7.4.2014.

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAUNARSTVA

ZAVOD ZA ELEKTROSTROJARSTVOI AUTOMATIZACIJU

SKLOPNI APARATI

DINAMIKA INDUSTRIJSKIH SUSTAVADINAMIKA INDUSTRIJSKIH SUSTAVA

DIS.6. Funkcija, podjela i karakteristike sklopnih aparata

Prof. dr. sc. Zlatko Maljkovi

Ak. god. 2013/2014 Zagreb,

27.4.2014.

Funkcija sklopnih aparata kao komponenti elektrinih postrojenja

Sklopni aparat: aparat namijenjen uklapanju i/ili prekidanju struje u jednom ili vie strujnih krugova, tj. za uspostavljanje, odravanje i prekidanje kontinuiteta ili diskontinuiteta strujnih krugova. Vre funkciju uklapanja i isklapanja, pokretanja i regulacije, zatite i komande.

Sklopni aparati upravljaju radom ureaja za proizvodnju, transformaciju, konverziju, prijenos i potronju elektrine energije.

Djelovanje aparata SKLAPANJE: promjena vlastite impedancije i dielektrine vrstoe. To se postie u sklopkama i relejima time to se otvaraju i zatvaraju kontakti, u osiguraima time to pregaraju rastalnice, u odvodnicima prenapona time to se probijaju i gase iskrita i to reagiraju nelinearni otpori

37.4.2014.

Podjela sklopnih aparata prema namjeni

rastavljai

sklopke

prekidai

pokretai

regulatori

osigurai

odvodnici prenapona

releji

pribor

sklopni blokovi

47.4.2014.

Uloga aparata

Rastavljai otvaranje i zatvaranje strujnih krugova zanemarivo malih struja

Sklopke uklapanje i isklapanje struja normalnog napona

Prekidai uklapanje i isklapanje + uklapanje i prekidanje struja kratkog spoja

Pokretai pokretanje motora ili putanje u pogon drugih troila

Osigurai taljenjem rastalnice automatski otvaraju strujni krug

Odvodnici prenapona zatita elektrinih postrojenja od prenaponskih valova

Releji djeluju na druge ureaje pod utjecajem mjerene veliine

Pribor obuhvaa potporne i provodne izolatore, kabelske uvodnice, otpornike, prigunice, kondenzatore, mjerne i signalne ureaje i drugo

Sklopni blokovi kompleksni ureaji sastavljeni od raznovrsnih sklopnih aparata i pribora

57.4.2014.

Podjela sklopnih aparata prema funkciji(sustavi gaenja luka)

67.4.2014.

Osnovna podjela sklopnih aparata prema funkciji

Kontaktni - djelovanje vezano uz mehaniko kretanje kontakata

Beskontaktni - nema mehanikog kretanja kontakata

Hibridni - kombinacije kontaktnih i beskontaktnihaparata

Luni pri djelovanju nastaje elektrini luk

Bezluni - sa zanemarivo malom energijom luka.

77.4.2014.

Podjela prema nainu kojim se upravlja prolazom struje ili paljenjem i gaenjem luka

Rastalni i probojni rastalni osigurai i odvodnici prenapona gdje luk nastaje pregaranjem tankih vodia i probojem iskrita

Kontaktni otporski prekidai - u poetku otvaranja premoteni su malim otporom koji se naglo poveava, tako da se prije definitivnog prekida struja smanjuje na neznatni iznos

Sinkroni prekidai - otvaraju kontakte u prvoj prirodnoj nultokiizmjenine struje nakon isklopnog impulsa

Beskontaktni aparati s poluvodikim elementima - sadre upravljive poluvodike ventile (tiristore)

Hibridni poluvodiki aparati serijska kombinacija dvaju brzih kontakata, sinkroniziranih s promjenom polariteta, od kojih je jedan premoten diodom i koji se prvi otvara u intervalu voenja diode, a odmah zatim i drugi u intervalu blokiranja

87.4.2014.

