Preklopnik operacija

Definicija preklopnika

Preklopnik je definiran kot naprava, ki odpira in zapira električne kontakte za zaščito krmil od odpornosti.

Zato morajo preklopniki delovati zanesljivo brez kakršnega koli zamuda. Za zagotavljanje te zanesljivosti je mehanizem delovanja bolj kompleksen, kot se na prvi pogled zdi. Razdalja in hitrost gibljenja gibljivih kontaktov med odpiranjem in zapiranjem so ključni parametri oblikovanja preklopnikov.

Razmik med kontakti, pot gibljenja gibljivih kontaktov in njihova hitrost so določeni glede na vrste sredstev za ugasanje loka, tok in napetost preklopnika. Tipično delovanje preklopnika je prikazano v karakterističnem krivuljnem grafikonu.

V grafikonu predstavlja os X čas v milisekundah, os Y pa razdaljo v milimetrih.

Naj bo ob času T0, ko se tok začne pretokovati skozi zapirni cewil. Po času T1 se giblji kontakt začne gibljeti proti fiksni kontaktni točki. Ob času T2 giblji kontakt dotakne fiksen kontakt. Ob času T3 giblji kontakt doseže svojo zaprto pozicijo. T3 – T2 je obdobje preobremenitve teh dveh kontaktov (gibljivega in fiksnega). Po času T3 se giblji kontakt malo odbije nazaj in nato ponovno pride v svojo fiksno zaprto pozicijo, po času T4.

Sedaj pridemo do operacije preklopa. Naj bo ob času T5, ko se tok začne pretokovati skozi preklopni cewil preklopnika. Ob času T6 se giblji kontakt začne gibljeti nazaj za odpiranje kontaktov. Po času T7 se giblji kontakt končno loči od fiksnega kontakta. Čas (T7 – T6) je obdobje prekrivanja.

Ob času T8 se giblji kontakt vrne v svojo končno odprto pozicijo, toda tu ne bo v mirni legi, ker bo preden pride v svojo končno mirovno lego, nastopila neka mehanska oscilacija gibljivega kontakta. Ob času T9 se giblji kontakt končno vrne v svojo mirovno lego. To velja za standardne in oddaljeno upravljane preklopnike.

Zahtevnost operacije odpiranja preklopnika

Preklopnik bi moral hitro odpreti, da omeji erozijo kontaktov in hitro prekinje nepopolni tok. Vendar je pot gibljenja gibljivega kontakta tudi določena glede na potrebo po vzdrževanju zadostnega razmika med kontakti, da prepreči normalne dielektrične stresne in impulzne napetosti zaradi svetlobe, ko je preklopnik odprt.

Potreba za prenašanjem zveznega toka in za vzdrževanjem obdobja loka v preklopniku, zahteva uporabo dveh setov kontaktov v paraleli, en primarni kontakt, ki je vedno izdelan iz visoko prevodnih materialov, kot je bakar, in drugi lok kontakt, izdelan iz materialov, odpornih na lok, kot je volfram ali molibden, ki ima znatno manjšo prevodnost kot primarni kontakti.

Med operacijo odpiranja preklopnika se primarni kontakti odprejo pred lok kontakti. Vendar zaradi razlike v električnem uporu in induktanci električnih poti primarnih in lok kontaktov, je potrebno končno čas za dosego popolne komutacije toka, torej od primarnih ali glavnih kontaktov do veje lok kontaktov.

Torej, ko se giblji kontakt začne gibljeti od zaprte pozicije do odprte pozicije, se razmik med kontakti postopoma povečuje in po nekaj časa doseže kritično pozicijo kontakta, ki označuje minimalni provodni razmik, potreben za preprečevanje ponovnega loka po naslednjem ničelnem toku.

Preostali del poti je potreben le za vzdrževanje zadostne dielektrične trdnosti med razmikom kontaktov in za namen usporitve.

Zahtevnost operacije zapiranja preklopnika

Med operacijo zapiranja preklopnika so potrebni naslednji elementi,

Giblji kontakt mora gibljeti proti fiksnemu kontaktu z dovoljško hitrostjo, da prepreči fenomen predarcanja. Ko se razmik med kontakti zmanjša, se lahko lok začne preden so kontakti končno zaprti.

Med zapiranjem kontaktov se sredstvo med kontakti nadomešča, zato je potrebno med to operacijo preklopnika zagotoviti dovolj mehanske moči, da stlači dielektrično sredstvo v lokovnici.

Po dotiku fiksnega kontakta se giblji kontakt lahko odbije nazaj zaradi odbojnega sile, kar sploh ni želeno. Zato je potrebno zagotoviti dovolj mehanske energije, da premagajo odbojno silo zaradi zapiranja na odpornosti.

V mehanizmu z oprčkama se običajno preklopna ali odpirna oprčka nabira med operacijo zapiranja. Zato je tudi potrebno zagotoviti dovolj mehanske energije, da nabere odpirno oprčko.