Koppelingsonderbrekerbediening
Definitie van Schakelaar
Een schakelaar wordt gedefinieerd als een apparaat dat elektrische contacten opent en sluit om circuits te beschermen tegen storingen.
Daarom moeten schakelaars betrouwbaar werken zonder enige vertraging. Om deze betrouwbaarheid te waarborgen, is het bedieningsmechanisme complexer dan op het eerste gezicht lijkt. De afstand en de snelheid van de bewegende contacten tijdens het openen en sluiten zijn cruciale ontwerpparameters voor schakelaars.
De contactafstand, de reisafstand van de bewegende contacten en hun snelheid worden bepaald door de soort boogblussend medium, de stroom- en spanningsspecificatie van de schakelaar. De typische werking van een schakelaar wordt weergegeven in een karakteristieke kromme.
In de grafiek staat de X-as voor tijd in milliseconden en de Y-as voor afstand in millimeter.
Laten we bij tijd T0 aannemen dat de stroom begint te stromen door de sluitingsspoel. Na tijd T1 beginnen de bewegende contacten te reizen naar de vaste contacten. Op tijd T2 raken de bewegende contacten de vaste contacten. Op tijd T3 bereiken de bewegende contacten hun gesloten positie. T3 – T2 is de overbelastingsperiode van deze twee contacten (bewegende en vaste contacten). Na tijd T3 springen de bewegende contacten iets terug en komen dan weer tot rust in hun vaste gesloten positie, na tijd T4.
Nu komen we bij de uitschakeling. Laten we bij tijd T5 aannemen dat de stroom begint te stromen door de uitschakelingspoel van de schakelaar. Op tijd T6 beginnen de bewegende contacten achterwaarts te reizen om de contacten te openen. Na tijd T7 lossen de bewegende contacten eindelijk de vaste contacten. Tijd (T7 – T6) is de overlappingsperiode.
Op tijd T8 komen de bewegende contacten terug in hun eindelijke open positie, maar hier zullen ze niet in rustpositie zijn omdat er enige mechanische trilling van de bewegende contacten zal zijn voordat ze in hun eindelijke rustpositie komen. Op tijd T9 komen de bewegende contacten eindelijk in hun rustpositie. Dit geldt zowel voor standaard als voor afstandsbediende schakelaars.
Vereisten voor het Openen van de Schakelaar
Een schakelaar moet snel openen om contacterosie te beperken en de foutieve stroom onmiddellijk te onderbreken. Echter, de reisafstand van de bewegende contacten wordt ook bepaald door de noodzaak om een voldoende contactafstand te handhaven om normale dielectrische spanningen en blikseminslagspanningen te weerstaan wanneer de schakelaar open is.
De noodzaak om de continue stroom te dragen en een periode van boog in de schakelaar te weerstaan, maakt het nodig om twee sets parallelle contacten te gebruiken, één de primaire contacten, die altijd gemaakt zijn van hoog geleidende materialen zoals koper, en de andere de boogcontacten, gemaakt van boogbestendige materialen zoals wolfraam of molybdeen, die veel minder geleidend zijn dan de primaire contacten.
Tijdens de openingsoperatie van de schakelaar openen de primaire contacten eerder dan de boogcontacten. Echter, door het verschil in elektrische weerstand en de inductie van de elektrische paden van de primaire en boogcontacten, is er een eindige tijd nodig om totale stroomcommutatie te bereiken, d.w.z. van de primaire of hoofdcontacten naar de boogcontacttak.
Dus wanneer de bewegende contacten beginnen te reizen van de gesloten positie naar de open positie, neemt de contactafstand geleidelijk toe en na enige tijd wordt een kritische contactpositie bereikt, wat de minimale geleidende afstand aangeeft die nodig is om herbooging na de volgende stroomnul te voorkomen.
Het resterende deel van de reis is alleen nodig om voldoende dielectrische sterkte tussen de contactafstanden te handhaven en voor deceleratie.
Vereisten voor het Sluiten van de Schakelaar
Tijdens de sluiting van de schakelaar zijn de volgende vereisten,
De bewegende contacten moeten met voldoende snelheid naar de vaste contacten reizen om het pre-boogfenomeen te voorkomen. Terwijl de contactafstand afneemt, kan boogvorming beginnen voordat de contacten eindelijk gesloten zijn.
Tijdens het sluiten van de contacten wordt het medium tussen de contacten vervangen, dus moet tijdens deze operatie van de schakelaar voldoende mechanische kracht worden geleverd om het dielectrische medium in de boogkamer te comprimeren.
Na het raken van de vaste contacten kunnen de bewegende contacten door een afstotende kracht terugkaatsen, wat absoluut niet wenselijk is. Daarom moet voldoende mechanische energie worden geleverd om de afstotende kracht te overwinnen bij het sluiten op een storing.
Bij een veer-veermechanisme wordt meestal de uitschakelingsveer opgeladen tijdens de sluitingsoperatie. Daarom moet ook voldoende mechanische energie worden geleverd om de uitschakelingsveer op te laden.
