Lõigete tegemine lühiteevooma korral seadmekoridori jaoks

Kirjalik selgitus elektrivoolu ja eeltingimuse ilmenemise kohta lülitustehnikas

Lülitustehnikas, eriti lülituspõhjustajates (CB) ja laadilülitustehnikas (LBS), viitab elektrivoo loomine protsessile, kus elektriarv elektrisektsioonide sulgemisel algatab. See protsess ei ala täpselt siis, kui kontaktid füüsiliselt puutuvad üksteisesse, vaid võib toimuda mõne millisekundi varem fenomeni tõttu, mida nimetatakse eeltingimuseks. Allpool on selle fenomeni ja selle tagajärgede detailne selgitus.

1. Eeltingimus: Arvu algamine enne kontaktide puutumist

• Dielektriline murdmine: Kui kontaktid lähenevad üksteisele sulgemisel, tabab nende vahel olev dielektriline keskkond (nt õhk, SF6 või vakuum) dielektrilist murdmist. See juhtub selle tõttu, et kontaktide vaheline elektriväli tugevneb, kui need lähenevad. Kui väli tugevus ületab dielektrilise keskkonna dielektrilist tugevust, murdub vahetusala ja algatab vahetusalga.

• Elektriväli tekke: Kontaktide vahelise elektriväli tugevus kasvab, kui nad liiguvad üksteise suunas. See väli on proportsionaalne kontaktide vahelisele pingele ja pöördproportsionaalne nende vahelise kaugusega. Kui väli saab piisavalt tugevaks, tekitab see gaasi molekulide ioniseerimise vahetusala, mis viib elektrivoo kanali tekkele.

• Arvu algamine: Arv algab enne kontaktide tegelikku puutumist, tavaliselt mõne millisekundi varem. Selle varase arvu algamise nimetatakse eeltingimuseks. Eeltingimuse käigus tekib arv väikeses vahemaa kontaktide vahel ja elektrivool hakkab kulgema aru kaudu, mitte ootades kontaktide füüsilist puutumist.

2. Eeltingimuse tagajärjed

• Ülemäärane kontaktide pinnaväline lõhnemine: Kui eeltingimuses osaleva energia maht on suur, võib see põhjustada ülemäärast kontaktide pinnavälist lõhnemist. See on eriti probleemsena lühitingimustes, kus elektrivool võib olla äärmiselt suur. Lõhnenud metall kontaktide pinnaväljal võib viia kontaktide sidumiseni, kus kaks pinna sulameet.

• Kontaktide sidumine: Sidunenud kontaktid võivad takistada lülitustehnika järgmise avamiskäskluse korrektset vastendamist. Kui lülitustehnika töötamismehe ei paku piisavat jõudu sidunenud punktide murdmiseks, võib seade nurjuda avamisel, mis võib põhjustada potentsiaalseid ohusriske ja seadme kahjustusi.

• Lühitingimuste elektrivoolu omadused: Lühitingimuste elektrivood sisaldavad sageli DC komponenti, mis võib põhjustada elektrivoo huviolukorra oluliselt suurema kui puhas AC lühitingimuse elektrivoo huviolukorra. See suurem huvi võib rikkuda eeltingimuse mõju, viies tõsima kontaktide kahjustuse ja sidumise.

• Arvu pingelise sõltuvuse: Arvu (arvu pingelise) pingelise on suuresti sõltuv lülitustehnikas kasutatavast katkestamise keskkonnast. Isegi väga lühike arvul võib olla oluline pingelise langus lähedal elektroodile. See on selle tõttu, et arvu vastupidavus pole ühtlane selle pikkuse kogu ulatuses, ja piirkonnad lähedal elektroodile tendeerivad suurema vastupidavusega soojuse ja ioniseeritud osakeste koncentreerumise tõttu.

3. Valmistamine lühitingimustes

• Lülituspõhjustajad (CB): Lülituspõhjustajates on valmistamine lühitingimustes eriti väljakutsete täis. Suured elektrivoolude tasemed ja DC komponentide olemasolu võivad viia intensiivse arvu ja kontaktide kahjustuse. Kaasaegsed lülituspõhjustajad on disainitud edasijõuliste materjalide ja jahutamismehhanismidega, et vähendada neid mõjusid, kuid eeltingimus jääb endiselt mureks.

