Qısa məhdud akım şərtində aparatlar üçün şərait yaratmaq

Açarlı təchizatda elektrik akımının axını və öncədən daralma nöqtesi fenomeninin mühim təfsiri

Açarlı təchizatta, xüsusilə kontaktlarda (CB) və yük açarlarında (LBS), elektrik akımı axını kontaktların kapalı olanda başlanan elektrik arkasına istinad edir. Bu proses fiziki olaraq kontaktların toxunduğu andan deyil, öncədən daralma adlandırılan bir fenomenden dolayı neçə millisaniyə əvvəl başlaya bilər. Aşağıda bu fenomenin və onun nəticələrinin mühim təfsiri verilib.

1. Öncədən Daralma: Kontaktlar Toxunduğundan Əvvəl Arkın Başlanması

• Dielitik Bozulma: Kontaktlar kapalı olanda aralarındaki dielektrik ortam (hava, SF6 və ya vakuum) dielektrik bozulmaya uğrayır. Bu, kontaktlar yaxınlaşdıqca arasındakı elektrik sahasının artırılması səbəbindən baş verir. Sağlam dəyəri dielektrik ortamın dielektrik gücündən çox olduğunda, boşluq bozulur və bir açar arkası başlayır.

• Elektrik Sahası Qaldırılması: Kontaktlar bir-birinə yaxınlaşdıqca arasındakı elektrik sahası qaldırılır. Bu saha kontaktlar arasındakı voltajla müsbət orantılı və onların aralığı ilə tərs orantılıdır. Sahada kifayət qədər güclü olarsa, boşluqdakı gaz molekülləri ionlaşır və elektrik akımı axına imkan verən iletici bir yol yaradılır.

• Arkın Başlanması: Ark kontaktlar fiziki olaraq toxunduqlarıdan əvvəl, adətən neçə millisaniyə əvvəl başlayır. Bu erkən başlanan ark öncədən daralma adlanır. Öncədən daralma zamanı, ark kontaktlar arasındakı kiçik boşluqda formalaşır və elektrik akımı kontaktların fiziki toxunmadan əvvəl arkanın vasitəsiylə axın başlayır.

2. Öncədən Daralmanın Nəticələri

• Kontakt Səthlərinin Məhv Olunması: Öncədən daralma enerjisi böyük olarsa, kontakt səthlərinin məhv olunmasına səbəb olur. Bu, qısra dairə şərtlərində, kiçik akım çox yüksəkdir, xüsusi problemdir. Kontakt səthlərindəki eriyən metal kontaktların qalınlaşmasına səbəb olur, burada iki səth bir-birinə birləşir.

• Qısra Dairə Akımının Xüsusiyyətləri: Qısra dairə akımlarında adətən DC komponenti var, bu da zəngin akımın zirvə dəyərini sadə AC qısra dairə akımından daha yüksək edir. Bu artırılmış zirvə akımı öncədən daralmayı artıra bilər, bu da daha ciddi kontakt zədəsinə və qalınlaşmasına səbəb olur.

• Ark Üstündəki Voltajın Asılılığı: Ark üstündəki voltaj (ark voltajı) açarlı təchizatta istifadə olunan keçidi dayandıran ortamdan asılıdır. Hətta ən qısa ark uzunluqlarında da elektrodların yaxınlığında mühüm voltaj düşüşü ola bilər. Bu, arknın uzunluğu boyunca ətiyyatın bərabər olmadığını və elektrodların yaxınlığında isti və ionlaşmış parçacıkların konsentrasiyası səbəbindən ətiyyatın yüksək olması səbəbindən baş verir.

3. Qısra Dairə Şərtlərindən Keçid

• Kontaktlar (CB): Kontaktlarda, qısra dairə şərtlərindən keçid xüsusi çətinliklərə malikdir. Yüksək akım səviyyələri və DC komponentin mövcudluğu intenziv ark və kontakt zədəsinə səbəb olur. Modern kontaktlar, bu effektləri azaltmaq üçün inkişaf etmiş materiallar və soğutma mekanizmlərlə dizayn olunur, lakin öncədən daralma hələ də bir endişəyə səbəb olur.

• Yük Açarları (LBS): Yük açarları da yükün keçidində öncədən daralma riskinə maraqlıdır, xüsusi olaraq yüksək akım tətbiqlərində. Lakin, yük açarları, kontaktlardan daha aşağı voltaj və akım tətbiqlərində istifadə olunur, beləliklə, ciddi kontakt zədəsinin riski ümumiyyətlə aşağıdır.

