Säätövirtakatkaisimen toiminta

Sulkuvalmentimen määritelmä

Sulkuvalmentin määritellään laitteeksi, joka avaa ja sulkee sähköisiä yhteyksiä suojatakseen piirejä vikoilta.

Tämän vuoksi sulkuvalmentimien on toimittava luotettavasti ilman viivettä. Luotettavuuden varmistamiseksi toimintamekanismi on monimutkaisempi kuin näyttää ensimmäisessä vaikutelmassa. Liikkuvien yhteyksien etäisyys ja nopeus avaamisen ja sulkemisen aikana ovat kriittisiä suunnitteluparametreja sulkuvalmentimille.

Yhteyden väli, liikkuvien yhteyksien matka ja niiden nopeus määräytyvät arkkipäästövälineen tyypin, sekä sulkuvalmentimen virran- ja jännitearvojen perusteella.Sulkuvalmentimen tyypillinen toiminta näkyy ominaiskäyrägraafissa.

Graafissa X-akseli edustaa aikaa millisekunneissa ja Y-akseli edustaa etäisyyttä millimetreinä.

Olkoon aika T0, jolloin virta alkaa kulkea sulkukierroksen läpi. Ajan T1 jälkeen liikkuva yhteys alkaa liikkua kiinteän yhteyden suuntaan. Ajan T2 liikkuva yhteys osuu kiinteään yhteyteen. Ajan T3 liikkuva yhteys saavuttaa sulkusuunsa. Ajan T3 – T2 on nämä kaksi yhteyttä (liikuva ja kiinteä) ylikuormitettuna. Ajan T3 jälkeen liikkuva yhteys palaa hieman takaisin ja tulee uudelleen kiinteään sulkusuuntaansa, ajan T4 jälkeen.

Siirrymme nyt sulkuvalmentimen avaamistoimintaan. Olkoon aika T5, jolloin virta alkaa kulkea sulkuvalmentimen sulkuvierasen läpi. Ajan T6 liikkuva yhteys alkaa liikkua taaksepäin avaamaan yhteyksiä. Ajan T7 jälkeen liikkuva yhteys erottuu lopullisesti kiinteästä yhteydestä. Aika (T7 – T6) on päällekkäisyysaika.

Ajan T8 liikkuva yhteys palaa lopulliseen avautuneeseen asentoonsa, mutta tässä se ei ole lepotilassa, sillä liikkuvalla yhteydellä on joitakin mekaanisia heilahteluja ennen lopullista lepotilan saavuttamista. Ajan T9 liikkuva yhteys saavuttaa lopullisesti lepotilansa. Tämä pätee sekä standardi- että etäohjattaviin sulkuvalmentimiin.

Sulkuvalmentimen avaamistoiminnan vaatimukset

Sulkuvalmentin tulisi avautua nopeasti rajoittaakseen yhteyksien kulutusta ja keskeyttääksensä vikavirtauksen välittömästi. Kuitenkin liikkuvan yhteyden matka määräytyy myös tarpeesta ylläpitää riittävää yhteyden väliä kestääkseen normaaleja dielektrisiä paineita ja salaman pistosjännitteitä, kun sulkuvalmentin on avoinna.

Jatkuvan virran kuljetuksen ja kaaren pitkäaikaisen kestämisen tarve sulkuvalmentimessa tekee tarpeelliseksi käyttää kahden yhteyden rinnakkaisia, toista pääyhteyttä, joka on aina valmistettu korkean ohutuomisen materiaaleista, kuten kuparista, ja toista arkytysyhteyttä, joka on valmistettu arkin vastustavista materiaaleista, kuten vanadeesta tai molyybdiimesta, jolla on huomattavasti pienempi ohutus kuin pääyhteyksillä.

Sulkuvalmentimen avaamisessa pääyhteydet avautuvat ennen arkytysyhteyksiä. Kuitenkin pää- ja arkytysyhteyksien sähköisten vastustusten ja induktiivisuuden erojen vuoksi on tarpeen aika, jotta saavutetaan kokonainen virran siirtyminen, eli pää- tai pääyhteyksistä arkytysyhteyden haaralle.

Kun liikkuva yhteys alkaa liikkua sulkusuunnasta avautuneeseen asentoon, yhteyden väli kasvaa asteittain, ja jonkin ajan kuluttua saavutetaan kriittinen yhteyden paikka, joka osoittaa vähimmäisen ohutuksen, joka on tarpeen estääkseen uusi arki seuraavan virran nollakohtaan.

Matkan loppuosa on tarpeellinen vain ylläpitääksesi riittävää dielektristä vahvuutta yhteyden välissä ja hidastamista varten.

Sulkuvalmentimen sulkemistoiminnan vaatimukset

Sulkuvalmentimen sulkemisessa vaaditaan seuraavaa,

Liikkuva yhteys täytyy liikkua riittävällä nopeudella kiinteän yhteyden suuntaan estääkseen ennenaikaisen arkin. Kun yhteyden väli pienenee, arki voi alkaa ennen kuin yhteydet sulkeutuvat lopullisesti.

Yhteyksien sulkemisessa yhteyksien välinen mediumi korvataan, joten tähän sulkuvalmentimen toimintaan on tarjottava riittävä mekaaninen voima tiivistääksesi dielektristä mediaa arkytyskammiossa.

Kun liikkuva yhteys osuu kiinteään yhteyteen, se voi palata takaisin, koska vastustava voima, mikä ei ole lainkaan toivottavaa. Siksi tähän on tarjottava riittävä mekaaninen energia ylittääksesi vastustavan voiman sulkemisessa virheen aikana.

Kevykello-mekanismissa yleensä sulku- tai avaamiskello ladattaneen sulkemisoperaation aikana. Siksi tähän on tarjottava riittävä mekaaninen energia ladataksesi avaamiskelloa.