Wat is een vacuüm schakelapparaat?

Wat is een vacuumschakelaar?

Definitie van een vacuumschakelaar

Een vacuumschakelaar wordt gedefinieerd als een type elektrische schakelaar die gebruik maakt van een vacuüm als boogblusmedium, wat hoge betrouwbaarheid en weinig onderhoud biedt.

Dielektrische sterkte

Voor een gegeven contactafstand biedt vacuüm ongeveer acht keer meer dielektrische sterkte dan lucht en vier keer meer dielektrische sterkte dan SF6-gas bij één bar. Aangezien de dielektrische sterkte zo hoog is, kan de contactafstand van een vacuumschakelaar zeer klein worden gehouden. In deze kleine contactafstand is het veilig mogelijk om de boog te blussen door de hoge dielektrische sterkte, en heeft vacuüm ook een snelle herstelsterkte na volledige boogonderbreking naar zijn volledige dielektrische waarde bij stroomnul. Dit maakt de vacuumschakelaar het meest geschikt voor condensator-schakeling.

Lage boogenergie

De energie die tijdens een boog in een vacuüm wordt afgevoerd, is ongeveer een tiende van die in olie en een kwart van die in SF6-gas. Deze lage energieafvoer is het resultaat van de korte onderbrekingstijd en de korte booglengte, beide het gevolg van de kleine contactafstand. Dit betekent dat er minimaal contacterosie optreedt in vacuumschakelaars, waardoor ze bijna onderhoudsvrij zijn. Bovendien vereist het breken van een stroom minder energie in een vacuumschakelaar vergeleken met een luchtschakelaar en een olieschakelaar.

Eenvoudige aandrijfmechanisme

In SF6, olie- en luchtschakelaars wordt de beweging van de contacten sterk tegengegaan door het sterk samengedrukte medium in de boogblusruimte. Maar in een vacuumschakelaar is er geen medium, en de beweging van de contacten is ook veel kleiner door de kleine contactafstand, waardoor de benodigde aandrijfenergie veel kleiner is. Daarom is een eenvoudig veerverenmechanisme voldoende voor dit schakelsysteem, zonder nood aan hydraulisch of pneumatisch mechanisme. Een eenvoudiger aandrijfmechanisme geeft een hoge mechanische levensduur aan de vacuumschakelaar.

Snelle boogonderbreking

Tijdens het openen van de contacten in stroomvoerende toestand wordt metaalvapor tussen de contacten geproduceerd, en dit metaalvapor biedt een pad waardoor de elektrische stroom blijft stromen tot de volgende stroomnul. Dit verschijnsel staat ook bekend als een vacuümboog. Deze boog wordt gedoofd bij de stroomnul, en de geleidende metaalvapor kondenseert opnieuw op de contactoppervlakte binnen enkele microseconden. Het is gebleken dat slechts 1% van de vapor op de zijwand van de boogkamer kondenseert, en 99% van de vapor opnieuw kondenseert op de contactoppervlakte waarvan het werd verdampt.

Uit de bovenstaande discussie is het bijna duidelijk dat de dielektrische sterkte van de vacuumschakelaar zich zeer snel herstelt en de contacterosie bijna verwaarloosbaar is.

Tot 10 KA blijft de boog in de vacuumschakelaar verspreid, zichtbaar als dampontlading over het hele contactoppervlak. Boven 10 KA concentreert de boog zich in het midden van het contactoppervlak door zijn magnetisch veld, wat oververhitting veroorzaakt. Dit probleem kan worden opgelost door de contactoppervlakken te ontwerpen zodat de boog over het oppervlak kan reizen. Fabrikanten gebruiken verschillende ontwerpen om dit te bereiken, waardoor minimale en uniforme contacterosie wordt gegarandeerd.