Gervilun við skammstöðuströmu fyrir skynjara
Nángrun lýsing á því hvernig straumur fer og fyrirbyrjunarsparki kemur upp í skiptavélum
Í skiptavélum, sérstaklega í straumsbrotari (CB) og belastingsbrotari (LBS), merkir ferð straumsins aðferðina sem myndar elektrískan boga þegar tengingarnar byrja á að loka. Þessi ferill hefst ekki nákvæmlega þegar tengingarnar snertast einkannsverkis, heldur getur hann komið nokkrar millisekúndur fyrir ofan vegna atburðar sem kallast fyrirbyrjunarsparki. Hér er nángrunn lýsing á þessum atburði og afleiðingum hans.
Fyrirbyrjunarsparki: Uppruni bogans áður en tengingarnar snertast
Dielektrísk brotun: Þegar tengingarnar nálga hver annan á lokatímabili, fer dielektrískur miðill ( eins og loft, SF6 eða vakuum ) á milli þeirra í brot. Þetta gerist vegna þess að rafstraumsvæðið í bilinu milli tenginganna stækkar sem þær koma nærum. Þegar styrkur svæðisins yfirgengur dielektrísk styrk miðilsins, brotnar bilinu og byrjar skiptaboginn.
Bygging rafstraumsvæðis: Rafstraumsvæðið milli tenginganna byggist upp sem þær færa sig mot ein annan. Þetta væði er samhverfa spennu yfir tengingarnar og andsamhverfa fjarlægðar milli þeirra. Þegar væðið verður nógu sterkur, valdar það ioniseringu gassmolekula í bilinu, sem leidir til þess að leiðganga formast fyrir strauminn til að fara.
Uppruni bogans: Boginn byrjar áður en tengingarnar snertast, venjulega nokkrar millisekúndur fyrir ofan. Þessi fyrirbyrjun bogans kallast fyrirbyrjunarsparki. Á meðan fyrirbyrjunarsparkin er, formast boginn í litlu bilinu milli tenginganna, og straumur byrjar að fara gegnum bogan, ekki biður um að tengingarnar snertist fysisk.
Afleiðingar fyrirbyrjunarsparkis
Of mikil smeltun við tangar: Ef orka sem fer í fyrirbyrjunarsparki er mikil, getur hún valdi of mikilli smeltun við tangar. Þetta er sérstaklega vandamál í kortslóðaraforstöfum, þar sem straumurinn getur verið mjög hátt. Smeltaði málmi á við tangar getur leitt til að tangar varpu saman, þar sem tveir flatarmiklar bindast saman.
Varpan tangar: Varpaðar tangar geta forðast að skiptavélin reyni rétt að svara við næstu opningarbeði. Ef virkni skiptavélarinnar gerir ekki nokkurn stuðul til að bryta varpunarpunkta, getur hún mistekt að opna rétt, sem getur leitt til öryggishættu og timboða.
Eiginleikar kortslóðarastraums: Kortslóðarastraumar innihalda oft DC-hluta, sem getur valdi því að toppgildi straumsins verði mikið hárr en rennandi kortslóðarastraums. Þessi áhrif geta verst viðfangsefni fyrirbyrjunarsparkis, sem leidir til að tungumál tangar og varpun verði mikið værr.
Bogaspenna: Spenna yfir bogan (bogaspenna) er mjög háð skiptamiðli sem notað er í skiptavélinni. Jafnvel með mjög stuttum bogalengdum, getur verið mikil spennumynd undir eldeildunum. Þetta er vegna þess að bogaviðmiði er ekki jafnt alls vegar, og svæði nær eldeildunum tenda til að hafa hærri viðmið vegna hita og ioniseraðra partikla.
Gerð við kortslóðaraforstöfum
Straumsbrotari (CB): Í straumsbrotum er gerð við kortslóðaraforstöfum sérstaklega erfitt. Há straumsgildi og til staðar DC-hluti getur leitt til sterks bogans og tangaslag. Nýir straumsbrotar eru búinn til með framfarandi efni og kjölakerfi til að minnka þessar áhrif, en fyrirbyrjunarsparki er ennþá athugaður.
