Alta Voltagega Ĉirkaŭbrekilo

Arkvoltaĵo en gazaj cirkvitorompiloj

En gazaj cirkvitorompiloj, la arkvoltaĵo estas kritika parametro, kiu influas la interromp-proceson kaj la tutan performon de la rompilo. La arkvoltaĵo povas esti de kelkcent voltaj ĝis kelkkilovoltaj, depende de diversaj faktoroj. Sube estas detala klarigo de la ĉefaj faktoroj, kiuj influas la arkvoltaĵon:

1. Arklongo

• Principo: La voltaĵ-falo trans la arko estas direktproporcionala al la longo de la arko. Kiam la arklongo pligrandiĝas, la voltaĵo necesata por daŭrigi la arkon ankaŭ pligrandiĝas.

• Klarigo: Kiam la kontaktoj en gazaj cirkvitorompiloj disiĝas, arko formiĝas inter ili. La arklongo povas esti multe pli longa ol la komenca kontakto-spaco pro la movado de la arko (ark-streĉo) influata de magnetaj kampoj aŭ gasflujo. La pli longa la arko, la pli alta la voltaĵ-falo trans ĝi, kio faciligas la ekstinguon de la arko, ĉar pli da energio estas bezonata por daŭrigi ĝin.

2. Tipo de gaso

• Principo: La arkvoltaĵo dependas de la fizikaj ecoj de la ĉirkaŭa gasa medio, kiel ĝia premo, temperaturo, kaj ioniza stato.

• Klarigo: Diversaj gasoj havas malsamajn dielektrikajn fortojn kaj termokonduktivajn ecojn, kiuj influas kiel facile la arko povas daŭri. Ekzemple, sulfurheksafluorido (SF₆) estas ofte uzata en alta-voltaĵaj cirkvitorompiloj pro siaj ekzemplaj izolantaj ecoj kaj kapablo rapide de-ionizi post tio, kiam la kuranta valoro pasas nulon. Gasoj kun pli alta dielektrika forto bezonas pli altan voltaĵon por daŭrigi la arkon, kio helpas en la ekstinguo de la arko.

3. Kontaktmaterialo

• Principo: La materialo de la ark-kontaktoj havas malgrandan influon sur la arkvoltaĵon, plejparte afektante la voltaĵ-falon en la anoda kaj katoda regionoj.

• Klarigo: La ĉefa voltaĵ-falo en gaza arko okazas trans la korpo de la arko mem, ne ĉe la kontaktsurfacoj. Tamen, la kontaktmaterialo povas influi la lokan voltaĵ-falon proksime de la anodo kaj katodo, konata kiel la katoda kaj anoda falo. Materialoj kun pli malalta laborfunkcio (ekz., kupro, argento) tendencas havi pli malaltan katodan falon, sed ĉi tiu efekto estas relative malgranda kompare al la tuta arkvoltaĵo. Do, la elekto de kontaktmaterialo havas marginalan efikon sur la totalan arkvoltaĵon.

4. Frefadado de la arko

• Principo: La interna potenco de la arko estas la produto de la kuranto kaj la arkvoltaĵo. Se la arko perdas pli da varmo pro frefadado, ĝi pligrandigos sian potencon per pligrandigo de la arkvoltaĵo.

• Klarigo: Frefadado de la arko povas okazi tra kondukado, konvekto, kaj radiado. En gazaj cirkvitorompiloj, gasfluo (ofte induktita per pufmeĥanismoj aŭ magnetaj bloviloj) helpas refredi la arkon kaj redukti ĝian temperaturon. Kiam la arko refredis, ĝi iĝas malpli konduktiva, kondukante al pligrandigo de la arkvoltaĵo. Ĉi tiu pligrandigita voltaĵo faras pli malfacile, ke la arko daŭrigas sin, helpante en ĝia ekstinguo.

5. Kuranto tra la arko

• Principo: Gazaj arkos montras negativan volt-amperan karakterizon, signifante, ke la arkvoltaĵo pligrandiĝas kiam la kuranto malpligrandiĝas, kaj inverse.

• Klarigo: Kiam la kuranto proksimiĝas al nulo dum la kuranta nul-transeo, la arkvoltaĵo tendencas akre pligrandiĝi. Ĉi tio estas ĉar la arko iĝas malpli stabila je malaltaj kurantoj, kaj la malpligrandiĝo de la ŝarĝitaj partikloj kondukas al pli alta rezisto, rezultigante pli altan voltaĵ-falon. Konverse, je pli altaj kurantoj, la arko estas pli stabila, kaj la voltaĵ-falo estas pli malalta. Ĉi tiu konduto estas grava por kompreno de kiel la arko agas proksime de la kuranta nul-transeo, kie sukcesa interrompo estas kritika.

6. Hazardaj ekskursoj kaj kolapsado de la arkvoltaĵo proksime de la kuranta nul-transeo

• Principo: Proksime de la kuranta nul-transeo, la arkvoltaĵo montras hazardajn ekskursojn kaj kolapsadojn, kiuj estas kritikaj por la ekstinguo de la arko.

• Klarigo: Kiam la kuranto proksimiĝas al nulo, la arko iĝas pli kaj pli malstabila. La arkvoltaĵo povas fluktuadi hazardmaniere pro la rapidaj ŝanĝoj en la fizika stato de la arko, kiel la denseco de ŝarĝitaj partikloj kaj la temperaturo. Ĉi tiuj fluktuoj povas kaŭzi, ke la arkvoltaĵo subite spikas, kondukante al la kolapsado de la arko. Se la arkvoltaĵo sufiĉe pligrandiĝas, ĝi povas superi la rekovran voltaĵon de la sistemo, kaŭzante, ke la arko estas ekstingita. Ĉi tiu fenomeno estas esenca por certigi, ke la arko estas sukcese interrompita ĉe la kuranta nul-transeo.

Resumo

La arkvoltaĵo en gazaj cirkvitorompiloj estas influata de pluraj faktoroj, inkluzive de la arklongo, la tipo de gaso, la kontaktmaterialo, refredaj efektoj, kaj la kuranto tra la arko. La arkvoltaĵo ludas vitalan rolon en la interromp-proceso, speciale proksime de la kuranta nul-transeo, kie hazardaj ekskursoj kaj kolapsadoj povas determini, ĉu la arko estas sukcese ekstingita. Komprendo de ĉi tiuj faktoroj estas esenca por dezajno kaj operacio de efikaj kaj fidindaj gazaj cirkvitorompiloj.