Quadri usati nel circuito elettrico

Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere i tipi e la manutenzione dei quadri utilizzati nel circuito elettrico.

Tipi di quadri elettrici:

I quadri svolgono un ruolo importante nel circuito elettrico.

Il quadro è utilizzato:

(1) Per controllare l'apparecchiatura collegandola a, o disconnettendola da, l'alimentazione,

(2) Per proteggere circuiti e apparecchiature da guasti, in particolare sovraccarichi e guasti a terra, e

(3) Per isolare le sezioni di un impianto elettrico, quando le sezioni sono inattive, se è necessario eseguirle.

Tre tipi di quadri sono utilizzati nei circuiti di potenza. Sono chiamati appaltatori, interruttori di circuito, isolatori, in base alla funzione per cui sono progettati.

1. Contattori:

I contattori sono utilizzati per controllare le apparecchiature, come i motori elettrici. Quando un appaltatore viene chiuso, il circuito di alimentazione dell'apparecchiatura è completato, la corrente inizia a fluire e l'apparecchiatura funziona. Quando il contattore è aperto, il circuito si rompe, la corrente smette di scorrere e l'apparecchiatura cessa di funzionare.

Normalmente i contattori sono azionati tramite telecomando, cioè il meccanismo del contattore viene azionato dall'armatura di un solenoide chiamato bobina di comando. Per chiudere il contattore la bobina di funzionamento viene energizzata da un interruttore o relè che completa il circuito attraverso di esso.

Il contattore viene aperto interrompendo il circuito della bobina di azionamento, liberando in tal modo il meccanismo del contattore che consente ai contatti di aprire e interrompere il circuito di alimentazione.

La maggior parte dei contattori, in particolare quelli utilizzati nei sistemi di by-end, cioè nei pannelli terminali delle porte, sono azionati da circuiti pilota a bassa tensione. Il circuito pilota viene utilizzato per chiudere un relè che a sua volta completa il circuito attraverso la bobina operativa.

Solitamente un contattore è dotato di dispositivi che ne provocano l'apertura automatica in caso di guasto a terra o sovraccarico del circuito. Si dice che il contattore si spegne.

2. Interruttori automatici:

Gli interruttori automatici sono progettati come interruttori di distribuzione. Sono utilizzati per collegare l'alimentazione e per interrompere l'alimentazione dalle sezioni del sistema elettrico. Un interruttore automatico viene normalmente azionato a mano e viene aperto o chiuso mediante una leva montata all'esterno della custodia, sebbene gli interruttori automatici utilizzati per l'avvio di motori ad alta tensione più grandi siano solitamente dotati di solenoide azionato a molla o meccanismi azionati a motore.

Un interruttore automatico è dotato di sistemi di protezione, ad es. Protezione da sovraccarico e protezione da guasto a terra, che scatta automaticamente in caso di guasto.

Tuttavia, quando una sezione deve iniziare a funzionare, gli interruttori automatici che controllano quella sezione vengono prima chiusi; L'alimentazione viene quindi collegata alle busbar dell'unità contattore che controlla singolarmente i motori. Quando gli interruttori automatici sono chiusi, il circuito è pronto per i contattori per avviare e arrestare i motori secondo necessità.

Potrebbe essere necessario un interruttore automatico per interrompere un circuito in cui scorre corrente. In caso di emergenza, un operatore può interrompere la corrente che scorre nel circuito aprendo l'interruttore automatico con la maniglia. In alternativa, in caso di guasto, l'interruttore di circuito potrebbe scaricarsi, mentre la corrente scorre.

Gli interruttori automatici non sono progettati principalmente per completare un circuito e avviare l'apparecchiatura. Questo compito viene normalmente eseguito dai contattori. Tuttavia, gli interruttori automatici possono essere utilizzati a tale scopo e talvolta vengono utilizzati per controllare i motori per i quali è necessario il controllo del pilota.

3. Isolatori:

Gli isolatori sono forniti come misura di sicurezza. Sono utilizzati per scollegare un circuito dalle sbarre bus quando si deve eseguire il lavoro sul circuito e per garantire che la corrente non possa essere raccomandata dal funzionamento involontario del quadro principale.

Gli isolatori normalmente non sono progettati per creare o interrompere un circuito di carico e potrebbe essere estremamente pericoloso aprire alcuni tipi di isolatore mentre la corrente di carico scorre attraverso i contatti.

Tuttavia, alcuni isolatori possono essere utilizzati per interrompere il circuito in caso di emergenza quando il contattore principale non si apre. Questi sono noti come isolatori di rottura del carico, che combinano le funzioni degli isolatori e alcune delle funzioni degli interruttori di circuito.

Molti interruttori di isolamento sono progettati per essere utilizzati come mezzo per scaricare i conduttori isolati; tali isolatori sono dotati di una posizione per collegare i conduttori direttamente a terra che sono chiamati isolatori di messa a terra. Altri tipi di interruttori sono utilizzati nei circuiti di potenza per scopi speciali, ad esempio interruttori di inversione di fase per la modifica del senso di rotazione di un motore in corrente alternata.

Gli interruttori di inversione, come gli interruttori degli isolatori, non sono normalmente destinati ad essere azionati mentre scorre corrente poiché, a causa del loro funzionamento lento e generalmente manuale, diventa un esercizio pericoloso. Pertanto, si consiglia di collegare l'isolatore all'interruttore automatico e all'isolatore di terra.

Cioè, quando si apre, l'interruttore di circuito deve aprire "prima, poi l'isolatore, e solo dopo che l'isolatore di messa a terra deve essere chiuso. Quando si chiude il circuito, si apre il sezionatore di terra, quindi si chiude l'isolatore e infine si chiude l'interruttore di circuito.