Releji i okidai

Releji su automatski aparati koji pod utjecajem neke mjerene fizikalne veliine (napona, struje, tlaka, temperature) elektrinim putem djeluju na druge ureaje. Otvaranjem ili zatvaranjem svojih kontakata prekidaju napajanje elektromagneta u sklopniku, uzbuuju svitak okidaa u sklopki ili prekidau

Okidai su upravljaki organi sklopnih aparata koji pod utjecajem kontrolirane elektrine veliine mehanikim putem oslobaaju njihove zaporne elemente i time izazivaju otvaranje ili zatvaranje aparata.

97.4.2014.

Podjela sklopnih aparata prema naponu

Niskonaponski

Visokonaponski

Gornja granica napona niskonaponskih aparata za:

izmjeninu struju 1 kV

istosmjernu struju 1,2 kV

Danas imamo podjelu visokonaponskih aparata:

za srednje napone (3-35 kV)

za visoke napone (preko 35 kV do 400 kV)

za vrlo visoke napone (preko 400 kV)

107.4.2014.

Naprezanja u sklopnim aparatima i aparaturama

Termiko naprezanje kontakata

Utjecaj elektrodinamikih sila na kontakte

Naprezanja u procesu prekidanja

117.4.2014.

Termiko naprezanje kontakata

Termiko naprezanje ovisi o struji, ali i o naponu, o kojem ovisi hoe li doi do paljenja luka.

Kratki spoj - velika struja, a time je i velika mogunost zavarivanja kontakata. Kontaktna sila Fk ku Iu

2 (ku = 0,06 kp/kA2 za bakar)

o temperatura okoline

v zagrijavanje vodia zbog njihova otpora

k zagrijavanje zbog kontaktnog otpora

A i B vodii koji se dodiruju

127.4.2014.

Elektrodinamike sile na kontakte

Elektrodinamika naprezanja ovise o konstrukciji - mogu u sluaju veih strujnih udara opasno smanjiti kontaktni tlak ili ak otvoriti kontakt jer se

javljaju paralelne strujnice suprotnog smjera

A nepomini kontakt

B pomini kontakt

F smjer djelovanja

elektrodinamike sile

Odbojne sile meu zatvorenim kontaktima nastaju zbog neizbjene koncentracije struje na mjestima stvarnog dodira. Odbojna sila koja se javlja na kontaktu:

220d ln

2 d 4kii L RF

h r

pi= =

POVOLJNO NEPOVOLJNO

2r strujna staza A pomini dioB i C nepomini dijelovi

137.4.2014.

Naprezanja u procesu prekidanja

Naprezanja ovise o povratnom naponu i prekidnoj struji koji oteavaju gaenje luka. Mjerilo za ovo naprezanje je prekidna snaga:

Up - efektivna vrijednost linijskog povratnog napona pogonske frekvencije

k = 1 za jednofazni sustav

k = za trofazni sustav

Dinamika i termika naprezanja aparata prilikom uklapanja ovise u prvom redu o uklopnoj struji koja se pojavljuje neposredno nakon uklopa, te o naponu o kojem ovisi hoe li se meu kontaktima i na kojem razmaku upaliti elektrini luk.

s p sP kU I=

3

147.4.2014.

Procesi uklapanja i prekidanja struje

Pri sklapanju strujnih krugova javlja se meu kontaktima aparata

elektrini luk

Uklopni luk javi se kad se kontakti priblie na probojni razmak

Isklopni luk nastaje prekidom metalnog dodira i traje do trenutka gaenja

157.4.2014.

Elektrini luk istosmjerne struje

Up - napon paljenjaUA - napon lukaUg - napon gaenjatA - trajanje luka

Gaenje nastupa kad se otpor toliko povea da struja opadne da ne moe vie odravati stabilni luk

167.4.2014.

Gaenje istosmjernog luka

Uvjet gaenja:

di/dt < 0 tj. struja se mora stalno smanjivati

Kako za krug vrijedi:

slijedi:

to se postie npr. razvlaenjem luka!

d ( )d A L

iL E R i U Ut

= =

AU E Ri>

177.4.2014.

