Кысык сым меншікті жолаушы құрылғысына шартты анықтау

Күйреу ағынын және алдын-ала көршік феноменін коммутаторларда толық түсіндіру
Коммутаторларда, әсіресе автоматты айналуын басқаратын коммутаторлар (CB) және жүкті басқару коммутаторлары (LBS) үшін, күйреу ағыны дегені - контакттар жабылу басталған кезде электр ағысы пайда болу процесі. Бұл процесс контакттар физикалық түрде бір-бірімен кездескен кезден емес, ал бірнеше миллисекунд алға шығып, "алдын-ала көршік" деп аталатын феномендің әсерінен өтуі мүмкін. Төменде бұл феномен және оның әсерлері туралы толық түсіндірме берілген.
1. Алдын-ала көршік: Контакттар бір-бірімен кездескен кезден есепте ағыс пайда болады
•    Диэлектрикалық құлау: Контакттар жабылу операциясы уақытында бір-біріне жақындау кезінде, олардың арасындағы диэлектрикалық медиум (мысалы, ауа, SF6 немесе вакуум) құлатын. Бұл құлау, контакттар арасындағы электр өрісінің өсуінен болады. Өріс күші диэлектрикалық медиумдің құлау күшінен артық болған кезде, арасы құлап, ағыс ағысына қосылады.
•    Электр өрісінің қалыптасуы: Контакттар бір-біріне жақындау кезінде, олардың арасындағы электр өрісі қалыптасады. Бұл өріс, контакттар арасындағы напрямениң пропорциональ және олардың ара қашықтығының кері пропорциональ. Өріс жеткілікті күшті болғанда, арасындағы газ молекулалары ионизацияланады, сондықтан ағыс өту үшін құюлым жолы қалыптасады.
•    Ағыс ағысының қалыптасуы: Ағыс ағысы, контакттар физикалық түрде кездескен кезден есепте, адатта бірнеше миллисекунд алға шығып қалыптасады. Бұл ағыс ағысының алдын-ала қалыптасуы "алдын-ала көршік" деп аталады. Алдын-ала көршік уақытында, ағыс ағысы контакттар арасындағы кішкентай аралықта қалыптасады, және ағыс ағысы ағыс арқылы өтеді, контакттар физикалық түрде кездескен кезден есепте күтуі керек емес.
2. Алдын-ала көршік әсерлері
•    Контакт беттеріндегі қатты ауытқу: Егер алдын-ала көршікке қатысты энергия үлкен болса, ол контакт беттерінде қатты ауытқу пайда болуы мүмкін. Бұл әсіресе кішкентай контурда, мұнда ағыс өте жоғары болуы мүмкін. Ауытқан металл контакт беттерінде пайда болуы, контакттардың бір-бірімен қосылуына әкелуі мүмкін.
•    Контакттардың қосылуы: Қосылған контакттар, коммутатордың келесі ашылу командасына тура қарай жауап беруін тартады. Коммутатордың іске қосу механизми қосылған нүктелерді жою үшін жеткілікті күш бермесе, құрылғы тура қарай ашылмайды, сонымен қатар қауіпсіздік апаттары және құрылғы зияндары пайда болуы мүмкін.
•    Кішкентай контур ағысының өзіндіктері: Кішкентай контур ағыстары көбінесе DC компонентін қамтиды, бұл чисто AC кішкентай контур ағысынан өте жоғары максималды мәнді әкеледі. Бұл өсіп кеткен максималды ағыс, алдын-ала көршік әсерінің күштірілетін, контакттардың қатты ауытқуы мен қосылуына әкеледі.
•    Ағыс ағысы напряменинің қатаңдығы: Ағыс ағысы арқылы өту напрямени (ағыс ағысы напрямени) коммутаторларда қолданылатын қозғалтқыш медиумына қатаң тәуелді. Арқылы өту ұзындығы өте қысқа болғанда да, электродтар жақындағы бөліктерде өте жоғары напрямени құлап, қалыптасуы мүмкін. Бұл себептен, ағыс ағысының сопротивлениясы арқылы өту ұзындығы бойынша тең емес, электродтар жақындағы бөліктерде ыстықтың және ионизацияланған заттардың концентрациясына қарағанда жоғары болады.
3. Кішкентай контур шарттарында жабылу
•    Автоматты айналуын басқаратын коммутаторлар (CB): Автоматты айналуын басқаратын коммутаторларда, кішкентай контур шарттарында жабылу өте күрделі. Жоғары ағыс деңгейі және DC компонентінің қатысуы, интенсивті ағыс ағысы және контакттардың ауытқуына әкеледі. Жаңа ұстанымдарда, жаңа материалдар және желдерлену механизмдері қолданылған, бірақ алдын-ала көршік әрі қарай қатысты проблема болып табылады.
