תיאור התופעות הבסיסיות במהלך החלפת מפסק בגריד

מונחי המיתוג של מפסק חשמל ניתן להבין על ידי התייחסות לאירוע אמיתי.
איורים 1 עד 3 מציגים את העקומה של מבחן זרם תקלה בשלושה פאזה ללא חיבור לקרקע במפסק חשמל וואקום (עקומה במתנה של KEMA).
בהתייחס לכל איור לפי הסדר, המונחים הם כדלקמן:

סדר התפירה של מפסק החשמל והגדלים הקשורים

מאיור 1, ניתן לראות את סדר האירועים הבאים בפרוטרוט:

1. מצב ראשוני:

• מפסק החשמל מתחיל במצב פתוח.

• אות סגירה מופעל על סליל הסגירה כדי להתחיל את פעולת הסגירה.

2. תהליך הסגירה:

לאחר דילוג חשמלי קצר, מגע הנע מתחיל לנוע (כפי שמוצג בעקומה התחתונה של גרף התנועה) ובסופו של דבר נוגע במגע הסטטי. רגע זה מכונה איחוי מגעים או סגירת מגעים. בפועל, עקב שבירה מקדימה בין המגעים, הקשר החשמלי עשוי להתבצע מעט לפני הקשר המכני.

המרווח הזמן בין האישור לסגירה לבין רגע האיחוי מכונה זמן הסגירה המכני.

3. מצב סגור וזרם התקלה:

• ברגע הסגירה, מפסק החשמל מעביר את זרם התקלה. אות פתיחה מופעל על סליל הפתיחה, ומתחיל תהליך הפתיחה (או הפתיחה) של מפסק החשמל.

• לאחר דילוג חשמלי קצר, מגע הנע מתחיל להתרחק מהמגע הסטטי, מה שגורם לשיבוש מכני ביניהם. רגע זה מכונה הפרדת מגעים, הפרדת מגעים או פתיחת מגעים.

• המרווח הזמן בין האישור לפתיחת המפסק לבין רגע ההפרדה מכונה זמן הפתיחה המכנית.

4. היווצרות קשת והפסקת הזרם:

• קשת חשמלית מתפתחת בין המגעים כאשר הם מתנתקים. הזרם מנסה להפסיק בנקודות חצי מחזור, קודם בפאזה b, ולאחר מכן בפאזה a, ולבסוף בהצלחה בפאזה c.

•  פאזה c היא הראשונה שמצליחה להפסיק לחלוטין, עם משך קשת (הזמן בין הפרדת המגע להפסקת הזרם) של כחצי מחזור. זמן הפסקת הזרם (גם מכונה זמן מפסק החשמל) עבור פאזה c הוא סכום זמן הפתיחה המכנית ומשך הקשת.

5. התפלגות הזרם במהלך הפסקת הזרם:

• ברגע הפסקת הזרם בפאזה c, הזרמים בפאזה a ובפאזה b משתנים ב-30°, נעשים שווים בעוצמה אך מנוגדים בסימן. הזרם בפאזה המובילה (פאזה a) חווה מחזור חצי קצר יותר, בעוד שהזרם בפאזה המאוחרת (פאזה b) חווה מחזור חצי ארוך יותר.

• זמן הטיהור הכולל הוא סכום זמן הפתיחה המכנית והמשך הקשת המקסימלי שנצפה בפאזה a או בפאזה b.

גדלים הקשורים לזרם המיתוג במפסק חשמל:

ניתן לראות בקפידה באיור 2 כי:

•  במקרה של תקלה המתחילה בשיא מתח, הזרם יהיה סימטרי. סימטרי פירושו שכל מחזור חצי של הזרם, גם מכונה לולאה של זרם, יהיה זהה למחזור חצי של הזרם הקודם. הזרם בפאזה a הוא כמעט סימטרי כתוצאה מהתחלה של תקלה מיד לפני שיא המתח.

• הזרמים בפאזה b ובפאזה c הם א-סימטריים ומכילים לולאות ארוכות וקצרות של זרם, המכונות לולאות גדולות ולולאות קטנות, בהתאמה.
  אסימטריה מקסימלית מתרחשת כאשר התקלה מתחילה בתאפס מתח.

גדלים הקשורים למתח המיתוג במפסק חשמל

מאיור 3, ניתן לראות את סדר האירועים הבאים בפרוטרוט:

נקודות חצי מחזור של הזרם:
נקודות חצי מחזור של הזרם מתרחשות כל 60 שניות. לאחר הפרדת המגעים, הקוטב הקרוב ביותר לנקודות חצי מחזור הבאות ינסה להפסיק את הזרם קודם. במקרה זה, הקוטב של פאזה b, המרוחק ביותר מהנקודות חצי מחזור הראשונות, ינסה להפסיק את הזרם.

2. ניסיונות ראשונים להפסקת הזרם:

הקוטב של פאזה b מנסה להפסיק את הזרם אך נכשל עקב כך שהמגעים קרובים מדי כדי לתמוך במתח השחזור הזמני (TRV), מה שמביא להדלקת מחדש.
 לאחר מכן, הקוטב של פאזה a גם מנסה להפסיק את הזרם אך נכשל אף הוא והדלקת מחדש.

3. הפסקת הזרם מוצלחת:

  לבסוף, הקוטב של פאזה c מפסיק בהצלחה את הזרם, ושומר על מערכת המתח השחזור הזמני (TRV) ועל מתח השחזור חילופי (מתח השחזור חילופי AC).

4. מתח השחזור הזמני (TRV):

•  הגדרה: TRV הוא התנודה הזמנית שמתרחשת כשהמתח על הצד המזין של מפסק החשמל חוזר למתח המערכת לפני התקלה.

• התנהגות: TRV מתנדנד סביב מתח השחזור חילופי, המשמש כנקודת מטרה או ציר התנודה. ערך השיא של TRV תלוי בדמיעת המעגל.

• משך התנודה: כפי שמוצג בעקומה, TRV מתנדנד לאורך רביעית מחזור של תדר מתח (כלומר, 90 מעלות).

• השפעה על הקוטבים: הקוטב הראשון שנקה (במקרה זה, פאזה c) חשוף למתח השחזור הזמני הגבוה ביותר, שכן הוא חווה את כל התנודה הזמנית.

5.    נקה של קוטבים נוספים:

• הקוטב של פאזה a והקוטב של פאזה b נקה 90 מעלות מאוחר יותר מאשר פאזה c.

• עבור הקוטבים הללו, ערכי TRV נמוכים יותר מאשר אלה שנסבלו על ידי פאזה c ויש להם סימנים מנוגדים.

• מתח השחזור חילופי הוא מתח הקו, המשותף בין שתי הפאזות.