การดำเนินงานของเบรกเกอร์

คำนิยามของเบรกเกอร์วงจร

เบรกเกอร์วงจรถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ที่เปิดและปิดตัวต่อทางไฟฟ้าเพื่อป้องกันวงจรจากความผิดพลาด

ดังนั้น เบรกเกอร์วงจรมีความจำเป็นต้องทำงานได้อย่างเชื่อถือได้โดยไม่มีการล่าช้า เพื่อให้มั่นใจในความเชื่อถือนี้ กลไกการทำงานมีความซับซ้อนมากกว่าที่เห็นในครั้งแรก ระยะทางและความเร็วของตัวต่อเคลื่อนที่ระหว่างการเปิดและปิดเป็นพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญสำหรับเบรกเกอร์วงจร

ช่องว่างระหว่างตัวต่อ การเคลื่อนที่ของตัวต่อเคลื่อนที่ และความเร็วของตัวต่อนั้นถูกกำหนดโดยประเภทของสื่อดับอาร์ค อัตรากระแสและแรงดันของเบรกเกอร์วงจรการทำงานแบบปกติของเบรกเกอร์วงจรแสดงในกราฟเส้นโค้งลักษณะเฉพาะ

ในกราฟนี้ แกน X แทนเวลาในมิลลิวินาที และแกน Y แทนระยะทางในมิลลิเมตร

สมมติว่า ณ เวลา T0 กระแสเริ่มไหลผ่านขดลวดปิด เมื่อเวลาผ่านไปถึง T1 ตัวต่อเคลื่อนที่เริ่มเดินทางไปยังตัวต่อคงที่ ณ เวลา T2 ตัวต่อเคลื่อนที่สัมผัสตัวต่อคงที่ ณ เวลา T3 ตัวต่อเคลื่อนที่ไปถึงตำแหน่งปิด T3 – T2 เป็นช่วงเวลาที่ตัวต่อทั้งสอง (เคลื่อนที่และคงที่) อยู่ในภาวะโอเวอร์โหลด หลังจากเวลา T3 ตัวต่อเคลื่อนที่กระโดดกลับเล็กน้อยแล้วกลับมาที่ตำแหน่งปิดคงที่ ณ เวลา T4

ต่อมา เราจะมาที่การดำเนินงานในการทริป สมมติว่า ณ เวลา T5 กระแสเริ่มไหลผ่านขดลวดทริปของเบรกเกอร์วงจร ณ เวลา T6 ตัวต่อเคลื่อนที่เริ่มเดินทางกลับเพื่อเปิดตัวต่อ หลังจากเวลา T7 ตัวต่อเคลื่อนที่แยกออกจากตัวต่อคงที่ ส่วนเวลา (T7 – T6) เป็นช่วงเวลาที่ทับซ้อนกัน

ณ เวลา T8 ตัวต่อเคลื่อนที่กลับมาที่ตำแหน่งเปิดสุด แต่ที่นี่จะไม่หยุดอยู่ที่ตำแหน่งนั้นเนื่องจากจะมีการสั่นสะเทือนทางกลศาสตร์ของตัวต่อเคลื่อนที่ก่อนที่จะหยุดอยู่ที่ตำแหน่งสุดท้าย ณ เวลา T9 ตัวต่อเคลื่อนที่กลับมาที่ตำแหน่งหยุดสุดท้าย ซึ่งใช้ได้ทั้งกับเบรกเกอร์วงจรควบคุมมาตรฐานและควบคุมระยะไกล

ความต้องการในการทำงานเปิดของเบรกเกอร์วงจร

เบรกเกอร์วงจรควรเปิดอย่างรวดเร็วเพื่อลดการสึกหรอของตัวต่อและตัดกระแสที่ผิดพลาดอย่างทันท่วงที อย่างไรก็ตาม ระยะทางการเดินทางของตัวต่อเคลื่อนที่ยังถูกกำหนดโดยความต้องการในการรักษาช่องว่างระหว่างตัวต่อให้เพียงพอเพื่อรับแรงดันไฟฟ้าปกติและแรงดันไฟฟ้าจากการกระทบฟ้าเมื่อเบรกเกอร์วงจรเปิดอยู่

ความต้องการในการนำกระแสต่อเนื่องและการทนทานต่อช่วงอาร์คในเบรกเกอร์วงจรทำให้มีความจำเป็นต้องใช้ตัวต่อสองชุดขนานกันหนึ่งคือตัวต่อหลักซึ่งทำจากวัสดุที่มีความนำสูงเช่นทองแดง และอีกคือตัวต่ออาร์ค ทำจากวัสดุที่ทนทานต่ออาร์คเช่นทังสเตนหรือโมลิบดีนัม ซึ่งมีความนำต่ำกว่าตัวต่อหลัก

ระหว่างการดำเนินงานเปิดเบรกเกอร์วงจร ตัวต่อหลักจะเปิดก่อนตัวต่ออาร์ค อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความแตกต่างในการต้านทานไฟฟ้าและอินดักเตอร์ของทางไฟฟ้าของตัวต่อหลักและตัวต่ออาร์ค ต้องใช้เวลาจำกัดในการเปลี่ยนกระแสทั้งหมด คือ จากตัวต่อหลักไปยังแขนตัวต่ออาร์ค

ดังนั้น เมื่อตัวต่อเคลื่อนที่เริ่มเดินทางจากตำแหน่งปิดไปยังตำแหน่งเปิด ช่องว่างระหว่างตัวต่อจะเพิ่มขึ้นค่อยๆ และหลังจากเวลาหนึ่ง จะถึงตำแหน่งตัวต่อที่วิกฤตซึ่งระบุช่องว่างที่ต้องการเพื่อป้องกันการอาร์คใหม่หลังจากกระแสศูนย์ถัดไป

ส่วนที่เหลือของการเดินทางมีความจำเป็นเพื่อรักษาความแข็งแรงดายไฟฟ้าระหว่างช่องว่างระหว่างตัวต่อและเพื่อการลดความเร็ว

ความต้องการในการทำงานปิดของเบรกเกอร์วงจร

ระหว่างการดำเนินงานปิดของเบรกเกอร์วงจร มีความต้องการดังนี้

ตัวต่อเคลื่อนที่ต้องเดินทางไปยังตัวต่อคงที่ด้วยความเร็วเพียงพอเพื่อป้องกันปรากฏการณ์อาร์คก่อนปิด เมื่อช่องว่างระหว่างตัวต่อลดลง อาร์คอาจเริ่มก่อนที่ตัวต่อจะปิดอย่างสุดท้าย

ระหว่างการปิดตัวต่อ สื่อกลางระหว่างตัวต่อจะถูกแทนที่ ดังนั้นต้องมีพลังงานกลไกเพียงพอในการบีบอัดสื่อดายไฟฟ้าในห้องอาร์ค

หลังจากชนตัวต่อคงที่ ตัวต่อเคลื่อนที่อาจกระโดดกลับเนื่องจากแรงขับไล่ซึ่งไม่พึงประสงค์เลย ดังนั้นต้องมีพลังงานกลไกเพียงพอในการเอาชนะแรงขับไล่จากการปิดในกรณีที่เกิดความผิดพลาด

ในกลไกสปริง-สปริง โดยทั่วไปสปริงทริปหรือสปริงเปิดจะถูกชาร์จระหว่างการดำเนินงานปิด ดังนั้นต้องมีพลังงานกลไกเพียงพอในการชาร์จสปริงเปิด