•    Жүкті басқару коммутаторлары (LBS): Жүкті басқару коммутаторлары да, жабылу операциясы кезінде, әсіресе жоғары ағыс қолданылатын жағдайларда, алдын-ала көршікке қатысты. Бірақ, LBS құрылғылары автоматты айналуын басқаратын коммутаторларға салыстырғанда, төмен напрямени және ағыс деңгейінде қолданылады, сондықтан контакттардың қатты ауытқуы риски әдетте төмен.
4. Коммутаторларда жабылу операциясының этаптары
Коммутаторларда жабылу операциясы төмендегі этаптарға бөлінеді, суретте көрсетілген:
•    Этап 1: Контакттардың бастапқы жақындауы: Контакттар бір-біріне жақындау басталады, олардың арасындағы электр өрісі қалыптасады. Бұл этапта, ағыс өте жоқ, бірақ алдын-ала көршік үшін ықтималдылық өседі.
•    Этап 2: Алдын-ала көршік ағыс ағысының қалыптасуы: Контакттар жақындау кезінде, электр өрісі диэлектрикалық медиумдің құлау күшінен артық болған кезде, диэлектрикалық құлау қалыптасады. Алдын-ала көршік ағыс ағысы қалыптасады, және ағыс ағысы ағыс арқылы өтеді, контакттар физикалық түрде кездескен кезден есепте.
•    Этап 3: Контакттардың физикалық кездесуі және ағыс ағысының ауысуы: Контакттар соңында физикалық түрде кездеседі, және ағыс ағысы контакттар арасындағы аралықтан контакт беттеріне ауысады. Ағыс ағысы ажыратылған цикл арқылы өтеді.
•    Этап 4: Стационарлық режим: Контакттар толық жабылғаннан кейін, система стационарлық режимге өтеді, және ағыс ағысы ағыс арқылы өтеді, ағыс ағысысыз.
5. Минимизация стратегиялары
Алдын-ала көршік әсерін және контакттардың қосылуын минималдау үшін, бірнеше дизайн және іске қосу стратегиялары қолданылады:
•    Жоғары диэлектрикалық құлау күшінің диэлектрикалық медиумдерін қолдану: Жоғары диэлектрикалық құлау күшінің диэлектрикалық медиумдерін, мысалы, SF6 газы немесе вакуум, қолдану, құлау үшін жоғары электр өрісі талап етілетін, сондықтан алдын-ала көршік ықтималдылығын азайтады.
•    Жаңартылған контакт материалдары: Жоғары ауытқу температурасы және жақсы термодинамикалық құбылыстары бар контакт материалдарын қолдану, алдын-ала көршік кезінде контакттардың ауытқуын азайтады. Мисалы, медь-вольфрам сплавы жоғары напрямени коммутаторларда кеңінен қолданылады.
•    Жылуынан құтылу механизмдері: Пуффер системалары немесе мүшелермен жылуынан құтылу механизмдерін қолдану, ағыс ағысынан ыстықты құтылу және контакт беттерінің температурасын азайту, контакттардың қосылуы рискін азайтады.
•    Механикалық дизайн жетілдірулері: Іске қосу механизминің қосылған нүктелерді ашу үшін жеткілікті күш беретінін көздейту, коммутатордың тура қарай ашылмайтынын енгізуді тартады.
•    Қорғау жүйелері: Жоғары ағыс реле және апатты анықтау механизмдерін қолдану, кішкентай контур шарттарын тез анықтау және жауап беру, ағыс ағысының ұзақтығы мен интенсивтілігін азайтуға қолданылады.
Жалпылық
Алдын-ала көршік феномени, контакттар физикалық түрде кездескен кезден есепте ағыс ағысы пайда болуы, коммутаторларда жабылу операциясының маңызды аспектісі. Ол контакттардың қатты ауытқуына, қосылуына және коммутатордың апатына әкелуі мүмкін. Диэлектрикалық өріс қалыптасуы және диэлектрикалық медиум өзіндіктері сияқты алдын-ала көршікке ықтималдылық беретін факторларды түсіну, надежді коммутаторларды дизайнылау және іске қосу үшін маңызды. Жоғары диэлектрикалық құлау күшінің диэлектрикалық медиумдерін, жаңартылған контакт материалдарын және жылуынан құтылу механизмдерін қолдану арқылы, алдын-ала көршік әсерін минималдау, коммутаторлардың қауіпсіздік және надежді іске қосуын қамтамасыз етеді, автоматты айналуын басқаратын коммутаторларда және жүкті басқару коммутаторларында.