מפעיל כביש חשמלי

הגדרת מפסק חשמלי

מפסק חשמלי מוגדר כמכשיר שפותח וסוגר מגעים חשמליים כדי להגן על מעגלים מתקלות.

לכן, מפסקים חשמליים חייבים לפעול באופן מהימן ללא כל עיכוב. כדי להבטיח את המהימנות הזו, механизм הפעולה מורכב יותר מאשר נראה במבט ראשון. המרחק והמהירות של המגעים הנעים במהלך פתיחה וסגירה הם פרמטרים תכנוניים קריטיים למפסקים חשמליים.

הרווח בין המגעים, המרחק של המגע הנע והמהירות שלהם נקבעים לפי סוג החומר לכיבוי קשת, המגמה והמתח של המפסק החשמלי.הפעולת טיפוסית של מפסק חשמלי מתוארת בגרף של עקומת מאפיינים.

בגרף, ציר ה-X מייצג זמן במילישניות וציר ה-Y מייצג מרחק במילימטרים.

נניח כי בזמן T0 מתחיל זרם לזרום דרך הקואיל הסגור. לאחר זמן T1 מתחיל המגע הנע לנוע לעבר המגע הקבוע. בזמן T2 המגע הנע נוגע במגע הקבוע. בזמן T3 המגע הנע מגיע למצב הסגור שלו. T3 - T2 הוא תקופת העומס המופרז של שני המגעים (הנעים והקבוע). לאחר זמן T3 המגע הנע קופץ מעט חזרה ואז שוב חוזר למצב הסגור הקבוע, לאחר זמן T4.

עכשיו נעבור לפעילות הפיתול. נניח כי בזמן T5 מתחיל זרם לזרום דרך קואיל הפיתול של המפסק החשמלי. בזמן T6 המגע הנע מתחיל לנוע אחורה כדי לפתוח את המגעים. לאחר זמן T7, המגע הנע סוף סוף מתנתק מהמגע הקבוע. זמן (T7 - T6) הוא תקופת התפצלות.

עכשיו בזמן T8 המגע הנע חוזר למצב פתוח סופי אך כאן הוא לא יהיה במצב מנוחה מכיוון שישנה אוסילציה מכנית מסוימת של המגע הנע לפני שהוא מגיע למצב המנוחה הסופי. בזמן T9 המגע הנע סוף סוף מגיע למצב המנוחה שלו. זה נכון גם למפסקים חשמליים סטנדרטיים וגם לשליטה מרחוק.

דרישות פעולת פתיחת מפסק חשמלי

מפסק חשמלי צריך לפתוח במהירות כדי להגביל את שחיקת המגע ולפרוט את הזרם המתקלקל במהירות. עם זאת, המרחק של המגע הנע נקבע גם על ידי הצורך לשמור על רוחב מגע מספיק כדי לעמוד בנשאים דיאלקטריים נורמליים ובמתח פגיעת ברק כאשר המפסק פתוח.

הצורך בהעברת זרם מתמיד ולהחזקה של תקופת קשת במפסק חשמלי, מחייב שימוש בשני סטים של מגעים מקבילים: מגע ראשי שנבנה תמיד ממינרלים מוליכים גבוהים כמו נחושת, ומגע קשת שנבנה ממינרלים עמידים לקשת כמו טונגסטן או מוליבדן, שיש להם מוליכות הרבה יותר נמוכה ממגעי הראש.

במהלך פעולת פתיחת מפסק חשמלי, המגעים הראשיים נפתחים לפני מגעי הקשת. עם זאת, עקב ההבדל בהתנגדות החשמלית והאינדוקטיבה של נתיבי החשמל של המגעים הראשיים ומגעי הקשת, נדרק זמן סופי להשלמת המרה מלאה של הזרם, כלומר מהמגעים הראשיים לניבי מגעי הקשת.

אז כשהמגע הנע מתחיל לנוע מהמצב הסגור למצב פתוח, הרווח בין המגעים גדל בהדרגה ואחרי זמן מסויים מגיע מצב מגע קריטי שמציין את הרווח המינימלי הנדרש למנוע קשת חוזרת אחרי האפס הבא של הזרם.

חלק השאר של המסע נדרש רק לשימור חוזק דיאלקטרי מספיק בין רווחי המגעים ולמטרת השהיה.

דרישות פעולת סגירת מפסק חשמלי

במהלך פעולת סגירת מפסק חשמלי נדרשים הדברים הבאים,

המגע הנע חייב לנוע לעבר המגע הקבוע במהירות מספקת כדי למנוע את תופעת הקשת המוקדמת. ככל שהרווח בין המגעים מצטמצם, ייתכן שהקשת תתחיל לפני שהמגעים סופסוף נסגרים.

במהלך סגירת המגעים, החומר ביניהם מוחלף, לכן יש לספק אנרגיה מכנית מספקת במהלך פעולה זו של מפסק החשמל כדי לדחוס את החומר הדיאלקטרי באולם הקשת.

אחרי פגיעה במגע הקבוע, המגע הנע עשוי לחזור אחורה בשל כוח הדחייה, שזה לא מבוקש בכלל. לכן יש לספק אנרגיה מכנית מספקת להתגבר על כוח הדחייה עקב פעולת סגירה בתקלה.

במנגנון קפיץ-קפיץ, בדרך כלל קפיצי הפיתול נטענים במהלך פעולת הסגירה. לכן יש לספק אנרגיה מכנית מספקת כדי לטעון את קפיצי הפתיחה.