יתרונות ומשימות של מפסקים וקואם נמוך-מתח
מפסקים וואקום בדימוי נמוך: יתרונות, יישומים והallenges טכניים
בשל דירוג מתח נמוך יותר, למפסקים וואקום בדימוי נמוך יש פער מגע קטן יותר בהשוואה לסוגי מתח בינוני. תחת פערים קטנים כאלה, טכנולוגיית השדה המגנטי הצידי (TMF) עדיפה על השדה המגנטי האקסילי (AMF) לפסק זרמים קצרים גבוהים. כאשר מפסיקים זרמים גדולים, הקשת הוואקום נוטה להתרכז לקצב קשת מוגבל, שבו אזורים מקומיים של שחיקה יכולים להגיע לנקודת הרתיחה של חומר המגע.
ללא שליטה מתאימה, אזורים חמים מדי על פני המגע משחררים גז מתכת עודף, שיכול להוביל לקריסת דילקטרית של הפער המגע תחת מתח השחזור הזמני (TRV) לאחר אפס הזרם, מה שגורם לכישלון הפסק. שימוש בשדה מגנטי צידי - אנכי לקולונה של הקשת - בתוך מפסק הוואקום מפעיל את הקשת המוגבלת לסיבוב מהיר על פני המגע. זה מפחית באופן משמעותי את השחיקה המקומית, מונע עלייה טמפרטורה עודפת באפס הזרם, ובכך מגביר בצורה רבה את יכולת הפסק של המפסק.
יתרונות של מפסקים וואקום:
המגעים לא דורשים תחזוקה
חיי פעולה ארוכים, עם חיי חשמל כמעט שווים לחיי מכאניקה
ניתן להתקין מפסקים וואקום בכל כיוון
פעולת שתיקה
אין סיכון לשריפה או פיצוץ; הקשת מוכלת לחלוטין בתוך תא הוואקום הסגור, מה שהופך אותם מתאים לסביבות מסוכנות, כגון מכרות פחם
ביצועים אינם מושפעים מאילו תנאי סביבה כמו טמפרטורה, אבק, לחות, ערפל מלח או גובה
יכולת לספוג מתחים גבוהים מעל פערים וואקום קטנים מאוד
הפסקת הזרם בדרך כלל מושלמת במעבר הראשון לאפס הזרם
ידידותיים לסביבה וקלים לשיקום
מפסקים וואקום בדימוי נמוך חולקים את אותו הגנה מקיפה, יכולות מדידה רבות ומגוונות, ותכונות אבחון עשירות כמו מפסקי אוויר קונבנציונליים (ACBs). עם זאת, הם מציעים יתרונות עליונים, כולל עמידות חשמלית ומכאנית גבוהה יותר, מספר גדול יותר של פעולות הפסקת קצר-مدار מדורגות, יכולת כיבוי קשת חזקה יותר, וביצוע "אפס קשת" אמיתי.
מאפיינים אלה הופכים אותם במיוחד מתאימים לסביבות קשות ומערכות מתח נמוך בתדר נמוך כמו AC690V ו-1140V בסיכונים TN, TT ו-IT - נפוצים במשימות פוטו-וולטיות ואנרגיה רוח. הם מאפשרים מערכות אסיפת מתח גבוה המפחיתות אבדות העברה. מעבר להגנה על קו, המפסקים הללו יכולים גם להגן על מנועים (לפי דרישות GB50055) וגנרטורים (לפי תקני GB755), ומספקים למשתמשים פתרון הגנה על הפצה חשמלית נמוכה בטוח, надежное и всестороннее решение для защиты низковольтного распределения электроэнергии.
מדוע מפסקים וואקום אינם נמצאים בשימוש רחב יותר ביישומים בדימוי נמוך?
הסיבה העיקרית נמצאת בדרישות האנרגיה המשמעותיות של מנגנון ההפעלה:
מפסקים בדימוי נמוך משתמשים בדרך כלל במנגנונים הפעלה קלים עם מרכיבים קומפקטיים. לעומת זאת, מפסקים וואקום דורשים אנרגיה הפעלה גבוהה בהרבה - במיוחד אלה המתוכנים ליישומים עם יכולת הפסקת קצר-مدار גבוהה. בשל הפער המגע הקטן שלהם, כיבוי הקשת דורש אנרגיה מרובה. כדי לעמוד בכוחות אלקטרומגנטיים במהלך הפסקת התקלה, לחץ מגע גבוה הוא חיוני. לדוגמה:
מפסק וואקום של 31.5kA דורש כוח מגע של כ-3200N.
כדי לשמור על לחץ מספיק לאחר שחיקה של המגע, נדרש מסלול מגע של 4mm.
לכן, האנרגיה הכוללת הנדרשת מההתקשרות של המגע ועד לסגירת מלאה היא הרבה גבוהה יותר מאשר במפסקים אוויר.
דרישות אנרגיה ספציפיות כוללות:
45 ג'ול למפסק של 40kA (כוח מגע: 4200N)
63 ג'ול למפסק של 50kA (כוח מגע: 6200N)
לכן, על המנגנון ההפעלה להיות מחוזק באופן משמעותי כדי לעמוד בדרישות אלה. עבור יישום בדימוי נמוך של 100kA, האנרגיה הנדרשת ממפסק וואקום עולה על הקיבולת של מנגנונים הפעלה סטנדרטיים בדימוי נמוך.
נדרש שדרוג מלא -קפיצות אחסון אנרגיה גדולות יותר, תנועת דחיסה של הקפיצים גדולה יותר, וכדומה. חלק מהמנגנונים הקיימים בעלי דחיסה מינימלית (למשל, רק 25mm), ובלוק הדחיסה אפילו אינו מסוגל לספק אנרגיה מספקת. במקום זאת, נדרשים מנגנונים עם מסלול ארוך יותר. כפי שניתן לראות במפסקים וואקום בדימוי בינוני, קפיצים הנגררים על ידי קמרות לעיתים קרובות מתארכים מעל 50mm, מה שמאפשר אחסון אנרגיה מספק. בנוסף, על התכונות המכניות הכלליות, קשיחות וקשיחות של מנגנון ההפעלה להיגבר כדי להתמודד עם הכוחות הגבוהים הנדרשים.
