Vantaggi et Applicationes Circuituum Interruptorum Vacuum Basso Voltagine

Interruptores vacui ad bassam tensionem: Vantaggi, applicazione e sfide tecniche

A causa della loro tensione nominale inferiore, gli interruptores vacui ad bassa tensione hanno una distanza di contatto minore rispetto ai tipi a media tensione. In tali piccole distanze, la tecnologia del campo magnetico trasversale (TMF) è superiore al campo magnetico assiale (AMF) per interrompere correnti di cortocircuito elevate. Quando si interrompono correnti elevate, l'arco nel vuoto tende a concentrarsi in un arco ristretto, dove le zone di erosione localizzate possono raggiungere il punto di ebollizione del materiale di contatto.

Senza un controllo appropriato, le aree sovraccaldate sulla superficie di contatto emettono vapore metallico eccessivo, che può portare alla rottura dielettrica della distanza di contatto sotto la tensione di recupero transitoria (TRV) dopo lo zero di corrente, causando un fallimento dell'interruzione. L'applicazione di un campo magnetico trasversale, perpendicolare alla colonna dell'arco, all'interno dell'interruttore a vuoto fa ruotare rapidamente l'arco ristretto sulla superficie di contatto. Questo riduce significativamente l'erosione localizzata, prevenendo aumenti di temperatura eccessivi allo zero di corrente, e quindi aumenta notevolmente la capacità di interruzione dell'interruttore.

Vantaggi degli interruptores vacui:

• I contatti non richiedono manutenzione

• Lunga vita operativa, con la vita elettrica quasi uguale alla vita meccanica

• Gli interruttori a vuoto possono essere montati in qualsiasi orientamento

• Operazione silenziosa

• Nessun rischio di incendio o esplosione; l'arco è completamente contenuto all'interno della camera a vuoto sigillata, rendendoli adatti a ambienti pericolosi e antiesplosivi come le miniere di carbone

• Le prestazioni non sono influenzate dalle condizioni ambientali circostanti come temperatura, polvere, umidità, nebbia salina o altitudine

• Capacità di sopportare alte tensioni attraverso distanze di vuoto molto piccole

• Interruzione della corrente generalmente completata al primo passaggio per zero della corrente

• Eco-friendly e facilmente riciclabili

Gli interruptores vacui ad bassa tensione condividono la stessa protezione complessiva, le ampie capacità di misurazione e le ricche funzionalità diagnostiche degli Air Circuit Breakers (ACB) convenzionali. Tuttavia, offrono vantaggi superiori, inclusa maggiore resistenza elettrica e meccanica, un numero maggiore di operazioni di interruzione del cortocircuito nominale, maggiore capacità di spegnimento dell'arco e prestazioni vere "zero arc flash".

Queste caratteristiche li rendono particolarmente adatti a ambienti severi e a sistemi ad alta tensione e bassa frequenza come AC690V e 1140V in configurazioni TN, TT e IT, comuni nelle applicazioni fotovoltaiche ed eoliche. Permettono sistemi di raccolta ad alta tensione che riducono le perdite di trasmissione. Oltre alla protezione delle linee, questi interruttori possono anche proteggere motori (conformi ai requisiti GB50055) e generatori (conformi agli standard GB755), fornendo agli utenti una soluzione di protezione della distribuzione di energia a bassa tensione più sicura, affidabile e complessiva.

Perché gli interruptores vacui non sono utilizzati più ampiamente nelle applicazioni a bassa tensione?

La ragione principale risiede nella notevole domanda energetica del meccanismo di operazione:

Gli interruttori a bassa tensione utilizzano tipicamente meccanismi di operazione leggeri con componenti compatti. In contrasto, gli interruptores vacui richiedono notevolmente più energia di operazione, specialmente quelli progettati per applicazioni ad alta capacità di interruzione. A causa della piccola distanza di contatto, spegnere l'arco richiede un'energia intensa. Per resistere alle forze elettromagnetiche durante l'interruzione dei guasti, è essenziale una pressione di contatto elevata. Ad esempio:

• Un interruttore a vuoto da 31.5kA richiede una forza di contatto di circa 3200N.

• Per mantenere una pressione adeguata dopo l'usura dei contatti, è necessario un viaggio di contatto di 4mm.

• Di conseguenza, l'energia totale richiesta dall'ingaggio dei contatti fino alla chiusura completa è molto maggiore rispetto agli interruttori ad aria.

Le specifiche richieste di energia includono:

• 45 joule per un interruttore da 40kA (forza di contatto: 4200N)

• 63 joule per un interruttore da 50kA (forza di contatto: 6200N)

Pertanto, il meccanismo di operazione deve essere significativamente rinforzato per soddisfare queste esigenze. Per un'applicazione a bassa tensione da 100kA, l'energia richiesta da un interruttore a vuoto supera la capacità dei meccanismi di operazione a bassa tensione standard.

È necessaria un'upgrade completa—molla di accumulo di energia più grande, corsa di compressione della molla aumentata, ecc. Alcuni meccanismi esistenti hanno una compressione minima (ad esempio, solo 25mm), e anche aumentando la rigidità della molla non si può fornire energia sufficiente. Sono invece richiesti meccanismi con corsa più lunga. Come visto negli interruptores vacui a media tensione, le molle azionate da camme spesso estendono oltre 50mm, consentendo un accumulo di energia sufficiente. Inoltre, la forza meccanica complessiva, la durezza e la rigidità del meccanismo di operazione devono essere potenziate per gestire le forze elevate coinvolte.