Gaenje istosmjernog luka

Poloaj karakteristika UA i E-Ri za sluaj nestabilnosti luka

UL

187.4.2014.

Elektrini luk izmjenine struje

Luk izmjenine struje se sam od sebe gasi u svakoj nultoki struje

Ali, kako meu kontaktima ostaje vru i ionizirani medij rezidualni stupac lako ponovno dolazi do paljenja luka.

Definitivno gaenje luka se postie kad se rezidualnom stupcu naglo povea otpor i dielektrika vrstoa ime se onemogui ponovno paljenje luka.

197.4.2014.

Gaenje izmjeninog luka

R

pA

L

i

C

e

r

Nadomjesna shema neposredno nakon gaenja luka

Shema uz tumaenje gaenja izmjeninog luka

d 1 ddm C

iE R i L i tt C

= + + Cr iii +=

1 dp r Cu r i i tC= =

207.4.2014.

Prijelazni povratni napon

Prijelazni povratni napon uz uvjet t = 0, up = -Ug

gdje su:

koeficijent priguenja:

kruna frekvencija povratnog napona:

( ) ( ) ( )0 0sin cos tp m m gu E E U t t e = + + 1 12

RL rC

= +

2

01 1 1

4R

LC L rC

=

217.4.2014.

Gaenje izmjeninog luka

Definitivno gaenje luka Ponovno paljenje luka

ud probojni naponup povratni napon

Za definitivno gaenje luka treba rezidualnom stupcu naglo poveati otpor i dielektrinuvrstou da bi se sprijeilo ponovno paljenje luka, tj. probojni napon udmora biti stalno vii od povratnog napona up.

UAUA

UA

ud

ud

u u ii

Luk LukLuk

227.4.2014.

Osnovne karakteristike aparata

Povratni napon i prekidna struja su glavni faktori koji oteavaju prekidanje struje

Uz idealni prekida (do prekida struje otpor mu je nula, nakon prekida otpor mu je beskonaan) bini su prirodni povratni napon i prirodna struja kratkog spoja

U pogonu se javljaju prilike kad je povratni napon posebno velik: prekidanje malih kapacitivnih struja neoptereenih vodova, prekidanje malih induktivnih struja neoptereenih transformatora, sklapanje kondenzatorskih baterija

Prekidna struja je mjerodavna za stupanj ionizacije prostora (rezidualni stupac)

Prekidna struja je efektivna vrijednost simetrine komponente struje u trenutku paljenja luka.

Najvea vrijednost prekidne struje je prekidna mo prekidaa, odnosno sklopke

237.4.2014.

Osnovne karakteristike aparata

Produkt prekidne struje i povratnog napona je mjerilo naprezanja aparata i naziva se

prekidna snagak = 1 za jednofazni sustav

k = za trofazni sustav

Najvea doputena prekidna snaga je

prekidna mo,

analogno pri uklopu

uklopna mo

SpS IUkP =

3

247.4.2014.

Sustavi gaenja luka

Elektrini luk je povoljni isklopni element:

spreava prenagli prekid struje koji bi izazvao previsoke prenapone te omoguava prekidanje izmjenine struje u prirodnoj nultoki

Konstrukciju sklopnog aparata treba nainiti tako da reducira trajanje elektrinog luka kako bi se smanjilo njegovo razorno djelovanje

257.4.2014.

Sustavi gaenja luka

267.4.2014.

VN sklopni aparati

Prekidai

Uljni prekidai

Malouljni prekidai

Hidromatski prekidai

Pneumatski prekidai

Prekidai s plinom SF6 Plinotvorni prekidai

Prekidai s uskim rasporom

Vakuumski prekidai Sklopke

Rastavne sklopke

Rastavljai i aparati za uzemljenje

Osigurai

Odvodnici prenapona

277.4.2014.

VN prekidai

T-prekida 400 kV

SF6 prekida

287.4.2014.

Malouljni i vakuumski SN prekidai

297.4.2014.

Oklopljeno postrojenje izolirano plinom SF6 (sumpornim heksafluoridom)

307.4.2014.

