Makingsvoorwaarde onder kortsluitstroom vir swaarstoel

Gedetailleerde Verduideliking van die Vloei van Makenstroom en die Voorafslaanfenomeen in Skakeltoerusting
In skakeltoerusting, veral in skakele (CB) en belastingskakele (LBS), verwys die vloei van makenstroom na die proses waardeur 'n elektriese boog begin wanneer die kontakte begin toe te gaan. Hierdie proses begin nie presies wanneer die kontakte fisies aanraak nie, maar kan verskeie millisekondes vroeër weens 'n fenomeen bekend as voorafslaan. Hier is 'n gedetailleerde verduideliking van hierdie fenomeen en sy implikasies.
1. Voorafslaan: Begin van Boog Vóór Kontak Aanraking
•    Dielektriese Instorting: Terwyl die kontakte nader aan mekaar kom tydens die toegangsoperasie, ondergaan die isolerende medium (soos lug, SF6, of vakuum) tussen hulle 'n dielektriese instorting. Dit gebeur omdat die elektriese veld in die opening tussen die kontakte toenem wanneer hulle nader kom. Wanneer die veldsterkte die dielektriese sterkte van die isolerende medium oorskry, breek die opening af, en word 'n skakelboog begin.
•    Opbou van Elektriese Veld: Die elektriese veld tussen die kontakte bou op terwyl hulle na mekaar beweeg. Hierdie veld is eweredig aan die spanning oor die kontakte en omgekeerd eweredig aan die afstand tussen hulle. Wanneer die veld voldoende sterk is, veroorsaak dit ionisering van gasmolekules in die opening, wat lei tot die vorming van 'n geleidende pad vir die stroom om te vloei.
•    Boogbegin: Die boog word begin voordat die kontakte werklik aanraak, tipies verskeie millisekondes vroeër. Hierdie vroeë begin van die boog staan bekend as voorafslaan. Tydens voorafslaan, vorm die boog in die klein opening tussen die kontakte, en begin die stroom deur die boog te vloei eerder as om te wag vir die kontakte om fisiese kontak te maak.
2. Implikasies van Voorafslaan
•    Oormatige Smelting van Kontakoppervlakke: As die energie betrokke by die voorafslaan groot is, kan dit oormatige smelting van die kontakoppervlakke veroorsaak. Dit is veral 'n probleem in kortsluitomstandighede, waar die stroom uiterst hoog kan wees. Die gesmolde metaal op die kontakoppervlakke kan lei tot las van die kontakte, waar die twee oppervlakke saam smelt.
•    Las van Kontakte: Las kontakte kan verhinder dat die skakeltoestel gepas reageer op die volgende oopbevel. As die bedryfsmechanisme van die skakeltoerusting nie genoeg krag gee om die gelaste punte te breek nie, kan die toestel misluk om regtig oop te gaan, wat potensiële veiligheidsrisiko's en toerustingskade kan veroorsaak.
•    Kortsluitstroomkenmerke: Kortsluitstrome bevat dikwels 'n DC-komponent, wat kan lei tot 'n veel hoër piekwaarde van die stroom as 'n suiwer AC-kortsluitstroom. Hierdie verhoogde piekstroom kan die effekte van voorafslaan vererger, wat lei tot ernstiger kontakskade en las.
•    Afhanklikheid van Boogspanning: Die spanning oor die boog (boogspanning) is hoogs afhanklik van die onderbrekingmedium gebruik in die skakeltoerusting. Selfs met baie kort booglengtes kan daar beduidende spanningsvalle naby die elektrodes wees. Dit is omdat die boogweerstand nie eweredig langs sy lengte is nie, en die gebiede naby die elektrodes neig om hoër weerstand te hê as gevolg van die konsentrasie van hitte en geïoniseerde deeltjies.
3. Maken Onder Kortsluitomstandighede
•    Skakele (CB): In skakele is die makenoperasie onder kortsluitomstandighede veral uitdagend. Die hoë stroomvlakke en die teenwoordigheid van 'n DC-komponent kan lei tot intensiewe boogvorming en kontakskade. Moderne skakele is ontwerp met gevorderde materiale en koelingmekanismes om hierdie effekte te verminder, maar voorafslaan bly 'n besorgdheid.
