Fariĝo de kondiĉoj sub mallonga ŝarĝa kurto por ĉevreko

Detala Eklaro de la Fenomeno de Kurafluo kaj Antaŭfrapado en Ŝaltaranĝoj
En ŝaltaranĝoj, aparte en ĉirkuitskecoj (CB) kaj ŝarĝrompiloj (LBS), la kurafluo rilatas al la procezo per kiu elektra arko komenciĝas kiam la kontaktoj komencas fermaĵi. Tiu procezo ne komenciĝas ekzakte kiam la kontaktoj fizike tuŝas, sed povas okazi kelkaj milisekundoj pli frue pro fenomeno konata kiel antaŭfrapado. Sube estas detala klarigo de tiu fenomeno kaj siaj implikacioj.
1. Antaŭfrapado: Komenco de Arko Antaŭ Kontakta Tuŝo
•    Dielektra Rompo: Kiam la kontaktoj proksimiĝas unu al la alia dum la ferma operacio, la izolanta medio (kiel aero, SF6, aŭ vakuo) inter ili subiras dielektran rompon. Tio okazas ĉar la elektra kampo en la interspaco inter la kontaktoj pligrandiĝas kiam ili proksimiĝas. Kiam la fortoko de la kampo superas la dielektran fortikon de la izolanta medio, la interspaco rompiĝas, kaj ŝalta arko komenciĝas.
•    Konstruado de Elektra Kampo: La elektra kampo inter la kontaktoj konstruiĝas kiam ili moviĝas unu al la alia. Tiu kampo estas proporcia al la voltajo trans la kontaktoj kaj inverse proporcia al la distanco inter ili. Kiam la kampo sufiĉe fortiĝas, ĝi kaŭzas ionigon de la gasmolekuloj en la interspaco, kondukante al la formiĝo de konduta vojo por la fluo de la kuro.
•    Komenco de Arko: La arko komenciĝas antaŭ ol la kontaktoj efektive tuŝas, kutime kelkaj milisekundoj pli frue. Tiu frua komenco de la arko nomiĝas antaŭfrapado. Dum antaŭfrapado, la arko formiĝas en la malgranda interspaco inter la kontaktoj, kaj la kuro komencas fluo tra la arko anstataŭ atendi ke la kontaktoj faru fizikan kontaktan.
2. Implikacioj de Antaŭfrapado
•    Ekscesa Meltado de Kontakta Surfaco: Se la energio envolvita en la antaŭfrapado estas granda, ĝi povas kaŭzi ekscesan meltadon de la kontakta surfaco. Tio estas aparte problematika en mallongcirkvitoj, kie la kuro povas esti ekstreme alta. La maltene metalo sur la kontakta surfaco povas konduki al sudestado de la kontaktoj, kie la du surfacoj fuziĝas.
•    Sudestado de Kontaktoj: Sudestitaj kontaktoj povas malhelpi la ŝaltaranĝon responde al la venonta malferma komando. Se la funkciiga mekanismo de la ŝaltaranĝo ne provizas sufiĉan forton por rompi la sudestitajn punktojn, la aparato povas malsukcesi malfermiĝi prave, kondukante al potencialaj sekurecaj danĝeroj kaj aparataro daŭro.
•    Karakterizaĵoj de Mallongcirkvita Kuro: Mallongcirkvitaj kurtoj ofte enhavas DC-komponenton, kiu povas kaŭzi ke la maksimuma valoro de la kuro estu multe pli alta ol tio de pura AC-mallongcirkvita kuro. Tiu pliigita maksimuma kuro povas aggravi la efektojn de antaŭfrapado, kondukante al pli severa kontakta danĝero kaj sudestado.
•    Dependo de Arka Voltajo: La voltajo trans la arko (arka voltajo) estas alte dependa de la interrompa medio uzata en la ŝaltaranĝo. Eĉ kun tre mallongaj arkaj longoj, povas esti signifaj voltaj faloj proksime de la elektrodoj. Tio estas ĉar la arka rezisto ne estas unuforma laŭ ĝia longo, kaj la regionoj proksime de la elektrodoj tendencas havi pli altan reziston pro la koncentriĝo de varmo kaj ionigitaj partikloj.
3. Ferma Operacio sub Mallongcirkvita Kondiĉo
•    Ĉirkuitskecoj (CB): En ĉirkuitskecoj, la ferma operacio sub mallongcirkvita kondiĉo estas aparte defia. La altaj kuro-niveloj kaj la prezenco de DC-komponento povas konduki al intenca arko kaj kontakta danĝero. Modernaj ĉirkuitskecoj estas disegnitaj kun avancitaj materialoj kaj refreskaj mekanismoj por mitigi tiujn efektojn, sed antaŭfrapado restas zorgo.