Contatti:

Materiale utilizzato per i contatti:

I materiali più comunemente utilizzati per i contatti in un circuito di alimentazione sono il rame, dal momento che il rame è un ottimo conduttore di elettricità e la sua superficie può essere brunita con una lucidatura fine.

Generalmente la resistività del rame ricotto ad alta conduttività è 0. 17241 ohm / sq. mm. per metro a 20 ° C e si dice che il materiale con questa resistività ha una conduttività del 100 percento come da standard internazionale di rame ricotto, in breve, IACS

Infatti, solo l'argento con il 106% di IACS ha una conduttività maggiore, ma il suo alto prezzo e altri fattori ne limitano l'uso generale. D'altra parte, un materiale più economico, l'alluminio non può essere utilizzato come materiale di contatto in quanto la sua conduttività è solo il 62% di IACS

Il rame è, tuttavia, un metallo morbido e le superfici di contatto in rame sono solitamente danneggiate durante l'uso, in particolare in caso di frequenti operazioni di accensione / spegnimento. Pertanto, le superfici di contatto in rame sono formate da metalli più duri come argento sinterizzato o tungsteno in grado di resistere a danni e usura.

Quando si utilizza un metallo speciale per una superficie di contatto effettiva, è pratica comune realizzare il corpo principale del contatto del rame e legare il materiale superficiale ad esso.

Sono in uso vari tipi di contatti, ciascuno con una diversa azione di chiusura. I contatti di testa vengono utilizzati per tutti i contattori e interruttori di media e bassa tensione e per alcuni quadri di alta tensione. I contatti scorrevoli si trovano sui principali quadri di distribuzione dell'alta tensione. Fig. 13.1. mostra vari tipi di contatti generalmente in uso.

Usi di contatti:

Le parti essenziali di ogni interruttore sono i suoi contatti. Per ogni linea elettrica che deve essere realizzata o rotta dall'interruttore devono esserci almeno due contatti, cioè un contatto fisso e un contatto mobile. Il contatto fisso viene solitamente montato su materiale isolante e collegato da un conduttore solido a un terminale in uscita o in ingresso.

Il contatto mobile è trasportato da un meccanismo a interruttore, che può portarlo in contatto con il contatto fisso per realizzare il circuito o allontanarlo dal contatto fisso per interrompere il circuito. Il contatto mobile è collegato al suo terminale tramite una parte del meccanismo dell'interruttore o tramite un connettore flessibile come una treccia di rame.

Alcuni tipi di quadri, in particolare quelli progettati per l'uso in circuiti ad alta tensione, possono avere due coppie di contatti in serie in ciascuna linea.

I due contatti fissi sono collegati ciascuno a un terminale mentre i due contatti mobili sono collegati l'uno all'altro. Tuttavia, quando l'interruttore è chiuso, i contatti mobili collegano i contatti fissi e completano il percorso corrente. Questa disposizione supera la difficoltà di fornire un conduttore flessibile per una forte corrente e inoltre interrompe il circuito in due punti contemporaneamente, contribuendo così a ridurre l'arco.

Alcuni interruttori utilizzati per circuiti a bassa tensione hanno anche un unico contatto mobile che collega due contatti fissi. Gli interruttori progettati per trasportare una corrente pesante generalmente hanno due o più serie di contatti in parallelo in ciascuna linea, e quindi l'area di contatto totale in ciascuna linea viene aumentata.

Un interruttore che isola il circuito che controlla ha un lato vivo e un lato morto. Il lato morto è quello che è isolato dalla fornitura, cioè il terminale uscente; e il lato live è quello a cui è connessa la fornitura, cioè i terminali in entrata. Tuttavia, il lato live di un interruttore può essere reso definitivo solo aprendo un interruttore più indietro nel sistema di distribuzione.

Pertanto, il lato live, cioè le sbarre di un contattore di estremità del gate, può essere isolato e reso morto aprendo l'interruttore di sezione appropriato. Il lato live di un interruttore non dovrebbe mai essere esposto a meno che non sia noto che il sezionatore è aperto e sono stati eseguiti i passaggi corretti per evitare che l'interruttore possa essere chiuso per errore. Questo può essere fatto bloccando l'intero interruttore in posizione OFF.

La questione "lato vivo" e "lato morto" si pone solo quando l'interruttore è aperto.

Va tenuto presente che quando l'interruttore è chiuso, il percorso della corrente attraverso i contatti dell'interruttore deve avere una resistenza il più bassa possibile. Se la resistenza di contatto è elevata, l'apparecchio non può assorbire i suoi requisiti di corrente dalla fornitura, in modo che non possa funzionare in modo efficiente. L'elevata resistenza dei contatti surriscalda anche i contatti stessi.

In un caso estremamente grave, il surriscaldamento prolungato potrebbe causare la fusione dei contatti, rendendo possibile all'interruttore di interrompere il circuito qualora fosse necessario. Un interruttore deve essere in grado di sopportare, almeno per un breve periodo, una corrente molto più pesante di quella che normalmente si prevede che fluisca, senza un serio surriscaldamento.

Un forte aumento di corrente potrebbe scorrere attraverso i contatti a causa di un cortocircuito o di un guasto a terra. La resistenza del contatto è determinata dall'area di contatto, dalla qualità delle superfici di accoppiamento, dalla pressione di contatto e dalla pulizia dei contatti. Pertanto un mio ingegnere dovrebbe prestare regolarmente attenzione a questi quattro importanti fattori che sono responsabili per l'aumento e la diminuzione della resistenza di contatto.