Rastavljai

Rastavljai s porculanskim i silikonskim izolatorima

317.4.2014.

Rastavljai

327.4.2014.

Kompaktni sklopni modulimetalom oklopljeni, plinom SF6 izolirani Vakuumski prekida

Tropoloajna vakuumska rastavna sklopka

Tropoloajni / dvopoloajni rastavlja

Uzemljiva iza vakuumskog prekidaa

Kapacitivni indikatori napona

Mogunost ugradnje senzora ili mjernih transformatora

Mogunost ugradnje modula zatite po izboru naruitelja

337.4.2014.

Kompaktni sklopni moduli

2 vodna polja s rastavnim sklopkama i 1 trafo polje s vakuumskim prekidaem

347.4.2014.

Generatorski prekida 2000 MVA, In=50 kA, IKS=210 kA

357.4.2014.

Podjela sklopnih aparata niskog napona

NN aparati

367.4.2014.

Prekidanje struje kratkog spoja u NN prekidau

a) normalnomb) brzom

377.4.2014.

Karakteristika okidaa za prekidae

Nazivne struje

In1 = 100 A

In2 = 1600 AIn1=100A

In1=100 A

t (s)

387.4.2014.

O-t-CO-T-CO

Simboli O-t-Co i O-t-Co-T-Co se koriste za definiranje sekvenci preklopnih operacija

O - iskljuenje;

t - vrijeme potrebno prekidau da ponovno moe djelovati (npr. 0,3 s za brzi ponovni uklop);

Co - ukljuenje nakon odgovarajueg vremena poslije iskljuenja

T vrijeme potrebno prekidau i izolacijskom mediju za regeneraciju i ponovno djelovanje radnog mehanizma (npr. 3 min)

397.4.2014.

Primjer tehnikih podataka

225x140x125VxxD[ mm ]Osnovne dimenzije (3-polna, vrsta izv, prikljunice prednje)

40/30[ kA ]250V= (2p)Prekidna mo kod = struje60/40[ kA ]230V ~35/20 [ kA ] 400V ~25/15[ kA ]500V ~10/10[ kA ]690V ~

Nazivna prekidna moIcu / Ics (1)

3000[ V ]Ispitni napon 1 min. 50Hz50-60[ Hz ]Nazivna frekvencija250= [ V ]690~ [ V ]

UePogonski napon

2, 3Broj polova400[ A ]In (45C)Nazivna struja

1) Prema propisima vrijednost cosu ovisnosti od I

cui I

csiznosi:

cos =0,30 za 10kA < Icu 20kA cos =0,25 za 20kA < Icu 50kA cos =0,20 za 50kA < Icu

Osnovne tehnike karakteristike prekidaa ASM400

Icu nazivna granina prekidna moIcs nazivna pogonska prekidna moIcm nazivna kratkospojna uklopna mo

Prema IEC EN 60947-2

Icu - Slijed O-t-CO Ics - Slijed O-t-CO-t-CO

407.4.2014.

Niskonaponski kompaktni prekidai novije izvedbe

TRHNIKE KARAKTERISTIKE (iz kataloga firme KONAR Niskonaponske sklopke i prekidai)

417.4.2014.

Niskonaponski kompaktni prekidai novije izvedbe

TRHNIKE KARAKTERISTIKE (iz kataloga firme KONAR Niskonaponske sklopke i prekidai)

427.4.2014.

Prekida KN800-HE

KRIVULJE DJELOVANJA

437.4.2014.

Prekida KN125-HMKRIVULJA DJELOVANJAtermomagnetska zatita

447.4.2014.

Niskonaponski kompaktni prekidai starije izvedbe

TRHNIKE KARAKTERISTIKE (iz kataloga firme KONAR Niskonaponske sklopke i prekidai)

457.4.2014.

Prekida E 100

NAZIVNE I STRUJE PODEENJA TERMOMAGNETNIH OKIDAA

1) Vrijednosti se odnose na izmjeninu struju. Za istosmjernu struju treba pomnoiti odgovarajue vrijednosti sa 1,5.

