ما هو جهاز التحويل الفراغي؟

ما هو جهاز التحويل تحت الفراغ؟

تعريف جهاز التحويل تحت الفراغ

يُعرف جهاز التحويل تحت الفراغ بأنه نوع من أجهزة التحويل الكهربائية التي تستخدم الفراغ كوسط لإخماد القوس الكهربائي، مما يوفر موثوقية عالية وصيانة قليلة.

قوة العزل الكهربائي

بالنسبة للفجوة بين الاتصالات المحددة، يقدم الفراغ قوة عزل كهربائي أعلى بحوالي ثماني مرات من الهواء وأربع مرات من غاز السلفور هكسافلوريور (SF6) عند ضغط واحد بار. نظرًا لارتفاع قوة العزل الكهربائي، يمكن الحفاظ على فجوة الاتصال في مفتاح الدائرة تحت الفراغ صغيرة جدًا. في هذه الفجوة الصغيرة، يكون إخماد القوس الكهربائي آمنًا بسبب قوة العزل الكهربائي العالية وكذلك سرعة استعادة الفراغ لقوته العازلة الكاملة بعد انقطاع القوس تمامًا عند صفر التيار. هذا يجعل جهاز التحويل تحت الفراغ مناسبًا جدًا لتغيير الكوندنسرات.

طاقة قوس منخفضة

الطاقة المنبعثة خلال القوس الكهربائي في الفراغ هي حوالي عشر الطاقة المنبعثة في الزيت وربع الطاقة المنبعثة في غاز السلفور هكسافلوريور (SF6). يتمثل السبب في انخفاض استهلاك الطاقة في وقت الانقطاع القصير وطول القوس الصغير، وكلاهما نتيجة لصغر فجوة الاتصال. هذا يعني أن جهاز التحويل تحت الفراغ يعاني من تآكل الاتصالات بأقل حد ممكن، مما يجعله تقريبًا خالٍ من الحاجة للصيانة. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب انقطاع التيار طاقة أقل في مفتاح الدائرة تحت الفراغ مقارنة بمفتاح الدائرة الهوائي ومفتاح الدائرة الزيتي.

آلية تشغيل بسيطة

في مفاتيح الدائرة التي تستخدم غاز السلفور هكسافلوريور (SF6)، والزيت، والهواء، فإن حركة الأتصالات مقاومة بشدة بواسطة الوسط الضاغط للغاية داخل غرفة إخماد القوس. ولكن في جهاز التحويل تحت الفراغ، لا يوجد وسط، كما أن حركة الأتصالات أقل بكثير بسبب صغر فجوة الاتصال، وبالتالي فإن الطاقة اللازمة للحركة أقل بكثير في هذا النوع من مفاتيح الدائرة. لهذا السبب، تكون آلية التشغيل البسيطة باستخدام الربيع كافية لهذا النظام من أجهزة التحويل، ولا حاجة لاستخدام الآليات الهيدروليكية أو النيوماتيكية. تمنح آلية التشغيل البسيطة عمرًا ميكانيكيًا طويلًا لجهاز التحويل تحت الفراغ.

إخماد سريع للقوس الكهربائي

خلال فتح الأتصالات تحت حالة الحمل الحالي، يتم إنتاج بخار المعادن بين الأتصالات، ويقدم هذا البخار مسارًا يستمر فيه تدفق التيار الكهربائي حتى الصفر التالي للتيار. يعرف هذا الظاهرة أيضًا باسم قوس الفراغ. يتم إخماد هذا القوس بالقرب من الصفر التالي للتيار، ويتم إعادة تكثيف البخار الموصل على سطح الأتصال في فترة زمنية قصيرة جدًا تقدر بالميكروثانية. تم ملاحظة أن فقط 1% من البخار يتم إعادة تكثيفه على جدار غرفة القوس، بينما يتم إعادة تكثيف 99% منه على سطح الأتصال من حيث تم تبخيره.

من خلال المناقشة أعلاه، يصبح واضحًا تقريبًا أن قوة العزل الكهربائي لجهاز التحويل تحت الفراغ تستعيد نفسها بشكل سريع وأن تآكل الأتصالات شبه معدوم.

حتى 10 كيلو أمبير، يظل القوس في جهاز التحويل تحت الفراغ منتشرًا، مع ظهوره كتنفيس بخاري عبر سطح الأتصال بأكمله. فوق 10 كيلو أمبير، يتركز القوس في وسط سطح الأتصال بسبب مجاله المغناطيسي، مما يسبب ارتفاع درجة الحرارة. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق تصميم سطوح الأتصال بحيث يتحرك القوس عبر المساحة السطحية. يستخدم المصنّعون تصاميم مختلفة لتحقيق هذا الهدف، مما يضمن تآكل الأتصالات بأقل حد ممكن وبشكل موحد.