כיצד פועל כיבוי קשת במפסקים
סוגי מכשירי כיבוי קשת במפסקים
המפסק חייב לספק כיבוי קשת בכל תנאי הרשת האפשריים.
שתי גרסאות של התקני כיבוי קשת מצאו יישום במפסקים - סגורים למחצה ופתוחים.
בגרסה סגורה למחצה, המפסק מכוסה על ידי בית עם פתחים לבריחת גזים חמים. נפח המעטפת גדול מספיק כדי למנוע לחץ יתר גדול בתוך המעטפת. בגרסה הסגורה למחצה, אזור פליטת הגז החם והמיונן נמצא בדרך כלל במרחק של כמה סנטימטרים מפתחי הפליטה. פתרון תכנון זה משמש במפסקים אוטומטיים המותקנים ליד מכשירים אחרים, במתגים, במכונות המופעלות ידנית. מפסק מגביל זרם אינו עולה על 50 kA.
בזרמים של 100 kA ומעלה, משתמשים בתאים פתוחים עם שטח פריקה גדול במפסקים.העיצוב הסגור למחצה משמש, ככלל, בהרכבה ובמכונות אוטומטיות אוניברסליות, פתוחות - במכונות מהירות ואוטומטיות להגבלת זרמים גבוהים (100 kA ויותר) או מתחים גבוהים (מעל 1000V).
שיטות לכיבוי קשת חשמלית בהתקנה ומפסקים אוניברסליים
במפסקים לשימוש המוני (התקנה ואוניברסלי), רשת קשת דיאונית עשויה לוחות פלדה נמצאת בשימוש נרחב. במידה ומפסקי זרם נדרשים לפעול גם ב-AC וגם ב-DC, מספר הלוחות נבחר לפי מצב הטריפה מעגל זרם קבוע... כל זוג לוחות חייב להיות בעל מתח נמוך מ-25 V.
במעגלי AC עם מתח של 660 וולט, התקני קשת כאלה מספקים כיבוי קשת עם זרם של עד 50 kA. בזרם ישר, התקנים אלה פועלים במתחים של עד 440 וולט וחותכים זרמים של עד 55 kA. עם מרווה קשת לוחות פלדה, מרווה קשת שקט, עם שחרור מינימלי של גזים מיוננים ומחוממים ממרווה הקשת.
סוגי תאי קשת מפסקים
עבור זרמים גבוהים, משתמשים בחדרים עם חריצי מבוך ותאי חריץ אורכיים ישרים. הקשת נמשכת לתוך החריץ על ידי נשיפה מגנטית עם סליל זרם.
תא חריץ אורכי עשוי להיות בעל מספר חריצים מקבילים בחתך קבוע. זה מפחית את הגרר האווירודינמי של החדר ומקל על קשת הזרם הגבוה להיכנס לחריצים. ראשית, הקשת מחולקת לסדרה של סיבים מקבילים. אבל אז, מכל הענפים המקבילים, נשאר רק אחד, שבו מתרחשת לבסוף הכחדה. קירות החדר והמחיצות עשויים מאסבסט צמנט.
בתא חריץ המבוך, הכניסה ההדרגתית של הקשת לתוך חריץ הזיגזג אינה יוצרת גרר גבוה בזרמים גבוהים. פער צר מגדיל את שיפוע המתח בקשת, מה שמקטין את אורך הקשת הנדרש לכיבוי. צורת הזיגזג של החריץ מקטינה את גודל המכונה.
בתא עם חריץ מבוך, הקשת עוברת קירור אינטנסיבי ע"י דפנות החדר. בשל העובדה שהקשת פולטת כמות גדולה של חום על דפנות החריץ, חומר החדר חייב להיות בעל תרמית גבוהה מוליכות ונקודת התכה.
כדי למנוע מהחדר להיהרס על ידי טמפרטורה גבוהה, יש צורך לשמור על תנועת הקשת ברציפות במהירות גבוהה. זה דורש יצירת שדה מגנטי רב עוצמה לאורך כל נתיב הקשת בחריץ. אם המהירות אינה מספקת, מכשיר כיבוי הקשת נהרס.
Cordierite משמש כחומר החדר. חומרים יוצרי גז כגון סיבים, זכוכית אורגנית אינם משמשים עקב גרר אווירודינמי מוגבר.
נכון לעכשיו, כדי לפשט את העיצוב (דחיית מערכות פיצוץ מגנטיות חזקות ומורכבות), הם חוזרים לרעיון של רשת פלדה דייון. לוחות פלדה עם חריץ למגעי קשת יוצרים כוח שמניע את הקשת. שלא כמו רשת קונבנציונלית, הקשת נמצאת במגע עם לוחות פלדה מבודדים: הכיבוי מתרחש באותו אופן כמו בתא עם מחיצות בידוד רוחביות, אך ללא מערכת מגנטית מיוחדת שמניעה את הקשת.
השפעת קשת חשמלית על מתגי מגע אוטומטיים
החלק הקריטי ביותר של מפסק אוטומטי הם מגעים.בזרמים מדורגים של עד 200 A במצב אוטומטי, המפסקים משתמשים בזוג מגעים אחד, אשר ניתן לציפוי בקרמיקה מתכתית כדי להגביר את התנגדות הקשת.
זרמים מדורגים גדולים דורשים יישום אוטומטי של מפסקי מגע דו-שלביים מסוג גשר נע או זוג מגעים ראשיים וקשתים. המגעים העיקריים של המפסקים מצופים בכסף או מתכת-קרמיקה (כסף, ניקל, גרפיט). מגע הקשת הקבוע מכוסה בקרמיקה מתכתית SV-50 (כסף, טונגסטן), SN-29GZ הניתן להסרה. Cermet ומותגים אחרים משמשים במתגים אוטומטיים.
במפסקים עבור זרמים מדורגים גבוהים, נעשה שימוש בהכללה של מספר זוגות מקבילים של מגעים ראשיים.
במפסקים מהירים, על מנת לצמצם את הזמן שלהם, משתמשים רק במגעי קצה עם טבילה נמוכה. המגעים עשויים נחושת ומשטחי המגע מכסף. בשל העלייה בזרם הנקוב והתנגדות המגע הגבוהה יחסית של מתגים אוטומטיים, מתבצעת כיום עבודה על קירור מלאכותי של המגעים באמצעות נוזל. פתרון זה לבעיה מאפשר לשמור על משקל וביצועים נמוכים. מפסק ולהגדיל את הזרם הרציף מ-2500 ל-10000 A.
יציבות של מגעים של מתגים אוטומטיים במקרה של קצר חשמלי
יציבות מגעי מפסק כאשר מופעלים עבור קצר תלוי בקצב עליית הלחץ במגעים. כאשר משרעת הזרם הכלול היא יותר מ-30-40 kA, נעשה שימוש במכונות פעולת רגע, שבהן מהירות התנועה של המגעים והלחץ בהם אינם תלויים במהירות התנועה של ידית המתג.
במפסקים אוניברסליים סלקטיביים, נוצר עיכוב זמן מכוון כאשר זורם זרם קצר חשמלי.
על מנת למנוע ריתוך של מגעי המפסק, יש ליישם פיצוי אלקטרודינמי. כאשר זרם זורם במעגל קשתי אל מוליך הנושא מפסק מגע קשתי קבוע, פועל כוח אלקטרודינמי, המגביר את הלחץ על המגעים.