قطعکننده مدار

تعریف دستگاه قطع کننده مدار

دستگاه قطع کننده مدار به عنوان دستگاهی تعریف می‌شود که مسیرهای الکتریکی را باز و بسته می‌کند تا مدارها را از خطاهای مختلف محافظت کند.

بنابراین، دستگاه‌های قطع کننده مدار باید بدون هیچ تأخیری عمل کنند. برای تضمین این قابلیت، مکانیزم عملکرد آن‌ها پیچیده‌تر از آن است که در نگاه اول به نظر می‌رسد. فاصله و سرعت تماس‌های متحرک در حین باز شدن و بسته شدن پارامترهای طراحی مهم در دستگاه‌های قطع کننده مدار هستند.

فاصله تماس، فاصله حرکت تماس‌های متحرک و سرعت آن‌ها توسط نوع رسانه خاموش‌کننده قوس الکتریکی، ظرفیت جریان و ولتاژ دستگاه قطع کننده مدار تعیین می‌شود. عملکرد معمول یک دستگاه قطع کننده مدار در نمودار منحنی مشخصه نمایش داده می‌شود.

در این نمودار، محور X زمان را به میلی ثانیه و محور Y فاصله را به میلی متر نشان می‌دهد.

فرض کنید در زمان T0، جریان از سیم لوله بستن شروع می‌شود. پس از زمان T1 تماس متحرک شروع به حرکت به سمت تماس ثابت می‌کند. در زمان T2 تماس متحرک تماس ثابت را لمس می‌کند. در زمان T3 تماس متحرک به موقعیت بسته خود می‌رسد. دوره بیش‌باری این دو تماس (متحرک و ثابت) بین زمان T3 – T2 است. پس از زمان T3 تماس متحرک کمی باز می‌پردازد و سپس دوباره به موقعیت بسته خود بازمی‌گردد، پس از زمان T4.

حال به عملیات باز شدن می‌پردازیم. فرض کنید در زمان T5 جریان از سیم لوله باز کننده دستگاه قطع کننده مدار شروع می‌شود. در زمان T6 تماس متحرک شروع به حرکت به عقب برای باز کردن تماس‌ها می‌کند. پس از زمان T7، تماس متحرک به طور نهایی تماس ثابت را جدا می‌کند. دوره همپوشانی بین زمان T7 – T6 است.

حال در زمان T8 تماس متحرک به موقعیت باز نهایی خود بازمی‌گردد اما در اینجا در موقعیت استراحت نخواهد بود زیرا قبل از رسیدن به موقعیت استراحت نهایی، نوسانات مکانیکی تماس متحرک وجود خواهد داشت. در زمان T9 تماس متحرک به طور نهایی به موقعیت استراحت خود می‌رسد. این برای هر دو نوع دستگاه قطع کننده مدار استاندارد و کنترل از راه دور صدق می‌کند.

نیازهای عملیات باز شدن دستگاه قطع کننده مدار

یک دستگاه قطع کننده مدار باید به سرعت باز شود تا فرسایش تماس را محدود کرده و جریان خرابکار را به سرعت قطع کند. با این حال، فاصله حرکت تماس متحرک نیز توسط نیاز به حفظ یک فاصله تماس کافی برای تحمل تنش‌های دی الکتریک معمولی و ولتاژ ضربه برق تعریف می‌شود.

نیاز به حمل جریان مداوم و تحمل دوره‌ای از قوس الکتریکی در دستگاه قطع کننده مدار، امر استفاده از دو مجموعه تماس موازی را ضروری می‌کند: تماس اصلی که همیشه از مواد رسانا با بالاترین هدایت الکتریکی مانند مس ساخته می‌شود و تماس قوس الکتریکی که از مواد مقاوم در برابر قوس الکتریکی مانند تنگستن یا مولیبدن ساخته می‌شود که هدایت الکتریکی بسیار کمتری نسبت به تماس‌های اصلی دارد.

در حین عملیات باز شدن دستگاه قطع کننده مدار، تماس‌های اصلی قبل از تماس‌های قوس الکتریکی باز می‌شوند. با این حال، به دلیل تفاوت مقاومت الکتریکی و القای مسیرهای الکتریکی تماس‌های اصلی و قوس الکتریکی، زمان محدودی برای دستیابی به جابجایی کامل جریان، یعنی از تماس‌های اصلی یا اصلی به شاخه تماس قوس الکتریکی، مورد نیاز است.

بنابراین، وقتی تماس متحرک شروع به حرکت از موقعیت بسته به موقعیت باز می‌کند، فاصله تماس به تدریج افزایش می‌یابد و پس از مدتی به موقعیت بحرانی تماس می‌رسد که فاصله رسانایی حداقل مورد نیاز برای جلوگیری از بازسازی قوس الکتریکی پس از صفر شدن بعدی جریان را نشان می‌دهد.

باقی‌مانده حرکت فقط برای حفظ قدرت دی الکتریک کافی بین فاصله تماس و برای هدف کاهش سرعت مورد نیاز است.

نیازهای عملیات بستن دستگاه قطع کننده مدار

در حین عملیات بستن دستگاه قطع کننده مدار، نیازهای زیر مورد نیاز است:

تماس متحرک باید با سرعت کافی به سمت تماس ثابت حرکت کند تا پدیده پیش از قوس الکتریکی جلوگیری شود. با کاهش فاصله تماس، قوس الکتریکی ممکن است قبل از بسته شدن نهایی تماس‌ها شروع شود.

در حین بستن تماس‌ها، میانگین بین تماس‌ها جایگزین می‌شود، بنابراین انرژی مکانیکی کافی باید در این عملیات دستگاه قطع کننده مدار تأمین شود تا میانگین دی الکتریک در کامبر قوس الکتریکی فشرده شود.

پس از برخورد با تماس ثابت، تماس متحرک ممکن است به دلیل نیروی دفعی به عقب بازپردازد که اصلاً مطلوب نیست. بنابراین انرژی مکانیکی کافی باید تأمین شود تا نیروی دفعی ناشی از عملیات بستن در مواقع خرابی را غلبه کند.

در مکانیسم فنر-فنر، معمولاً فنر باز کننده یا باز شونده در حین عملیات بستن شارژ می‌شود. بنابراین انرژی مکانیکی کافی نیز باید تأمین شود تا فنر باز شونده شارژ شود.