467.4.2014.

Grebenaste sklopke

477.4.2014.

Motorskazatitna sklopka

1 tropolna proradna krivulja2 dvopolna proradna krivulja sa zatitom od nestanka faze

487.4.2014.

Karakteristike djelovanja zatitnih ureaja

1 prekida2 rastavna sklopka3, 4, 5 osiguraitsf trajanje otvaranjasklopke potaknuteosiguraem

It0 struja preuzimanjaItr struja prijelazaIsc struja kratkog spoja

It0 Itr Isc2 Isc

0,9tsf

497.4.2014.

Osigurai

Karakteristika obinog i tromog osiguraa

TROMI OSIGURA

OSIGURA

I / In

t

507.4.2014.

Primjer neadekvatne zatite zaleta motora

I bimetalnirelej i tromi osiguraiskljuili bi pogon s asinkronim motorom s tekim zaletom

BIMETALNI RELEJ

TEAK ZALET

OSIGURA TROMI OSIGURA

NOMINALNI TERET

SEKUNDE MINUTE

I/In

t

7.4.2014.

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAUNARSTVA

ZAVOD ZA ELEKTROSTROJARSTVOI AUTOMATIZACIJU

Dodatna pojanjenja

ZA ONE KOJI ELE ZNATI VIE

527.4.2014.

Teorija kontakta

Veliina dodirne plohe koja se ostvaruje na vie mjesta kontakta ovise o finoi obrade i materijalu

Kontaktni otpor ovisi o sili, a ne o prividnoj (teorijskoj) kontaktnoj povrini.

Oteena povrina kontakta

HOMOGENI MATERIJAL SPOJ

otpor = UAB / struja

struja struja okaljani film

teorijska kontaktna povrinamehanika kontaktna povrinaelektrina kontaktna povrina

teorijska kontaktna povrina

dodirna ploha kontakta

537.4.2014.

Kontaktni otpor sklopnih aparata Rk

Bez obzira kako paljivo izveli kontakt nikada nije cijela kontaktna povrina u dodiru, nego je dodir samo u nekoliko toaka. Prilikom ukljuivanja, pod pritiskom, dolazi do plastine deformacije, kontaktna ploha raste, smanjuje se otpor kontakta. Zbog nesavrenosti kontakta dolazi do dodatnog pada napona na kontaktu a time i do mjestiminog zagrijavanja kontakta. Taj dodatni otpor nazivamo prijelazni otpor odnosno kontaktni otpor. Kontaktni otpor jest razlika izmeu otpora kombinacije kontakata i otpora homogenog vodia

Kontaktni otpor je suma slojnog i provlanog otpora:

Rk = Rs + Rp

547.4.2014.

Provlani otpor Rp i slojni otpor Rs

Provlani otpor Rp - ni precizno obraene kontaktne povrine ne mogu biti potpuno glatke pa se stoga dodiruju samo u pojedinim izboinama

, m - specifini otpor

H, N/m2 - tvrdoa kontakta

F, N sila, kontaktni pritisak

Slojni otpor Rs - posljedica je slabo vodljivih stranih slojeva na dodirnim plohama koji potjeu od neistoa, sredstva za podmazivanje ili kemijskih spojeva.

, m2 specifini slojni otpor (za metale oko 10-12 m)

a, m - polumjer dodirne povrine

U aparatima slabe struje zbog malog pritiska prevladava slojni otpor, a u aparatima jake struje provlani.

2s

s

kHRa F F

pi= = =

12p p

HR kF F

pi= =

557.4.2014.

Svojstva kontaktnih materijala

Mali kontaktni otpor Loa zavarljivost Neznatno nagaranje od elektrinog lukaMali otpor omoguuje trajno voenje normalnih pogonskih struja bez

prekomjernog zagrijavanja.Teko zavarivanje trai se od kontakata koji moraju trenutno voditi ili

povremeno uklapati abnormalno velike struje (kratki spoj).Slabo nagaranje posebno je vano za lune kontakte na koje se prebacuje

korijen luka u procesu prekidanja.