Cerchiamo di discutere questi quattro fattori in breve:

(a) Area di contatto:

In ogni contatto, l'area di un contatto è quella parte di ciascuna superficie di accoppiamento che sta effettivamente toccando l'altra. La figura 13.3 illustra il caso. Proprio come un conduttore, per trasportare in modo efficiente una data corrente nominale, deve avere un'area di sezione trasversale minima, quindi una coppia di contatti deve mantenere un'area di contatto minima per portare la corrente richiesta.

L'area di contatto è determinata principalmente dalla dimensione e dalla forma dei contatti. L'area di contatto può, tuttavia, essere ridotta dal danneggiamento delle superfici di contatto, come la vaiolatura. Pertanto, i contatti snocciolati dovrebbero essere sempre evitati, poiché la qualità delle superfici accoppiate è di vitale importanza per la resistenza di contatto.

Tuttavia, nessuna superficie è assolutamente liscia se vista al microscopio. Se visto al microscopio, anche una superficie metallica molto levigata può essere vista non uniforme, con punti alti su di essa. L'area effettiva di contatto tra le superfici è, quindi, inferiore a quella che sembra provenire dal normale esame visivo.

Se le superfici sono relativamente ruvide, l'effettiva area di contatto è molto inferiore a quella che sembra essere, ei contatti sono quindi meno efficienti. La figura 13.2 illustra i contatti danneggiati.

Tuttavia, quando i contatti sono in uso da un po 'di tempo, entrambe le superfici saranno consumate. I contatti usurati saranno ancora disomogenei, ma poiché i contatti si toccano continuamente tra loro negli stessi punti, c'è una tendenza per le superfici di accoppiamento a consumarsi insieme, in modo che la loro area di contatto reale aumenti.

I punti alti su una superficie di contatto, ad esempio, tendono ad abbinare le cavità sull'altra superficie. Ma a meno che ciò non avvenga in modo uniforme, l'area di contatto non aumenta in pratica. Pertanto, anche se può essere spiegato teoricamente, ma praticamente, è stato trovato che i contatti una volta erosi diventano più danneggiati gradualmente.

Pertanto, se i contatti sono in esecuzione in condizioni normali, l'efficienza dei contatti aumenta subito dopo l'uso, ma dopo diversi passaggi di errore da parte dei contatti, essi diventano irregolarmente erosi creando vuoti anziché un'area aumentata.

Pertanto, come spiegato in precedenza, quando si verifica una scintilla o si genera calore eccessivo, i contatti non devono essere tenuti in servizio, altrimenti si surriscaldano e danneggiano le altre parti e anche l'isolamento nel sistema.

(b) Pressione di contatto:

La pressione di contatto è molto importante per un funzionamento efficiente dei contatti in qualsiasi interruttore. Per quanto lisce siano le superfici di contatto, se si toccano leggermente insieme, solo i punti più alti delle superfici di contatto si toccano, così che l'area di contatto effettiva è piuttosto piccola e quindi causa calore eccessivo.

In pratica, tuttavia, i contatti sono tenuti insieme sotto pressione, in modo che i punti alti di ciascuna superficie tendano ad incastrarsi con le cavità dell'altra superficie. L'area di contatto effettiva, sotto pressione, è notevolmente aumentata. La pressione di contatto viene solitamente mantenuta da molle, come la molla a spirale, la molla a balestra, la molla a spirale, a seconda di quale sia utile in un particolare requisito.

La pressione di contatto richiesta dipende dal design dell'interruttore e dalla pressione richiesta. Tuttavia, in interruttori e contattori più piccoli, i contatti stessi sono fatti di materiale elastico o fatti di tale forma che è possibile ottenere elasticità per ottenere la pressione di contatto richiesta.

Tuttavia, in caso di interruttori di sezionatori o contattori di potenza superiore, ad esempio superiori a 50A, è necessario predisporre una disposizione a molla separata. Di seguito, viene fornito un elenco per la pressione di contatto approssimativa in Kg / M 2 di diversa corrente nominale a media tensione.

(c) Pulizia dei contatti:

Le superfici di contatto sono più efficienti quando sono luminose e pulite. Un film sulle superfici di contatto che può, ad esempio, essere causato dall'ossidazione tende ad aumentare la resistenza del contatto introducendo un sottile strato di isolamento tra le superfici di accoppiamento.

Altre forme di sporco, come polvere o granulosità, oltre al loro stesso effetto isolante, influenzano ulteriormente la resistenza del contatto impedendo il corretto accoppiamento delle superfici di contatto. Questo è spiegato in Fig. 13.4.

La maggior parte dei contatti, tuttavia, è progettata per essere autopulente. I contatti del coltello di isolatori e contatti a cuneo come mostrato in Fig 13.2. di quadri di alta tensione, hanno una evidente azione di scorrimento che li aiuta a tenerli liberi da film e sporco.

Pertanto, la maggior parte delle disposizioni di contatto sono progettate per chiudersi con un'azione di asciugatura e rotolamento quando viene applicata la pressione di contatto. L'azione di asciugatura o rotolamento è sufficiente per mantenere l'area di contatto pulita nelle normali condizioni di funzionamento, se la pulizia e il rotolamento sono progettati correttamente.

Controllo dell'arco:

In un momento in cui un circuito di potenza trasporta una forte corrente, vale a dire quando un circuito del motore di trasporto è rotto, l'alta induttanza del circuito tende a perpetuare il flusso di corrente. Quando i contatti si separano, viene tracciato un arco. Mentre l'arco persiste, la corrente scorre nel circuito.

È possibile che un apparecchio continui a funzionare dalla corrente fornita attraverso un arco e, se l'arco estratto quando i contatti separati non si estinguono rapidamente, il controllo del circuito andrebbe perso. Anche il controllo dell'arco è importante perché l'arco tra i contatti distrugge rapidamente le superfici di contatto.

