Luftafbryder

I en luftbrydende kredsløbsbryder initières og uddødes bue i stort set statisk luft, mens bogen bevæger sig. Disse brydere anvendes til lavspænding, generelt op til 15 kV, med knusningskapaciteter på 500 MVA. Som bueudslukkende medium tilbyder luftbrydere flere fordele overfor olie, herunder:

• Elimination af risici og vedligeholdelse forbundet med brug af olie.

• Fravær af mekaniske spændinger forårsaget af gastryk og oliebevægelse.

• Elimination af omkostninger fra regelmæssig olieudskiftning pga. olies forringelse fra successive afbrydelser.

I luftbrydende kredsløbsbrydere finder kontaktseparation og buenuddødning sted i luft ved atmosfæriske tryk, ved hjælp af højmodstandsprincippet. Bogen udvides via buebaner og kanaler, mens bue-modstanden øges gennem deling, køling og forlængelse.

Bue-modstanden øges indtil spændingsfald over bogen overstiger systemets spænding, hvilket uddøder bogen ved strøm-nulpunktet i AC-bølgen.

Luftbrydende kredsløbsbrydere anvendes i DC-kredsløb og AC-kredsløb op til 12.000 V. Typisk er de indendørs typer, installeret på lodrette paneler eller indendørs trækbar skabsteknik, bredt anvendt i indendørs medium- og lavspændingsskabsteknik for AC-systemer.

Enkel brydetype luftbrydende kredsløbsbryder

Den enkleste variant har to hornformede kontakter. Bue dannes først over den korteste afstand mellem hornene og bliver gradvist drevet opad af konvektionsstrømme fra bue-opvarmet luft og interaktion mellem magnetiske og elektriske felter. Når hornene fuldt ud adskilles, strækker bogen sig fra spids til spids, hvilket resulterer i forlængelse og køling.

Processens relative langsomhed og risikoen for at bogen spreder sig til naboskabende metalkomponenter begrænser dens anvendelse til ca. 500 V og laveffekt kredsløb.

Magnetisk udblæsningstype luftbrydende kredsløbsbryder

Anvendes i kredsløb med spændinger op til 11 kV, hvor bueuddødning i nogle luftbrydere opnås gennem et magnetfelt fra udblæsningsspoler forbundet i serie med det afbrudte kredsløb. Disse spoler flytter bogen ind i kanaler - de uddøder ikke bogen selv. I kanalerne forlænges, køles og uddødes bogen. Bueskjermer forhindrer bogen i at sprede sig til naboskabende netværk.

Polaritet, buekanaler og driftsdetaljer for luftbrydende kredsløbsbrydere
Vigtigheden af spolens polaritet

Korrekt spolpolaritet er afgørende for at dirigere bogen opad, ved hjælp af elektromagnetiske kræfter til at forbedre bogen bevægelse. Dette princip bliver mere effektivt med højere fejlstrømme, hvilket giver disse brydere mulighed for at opnå højere knusningskapaciteter.

Funktionen af buekanal

En buekanal er et nøgleenhed for bueuddødning i luften, der udfører tre sammenhængende roller:

• Buerestriktion: Begrænser bogen til en defineret plads, forhindrer ukontrolleret spredning.

• Magnetisk kontrol: Vejleder bogen bevægelse gennem magnetiske felter for at fremme uddødning i kanalen.

• Hurtig køling: Deioniserer bugasser gennem intens køling, sikrer bueuddødning.

Design af luftkanal luftbrydende kredsløbsbryder

For lav- og mediumspænding kredsløb har denne bryder følgende egenskaber:

• Dobbelt kontaktset:

• Hovedkontakter: Kupferbaserede, sølvpladerede for lav modstand, ledende normal strøm i lukket position.

• Bue (hjælpekonto): Hedebestandig kupferlegeme, designet til at tåle bue under fejlafbrydelse. De lukkes før og åbnes efter hovedkontakterne for at beskytte hovedkontakterne mod skade.

• Udblæsningsmekanisme: Stålindsatte i buekanaler skaber magnetiske felter, der accelererer bogen bevægelse opad. Disse plader deler bogen i en række korte buer, øger det samlede spændingsfald (katode + anode-fald) over buerne. Hvis dette sum overstiger systemets spænding, uddødes bogen hurtigt.

• Køling: Bugen kontakt med kolde stålplader køler og deioniserer bogen hurtigt, understøttet af naturlige eller magnetiske udblæsningskræfter.

Arbejdsgang

• Fejlforekomst: Hovedkontakter adskilles først, skifter strøm til buekontakter.

• Buedannelse: Da buekontakter adskilles, dannes en bue mellem dem.

• Buemovement: Elektromagnetiske og termiske kræfter driver bogen opad langs buebaner.

• Buedeling & uddødning: Bogen deles af delerplader, forlænges, køles og deioniseres, hvilket fører til uddødning.

Anvendelser

• Kraftstationsauxiliære & industrielle anlæg: Egnede til miljøer, der kræver brand/eksplosionsfarer reducering.

• DC-systemer: Anvender bueforlængelse, baner og magnetisk udblæsning for brydere op til 15 kV.

Begrænsning

• Lavstrøms ineffektivitet: Buekanaler er mindre effektive ved lavstrøm pga. svagere elektromagnetiske felter, hvilket forårsager langsommere bogen bevægelse ind i kanalen og potentielt forsinket afbrydelse.

Dette design balancerer simplicitet og pålidelighed for medium/lavspændingsanvendelser, selvom dets ydeevne varierer med strømmens størrelse.