Kontakti:

MALI SREDNJI VELIKI

Radni kontakt mirni kontakt preklopivi kontakt

567.4.2014.

Skupine materijala za izradu kontakata

isti metali Legure Sinterirane kombinacije (ovise o nainu izrade i strukturi materijala)

isti metali: Bakar (Cu) nije prikladan za trajno zatvorene kontakte, ali se

primjenjuje za klizne kontakte u aparatima bez intenzivnog luka Srebro (Ag) za trajno voenje struje, ima svojstvo rekuperacije

(ponovno taloenje isparenog metala na kontaktne plohe u zraku) koja omoguuje da se povea elektrina trajnost aparata.

Legirani materijali imaju bolje mehanike osobine i veu kemijsku otpornost, ali niu elektrinu vodljivost i talite, a to su Ag-Ni, Ag-Cd, Ag-Pd i drugi

Srebro (Ag) - poviena temperatura rekristalizacije i otpornost na habanjeKadmij (Cd) - poveana otpornost na habanje i otpornost na zavarivanje Paladij (Pd) - smanjuje utjecaj sumpora (30-60%), bolji od Ag, jeftiniji od RhRodij (Rh) - plemenit, tvrd - za prevlake

577.4.2014.

Dijagram trajnosti kontakata sklopnikaovisnost broja sklopnih ciklusa o jakosti isklopne struje

107

106

105

104

10 100 1000 AIsklopna struja

B

r

o

j

s

k

l

o

p

n

i

h

c

i

k

l

u

s

a

0

587.4.2014.

Prekida NH 1250

NAZIVNE I STRUJE PODEENJATERMOMAGNETNIH OKIDAA

597.4.2014.

Prekida E 400KRIVULJA DJELOVANJA

t (s)

X I1X In

E 400 ima elektroniki okida

607.4.2014.

Prekida ASM 400 KRIVULJA DJELOVANJA

a - toplinski okida: hladno stanje

b - toplinski okida: toplo stanje

c - magnetni okida: I2 = 10.I1 (I2 = 4

.I1)

e - trajanje prekidanja prekidaa

NAZIVNE I STRUJE PODEENJA TERMOMAGNETNIH OKIDAA

1) Vrijednosti se odnose na izmjeninu struju. Za istosmjernu

struju treba pomnoiti odgovarajue vrijednosti sa 1,5

617.4.2014.

Prekida ASM 400P prigradnja na prednjoj strani prekidaaL prigradnja na lijevoj strani prekidaaD prigradnja na desnoj strani prekidaaDo prigradnja na donjoj strani prekidaaS prigradnja na stranjoj strani prekidaaf vrsta izvedba prekidaa

ELEKTRINA SHEMAKSm krajnja sklopka motoraM elektromotorni pogonK1-K2 pomone sklopkeSK1 pomone sklopke za signalizaciju djelovanja zatiteOI okida isklopniOP okida podnaponskiO tipkalo za isklapanjeI tipkalo za uklapanjeQ prekida

627.4.2014.

Krivulja ograniavanja prekidaa ASM 100Karakteristika proputenih struja

637.4.2014.

Primjer tehnikih podataka Fixed MCCB (GM1-630)

AC 690V, 50/60HZ, 10-1250A

6-6.56AC 690V

17.5352517,5AC

380V/400V/415V Rated service short-circuitbreaking capacity lcs(KA, RMS). Test sequence: O-t-Co-t-Co

12-1312AC 690V

35705035AC

380V/400V/415V Rated ultimate short-circuitbreaking capacity lcu(KA, RMS). Test sequence: O-t-Co

630630630630Frame size rated current(A)

SRHSBreaking capacity code

43Number of poles

100Arcing distance(mm)

300/400/415/690Rated operational voltage(V)

8Rated impulse withstand voltage(V) Uimp

800Rated insulation voltage(V)

400,500,630Rated current(A)

630Frame size current

647.4.2014.

