Aptomat Khí

Trong công tắc cắt không khí, hồ quang được tạo ra và dập tắt trong không khí tĩnh khi hồ quang di chuyển. Những công tắc này được sử dụng cho điện áp thấp, thường lên đến 15 kV, với khả năng ngắt mạch là 500 MVA. Như một phương tiện dập tắt hồ quang, công tắc cắt không khí mang lại nhiều ưu điểm so với dầu, bao gồm:

• Loại bỏ rủi ro và bảo trì liên quan đến việc sử dụng dầu.

• Không có ứng suất cơ học do áp suất khí và sự di chuyển của dầu.

• Loại bỏ chi phí từ việc thay dầu định kỳ do dầu bị hỏng do các hoạt động ngắt mạch liên tiếp.

Trong công tắc cắt không khí, sự tách rời tiếp xúc và dập tắt hồ quang xảy ra trong không khí ở áp suất khí quyển, sử dụng nguyên lý kháng cao. Hồ quang được mở rộng qua các đường dẫn hồ quang và máng, trong khi kháng hồ quang được tăng cường thông qua việc chia nhỏ, làm mát và kéo dài.

Kháng hồ quang được tăng cường cho đến khi điện áp giảm trên hồ quang vượt quá điện áp hệ thống, dập tắt hồ quang tại điểm zero của sóng AC.

Công tắc cắt không khí được sử dụng trong mạch DC và mạch AC lên đến 12,000 V. Thường là loại dùng trong nhà, chúng được lắp đặt trên các bảng đứng hoặc tủ phân phối rút trong nhà, được áp dụng rộng rãi trong tủ phân phối trung và hạ thế cho hệ thống AC.

Công tắc Cắt Không Khí Loại Đơn Giản

Biến thể đơn giản nhất có hai tiếp xúc hình sừng. Ban đầu, hồ quang xảy ra qua khoảng cách ngắn nhất giữa các sừng và dần dần được đẩy lên bởi dòng đối lưu từ không khí được đốt nóng bởi hồ quang và tương tác của các trường từ và điện. Khi các sừng tách hoàn toàn, hồ quang kéo dài từ đầu này sang đầu kia, đạt được sự kéo dài và làm mát.

Quá trình tương đối chậm và nguy cơ hồ quang lan sang các thành phần kim loại bên cạnh hạn chế ứng dụng của nó vào khoảng 500 V và các mạch công suất thấp.

Công tắc Cắt Không Khí Loại Thổi Từ Trường

Được sử dụng trong các mạch có điện áp lên đến 11 kV, dập tắt hồ quang trong một số công tắc cắt không khí được thực hiện thông qua từ trường từ cuộn dây thổi nối tiếp với mạch bị ngắt. Các cuộn dây này di chuyển hồ quang vào máng - chúng không tự dập tắt hồ quang. Trong máng, hồ quang được kéo dài, làm mát và dập tắt. Các tấm chắn hồ quang ngăn chặn hồ quang lan sang các mạng lưới bên cạnh.

Polarity, Arc Chutes, and Operational Details of Air Break Circuit Breakers
Importance of Coil Polarity

Chính xác về cực của cuộn dây là rất quan trọng để hướng dẫn hồ quang đi lên, tận dụng lực từ trường để tăng cường sự di chuyển của hồ quang. Nguyên lý này trở nên hiệu quả hơn với dòng điện lỗi cao, giúp các công tắc như vậy đạt được khả năng ngắt mạch cao hơn.

Chức năng của Máng Hồ Quang

Máng hồ quang là thiết bị chính để dập tắt hồ quang trong không khí, thực hiện ba vai trò liên quan:

• Hạn chế Hồ Quang: Hạn chế hồ quang trong một không gian xác định, ngăn ngừa sự lan rộng không kiểm soát.

• Điều khiển Từ Trường: Hướng dẫn sự di chuyển của hồ quang thông qua từ trường để hỗ trợ dập tắt trong máng.

• Làm Mát Nhanh: Deionizes khí hồ quang thông qua làm mát mạnh mẽ, đảm bảo dập tắt hồ quang.

Thiết kế Công tắc Cắt Không Khí Loại Máng Không Khí

Đối với các mạch điện áp thấp và trung bình, công tắc này có:

• Hai Bộ Tiếp Xúc:

• Tiếp Xúc Chính: Dựa trên đồng, mạ bạc để giảm kháng, dẫn dòng điện bình thường ở vị trí đóng.

• Tiếp Xúc Hồ Quang (Tiếp Xúc Phụ): Hợp kim đồng chịu nhiệt, được thiết kế để chịu đựng hồ quang trong quá trình ngắt mạch lỗi. Chúng đóng trước và mở sau các tiếp xúc chính để bảo vệ các tiếp xúc chính khỏi hư hỏng.

• Mechanism Thổi: Các chèn thép trong máng hồ quang tạo ra từ trường đẩy hồ quang đi lên. Các tấm này chia hồ quang thành chuỗi các hồ quang ngắn, tăng tổng điện áp giảm (điện áp anode + cathode) trên hồ quang. Nếu tổng này vượt quá điện áp hệ thống, hồ quang sẽ dập tắt nhanh chóng.

• Hành động Làm Mát: Tiếp xúc hồ quang với các tấm thép lạnh làm mát và deionize hồ quang, được hỗ trợ bởi lực thổi tự nhiên hoặc từ trường.

Nguyên lý Hoạt động

• Xảy ra Sự cố: Các tiếp xúc chính tách ra đầu tiên, chuyển dòng điện sang các tiếp xúc hồ quang.

• Tạo Hồ Quang: Khi các tiếp xúc hồ quang tách ra, một hồ quang được tạo ra giữa chúng.

• Di chuyển Hồ Quang: Lực từ trường và nhiệt đẩy hồ quang đi lên theo các đường dẫn hồ quang.

• Chia Sẻ & Dập Tắt Hồ Quang: Hồ quang được chia bởi các tấm chia, kéo dài, làm mát và deionized, dẫn đến dập tắt.

Ứng dụng

• Các Phụ Kiện Nhà Máy Điện & Nhà Máy Công Nghiệp: Phù hợp cho môi trường yêu cầu giảm thiểu nguy cơ cháy nổ.

• Hệ thống DC: Sử dụng kéo dài hồ quang, đường dẫn và thổi từ trường cho các công tắc lên đến 15 kV.

Hạn chế

• Hiệu Suất Thấp ở Dòng Điện Nhỏ: Máng hồ quang ít hiệu quả ở dòng điện nhỏ do từ trường yếu, gây chậm di chuyển hồ quang vào máng và có thể gây chậm ngắt.

Thiết kế này cân bằng giữa sự đơn giản và độ tin cậy cho các ứng dụng trung và hạ thế, mặc dù hiệu suất của nó thay đổi theo cường độ dòng điện.