Geraðar skilyrði undir stöðugum straum fyrir skiptingavélar

Nángræða um skynjarstreymi og fyrirstrík í skynjartækjum
Í skynjartækjum, sérstaklega í straumskerjum (CB) og hleðsluskynjum (LBS), merkir skynjarstreymi ferlið sem byrjar þegar birt er skynjarbogi þegar tengingarnar byrja á að loka. Þetta ferli hefst ekki nákvæmlega þegar tengingarnar snertast fysiskt, heldur getur komið fyrir nokkrum millisekúndum á undan vegna atviks sem kallast fyrirstrík. Hér er nánari útskýring á þessu atviki og afleiðingum hans.
1. Fyrirstrík: Uppruni skynjarbogs á undan snertingu
•    Díelektrísk brotun: Þegar tengingarnar ná að einhverju við að loka, brotnar díelektrísk einkunn miðilsins (sem til dæmis luft, SF6 eða vökva) milli þeirra. Þetta gerist vegna þess að raforkustrengthin í bilinu milli tenginganna aukast þegar þær ná nærum hverri öðru. Þegar orkafieldsthrengthin yfirfer díelektrísk strength miðilsins, brotnar bilinu og byrjar skynjarbogi.
•    Aukning raforkufields: Raforkufieldið milli tenginganna aukast þegar þær ná nærum hverri öðru. Þetta field er í hlutfalli við spenna yfir tengingunum og andþátta af fjarlægðinni milli þeirra. Þegar fieldið verður nógu sterk, valkast gashlutirnir í bilinu, sem leiðir til að mynda leif fyrir straum til að fara.
•    Uppruni skynjarbogs: Skynjarboginn byrjar á undan því að tengingarnar snertast fysiskt, venjulega nokkrum millisekúndum á undan. Þessi frátt uppruni skynjarbogs kallast fyrirstrík. Á meðan fyrirstrík er, myndast skynjarboginn í litlu bilinu milli tenginganna, og straumur byrjar að fara gegnum skynjarboginn á undan því að tengingarnar snertast fysiskt.
2. Afleiðingar fyrirstríks
•    Of mikil smelti á yfirborði tenginga: Ef orka sem er meðal í fyrirstríki er mikil, getur hún valdi of mikilli smelti á yfirborði tenginga. Þetta er sérstaklega vandamál í kortslóðaástandi, þar sem straumur getur verið mjög hátt. Smelta metill á yfirborði tenginganna getur leitt til samflettingar tenginganna, þar sem tvö yfirborðin sameinast.
•    Samfletting tenginga: Samflettir tengingar geta forðast að skynjartækin virki rétt við næstu opningarskipun. Ef verkakerfi skynjartækisins ekki gefur nógu sterk stöðu til að bila samflettir punkta, má tækið misfalla að opna rétt, sem getur valdi öruggu hættum og skemmunni á tæki.
•    Eiginleik kortslóðaströums: Kortslóðaströum oft innihaldi DC-hluta, sem getur valdi því að toppgildi straumsins sé mikið hárr en í reinu AC-kortslóðaströumi. Þetta auknu toppgildi getur verst stillt afleiðingar fyrirstríks, sem valdi meiri skemmu tenginga og samflettingu.
•    Strengur skynjarbogs: Spenna yfir skynjarbog (skynjarbogsspenna) er mjög háð miðli sem notað er í skynjartækjunum. Jafnvel með mjög stuttum skynjarbogum getur verið mikið spennusleit nálægt elektroðum. Þetta er vegna þess að skynjarbogarstrengur er ekki jafnur allt langs lengdina, og svæði nálægt elektroðum tenda til að hafa hærri streng á grundvelli hita og valkaða gashlutanna.
3. Skynja undir kortslóðaástandi
•    Straumskerjur (CB): Í straumskerjum er skynjan á undan kortslóðaástandi sérstaklega erfitt. Hár straumur og tilgangur DC-hlutar getur valdi sterku skynjarbogum og skemmu tenginga. Nútímastraumskerjur eru hönnuð með framflutnu efni og kjölakerfum til að ljúka þessum áhrifum, en fyrirstrík er ennþá atriði.