Le superfici di contatto diventano snocciolate e la resistenza di contatto aumenta. Pertanto i contatti diventano inutili e devono essere sostituiti. Ma se l'arco è controllato, i contatti possono essere salvati da danni prematuri.

Tuttavia, poiché non è generalmente possibile impedire che un arco venga estratto nel momento in cui la parte dei contatti, un fattore importante nella progettazione di quadri è l'efficienza con cui l'arco viene derivato dai contatti principali e soppresso. A volte per deviare l'intensità dell'arco dai contatti principali è consigliabile utilizzare contatti ad arco o punte ad arco.

I contatti arcuati vengono utilizzati principalmente con contatti di tipo testa a testa. Sono costituiti da piccoli contatti ausiliari fissati ai contatti principali e disposti in modo tale da interrompere il circuito subito dopo aver separato i contatti principali. Infatti, in un momento in cui i contatti principali si rompono, i contatti ad arco forniscono ancora un percorso di corrente in modo che nessun arco venga estratto dai contatti principali.

Subito dopo un momento, i contatti arcuati si rompono e l'arco viene estratto tra loro. Pertanto, i contatti principali non sono influenzati dall'arco, sebbene i contatti ad arco vengano danneggiati a causa dell'effetto dell'arco. Ma i contatti principali rimangono inalterati.

I contatti ad arco sono tuttavia progettati in modo tale da poter essere facilmente rinnovati e devono essere rinnovati / sostituiti prima che la loro resistenza di contatto diventi maggiore di quella dell'arco d'arco, altrimenti non impedirebbero un arco tra i contatti principali.

A volte i puntali ad arco vengono utilizzati nei contatti di testa invece dei contatti ad arco. In questo caso i puntali per arco non formano alcuna parte dell'area di contatto. L'arco viene infatti disegnato tra i contatti principali, ma le punte ad arco forniscono il punto focale per l'arco in modo tale da essere immediatamente trasferito su di esso.

Soppressione dell'arco:

1. Soppressione dell'arco in Oil Break Switchgear (OCB):

Vediamo ora come si verifica la soppressione degli archi nei quadri di interruzione dell'olio (OCB). Quando un circuito viene rotto da contatti sotto olio e viene estratto un arco, il calore generato dall'arco si rompe immediatamente e vaporizza i gas di petrolio circostanti, e una grande percentuale di idrogeno viene emessa nel percorso dell'arco.

Questi gas occupano molto più spazio rispetto all'olio dal quale sono stati formati in modo da allontanare l'olio dai contatti. Dato che i gas sono anche molto più leggeri del petrolio, tendono a salire, così che immediatamente dopo che l'olio è stato allontanato dai contatti, più olio viene attratto su di essi. La produzione di gas con l'arco, quindi, crea notevoli disturbi nell'olio.

La turbolenza installata nell'olio si raffredda e disperde l'arco. I contatti, di solito, in questi OCB, sono racchiusi in una scatola o in un contenitore con punti vendita molto ristretti. Le prese sono disposte in modo tale che, quando il gas è formato da un arco, si crea un'alta pressione all'interno della pentola e quando l'olio viene forzato attraverso le prese, viene attraversato un flusso di olio attraverso l'arco.

Dalla Fig. 13.5 vediamo la sezione di una tipica scatola chiusa costruita con materiale isolante fibroso. Ora spieghiamo come avviene la soppressione dell'arco quando un contatto pin e socket è rotto.

Quando i contatti sono fatti, le prese dal piatto sono effettivamente bloccate dai contatti mobili. Quando il contatto si rompe, viene estratto un arco che fa gassificare parte dell'olio come mostrato in Fig. 13.5. Poiché l'olio non può scappare immediatamente dalla pentola, un'alta pressione si accumula nella pentola causando gas per espellere l'olio come mostrato in (Fig. 13.5b).

Quando il contatto mobile viene ritirato attraverso la pentola fino al punto in cui viene aperta la prima uscita, l'olio fuoriesce in un flusso violento, spingendo l'arco contro il lato del vaso. Quando la seconda e la terza uscita sono esposte, l'arco diventa più attenuato.

La figura 13.5c mostra l'effetto di raffreddamento delle correnti di olio e l'effetto di perturbazione dell'arco che colpisce i bordi interni dei fori di sfiato che provocano l'estinzione dell'arco molto rapidamente, e questo è mostrato nella figura 13.5.d.

È importante ricordare che un arco di corrente alternata si spegne di solito verso la fine di un mezzo ciclo, nell'istante in cui scorre poca corrente e quindi l'arco è debole. Un enturbulatore efficiente estingue un arco dopo circa tre semicicli, il che significa che in meno di 1/25 di secondo dopo la rottura dei contatti, l'arco si estingue.

Soppressione 2.Arc in Air Circuit Breaker (ACB):

Quando un arco si svolge all'interno di un campo magnetico, l'arco tende ad essere allontanato dai punti tra i quali ha colpito. Viene creata una situazione molto simile a quella che dà origine al principio del motore, tranne che la corrente non scorre in un conduttore solido. L'arco si attenua e viene più facilmente spezzato ed estinto.

Il dispositivo di estinzione dell'arco in un ACB è costituito da una bobina di scarico magnetico, collegata in serie al circuito da rompere, e da uno scivolo ad arco, che è un involucro a forma di scatola contenente un numero di alette di raffreddamento disposte ad angolo retto rispetto al percorso dell'arco.

Queste alette possono essere realizzate in materiali isolanti, dove fungono da separatori di arco, oppure possono essere costituite da materiali conduttori, dove formano una griglia di ioni che rompe l'arco deviando la corrente dal percorso dell'arco principale.

