Eaton - Toepassing van Magneten in middenspanning schakelsystemen

1,178 views

Published on

Martin Binnendijk

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Eaton - Toepassing van Magneten in middenspanning schakelsystemen

  1. 1. This is a photographic template – your photograph should fit precisely within this rectangle.Toepassing van Magneten inmiddenspanning schakelsystemenMartin BinnendijkR&D Director - Business Unit Electrical Solutions & ServicesEaton6 Oktober 2011 © 2010 Eaton Corporation. All rights reserved.
  2. 2. Toepassing van Magneten inmiddenspanning schakelsystemen • Inleiding • Magnetische effecten in schakelsystemen • Toepassing Permanente Magneten • Magnefix – een vertrouwd concept • Elektromagnetische aandrijvingen voor schakelaars 2 2
  3. 3. Actief in de energie distributie 3 3
  4. 4. Actief in de electriciteits distributie 4 4
  5. 5. Actief in de electriciteits distributie 5 5
  6. 6. Eaton 80.000 collega’s World Wide 6 6
  7. 7. Eaton80.000 collega’sWorld Wide 1000 medewerkers in Hengelo 7 7
  8. 8. Eaton MS schakelsystemenMagnefix Xiria SVS MMS Unitole UP Safe – Reliable – Sustainable 8 8
  9. 9. Technische uitdagingen ... Damstra Lab Solid Insulation Vacuum Interrupters & BreakersMotor Control Centres Thermal Design Electric Field Control Smart Grids Robust Design Internal Arc Control New Thinking: SL Mean  Defects  9 9
  10. 10. Voorbeeld: Innovatie SessiesMeten van Dutch Power okt 2007Rijden op Dutch Power jan 2008Wel thuis met Dutch Power jun 2008Opgewekt met Dutch Power feb 2009Dutch Power Voor-Raad sep 2009Dutch Power Without Resistance mrt 2010Goed gevormd met Dutch Power sep 2010Dutch Power beproeft mrt 2011 10 10
  11. 11. Samen naar de schakelsystemenvan de toekomst ... Veilig Betrouwbaar Gebruiksvriendelijk Groen Total Cost of Ownership Modern 11 11
  12. 12. Magnetische Effecten in Schakelsystemen 12 12
  13. 13. Magnetische effecten• Lorentz Krachten • F=BIL Stromen - 3-fasig - assymetrisch • 31.5kA - 150mm hart-op-hart • 6000 N/m Krachten 13 13
  14. 14. Temperatuur effecten• Wervelstromen• Stroomverdringing 14 14
  15. 15. Vacuum onderbrekers [ k V] 103 102 Ub 101 100 10-1 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103 104 105 P d [ mb a r c 15m ] 15
  16. 16. Booggedrag 16 16
  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)TMF • AMF prevents the vacuum arc from forming a constricted arc Diffuse arc (I=60 kA) (AMF) Diffuse arc (I=10 kA) (AMF)AMF 17 17
  18. 18. Toepassingen Permanente Magneten 18 18
  19. 19. MagnefixMD4 - 12kV MF -15kV Magnefix Plus met vermogenschakelaar 19 19
  20. 20. Aandrijving vacuum onderbreker 20 20
  21. 21. Magnetische schakelaar aandrijvingen• Voordelen • Weinig onderdelen • Betrouwbaar • Groot aantal keren schakelen • Compact 21 21
  22. 22. Magnetische schakelaar aandrijvingen ABB Cired 1999 Tavrida Cired 2005Eaton – IEE 1998 22 22
  23. 23. Eaton actuator met sterke NdFeB magneet 23 23
  24. 24. B-H curveM = MagnetisatieBr = RemanentieHCB = Coercitieve veldsterkteB = μ0H + μ0MToegepaste magneet Eaton Scan van BH curve blz 2• Br = 1,3T• HCB = 915 kA/m 24 24
  25. 25. Eaton actuator met sterke NdFeB magneetHoudkracht• F = B2A / 2μ0• Maximaliseren fluxdichtheid bij gaps tot ongeveer 2T• Maximaliseer oppervlakte middels 2 oppervlakkenUitschakelen• Compenseer de flux van permanente magneet met flux van trip spoel 25 25
  26. 26. Magnetisch circuitWerklijn :- Bm / μ0Hm = - lmAg / lgAm = tan α = 6,5- Steile hoek van 81 graden- Verschuiving werklijn door stroom in trip spoel- H = Ni / lm HCB= Hm= Hm= 915kA/m 152kA/m 132kA/m 26 26
  27. 27. FEM analyse• Geen stroom in trip spoel• Bgap ongeveer 2T• Fhoud = 5200N• Fveer = 3500N• Zeer goed in IN-positie 27 27
  28. 28. FEM analyse• Fictieve analyse met alleen trip spoel• Fhoud = 5000N 28 28
  29. 29. FEM analyse• 5A in trip spoel• Fhoud = 1860N• Fveer = 3500N• Schakelaar gaat goed uit• Werkelijke trip stroom 7A 29 29
  30. 30. FEM analyse• 10A in trip spoel• Fhoud = 60N• Fveer = 3500N• Schakelaar gaat uit• Werkelijke trip stroom 7A 30 30
  31. 31. De magneet merkt nauwelijks iets vande tripstroom HCB= Hm= Hm= 915kA/m 152kA/m 132kA/m Magneet Tripstroom (A) (tripspoel heeft 176 windingen) 0 5 10 B (T) 1,07 0,97 0,82 M (kA/m) 985 979 970 H (kA/m) 132 204 314 31 31
  32. 32. Ander principe gebaseerd op ‘medium energy magneten’ B ~ √F Demagnetisatie bij uitschakelen Naar verzadiging bij inschakelenH~I 32 32
  33. 33. Toepassing in FMXOppervlakte magneet: 4760mm2Oppervlakte luchtspleet 2015mm2 33 33
  34. 34. 34 34
  35. 35. 35 35

×