مزایا و کاربردهای برشکنندههای خلأ ولتاژ پایین
آبیکهای خلأ با ولتاژ پایین: مزایا، کاربردها و چالشهای فنی
به دلیل ولتاژ کمتر، آبیکهای خلأ با ولتاژ پایین نسبت به نوع با ولتاژ متوسط دارای فاصله تماس کوچکتری هستند. در این فواصل کوچک، تکنولوژی میدان مغناطیسی عرضی (TMF) برای قطع جریانهای کوتاهمداری بالا متفوّقتر از میدان مغناطیسی محوری (AMF) است. هنگام قطع جریانهای بزرگ، قوس خلأ تمایل دارد به حالت قوس محدود شده تمرکز یابد که مناطق فرسودگی محلی میتوانند به نقطه جوش فلز تماس برسند.
بدون کنترل صحیح، نواحی گرم شده روی سطح تماس مقدار زیادی بخار فلزی تولید میکنند که میتواند منجر به شکست الکتریکی فاصله تماس تحت ولتاژ بازیابی گذرا (TRV) پس از صفر شدن جریان شود و این موجب شکست قطع میشود. اعمال یک میدان مغناطیسی عرضی - عمود بر ستون قوس - در داخل قطعه خلأ باعث میشود قوس محدود شده به سرعت روی سطح تماس چرخیده و این کار به طور قابل توجهی فرسودگی محلی را کاهش میدهد، افزایش بیش از حد دما در لحظه صفر شدن جریان را جلوگیری میکند و بنابراین توان قطع آبیک را به طور قابل توجهی افزایش میدهد.
مزایای آبیکهای خلأ:
تماسها نیازی به نگهداری ندارند
عمر عملکرد طولانی، با عمر الکتریکی تقریباً برابر با عمر مکانیکی
قطعههای خلأ میتوانند در هر جهتی نصب شوند
عملکرد بدون صدای بلند
خطر آتشسوزی یا انفجار وجود ندارد؛ قوس کاملاً در داخل ظرف خلأ بسته شده قرار دارد که آنها را برای محیطهای خطرناک و ضد انفجار مانند معادن زغالسنگ مناسب میکند
عملکرد توسط شرایط محیطی اطراف مانند دمای هوا، گرد و غبار، رطوبت، ابخره نمک یا ارتفاع تأثیر نمیپذیرد
توانایی تحمل ولتاژ بالا در فواصل خلأ بسیار کوچک
قطع جریان معمولاً در اولین عبور صفر جریان انجام میشود
دوستانه با محیط و قابل بازیافتی
آبیکهای خلأ با ولتاژ پایین دارای حفاظت جامع، تواناییهای اندازهگیری گسترده و ویژگیهای تشخیصی غنی مشابه آبیکهای معمولی هوا (ACBs) هستند. با این حال، آنها مزایای برتری از جمله تحمل الکتریکی و مکانیکی بیشتر، تعداد بیشتری عملیات قطع کوتاهمداری نرمال، توانایی قطع قوس قویتر و عملکرد "صفر قوس" واقعی را 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 فراهم میکنند که از تلفات انتقال کاهش میدهند. فراتر از حفاظت خط، این آبیکها میتوانند موتورها (با رعایت الزامات GB50055) و مولدها (با رعایت الزامات GB755) را نیز محافظت کنند و به کاربران یک راهحل حفاظت توزیع برق با ولتاژ پایین امنتر، قابل اعتمادتر و جامعتر ارائه میدهند.
چرا آبیکهای خلأ در کاربردهای با ولتاژ پایین به طور گستردهتری استفاده نمیشوند؟
دلیل اصلی در تقاضای انرژی قابل توجه مکانیسم عملیاتی است:
آبیکهای با ولتاژ پایین معمولاً از مکانیسمهای عملیاتی سبک وزن با قطعات فشرده استفاده میکنند. در مقابل، آبیکهای خلأ نیاز به انرژی عملیاتی قابل توجهتری دارند - به ویژه آنهایی که برای کاربردهای با ظرفیت قطع بالا طراحی شدهاند. به دلیل فاصله تماس کوچک، خاموش کردن قوس نیاز به انرژی شدید دارد. برای تحمل نیروهای مغناطیسی در هنگام قطع خطای، فشار تماس بالا ضروری است. به عنوان مثال:
آبیک خلأ 31.5kA نیاز به نیروی تماس تقریباً 3200N دارد.
برای حفظ فشار کافی پس از فرسودگی تماس، سفر تماس 4mm مورد نیاز است.
بنابراین، انرژی کل مورد نیاز از تماس تا بسته شدن کامل بسیار بیشتر از آبیکهای هوایی است.
نیازهای انرژی خاص شامل:
45 جول برای آبیک 40kA (نیروی تماس: 4200N)
63 جول برای آبیک 50kA (نیروی تماس: 6200N)
بنابراین، مکانیسم عملیاتی باید به طور قابل توجهی تقویت شود تا این نیازها را برآورده کند. برای کاربرد با ولتاژ پایین 100kA، انرژی مورد نیاز توسط قطعه خلأ از ظرفیت مکانیسمهای عملیاتی استاندارد با ولتاژ پایین فراتر میرود.
بهروزرسانی کامل ضروری است - فنرهای ذخیرهسازی انرژی بزرگتر، افزایش ضربه فشردهسازی فنر و غیره. برخی از مکانیزمهای موجود دارای فشردهسازی کم (به عنوان مثال فقط 25mm) هستند و حتی افزایش سختی فنر نمیتواند انرژی کافی را تأمین کند. به جای آن، نیاز به مکانیزمهای با ضربه طولانیتر است. همانطور که در آبیکهای خلأ با ولتاژ متوسط مشاهده میشود، فنرهای پیشران شده توسط کام معمولاً بیش از 50mm تمدد مییابند که این امکان ذخیرهسازی انرژی کافی را فراهم میکند. علاوه بر این، مقاومت مکانیکی کلی، سختی و سختی مکانیسم عملیاتی باید برای مدیریت نیروهای بالا تقویت شود.
