Paltubig na May Mataas na Voltaje

Tensyon ng Ark sa Gas Circuit Breakers

Sa mga gas circuit breakers, ang tensyon ng ark ay isang mahalagang parameter na nakakaapekto sa proseso ng pagputol at sa kabuuang performance ng breaker. Ang tensyon ng ark ay maaaring mag-ugnay mula sa ilang daang volts hanggang sa ilang kilovolts, depende sa iba't ibang mga factor. Sa ibaba ay isang detalyadong paliwanag ng mga pangunahing factor na nakakaapekto sa tensyon ng ark:

1. haba ng ark

• Prinsipyo: Ang voltage drop sa loob ng ark ay direkta proporsyonal sa haba ng ark. Habang tumataas ang haba ng ark, tumataas din ang tensyon na kailangan upang panatilihin ang ark.

• Paliwanag: Kapag naghiwalay ang mga contact sa isang gas circuit breaker, lumilikha ng ark sa pagitan nito. Ang haba ng ark ay maaaring mas mahaba kaysa sa unang contact gap dahil sa paggalaw ng ark (ark stretching) bilang ito ay naapektuhan ng magnetic fields o gas flow. Ang mas mahabang ark, mas mataas ang voltage drop sa loob nito, nagpapadali ito sa pag-extinguish ng ark dahil mas maraming enerhiya ang kailangan upang panatilihin ito.

2. Uri ng Gas

• Prinsipyo: Ang tensyon ng ark ay depende sa pisikal na katangian ng paligid na gas medium, tulad ng pressure, temperature, at ionization state.

• Paliwanag: Ang iba't ibang uri ng gas ay may iba't ibang dielectric strengths at thermal conductivities, na nakakaapekto kung paano madaling sustentuhin ang ark. Halimbawa, ang sulfur hexafluoride (SF₆) ay karaniwang ginagamit sa high-voltage circuit breakers dahil sa kanyang excellent insulating properties at kakayahang mabilis na de-ionize pagkatapos ang current ay umabot sa zero. Ang mga gas na may mas mataas na dielectric strength ay nangangailangan ng mas mataas na tensyon upang panatilihin ang ark, na sumusunod sa pag-extinguish ng ark.

3. Materyal ng Contact

• Prinsipyo: Ang materyal ng arcing contacts ay may minor na impluwensiya sa tensyon ng ark, na pangunahing nakakaapekto sa voltage drop sa anode at cathode regions.

• Paliwanag: Ang pangunahing voltage drop sa gaseous ark ay nangyayari sa loob ng ark body mismo, hindi sa mga contact surfaces. Gayunpaman, ang materyal ng contact ay maaaring makakaapekto sa lokal na voltage drop malapit sa anode at cathode, na kilala bilang cathode at anode fall. Ang mga materyal na may mas mababang work functions (hal. copper, silver) ay may mas mababang cathode falls, ngunit ang epekto na ito ay relatibong maliit kumpara sa kabuuang tensyon ng ark. Kaya, ang pagpili ng materyal ng contact ay may marginal na impluwensiya sa kabuuang tensyon ng ark.

4. Pagpalamig ng Ark

• Prinsipyo: Ang internal power ng ark ay ang produkto ng current at tensyon ng ark. Kung ang ark ay nawalan ng mas maraming init dahil sa pagpalamig, ito ay tataas ang kanyang power sa pamamagitan ng pagtaas ng tensyon ng ark.

• Paliwanag: Ang pagpalamig ng ark ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng conduction, convection, at radiation. Sa mga gas circuit breakers, ang gas flow (madalas na indyokado ng puffer mechanisms o magnetic blowout coils) ay tumutulong sa pagpalamig ng ark at pagbawas ng temperatura nito. Habang napapalamig ang ark, ito ay naging mas di-conductive, nagdudulot ng pagtaas ng tensyon ng ark. Ang pagtaas ng tensyon na ito ay nagpapahirap para sa ark na mapanatili ang sarili, na sumusunod sa pag-extinguish nito.

5. Current Through the Ark

• Prinsipyo: Ang gaseous arcs ay ipinapakita ang negative volt-ampere characteristic, na nangangahulugan na ang tensyon ng ark ay tumaas habang bumababa ang current at vice versa.

• Paliwanag: Habang ang current ay lumalapit sa zero sa panahon ng current zero crossing, ang tensyon ng ark ay may tendensyang tumaas nang malubha. Ito ay dahil ang ark ay naging mas di-stable sa mababang current, at ang bawas na bilang ng charge carriers ay nagdudulot ng mas mataas na resistance, na nagreresulta sa mas mataas na voltage drop. Sa kabaligtaran, sa mas mataas na current, ang ark ay mas stable, at ang voltage drop ay mas mababa. Ang behavior na ito ay mahalaga para sa pag-unawa kung paano ang ark ay gumagana malapit sa current zero, kung saan ang matagumpay na pag-putol ay kritikal.

6. Random Excursions at Collapses ng Tensyon ng Ark Malapit sa Current Zero

• Prinsipyo: Malapit sa current zero crossing, ang tensyon ng ark ay ipinapakita ang random excursions at collapses, na kritikal para sa pag-extinguish ng ark.

• Paliwanag: Habang ang current ay lumalapit sa zero, ang ark ay naging mas di-stable. Ang tensyon ng ark ay maaaring mag-fluctuate nang random dahil sa mabilis na pagbabago sa physical state ng ark, tulad ng density ng charged particles at temperatura. Ang mga fluctuation na ito ay maaaring humantong sa biglaang spike ng tensyon ng ark, na nagdudulot ng collapse ng ark. Kung ang tensyon ng ark ay tumaas sapat, ito ay maaaring lampa sa recovery voltage ng sistema, na nagdudulot ng pag-extinguish ng ark. Ang phenomenon na ito ay kritikal para sa siguradong matagumpay na pag-putol ng ark sa current zero.

Buod

Ang tensyon ng ark sa gas circuit breakers ay naapektuhan ng maraming factor, kasama ang haba ng ark, uri ng gas, materyal ng contact, cooling effects, at ang current through the ark. Ang tensyon ng ark ay naglalaro ng vital na papel sa proseso ng pag-putol, lalo na malapit sa current zero, kung saan ang random excursions at collapses ay maaaring magpasya kung matagumpay na ma-extinguish ang ark. Ang pag-unawa sa mga factor na ito ay mahalaga para sa disenyo at operasyon ng efficient at reliable gas circuit breakers.