מפסקי ואקום במתח גבוה - עיצוב ועיקרון הפעולה

בין ציוד מתח גבוה מודרני המיועד להחלפת מעגלים חשמליים בחשמל, מוקצה מקום מיוחד למפסקי ואקום. הם נמצאים בשימוש נרחב ברשתות מ-6 עד 35 קילו-וולט ולעתים רחוקות יותר בסכימות מ-110 או 220 קילו-וולט כולל.

זרם השבירה המדורג שלהם יכול להיות בין 20 ל-40 kA, וההתנגדות האלקטרודינמית שלהם היא בערך 50 ÷ 100. זמן הטריפה הכולל של מפסק או כשל כזה הוא כ-45 מילישניות.

כל שלב של המעגל מופרד באופן אמין על ידי מבודדים ובו זמנית כל הציוד מורכב בצורה מבנית על כונן משותף אחד. פסי תחנת המשנה מחוברים למסופי הכניסה של המתג וחיבור הפלט למסופי המוצא.

מגעי כוח פועלים בתוך מפסק הוואקום אשר נלחצים יחדיו כדי לספק התנגדות מינימלית למגע ומעבר אמין של עומס וזרמי חירום כאחד.

החלק העליון של מערכת המגע קבוע לצמיתות, והחלק התחתון תחת פעולת הכוח המניע מסוגל לנוע אך ורק בכיוון הצירי.

התמונה מראה כי לוחות המגע ממוקמים בתא ואקום והם מונעים על ידי מוטות הנשלטים על ידי כוחות המתח של הקפיצים והסלילים של האלקטרומגנטים. כל המבנה הזה ממוקם בתוך מערכת של מבודדים, למעט התרחשות של זרמי דליפה.

קירות תא הוואקום עשויים ממתכות מטוהרות, סגסוגות והרכבים קרמיים מיוחדים המבטיחים את הרמטיות סביבת העבודה למשך מספר עשורים. על מנת למנוע חדירת אוויר במהלך תנועות המגע הנייד, מותקן התקן שרוול.

האבזור של אלקטרומגנט DC יכול לנוע כדי לסגור את מגעי הכוח או לשבור אותם עקב שינוי בקוטביות של המתח המופעל על הסליל. מגנט מעגלי קבוע המובנה במבנה הכונן מחזיק את החלק הנע בכל מצב מופעל.

מערכת הקפיצים מבטיחה יצירת מהירויות תנועה אופטימליות של האבזור בזמן התחלפות, מניעת הקפצת מגע ואפשרות לקריסות במבנה הקיר.

המעגלים הקינמטיים והחשמליים עם פיר סנכרון ומגעי עזר נוספים מורכבים בתוך גוף המתג, ומספקים את היכולת לנטר ולשלוט במיקום המתג בכל מצב.

קביעת פגישה

מבחינת המשימות הפונקציונליות שלו, מפסק הוואקום אינו שונה מאנלוגים אחרים של ציוד מתח גבוה. מספק:

1.מעבר אמין של כוח חשמלי מדורג במהלך פעולה רציפה;

2. האפשרות של מיתוג מובטח של ציוד על ידי אנשי חשמל במצב ידני או אוטומטי במהלך מיתוג תפעולי כדי לשנות את תצורת מעגל העבודה;

3. הסרה אוטומטית של תאונות צצות בזמן הקצר ביותר.

ההבדל העיקרי בין מפסק הוואקום הוא שיטת כיבוי הקשת החשמלית המתרחשת כאשר המגעים מנותקים במהלך הכיבוי. אם האנלוגים שלו יוצרים סביבה לאוויר דחוס, נפט או גז SF6, אז ואקום עובד כאן.

העיקרון של כיבוי קשת במעגל החשמל

שתי לוחות המגע פועלות בסביבת ואקום שנוצרת על ידי שאיבת גזים מכלי המצנח של הקשת ל-10-6÷10-8 N/cm2. זה יוצר חוזק דיאלקטרי גבוה המאופיין בתכונות דיאלקטריות משופרות.

