Technologia przerywaczy próżniowych została po raz pierwszy wprowadzona w 1960 roku. Jednak nadal jest to technologia rozwijająca się. Z biegiem czasu rozmiar przerywacza próżni zmniejszył się od jego wczesnych lat 60-tych z powodu różnych postępów technicznych w tej dziedzinie inżynierii. Wyłącznik automatyczny to urządzenie, które przerywa obwód elektryczny, aby zapobiec nieuzasadnionemu prądowi, spowodowanemu zwarciem, zwykle wynikającym z przeciążenia. Jego podstawową funkcjonalnością jest przerwanie przepływu prądu po wykryciu usterki. W artykule omówiono przegląd wyłącznika próżniowego i jego działania. Aby dowiedzieć się więcej o wyłącznikach automatycznych, przeczytaj ten artykuł Rodzaje wyłączników i ich znaczenie .
Co to jest wyłącznik próżniowy?
Wyłącznik próżniowy jest rodzajem wyłącznika, w którym gaszenie łuku odbywa się w medium próżniowym. Operacja załączania i zamykania styków przenoszących prąd oraz współzależne przerwanie łuku odbywa się w komorze próżniowej w wyłączniku zwanej przerywaczem próżniowym.
Wyłącznik próżniowy
Próżnia używana jako środek do gaszenia łuku w wyłączniku jest znana jako wyłącznik próżniowy, ponieważ podciśnienie zapewnia wysoką wytrzymałość izolacyjną ze względu na doskonałe właściwości gaszenia łuku. Jest to odpowiednie dla większości standardowych zastosowań napięciowych, ponieważ dla wyższych napięć opracowano technologię próżniową, jednak nie jest to komercyjnie wykonalne.
Działanie styków przewodzących prąd i związane z tym przerwanie łuku ma miejsce w komorze próżniowej wyłącznika, znanej jako przerywacz próżniowy. Ten przerywacz zawiera stalową komorę łukową w środku symetrycznie umieszczonych izolatorów ceramicznych. Utrzymanie podciśnienia w przerywaczu próżni można przeprowadzić przy 10–6 barach. Wydajność wyłącznika próżniowego zależy głównie od materiału użytego do wykonania styków przewodzących prąd, takich jak Cu / Cr.
Zasada działania
Plik Zasada działania wyłącznika próżniowego jest to, że po otwarciu styków wyłącznika w próżni, wówczas łuk może być generowany między stykami w wyniku jonizacji par metalu w stykach. Ale łuk można łatwo zgasić, ponieważ elektrony, jony i opary metali są generowane w całym łuku szybko kondensując się na zewnętrznych powierzchniach styków CB, dzięki czemu można szybko odzyskać wytrzymałość dielektryczną.
Najważniejszą cechą próżni jest to, że po wytworzeniu łuku w próżni można go szybko zgasić dzięki szybkiej poprawie wytrzymałości dielektrycznej próżni.
Materiały kontaktowe
Materiał styków VCB musi mieć następujące właściwości.
- Duża gęstość
- Opór kontaktowy musi być mniejszy
- Przewodność elektryczna jest wysoka, aby przejść zwykłe prądy obciążenia bez przegrzania.
- Przewodność cieplna jest wysoka, aby szybko rozproszyć duże ciepło wytwarzane podczas łuku.
- Funkcja termioniczna musi być wysoka, aby umożliwić wczesne zniszczenie łuku.
- Tendencja do spawania musi być niewielka
- Niższy aktualny poziom siekania
- Wysoka odporność na łuk
- Temperatura wrzenia musi być wysoka, aby zmniejszyć erozję łuku.
- Zawartość gazu musi być poniżej, aby zapewnić dłuższą żywotność
- Niska prężność par musi być wystarczająca, aby zmniejszyć ilość nierozłącznych par metalu w komorze.
Budowa wyłącznika próżniowego
Wyłącznik próżniowy zawiera stalową komorę łukową pośrodku rozmieszczonych symetrycznie izolatorów ceramicznych. Ciśnienie wewnątrz przerywacza próżni jest utrzymywane poniżej 10 ^ -4 torr.
Materiał użyty na zestyki przewodzące prąd odgrywa ważną rolę w działaniu wyłącznika próżniowego. Stopy takie jak miedź-bizmut lub miedź-chrom są idealnym materiałem do wykonania styków VCB.
