ما هو قاطع الدائرة ذو إخماد القوس الكهربائي؟

عندما تفصل نقاط التلامس الحاملة للتيار في قاطع الدائرة، يتشكل قوس كهربائي ويستمر لفترة قصيرة بعد فصل التلامس. هذا القوس خطير بسبب الحرارة التي يولدها والتي يمكن أن تنتج قوى انفجارية.

يجب على قاطع الدائرة إخماد القوس دون إلحاق ضرر بالمعدات أو تعريض الأشخاص للخطر. يؤثر القوس بشكل كبير على أداء القاطع. من الصعب فصل قوس كهربائي مستمر أكثر من فصل قوس كهربائي متردد. في القوس المتردد، يصل التيار بشكل طبيعي إلى الصفر خلال كل دورة من موجة التيار، مما يؤدي إلى اختفاء القوس مؤقتًا. هذا العبور عبر الصفر يخلق فرصة لمنع إعادة الإشعال، مستفيدًا من الفترة القصيرة لغياب التيار لإزالة الأيونات ووقف إعادة الإشعال.

تعتبر مرونة القوس الكهربائي متناسبة مع كثافة الإلكترونات (الأيونات لكل سنتيمتر مكعب)، ومربع قطر القوس، والمعكوس لطول القوس. لكي يتم إخماد القوس، يجب تقليل كثافة الإلكترونات الحرة (التآين)، وتقليل قطر القوس، وزيادة طول القوس.

طرق إخماد القوس

هناك طريقتان أساسيتان لإخماد القوس في قواطع الدوائر:

طريقة المقاومة العالية

• المبدأ: يتم زيادة مقاومة القوس الكهربائي بمرور الوقت، مما يؤدي إلى تقليل التيار إلى مستوى لا يمكن فيه للحرارة المولدة الاستمرار في حفظ القوس، مما يؤدي إلى إخماده.

• استهلاك الطاقة: نظرًا لطبيعة القوس الكهربائي المقاومة، يتم استهلاك معظم طاقة النظام داخل قاطع الدائرة، وهو عيب كبير.

• تقنيات زيادة مقاومة القوس:

• التبريد: يقلل من حركة الأيونات وكثافة الإلكترونات.

• زيادة طول القوس: يزيد فصل التلامس من طول المسار، مما يرفع المقاومة.

• تقليل القسم العرضي: يقلل تضييق قطر القوس من الموصلية.

• تقسيم القوس: يقسم القوس إلى أجزاء أصغر (مثل الشبكات المعدنية أو الأحواض) مما يزيد من المقاومة الكلية.

طريقة المقاومة المنخفضة (فصل التيار عند الصفر)

• التطبيق: مخصص فقط للدوائر المترددة، مستفيدًا من النقاط الطبيعية الصفرية للتيار (100 مرة في الثانية لنظم 50 هرتز).

• الآلية:

• يتم الحفاظ على مقاومة القوس عند مستويات منخفضة حتى يصل التيار إلى الصفر.

• عند نقطة الصفر، ينطفئ القوس بشكل طبيعي. يتم استعادة القوة العازلة بسرعة عبر التلامسات لمنع إعادة الإشعال، مستفيدًا من فترة غياب التيار القصيرة لإزالة الأيونات.

• الميزة: تقليل استهلاك الطاقة داخل القاطع عن طريق استخدام النقاط الصفرية الطبيعية لموجة التيار المتردد، مما يجعلها فعالة للغاية لفصل القوس الكهربائي.