עם תחילת התנועה מההנעה של המגעים, מופיע פער ביניהם, המכיל מיד ואקום. בתוכו מתחיל תהליך האידוי של המתכת המחוממת מכריות המגע. זרם עומס ממשיך לזרום דרך הזוגות הללו. הוא יוזם היווצרות של פריקות חשמליות נוספות, היוצרות קשת בסביבת ואקום, אשר ממשיכה להתפתח עקב אידוי ושחרור אדי מתכת.

תחת פעולת הפרש הפוטנציאל המיושם, היונים שנוצרו נעים בכיוון מסוים, ויוצרים פלזמה.

בסביבתו, זרימת הזרם החשמלי נמשכת, מתרחשת יינון נוסף.

מכיוון שהמתג פועל על זרם חילופין, הכיוון שלו במהלך כל חצי מחזור מתהפך.כאשר גל הסינוס חוצה את האפס, אין זרם. בשל כך, הקשת נכבית ונשברת בפתאומיות, ויוני המתכת הנדחים מפסיקים להיפרד ובתוך 7-10 מיקרו-שניות מתיישבים לחלוטין על משטחי המגע הקרובים ביותר או חלקים אחרים של תא הכיבוי של הקשת.

בשלב זה, החוזק הדיאלקטרי של הפער בין מגעי הכוח, המלא בוואקום, משוחזר כמעט מיד, מה שמבטיח את הכיבוי הסופי של זרם העומס. בחצי המחזור הבא של גל הסינוס, הקשת החשמלית כבר לא יכולה להתרחש.

לפיכך, כדי לסיים את פעולתה של קשת חשמלית בסביבת ואקום, כאשר מגעי הכוח נפתחים, מספיק שזרם החילופין ישנה את כיוונו.

מאפיינים טכנולוגיים של דגמים שונים

מפסקי ואקום מיועדים לפעולה רציפה בחוץ או במבנים סגורים. יחידות הרכבה חיצוניות עשויות עם עמודים מוצקים העשויים עם בידוד סיליקון, ולעבודה פנימית נעשה שימוש בתרכובות אפוקסי יצוקות.

תאי הוואקום מיוצרים ניידים במפעל, מוכנים בצורה אופטימלית להתקנה בבית יצוק. מגעי כוח העשויים מסוגים מיוחדים של סגסוגות סגסוגות כבר ממוקמים בתוכם. הם, הודות לעיקרון המיושם של הפעולה והעיצוב, מספקים כיבוי רך של הקשת החשמלית, שוללים את האפשרות של מתח יתר במעגל.

מפעיל אלקטרומגנטי אוניברסלי משמש בכל עיצובי מפסק הוואקום. זה שומר על מגעי החשמל במצב סגור או כבוי בשל האנרגיה של מגנטים רבי עוצמה.

המיתוג והקיבוע של מערכת המגע מתבצעים על ידי המיקום של "התפס המגנטי", המעביר את שרשרת המגנטים לחיבור מחדש או ניתוק של האבזור הנייד. אלמנטים קפיציים מובנים מאפשרים מיתוג ידני על ידי אנשי חשמל.

כדי לשלוט על פעולת מפסק הוואקום, מעגלי ממסר טיפוסיים או אלקטרוניים, יחידות מיקרו-מעבד, אשר יכול להיות ממוקם ישירות בבית הכונן או עשוי ממכשירים מרוחקים בארונות נפרדים, בלוקים או פנלים.

יתרונות וחסרונות של מפסקי ואקום

ההטבות כוללות:

• פשטות יחסית של עיצוב;

• צריכת חשמל מופחתת לייצור מתגים;

• נוחות בתיקון, המורכבת מהאפשרות של החלפת בלוק של מצנח קשת שבורה;

• יכולתו של המתג לפעול בכל כיוון במרחב;

• אמינות גבוהה;

• התנגדות מוגברת למיתוג עומסים;

• גדלים מוגבלים;

• עמידות בפני אש ופיצוץ;

• פעולה שקטה בעת המעבר;

• ידידותיות לסביבה גבוהה, למעט זיהום אטמוספרי.

החסרונות של העיצוב הם:

• זרמים מותרים נמוכים יחסית של מצבים נומינליים ומצבי חירום;

• התרחשות של עליות מיתוג במהלך הפרעות של זרמים אינדוקטיביים נמוכים;

• משאב מופחת של מכשיר הקשת במונחים של ביטול זרמי קצר חשמלי.