Konstrukcja wyłącznika próżniowego
Jak pokazano na powyższym rysunku, wyłącznik próżniowy składa się ze styku stałego, styku ruchomego i przerywacza próżniowego. Styk ruchomy jest połączony z mechanizmem sterującym mieszkiem ze stali nierdzewnej. Osłony łukowe są podparte na obudowie izolacyjnej w taki sposób, że zakrywają te ekrany i są zabezpieczone przed kondensacją na osłonie izolacyjnej. Możliwość wycieku jest wyeliminowana dzięki trwałemu uszczelnieniu komory próżniowej, w której jako zewnętrzny korpus izolacyjny zastosowano naczynie szklane lub naczynie ceramiczne.
Działanie wyłącznika próżniowego
Przekrój wyłącznika próżniowego pokazano na poniższym rysunku, gdy styki są rozdzielone z powodu pewnych nietypowych warunków, łuk jest zajarzony między stykami, łuk powstaje w wyniku jonizacji jonów metalu i zależy w dużym stopniu od materiału kontaktów.
Przerwanie łuku w komorach próżniowych różni się od innych typów wyłączniki automatyczne . Rozdzielenie styków powoduje uwolnienie pary, która wypełnia przestrzeń kontaktową. Składa się z jonów dodatnich uwolnionych z materiału kontaktowego. Gęstość pary zależy od prądu w łuku. Wraz ze spadkiem prądu szybkość uwalniania pary maleje, a po prądzie zerowym medium odzyskuje swoją wytrzymałość dielektryczną, jeśli gęstość pary jest zmniejszona.
Kiedy przerywany prąd jest bardzo mały w próżni, łuk ma kilka równoległych ścieżek. Całkowity prąd jest podzielony na wiele równoległych łuków, które odpychają się i rozprzestrzeniają po powierzchni styku. Nazywa się to łukiem rozproszonym, który można łatwo przerwać.
Przy wysokich wartościach prądu łuk koncentruje się w małym obszarze. Powoduje szybkie odparowanie powierzchni styku. Przerwanie łuku jest możliwe, jeśli łuk pozostaje w stanie rozproszonym. Jeśli zostanie szybko usunięty z powierzchni styku, łuk zajarza się ponownie.
Na wygaszanie łuku w przerywaczach próżni duży wpływ ma materiał i kształt styków oraz technika uwzględniania oparów metalu. Tor łuku jest w ciągłym ruchu, więc temperatura w żadnym punkcie nie będzie wysoka.
Po ostatnim przerwaniu łuku następuje gwałtowny wzrost wytrzymałości dielektrycznej, która jest charakterystyczna dla przerywacza próżni. Nadają się do przełączania kondensatorów, ponieważ zapewniają wydajność bez ponownego uderzenia. Mały prąd jest przerywany przed zerowym prądem naturalnym, co może powodować rąbanie, którego poziom zależy od materiału styku.
Bieżące siekanie
Plik przerywanie prądu w wyłączniku próżniowym występuje głównie w wyłącznikach olejowych, a także w powietrzu z powodu niestabilności kolumny łukowej. W wyłącznikach próżniowych przerywanie prądu zależy głównie od ciśnienia pary oraz właściwości emisji elektronów w materiale stykowym. Tak więc na poziom siekania wpływa również przewodność cieplna, gdy przewodnictwo cieplne jest mniejsze, poziom siekania będzie niższy.
Możliwe jest zmniejszenie obecnego poziomu, przy którym występuje przerywanie, poprzez wybór materiału stykowego, który zapewni wystarczającą ilość par metalu, aby prąd zbliżył się do wyjątkowo niskiej wartości, jednak nie jest to często wykonywane, ponieważ źle wpływa na moc dielektryczną.
Właściwości wyłączników próżniowych
Medium izolacyjne wyłącznika próżniowego jest wysokie dla gaszenia łuku w porównaniu z innymi typami wyłączników. Ciśnienie w przerywaczu próżni wynosi około 10-4 potoki, co zawiera bardzo niewiele cząsteczek w przerywaczu. Ten wyłącznik automatyczny ma głównie dwie niezwykłe właściwości, takie jak poniższe.
W porównaniu z innymi mediami izolacyjnymi stosowanymi w wyłącznikach, ten wyłącznik jest lepszym medium dielektrycznym. Jest lepszy w porównaniu z innymi mediami oprócz SF6 i powietrza, ponieważ są one używane pod wysokim ciśnieniem.
