Deconectarea unei sarcini inductive. Tensiunea tranzitorie de restabilire

Deconectarea unei sarcini inductive. Tensiunea tranzitorie de restabilire

Cand contactul unui aparat de comutatie este deschis, tensiunea la bornele acestuia este egala cu tensiunea electromotoare a sursei de alimentare (tensiunea de gol la borne). Cand contactul este inchis, conectand o sarcina oarecare la sursa generatoare, tensiunea la bornele aparatului (pe gol) va avea o valoare practic neglijabila, determinata de caderea de tensiune in calea de curent si in contact .

In procesul deconectarii sarcinii de la sursa generatoare apare arcul electric intre contacte si tensiunea la borne va fi practic egala cu caderea de tensiune pe arc. La stingerea definitiva a arcului, cand efectiv circuitul este intrerupt din punct de vedere electric, tensiunea de alimentare, care trebuie sa reapara la borne, in cele mai multe cazuri, nu se restabileste instantaneu, ci printr-un regim tranzitoriu, care nu se desfasoara intotdeauna in aceleasi conditii. Pot apare astfel supratensiuni de frecventa industriala sau supratensiuni oscilante cu frecvente mari - functie de caracteristicile retelei, ale conexiunilor, ale surselor generatoare - supratensiuni care sunt influentate si de modul de stingere al arcului electric in aparatul de comutatie.

Valoarea momentana a tensiunii electromotoare a sursei care apare intre contactele deschise ale aparatului de comutatie (practic la bornele acestuia) dupa intreruperea unui circuit, pe durata regimului tranzitiv se numeste tensiune tranzitorie de restabilire.

Cercetarile efectuate in ultimele decenii au scos in evidenta faptul ca solicitarile intrerupatoarelor de inalta tensiune depind nu numai de valorile curentilor sau tensiunii intrerupte (sau de valorile puterii de scurtcircuit) ci si de modul de variatie a tensiunii care se restabileste intre contactele aparatului la deconectarea unui defect. De asemenea s-a dezvoltat teoria asupra proceselor de restabilire a tensiunii in spatiul de arc, bazate pe existenta curentului rezidual (postarc).

Existenta acestui curent rezidual poate provoca reaprinderea arcului electric prin strapungerea termica (vezi cap. arc electric); in lipsa acestui curent, strapungerea spatiului de arc se realizeaza pe cale termica, raspunzatoare de acest fenomen fiind tensiunea tranzitorie de restabilire. Indiferent de modul in care se strapunge spatiul de arc, reaprinderea arcului in raportul de comutatie inseamna refacerea circuitului, cu consecinte deosebit de grave asupra aparatului de comutatie (solicitari termice, dinamice) si asupra celorlalte componente ale instalatiei.

Fenomenul de restabilire a tensiunii poate fi considerat ca desfasurandu-se in doua etape succesive:

- etapa tranzitorie cand peste tensiunea sursei (de frecventa industriala in circuite de curent alternativ) se suprapune o componenta tranzitorie cu caracter oscilant amortizat sau aperiodic;

- etapa stationara cand in circuit actioneaza doar tensiunea sursei;

Tensiunea tranzitorie de restabilire cuprinde o componenta tranzitorie suprapusa peste tensiunea sursei. Aceasta componenta poate fi aperiodica (sub forma exponentiala) sau periodica (sub forma de oscilatie simpla pe o singura frecventa sau sub forma complexa de mai multe frecvente) sau o combinatie a acestora, functie de parametrii retelei in care functioneaza aparatul de comutatie.

Componenta tranzitorie se amortizeaza in scurt timp, practic nu se depaseste o semiperioada, datorita rezistentei conductoarelor, rezistenta volumica si superficiala, pierderile in fierul masinilor si transformatoarelor.

Tensiunea stationara de restabilire - este tensiunea care persista la bornele aparatului de comutatie dupa disparitia tensiunii tranzitorii. Ea poate fi definita ca valoarea eficace a tensiunii sursei (de frecventa industriala) care apare dupa stingerea definitiva a arcului - pentru circuite de curent alternativ.

Tensiunea stationara de restabilire intre contactele aparatului reprezinta valoarea eficace a tensiunii sursei (de frecventa industriala) ce apare intre contactele fazei la care se realizeaza prima stingere a arcului electric, in momentul stingerii arcului electric.

De aceea, in aparate de comutatie trifazate, pentru determinarea capacitatii de rupere a intrerupatorului sau in cazul incercarii unui singur pol, este necesar sa se examineze atat tensiunea de restabilire intre faze (care serveste la marcarea intrerupatorului) cat si tensiunea de restabilire intre contactele unei faze (care determina dificultatea intreruperii).