badanie wŁaŚciwoŚci magnetycznych stykÓw komÓr prÓŻniowych
DESCRIPTION
BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH. Andrzej Dzierżyński, Andrzej Grodziński, Artur Hejduk, Krzysztof Krasuski, Andrzej Szymański. Instytut Elektrotechniki. Przebadano 3 konstrukcje styków komór próżniowych do wyłączników SN: bipolarną, kwadropolarną i unipolarną . - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/1.jpg)
BADANIE BADANIE WŁAŚCIWOŚCI WŁAŚCIWOŚCI
MAGNETYCZNYCH MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH PRÓŻNIOWYCH
Andrzej Dzierżyński, Andrzej Grodziński,Artur Hejduk, Krzysztof Krasuski,
Andrzej Szymański
1
![Page 2: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/2.jpg)
Przebadano 3 konstrukcje styków komór próżniowych do wyłączników SN: bipolarną, kwadropolarną i unipolarną.
Obliczono:rozkład gęstości prądu w stykach;przyrost temperatury w warunkach wyłączania prądu zwarciowego 25 kA/10ms;przyrost temperatury podczas cyklu ZW - załączenia i wyłączenia prądu zwarciowego.
Ponadto wykonano pomiary rozkładu składowych (promieniowej, obwodowej, osiowej) indukcji magnetycznej dla powyższych konstrukcji.
2
![Page 3: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/3.jpg)
Budowa komory próżniowej
Obudowa ceramiczna
Mieszek
Styk górny nieruchomy
Przerwa międzystykowa
Styk dolny ruchomy
Ekran
3
![Page 4: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/4.jpg)
Badania układów stykowych podjęto w związku z realizowanym w obu Instytutach projektem p.t.
„Opracowanie nowej generacji łączników dla dystrybucji energii elektrycznej średniego napięcia”
Wykonawcy - konsorcjum w skład którego wchodzi:
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna GospodarkaFundusze Europejskie – dla rozwoju innowacyjnej gospodarki
4
Instytut Tele- i Radiotechniczny
![Page 5: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/5.jpg)
W ramach projektu zostanie opracowana rodzina W ramach projektu zostanie opracowana rodzina
wyłączników na napięcie znamionowe 7.2 kV wyłączników na napięcie znamionowe 7.2 kV
Parametry znamionowe wyłączników na napięcie 7,2kV
Prąd znamionowy 630 A 1250 A 1250 A
Prąd wyłączalny zwarciowy
12.5 kA 16 kA 25 kA
Prąd załączalny zwarciowy
32 kA 40 kA 63 kA
Przemienne napięcie probiercze izolacji 50Hz – 1 min.
23 kV
Udarowe napięcie probiercze izolacji 1,2/50μs
70 kV
Docisk styków 650 N 1000 N 2000 N5
![Page 6: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/6.jpg)
W ramach Projektu zostanie opracowany również W ramach Projektu zostanie opracowany również
stycznik na napięcia znamionowe 7.2 kV i prąd stycznik na napięcia znamionowe 7.2 kV i prąd
znamionowy łączeniowy 630 A o podwyższonych znamionowy łączeniowy 630 A o podwyższonych
parametrach łączeniowychparametrach łączeniowych
Znamionowa zdolność wyłączania w kategorii
użytkowania AC-410 kA
Znamionowa zdolność załączania w kategorii
użytkowania AC-425 kA
6
![Page 7: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/7.jpg)
Wyniki obliczeń rozkładu gęstości prądu znamionowego 1250 A, 50 Hz w styku bipolarnym
7
![Page 8: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/8.jpg)
Wyniki obliczeń rozkładu gęstości prądu znamionowego 1250 A, 50 Hz w styku kwadropolarnym
8
![Page 9: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/9.jpg)
Wyniki obliczeń rozkładu gęstości prądu znamionowego 1250 A, 50 Hz w styku unipolarnym
9
![Page 10: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/10.jpg)
J T ∆TA/mm2 °C °C61,57 75,2321 0,232157,8 75,2046 0,204654,1 75,1792 0,1792
50,37 75,1553 0,155346,6 75,1330 0,133042,9 75,1127 0,112739,1 75,0936 0,093635,4 75,0767 0,076731,7 75,0615 0,061527,9 75,0477 0,047724,2 75,0359 0,035920,5 75,0257 0,025716,7 75,0171 0,017113 75,0103 0,01039,3 75,0053 0,00535,5 75,0019 0,0019
1,88 75,0002 0,0002
Wyniki obliczeń rozkładu przyrostów temperatury dla prądu zwarciowego 25 kA, 50 Hz w styku bipolarnym po 10 ms. 10
![Page 11: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/11.jpg)
J T ∆TA/mm2 °C °C87,94 75,4737 0,473782,43 75,4162 0,416276,95 75,3627 0,362771,4 75,3122 0,3122
65,96 75,2664 0,266460,47 75,2239 0,223954,97 75,1850 0,185049,48 75,1499 0,149943,98 75,1184 0,118438,49 75,0907 0,090732,99 75,0666 0,066627,5 75,0463 0,046322 75,0296 0,0296
16,31 75,0163 0,016311,01 75,0074 0,00745,52 75,0019 0,0019
Wyniki obliczeń rozkładu przyrostów temperatury dla prądu zwarciowego 25 kA, 50 Hz w styku kwadropolarnym po 10 ms.
