Πώς λειτουργεί η κατάσβεση τόξου στους διακόπτες κυκλώματος
Τύποι συσκευών πυρόσβεσης τόξου σε διακόπτες κυκλώματος
Ο διακόπτης κυκλώματος πρέπει να παρέχει κατάσβεση τόξου κάτω από όλες τις πιθανές συνθήκες δικτύου.
Δύο εκδόσεις συσκευών πυρόσβεσης τόξου έχουν βρει εφαρμογή σε διακόπτες κυκλώματος - ημίκλειστοι και ανοιχτοί.
Στην ημίκλειστη έκδοση, ο διακόπτης κυκλώματος καλύπτεται από περίβλημα με ανοίγματα για τη διαφυγή θερμών αερίων. Ο όγκος του περιβλήματος είναι αρκετά μεγάλος ώστε να αποφεύγονται μεγάλες υπερπιέσεις μέσα στο περίβλημα. Στην ημίκλειστη έκδοση, η ζώνη εκπομπής θερμού και ιονισμένου αερίου είναι συνήθως λίγα εκατοστά από τα ανοίγματα της εξάτμισης. Αυτή η σχεδιαστική λύση χρησιμοποιείται σε αυτόματους διακόπτες κυκλώματος που είναι εγκατεστημένοι δίπλα σε άλλες συσκευές, σε συσκευές διανομής, σε μηχανές χειροκίνητης λειτουργίας. Ένας διακόπτης κυκλώματος περιορισμού ρεύματος δεν υπερβαίνει τα 50 kA.
Σε ρεύματα 100 kA και άνω, στους διακόπτες κυκλώματος χρησιμοποιούνται ανοιχτοί θάλαμοι με μεγάλη επιφάνεια εκκένωσης.Ο ημι-κλειστός σχεδιασμός χρησιμοποιείται, κατά κανόνα, σε αυτόματες μηχανές συναρμολόγησης και γενικής χρήσης, ανοιχτές — σε μηχανές υψηλής ταχύτητας και αυτόματα για υψηλά περιοριστικά ρεύματα (100 kA και άνω) ή υψηλές τάσεις (πάνω από 1000 V).
Μέθοδοι κατάσβεσης ηλεκτρικού τόξου στην εγκατάσταση και γενικοί διακόπτες κυκλώματος
Σε διακόπτες κυκλώματος μαζικής χρήσης (εγκατάστασης και γενικής χρήσης), χρησιμοποιείται ευρέως ένα πλέγμα απιονικού τόξου από χαλύβδινες πλάκες. Εφόσον οι διακόπτες κυκλώματος απαιτείται να λειτουργούν τόσο σε εναλλασσόμενο ρεύμα όσο και σε συνεχές ρεύμα, ο αριθμός των πλακών επιλέγεται από την κατάσταση ενεργοποίησης κύκλωμα σταθερού ρεύματος... Κάθε ζεύγος πλακών πρέπει να έχει τάση μικρότερη από 25 V.
Σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος με τάση 660 V, τέτοιες συσκευές τόξου παρέχουν κατάσβεση τόξου με ρεύμα έως και 50 kA. Σε συνεχές ρεύμα, αυτές οι συσκευές λειτουργούν σε τάσεις έως 440 V και κόβουν ρεύματα έως 55 kA. Με σβηστήρες τόξου από χαλύβδινη πλάκα, η απόσβεση είναι αθόρυβη, με ελάχιστη απελευθέρωση ιονισμένων και θερμαινόμενων αερίων από τον σβηστήρα τόξου.
Τύποι θαλάμων τόξου διακόπτη κυκλώματος
Για υψηλά ρεύματα, χρησιμοποιούνται θάλαμοι με σχισμές λαβυρίνθου και ευθύγραμμοι διαμήκεις θάλαμοι σχισμής. Το τόξο έλκεται μέσα στη σχισμή με μαγνητικό φύσημα με πηνίο ρεύματος.
Ένας διαμήκης θάλαμος σχισμής μπορεί να έχει πολλές παράλληλες σχισμές σταθερής διατομής. Αυτό μειώνει την αεροδυναμική αντίσταση του θαλάμου και διευκολύνει την είσοδο του τόξου υψηλού ρεύματος στις υποδοχές. Πρώτον, το τόξο χωρίζεται σε μια σειρά παράλληλων ινών. Τότε όμως, από όλους τους παράλληλους κλάδους, μένει μόνο ένας, στον οποίο τελικά επέρχεται η εξαφάνιση. Οι τοίχοι και τα χωρίσματα των θαλάμων είναι κατασκευασμένα από αμιαντοτσιμέντο.
Στον θάλαμο με σχισμή λαβύρινθου, η σταδιακή είσοδος του τόξου στη σχισμή ζιγκ-ζαγκ δεν δημιουργεί μεγάλη αντίσταση σε υψηλά ρεύματα. Ένα στενό διάκενο αυξάνει τη διαβάθμιση τάσης στο τόξο, γεγονός που μειώνει το απαιτούμενο μήκος τόξου για σβέση. Το σχήμα ζιγκ-ζαγκ της υποδοχής μειώνει το μέγεθος του μηχανήματος.
Στον θάλαμο με σχισμή λαβύρινθου, το τόξο ψύχεται εντατικά από τα τοιχώματα του θαλάμου.Λόγω του ότι το τόξο εκπέμπει μεγάλη ποσότητα θερμότητας στα τοιχώματα της σχισμής, το υλικό του θαλάμου πρέπει να έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και σημείο τήξης.
