Въздушен прекъсвач

Във въздушният прекъсвач дъгата се запалва и изгасва в съществено статично въздух, докато дъгата се движи. Тези прекъсвачи се използват за ниски напрежения, обикновено до 15 кВ, с капацитет за разкъсване от 500 МВА. Въздушните прекъсвачи като средство за гасене на дъга предлагат няколко предимства пред маслото, включително:

• Елиминиране на рисковете и поддръжката, свързани с използването на масло.

• Отсъствие на механично напрежение, причинено от газово налягане и движение на маслото.

• Елиминиране на разходите, свързани с регулярна замяна на маслото, поради неговото влошаване след последователни операции по разкъсване.

Във въздушните прекъсвачи разделението на контактите и изгасването на дъгата се случват във въздух при атмосферно налягане, използвайки принципа на високото съпротивление. Дъгата се разширява чрез дъгообразни канали и пътеки, докато съпротивлението на дъгата се увеличава чрез разделяне, охлаждане и удължаване.

Съпротивлението на дъгата се увеличава, докато нападащият потенциал през дъгата надхвърли системното напрежение, което води до изгасване на дъгата в момент на нулевата точка на чертата на алтернативния ток.

Въздушните прекъсвачи се използват в DC цепи и AC цепи до 12,000 В. Обикновено те са вътрешни типове, инсталирани на вертикални панели или вътрешни изважаеми щитове, широко приложени във вътрешни средно- и нисковолтови щитове за AC системи.

Прост тип въздушен прекъсвач

Най-простата вариация има два роговидни контакта. Дъгата първоначално се образува между най-близките точки на роговете и бавно се премества нагоре от конвекционни течения, произтичащи от загрято въздух и взаимодействие на магнитни и електрически полета. Когато роговете се разделат напълно, дъгата се проточва от един връх до друг, достигайки удължаване и охлаждане.

Бавността на процеса и рискът от разпространение на дъгата към съседни метални компоненти ограничават приложението му до около 500 В и нискомощностни цепи.

Магнитен тип въздушен прекъсвач

Използван в цепи с напрежение до 11 кВ, изгасването на дъгата в някои въздушни прекъсвачи се постига чрез магнитно поле от дунавни bobini, свързани в série с прекъснатата цеп. Тези bobini преместват дъгата в пътеки — те не изгасват дъгата самостоятелно. В пътеките дъгата се удължава, охлажда и изгасва. Аркови защитни устройства предотвратяват разпространението на дъгата към съседни мрежи.

Полярност, дъгови пътеки и детайли за функциониране на въздушните прекъсвачи
Важността на полярността на bobinите

Правилната полярност на bobinите е критична за насочване на дъгата нагоре, използвайки електромагнитни сили, за да се засили движението на дъгата. Този принцип става по-ефективен при по-високи аварийни токове, позволявайки на такива прекъсвачи да постигнат по-висок капацитет за разкъсване.

Функционалност на дъговите пътеки

Дъговата пътека е ключово устройство за изгасване на дъга във въздух, изпълняващо три взаимосвързани роли:

• Ограничаване на дъгата: Ограничава дъгата в определено пространство, предотвратявайки неконтролирано разпространение.

• Магнитно управление: Ръководи движението на дъгата чрез магнитни полета, за да се подпомогне изгасването в пътеката.

• Бързо охлаждане: Деионизира газовете на дъгата чрез интензивно охлаждане, осигурявайки изгасване на дъгата.

Дизайн на въздушен прекъсвач с дъгова пътека

За нисковолтови и средноволтови цепи, този прекъсвач разполага с:

• Двойни набори от контакти:

• Основни контакти: Базирани на мед, сребърни покрити за ниско съпротивление, провеждащи нормален ток в затворена позиция.

• Дъгови (помощни) контакти: Съставени от термически устойчив сплав на мед, проектирани да издържат дъга по време на прекъсване на авария. Те се затварят преди и се отварят след основните контакти, за да защитят основните контакти от повреда.

• Механизъм за издуване: Сталински вмъкнати в дъговите пътеки създават магнитни полета, които ускоряват нагорното движение на дъгата. Тези плочки разделят дъгата на серия от кратки дъги, увеличавайки общата нападаща разлика (анод + катод) през дъгите. Ако тази сума надхвърли системното напрежение, дъгата бързо изгасва.

• Охлаждащо действие: Контактът на дъгата с охладени сталински плочки бързо я охлажда и деионизира, подпомаган от естествени или магнитни сили за издуване.

Принцип на работа

• Възникване на авария: Първо се разделят основните контакти, премествайки тока към дъговите контакти.

• Образуване на дъга: При разделянето на дъговите контакти, дъга се образува между тях.

• Движение на дъгата: Електромагнитни и термични сили изпращат дъгата нагоре по дъгообразни канали.

• Разделяне и изгасване на дъгата: Дъгата се разделя от разделителни плочки, удължава се, охлажда се и деионизира, водейки до изгасване.

Приложения

• Хulpни устройства на електроцентрали и промишлености: Подходящи за среди, изискващи намаляване на опасността от пожар/експлозия.

• DC системи: Използват удължаване на дъгата, дъгообразни канали и магнитно издуване за прекъсвачи до 15 кВ.

Ограничения

• Неефективност при ниски токове: Дъговите пътеки са по-малко ефективни при ниски токове поради по-слаби електромагнитни полета, което води до по-бавно движение на дъгата в пътеката и потенциално забавено прекъсване.

Този дизайн балансира простотата и надеждността за средно- и нисковолтови приложения, въпреки че производителността му варира с големината на тока.