11
![Page 12: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/12.jpg)
J T ∆TA/mm2 °C °C28,19 75,0486 0,048626,86 75,0442 0,044224,97 75,0382 0,038223,36 75,0334 0,033421,74 75,0289 0,028920,19 75,0250 0,025018,52 75,0210 0,021016,9 75,0175 0,0175
15,29 75,0143 0,014313,68 75,0115 0,011512,06 75,0089 0,008910,45 75,0067 0,00678,84 75,0048 0,00487,22 75,0032 0,00325,61 75,0019 0,00194,02 75,0010 0,0010
Wyniki obliczeń rozkładu przyrostów temperatury dla prądu zwarciowego 25 kA, 50 Hz w styku unipolarnym po 10 ms.
12
![Page 13: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/13.jpg)
Schemat układu do pomiaru rozkładu indukcji pola magnetycznego, generowanego pomiędzy stykami przez prąd zwarciowy
13
![Page 14: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/14.jpg)
Stanowisko do pomiaru składowych indukcji pola magnetycznego, rejestrator, notebook z programem WinHioki
14
![Page 15: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/15.jpg)
1
2
3
1 – cewka mierząca składową promieniową indukcji2 - cewka mierząca składową obwodową indukcji3 - cewka mierząca składową osiową indukcji
Układ sond pomiarowych15
![Page 16: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/16.jpg)
Linie, wzdłuż których mierzono pole na powierzchni styków
16
![Page 17: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/17.jpg)
Styki bipolarne na stanowisku pomiarowym17
![Page 18: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/18.jpg)
Zmierzony rozkład składowej osiowej indukcji magnetycznej dla styków bipolarnych (największa wartość 623.4 mT odpowiadająca 50
kA)18
![Page 19: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/19.jpg)
Styki kwadropolarne na stanowisku pomiarowym19
![Page 20: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/20.jpg)
Zmierzony rozkład składowej osiowej indukcji magnetycznej dla styku kwadropolarnego (największa wartość 170 mT odpowiadająca 50 kA)
20
![Page 21: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/21.jpg)
Styki unipolarne na stanowisku pomiarowym21
![Page 22: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/22.jpg)
Zmierzony rozkład składowej osiowej indukcji magnetycznej dla styku unipolarnego (największa wartość 286,7 mT odpowiadająca 50 kA)
22
![Page 23: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/23.jpg)
Dalsze badania prezentowanych konstrukcji styków będą polegały na wykonywaniu prób zwarciowych w rozbieralnej komorze próżniowej.
Rozbieralna komora próżniowa oraz stanowisko pompowe firmy Balzers wytwarzające ciśnienie końcowe p = 5 x 10-7 mbara
23
![Page 24: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/24.jpg)
WnioskiDla zaprojektowanych konstrukcji styków obliczono rozkłady gęstości prądu w stykach:największa obliczona gęstość prądu znamionowego 1250 A wynosi w styku unipolarnym 1.4 A/mm2, w bipolarnym 3.1 A/mm2, w kwadropolarnym 4.6 A/mm2.
Obliczono przyrosty temperatury podczas wyłączania prądu zwarciowego 25 kA (10 ms) wynoszą:przyrost wynosił w styku unipolarnym 0.05° C, bipolarnym 0.2° C, a kwadropolarnym 0.5° C.
Jak wynika z obliczeń najwyższy lokalny przyrost temperatury jest nieduży i nie zagraża utratą połączenia pomiędzy cewką a nakładką stykową;możliwe jest zatem przyjęcie nawet większych gęstości prądu na tych połączeniach. 24
![Page 25: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/25.jpg)
Podobne obliczenia wykonano dla przypadku wyłączania prądu cyklu ZW:
przyjęto, ze czas przepływu prądu pomiędzy Z i W wynosi 30 ms;
przyrost temperatury podczas trwania cyklu ZW wynosił w styku: unipolarnym - 0.14° C, bipolarnym - 0.7° C, kwadropolarnym -1.4° C;
obliczone przyrosty nie mają znaczącego wpływu na jakość połączeń lutowniczych pomiędzy cewką styku a nakładką.
25
![Page 26: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/26.jpg)
Przeprowadzono pomiary składowej osiowej indukcji magnetycznej na powierzchni styków. Wyniki pomiarów przeliczono dla prądu zwarciowego 50 kA. Najbardziej równomierny rozkład występuje w styku unipolarnym. Największa wartość składowej osiowej indukcji wynosiła dla styku bipolarnego 623 mT, unipolarnego 287 mT, kwadropolarnego 170 mT.
Dalszym etapem badań prezentowanych konstrukcji styków będą próby zwarciowe w rozbieralnej komorze próżniowej, które pozwolą na poznanie zjawisk zachodzących podczas wyłączania prądu w próżni.
26
![Page 27: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062422/568138c3550346895da07cb0/html5/thumbnails/27.jpg)
Dziękuje za uwagę
27