Primena vakuumskih prekidača na 10kV

Izolaciona karakteristika vakuma

Vakum ima izuzetno snažne izolacione osobine. U vakumskom prekidaču, gas je ekstremno retko, a molekule gaza imaju relativno dugačke srednje slobodne puteve, što rezultira veoma niskom verovatnoćom međusobnih sudara. Stoga, jonizacija zbog sudara nije glavni uzrok rušenja u vakumskim razmacima. Umesto toga, metalne čestice koje se emituju sa elektroda pod dejstvom intenzivnog električnog polja su primarni faktori koji dovode do propada izolacije.

Jačina izolacije u vakumskom razmaku ne zavisi samo od veličine razmaka i stepena uniformnosti električnog polja, već je značajno utiče na svojstva materijala elektrode i stanje njene površine. Kada je vakumski razmak relativno mali (u opsegu od 2-3 milimetra), ima više izolacionih osobina nego visokotlačni zrak i SF6 gas. Zbog toga kontaktan razmak u vakumskom prekidaču obično nije veliki.

Uticaj materijala elektrode na naponski rastres uglavnom se odražava u mehaničkoj čvrstoći (tezi) materijala i tačci taloženja metala. Što je veća tez i tačka taloženja, to je veća izolaciona čvrstoća elektrode u vakumu.

Eksperimenti su pokazali da što je veći nivo vakuma, to je veći naponski rastres gazoze. Međutim, iznad 10⁻⁴ Torr, on u osnovi ostaje konstantan. Stoga, kako bi se održala izolaciona čvrstoća vakumske ugaseonice, nivo vakuma ne bi trebao biti niže od 10⁻⁴ Torr.

Formiranje i gasenje lukova u vakumu

Vakumski luki značajno se razlikuju od fenomena gasnih lukova koje smo ranije proučavali. Jonizacija gaza nije glavni faktor koji doprinosi generisanju luka. Umesto toga, vakumski luk se formira u metalnom paru emitovanom sa kontakt elektroda. Takođe, karakteristike luka variraju u zavisnosti od veličine prekidnog struja. Opšte, klasifikujemo ih kao luke niske struje i luke visoke struje u vakumu.

Luk niske struje u vakumu: Kada se kontakti prekidača prekidaju u vakumu, generišu se visoko koncentrisani katodni regioni sa strujom i energijom. Velika količina metalnog para isparava iz ovih katodnih regiona, gde je gustoća metalnih atoma i nabijenih čestica veoma visoka, a luk gore u tom okruženju. Istovremeno, metalni par i nabijene čestice u stupcu luka neprekidno difundiraju van, a elektrode nastavljaju isparavati nove čestice kako bi ih nadopunile. Kada struja prođe kroz nulu, energija luka se smanjuje, temperatura elektroda pada, efekat isparavanja se smanjuje, gustoća čestica u stupcu luka se smanjuje, i konačno, katodni regioni nestaju kada prođu kroz nulu, što dovodi do gasenja luka. Ponekad, ako efekat isparavanja ne može održati brzinu difuzije stupca luka, luk se naglo gasi, što dovodi do prekida struje.