Ogni volta che il circuito è eccitato, anche la bobina di spurgo magnetico, che si trova nel circuito principale, viene eccitata. Quando i contatti si rompono e viene estratto un arco, la corrente continua a fluire nel circuito, in modo che la bobina di spegnimento sia ancora energizzata.

Il campo della bobina di scoppio disegna l'arco nello scivolo d'arco dove viene spezzato ed estinto. La soppressione dell'arco è favorita dall'effetto di raffreddamento delle correnti di convezione installate nell'aria.

Quando l'arco si spegne, la corrente smette di fluire e la bobina di spegnimento diventa diseccitata. L'intera operazione è spiegata schematicamente in Fig. 13.6. Ora, dato che la forza del campo magnetico di blow-out dipende dalla corrente nella bobina di blow-out, l'effetto blow-out è molto più forte quando si rompe una forte corrente, cioè, in caso di corrente di corto circuito che scorre nel circuito .

Entro i limiti dell'interruttore, quindi, la soppressione dell'arco è efficace con le correnti pesanti come con le normali correnti di carico. In alcuni interruttori automatici ad alta tensione (Air Blast) sono presenti un sistema ad aria compressa per sopprimere l'arco. Nel momento in cui i contatti si separano, una scarica d'aria diretta verso di loro devia e raffredda l'arco.

3. Soppressione dell'arco di SF 6 :

Sebbene i quadri di soppressione degli archi SF 6 siano ora in produzione in India, il gas SF6 viene importato. Pertanto, un po 'del loro funzionamento dovrebbe essere noto a un ingegnere elettronico nelle miniere. L'interruttore è racchiuso in un involucro completamente chiuso a pressione, suddiviso in tre scomparti in acciaio tubolare, in modo tale che ciascuna fase venga singolarmente schermata.

Ogni compartimento contiene contatti del tipo a perno e presa con un pistone disposto per dirigere un getto di gas SF6 attraverso l'arco quando il contatto mobile viene ritirato dal gruppo fisso, favorendo così una rapida estinzione dell'arco.

Infatti, il gas SF 6, ad una pressione di 45-50 psi, ha una rigidità dielettrica simile a quella dell'olio isolante e proprietà di estinzione dell'arco quasi 100 volte meglio dell'aria. Infatti, la rigidità dielettrica del gas SF6 alla pressione atmosferica è risultata essere di circa 2, 3 volte quella dell'aria. Inoltre, non ha alcuna reazione chimica con i materiali strutturali. Inoltre non si decompone fino a 600 ° C.

A temperature più elevate, diventa gradualmente SF 4 e SF 2, ma questi si combinano nuovamente per formare SF 6 . È un dato di fatto che a causa dell'effetto di un arco, il gas si decompone in SF 4 e SF 2 e un po 'di fluoruro metallico, che è anch'esso di buona resistenza dielettrica, e quindi vediamo che l'arco nella camera di SF 6 in no modo riduce la rigidità dielettrica del gas.

In Fig. 13.7 possiamo vedere uno schizzo per il dispositivo di soppressione dell'arco SF6. Quando il contatto mobile (7) viene ritirato dal contatto fisso (8) dall'azione della perdita dal meccanismo, viene tracciato un arco tra i contatti fissi e mobili.

Mentre il contatto mobile si muove verso l'alto, il gas viene compresso tra la superficie superiore del pistone mobile (4) e la parte superiore del cilindro fisso (2). Questo gas è forzato lungo il centro cavo del pistone (4) nello spazio anulare tra il contatto mobile (7) e il tubo isolante (6) e quindi assialmente lungo il percorso dell'arco dove estingue l'arco.

Il percorso corrente proviene dal cilindro fisso (2) attraverso i contatti passanti (5) nel contatto mobile (7), dal contatto mobile nei contatti fissi (8) e quindi nel portacontatti. Il cilindro fisso (2) e il portacontatti fisso sono collegati rispettivamente agli steli boccola superiore e inferiore.

Tuttavia, un relè del pressostato è montato sul serbatoio per rendere il commutatore inoperativo se viene rilevata un'eccessiva perdita di pressione. Le valvole sono montate sulla custodia per caricare il gas SF 6 e per la prova periodica della pressione del gas con un manometro di tipo e anche per prelevare campioni di gas periodici per controllare la rigidità dielettrica.

4. Soppressione dell'arco nell'interruttore del vuoto:

L'interruttore di vuoto è un interruttore sigillato unipolare in cui i contatti sono racchiusi in un alto vuoto. Tre di tali unità vengono azionate insieme per formare un contattore trifase o un interruttore automatico, come può essere richiesto.

Con un design efficiente e adatto, il vapore metallico dell'arco può essere causato per diffondersi rapidamente, ed essere depositato sulla superficie della struttura circostante dando un controllo dell'arco molto efficiente, e consentendo all'unità di funzionare ad alte capacità con una separazione dei contatti di solo circa 2, 5 mm (0, 100 pollici).

Un interruttore del circuito del vuoto fino a 33 KV è ora fabbricato in India. Ma nel Regno Unito e negli Stati Uniti, gli interruttori del circuito del vuoto fino a 300 KV sono stati sviluppati con successo e sono già in uso. A causa del loro eccellente merito e dell'uso in altissima tensione e di una manutenzione modesta, questi dovrebbero essere sviluppati in India.

Ma sfortunatamente, a causa della mancanza di un profondo know-how tecnico e della ricerca e sviluppo adeguati da parte dei produttori indiani, questi devono ancora essere sviluppati per soddisfare lo standard internazionale di qualità.

