שסתומי בטיחות: עקרון הפעולה והמאפיינים

התקן ועיקרון הפעולה של שסתומים

האלמנטים העיקריים של מגביל השסתום הם פער ניצוץ ונגד לא ליניארי, המחוברים בטור בין החוט החי והאדמה במקביל לבידוד המוגן.

כאשר דחף גל ברק מופעל על המעצר, פער הניצוצות שלו נשבר וזרם זורם דרך המעצר. לפיכך, הריטיינר מופעל. המתח שבו נשברים פערי הניצוץ נקרא מתח השבר של המעצר.

לאחר התמוטטות מרווח הניצוץ, המתח במרווח הניצוץ, ומכאן על הבידוד שהוא מגן עליו, יורד לערך השווה למכפלת זרם הדחף Azi on התנגדות נגד בסדרה R ו.מתח זה נקרא מתח שיורי Ubasn. ערכו אינו נשאר קבוע, אלא משתנה יחד עם שינוי בגודל זרם הדחף כשהוא עובר דרך פער הניצוץ.עם זאת, במהלך כל זמן הפעולה של המעצר, אסור שהמתח השיורי יעלה לערך מסוכן לבידוד המוגן.

אורז. 1. דיאגרמת מעגל חשמלי הפעלת שסתומים. IP - ניצוץ, Rn - התנגדות נגד לא ליניארי, U - דחף מתח יתר של ברק, וגם - בידוד של האובייקט המוגן.

לאחר שזרם הדחף מפסיק לזרום דרך המעצר, הזרם הנובע ממתח התדר ממשיך לזרום. זרם זה נקרא הזרם הנלווה. פערי הניצוץ של המעצר חייבים להבטיח כיבוי אמין של הקשת הבאה כאשר היא חוצה לראשונה את האפס.

אורז. 2. צורת דופק המתח לפני ואחרי הפעלת השסתום. Tp הוא זמן התגובה של פער הניצוץ (זמן פריקה), Azi הוא זרם הדחף של הפרוק.

מתח אספקת שסתום

האמינות של כיבוי הקשת מפער הניצוץ תלויה בערך המתח של תדר האספקה ​​של המעצר ברגע כיבוי הזרם הבא. הערך המרבי של המתח שבו פערי הניצוץ של המגבילים קוטעים בצורה מהימנה את הזרם הנלווה נקרא המתח המרבי המותר או מתח השיכוך Ugash.

גודל מתח הקירור של מגביל השסתומים נקבע על פי מצב הפעולה של המתקן החשמלי בו הוא פועל. מכיוון שבמהלך סופות רעמים עשוי להיות קצר בו-זמנית של שלב אחד לאדמה והפעלה של מגבילי שסתומים על שלבים אחרים שאינם פגומים, המתח בשלבים אלו עולה במקרה זה. מתח ההמרה של השסתומים נבחר תוך התחשבות בעליות מתח כאלה.

עבור מגבילים הפועלים ברשתות עם נייטרלי מבודד, ההנחה היא שמתח הכיבוי הוא Uburning = 1.1 x 1.73 x Uf = 1.1 Un, כאשר Uf - מתח של שלב העבודה.

זה לוקח בחשבון את האפשרות להעלות את המתח של הפאזות הלא פגומות ללינאריות כאשר שלב אחד מקוצר לאדמה ובעוד 10% עקב ויסות המתח של המשתמש. לכן, מתח ההפעלה הגבוה ביותר של המעצר הוא 110% מהמתח הנקוב של רשת Unom.

עבור מעצרים הפועלים ברשתות עם נייטרלי מוארק מוצק, מתח ההמרה הוא 1.4 Uf, t.d. 0.8 ממתח הרשת הנומינלי: Ubreakdown = 1.4 Uf = 0.8 UNo. לכן, מעצרים כאלה נקראים לפעמים 80%.

ניצוץ פערים בשסתומים

פערי ניצוץ שסתומים חייבים לעמוד בדרישות הבאות: להיות בעלי מתח פירוק יציב עם התפשטות מינימלית, בעלי מאפיין וולט-שנייה שטוח, לא לשנות את מתח ההתמוטטות שלו לאחר פעולות חוזרות ונשנות, לכבות את קשת הזרם האחורי כאשר הוא עובר לראשונה דרך האפס. דרישות אלה מתקיימות על ידי פערי ניצוץ מרובים המורכבים ממרווחי ניצוץ בודדים עם פערי אוויר קטנים. נרות בודדים מחוברים בסדרה ולכל אחד מהם במתח הגבוה ביותר המותר יש כ-2 קילו וולט.

פיצול הקשת לקשתות קצרות למרווחי ניצוץ בודדים מגביר את תכונות דיכוי הקשת של מעצר השסתומים, מה שמוסבר על ידי הקירור האינטנסיבי של הקשת וירידת המתח הגדולה בכל אלקטרודה (אפקט נפילת מתח הקתודה).

מתח התמוטטות של פערי הניצוץ במפרק שסתומים בעת חשיפה למתח יתר אטמוספרי נקבע על פי המאפיין שלו וולט-שנייה, כלומר התלות של זמן הפריקה במשרעת דופק מתח היתר. זמן פריקה הוא הזמן מתחילת דופק הנחשול ועד להתמוטטות פער הניצוץ של המעצר.