Primjer tehnikih podataka prekidaa i rastavne sklopke (uinski rastavlja) Circuit-breaker, switch-disconnector for 1000 V AC, 3 pole

Circuit-breakersNZMH2, N2 NZMN3 NZMH4, N4

max. 250 A max. 630 A max. 1600 A

Rated operational voltage Ue V AC 1000 1000 1000Rated uninterrupted current Iu A 250 630 1600Rated short-circuit making capacityup to 1000 V 50/60 Hz Icm kA 17 17 40Rated short-circuit breaking capacity IcnIcu to IEC/EN 60947 operating sequence O-t-CO Icu kA 3 10 20Ies to IEC/EN 60947 operating sequence O-t-CO-t-CO Ics kA 3 10 15Rated making and breaking capacityRated operational current AC-1 A 250 630 1600Rated insulation voltage Ui V 1000 1000 1000

Switch-disconnectorsRated uninterrupted current Iu A 250 - 1600Rated short-time withstand current Icw kA 3.5 - 25Rated making and breaking capacityRated operational current AC-22/23A Ie A 250 1600Rated insulation voltage Ui V 1000 - 1000

657.4.2014.

Sklapanje bez tranzijenata

Postoji novi naini prekidanja i ukljuivanja tereta (pogotovo onih koje treba esto preklapati, kao npr. kondenzatorskih baterija) s neznatnim sklopnim tranzijentima

667.4.2014.

Poluvodiki prekidai

Patentiran pristup se sastoji od sustava mehanikih kontakata za voenje struje u zatvorenom i elektrine izolacije u otvorenom poloaju te aktivnim diodnim stogom za vrijeme prekida i ukljuenja.

Mehanika sklopka se sastoji od etiri sklopke u H- mostu pri emu slog dioda ujedinjuje dva paralelna smjera protjecanja struje. Na taj nain je omoguen prekid struje samo jednim diodnim slogom po fazi bez obzira u kojem smjeru tee struja.

Dioda se isklopi u otvorenom poloaj u kojem ne vodi struju. Stoga se dioda ne treba posebno dimenzionirati za impulsni prenapon ili za vanjsko hlaenje.

677.4.2014.

Usporedba standardnih i poluvodikih prekidaa

Standardni prekidai prekid luka

erozija kontakata i otvora

sloena izvedba pretvarake komore

odsijecanje periode struje

Poluvodiki pretvarai mehanike sklopke i dioda

smanjena masa

ugraen automatski sustav za vlastito odravanje

prirodan prekid struje

687.4.2014.

Naelo rada poluvodikih prekidaa

Za vrijeme prekida, struja kroz mehanike kontakte mora biti komutirana prema diodnom slogu. Kako bi bila mogua brza komutacija od mehanikih kontakata prema diodnom slogu, rabi se sinkronizacijska jedinica.

Sinkronizacijska jedinica izraunava kada e zapoeti rad kontakata kako bi se kontakti sklopili pri struji to blioj vrijednosti nula zbog postizanja bre komutacije od mehanikih sklopki prema spoju dioda.

Rabi se jedan radni mehanizam po fazi radi nadoknade vremena pri prolasku struje kroz nulu, na primjer jako asimetrine struje kratkog spoja. U svrhu velike preciznosti pokretanja kontakata i visoke pouzdanosti, koristi se posebni digitalno upravljan servomotorni radni mehanizam.

697.4.2014.

Slijed otvaranja kontakata u H - mostu

Slijed otvaranja je prikazan na slici. Tijekom uklopnog stanja, sva etiri kontakta su zatvorena. Pri isklapanju se detektira smjer struje i odluuje slijed isklapanja kontakata. Ako struje tee kao na slici., kontakti 2 i 3 se prvi isklapanju. Kada struja promijeni smjer, dioda pone s blokiranjem, i struja se prekida u stvarnom poloaju nula bez prethodnog odsijecanja poluvala struje.

Izbjegnuto je ponovno paljenje jer su kontakti 2 i 3 za vrijeme zadnje poluperiode stvorili dovoljan zrani otvor. Kontakti 1 i 4 se otvaraju kada je dioda u stanju blokiranja i time dobivamo otvoren strujni krug.

