Luftavbrottsbrytare

I en luftavbrytare initieras och släcks bågen i stort sett statisk luft medan bågen rör sig. Dessa avbrytare används för låg spänning, vanligtvis upp till 15 kV, med brytkapacitet på 500 MVA. Som ett medium för att släcka bågar erbjuder luftavbrytare flera fördelar jämfört med olja, inklusive:

• Eliminering av risker och underhåll som är förknippade med oljanvändning.

• Frånvaro av mekaniska belastningar orsakade av gastryck och oljerörelse.

• Eliminering av kostnader för regelbunden oljebyte pga oljeförändringar efter upprepade avbrytningsoperationer.

I luftavbrytare sker kontaktseparation och bågsläckning i atmosfärstryckluft, genom att använda principen om hög motstånd. Bågen expanderas via båglöpande led och spillror, samtidigt som bågmotståndet ökar genom delning, kylning och förlängning.

Bågmotståndet ökas tills spänningsfall över bågen överstiger systemspänningen, vilket släcker bågen vid nollpunkten för ström i den alternerande strömmen.

Luftavbrytare används i DC-kretsar och AC-kretsar upp till 12 000 V. Vanligtvis inomhusmodeller, monteras de på vertikala paneler eller inomhusdragbar utrustning, och används i stor utsträckning i inomhusmedium- och lågspänningsutrustning för AC-system.

Enkel brytningstyp av luftavbrytare

Den enklaste varianten har två hornformade kontakter. Bågning inträffar först över den kortaste avståndet mellan hornen och drivs sedan stadigt uppåt av konvektionströmmar från båghettad luft och interaktionen mellan magnetiska och elektriska fält. När hornen fullständigt separeras förlänger bågen sig från spets till spets, vilket ger förlängning och kylning.

Processens relativt långsamma tempo och risken för att bågen sprider sig till angränsande metallkomponenter begränsar dess användning till ungefär 500 V och lågspänningssystem.

Magnetisk blåsbortstyp av luftavbrytare

Används i kretsar med spänning upp till 11 kV, uppnår vissa luftavbrytare bågsläckning genom ett magnetfält från blåsbortsbobiner som är kopplade i serie med den avbrutna kretsen. Dessa bobiner flyttar bågen till spillror – de släcker inte bågen själva. I spillrorna förlängs, kylns och släcks bågen. Bågskydd förhindrar att bågen sprider sig till angränsande nätverk.

Polaritet, bågspillror och driftsdetaljer för luftavbrytare
Betydelsen av bobinpol

Korrekt bobinpol är avgörande för att leda bågen uppåt, genom att utnyttja elektromagnetiska krafter för att förbättra bågrörelsen. Denna princip blir mer effektiv med högre felströmmar, vilket gör det möjligt för dessa avbrytare att uppnå högre brytkapaciteter.

Funktion hos bågspillror

En bågspillra är en viktig enhet för bågsläckning i luft, med tre relaterade funktioner:

• Båginneslutning: Begränsar bågen till en definierad yta, vilket förhindrar okontrollerad spridning.

• Magnetisk kontroll: Styr bågrörelse genom magnetfält för att underlätta släckning inuti spillran.

• Snabb kylning: Deioniserar båggaser genom intensiv kylning, vilket säkerställer bågsläckning.

Design av luftchute-luftavbrytare

För låg- och medelspänningskretsar har denna avbrytare:

• Dubbla kontaktuppsättningar:

• Huvudkontakter: Kopparbaserade, silverpläterade för lågt motstånd, ledar normal ström i stängt läge.

• Bågkontakter (hjälpkontakter): Hittbeständig kopparlegering, designad för att tåla bågning under felavbrott. De stängs innan och öppnas efter huvudkontakterna för att skydda huvudkontakterna från skada.

• Blåsmekanism: Stålinsatser i bågspillrorna skapar magnetfält som accelererar bågrörelsen uppåt. Dessa plattor delar bågen i en serie av korta bågar, vilket ökar det totala spänningsfallet (anod + katod fall) över bågarna. Om detta summa överstiger systemspänningen släcks bågen snabbt.

• Kylning: Bågens kontakt med kalla stålplattor kyls snabbt och deioniserar bågen, hjälpt av naturliga eller magnetiska blåskrafter.

Arbetsprincip

• Felförekomst: Huvudkontakter separeras först, vilket skiftar strömmen till bågkontakterna.

• Bågformering: När bågkontakter separeras dras en båge mellan dem.

• Bågrörelse: Elektromagnetiska och termiska krafter driver bågen uppåt längs båglöpande led.

• Bågdelning & släckning: Bågen delas av delningsplattor, förlängs, kylns och deioniseras, vilket leder till släckning.

Tillämpningar

• Kraftstationsauxiliarier & industriella anläggningar: Lämplig för miljöer där brand- och explosionshävd behöver begränsas.

• DC-system: Använder bågförlängning, löpande led och magnetisk blåsning för avbrytare upp till 15 kV.

Begränsning

• Lågströmsineffektivitet: Bågspillror är mindre effektiva vid låga strömmar pga svagare elektromagnetiska fält, vilket orsakar långsammare bågrörelse in i spillran och potentiellt försenade avbrott.

Denna design balanserar enkelhet och tillförlitlighet för medelspännings- och lågspänningsapplikationer, även om dess prestanda varierar beroende på strömstorlek.