•    Ŝarĝrompiloj (LBS): Ŝarĝrompiloj ankaŭ estas malkapabligitaj al antaŭfrapado dum la ferma operacio, aparte en alta-kuraj aplikoj. Tamen, LBS-iloj estas kutime uzataj en pli malalta-voltaj kaj malalta-kuraj aplikoj komparite al ĉirkuitskecoj, do la risko de severa kontakta danĝero estas ĝenerale pli malalta.
4. Stadioj de la Ferma Operacio en Ŝaltaranĝo
La ferma operacio de ŝaltaranĝo povas esti dividita en plurajn stadiojn, kiel montrite en la figuro:
•    Stadio 1: Initia Proksimigo de Kontaktoj: La kontaktoj komencas moviĝi unu al la alia, kaj la elektra kampo inter ili komencas konstruiĝi. En tiu stadio, neniu kuro fluas, sed la potencialo por antaŭfrapado pligrandiĝas.
•    Stadio 2: Formiĝo de Antaŭfrapada Arko: Kiel la kontaktoj proksimiĝas, la elektra kampo superas la dielektran fortikon de la izolanta medio, kaŭzante dielektran rompon. Antaŭfrapada arko formiĝas, kaj la kuro komencas fluo tra la arko antaŭ ol la kontaktoj tuŝas.
•    Stadio 3: Kontakta Tuŝo kaj Arktransfaro: La kontaktoj fine faras fizikan kontaktan, kaj la arko transfaras de la interspaco inter la kontaktoj al la kontakta surfaco. La kuro daŭrigas fluon tra la nun fermigita cirkvo.
•    Stadio 4: Steada Funkciado: Post kiam la kontaktoj plene fermiĝis, la sistemo eniros steadan funkciadon, kaj la kuro fluos tra la fermigitaj kontaktoj sen iu arko.
5. Malhelpstrategioj
Por minimumigi la efektojn de antaŭfrapado kaj kontakta sudestado, pluraj disegnaj kaj funkciigaj strategioj povas esti empluitaj:
•    Uzo de Alta-Dielektra-Fortika Izolanta Medio: Uzado de izolantaj medoj kun alta dielektra fortiko, kiel SF6 gaso aŭ vakuo, povas redukti la verŝajnecon de antaŭfrapado postulante pli altan elektran kampon por inicii rompon.
•    Avancitaj Kontakta Materialoj: Uzado de kontakta materialoj kun alta meltopunkto kaj bona termika kondukeco povas helpi redukti kontakta danĝeron dum antaŭfrapado. Materialoj kiel kupro-tungsteno ligiloj estas ofte uzitaj en alta-voltaj ŝaltaranĝoj.
•    Refreskaj Mekanismoj: Inkluzivo de refreskaj mekanismoj, kiel pufsistemoj aŭ forta gasa fluo, povas helpi disipaci varmon de la arko kaj redukti la temperaturon de la kontakta surfaco, minimumigante la riskon de sudestado.
•    Mekanikaj Disegnaj Plibonigoj: Certigi ke la funkciiga mekanismo provizas sufiĉan forton por rompi iun ajn sudestitajn punktojn dum la malferma operacio povas malhelpi la ŝaltaranĝon malsukcesi malfermiĝi prave.
•    Protektaj Sistemoj: Realigo de protektaj sistemoj, kiel superkuro relejoj kaj eraro-detectadaj mekanismoj, povas helpi detekti kaj respondi al mallongcirkvita kondiĉo pli rapide, reduktante la daŭron kaj intensitaton de la arko.
Konkludo
La fenomeno de antaŭfrapado, kie la arko komenciĝas antaŭ ol la kontaktoj fizike tuŝas, estas kritika aspekto de la ferma operacio en ŝaltaranĝoj. Ĝi povas konduki al ekscesa kontakta danĝero, sudestado, kaj potenciala malsukceso de la ŝaltaranĝo. Komprendado de la faktoroj, kiuj kontribuas al antaŭfrapado, kiel la konstruado de elektra kampo kaj la karakterizaĵoj de la izolanta medio, estas esenca por disegno kaj funkciigo de fidinda ŝaltaranĝo. Per uzo de taŭgaj malhelpstrategioj, kiel uzo de alta-dielektra-fortika izolanta medio, avancitaj kontakta materialoj, kaj refreskaj mekanismoj, la efektoj de antaŭfrapado povas esti minimumigitaj, certigante sekuran kaj fidindan funkciigon de ŝaltaranĝo en ambaŭ ĉirkuitskecoj kaj ŝarĝrompiloj.