Priekšrocības un lietojums zemsprieguma vakuumu šķērsošanas automātiem
Zemāksprieguma vakuumu šķēršņi: priekšrocības, lietojums un tehniskie izaicinājumi
Tā kā to sprieguma rādītājs ir zemāks, zemāksprieguma vakuumu šķēršņi ir ar mazāku kontaktu atstarpi salīdzinājumā ar vidējsprieguma veidiem. Šādā maza atstarpē transversālais magnētiskais lauks (TMF) ir labāks nekā assimetrālais magnētiskais lauks (AMF) lielām īsā ceļa strāves pārtraukšanai. Pārtraucot lielas strāves, vakuumā izveidojās loka tendence koncentrēties uz saistītu loku, kur vietējie iznīcināšanas zoni var sasniegt kontakta materiāla viršanas punktu.
Bez pareizas kontroles, pārmērīgi siltas zonas uz kontakta virsmas izmet pārāk daudz metāla gāzu, kas var izraisīt dielektrisko pārtraukumu kontakta atstarpei pēc strāvas nullei, pie pagaidu atjaunošanās sprieguma (TRV), izraisoši pārtraukuma neveiksmi. Transversālā magnētiskā lauka piemērošana - perpendikulāri lokam - vakuumā iekšvakuumā veicina saistīto loku ātri rotēt pa kontakta virsmu. Tas būtiski samazina vietējo iznīcināšanu, novērš pārmērīgu temperatūras pieaugumu strāvas nullei un tādējādi ievērojami palielina šķēršņa pārtraukuma spēju.
Vakuumu šķēršņu priekšrocības:
Kontaktiem nav nepieciešama uzturēšana
Ilgā darbības dzīve, ar elektrisko dzīvi gandrīz vienāda ar mehānisko dzīvi
Vakuumu pārtraukumu var montēt jebkurā orientācijā
Nieraudzējamā darbība
Nav ugunsgrēka vai eksplozijas risks; loks ir pilnībā ietverts slēgtajā vakuumā, padarot tos piemērotiem bīstamām, eksploziju novēršanai, piemēram, ogļu karjerās
Darbība nav ietekmēta apkārtējiem vides apstākļiem, piemēram, temperatūrai, matu, mitrumam, sāls mugurā vai augstumam
Spēj izturēt augstu spriegumu ļoti mazās vakuumu atstarpes garumā
Strāvas pārtraukšana parasti tiek pabeigta pirmajā strāvas nullei krustojumā
Vides draudzīgs un viegli reciklējams
Zemāksprieguma vakuumu šķēršņi dalās ar tādu pašu visaptverošo aizsardzību, plašām mērīšanas iespējām un bagātīgām diagnostikas funkcijām kā tradicionālie Gaisa šķēršņi (ACBs). Tomēr, tiem ir labvēlīgākas priekšrocības, ieskaitot augstāko elektrisko un mehānisko izturību, lielāku skaitu nomiera īsā ceļa pārtraukuma operācijām, stiprāku loka iznīcināšanas spēju un patiesu "nulle loka blāzma" veiktspēju.
Šīs īpašības padara tos īpaši piemērotus bīstamām vides un augstsprieguma zemu frekvences sistēmām, piemēram, AC690V un 1140V TN, TT un IT konfigurācijās - parastās fotogrāfijas un vēja enerģijas lietojumprogrammas. Tie ļauj augstsprieguma savāknēšanas sistēmas, kas samazina pārnesešanas zudumu. Līdz ar līnijas aizsardzību, šie šķēršņi var aizsargāt arī dzinējus (ievērojot GB50055 prasības) un ģeneratorus (ievērojot GB755 standartus), nodrošinot lietotājiem drošāku, uzticībāku un visaptverošu zemāksprieguma elektroenerģijas sadalīšanas aizsardzības risinājumu.
Kāpēc vakuumu šķēršņi netiek plašāk izmantoti zemāksprieguma lietojumprogrammās?
Galvenais iemesls ir atrodams lielā enerģijas pieprasījumā no darbības mehānisma:
Zemāksprieguma šķēršņi parasti izmanto vieglus darbības mehānismus ar kompaktnākiem komponentiem. Savukārt, vakuumu šķēršņiem ir nepieciešama daudz lielāka darbības enerģija - īpaši tiem, kas ir dizainēti augstspējīgiem pārtraukuma lietojumprogrammām. Tā kā to kontaktu atstarpes ir mazas, loka iznīcināšanai ir nepieciešama intensīva enerģija. Lai izturētu elektromagnētiskās spēles laikā notikušās kļūdas, ir būtiska augsta kontakta spiediena nepieciešamība. Piemēram:
31,5kA vakuumu šķēršņam ir nepieciešama aptuveni 3200N kontakta spiediena jauda.
Lai nodrošinātu piemērotu spiedienu pēc kontakta iznīcināšanas, ir nepieciešams 4mm kontakta pārvietojums.
Tādējādi kopējā enerģija, kas nepieciešama no kontakta piespiešanas līdz pilnīgai slēgšanai, ir daudz lielāka nekā gaisa šķēršņos.
Konkrētas enerģijas prasības ietver:
40kA šķēršņa 45 džouļi (kontakta spiediens: 4200N)
50kA šķēršņa 63 džouļi (kontakta spiediens: 6200N)
Tādējādi, darbības mehānisms ir jāpastiprina, lai tiktu galā ar šiem prasībām. 100kA zemāksprieguma lietojumprogrammai, vakuumu pārtraukumu enerģijas prasība pārsniedz standarta zemāksprieguma darbības mehānismu spēju.
Ir nepieciešama pilnīga atjaunrekonstrukcija - lielāki enerģijas krājumi, palielināts sprindzības kompresijas gājens utt. Daži esošie mehānismi ir ar minimālu kompresiju (piemēram, tikai 25mm), un pat palielinot sprindzības ciešumu, to enerģija nav pietiekama. Tā vietā ir nepieciešami mehānismi ar ilgāku gājenu. Kā redzams vidējsprieguma vakuumu šķēršņos, stāvokļa vadības sprindzības bieži vien pārsniedz 50mm, nodrošinot pietiekamu enerģijas krājumu. Turklāt kopējā mehāniskā spēja, smaguma un stinguma darbības mehānisms ir jāpalielina, lai izturētu saistītos spēkus.