• Laadilülitustehnikad (LBS): Laadilülitustehnikad on ka eeltingimuse tõttu valmistamisel, eriti suure elektrivooluga rakendustes, haavatavad. Kuid LBS seadmete kasutatakse tavaliselt madalamate pingete ja elektrivooludega, kui lülituspõhjustajatel, nii et tõsise kontaktide kahjustuse risk on tavaliselt väiksem.

4. Lülitustehnika valmistamise etapid

Lülitustehnika valmistamise protsess jaguneb mitmesse etappi, nagu näidatakse joonisel:

• Etapp 1: Kontaktide esialgne lähenede: Kontaktid hakkavad liikuma üksteise poole, ja nende vahelise elektriväli tugevus hakka kasvama. Selles etapis ei kulgu elektrivool, kuid eeltingimuse potentsiaal kasvab.

• Etapp 2: Eeltingimuse arvu tekke: Kui kontaktid lähenevad, ületab elektriväli dielektrilise keskkonna dielektrilist tugevust, põhjustades dielektrilist murdmist. Eeltingimuse arv tekib ja elektrivool hakkab kulgema aru kaudu enne kontaktide füüsilist puutumist.

• Etapp 3: Kontaktide puutumine ja arvu ülekandmine: Kontaktid lõpuks füüsiliselt puutuvad üksteisesse, ja arv ülekandub kontaktide vahelistest vahemaa kontaktide pinnaväljale. Elektrivool jätkub nüüd sulgitud tsükli kaudu.

• Etapp 4: Steady-State Operation: Pärast kontaktide täielikku sulgemist, süsteem astub steady-state režiimi, ja elektrivool kulgeb sulgitud kontaktide kaudu ilma arvu ilma.

5. Vähendamise strateegiad

Eeltingimuse ja kontaktide sidumise mõjude vähendamiseks võidakse kasutada mitmeid disaini ja operatsioonilisi strateegiaid:

• Kõrget dielektrilist tugevust omavate dielektriliste keskkondade kasutamine: Kõrget dielektrilist tugevust omavate dielektriliste keskkondade, nagu SF6 gaas või vakuum, kasutamine vähendab eeltingimuse riski, nõudes kõrgemat elektrivälja, et algata murdmine.

• Edasijõuliste kontaktimaterjalide kasutamine: Kontaktimaterjalide, mis omavad kõrget lõhnemispunkti ja hea soojuse levivust, kasutamine aitab vähendada kontaktide kahjustust eeltingimuse käigus. Materjalid nagu kupari-tungstäänialligaadid on tavalised kõrgepingelises lülitustehnikas.

• Jahutamismehhanismid: Jahutamismehhanismide, nagu puffersisteemi või sundliku gaasi voolu, lisamine aitab segada soojust arust ja vähendada kontaktide pinnaväliste temperatuuri, vähendades sidumise riski.

• Mehaaniliste disaini parandused: Tagades, et töötamismehe pakub piisavat jõudu sidunenud punktide murdmiseks avamisel, saab takistada lülitustehnika ebaõnnestumist avamisel.

• Kaitsemeetodid: Kaitsemeetodite, nagu ülepingereleed ja veakohandamismeetodite, rakendamine aitab kiiremini tuvastada ja reageerida lühitingimustele, vähendades arvu kestust ja tugevust.

Järeldus

Eeltingimuse fenomen, kus arv algab enne kontaktide füüsilist puutumist, on lülitustehnika valmistamise protsessi kriitiline aspekt. See võib viia ülemääraste kontaktide kahjustusteni, sidumiseni ja potentsiaalse lülitustehnika ebaõnnestumiseni. Eeltingimuse panustavaid tegureid, nagu elektriväli tekke ja dielektrilise keskkonna omadused, mõistmise on oluline lülitustehnika disainimiseks ja kasutamiseks. Vastavate vähendamise strateegiate, nagu kõrget dielektrilist tugevust omavate dielektriliste keskkondade, edasijõuliste kontaktimaterjalide ja jahutamismehhanismide kasutamise abil saab vähendada eeltingimuse mõjusid, tagades lülitustehnika turvalise ja usaldusväärse toimimise nii lülituspõhjustajates kui ka laadilülitustehnikas.