4. Açarlı Təchizatda Keçid Operasiyasının Evreleri

Açarlı təchizatda keçid operasiyası aşağıdakı evrelərə bölünə bilər, şəkilə görə:

• Evre 1: Kontaktların İlk Yaxınlaşma Evresi: Kontaktlar bir-birinə yaxınlaşmaya başlayır və arasındakı elektrik sahası qaldırılır. Bu evrədə heç bir akım axın etmir, amma öncədən daralma ehtimalı artır.

• Evre 2: Öncədən Daralma Arkının Formalanması: Kontaktlar yaxınlaşdıqca, elektrik sahası dielektrik ortamın dielektrik gücünü aşır, dielektrik bozulma baş verir. Öncədən daralma arkı formalanır və kontaktlar toxundan əvvəl arkanın vasitəsiylə akım axın başlayır.

• Evre 3: Kontakt Toxunuşu və Arkın Aktarılması: Kontaktlar nihayət fiziki toxunurlar və ark kontaktlar arasındakı boşluqdan kontakt səthlərinə aktarılır. Akım artıq kapalı dairənin vasitəsiylə axın davam edir.

• Evre 4: Daimi İşləmə Rejimi: Kontaktlar tamamilə kapalı olduktan sonra, sistem daimi işləmə rejiminə gərir və akım kapalı kontaktlardan arqsız axın edir.

5. Azaltma Strategiyaları

Öncədən daralma və kontaktların qalınlaşmasının effektlerini minimuma endirmək üçün bir neçə dizayn və işləmə strategiyası tətbiq edilə bilər:

• Yüksək Dielektrik Gücə Sahib Dielektrik Ortamların İstifadəsi: SF6 qazı və ya vakuum kimi yüksək dielektrik gücü olan dielektrik ortamların istifadəsi, bozulmanın başlaması üçün daha yüksək elektrik sahasına ehtiyac yarataraq, öncədən daralma ehtimalını azaltır.

• İnkişaf Etmiş Kontakt Materialları: Yüksək eriyish temperaturu və yaxşı termal iletkenlikə malik kontakt materiallarının istifadəsi, öncədən daralma zamanı kontakt zədəsini azaltmağa kömək edir. Kuprum-tungsten alaqları kimi materiallar, yüksək voltajlı açarlı təchizatda geniş şəkildə istifadə olunur.

• Soğutma Mekanizmləri: Puffer sistemi və ya məcburi qaz axını kimi soğutma mekanizmlərinin istifadəsi, arkdakı isti və kontakt səthlərindəki temperaturu azaltmağa kömək edir, bu da qalınlaşmanın riskini minimuma endirir.

• Mekaniki Dizayn İyileştirmələri: İşləmə mekanizminin açılırken qalınlaşmış nöqtələri kəsmək üçün kifayət qədər güc təmin etməsi, açarlı təchizatın düzgün açılmamasına səbəb olmayacaq.

• Mühafizə Sistemi: Aşkarlanma relaysı və xəta aşkarlama mekanizmləri kimi mühafizə sistemlərinin tətbiqi, qısra dairə şərtlərinə daha tez və intensiv cavab verməyə kömək edir, bu da arkanın müddətini və intensivliyini azaltır.

Nəticə

Öncədən daralma fenomeni, kontaktların fiziki olaraq toxunduğundan əvvəl arkanın başlanmasına istinad edir və açarlı təchizatda keçid operasiyasının mühüm hissəsidir. Bu, kontaktların məhv olunmasına, qalınlaşmasına və açar cihazının potensial arızasına səbəb olabilir. Öncədən daralmanın faktorlarına, elektrik sahasının qaldırılmasına və dielektrik ortamın xüsusiyyətlərinə anlayış, nəzərdə tutulan və işləyən açarlı təchizatın inkişaf etdirilməsi və idarə edilməsi üçün vacibdir. Uyğun azaltma strategiyalarının, yüksək dielektrik gücü olan dielektrik ortamlar, inkişaf etmiş kontakt materialları və soğutma mekanizmlərinin istifadəsi, öncədən daralmanın effektlerini minimuma endirərək, kontaktlarda və yük açarlarında açarlı təchizatın təhlükəsiz və etibarlı işləməsini təmin edir.