להגנה יעילה על בידוד, מאפיין וולט-שנייה שלו חייב להיות גבוה מהמאפיין וולט-שניה של המעצר. העקירה של מאפייני וולט-שנייה נחוצה כדי לשמר את אמינות ההגנה במקרה של היחלשות מקרית של הבידוד במהלך הפעולה, כמו גם בשל נוכחותם של אזורי התפשטות של מתחי פריקה הן במעצר עצמו והן במעצר עצמו. בידוד מוגן.

המאפיין וולט-שנייה של המגן צריך להיות בעל צורה שטוחה. אם הוא תלול, כפי שמוצג באיור. 3 עם קו מקווקו, זה יוביל לעובדה שהמעצר יאבד את האוניברסליות שלו, שכן כל סוג של ציוד עם מאפיין וולט-שנייה בודד ידרוש מגביל מיוחד משלו.

אורז. 3. מאפייני וולט-שנייה של מגבילי שסתומים והבידוד המוגן על ידם.

נגד לא ליניארי. מוטלות עליו שתי דרישות הפוכות: ברגע שזרם הברק עובר דרכו, ההתנגדות שלו חייבת לרדת; כאשר זרם הכוח התדר הנלווה עובר דרכו, הוא חייב, להיפך, לגדול.דרישות אלו עומדות בהתנגדות של קרבורונדום, המשתנה בהתאם למתח המופעל עליו: ככל שהמתח המופעל גבוה יותר, ההתנגדות שלו נמוכה יותר, ולהפך, ככל שהמתח המופעל נמוך יותר, כך ההתנגדות שלו גדולה יותר.

בנוסף, ההתנגדות המחוברת לסדרה של הקרבורונד, כהתנגדות אקטיבית, מפחיתה את הסטת הפאזה בין הזרם והמתח הנלווים, ועם מעברם בו-זמני דרך ערך האפס, מקל על כיבוי הקשת.

ככל שהמתח עולה, ערך ההתנגדות של שכבות המחסום יורד, מה שמבטיח מעבר של זרמים גדולים עם נפילות מתח קטנות יחסית.

לוח HTML התלות של המתח על פני פער הניצוץ בערך הזרם העובר דרכו (מאפיין זרם-מתח) מתבטאת בערך במשוואה:

U = CAα,

כאשר U הוא המתח על פני ההתנגדות של מגן שסתום הנגד הלא ליניארי, I - הזרם העובר דרך הנגד הלא ליניארי, C הוא קבוע שווה מספרית להתנגדות בזרם של 1 A, α גורם האוורור הוא .

ככל שמקדם α קטן יותר, כך המתח של הנגד הלא ליניארי משתנה פחות כאשר הזרם העובר דרכו משתנה, ופחות המתח הנותר של השסתום.

ערכי המתח השיורי הניתנים בתעודת מגביל השסתומים ניתנים עבור זרמי הדחף המנורמלים. הערכים של זרמים אלה הם בטווח של 3,000-10,000 A.

כל פעימה זרם משאירה עקבות של הרס בנגד הסדרתי - מתרחשת התמוטטות של שכבת המחסום של גרגרי קרבורונדום בודדים.מעבר חוזר של פעימות זרם מוביל לכשל מוחלט של הנגד ולהרס של המעצר. כישלון מוחלט של הנגד מתרחש ככל שהמשרעת ואורך הדופק הנוכחי גדלים מוקדם יותר. לכן, קיבולת הזרימה של מגביל השסתום מוגבלת. בעת הערכת התפוקה של מגבילי שסתומים, נלקחת בחשבון התפוקה של שני הנגדים בסדרה וגם של פערי הניצוץ.

הנגדים חייבים לעמוד ללא נזק ב-20 פולסי זרם באורך 20/40 µs עם משרעת בהתאם לסוג המגביל. לדוגמה, עבור מעצרים מסוג RVP ו-RVO עם מתח של 3 - 35 קילו וולט, משרעת הזרם היא 5000 A, עבור סוג RVS עם מתח של 16 - 220 קילו וולט - 10,000 A, ו-RVM ו-RVMG עם מתח של 3 - 500 קילו וולט - 10,000 A.

כדי להגדיל את תכונות ההגנה של מרווח הניצוץ של השסתום, יש צורך להפחית את המתח השיורי, שניתן להשיג על ידי הפחתת מקדם השסתום α של הנגד הלא ליניארי בסדרה, תוך הגדלת תכונות דיכוי הקשת של פערי הניצוץ.

הגדלת תכונות דיכוי הקשת של פערי הניצוץ מאפשרת להגדיל את זרם ה-shunt שנקטע על ידם, ולכן מאפשרת להפחית את ההתנגדות של הנגד הסדרתי. כיום, השיפור הטכני של השסתומים מתבצע לאורך קווים אלה.

יש לציין כי במעגל מגביל השסתומים יש חשיבות רבה למכשיר ההארקה. בהיעדר הארקה, המעצר אינו יכול לפעול.

הארקה של מגביל השסתומים והציוד המוגן על ידו משולבות.במקרים בהם מגביל השסתום מופרד מסיבה כלשהי מהציוד המוגן קרקוע, ערכו מנורמל בהתאם לרמת הבידוד של הציוד.

התקנת מעצורים

לאחר בדיקה מעמיקה, מותקנים את המעצורים על המבנים התומכים, בודקים את רמתם ואת האינסטלציה עם ריפוד, במידת הצורך, מתחת לבסיס קטעי הפח ומקובעים על התומכים באמצעות מהדק מוברג.