Izveidošana apjukuma strāvas apstākļos izslēgļiem
Detaļas par strāvas plūsmas veidošanu un iepriekšējo sprādziņu uzlādējumos
Uzlādējumos, īpaši līkstrāves izbeidzējos (CB) un slodzes izbeidzējos (LBS), strāvas plūsmas veidošana attiecas uz procesu, kurā elektriskā sprādziņa tiek sākta, kad kontaktpunkti sāk slēgties. Šis process nesākas tieši tad, kad kontaktpunkti fiziski saskaras, bet var notikt pāris milisekundēs agrāk dēļ parādības, kas pazīstama kā iepriekšējā sprādziņa. Zemāk ir sniegts šīs parādības detaļu izskaidrojums un tās sekas.
Iepriekšējā sprādziņa: Sprādziņas sākums pirms kontaktpunktu saskaršanās
Dielektrikuma sabrukums: Kad kontaktpunkti tuvojas viens otram slēgšanas operācijā, starp tiem esošais izolierējošais medija (piemēram, gaisa, SF6 vai vakuumu) piedzīvo dielektrikuma sabrukumu. Tas notiek, jo elektromagnētiskā lauka stipruma starplaikne starp kontaktpunktiem pieaug, kad tie nonāk tuvāk. Kad lauka stipruma pārsniedz izolierējošā medija dielektrikuma spēju, starplaikne sabrūk, un tiek sākta pārslēguma sprādziņa.
Elektromagnētiskā lauka uzbūve: Elektromagnētiskais lauks starp kontaktpunktiem uzbūvējas, kad tie kustās viens pret otru. Šis lauks ir proporcionāls spriegumam starp kontaktpunktiem un inversproporcionāls attālumam starp tiem. Kad lauks kļūst pietiekami stiprs, tas izraisa gāzu molekulu jonizāciju starplaiknē, veidojot vadošu ceļu, pa kuru var plūst strāva.
Sprādziņas sākums: Sprādziņa tiek sākta pirms kontaktpunktu fiziķas saskaršanās, parasti pāris milisekundēm agrāk. Šis agrākais sprādziņas sākums sauc par iepriekšējo sprādziņu. Iepriekšējā sprādziņā sprādziņa veidojas mazā starplaiknē starp kontaktpunktiem, un strāva sāk plūst caur sprādziņu, neuzgaidot, kamēr kontaktpunkti fiziķi saskarsies.
Iepriekšējās sprādziņas sekas
Pārmērīga kontaktpunktu virsmu aplijukojums: Ja iepriekšējās sprādziņas enerģija ir liela, tā var izraisīt pārmērīgu kontaktpunktu virsmu aplijukojumu. Šis jautājums ir īpaši problēmatisks īssaites nosacījumos, kad strāva var būt ļoti augsta. Aplijukusie metāla gabali uz kontaktpunktu virsmām var izraisīt kontaktpunktu savienošanos, kad divas virsmas saplūst kopā.
Kontaktpunktu savienošanās: Savienotie kontaktpunkti var traucēt pārslēguma ierīces atbilstošai reakcijai nākamajai atveršanas komandai. Ja uzlādējuma darbības mehānisma nepiedāvā pietiekamu spēku, lai sadalītu savienoto punktus, ierīce var nespēt pareizi atvērt, izraisot potenciālas drošības riskas un aprīkojuma bojājumu.
Īssaites strāvas raksturlielumi: Īssaites strāvās bieži ir DC komponents, kas var izraisīt strāvas maksimālo vērtību, kas daudz augstāka nekā tīras AC īssaites strāvas. Šis palielinātais maksimālais strāvas līmenis var pasliktināt iepriekšējās sprādziņas efektus, izraisot smagākus kontaktpunktu bojājumus un savienošanos.
Sprādziņas sprieguma atkarība: Spriegums pār sprādziņu (sprādziņas spriegums) ir ļoti atkarīgs no totriešanas medija, ko izmanto uzlādējumos. Pat ar ļoti īsām sprādziņu garumiem var būt nozīmīgi sprieguma kritumi blakus elektrodām. Tā kā sprādziņas pretestība nav vienmērīga tās garumā, un apgabali tuvu elektrodām bieži vien ir ar augstāku pretestību dēļ siltuma un jonizēto daļiņu koncentrācijas.
Veidošana īssaites nosacījumos
Līkstrāves izbeidzēji (CB): Līkstrāves izbeidzēju veidošana īssaites nosacījumos ir īpaši grūta. Augstie strāvas līmeņi un DC komponenta klātbūtne var izraisīt intenzīvu sprādziņu un kontaktpunktu bojājumus. Modernie līkstrāves izbeidzēji ir izstrādāti ar moderniem materiāliem un dzesēšanas mehānismiem, lai samazinātu šos efektus, bet iepriekšējā sprādziņa joprojām ir problēma.
