la intemperii. Astfel, de exemplu, 25 AFY înseamnă conductor de aluminiu de secțiune 25 mm2, cu izolație de material plastic; 2 × 4 FYY – conducte de cupru , paralele, cu izolație și manta de material plastic, două conductoare a câte 4 mm2.

Cordoanele sunt ansambluri de mai multe conductoare, folosite pentru alimentarea instalațiilor mobile. Notarea lor se face astfel : M – instalații mobile (cordon) ; C – cauciuc ; p – execuție plată ; U – execuție ușoară ; M – execuție mijlocie ; T – tresă textilă.De exemplu, MCMp 2 × 2,5 reprezintă cordon în manta de cauciuc, execuție mijlocie, plat, cu două vine a 2,5 mm2 secțiune.

Cablurile sunt elemente construite din mai multe conductoare, reunite și projate impreună printr-o manta. Ele se folosesc la transportul puterilor mari sau/și când este necesară o protecție mecanică, anticorosivă sau ignifugă specială. Notarea lor : C – cablu de energie ; H – hârtie ; Y –material plastic ; P – plumb ; I – înveliș protector ; B – armura din benzi de otel ; M – pentru receptor ; G – execuție grea. Litere A, plasată la inceputul indicatorului, înseamnă conductoare din aluminiu ; absența literei A înseamnă conductoare din cupru. De exemplu, ACHP 3×25 +1 ×16 înseamnă cablu de conductoare din aluminiu, trei de 25 mm2, unul de 16 mm2 secțiune, izolat cu hârtie impregnată și manta de plumb.

Cablul electric - este un ansamblu constituit din mai multe conductoare izolate prinse intr-un inveliș de protecție exterior ( izolator) si prevazut cu eventuale armături sau ecrane.

Inveliș exterior PVC izolație conductor conductor Cu

Fig. II.1.Cablu electric

II.1.Tipuri de conductoare in funcție de ecranarea lor

II.1.1.Conductorul neizolat

Acesta este alcatuit din unul sau mai multe fire neizolate din cupru, aluminiu sau oțel, rasucite între ele. Pentru liniile aeriene de transport si distribuție a energiei electrice se folosesc conductoare rasucite, cu partea centrala din oțel si restul din aluminiu. Pentru transport urban sau interurban se utilizează de asemenea conductori neizolați din cupru, cu profile speciale.

În cazul instalatiilor electrice interioare, conductoarele neizolate se folosesc de regula sub forma de bare de distribuție în posturile de transformare sau în camerele de comandă.

Normele si standardele în vigoare cuprind secțiunile si încarcarile maxim admisibile în regim de durata a barelor si conductoarelor neizolate.