W świecie elektrotechniki i elektroniki jest wiele przypadków, w których dochodzi do nieszczęśliwych wypadków. Doprowadzi to do poważnych szkód w budynkach, biurach, domach, szkołach, zakładach przemysłowych itp. Ufanie napięciom i prądom jest nieprawidłowe, chociaż podjęto środki bezpieczeństwa. Po zainstalowaniu wyłączników będzie kontrolować nagły wzrost napięcia i prądu. Pomoże w każdym wypadku. Wyłączniki automatyczne są jak serce systemu elektrycznego. Istnieją różne typy wyłączników automatycznych, w których są one instalowane zgodnie z parametrami znamionowymi systemu. W domu stosuje się różne rodzaje wyłączników automatycznych, aw przemyśle stosuje się inny typ wyłącznika. Omówmy szczegółowo różne typy wyłączników i ich znaczenie.
Co to jest wyłącznik automatyczny?
Wyłącznik elektryczny to urządzenie przełączające, które może być obsługiwane automatycznie lub ręcznie w celu ochrony i sterowania system elektroenergetyczny . W nowoczesnym systemie elektroenergetycznym konstrukcja wyłącznika zmieniała się w zależności od ogromnych prądów i zapobiegania łukowi podczas pracy.
Wyłącznik obwodu
Energia elektryczna, która dociera do domów, biur, szkół, zakładów przemysłowych lub innych miejsc z sieci dystrybucji energii, tworzy duży obwód. Te linie, które są połączone z elektrownią tworzącą się na jednym końcu, nazywane są gorącym drutem, a inne linie łączące się z ziemią tworzą drugi koniec. Ilekroć ładunek elektryczny przepływa między tymi dwoma liniami, tworzy między nimi potencjał. W przypadku całego obwodu podłączenie obciążeń (urządzeń) stwarza opór dla przepływu ładunku, a cała instalacja elektryczna w domu lub w przemyśle będzie działać płynnie.
Działają płynnie, o ile urządzenia są wystarczająco odporne i nie powodują przepięć lub przepięć. Przyczyną podgrzewania przewodów jest zbyt duży przepływ ładunku w obwodzie lub zwarcie lub nagłe połączenie przewodu z gorącym końcem z przewodem uziemiającym mogłoby spowodować podgrzanie przewodów, powodując pożar. Wyłącznik zapobiega takim sytuacjom, które po prostu odcinają pozostały obwód.
Podstawy działania typów wyłączników
Cóż, wiemy, co to jest wyłącznik automatyczny . Teraz ta sekcja wyjaśnia zasada działania wyłącznika .
Jako inżynier elektryk bardzo ważna jest znajomość działania tego urządzenia, nie tylko inżynier, ale wszyscy ludzie są w tej dziedzinie, muszą być tego świadomi. Urządzenie zawiera parę elektrod, z których jedna jest statyczna, a druga ruchoma. Kiedy dwa styki łączą się, obwód zostaje zamknięty, a gdy te styki nie są razem, obwód przechodzi do stanu zamkniętego. Operacja ta zależy od konieczności pracownika, czy obwód musi być w stanie OTWARTY czy ZAMKNIĘTY w fazie początkowej.
Warunek 1: Załóżmy, że urządzenie jest zamknięte na pierwszym etapie w celu utworzenia obwodu, gdy wystąpi jakiekolwiek uszkodzenie lub gdy pracownik myśli o OTWARCIU, wówczas wskaźnik logiczny stymuluje przekaźnik wyzwalający, który rozłącza oba styki, zapewniając ruch ruchoma cewka oddalona od cewki stałej.
Ta operacja wydaje się być tak prosta i łatwa, ale prawdziwą komplikacją jest to, że gdy kilka kontaktów jest daleko razem, wówczas wystąpią ogromne tymczasowe wahania potencjału między kilkoma kontaktami, które ułatwiają przejście dużych elektronów z potencjału wysokiego do niskiego. Podczas gdy ta tymczasowa przerwa między stykami działa jako dielektryk, aby elektrony przemieszczały się od jednej do drugiej elektrody.
Gdy zmienność potencjału jest większa niż siła dielektryczna, nastąpi ruch elektronów z jednej elektrody do drugiej. To jonizuje tryb dielektryczny, który może prowadzić do powstania ogromnego zapłonu między elektrodami. Ten zapłon jest określany jako ŁUK . Nawet ten zapłon utrzymuje się przez kilka mikrosekund, zachowuje zdolność uszkodzenia całego wyłącznika powodując uszkodzenie całego wyposażenia i obudowy. Aby wyeliminować ten zapłon, zdolność dielektryczna oddzielająca dwie elektrody musi zostać wygaszona przed uszkodzeniem obwodu.