Protezione da sovraccarico:

In qualsiasi sistema elettrico il sovraccarico è un fenomeno quasi regolare. Pertanto, per proteggere l'apparecchiatura dall'effetto contrario del sovraccarico, viene progettato un sistema di protezione. Si verifica un sovraccarico quando la normale corrente di funzionamento viene superata oltre il limite consentito. Può essere causato da molti motivi, come lo stallo di un motore, un cortocircuito tra due delle linee elettriche, una singola fase, ecc.

L'effetto di un sovraccarico è di surriscaldare i cavi e gli apparati attraverso i quali scorre. Quando il sovraccarico è grave, si corre il rischio di gravi danni a causa del rovesciamento, causando addirittura un incendio a causa della combustione di materiali isolanti o di qualsiasi altro materiale a contatto con i conduttori caldi. Il sovraccarico può anche danneggiare l'apparecchiatura stessa se nel tempo non è adeguatamente protetta.

Esistono molti tipi di dispositivi di protezione da sovraccarico. Un dispositivo di protezione da sovraccarico comune è il fusibile. Alcune apparecchiature elettriche nelle miniere sono protette da fusibili. I fusibili utilizzati per questi scopi sono costituiti da un elemento fusibile contenuto con cura all'interno di una cartuccia di vetro. Tuttavia i fusibili che potrebbero dover interrompere i circuiti che trasportano correnti pesanti devono avere un'elevata capacità di interruzione.

Tali fusibili (fusibili HRC) hanno uno speciale tipo di riempimento al quarzo che reagisce con l'elemento fusibile al momento della combustione e forma un tappo di composto isolante che impedisce la formazione di archi tra le estremità del fusibile bruciato. Fig. 13.8. spiega la costruzione del fusibile HRC. Nel capitolo 21 viene fornita una discussione più dettagliata sul fusibile HRC.

Ma un fusibile non soddisfa le esigenze operative in un circuito elettrico sotterraneo, dove è richiesta una risposta più controllata. Spesso è necessario rifare rapidamente un circuito dopo che un breve sovraccarico lo ha interrotto e questo non può essere fatto se è stato installato un fusibile, perché l'involucro dell'interruttore dovrebbe quindi essere aperto per adattarsi a uno nuovo.

I sistemi di protezione da sovraccarico per un circuito di potenza devono distinguere tra un picco di corrente che può verificarsi quando viene avviato un motore a induzione e un sovraccarico più sostenuto che risulta da un guasto nel circuito.

Le caratteristiche richieste sono ottenute collegando un relè di sovraccarico, con un cruscotto, in ogni linea dell'alimentazione che farà scattare il contattore o l'interruttore in caso di sovraccarico come mostrato in Fig. 13.9. Ogni relè e dashpot è costituito da una bobina, in serie con una delle linee elettriche, che aziona uno stantuffo.

Lo stantuffo della bobina è collegato a un pistone immerso in un cilindro pieno d'olio, che resiste al suo movimento. Ogni stantuffo del relè è collegato a una barra di scatto comune in modo tale che quando uno stantuffo viene aspirato, fa scattare il circuito.

Tuttavia, quando una corrente al di sotto del massimo nominale fluisce attraverso la bobina del relè, la forza elettromagnetica creata non è sufficiente a superare la resistenza del pistone in modo che l'interruttore rimanga chiuso. Nel caso di un piccolo sovraccarico la forza elettromagnetica è appena sufficiente per superare la resistenza meccanica del pistone; e il pistone si muove lentamente contro la resistenza dell'olio.

Se il sovraccarico è di breve durata, il pistone si fermerà prima che l'interruttore si sia aperto, e il funzionamento del circuito sarà indisturbato se si mantiene il leggero sovraccarico, tuttavia il pistone alla fine raggiungerà la fine della sua corsa e farà scattare il interruttore. Ma in caso di grave sovraccarico, la forza elettromagnetica sarà maggiore e il pistone si muoverà più velocemente dopo un breve intervallo di tempo.

Protezione termica da sovraccarico:

L'altra forma di protezione da sovraccarico impiega un elemento bimetallico. Un elemento bi-metallo è una striscia composta da due metalli legati insieme. Quando l'elemento viene riscaldato, i due metalli si espandono a velocità diverse in modo che l'elemento si leghi.

L'unità di protezione è progettata in modo che l'elemento bimetallico sia riscaldato dalla corrente che scorre nella linea elettrica, o l'elemento stesso è collegato in serie alla linea di alimentazione, oppure è controllato da un avvolgimento del riscaldatore.

Se una corrente di sovraccarico scorre nella linea, l'elemento bimetallico viene riscaldato più del normale e si piega oltre la sua posizione normale. Questo movimento extra viene utilizzato per azionare un dispositivo di scatto per il circuito principale. La Fig. 13.10 spiega il principio del sovraccarico termico.

Infatti, il dispositivo di sovraccarico termico ha una caratteristica temporale simile al dispositivo a cruscotto poiché, in caso di un leggero sovraccarico, prima o poi l'elemento bimetallico si è riscaldato alla temperatura necessaria per far scattare il circuito. Se il sovraccarico è grave, tuttavia, l'aumento della temperatura nell'elemento bimetallico sarà rapido e scatterà rapidamente l'interruttore.

Ora, se un avviatore è progettato per sopportare una forte corrente, i relè di sovraccarico o gli elementi bimetallici potrebbero non essere collegati direttamente alle linee elettriche. I trasformatori di corrente saranno collegati nelle linee di alimentazione e le loro uscite secondarie vengono utilizzate per azionare relè con trattini o elementi bimetallici.