Για να αποφευχθεί η καταστροφή του θαλάμου από υψηλή θερμοκρασία, είναι απαραίτητο να διατηρείται το τόξο σε συνεχή κίνηση με υψηλή ταχύτητα. Αυτό απαιτεί τη δημιουργία ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου σε όλη τη διαδρομή του τόξου στην υποδοχή. Εάν η ταχύτητα είναι ανεπαρκής, η συσκευή πυρόσβεσης τόξου καταστρέφεται.
Ως υλικό θαλάμου χρησιμοποιείται ο κορδιερίτης. Υλικά που σχηματίζουν αέριο όπως ίνες, οργανικό γυαλί δεν χρησιμοποιούνται λόγω της αυξημένης αεροδυναμικής αντίστασης.
Επί του παρόντος, για να απλοποιηθεί ο σχεδιασμός (απορρίπτοντας ισχυρά και πολύπλοκα συστήματα μαγνητικής έκρηξης), επιστρέφουν στην ιδέα ενός πλέγματος χάλυβα deion. Οι χαλύβδινες πλάκες με μια αυλάκωση για επαφές τόξου δημιουργούν μια δύναμη που κινεί το τόξο. Σε αντίθεση με ένα συμβατικό πλέγμα, το τόξο έρχεται σε επαφή με μονωμένες χαλύβδινες πλάκες: η κατάσβεση γίνεται με τον ίδιο τρόπο όπως σε έναν θάλαμο με εγκάρσια μονωτικά χωρίσματα, αλλά χωρίς ειδικό μαγνητικό σύστημα που κινεί το τόξο.
Η επίδραση ενός ηλεκτρικού τόξου στους αυτόματους διακόπτες επαφής
Το πιο κρίσιμο μέρος ενός αυτόματου διακόπτη κυκλώματος είναι οι επαφές.Σε ονομαστικά ρεύματα έως 200 A στην αυτόματη λειτουργία, οι διακόπτες κυκλώματος χρησιμοποιούν ένα ζεύγος επαφών, οι οποίες μπορούν να επενδυθούν με μεταλλικό κεραμικό για να αυξηθεί η αντίσταση του τόξου.
Τα μεγάλα ονομαστικά ρεύματα απαιτούν αυτόματη εφαρμογή διακοπτών επαφής δύο σταδίων τύπου κινητής γέφυρας ή ζεύγους επαφών κύριας και τόξου. Οι κύριες επαφές των αυτόματων διακοπτών είναι επενδεδυμένες με ασήμι ή μεταλλικό κεραμικό (ασήμι, νικέλιο, γραφίτης). Η σταθερή επαφή τόξου καλύπτεται με μεταλλικό κεραμικό SV-50 (ασήμι, βολφράμιο), αφαιρούμενο SN-29GZ. Το Cermet και άλλες μάρκες χρησιμοποιούνται σε αυτόματους διακόπτες.
Σε διακόπτες κυκλώματος για υψηλά ονομαστικά ρεύματα, χρησιμοποιείται η συμπερίληψη πολλών παράλληλων ζευγών κύριων επαφών.
Στους διακόπτες υψηλής ταχύτητας, για να μειωθεί ο δικός τους χρόνος, χρησιμοποιούνται μόνο τελικές επαφές με χαμηλή βύθιση. Οι επαφές είναι από χαλκό και οι επιφάνειες επαφής είναι ασημί. Λόγω της αύξησης του ονομαστικού ρεύματος και της σχετικά υψηλής αντίστασης επαφής των αυτόματων διακοπτών, επί του παρόντος γίνονται εργασίες για την τεχνητή ψύξη των επαφών με τη χρήση υγρού. Αυτή η λύση στο πρόβλημα σάς επιτρέπει να διατηρείτε χαμηλό βάρος και απόδοση. διακόπτη κυκλώματος και αυξήστε το συνεχές ρεύμα από 2500 σε 10000 A.
Σταθερότητα των επαφών των αυτόματων διακοπτών σε περίπτωση βραχυκυκλώματος
Σταθερότητα των επαφών του διακόπτη κατά την ενεργοποίηση για βραχυκύκλωμα εξαρτάται από τον ρυθμό αύξησης της πίεσης στις επαφές. Όταν το πλάτος του συμπεριλαμβανόμενου ρεύματος είναι μεγαλύτερο από 30-40 kA, χρησιμοποιούνται μηχανές ροπής δράσης, στις οποίες η ταχύτητα κίνησης των επαφών και η πίεση σε αυτές δεν εξαρτώνται από την ταχύτητα κίνησης της λαβής του διακόπτη.
Σε επιλεκτικούς διακόπτες γενικής χρήσης, δημιουργείται μια σκόπιμη χρονική καθυστέρηση όταν ρέει ρεύμα βραχυκυκλώματος.
Για να αποφευχθεί η συγκόλληση των επαφών του διακόπτη, πρέπει να εφαρμοστεί ηλεκτροδυναμική αντιστάθμιση. Όταν το ρεύμα ρέει σε ένα κύκλωμα τόξου σε έναν αγωγό που φέρει σταθερό διακόπτη επαφής τόξου, ενεργεί μια ηλεκτροδυναμική δύναμη, αυξάνοντας την πίεση στις επαφές.