fördelar och tillämpningar av lågspänningsvakuumkrets Brytare

کم‌ولتاژ شکن‌های خلاء: مزایا، کاربردها و چالش‌های فنی

به دلیل نرخ ولتاژ پایین‌تر، شکن‌های خلاء کم‌ولتاژ دارای فاصله تماس کوچک‌تری نسبت به نوع میان‌ولتاژ هستند. در این فواصل کوچک، تکنولوژی میدان مغناطیسی عرضی (TMF) برای قطع جریان‌های کوتاه‌مدار بالا برتر از میدان مغناطیسی محوری (AMF) است. هنگام قطع جریان‌های بزرگ، قوس خلاء تمایل دارد به حالت قوس تنگ گرفته شود که مناطق فرسایش محلی می‌توانند به نقطه جوش مواد تماس برسند.

بدون کنترل صحیح، مناطق گرم شده روی سطح تماس بخار فلزی زیادی را آزاد می‌کنند که می‌تواند منجر به شکست الکتریکی فاصله تماس تحت ولتاژ بازیابی موقت (TRV) پس از صفر شدن جریان شود و این موجب شکست قطع می‌شود. اعمال یک میدان مغناطیسی عرضی - عمود بر ستون قوس - در داخل مدارباز خلاء قوس تنگ را به سرعت روی سطح تماس می‌چرخاند. این عمل به طور قابل توجهی فرسایش محلی را کاهش می‌دهد، افزایش بیش از حد دما در صفر شدن جریان را جلوگیری می‌کند و بنابراین توان قطع شکن را به شدت افزایش می‌دهد.

مزایای شکن‌های خلاء:

• تماس‌ها نیازی به نگهداری ندارند

• عمر عملکرد طولانی، با عمر الکتریکی تقریباً برابر با عمر مکانیکی

• مداربازهای خلاء می‌توانند در هر جهتی نصب شوند

• عملکرد بدون صدا

• خطر آتش‌سوزی یا انفجار وجود ندارد؛ قوس کاملاً در داخل ظرف خلاء بسته حبس شده است که آن‌ها را برای محیط‌های خطرناک و ضد انفجار مانند معادن ذغال سنگ مناسب می‌کند

• عملکرد توسط شرایط محیطی اطراف مانند دما، غبار، رطوبت، ابخره نمک یا ارتفاع تأثیر نمی‌پذیرد

• توانایی تحمل ولتاژ بالا در فواصل خلاء بسیار کوچک

• قطع جریان معمولاً در اولین عبور صفر جریان انجام می‌شود

• دوستانه برای محیط و قابل بازیافت آسان

شکن‌های خلاء کم‌ولتاژ دارای حفاظت جامع، توانایی‌های اندازه‌گیری گسترده و ویژگی‌های تشخیصی غنی مشابه شکن‌های مداری هوا (ACBs) متعارف هستند. با این حال، آن‌ها مزایای برتری شامل تحمل الکتریکی و مکانیکی بیشتر، تعداد بیشتر عملیات قطع کوتاه‌مدار نرخی، توانایی قطع قوس قوی‌تر و عملکرد "صفر قوس" واقعی ارائه می‌دهند.

این ویژگی‌ها آن‌ها را به ویژه برای محیط‌های سخت و سیستم‌های ولتاژ بالا با فرکانس پایین مانند AC690V و 1140V در پیکربندی‌های TN، TT و IT - که معمولاً در کاربردهای فتوولتائیک و بادی یافت می‌شوند - مناسب می‌کنند. آن‌ها سیستم‌های جمع‌آوری ولتاژ بالا را امکان‌پذیر می‌کنند که ضایعات انتقال را کاهش می‌دهند. فراتر از محافظت خط، این شکن‌ها می‌توانند موتورها (با رعایت نیازمندی‌های GB50055) و مولد‌ها (با رعایت استاندارد GB755) را نیز محافظت کنند و به کاربران یک راه‌حل محافظت توزیع برق کم‌ولتاژ ایمن‌تر، قابل اعتماد‌تر و جامع ارائه می‌دهند.

چرا شکن‌های خلاء در کاربردهای کم‌ولتاژ به طور گسترده‌تری استفاده نمی‌شوند؟

دلیل اصلی در تقاضای انرژی قابل توجه مکانیسم عملکردی است:

شکن‌های مداری کم‌ولتاژ معمولاً از مکانیسم‌های عملکردی سبک وزن با اجزای فشرده استفاده می‌کنند. در مقابل، شکن‌های خلاء به انرژی عملکردی قابل توجه‌تری نیاز دارند - به ویژه آنهایی که برای کاربردهای ظرفیت قطع بالا طراحی شده‌اند. به دلیل فاصله تماس کوچک، خاموش کردن قوس نیاز به انرژی شدید دارد. برای تحمل نیروهای الکترومغناطیسی در هنگام قطع خطا، فشار تماس بالا ضروری است. به عنوان مثال:

• یک شکن خلاء 31.5kA نیاز به نیروی تماس تقریباً 3200N دارد.

• برای حفظ فشار کافی پس از فرسایش تماس، سفر تماس 4mm لازم است.

• بنابراین، انرژی کلی مورد نیاز از تماس تا بسته شدن کامل بسیار بیشتر از شکن‌های مداری هوا است.

نیازهای انرژی خاص شامل:

• 45 ژول برای یک شکن 40kA (نیروی تماس: 4200N)

• 63 ژول برای یک شکن 50kA (نیروی تماس: 6200N)

بنابراین، مکانیسم عملکردی باید به طور قابل توجهی تقویت شود تا این نیازها را برآورده کند. برای یک کاربرد کم‌ولتاژ 100kA، انرژی مورد نیاز توسط مدارباز خلاء از ظرفیت مکانیسم‌های عملکردی استاندارد کم‌ولتاژ فراتر می‌رود.

یک به‌روزرسانی کامل لازم است - فنرهای ذخیره انرژی بزرگ‌تر، فشار بیشتر فنر، و غیره. برخی از مکانیسم‌های موجود فشار کم (مثلاً فقط 25mm) دارند و حتی افزایش سختی فنر نمی‌تواند انرژی کافی را تأمین کند. به جای آن، مکانیسم‌هایی با فشار طولانی‌تر نیاز است. همان‌طور که در شکن‌های خلاء میان‌ولتاژ مشاهده می‌شود، فنرهای محرک توسط کام اغلب بیش از 50mm امتداد می‌یابند که امکان ذخیره انرژی کافی را فراهم می‌کند. علاوه بر این، قدرت مکانیکی کلی، سختی و سختی مکانیسم عملکردی باید بهبود یابد تا نیروهای بالا را مدیریت کند.