Gdy łuk zostanie otwarty osobno przez przesunięcie styków w próżni, nastąpi przerwa przy zerowym prądzie głównym. Poprzez przerwanie tego łuku ich wytrzymałość dielektryczna wzrośnie nawet tysiąc razy w porównaniu z innymi rodzajami wyłączników.
Te właściwości sprawią, że wyłączniki będą bardziej wydajne, będą mniej ważyć i kosztują. Żywotność tych wyłączników jest duża w porównaniu z innymi wyłącznikami i nie wymagają one żadnej konserwacji.
Części wyłącznika próżniowego to przerywacz próżni, zaciski, elastyczne połączenia, izolatory wsporcze, drążek roboczy, drążek kierowniczy, wspólna zmiana robocza, robocza kukurydza, krzywka blokująca, sprężyna zrywająca, sprężyna obciążająca i główne ogniwo.
Tam są różne typy wyłączników próżniowych są dostępne w oparciu o producentów, których omówiono poniżej.
Wyłącznik próżniowy Mitsubishi
Te wyłączniki są produkowane przez Mitsubishi Electric. Zapewniają wysokie bezpieczeństwo, niezawodność i ochronę środowiska. Mitsubishi VCB ma następujące cechy.
- Asortyment produktów jest szeroki
- Brak wymagań dotyczących sześciu szczególnie niebezpiecznych materiałów.
- Nazwa materiału jest pokazana na głównych częściach z tworzywa sztucznego
- Konstrukcja jest składana, aby zamontować ramę
- Łatwa konserwacja
Wyłącznik próżniowy Siemens
Wyłączniki próżniowe Siemens to SION 3AE5, które są używane we wszystkich typowych zastosowaniach łączeniowych, takich jak sieci przemysłowe i dystrybucja mocy średniego napięcia, od prądów zwarciowych i obciążenia przełączania po sekcje szyn zbiorczych lub sieci łączące. Ich solidna konstrukcja, w tym najmniejsze wymiary głębokości i szerokości, pomoże zmniejszyć konieczność stosowania różnych paneli.
Tak więc te wyłączniki są dostępne za pośrednictwem opcjonalnego przełącznika uziemienia dla wersji wtykowych i montażu na stałe. Do głównych cech tego wyłącznika należą:
- Bardzo prosta instalacja w izolowanych powietrzem rozdzielnicach średniego napięcia
- Niezawodność jest wysoka
- Projekt jest kompaktowy
- Zdalne przełączanie za pomocą pilota zdalnego sterowania
- Koszty planowania są niskie
- Żywotność jest długa
- Konserwacja jest łatwa
Testowanie wyłącznika próżniowego
Ogólnie rzecz biorąc, testowanie wyłączników jest używane głównie do testowania zarówno działania oddzielnych mechanizmów przełączających, jak i ogólnego taktowania systemu wyzwalania. Po zaprojektowaniu przerywaczy próżniowych wykorzystujących pole wewnętrzne w inny sposób, stosuje się głównie trzy rodzaje testów w celu uwierzytelnienia ich funkcji, takich jak rezystancja styku, wytrzymałość na wysoki potencjał i test szybkości wycieku.
Różnica między stycznikiem próżniowym a wyłącznikiem próżniowym
Wyłącznik próżniowy wyzwala się z powodu błędu takiego jak zwarcie doziemne, zwarcie, za wysokie / za niskie napięcie. Stycznik jest zwykle wykonywany szeregowo przez bezpiecznik, który zapewnia uniknięcie prądu zwarciowego. Główne różnice między zespołem stycznika próżniowego a wyłącznikiem próżniowym są wymienione poniżej w oparciu o różne charakterystyki.
