Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Inginerie Electrica

PROIECT CONCEPTIA ASISTATA PE CALCULATOR A

ECHIPAMENTELOR ELECTRICE

Contactor electromagnetic cu comutatie in vid

Ianuarie 2009

CUPRINS

1.Prezentarea contactorului...........................................................................

2.Calculul de dimensionare si verificare.......................................................

2.1. Pentru calea de curent........................................................................

2.2. Izolatie si distante minime de izolatie................................................

2.3. Caracteristica cinematica...................................................................

2.4. Dispozitivul de actionare. Electromagnetul......................................

3. Concluzii, observatii, interpretari............................................................

4. Desene tehnice..........................................................................................

1

Tema de proiectare

Sa se proiecteze un contactor electromagnetic cu comutatie in vid.n=20

Parametrii nominali:

Tensiunea nominala: Un=7,2 [kV]

Curentul nominal: In=400+10n=420 [A]

Frecventa nominala: fn=50Hz (60Hz)

Capacitatea de conectare pentru cosφ=0,35±0,05: Ic=4000+50n=4100 [A]

Capacitatea de rupere: Ir=3200+20n=3240 [A]

Curentul de stabilitate termica la 1s: IT=8+0,1n=8,02 [kA]

Curentul de stabilitate dinamica: ID=20+n=22 [kA]

Curentul taiat: Ich=0,5+0,1n=0,7 [A]

Supratensiunea maxima de comutatie: 23+n=25 [kV]

Categorii de utilizare: AC1-AC4

Puterea absorbita in pozitia inchis: cca 100W

Frecventa de conectare: 1200 conectari/ora

Durata de viata mecanica: 107 cicluri

Durata de viata electrica: 106 cicluri

Tensiuni de comanda: 24, 48, 110, 220, [V] c.c. si c.a.

Tensiunea nominala a contactelelor auxiliare: 230 V c.a. si 220 V c.c.

Curentul nominal al contactelor auxiliare: 16 A

Curentul de utilizare in regim AC15: 7A, la cosφ=0,8

Curentul de utilizare in regim DC13: 2A

Numarul contactelor auxiliare: 4 normal inchise, 3 normal deschise

Gradul de protectie: IP 00

2

1. Prezentarea Contactorului

1.1.Definitie:

Contactorul electromagnetic este un aparat de comutatie actionat altfel decat manul (electromagnetic), cu o singura pozitie de repaus capabil sa stabileasca, sa suporte si sa intrerupa crt nominali si crt mai mari dacat cei nominali, care apar in mod normal.

Este destinat a efectua un numar mare de comutatii in sarcina, dar si un numar mare de comutatii fara sarcina.

Dupa tipul retelei in care functioneaza, contactorul poate fi de c.a. sau c.c.Conatele lui pot fi normal inchise sau normal deschise.

1.2 Domeniile de utilizare:

Contactorul electromag trifazat cu comutatie in vid,constituie subiectul proiectului de fata. Este utilizat in principal la actionarea motoarelor de mare putere, a bateriilor de condensatoare, si a transformatoarelor din industrie, minierit, agricultura, si pentru alte utilizari specifice similare.

1.3 Generalitati:

Principalele elemente constructive ale contactorului sunt:carcasa aparatului ca support material pentru elementele activedispozitivul de actionare constituit dintr-un electromagnet.polii principali reprezentati de caile de crt in bobine, contacte si camera de stingerepolii auxiliari care cuprind borne si contacte normal inchise si deschise, necesare autodeschiderii, semnalizarii, si interblocajului.camera de stingerecontacte

Carcasa aparatului:Constituie elementul de rezistenta pe care sunt montate toate celalalte subansamble ale

contactorului.Ea trebuie sa asigure rigiditatea mecanica a intregului aparat, simultaneitatea dechiderii si inchiderii tuturor contactelor si sa reziste eforturilor mecanice cerute de dispozitivul de actionare.

In acelasi timp trebuie ca greutatea cadrului sa fie cat mai mica posibil, avand o pondere importanta in greutatea totala a aparatului.

Caile de curentSunt costruite din Cu si aliajele sale. Nu exista standarde de normalizare a cailor de curent, insa

pt a se asigura conectarea la retea in conditii optime, au fost alcatuite norme pentru bornele de conctare.

O atentie deosebita se acorda fixarii cailor de curent pe cablu. Trebuie asigurata rigiditatea lor impotriva deplasarilor si deformarilor care apar datorita trecerii curentului si in acelasi timp izolatia electrica necesara pt a evita strapunderea si scurtcircuitele in aparat, in timpul functionarii.

