Zasada działania wysokonapięciowego przerywacza próżniowego
Wzmacnianie wytrzymałości dielektrycznej w lukiach próżniowych dla izolacji wysokiego napięcia
Istnieją głównie dwie metody zwiększenia wytrzymałości dielektrycznej luku próżniowego, aby spełnić wymagania izolacyjne przy wysokim napięciu (HV):
Zwiększenie odległości kontaktowej w konfiguracji z dwoma kontaktami: W próżni przebicie jest przede wszystkim efektem powierzchniowym, silnie zależnym od stanu powierzchni kontaktowych. W przeciwieństwie do gazu SF6, gdzie przebicie jest przede wszystkim efektem objętościowym, który rośnie liniowo wraz z długością luku, przebicie w próżni zależy bardziej od jakości i stanu powierzchni kontaktowych. Wytrzymałość dielektryczna w próżni pokazuje doskonałą wydajność nawet przy małych lukach (2-4 mm), ale stopniowo się nasyci, gdy długość luku przekracza ten zakres. Zatem zwiększenie odległości kontaktowej może wzmacniać wytrzymałość dielektryczną, ale tylko do pewnego momentu, po którym dalsze zwiększanie długości luku przynosi coraz mniejsze korzyści.
Ustawienie dwóch lub więcej luków szeregowo (wyłączniki wieloprzerzutowe): Wyłącznie wieloprzerzutowe są zaprojektowane tak, aby rozprowadzać napięcie równomiernie na wielu lukach, zapewniając spójną wydajność zarówno podczas normalnej eksploatacji, jak i podczas przełączania. Ustawiając dwa lub więcej luków szeregowo, można osiągnąć niezbędny poziom napięcia wytrzymałości z całkowitą odległością kontaktową, która jest mniejsza niż ta, która byłaby wymagana przy jednym luku. Ten podejście wykorzystuje zasadę idealnego rozdziału napięcia między lukami, gdzie każdy luk dzieli równą część całkowitego napięcia. Często stosowane są kondensatory rozdzielające, aby zapewnić równomierne rozłożenie napięcia na wszystkich przerwach, co dodatkowo zwiększa niezawodność i wydajność systemu.
Zalety konfiguracji wieloprzerzutowej:
Krótsza całkowita długość luku: Osiąga wymaganą wytrzymałość dielektryczną z krótszą całkowitą odległością kontaktową w porównaniu do konfiguracji z jednym lukiem.
Poprawione rozłożenie napięcia: Zapewnia, że każdy luk ponosi równą część napięcia, obniżając stres na poszczególnych kontaktach i poprawiając ogólną stabilność systemu.
Zwiększona niezawodność: Redukuje prawdopodobieństwo przebicia poprzez rozłożenie napięcia na wiele punktów, co sprawia, że system jest bardziej odporny na chwilowe przepięcia.
Podsumowując, choć zwiększenie odległości kontaktowej w konfiguracji z dwoma kontaktami może poprawić wytrzymałość dielektryczną w próżni, jest ograniczone przez efekt nasycenia dla dłuższych luków. Z drugiej strony, ustawienie wielu luków szeregowo, szczególnie z użyciem kondensatorów rozdzielających, oferuje bardziej efektywny i niezawodny sposób osiągnięcia niezbędnej wytrzymałości dielektrycznej dla zastosowań wysokiego napięcia. Ta metoda pozwala na lepsze rozłożenie napięcia i może znacznie zmniejszyć całkowitą odległość kontaktową, co czyni ją preferowanym wyborem dla izolacji wysokiego napięcia w wyłączeniach wieloprzerzutowych.