Slodzes izbeidzēji (LBS): Slodzes izbeidzēji arī ir nogurdīgi pret iepriekšējo sprādziņu veidošanas laikā, īpaši augstās strāvas aplikācijās. Tomēr, LBS ierīces parasti tiek izmantotas zemāksprieguma un zemākas strāvas aplikācijās salīdzinājumā ar līkstrāves izbeidzējiem, tāpēc smaga kontaktpunktu bojājuma risks ir vispārīgi zemāks.
Uzlādējuma veidošanas posmi
Uzlādējuma veidošana var tikt sadalīta vairākos posmos, kā redzams attēlā:
Posms 1: Kontaktpunktu sākotnējā tuvošanās: Kontaktpunkti sāk kustēties viens pret otru, un starp tiem sāk uzbūvēties elektromagnētiskais lauks. Šajā posmā neplūst strāva, bet iepriekšējās sprādziņas potenciālis pieaug.
Posms 2: Iepriekšējās sprādziņas veidošanās: Kad kontaktpunkti tuvojas, elektromagnētiskais lauks pārsniedz izolierējošā medija dielektrikuma spēju, izraisot dielektrikuma sabrukumu. Tieks sākta iepriekšējā sprādziņa, un strāva sāk plūst caur sprādziņu pirms kontaktpunktu saskaršanās.
Posms 3: Kontaktpunktu saskaršanās un sprādziņas pārcelšana: Kontaktpunkti beidzot fiziķi saskaras, un sprādziņa pārcelta no starplaiknes starp kontaktpunktiem uz kontaktpunktu virsmām. Strāva turpinās plūst caur tagad aizvērto shēmu.
Posms 4: Stabilā stāvokļa darbība: Pēc tam, kad kontaktpunkti pilnībā aizvērti, sistēma nonāk stabilā stāvoklī, un strāva plūst caur aizvērtiem kontaktpunktiem bez sprādziņas.
Samazināšanas stratēģijas
Lai minimizētu iepriekšējās sprādziņas un kontaktpunktu savienošanās efektus, var izmantot vairākas dizaina un darbības stratēģijas:
Augstās dielektrikuma spējas izolierējošo mediju izmantošana: Izolierējošo mediju, piemēram, SF6 gāzes vai vakuumu, ar augstu dielektrikuma spēju izmantošana var samazināt iepriekšējās sprādziņas iespējamību, prasot augstāku elektromagnētisko lauku, lai sāktu sabrukumu.
Moderni kontaktpunktu materiāli: Materiālu, ar augstu talāšanās temperatūru un labu termisko vedamību, izmantošana var palīdzēt samazināt kontaktpunktu bojājumus iepriekšējās sprādziņas laikā. Materiāli, piemēram, varš-kobaltu legāti, bieži tiek izmantoti augstsprieguma uzlādējumos.
Dzesēšanas mehānismi: Dzesēšanas mehānismu, piemēram, pufošanas sistēmas vai piespiedēja gāzes plūsmas, ieviešana var palīdzēt atdalīt sprādziņas siltumu un samazināt kontaktpunktu virsmu temperatūru, samazinot savienošanās risku.
Mehāniskās izstrādājuma uzlabojumi: Uzdevums, lai darbības mehānisma nodrošinātu pietiekamu spēku, lai sadalītu jebkurus savienotos punktus atveršanas operācijā, var novērst uzlādējuma neveiksmīgu atvēršanu.
Aizsardzības sistēmas: Aizsardzības sistēmu, piemēram, pārstrāvas releju un kļūdas detektāju, ieviešana var palīdzēt ātrāk noteikt un reaģēt uz īssaites situācijām, samazinot sprādziņas ilgumu un intensitāti.
Secinājums
Iepriekšējās sprādziņas parādība, kad sprādziņa tiek sākta pirms kontaktpunktu fiziķas saskaršanās, ir kritiska aspekts uzlādējuma veidošanas operācijā. Tā var izraisīt pārmērīgu kontaktpunktu bojājumu, savienošanos un potenciālu pārslēguma ierīces neveiksmību. Iepriekšējās sprādziņas faktoru, piemēram, elektromagnētiskā lauka uzbūvi un izolierējošā medija raksturlielumi, izpratne ir būtiska, lai izstrādātu un darbinātu uzticamus uzlādējumus. Lietojot atbilstošas samazināšanas stratēģijas, piemēram, augstās dielektrikuma spējas izolierējošo mediju, modernus kontaktpunktu materiālus un dzesēšanas mehānismus, iepriekšējās sprādziņas efekti var tikt minimizēti, nodrošinot drošu un uzticamu uzlādējumu darbību gan līkstrāves izbeidzējos, gan slodzes izbeidzējos.