Contactele electrice Reprezinta unul din subansamblele cele mai importante ale contactorului, deoarece ele trebuie

sa asigure trecerea curentului in bune conditii, pe durata cat aparatul este anclasat, si intreruperea curentilor din circuit, fara generarea de tensiuni mari de restabilire si sa permita functionarea la o noua anclansare.

3

Contactoarele sunt aparate cu actionare frecventa, si din acest motiv, contactele electrice trebuie sa prezinte o buna rezistenta la eroziune. Pentru contactoarele de medie tensiune, materialul de contact folosit frecvvent pt constructia contactelor in vid, este pseudo alijul WsCu30 sinterizat in vid.

1.4.Clasificare:

Dezvoltatea contactoarelor a suferit o evolutie semnificativa, functie de scopul urmarit de constructorul de aparate, domeniul de utilizare si evolutia parametrilor cerute de sistemele energetice.

Constructorii de aparete urmaresc in principal, realizare de aparate simple robuste nesupravegheate cu siguranta mare in exploatare:

-Aparate simple, robuste, nesupravegheate, cu siguranta mare in exploatare-Aparate cu consumuri minime de materiale active-Aparate sigure impotriva pericolului de explozie-Aparate destinate a fonctiona in climate speciale, ca altitudine, climat tropical, industrial, marin

temperaturi foarte scazute-Aparate silentioase la comutatie , destinate a functiona in mediul urban.

1.5.Parametrii principali:

• Tensiunea nominala: tensiunea pentru care este proiectat contactorul, la care se dimensioneaza si se verifica izolatia aparatului ca si distantele de strapungere si conturnare.

• Frecveta de conectare: reprezinta numarul maxin de actionari pe care contactorul le poate executa pe ora. Pirn actionare se intelege o inchidere si o dechidere.

• Curentul de stabilitate terminca: It• Curentul de stabilitate dinamica:Id• Curentul choppat• Puterea absorbita in pozitia inchis.

1.6.Producatori de contactoare de comutatie in vid: -Siemens -ABB-AEG-SCHERON-ICPE

1.7.Sinteza conditiilor de tip standard:Carat tehnice ale contactorului sunt conform standardului SREN 60470/2003,respectiv CEI 60470/2003Cerinte de mediu inconjurator de exploatere: functionarea in climat temperat N conform STAS 6535/83Gradul de agresivitate al atmosferei: greu , conform STAS 6705/90Gradul de poluare: 3 , conform SREN 60947-1/2001

4

2. Calculul de dimensionare si verificare

Relatii utilizate:

Forta dezvoltata de intrefierul principal de arie A , fara a tine seama de fluxul magnetic de umflari :

;

Legea circuitului magnetic : ;

Supratemperatura medie a bobinei : ;

Tensiunea de excitatie a bobinei : ;

Lm = Reprezinta lungimea medie a spirei ;

d = Reprezinta diametru net (fara izolatie) al conductorului de bobinaj;

Constanta electromagnetului : ;

Forta minima la intrefier maxim : Fmin = 50daN;

Forta maxima la intrefier minim : Fmax >100daN;

Durata relativa de conectare : Dc=0,1;

Temperatura mediului ambiant : θamb = 35°C;

Supratemeperatura medie a bobinei: θi = 45°C;

Intrefierul maxim : δmax = 5mm;

Tensiunea nominala de alimentare : Ualim = 220V;

Material : OL38;

Calculul preliminar al Electromagnetului:

1.Constanta electromagnetului pentru forta minima:

5

2.Alegerea inductiei magnetice , la intrefierul maximal. Se face in functie de constanta electromagnetului si a datelor constructive : B= f(Ce)

Alegem B ≈ 0,93 T;

3.Raza a plonjorului : ;

4.Solenatia necesara : ;

5.Lungimea ferestrei : ;

f = Reprezinta factorul de umplere al ferestrei f = 0,3 ;

α = Reprezinta coeficientul de trasmisie al caldurii ;

6.Raza a armaturii fixe : ;

7.Raza a armaturii fixe: ;

ka = Reprezinta coeficientul care tine cont de mantaua electromagnetului : ka = 0,8;

8.Diamentrul conductorului :

;

9.Numarul de spire al bobinei : ;

10.Rezistenta electrica a bobinei :

;

6

11.Intensitatea curentului in bobina :

12.Densitatea de curent pe durata de conectare :

7

3. Concluzii, observatii, interpretari

4. Desene si Anexe

A1 – Ansamblu Electromagnet de Actionare;A2 – Subansamblu Bobina Electromagnet;A3 – Desen Plonjor;A4 – Desen Armatura Fixa 1;A5 – Desen Armatura Fixa 2;

8

9