Ako se prekid dogodi u suprotnom smjeru, kontakti se otvaraju u obrnutom poretku.

707.4.2014.

Slijed ukljuivanja kontakata H - mosta

Pri ukljuenju se rabi suprotan slijed u usporedbi sa slijedom pri isklapanju. Mjeri se napon du kontakata i sinkronizira se sklapanje kontakata u odnosu na napon.

Slijed uklapanja je prikazan na slici. U poetku s isklopljenim kontaktima je krug izoliran (a). Odmah nakonprolaska napona kroz nulu uklapaju se prvi kontakti tako da je dioda u stanju blokiranja (b). Nakon sljedeeg prolaska napona kroz nulu, dioda poinje voditi u propusnom smjeru (c). Tada se zatvaraju i zadnji kontakti te na taj nain omoguuju struji jo jedan smjer uz onaj smjer kroz diodu (d). Ovo rezultira ostvarenjem kontakata bez pojave luka pri naponu nula.

717.4.2014.

Zakretni sustav kontakata

Mehanika izrada H - mosta je ostvarena preko zakretnog sustava kontakata. Na slici je prikazan slijed isklapanja.

Ovaj radni mehanizam ima zakretni izlaz koji se moe izravno spojiti na kontaktni sustav bez vanjskih ureaja ili dodatnih spajanja.

727.4.2014.

Prednost poluvodikog prekidanja

Postoji razlika izmeu djelovanja dvaju prekidaa -diodnog i plinskog prekidaa. Diodni prekida faznu struja u stvarnom stanju nula, dok plinski prekida odsijeca struju u posljednja dva poluvala do nule prije stvarne vrijednosti struje nule. To je rezultat injenice da preostala dva prekinuta poluvala, sada spojena u seriju, imaju znatan napon luka koji tjera struju prijevremeno na nulu.

PREKIDANJE PREKIDAEM S PLINOM SF6

PREKIDANJE POLUVODIKIM PREKIDAEM

S

T

R

U

J

A

(

A

)

S

T

R

U

J

A

(

A

)

Sulfur Hexafluoride (SF6)sumporni heksafluorid

737.4.2014.

Usporedba struja i napona pri uklapanju sa SF6 i poluvodikim prekidaima

Napon i struja uklapanja kondenzatorsog sklopa s prekidaem plinom izoliranim SF6 i s diodnim prekidaem. Oigledno je da je uklopna struja s diodnim prekidaem znaajno smanjena.

Uklapanje kondenzatorsog sklopa u protuspoju. Ova konfiguracija moe dati jako velike struje uklapanja ako je impedancija izmeu kondenzatora jako niska budui da e ve nabijeni kondenzator djelomino isprazniti i napuniti nenabijen kondenzator. Nema velikih struja ukljuenja niti prijelaznih prenapona kod diodnihprekidaa.

747.4.2014.

Ukljuivanje i iskljuivanje kondenzatorskog sklopa za kompenzaciju jalove snage Umjesto upravljanja radom dananjih prekidaa dva puta na

dan, s diodnim prekidaem je mogue upravljanje svaki sat i na taj nain bolje praenje kolebanje tereta. Na taj se nain u mrei smanji reaktivan tok struje i tako smanjuju gubici u sustavu.

757.4.2014.

Sklapanje kondenzatorskih baterija posebnim sklopom

Pri prolazu struje kroz nulu iskljuuje se C, nadalje struja ide kroz diodu C; kod suprotnog smjera struje dioda ne doputa prolaz struje, pa raste napon na C. Kontakt B se otvara prije nego se postigne maksimalni napon (10 ms poslije struje =0). Napon se rasporeuje na oba prekida B i C i prekidanje se okonava.

Pri uklapanju A je otvoren a C zatvoren. Kontakt B se zatvara kad je dioda A u blokirnom modu. Kad dioda pree u provoenje potee struja kroz B i C, i prije promjene smjera struje ukljuuje se A

CIRED2007_0665_paper.pdf