Zjawisko łuku
Podczas pracy wyłączników łuk jest tym, który należy wyraźnie obserwować. Tak więc zjawisko łuku w wyłącznikach ma miejsce w czasie spraw wadliwych. Na przykład, kiedy występuje rozległy przepływ prądu przez styki, zanim nastąpi podejście obronne i zainicjuje kontakty.
W momencie, gdy styki są w stanie OTWARTYM, wówczas powierzchnia styku szybko się zmniejsza i następuje wzrost gęstości prądu z powodu dużego prądu SC. Zjawisko to kieruje się wzrostem temperatury i to wytwarzanie ciepła wystarcza do jonizującego medium przerywającego. Zjonizowane medium działa, gdy przewodnik i łuk są utrzymywane między stykami. Łuk tworzy minimalną ścieżkę oporu dla styków i przez cały czas istnienia łuku będzie przepływał ogromny prąd. Ten stan powoduje uszkodzenie wyłącznika.
Dlaczego dzieje się łuk?
Zanim poznamy metody zakończenia łuku, oceńmy parametry, które są odpowiedzialne za powstawanie łuku. Powody są następujące:
- Potencjalne różnice między kontaktami
- Zjonizowane cząstki, które znajdują się pomiędzy kontaktami
Ta potencjalna zmiana występująca pomiędzy stykami jest wystarczająca, aby zaistnieć łuk, ponieważ odległość styku jest minimalna. Ponadto medium jonizujące ma zdolność zachowania łuku.
To są przyczyny łuku Pokolenie.
Klasyfikacja wyłączników automatycznych
Poniżej wymieniono różne typy wyłączników wysokiego napięcia
- Wyłącznik powietrzny
- Wyłącznik SF6
- Wyłącznik próżniowy
- Wyłącznik obwodu oleju
- Wyłącznik powietrzny
Rodzaje wyłączników automatycznych
Wyłącznik powietrzny
Ten wyłącznik będzie działał w powietrzu, w którym medium hartujące jest łukiem pod ciśnieniem atmosferycznym. W wielu krajach wyłącznik powietrzny jest zastępowany wyłącznikiem olejowym. O wyłączniku oleju, omówimy w dalszej części artykułu. Dlatego znaczenie wyłącznika mocy jest nadal preferowanym wyborem przy zastosowaniu wyłącznika powietrznego do 15 kV. Dzieje się tak, ponieważ wyłącznik obwodu oleju może się zapalić, gdy jest używany pod napięciem 15 V.
Wyłącznik powietrzny
Są to dwa typy wyłączników powietrznych
- Wyłącznik powietrzny
- Wyłącznik powietrzny
Wyłącznik powietrzny
Zwykły wyłącznik powietrzny jest również nazywany wyłącznikiem krzyżowym. W tym przypadku wyłącznik jest wyposażony w komorę otaczającą styki. Ta komora jest znana jako rynna łukowa.
Ten łuk jest stworzony do wbijania się w niego. W osiągnięciu chłodzenia wyłącznika powietrznego pomoże komora łukowa. Z materiału ogniotrwałego wykonana jest komora łukowa. Ściany wewnętrzne rynny łukowej są ukształtowane w taki sposób, że łuk nie jest narzucany do siebie. Wjedzie do kanału uzwojenia rzutowanego na ścianę rynny łukowej.
Rynna łukowa będzie miała wiele małych przegródek i wiele przegród, które są metalowymi płytami. Tutaj każdy z małych przedziałów zachowuje się jak mini-zsuwnia łukowa, a metalowa płyta oddzielająca działa jak rozdzielacze łuku. Wszystkie napięcia łuku będą wyższe niż napięcie systemu, gdy łuk rozdzieli się na serię łuków. Jest preferowany tylko w zastosowaniach niskonapięciowych.
Wyłącznik nadmuchu powietrza
Wyłączniki typu Airblast są stosowane przy napięciu systemowym 245 kV, 420 kV, a nawet więcej. Wyłączniki typu Airblast są dwojakiego rodzaju:
- Osiowy wyłącznik strumieniowy
- Podmuch osiowy z przesuwnym ruchomym kontaktem.
Axial Blast Breaker
W osiowym wyłączniku strumieniowym styk ruchomy osiowego wyłącznika strumieniowego będzie się stykał. Otwór dyszy jest przymocowany do styku przerywacza w stanie normalnie zamkniętym. Błąd pojawia się, gdy do komory zostanie wprowadzone wysokie ciśnienie. Napięcie jest wystarczające, aby utrzymać powietrze pod wysokim ciśnieniem, gdy przepływa przez otwór dyszy.
