Légszakító áramkör-törő

Egy levegőtöréses áramtörőben az ív keletkezik és kihaltatódik szinte statikus levegőben, ahogy az ív mozog. Ezeket az áramtörőket alacsony feszültségű rendszerekre használják, általában legfeljebb 15 kV-ig, 500 MVA töréskapacitással. Az olajhoz képest a levegő mint ívkiháltató médium több előnyt is kínál:

• Az olajhasználatból eredő kockázatok és karbantartás megszüntetése.

• A gáznyomás és az olajmozgás okozta mechanikai stressz hiánya.

• A rendszeres olajcserének költségeinek megszüntetése, mivel az olaj romlik le a sorozatos törések miatt.

A levegőtöréses áramtörőkben a kapcsolatok szétválasztása és az ív kihaltatása atmoszféri nyomású levegőben történik, a magas ellenállás elvét alkalmazva. Az ívet ívutakon és csöveken keresztül terjesztik, miközben az ív ellenállását növelik szétosztással, hűtéssel és hosszabbítással.

Az ív ellenállását addig növelik, amíg az ívon áthaladó feszülteses csökkenés meghaladja a rendszerfeszültséget, és az ív kihaltatódik a villamos áram hullám zérus pontján.

A levegőtöréses áramtörőket DC-körökben és legfeljebb 12,000 V-os AC-körökben használják. Általában belső típusúak, függőleges panelen vagy belső kivonható áramelosztóban telepítik őket, széles körben használják belső közepes- és alacsony feszültségű áramelosztókban AC-rendszerekhez.

Egyszerű törésű levegőtöréses áramtörő

A legegyszerűbb változat két sarlószárú kapcsolattal rendelkezik. Az ív kezdetben a legrövidebb távolságon jön létre a sarlószárak között, és konvekciós áramok, valamint a mágneses és elektromos mezők hatására folyamatosan felfelé tolódik. Amikor a sarlószárak teljesen szétválasztódnak, az ív a sarlószárak végétől a másik végéig terjed, hosszabbodik és hűtődik.

A folyamat lassúsága és az ív terjedésének kockázata a szomszédos fémmellékletekre korlátozza alkalmazását nagyjából 500 V-os és alacsony teljesítményű körökön.

Mágneses kiütésű levegőtöréses áramtörő

Legfeljebb 11 kV-os körökben használják, ahol az ív kihaltatása egy olyan mágneses mező révén történik, amelyet a töréssel megszakított körrel sorba kapcsolt kiütési tekercsek generálnak. Ezek a tekercsek nem kihaltatják az ívet, hanem a csövekbe viszik. A csövekben az ív hosszabbodik, hűtődik és kihaltatódik. Az ív védelmi lábasok megakadályozzák, hogy az ív terjedjen a szomszédos hálózatokra.

Levegőtöréses áramtörők polaritása, ívcsövei és működési részletei
A tekercs polaritásának jelentősége

A helyes tekercspolaritás kulcsfontosságú az ív felfelé irányításához, az elektromágneses erők segítségével az ív mozgásának optimalizálásához. Ez az elv hatékonyabb lesz magasabb hibafolyamok esetén, lehetővé téve ezeknek az áramtörőknek, hogy magasabb töréskapacitást érjenek el.

Ívcsövek funkciói

Az ívcsöv egy kulcsfontosságú eszköz a levegőben történő ívkiháltatás szempontjából, három összefüggő szerepet játszik:

• Ív korlátozása: Korlátozza az ívet egy meghatározott térre, megakadályozva annak szabálytalan terjedését.

• Mágneses irányítás: Mágneses mezők révén irányítja az ív mozgását, hogy a csövben kihaltatódjon.

• Gyors hűtés: Intenzív hűtéssel deionizálja az ívgázt, biztosítva az ív kihaltatását.

Levegőcsöves levegőtöréses áramtörő tervezése

Alacsony- és közepes feszültségű körök esetén ez az áramtörő a következő tulajdonságokkal rendelkezik:

• Két kapcsolatcsoport:

• Főkapcsolatok: Réz alapú, ezüstbelapkolt, alacsony ellenállású, normális folyamatot vezetnek a zárva állapotban.

• Ív (segéd)kapcsolatok: Hőálló rézből készült, kialakult hibamegszakítás során tűrheti az ívet. Ezek a kapcsolatok a főkapcsolatok előtt zárulnak és utána nyílnak, megvédeniük a főkapcsolatokat a károsodástól.

• Kiütési mechanizmus: Acél behelyezése az ívcsövekben mágneses mezőt hoz létre, ami felgyorsítja az ív felfelé irányítását. Ezek a lemezek az ívet rövid ívekre osztják, növelve a teljes feszülteses csökkenést (anód + katód csökkenés) az íveken. Ha ez a összeg meghaladja a rendszerfeszültséget, az ív gyorsan kihaltatódik.

• Hűtési művelet: Az ív érintkezése a hideg acéllappal gyorsan hűti és deionizálja az ívet, természetes vagy mágneses kiütési erők segítségével.

Működési elv

• Hiba bekövetkezése: Először a főkapcsolatok szétválasztódnak, átirányítva a folyamot az ívkapcsolatokra.

• Ív kialakulása: Ahogy az ívkapcsolatok szétválasztódnak, az ív rajtuk között jön létre.

• Ív mozgása: Elektromágneses és hőerők felfelé irányítják az ívet az ívutakon keresztül.

• Ív szétosztása és kihaltatása: Az ívet szétosztó lemezek, hosszabbítás, hűtés és deionizálás révén kihaltatják.

Alkalmazások

• Erőmű auxiliáriai és ipari üzemek: Alkalmazható olyan környezetekben, ahol tűz- és robbanásveszélyek enyhítésére van szükség.

• DC-rendszerek: Ívhosszabbítás, ívutak és mágneses kiütés alkalmazásával, akár 15 kV-ig.

Korlátozások

• Alacsony folyamatnál alacsony hatékonyság: Az ívcsövek kevésbé hatékonyak alacsony folyamatoknál, mert a gyenge elektromágneses mezők miatt az ív lassabban kerül a csövbe, ami késleltetheti a megszakítást.

Ez a tervezés egyensúlyt talál egyszerűség és megbízhatóság között közepes/alsó feszültségű alkalmazásokhoz, bár a teljesítménye a folyamat nagyságától függ.