Izveidošana apjukuma strāvas apstākļos uzvaraņu ierīcēm

Detaļots Paskaidrojums Par Strāvas Plūsmas Veidošanos un Iepriekšējo Defektu Parādību Ūzstādāmajos Aparātos
Ūzstādāmajos aparātos, īpaši automātiskajos izslēgļos (CB) un slodzes izslēgļos (LBS), strāvas plūsma tiek veidota, kad kontaktpunkti sāk tuvināties. Šis process neatspoguļo faktu, ka kontaktpunkti fiziski pieskaras viens otram, bet notiek vairākus milisekundes agrāk dēļ parādības, kas pazīstama kā iepriekšējais defekts. Tālāk ir detaļots paskaidrojums šai parādībai un tās sekām.
1. Iepriekšējais Defekts: Loka Iniciācija Pirms Kontakta Tuksnesuma
•    Dielektrikas Sabrušanās: Kad kontaktpunkti tuvinās viens otram slēgšanas operācijas laikā, starp tiem esošais dielektrikas materiāls (piemēram, gaisa, SF6 vai vakuum) cieš no dielektrikas sabrušanas. Tas notiek, jo elektriskā lauka stipruma starp kontaktpunktiem pieaug, kad tie tuvinās. Kad lauka stiprumam pārsniedz dielektrikas materiāla dielektrikas spēju, atstarpe sabrūk, un tiek iniciēts pārslēgšanas loks.
•    Elektriskā Lauka Izveidošanās: Elektriskā lauka starp kontaktpunktiem izveidošanās notiek, kad tie tuvinās. Šis lauks ir proporcionāls spriegumam starp kontaktpunktiem un inversproporcionāls attālumam starp tiem. Kad lauks kļūst pietiekami spēcīgs, tas izraisa gāzes molekulu jonizāciju atstarpei, veidojot strāvas plūsmas ceļu.
•    Loka Iniciācija: Loks tiek iniciēts pirms kontaktpunktu faktiskā tuksnesuma, parasti vairākas milisekundes agrāk. Šī loka agrākā iniciācija saucama par iepriekšējo defektu. Iepriekšējā defekta laikā loks formas mazā atstarpei starp kontaktpunktiem, un strāva sāk plūst caur loku, neuzgaidot kontaktpunktu fizisko tuksnesumu.
2. Iepriekšējā Defekta Sekas
•    Pārmērīga Kontaktpunktu Sāknēšana: Ja iepriekšējā defekta enerģija ir liela, tā var izraisīt pārmērīgu kontaktpunktu sāknēšanos. Tas ir īpaši problēmas radīšanas cēlonis īsās slodzes apstākļos, kad strāva var būt ļoti augsta. Sāknētie metāli uz kontaktpunktu virsmām var izraisīt kontaktpunktu savienojumu, kad divas virsmas saliekās kopā.
•    Kontaktpunktu Savienojums: Savienotie kontaktpunkti var novest pie to neatbilstošas reakcijas uz nākamo atvēršanas komandu. Ja mehānisma spēka nav pietiekami, lai sadalītu savienotos punktus, ierīce var nepaveikt atvēršanu, rada drošības riskus un aprīkojuma bojājumu.
•    Īsās Slodzes Strāvas Raksturojumi: Īsās slodzes strāvās bieži sastopams DC komponents, kas var padarīt strāvas maksimālo vērtību daudz augstāku nekā tikai AC īsās slodzes strāvā. Šī palielinātā strāvas vērtība var pastiprināt iepriekšējā defekta efektus, izraisot smagākus kontaktpunktu bojājumus un savienojumu.
•    Loka Sprieguma Atkarība: Spriegums caur lokiem (loka spriegums) ir lielā mērā atkarīgs no izslēgļu izslēgšanas vidē. Pat ar ļoti īsu loku garumu var būt nozīmīgas sprieguma kritas tuvāk elektrodām. Tas notiek, jo loka pretestība nav vienmērīga tā garumā, un reģioni tuvāk elektrodām parasti ir ar augstāku pretestību dēļ siltuma un jonizēto daļiņu koncentrācijas.
3. Veidošana Īsās Slodzes Apstākļos
•    Automātiskie Izslēglēji (CB): Automātiskajos izslēgļos veidošana īsās slodzes apstākļos ir īpaši sarežģīta. Augstās strāvas līmeņi un DC komponenta klātbūtne var izraisīt intensīvu loku un kontaktpunktu bojājumus. Modernie automātiskie izslēglēji ir dizainēti ar progresīviem materialiem un dzesēšanas mehānismiem, lai samazinātu šos efektus, bet iepriekšējais defekts joprojām ir problēma.