•    Hleðsluskynji (LBS): Hleðsluskynji eru líka ávextileg fyrir fyrirstrík við skynjan, sérstaklega í hágengsluviðmiðum. En LBS-tæki eru venjulega notuð í lægra-spenna og lægra-gengsluviðmiðum heldur en straumskerjur, svo hættan á alvarlegri skemu tenginga er almennlega lægra.
4. Stigi skynjunar í skynjartækjum
Skynjan skynjartækja má skipta í nokkur stigi, eins og sýnt er í myndinni:
•    Stig 1: Upprunaleg nálægi tenginga: Tengingarnar byrja á að fara til hverrar annarrar, og raforkufieldið milli þeirra byrjar að auka. Á þessu stigi fer enginn straum, en möguleiki fyrirstríks er aukandi.
•    Stig 2: Myndun fyrirstríksskynjarbogs: Þegar tengingarnar ná nærum, fer raforkufieldið yfir díelektrísk strength miðilsins, sem valdi díelektrísk brotun. Fyrirstríksskynjarbogur myndast, og straumur byrjar að fara gegnum skynjarboginn á undan því að tengingarnar snertast.
•    Stig 3: Snerting tenginga og flutning skynjarbogs: Tengingarnar snertast lokalega fysiskt, og skynjarboginn fluttast frá bilinu milli tenginganna yfir á yfirborð tenginganna. Straumur heldur áfram að fara gegnum nú lokad skynjarkerfið.
•    Stig 4: Staðbundið hagnýting: Eftir að tengingarnar hafa lokalega lokað, fer kerfið yfir í staðbundið hagnýting, og straumur fer gegnum lokuð tengingar án neins skynjarbogs.
5. Aðstoðaraðgerðir
Til að minnka áhrif fyrirstríks og samflettingar tenginga, má nota nokkur hönnunar- og starfsaðgerðir:
•    Nota hönnuð miðil með há díelektrísk strength: Nota miðil með há díelektrísk strength, eins og SF6 gas eða vökva, getur lagt niður líkur á fyrirstrík með því að kröfa hærri raforkufieldi til að byrja brotun.
•    Framflutin tengiefni: Nota tengiefni með há smeltipunkt og góð hitafærsla getur hjálpað að minnka skemu tenginga við fyrirstrík. Efnin eins og koppar-volfrám samsetningar eru algengt notuð í háspenna skynjartækjum.
•    Kjölakerfi: Innifela kjölakerfi, eins og púfferakerfi eða órt gasstraum, getur hjálpað að dreifa hita frá skynjarboginum og minnka hita yfirborðs tenginganna, sem minnkar hættu samflettingar.
•    Verkakerfi aukning: Tryggja að verkakerfi gefi nógu sterk stöðu til að bila allar samflettir punkta við opningargjöld getur forðast skynjartæki að misfalla að opna rétt.
•    Vörðarkerfi: Innleiða vörðarkerfi, eins og ofstraum relays og villudreifingarkerfi, getur hjálpað að greina og svara hratt á kortslóðaástand, sem minnkar tíma og styrk skynjarbogs.
Niðurstöður
Fyrirstrík, þar sem skynjarbogur byrjar á undan tengingarnar snertast fysiskt, er mikilvægt atriði í skynjarkerfi. Það getur valdi of mikilli skemu tenginga, samflettingu og mögulegum misfalli skynjartækis. Til að skilja atriði sem draga til fyrirstríks, eins og aukning raforkufields og eiginleika miðilsins, er nauðsynlegt til að hönnuð og vinna með traust skynjartækjum. Með því að nota viðeigandi aðstoðaraðgerðir, eins og nota hönnuð miðil með há díelektrísk strength, framflutin tengiefni og kjölakerfi, geta áhrif fyrirstríks verið minnkað, sem tryggir örugg og traust hagnýting skynjartækja bæði í straumskerjum og hleðsluskynjum.