Poiché le uscite delle trasformate sono proporzionali alle correnti che fluiscono nelle linee elettriche, i dispositivi di sovraccarico possono essere impostati con precisione per far scattare l'interruttore quando una determinata intensità di corrente scorre nella linea di alimentazione.

Capacità di rottura:

Qualsiasi starter equipaggiato con un interruttore di sovraccarico potrebbe dover interrompere il suo circuito quando una corrente molte volte la corrente normale scorre. Questo fatto viene preso in considerazione quando viene progettato lo starter. La corrente massima che un interruttore può interrompere ad una tensione di riferimento di riferimento, senza danni a se stessa, viene definita come la sua capacità di interruzione.

In realtà, questa capacità di interruzione è espressa in due modi:

(1) Simmetrico e

(2) Capacità di rottura asimmetrica.

Vale a dire, la massima corrente simmetrica e la corrente asimmetrica che l'interruttore è in grado di interrompere con una tensione di riaffermazione di riferimento stabilita. Tuttavia, la capacità di interruzione nominale è espressa in MVA come il prodotto della capacità di interruzione nominale, ovvero corrente di interruzione in KA, e della tensione nominale in KV, e un fattore di moltiplicazione in base al numero di fasi.

Ora qual è la corrente di rottura di un interruttore? La corrente di rottura in un particolare polo di un interruttore è la corrente nell'istante della separazione dei contatti dell'interruttore.

È espresso come:

1. Corrente di rottura simmetrica:

Questo è il valore efficace della componente ac della corrente, in un particolare polo, nell'istante di separazione dei contatti.

2. Corrente di rottura asimmetrica:

Questo è il valore efficace dei componenti ac e dc totali della corrente in un particolare polo al momento della separazione del contatto:

Ora, qual è la corrente di creazione dell'interruttore? Quando un interruttore è chiuso o "fatto" su un cortocircuito, allora la corrente di creazione in KA è il valore di picco dell'onda di corrente massima, compreso il componente in cc nel primo ciclo della corrente, dopo che l'interruttore è chiuso.

Allora, che cosa sta facendo la capacità di un interruttore?

Questa è la corrente che l'interruttore automatico è in grado di produrre alla tensione nominale dichiarata. Questa capacità di produzione è espressa anche in MVA.

Capacità di produzione nominale = 1, 8 ×

x capacità di interruzione simmetrica.

Manutenzione di quadri elettrici:

Di seguito sono riportate le operazioni di manutenzione ordinaria. Il programma di manutenzione per ogni singolo pezzo di equipaggiamento, che dà la frequenza di ispezione e i controlli che devono essere effettuati in ogni occasione, sarà stabilito dall'ingegnere elettrico della miniera di carbone, deve essere seguito da vicino, se la sicurezza deve essere garantita. Tuttavia, l'autore fornisce un calendario per una guida facile, basata sull'esperienza.

1. Isolare il circuito:

Prima di rimuovere qualsiasi interruttore di qualsiasi interruttore, i conduttori all'interno della custodia devono essere isolati. Molti interruttori, ad es. Tutti i contattori gate-end, dispongono di un sezionatore che può essere utilizzato per isolare i conduttori nella custodia del contattore. Il coperchio è sempre interbloccato con l'isolatore, in modo che non possa essere rimosso o aperto quando l'interruttore di isolamento è chiuso.

Alcuni tipi di quadri di alta tensione sono progettati in modo che l'intera unità possa essere disinnestata dalla sezione di sbarre. La connessione tra le unità dell'interruttore automatico e la sbarra è realizzata da una forma di spina e presa, i pin della spina che si trovano sull'unità dell'interruttore automatico.

Quando l'interruttore di circuito è stato completamente disinnestato, un otturatore si rovescia o viene avvitato sulla presa della sbarra. A volte viene utilizzato un sezionatore di terra separato per scaricare il circuito controllato dall'interruttore automatico. Questo non può essere chiuso fino a quando l'impugnatura operativa principale degli interruttori di circuito non è stata riportata nella posizione OFF.

2. Esaminare i contatti:

Dopo aver isolato il circuito, esaminare attentamente i contatti di volta in volta, per assicurarsi che siano in buone condizioni operative, puliti e privi di vaiolature o bruciature. Quando i contatti sono sporchi, devono essere puliti con un panno pulito o uno strumento di brunitura. Ma i contatti che sono gravemente bruciati o bucherellati devono essere sostituiti senza ulteriori ritardi.

Non è affatto consigliabile tentare di rimuovere le ustioni o le fosse depositando il cartoncino poiché è impossibile mantenere la forma del contatto, in quanto tale la lettiera di contatto si perde, creando più resistenza di contatto e causando calore. Tuttavia, i contatti leggermente bruciati o snocciolati possono essere trattati con successo mediante brunitura con una spazzola metallica, ma in nessun caso si devono usare abrasivi duri.

3. Esaminare l'allineamento della disposizione dei contatti:

L'allineamento di ogni coppia di contatto deve essere controllato per garantire che sia stata ottenuta un'area di contatto completa e che la loro azione di fabbricazione e interruzione sia soddisfacente. Mentre si esegue questa operazione, l'allineamento e i movimenti dell'albero di contatto devono essere controllati accuratamente. Alcuni contatti, come i contatti a cuneo, sono autoallineati, cioè un leggero disallineamento è contenuto dall'azione dei contatti stessi.

4. Esaminare le pressioni di contatto:

Di tanto in tanto la pressione di contatto deve essere controllata con un perfetto bilanciamento della molla. I contatti sono mantenuti in posizione chiusa con il magnete chiuso. Il bilanciamento della molla viene quindi fissato al contatto mobile e il contatto mobile viene allontanato dal contatto fisso dal bilanciamento della molla.