•    Slodzes Izslēglēji (LBS): Slodzes izslēglēji arī ir iejaukšanās dzimuma veidošanā, īpaši augstās strāvas lietojumos. Tomēr, LBS ierīces parasti tiek izmantotas zemākos sprieguma un strāvas līmeņos salīdzinājumā ar automātiskajiem izslēgļiem, tāpēc smaga kontaktpunktu bojājuma risks ir parasti zemāks.
4. Veidošanas Fāzes Ūzstādāmajos Aparātos
Ūzstādāmo aparātu veidošanas process var tikt sadalīts vairākās fāzēs, kā parādīts attēlā:
•    Fāze 1: Kontaktpunktu Pirmā Tuvošanās: Kontaktpunkti sāk tuvināties, un starp tiem sāk veidoties elektriskais lauks. Šajā fāzē neplūst nekāda strāva, bet iepriekšējā defekta potenciālis pieaug.
•    Fāze 2: Iepriekšējā Defekta Loka Formēšanās: Kad kontaktpunkti tuvinās, elektriskais lauks pārsniedz dielektrikas materiāla dielektrikas spēju, izraisot dielektrikas sabrušanu. Tiek formēts iepriekšējā defekta loks, un strāva sāk plūst caur loku pirms kontaktpunktu tuksnesuma.
•    Fāze 3: Kontaktpunktu Tuksnesums un Loka Pārnestība: Kontaktpunkti beidzot pieskaras, un loks pārnēso no atstarpes uz kontaktpunktu virsmām. Strāva turpinās plūst caur tagad aizvērto šķērsgriezumu.
•    Fāze 4: Stacionārā Darbība: Pēc tam, kad kontaktpunkti pilnībā aizvērti, sistēma nonāk stacionārā darbībā, un strāva plūst caur aizvērtiem kontaktpunktiem bez loka.
5. Mīkstināšanas Stratēģijas
Lai samazinātu iepriekšējā defekta un kontaktpunktu savienojuma efektus, var izmantot vairākas dizaina un darbības stratēģijas:
•    Augstās Dielektrikas Spējas Dielektrikas Materiālu Izmantošana: Izmantojot dielektrikas materiālus ar augstu dielektrikas spēju, piemēram, SF6 gāzi vai vakuumu, var samazināt iepriekšējā defekta iespējamību, prasot augstāku elektriskā lauka stiprumu, lai iniciētu sabrušanu.
•    Progresīvie Kontaktpunktu Materiāli: Izmantojot kontaktpunktu materiālus ar augstu sāknēšanās temperatūru un labu termisko vedīspēju, var palīdzēt samazināt kontaktpunktu bojājumus iepriekšējā defektā. Bieži izmantoti materiāli, piemēram, medības-volfrāma legāti, ir plaši izmantoti augstsprieguma ūzstādāmajos aparātos.
•    Dzesēšanas Mehānismi: Ieviešot dzesēšanas mehānismus, piemēram, blāzeru sistēmas vai spiediena gāzes plūsmu, var palīdzēt izlaist siltumu no loka un samazināt kontaktpunktu virsmu temperatūru, samazinot savienojuma risku.
•    Mehāniskas Dizaina Pārstrukturēšana: Pārliecinoties, ka darbības mehānisma spēka ir pietiekami, lai sadalītu visus savienotos punktus atvēršanas operācijā, var novērst, ka ūzstādāmais aparāts nespēj pareizi atvērt.
•    Aizsardzības Sistēmas: Ieviešot aizsardzības sistēmas, piemēram, pārstrāvas releus un defektu uztveršanas mehānismus, var palīdzēt ātrāk uztvert un reaģēt uz īsām slodzēm, samazinot loka ilgumu un intensitāti.
Secinājums
Iepriekšējā defekta parādība, kad loks tiek iniciēts pirms kontaktpunktu fiziskā tuksnesuma, ir kritiska aspekts ūzstādāmo aparātu veidošanas procesā. Tā var izraisīt pārmērīgu kontaktpunktu bojājumu, savienojumu un iespējamo ierīces neveiksmīgu darbību. Sapratot, kādi faktori ietekmē iepriekšējo defektu, piemēram, elektriskā lauka izveidošanās un dielektrikas materiāla raksturojumi, ir būtiski, lai projektētu un darbinātu uzticamus ūzstādāmos aparātus. Izmantojot atbilstošas mīkstināšanas stratēģijas, piemēram, augstās dielektrikas spējas dielektrikas materiālus, progresīvos kontaktpunktu materiālus un dzesēšanas mehānismus, var samazināt iepriekšējā defekta efektus, nodrošinot drošu un uzticamu ūzstādāmo aparātu darbību gan automātiskajos izslēgļos, gan slodzes izslēgļos.