Zalety zlewki obwodu nadmuchu powietrza
- Jest stosowany tam, gdzie wymagana jest częsta praca ze względu na mniejszą energię łuku.
- Jest wolny od ryzyka pożaru.
- Mały rozmiar.
- Wymaga mniej konserwacji.
- Hartowanie łuku jest znacznie szybsze
- Szybkość wyłącznika jest znacznie wyższa.
- Czas trwania łuku jest taki sam dla wszystkich wartości prądu.
Wady wyłącznika powietrznego
- Wymaga dodatkowej konserwacji.
- Powietrze ma stosunkowo mniejsze właściwości gaszenia łuku
- Zawiera sprężarkę powietrza o dużej wydajności.
- Ze złącza rur powietrznych może wystąpić ryzyko przecieku powietrza
- Istnieje szansa na wysoki wzrost szybkości ponownego uderzenia prądu i przerywania napięcia.
Zastosowanie i zastosowania wyłącznika powietrznego
- Służy do ochrony roślin, maszyn elektrycznych, transformatorów, kondensatorów i generatorów
- Wyłącznik powietrzny jest również używany w systemie podziału energii elektrycznej i GND około 15Kv
- Stosowany również w aplikacjach o niskim i wysokim prądzie oraz napięciu.
Wyłącznik SF6
W wyłączniku SF6 styki przenoszące prąd działają w sześciofluorku siarki, nazywane są wyłącznikami SF6. Jest to doskonała właściwość izolacyjna i wysoka elektro-ujemność. Można zrozumieć, że wysokie powinowactwo pochłaniania wolnych elektronów. Jon ujemny powstaje, gdy wolny elektron zderza się z cząsteczką gazu SF6, który jest absorbowany przez tę cząsteczkę gazu. Istnieją dwa różne sposoby wiązania elektronu z cząsteczkami gazu SF6
SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F
Powstające jony ujemne będą znacznie cięższe niż wolny elektron. Dlatego w porównaniu z innymi powszechnymi gazami ogólna ruchliwość naładowanej cząstki w gazie SF6 jest znacznie mniejsza. Ruchliwość naładowanych cząstek jest głównie odpowiedzialna za przewodzenie prądu przez gaz. Dlatego w przypadku cięższych i mniej ruchliwych naładowanych cząstek w gazie SF6 uzyskuje on bardzo wysoką wytrzymałość dielektryczną. Ten gaz ma dobrą właściwość przenoszenia ciepła ze względu na niską lepkość gazową. SF6 jest 100 razy bardziej skuteczny w mediach do gaszenia łuku niż wyłącznik powietrzny. Jest stosowany zarówno w systemie elektroenergetycznym średniego i wysokiego napięcia od 33KV do 800KV.
Wyłączniki automatyczne SF6
Rodzaje wyłączników automatycznych w SF6
- Pojedynczy wyłącznik SF6 zastosowany do 220
- Zastosowano dwa przerywacze Wyłącznik SF6 do 400
- Cztery przerywacze Wyłącznik SF6 zastosowany do 715V
Wyłącznik próżniowy
Wyłącznik próżniowy to obwód, w którym do gaszenia łuku używana jest próżnia. Ma charakter regeneracji dielektrycznej, doskonałe przerywanie i może przerywać prąd o wysokiej częstotliwości, który jest wynikiem niestabilności łuku nałożonego na prąd o częstotliwości linii.
Zasada działania VCB będzie miała dwa styki zwane elektrodami, które pozostaną zamknięte w normalnych warunkach pracy. Załóżmy, że w którejkolwiek części systemu wystąpi awaria, wówczas cewka wyzwalająca wyłącznika zostanie zasilona i ostatecznie styk zostanie rozdzielony.
W momencie otwarcia styków wyłącznika w próżni, tj. 10-7 do 10-5 Tor, łuk jest wytwarzany między stykami przez jonizację par metalu styków. Tutaj łuk szybko gaśnie, dzieje się tak, ponieważ elektrony, opary metali i jony wytwarzane podczas łuku szybko kondensują na powierzchni styków CB, powodując szybkie przywrócenie wytrzymałości dielektrycznej.
Zalety
- VCB są niezawodne, kompaktowe i długowieczne
- Mogą przerwać każdy prąd zwarciowy.
- Nie będzie zagrożenia pożarowego.
- Brak dźwięku
- Ma wyższą wytrzymałość dielektryczną.
- Do sterowania wymaga mniej mocy.