| Wyłącznik próżniowy | Stycznik próżniowy |
| Zdolność przełączania to, przełącza prądy z niskich wartości na prąd zwarciowy całego systemu | Przełącz prądy z bardzo niskich wartości na Zdolność rozrywania stycznika próżniowego bez bezpieczników. Bezpieczniki działają dla wyższych prądów w porównaniu ze zdolnością przerywania samego stycznika próżniowego, aż do zdolność zakłócania bezpiecznika |
| Wytrzymałość mechaniczna jest wysoka | Wytrzymałość jest niezwykle wysoka w przypadku procesów mechanicznych, takich jak 1000000 procesów do 630 A. |
| Wytrzymałość jest wysoka dla elektryczności jest wysoka jak próżnia, która waha się od 10 000 do 50 000 działań przy znamionowym prądzie ciągłym. W przypadku próżni wynosi od 30 do 100 operacji przy pełnej wartości znamionowej zwarcia. | Ekstremalnie wysoki prąd przełączania ciągły w zakresie od 450 000 do 1 000 000 zadziałań do 630 A. Przełączanie prądu zwarciowego, dane dotyczące trwałości nie są ustalane w przypadku zwarcia przerwa prądowa wymagająca wymiany bezpieczników |
| Nie mają one zastosowania w zastosowaniach o wyjątkowo wysokiej wytrzymałości. | Są one używane do operacji bardzo częstego przełączania |
| Jest obsługiwany elektrycznie | Działa tylko elektrycznie |
| Jest blokowany mechanicznie, ponieważ wyłącznik wyłączający pozostaje zamknięty w przypadku utraty napięcia w systemie. | Zwykle stycznik próżniowy odblokowuje się raz utrata napięcia w systemie Stycznik próżniowy zostanie zablokowany po przywróceniu napięcia w systemie |
| Wykorzystuje przekaźniki ochronne | Wykorzystuje przekaźniki ochronne do ochrony przed przeciążeniem i bezpieczniki do ochrony przed zwarciem |
| Zwarcie przepuszczanej energii jest niskie | Zwarcie przepuszczanej energii jest niskie |
| Zdalna obsługa jest odpowiednia | Zdalna obsługa jest odpowiednia |
| Moc sterująca jest używana do działania wyłącznika głównego, przekaźników ochronnych i grzejników | Moc sterująca jest używana do obsługi stycznika, przekaźników ochronnych i grzejników |
| Wykorzystuje większy obszar | Zajmuje mniej miejsca |
| Jego koszt jest wysoki | Jego koszt jest umiarkowany |
| Jego utrzymanie jest średnie | Jego utrzymanie jest niskie. |
Zalety VCB
Próżnia zapewnia najwyższą wytrzymałość izolacyjną. Dzięki temu ma wyjątkowo lepsze właściwości gaszenia łuku niż jakiekolwiek inne medium.
- Wyłącznik próżniowy ma długą żywotność.
- W przeciwieństwie do wyłącznika olejowego (OCB) lub wyłącznika nadmuchowego (ABCB), unika się eksplozji VCB. Zwiększa to bezpieczeństwo personelu obsługującego.
- Brak zagrożenia pożarowego
- Odkurzacz CB działa szybko, więc idealnie nadaje się do usuwania usterek. VCB nadaje się do wielokrotnych operacji.
- Wyłączniki próżniowe są prawie bezobsługowe.
- Brak emisji spalin do atmosfery i cicha praca.
Wady VCB
- Główną wadą VCB jest to, że jest nieekonomiczny przy napięciach przekraczających 38 kV.
- Koszt wyłącznika staje się zawyżony przy wyższych napięciach. Wynika to z faktu, że przy wysokich napięciach (powyżej 38 kV) więcej niż dwie liczby wyłączników muszą być połączone szeregowo.
- Ponadto produkcja VCB jest nieopłacalna, jeśli jest produkowana w małych ilościach.
Zastosowania wyłącznika próżniowego
Wyłącznik próżniowy jest dziś uznawany za najbardziej niezawodną technologię przerywania prądu w rozdzielnicach średniego napięcia. Wymaga minimalnej konserwacji w porównaniu do innych technologii wyłączników.
Technologia nadaje się głównie do zastosowań głównie w zakresie średniego napięcia. Dla wyższego napięcia opracowano technologię próżniową, ale nie jest to komercyjnie wykonalne. Wyłączniki próżniowe są stosowane w rozdzielnicach pokrytych metalem, a także w wyłącznikach w obudowie porcelanowej.
A więc o to chodzi Działa wyłącznik próżniowy (VCB) i aplikacje. Mamy nadzieję, że lepiej zrozumieliście tę koncepcję. Ponadto wszelkie wątpliwości co do tej koncepcji lub do realizacji jakiegokolwiek pomysły na projekty elektryczne i elektroniczne , prosimy o wyrażenie opinii, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie, Jaka jest zasada działania VCB ?
