Brytarens drift

Definition av strömbrytare

En strömbrytare definieras som en enhet som öppnar och stänger elektriska kontakter för att skydda kretsar mot fel.

Därför måste strömbrytare fungera pålitligt utan någon försening. För att säkerställa denna pålitlighet är drivmekanismen mer komplex än vad den verkar vara i början. Avståndet och hastigheten för de rörliga kontakerna under öppning och stängning är viktiga designparametrar för strömbrytare.

Kontaktavstånd, färdavstånd för de rörliga kontakerna och deras hastighet bestäms av typen av bågsläckningsmedium, ström- och spänningsklassning för en strömbrytare.Den typiska funktionen hos en strömbrytare visas i ett karakteristiskt kurvdiagram.

I diagrammet representerar x-axeln tid i millisekunder och y-axeln avstånd i millimeter.

Låt oss anta att vid tiden T0 börjar strömmen flöda genom stängningsspolen. Efter tiden T1 börjar den rörliga kontakten resa sig mot den fasta kontakten. Vid tiden T2 nuddar den rörliga kontakten den fasta kontakten. Vid tiden T3 når den rörliga kontakten sin stängd position. T3 – T2 är överbelastningsperioden för dessa två kontakter (rörlig och fast kontakt). Efter tiden T3 studsar den rörliga kontakten tillbaka lite och kommer sedan igen till sin fasta stängda position, efter tiden T4.

Nu kommer vi till tripningsoperationen. Låt oss anta att vid tiden T5 börjar strömmen flöda genom trippningsspolen i strömbrytaren. Vid tiden T6 börjar den rörliga kontakten resa sig bakåt för att öppna kontakten. Efter tiden T7 lossar den rörliga kontakten slutligen den fasta kontakten. Tiden (T7 – T6) är överlappningsperioden.

Vid tiden T8 kommer den rörliga kontakten tillbaka till sin slutliga öppna position, men här kommer den inte att vara i vila eftersom det kommer att finnas viss mekanisk oscillation av den rörliga kontakten innan den når sin slutliga viloposition. Vid tiden T9 kommer den rörliga kontakten slutligen till sin viloposition. Detta gäller både för standard- och fjärrkontrollerade strömbrytare.

Krav för öppningsoperation av strömbrytare

En strömbrytare bör öppnas snabbt för att begränsa kontaktens erosion och avbryta felströmmen snabbt. Dock bestäms färdavståndet för den rörliga kontakten också av behovet av att bibehålla ett tillräckligt kontaktavstånd för att klara normala dielektriska tryck och blixtimpulsspänning när brytaren är öppen.

Behovet av att bära kontinuerlig ström och klara av en period av båg i strömbrytaren gör det nödvändigt att använda två uppsättningar parallella kontakter, en primär kontakt som alltid är gjord av högkonduktiva material såsom koppar och den andra är en bågkontakt, gjord av bågbeständiga material såsom wolfram eller molibden, vilket har betydligt lägre konduktivitet än primärkontakter.

Under öppningsoperation av strömbrytare öppnas de primära kontakterna innan bågkontakterna. Men på grund av skillnaden i elektrisk resistans och induktans i elektriska vägar för de primära och bågkontakterna krävs en ändlig tid för att uppnå fullständig strömkommutering, dvs. från primära eller huvudkontakter till bågkontaktgrenen.

Så när den rörliga kontakten börjar resa sig från stängd position till öppen position ökar kontaktavståndet gradvis och efter en tid når en kritisk kontaktposition som indikerar det minsta ledande avstånd som krävs för att förhindra återbågning efter nästa strömzero.

Det återstående delen av färden krävs endast för att bibehålla tillräcklig dielektrisk styrka mellan kontakternas avstånd och för bromsningssyfte.

Krav för stängningsoperation av strömbrytare

Under stängningsoperationen av strömbrytare krävs följande,

Den rörliga kontakten måste resa sig mot den fasta kontakten med tillräcklig hastighet för att förhindra pre-bågningsfenomen. När kontaktavståndet minskar kan bågning börja innan kontakterna är helt stängda.

Under stängningen av kontakter byts mediumet mellan kontakter ut, därför måste tillräckligt mekanisk energi levereras under denna operation för att komprimera dielektriskt medium i bågkammaren.

Efter att ha träffat den fasta kontakten kan den rörliga kontakten studsa tillbaka p.g.a. avstötande kraft, vilket inte alls är önskvärt. Därför måste tillräckligt mekanisk energi levereras för att övervinna avstötande kraft p.g.a. stängningsoperation vid fel.

I fjäder-fjäder-mekanism laddas vanligtvis trippnings- eller öppningsfjädern under stängningsoperationen. Därför måste även tillräckligt mekanisk energi levereras för att ladda öppningsfjädern.