Mikä on kaarien sammutuslaitteisto?

Kun sähkövirtayhteyden katkaisijan yhteydet erota toisistaan, arkku muodostuu ja jatkuu lyhyen ajan yhteyksien erottamisen jälkeen. Tämä arkku on vaarallinen sen vuoksi, että se tuottaa lämpöenergiaa, joka voi aiheuttaa räjähdysvoimia.

Katkaisijan tulee sammuttaa arkku ilman laitteiden vahingoittamista tai henkilöstön vaarantamista. Arkku vaikuttaa merkittävästi katkaisijan suorituskykyyn. Vaihtovirta-arkun keskeyttäminen on luonteeltaan haastavampaa kuin järjestelmässä olevan äänestävän virta-arkun (DC arc) keskeyttäminen. Vaihtovirta-arkussa virta saavuttaa luonnollisesti nollan arvon joka taajuuskierron aikana, mikä aiheuttaa arkun hetkeksi katoamisen. Tämä nollakulma tarjoaa mahdollisuuden estää arkun uudelleen syttyminen, käyttäen hyväksi lyhytä aikaväliä, jolloin virtaa ei ole, deionioida kuilu ja estää uudelleen syttyminen.

Arkun johtavuus on verrannollinen elektronitiheyteen (ionit kuutiocenttimetri kohden), arkun halkaisijan neliöön ja arkun pituuden käänteisarvoon. Arkun sammuttamiseksi on olennaista vähentää vapaiden elektronien tiheyttä (ioniointi), pienentää arkun halkaisijaa ja lisätä arkun pituutta.

Arkun sammutusmenetelmät

On olemassa kaksi pääasiallista menetelmää arkun sammuttamiseksi katkaisijoissa:

Korkean vastuksen menetelmä

• Periaate: Arkun tehokas vastus kasvatetaan ajan myötä, mikä vähentää virtaa tasoon, jossa lämmön tuotanto ei enää pysty ylläpitämään arkua, mikä johtaa sen sammutumiseen.

• Energin hajoaminen: Arkun vastuullisen luonteen vuoksi useimmat järjestelmän energian osat hajoavat katkaisijan sisällä, mikä on huomattava haittapuoli.

• Menetelmät arkun vastuksen lisäämiseksi:

• Jäädytys: Vähentää ionien liikkuvuutta ja elektronitiheyttä.

• Arkun pituuden lisääminen: Yhteyksien erottaminen lisää polun pituutta, mikä nostaa vastusta.

• Pinnan pieneneminen: Arkun halkaisijan pienentäminen vähentää johtavuutta.

• Arkun jako: Arkun jakaminen pienempiin segmentteihin (esimerkiksi metallisten ruudujen tai kanavien avulla) lisää kokonaismääräistä vastusta.

Matala vastus (nollavirta keskeytys) -menetelmä

• Käyttöala: Vain vaihtovirtajärjestelmissä, hyödyntäen luonnollisia virtan nollakohtia (100 kertaa sekunnissa 50 Hz -järjestelmissä).

• Mekanismi:

• Arkun vastus pidetään matalana kunnes virta saavuttaa nollan.

• Nollakohdassa arkku sammutuu luonnollisesti. Dielektrinen vahvuus palautetaan nopeasti yhteyksien välille estääkseen uudelleen syttymisen, hyödyntäen lyhytä aikaväliä, jolloin virtaa ei ole, deionioida kuilu.

• Etu: Minimoi energian hajoamisen katkaisijan sisällä hyödyntämällä vaihtovirta-aallon luonnollisia nollapisteitä, mikä tekee siitä erittäin tehokkaan arkun keskeyttämiseen.