Il bilanciamento della molla registra la pressione di contatto nel momento in cui il contatto mobile si separa dal contatto fisso. La corretta pressione di contatto deve essere ottenuta dal produttore. Questo sarà essenziale per mantenere le pressioni di contatto. Va ricordato che la durata dei contatti dipende molto dalla pressione di contatto.

5. Verifica connessione flessibile:

Le connessioni flessibili ai contatti principali vengono ispezionate per rilevare segni di usura e abrasione. I punti in cui le connessioni sono ancorate sono controllati per la tenuta e la sicurezza e l'isolamento.

6. Controllare i dispositivi Arc-Control:

I contatti o punte dell'arco sono esaminati per sporcizia e ustioni. Di solito è necessario pulirli e bruciarli. Eventuali piccole bruciature e vesciche dovrebbero essere rimosse raschiando. I contatti arcuati che sono stati bruciati irreparabilmente devono essere rinnovati.

Le connessioni alle bobine di blow-out sono esaminate per sicurezza. Le bobine stesse sono esaminate per condizioni generali. Anche gli scivoli d'arco vengono esaminati per le condizioni generali. Qualsiasi sparatoria, o deposito di rame, viene rimosso e tutte le alette di raffreddamento bruciate vengono sostituite con nuove.

7. Controllare la camera di sbarra:

Le connessioni busbur vengono esaminate per sicurezza e le sbarre per i segni di svuotamento. Gli isolatori sono attentamente esaminati per garantire che siano fissati saldamente. Eventuali basi isolanti allentate o rotte o scolorite devono essere rinnovate senza ulteriori ritardi, altrimenti ciò potrebbe essere causa di gravi arrossamenti.

8. Controllare l'isolatore e l'interblocco meccanico:

Quando viene installato un sezionatore, i suoi contatti vengono esaminati per verificare la pulizia e l'assenza di bruciature da vaiolatura, ecc. Se è presente un interblocco meccanico tra l'isolatore e il meccanismo del contattore principale, viene esaminato attentamente per accertarsi che funzioni correttamente. Qualsiasi dubbio dovrebbe essere rimosso assistendo al meccanismo.

9. Controllare l'isolatore e le condizioni generali:

L'ON-OFF e il meccanismo di sgancio e O / L vengono esaminati generalmente per condizione e libertà di movimento. In particolare, tutte le frese, i perni, le leve delle viti, le spazzole, le molle vengono esaminate per garantire che siano fissate e correttamente impostate. Tutte le connessioni interne e i cablaggi sono esaminati per le giuste condizioni. L'interno di tutti i compartimenti deve essere pulito e asciutto.

Un test di resistenza d'isolamento viene eseguito con un tester di resistenza d'isolamento di una tensione adeguata come 500 volt o 1000 volt Megger o Metro tra tutte le parti attive e terra e tra ogni linea di fase. Tutti i materiali isolanti all'interno del quadro elettrico devono essere esaminati per rilevare eventuali segni di fessurazione o deterioramento e per segnalare il rischio di ribaltamento.

10. Controllo speciale per ingranaggi a bagno d'olio:

Oltre alle prove e alle ispezioni sopra menzionate, l'olio nei quadri ad olio deve essere esaminato ad intervalli regolari, ad esempio ogni tre mesi per il normale tasso di errori di compensazione. Tuttavia, è consigliabile controllare l'olio dopo ogni grave guasto eliminato dall'interruttore.

Si nota il livello dell'olio e se necessario si aggiunge olio fresco per mantenere il livello dell'olio corretto. Se il livello dell'olio è diminuito sensibilmente, il contenitore dovrebbe essere esaminato per individuare eventuali perdite.

Ogni cambiamento marcato nel colore o nell'odore dell'olio dovrebbe essere annotato con attenzione. Un tale cambiamento potrebbe indicare che l'olio è diventato acido e che la condizione dell'olio dovrebbe essere ulteriormente testata per la rigidità dielettrica.

E se il test mostra olio acido, l'olio intero deve essere sostituito da olio nuovo dopo aver pulito accuratamente il contenitore prima di riempirlo con olio nuovo. Infatti, se si lascia che l'olio acido rimanga sui contatti e sulle altre parti, questi si corrodono.

È necessario assicurarsi che non vi siano fanghi nel contenitore dell'olio. Il fango può essere visto come un deposito appiccicoso sui contatti, sui lati e sul fondo del contenitore. La sua presenza tende ad aumentare la resistenza del contatto e provoca il surriscaldamento. Se si trova del fango, l'olio deve essere scaricato e il contenitore ei contatti devono essere puliti accuratamente prima di aggiungere nuovo olio.

È quindi preferibile che per un lungo servizio senza problemi, ogni tre mesi, tre campioni di olio possano essere inviati ad un laboratorio per testare la rigidità dielettrica e l'acidità. Di seguito vengono forniti importanti valori limite per l'olio del trasformatore utilizzato nell'interruttore di protezione dell'olio per la guida del personale di manutenzione elettrica.

I campioni prelevati dalla parte superiore e inferiore dei serbatoi devono soddisfare i seguenti requisiti:

(1) I campioni devono sopportare un minimo di 40 KV per un minuto.

(2) Nel test di acidità, i campioni devono avere valori inferiori a 0, 5 mg KOH / gm.

(3) Il fango dovrebbe essere inferiore all'1, 5%.

(4) La viscosità a 70 ° F dovrebbe essere di circa 3 / cs.

(5) Il test di azione di scolorimento del rame deve essere negativo.

Tuttavia, nelle miniere o in qualsiasi sito, il primo test viene generalmente effettuato mediante un set di prova flash portatile con spinterometro impostato a 2, 5 mm / 4 mm, tra gli elettrodi.