Upload
dutch-power
View
625
Download
1
Tags:
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Martin Binnendijk
Citation preview
© 2010 Eaton Corporation. All rights reserved.
This is a photographic template – your
photograph should fit precisely within this rectangle.
Toepassing van Magneten in middenspanning schakelsystemen Martin Binnendijk R&D Director - Business Unit Electrical Solutions & Services Eaton 6 Oktober 2011
2 2
Toepassing van Magneten in middenspanning schakelsystemen
• Inleiding
• Magnetische effecten in schakelsystemen
• Toepassing Permanente Magneten
• Magnefix – een vertrouwd concept
• Elektromagnetische aandrijvingen voor schakelaars
3 3
Actief in de energie distributie
4 4
Actief in de electriciteits distributie
5 5
Actief in de electriciteits distributie
6 6
Eaton
80.000 collega’s World Wide
7 7
Eaton
1000 medewerkers in Hengelo
80.000 collega’s World Wide
8 8
Eaton MS schakelsystemen
SVS Unitole UP MMS Magnefix Xiria
Safe – Reliable – Sustainable
9 9
Solid
Insulation
Motor Control Centres
Robust Design
SL
Defects
New Thinking:
MeanSL
Defects
New Thinking:
Mean
Damstra Lab
Vacuum Interrupters
& Breakers
Thermal
Design
Technische uitdagingen ...
Internal Arc Control
Electric Field Control Smart Grids
10 10
Voorbeeld: Innovatie Sessies
Meten van Dutch Power okt 2007
Rijden op Dutch Power jan 2008
Wel thuis met Dutch Power jun 2008
Opgewekt met Dutch Power feb 2009
Dutch Power Voor-Raad sep 2009
Dutch Power Without Resistance mrt 2010
Goed gevormd met Dutch Power sep 2010
Dutch Power beproeft mrt 2011
11 11
Samen naar de schakelsystemen van de toekomst ...
Total Cost of Ownership
Veilig
Gebruiksvriendelijk
Betrouwbaar
Groen
Modern
12 12
Magnetische Effecten in Schakelsystemen
13 13
Magnetische effecten
• Lorentz Krachten
• F=BIL
• 31.5kA - 150mm hart-op-hart
• 6000 N/m
Stromen - 3-fasig - assymetrisch
Krachten
14 14
Temperatuur effecten
• Wervelstromen
• Stroomverdringing
15 15
Vacuum onderbrekers
100 10
1 10
2
10-1
100
101
102
103
10-3
10-2
10-1
10-6
10-5
10-4
103 10
4 10
5
Ub
[
kV
]
P d
[ mb a r c
m]
16 16
Booggedrag
17 17
Eaton Vacuum Interrupter - TMF & AMF Characteristic
• TMF drives the constricted vacuum arc to move around the
contact surface at high speed
Constricted arc(I=40 kA) (TMF)
Diffuse arc (I=2 kA) (TMF)
Diffuse arc (I=60 kA) (AMF) Diffuse arc (I=10 kA) (AMF)
• AMF prevents the vacuum arc from forming a constricted arc
AMF
TMF
18 18
Toepassingen Permanente Magneten
19 19
Magnefix
MD4 - 12kV Magnefix Plus met
vermogenschakelaar
MF -15kV
20 20
Aandrijving vacuum onderbreker
21 21
Magnetische schakelaar aandrijvingen
• Voordelen
• Weinig onderdelen
• Betrouwbaar
• Groot aantal keren schakelen
• Compact
22 22
Magnetische schakelaar aandrijvingen
ABB
Cired 1999
Tavrida
Cired 2005
Eaton – IEE 1998
23 23
Eaton actuator met sterke NdFeB magneet
24 24
B-H curve
M = Magnetisatie
Br = Remanentie
HCB = Coercitieve veldsterkte
B = μ0H + μ0M
Toegepaste magneet Eaton
• Br = 1,3T
• HCB = 915 kA/m
Scan van BH curve blz 2
25 25
Eaton actuator met sterke NdFeB magneet
Houdkracht
• F = B2A / 2μ0
• Maximaliseren fluxdichtheid bij gaps tot ongeveer 2T
• Maximaliseer oppervlakte middels 2 oppervlakken
Uitschakelen
• Compenseer de flux van permanente magneet met flux van trip spoel
26 26
Magnetisch circuit
Werklijn :
- Bm / μ0Hm = - lmAg / lgAm = tan α = 6,5
- Steile hoek van 81 graden
- Verschuiving werklijn door stroom in trip spoel
- H = Ni / lm
HCB=
915kA/m
Hm=
152kA/m
Hm=
132kA/m
27 27
FEM analyse
• Geen stroom in trip spoel
• Bgap ongeveer 2T
• Fhoud = 5200N
• Fveer = 3500N
• Zeer goed in IN-positie
28 28
FEM analyse
• Fictieve analyse met alleen trip spoel
• Fhoud = 5000N
29 29
FEM analyse
• 5A in trip spoel
• Fhoud = 1860N
• Fveer = 3500N
• Schakelaar gaat goed uit
• Werkelijke trip stroom 7A
30 30
FEM analyse
• 10A in trip spoel
• Fhoud = 60N
• Fveer = 3500N
• Schakelaar gaat uit
• Werkelijke trip stroom 7A
31 31
De magneet merkt nauwelijks iets van de tripstroom
Tripstroom (A) (tripspoel heeft 176 windingen) Magneet
0 5 10
B (T) 1,07 0,97 0,82
M (kA/m) 985 979 970
H (kA/m) 132 204 314
Oppervlakte magneet: 4760mm2
Oppervlakte luchtspleet 2015mm2
HCB=
915kA/m
Hm=
152kA/m
Hm=
132kA/m
32 32
B ~ √F
H ~ I
Naar verzadiging
bij inschakelen
Ander principe gebaseerd op ‘medium energy magneten’
Demagnetisatie
bij uitschakelen
33 33
Toepassing in FMX
Oppervlakte magneet: 4760mm2
Oppervlakte luchtspleet 2015mm2
34 34
35 35