Wyłącznik obwodu oleju
W tego typu obwodzie stosowany jest olej wyłącznikowy, ale preferowany jest olej mineralny. Działa lepiej izolacyjnie niż powietrze. Styk ruchomy i styk stały są zanurzone w oleju izolacyjnym. Gdy następuje separacja prądu, wówczas nośnik styka się z olejem, łuk w wyłączniku jest inicjowany w momencie rozdzielenia styków i dzięki temu łuk w oleju odparowuje i rozkłada się w gazowym wodorze i ostatecznie tworzy wokół łuku bąbelek wodoru.
Ten silnie sprężony gaz bąbelkowy wokół i łuk zapobiega ponownemu zajarzeniu łuku po przekroczeniu przez prąd zera w cyklu. OCB to najstarszy typ wyłącznika.
Różne typy wyłączników automatycznych typu olejowego
- Duży wyłącznik oleju
- Minimalny wyłącznik oleju
Wyłącznik obwodu oleju zbiorczego (BOCB)
W BOCB olej jest używany do wyładowania łukowego medium hartującego, a także do izolacji mediów pomiędzy częściami uziemiającymi wyłącznika i stykami przewodzącymi prąd. Używany jest ten sam olej izolacyjny transformatora.
Zasada działania BOCB mówi, że kiedy styki przewodzące prąd w oleju są oddzielone, wówczas między oddzielonymi stykami generowany jest łuk. Powstały łuk będzie wytwarzał szybko rosnący pęcherzyk gazu wokół łuku. Ruchome styki odsuwają się od nieruchomego styku łuku, co powoduje zwiększenie rezystancji łuku. Tutaj zwiększony opór spowoduje obniżenie temperatury. Stąd zredukowane formacje gazów otaczają łuk.
Kiedy prąd przechodzi przez zero, następuje wygaszanie łuku w BOCB. W całkowicie hermetycznym naczyniu pęcherzyk gazu jest zamknięty w oleju. Olej otacza pęcherzyk pod wysokim ciśnieniem, co powoduje powstanie silnie sprężonego gazu wokół łuku. Wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta również dejonizacja gazu, co powoduje gaszenie łuku. Wodór pomoże w schłodzeniu gaszenia łuku w wyłączniku olejowym.
Zalety
- Dobre właściwości chłodzące ze względu na rozkład
- Olej ma wysoką wytrzymałość dielektryczną
- Działa jako izolator między ziemią a częściami pod napięciem.
- Zastosowany tutaj olej pochłania energię łuku podczas rozkładu
Niedogodności
- Nie pozwoli na szybkie przerwanie
- To zajmuje dużo czasu.
Minimalny wyłącznik obwodu oleju
Jest to wyłącznik automatyczny, który jako medium przerywające wykorzystuje olej. Minimalny wyłącznik olejowy umieści jednostkę przerywającą w komorze izolacyjnej pod napięciem. Ale materiał izolacyjny jest dostępny w komorze przerywającej. Wymaga mniejszej ilości oleju, dlatego jest nazywany minimalnym wyłącznikiem oleju.
Zalety
- Wymaga mniej konserwacji.
- Nadaje się zarówno do pracy automatycznej, jak i ręcznej.
- Wymaga mniejszej przestrzeni
- Koszt zdolności wyłączania w MVA jest również mniejszy.
Niedogodności
- Olej pogarsza się z powodu karbonizacji.
- Istnieje możliwość wybuchu i pożaru
- Ponieważ ma mniejszą ilość oleju, zwiększa się karbonizacja.
- Bardzo trudno jest usunąć gazy z przestrzeni między stykami.
Ponadto wyłączniki są klasyfikowane na podstawie różnych typów, a są to:
Na podstawie klasy napięcia
Wstępna kategoryzacja wyłączników zależy od zastosowanego napięcia funkcyjnego. Istnieją głównie dwa rodzaje wyłączników napięciowych, a są to:
- Wysokie napięcie - do wdrożenia przy poziomach napięcia powyżej 1000 V. Są one dalej podzielone na urządzenia 75kV i 123kV.
- Niskie napięcie - do wdrożenia przy poziomach napięcia poniżej 1000 V.
W zależności od typu instalacji
Urządzenia te są również podzielone w zależności od miejsca instalacji, co oznacza lokalizacje zamknięte lub na wolnym powietrzu. Ogólnie rzecz biorąc, są one obsługiwane przy bardzo wysokim poziomie napięcia. Zamknięte wyłączniki automatyczne są przeznaczone do stosowania wewnątrz budynku lub takie, które mają związki odporne na warunki atmosferyczne. Kluczową różnicą pomiędzy tymi dwoma rodzajami jest konstrukcja uszczelnienia i mieszanki, podczas gdy konstrukcja wewnętrzna, taka jak obecny sprzęt trzymający i funkcjonalność, jest prawie podobna.
