הפרדה באמצעות מפוח במעגלים חשמליים בעלי מתח גבוה גזי
הסבר מפורט על תהליך כיבוי הקשת במתג מעבר מסוג פופר עם גז SF6
במתג מעבר מסוג פופר עם גז SF6, תהליך כיבוי הקשת הוא מנגנון קריטי המבטיח הפסקה אמינה של זרמים גבוהים, במיוחד בתנאי קצר-مدار. התהליך כולל את האינטראקציה בין מגעיה הראשיים, מגעי הקשת וצינורית PTFE (פוליטטרהפלואורואתילן), המכוון את זרימת הגז המועץ של SF6 לכיבוי הקשת. להלן הסבר מפורט של תהליך כיבוי הקשת, צעד אחר צעד:
מצב התחלתי: מגעים ראשיים פתוחים, זרם מתגלגל למגעיו של הקשת
מגעיה הראשיים: המגעיה הראשיים, שהם גדולים יותר ומתוכננים לנשיאה של זרם טעון נורמלי, ממוקמים קונצנטרית מחוץ למגעיו של הקשת. במצב התחלתי זה, המגעיה הראשיים כבר נפתחו והזרם עבר (מתגלגל) למגעיו של הקשת.
מגעיה של הקשת: מגעי הקשת קטנים יותר ומוכנים להתמודד עם הטמפרטורות והלחץ הגבוה הנוצרים במהלך הקשת. הם עומדים להיפתח, וכשהם נפתחים, קשת תבער ביניהם.
הצתת הקשת: מגעי הקשת מתחילים להתפצל
כשמגעיה של הקשת מתחילים להתפצל, הזרם ממשיך לזרום דרך הפער הקטן ביניהם, יוצר קשת. בשלב זה, הקשת עדיין יציבה יחסית, וצינורית ה-PTFE, שהיא מוצמדת למגע המזוז, מתחילת להוביל את הגז המועץ של SF6 מהנפח של הפופר לעבר הקשת.
זרימת הגז היא בהתחלה מוגבלת כי חתך הקשת עשוי להיות גדול, במיוחד בזרמים גבוהים של קצר-مدار. תופעה זו, שבה חתך הקשת גדול מדימטר צינורית הגרון, נקראת סתימה של זרם. במהלך הסתימה של הזרם, זרימת הגז היא חלקית מוחצנת על ידי הקשת, ולא מאפשרת לקירר את הקשת באופן יעיל.
צמיחת לחץ הגז והחמצוץ של הקשת
תנועה מכנית והעברת חום: ככל שמגעיה של הקשת ממשיכים להתפצל, התנועה המכנית של המגעיה מגדילה את הדחיסה של גז ה-SF6 בנפח של הפופר. בנוסף, החום מהקשת עובר אל הגז, גורם לטמפרטורתו לעלות במהירות. שילוב זה של דחיסה מכנית והעברת חום מוביל לעלייה משמעותית בלחץ הגז בתוך נפח הפופר.
접근 לנקודת חציית אפס הזרם: ככל שהקשת מתקרבת לנקודות חציית האפס הטבעיות שלה (הנקודה שבה הזרם המתחלף עובר דרך אפס), חתך הקשת מתחיל לקטון. הקטנה הזו של הקשת מאפשרת לגז המועץ של SF6 לזרום בחופשיות יותר בצינורית.
פיצוץ גז חזק: בדיוק כשהמגעיה של הקשת מתפצלים לחלוטין, הגז המועץ בנפח הפופר משוחרר דרך הצינורית, יוצר פיצוץ חזק שנופל ישירות על הקשת. זרימת הגז בעוצמה גבוהה זו מקירה את הקשת במהירות, מותיחה אותה ומפריעה לפלזמה היונית, מה שמביא לכיבוי הקשת.
כיבוי הקשת ושיקום חוזק הדיאלקטרי
כיבוי הקשת: לאחר שהקשת נכבה בנקודת חציית האפס של הזרם, זרימת הזרם נפסקת והקשת לא קיימת עוד. העדר הקשת אומר שהמקור החם נסגר, מאפשר לגז ה-SF6 להתקרר.
רכישת חלקיקים של הגז: לאחר הכיבוי של הקשת, חלקיקי הגז המפורקים של SF6 (כמו SF4, S2F10 וכדומה) מתחילים להתאחד מחדש, מחיינים את המבנה הכימי המקורי של SF6. תהליך ההתאחדות הזה גם מחיין את תכונות ההידלקות של הגז.
שיקום חוזק הדיאלקטרי: ההתאחדות המהירה של חלקיקי הגז והקירור של הגז מובילים לשיקום מהיר של חוזק הדיאלקטרי בין המגעיה. זה מבטיח שהקשת לא תיגיע שוב כאשר המתח בין המגעיה עולה אחרי שהזרם עבר דרך אפס.
התרוממות תנועת המגע: עם הכיבוי של הקשת והשיקום של חוזק הדיאלקטרי, תנועת המגע מתatrפת. הלחץ של הגז בתוך המתג (CB) מתיצב, והמערכת חוזרת למצב נורמלי, ללא מוליכות.
נקודות מפתח לתשומת לב:
סתימת זרם: בזרמים גבוהים של קצר-مدار, חתך הקשת יכול להיות גדול מדימטר צינורית הגרון, ומשתלט זמנית על זרימת הגז. תופעה זו נקראת סתימת זרם. למרות זאת, לחץ הגז ממשיך לצמוח עקב הדחיסה המכנית והעברת החום מהקשת.
נפח הפופר ועיצוב הצינורית: נפח הפופר הוא רכיב קריטי המאחסן את גז ה-SF6 המועץ, שמשוחרר דרך צינורית ה-PTFE. הצינורית מוכנסת כדי להכוון את זרימת הגז בדיוק על הקשת, מבטיחה קירור יעיל וכיבוי הקשת.
שיקום מהיר של חוזק הדיאלקטרי: אחת מהיתרונות העיקריים של גז ה-SF6 היא היכולת שלו לשיקום מהיר של תכונות ההידלקות לאחר הכיבוי של הקשת. זה מבטיח שהמתג יכול להפסיק בשלום זרמים גבוהים מבלי לסכן את הכיבוי מחדש של הקשת.
סיכום
תהליך כיבוי הקשת במתג מעבר מסוג פופר עם גז SF6 הוא שיטה יעילה ואמינה להפסקת זרמים גבוהים, במיוחד בתנאי קצר-مدار. השילוב של דחיסה מכנית, זרימת גז והמאפיינים הייחודיים של גז ה-SF6 מבטיחים שהקשת נכבה במהירות וש חוזק הדיאלקטרי בין המגעיה מוחזר במהירות. עיצוב זה מאפשר למתג להתמודד עם זרמים גבוהים של תקלות תוך שמירה על שלמות ואבטחת מערכת החשמל.