•    Belastingskakele (LBS): Belastingskakele is ook vatbaar vir voorafslaan tydens die makenoperasie, veral in hoë-stroomtoepassings. Echter, LBS-toestelle word tipies in laerspanning- en laerstroomtoepassings gebruik vergelyk met skakele, so die risiko van ernstige kontakskade is algemeen lager.
4. Fases van die Makenoperasie in Skakeltoerusting
Die makenoperasie van skakeltoerusting kan in verskeie fases verdeel word, soos in die figuur getoon:
•    Fase 1: Eerste Nadering van Kontakte: Die kontakte begin na mekaar toe beweeg, en die elektriese veld tussen hulle begin op te bou. Op hierdie stadium vloei geen stroom nie, maar die moontlikheid vir voorafslaan neem toe.
•    Fase 2: Vorming van Voorafslaanboog: Terwyl die kontakte nader kom, oorskry die elektriese veld die dielektriese sterkte van die isolerende medium, wat lei tot 'n dielektriese instorting. 'n Voorafslaanboog word gevorm, en die stroom begin deur die boog te vloei voordat die kontakte aanraak.
•    Fase 3: Kontak Aanraking en Boogoorset: Die kontakte maak eindelik fisiese kontak, en die boog oorspring van die opening tussen die kontakte na die kontakoppervlakke. Die stroom vloei voort deur die nou-geslote sirkel.
•    Fase 4: Stabilisering van Operasie: Na die volledige sluiting van die kontakte, tree die sisteem in stabilisering, en die stroom vloei deur die geslote kontakte sonder enige boogvorming.
5. Verminderingstrategieë
Om die effekte van voorafslaan en kontaklas te minimeer, kan verskeie ontwerps- en operasie-strategieë aangewend word:
•    Gebruik van Hoë-dielektriese-sterkte Isolerende Mediums: Die gebruik van isolerende mediums met hoë dielektriese sterkte, soos SF6-gas of vakuum, kan die waarskynlikheid van voorafslaan verminder deur 'n hoër elektriese veld te vereis om instorting te begin.
•    Gevorderde Kontakmateriale: Die gebruik van kontakmateriale met hoë smeltpunte en goeie termiese geleidbaarheid kan help om kontakskade tydens voorafslaan te verminder. Materiale soos koper-wolfram legers word algemeen in hoë-spanning skakeltoerusting gebruik.
•    Koelingmekanismes: Die inkorporering van koelingmekanismes, soos blasterstelsels of gedwonge gasvloei, kan help om hitte van die boog te dissipeer en die temperatuur van die kontakoppervlakke te verminder, wat die risiko van las verlaag.
•    Meganiese Ontwerpverbeteringe: Daar moet verseker word dat die bedryfsmechanisme genoeg krag gee om enige gelaste punte tydens die oopoperasie te breek, om te verhoed dat die skakeltoerusting misluk om regtig oop te gaan.
•    Beskermingstelsels: Die implementering van beskermingstelsels, soos oorstroomreles en foutopsporingmekanismes, kan help om kortsluitomstandighede vinniger op te spoor en daarop te reageer, wat die duur en intensiteit van die boog verlaag.
Konklusie
Die voorafslaanfenomeen, waar die boog begin voordat die kontakte fisies aanraak, is 'n kritiese aspek van die makenoperasie in skakeltoerusting. Dit kan lei tot oormatige kontakskade, las, en potensiële mislukking van die skakeltoestel. Begrip van die faktore wat bydra tot voorafslaan, soos die opbou van die elektriese veld en die kenmerke van die isolerende medium, is noodsaaklik vir die ontwerp en bedryf van betroubare skakeltoerusting. Deur gepaste verminderingstrategieë, soos die gebruik van hoë-dielektriese-sterkte isolerende mediums, gevorderde kontakmateriale, en koelingmekanismes, kan die effekte van voorafslaan geminimeer word, wat veilige en betroubare bedryf van skakeltoerusting in beide skakele en belastingskakele verseker.