Luftbryter

I en luftbryter utføres buestart og buelukking i nesten stasjonær luft mens bågen beveger seg. Disse bryterne brukes for lavspenn, generelt opp til 15 kV, med brytekapasitet på 500 MVA. Som buelukningsmedium gir luftbrytere flere fordeler sammenlignet med olje, inkludert:

• Eliminering av risikoer og vedlikehold forbundet med bruk av olje.

• Fravær av mekanisk stress forårsaket av gasstrykk og oljebewegelse.

• Eliminering av kostnader knyttet til regelmessig oljersett som følge av oljens forringing fra etterfølgende bryteoperasjoner.

I luftbrytere skjer kontaktseparasjon og buelukking i atmosfæriske trykkforhold, ved hjelp av høy motstandsprinsipp. Bågen utvides via buebaner og kanaler, mens buemotstanden økes gjennom deling, kjøling og lengre strækning.

Buemotstanden økes inntil spenningsfall over bågen overstiger systemspenningen, hvilket fører til at bågen slukkes ved nullpunktet i AC-bølgen.

Luftbrytere brukes i DC-kretser og AC-kretser opp til 12 000 V. Vanligvis indre typer, monteres de på vertikale paneler eller innendørs trekkskåp, og har bred anvendelse i indre medium- og lavspennskåp for AC-systemer.

Enkel bryter av luftbrytertype

Den enkleste varianten har to hornformede kontakter. Buelys starter opp over den korteste avstanden mellom hornene og blir gradvis drevet oppover av konveksjonsstrømmer fra buevarmet luft og interaksjonen mellom magnetiske og elektriske felt. Når hornene er fullstendig separert, strekker bågen seg fra tupp til tupp, noe som fører til lengre strækning og kjøling.

Prosessens relative treghet og risikoen for at bågen spres til nærliggende metallkomponenter begrenser dens anvendelse til omtrent 500 V og laveffekt kretser.

Magnetisk blåsbortetype luftbryter

Brukes i kretser med spenninger opp til 11 kV, der buelukking i noen luftbrytere oppnås ved hjelp av et magnetfelt fra blåsbokoil som kobles i serie med den avbrutte kretsen. Disse koilene flytter bågen inn i kanaler – de slukker ikke bågen selv. I kanalene blir bågen lengre, kjølt og slukket. Bueskjelder forhindrer at bågen spres til nærliggende nettverk.

Polaritet, buekanaler og driftsdetaljer for luftbrytere
Viktigheten av koilpolaritet

Riktig koilpolaritet er viktig for å dirigere bågen oppover, ved å benytte elektromagnetiske krefter for å forbedre buebevegelsen. Dette prinsippet blir mer effektivt med høyere feilsentre, noe som lar slike brytere oppnå høyere brytekapasiteter.

Funksjon av buekanaler

En buekanal er et nøkkelenhets for buelukking i luft, med tre relaterte funksjoner:

• Buerestriksjon: Begrenser bågen til en definert rom, forhindrer ukontrollert spredning.

• Magnetisk kontroll: Veier buebevegelse gjennom magnetiske felt for å fremme buelukking i kanalen.

• Rask kjøling: Deioniserer buegasser gjennom intens kjøling, sikrer buelukking.

Design av luftkanal luftbryter

For lav- og mediumspennkretser har denne bryteren:

• Doble kontaktsett:

• Hovedkontakter: Kobberbasert, sølvbelagt for lav motstand, leder normal strøm i lukket posisjon.

• Bue (hjelp)kontakter: Høytemperaturbestandig kobberlegering, designet for å tåle bue under feilavbryting. De lukkes før og åpnes etter hovedkontaktene for å beskytte hovedkontaktene mot skade.

• Blåsmekanisme: Stålsetninger i buekanaler skaper magnetiske felt som akselererer buebevegelsen oppover. Disse plater deler bågen i en rekke korte båger, øker totalt spenningsfall (anode + katode fall) over bågene. Hvis dette summen overstiger systemspenningen, slukkes bågen raskt.

• Kjølingsvirksomhet: Buekontakt med kalde stålplater kjøler og deioniserer bågen raskt, hjulpet av naturlige eller magnetiske blåsforkrefter.

Arbeidsprinsipp

• Feiloppståelse: Hovedkontaktene separeres først, overfører strømmen til buekontaktene.

• Bueformering: Når buekontaktene separeres, trekkes en båge mellom dem.

• Buebevegelse: Elektromagnetiske og termiske krefter driver bågen oppover langs buebaner.

• Buedeling & -lukking: Bågen deles av delerplater, lengres, kjøles og deioniseres, fører til buelukking.

Anvendelser

• Strømkraftverkshjelpemidler & industrielle anlegg: Egnet for miljøer som krever redusert brann/eksplosjonsfare.

• DC-systemer: Bruker bueutvidelse, baner og magnetisk blåsing for brytere opp til 15 kV.

Begrensning

• Lavstrøm ineffektivitet: Buekanaler er mindre effektive ved lav strøm på grunn av svakere magnetiske felt, som fører til tregere buebevegelse inn i kanalen og potensielt forsinket avbryting.

Dette designet balanserer enkelhet og pålitelighet for medium/lavspennsapplikasjoner, selv om ytelsen varierer med strømmens størrelse.