Belastingsbrotari (LBS): Belastingsbrotar eru líka fylgilegar fyrir fyrirbyrjunarsparki við gerð, sérstaklega í hástraumsvæðum. En LBS-vélar eru venjulega notuð í lægra spennu og straum en straumsbrot, svo hættan af tungumál tangar er almennt lægri.
Stigi gerðar í skiptavélinni
Gerð skiptavélsins má skipta í nokkrar stigi, eins og sýnt er í myndinni:
Stig 1: Fyrsta nálun tenginga: Tengingarnar byrja á að færa sig mot ein annan, og rafstraumsvæðið milli þeirra byrjar að byggjast upp. Í þessu stigi fer enginn straum, en möguleiki á fyrirbyrjunarsparki er aukast.
Stig 2: Myndun fyrirbyrjunarsparka: Þegar tengingarnar koma nærum, fer rafstraumsvæðið yfir dielektrísk styrk miðilsins, sem valdar dielektrísku brotun. Fyrirbyrjunarsparki myndast, og straumur byrjar að fara gegnum bogan áður en tengingarnar snertast.
Stig 3: Snerting tenginga og flutningur bogans: Tengingarnar snertast endanlega, og bogan fluttast frá bilinu milli tenginganna yfir á við tangar. Straumur fer samt áfram gegnum nú lokuða ljósleið.
Stig 4: Staðbundið hreyfing: Eftir að tengingarnar hafa lokuð fullkomlega, fer kerfið yfir í staðbundið hreyfing, og straumur fer gegnum lokuð tengingar án neinar bogans.
Aðstoðarkerfi
Til að minnka áhrif fyrirbyrjunarsparka og varpun tangar, má nota nokkrar hönnunar- og starfsaðferðir:
Notkun hágóðrar dielektrískar styrks miðila: Notkun miðila með hágóðra dielektrískar styrk, eins og SF6 gas eða vakuum, getur minnkað líklegu á fyrirbyrjunarsparki með því að krefjast hærra rafstraumsvæðis til að byrja brotun.
Frámfarandi efni fyrir tengingar: Notkun efna fyrir tengingar með há smeltpunkt og góða hitaveitu getur hjálpað að minnka tangaslag við fyrirbyrjunarsparki. Efni eins og kopar-tungsten legemenn eru venjulega notað í háspenna skiptavélinni.
Kjölakerfi: Innifal kjölakerfa, eins og pufa kerfi eða tvanginn gassflæði, getur hjálpað að dreifa hita frá boganum og minnka hita við tangar, sem minnkar hættuna á varpun.
Virkni hönnun: Trygging að virkni gefi nokkurn stuðul til að bryta allar varpunarpunkta við opningartímabil getur forðast að skiptavélan mistekti að opna rétt.
Verndarkerfi: Inngrip verndarkerfa, eins og ofstraum relæ og villauppgötunarkerfi, getur hjálpað að uppgötu og svara kortslóðaraforstöfum hratt, sem minnkar tíma og styrk bogans.
Ályktun
Fyrirbyrjunarsparki, þar sem bogan byrjar áður en tengingarnar snertast, er mikilvægur hluti af gerð skiptavéls. Hann getur leitt til of mikils tangaslags, varpunar, og mögulega misfall skiptavélar. Skilningur á þeim þægindum sem hafa áhrif á fyrirbyrjunarsparki, eins og bygging rafstraumsvæðis og eiginleika miðilsins, er grunnur fyrir hönnun og starf skiptavéls. Með því að nota viðeigandi aðstoðarkerfi, eins og hágóðra dielektrískar styrks miðila, frámfarandi efni fyrir tengingar, og kjölakerfi, getur áhrif fyrirbyrjunarsparka verið minnkuð, sem tryggir örugg og örugga starf skiptavéls bæði í straumsbrotum og belastingsbrotum.