Na podstawie typu projektu zewnętrznego
W zależności od fizycznego projektu konstrukcyjnego, wyłączniki są ponownie dwojakiego rodzaju:
Typ martwego zbiornika - W tym przypadku urządzenie przełączające znajduje się w naczyniu przy potencjale podstawowym i jest ono otoczone medium ekranującym i przerywaczami. Są one używane głównie w stanach USA.
Typ zbiornika na żywo - W tym przypadku urządzenie przełączające znajduje się w zbiorniku z maksymalnym potencjałem i jest otoczone medium ekranującym i przerywaczami. Są one głównie używane w Europie i krajach azjatyckich
W oparciu o rodzaj przerywanego medium
To jest kluczowa kategoryzacja wyłączników. Tutaj urządzenia są klasyfikowane w zależności od metody niszczenia łuku i medium przerywającego. Generalnie oba te parametry okazały się decydującymi parametrami w konstrukcji wyłączników i rządziły innymi czynnikami konstrukcyjnymi. Jako medium przerywające używane są głównie olej i powietrze. Oprócz tego istnieje również sześciofluorek siarki i próżnia działające jako medium przerywające. Te dwa są obecnie najbardziej używane.
Wyłączniki HVDC
Jest to urządzenie przełączające, które utrudnia ogólny przepływ prądu w obwodzie. W przypadku jakiegokolwiek uszkodzenia tworzy się odległość pomiędzy mechanicznymi zestykami w urządzeniu i wyłącznik przechodzi w stan OTWARTY. Tutaj przerwanie obwodu jest nieco skomplikowane, ponieważ przepływ prądu jest tylko jednokierunkowy i nie występuje prąd zerowy. Kluczowym zastosowaniem tego urządzenia jest zasłanianie zakresu wysokiego napięcia prądu stałego w obwodzie. Podczas gdy obwód prądu przemiennego płynnie blokuje łuk w stanie prądu zerowego, ponieważ rozpraszanie energii jest prawie zerowe. Odległość kontaktu musi odzyskać zdolność dielektryczną do zniesienia tymczasowego poziomu napięcia przywracania.
Działanie HVDC
W przypadku wyłączników DC problem jest bardziej skomplikowany, ponieważ fala DC nie będzie miała prądów zerowych. A przymusowa blokada łuku prowadzi do powstania ogromnych przejściowych poziomów napięcia przywracania i ogranicza brak zatoru łuku i powoduje ostateczne uszkodzenie styków mechanicznych. Przy budowie urządzenia HVDC przeważnie sprostano trzem problemom, a są to:
- Przeszkoda w łuku
- Nieumiarkowanie zmagazynowanej energii
- Generowanie sztucznego prądu zerowego
Standardowe wyłączniki automatyczne
Te urządzenia mają zasadniczy wpływ na funkcjonalność urządzenia. Te standardowe wyłączniki są jedno- i dwubiegunowe.
Wyłączniki jednobiegunowe
Te urządzenia mają funkcje
- Stosowany głównie w zastosowaniach domowych
- Zabezpiecza pojedynczy przewód pod napięciem
- Dostarczają one prawie 120V napięcia do obwodu
- Posiadają zdolność do zarządzania 15 amperami do 30 amperów
- Wyłączniki jednobiegunowe występują w trzech odmianach i są pełnowymiarowe (o szerokości 1 cala), połówkowe (o szerokości pół cala) i bliźniacze (o szerokości jednego cala składające się z dwóch przełączników i obsługują kilka obwodów).
Wyłączniki dwubiegunowe
Te urządzenia mają funkcje
- Dostarczają one prawie 120V / 240V napięcia do obwodu
- Posiadają zdolność do zarządzania 15 amperami do 30 amperów
- Stosowany głównie w ogromnych zastosowaniach, takich jak grzejniki i suszarki
- Chroni dwa przewody pod napięciem
W tym artykule omówiono w skrócie różne typy wyłączników, tj. Wyłącznik powietrzny, wyłącznik SF6, wyłącznik próżniowy i wyłącznik olejowy, aby zrozumieć podstawowa koncepcja dotycząca tych wyłączników . Omówiono również ich podział wraz z zaletami i wadami. Bardzo jasno omówiliśmy każdą koncepcję. Jeśli nie zrozumiałeś żadnego z tematów, czujesz, że brakuje jakichkolwiek informacji lub chcesz wdrożyć jakiekolwiek projekty elektryczne dla studentów inżynierii, prosimy o komentarz w poniższej sekcji.
