อะไรคือวงจรตัดไฟฟ้าด้วยการดับอาร์ก

เมื่อตัวต่อที่นำไฟฟ้าของเบรกเกอร์แยกออกกัน จะเกิดอาร์คไฟฟ้าขึ้นและคงอยู่สั้น ๆ หลังจากตัวต่อแยกออกจากกัน อาร์คไฟฟ้านี้เป็นอันตรายเนื่องจากพลังงานความร้อนที่สร้างขึ้น ซึ่งสามารถทำให้เกิดแรงระเบิดได้

เบรกเกอร์ต้องดับอาร์คไฟฟ้าโดยไม่ทำลายอุปกรณ์หรือเป็นอันตรายต่อบุคลากร อาร์คไฟฟ้ามีผลต่อประสิทธิภาพของเบรกเกอร์อย่างมาก การตัดอาร์คไฟฟ้า DC ยากกว่าการตัดอาร์คไฟฟ้า AC อย่างมาก ในอาร์คไฟฟ้า AC กระแสไฟฟ้าจะถึงศูนย์ตามธรรมชาติในแต่ละวงจรของคลื่น ทำให้อาร์คไฟฟ้าหายไปชั่วขณะ จุดศูนย์นี้สร้างโอกาสในการป้องกันอาร์คไฟฟ้ากลับมาทำงานใหม่ โดยใช้ช่วงเวลาสั้น ๆ ที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าเพื่อดีไอออนไทด์ช่องว่างและป้องกันการเผาไหม้อีกครั้ง

ความนำของอาร์คไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กับความหนาแน่นของอิเล็กตรอน (ไอออนต่อเซนติเมตรลูกบาศก์) กำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางของอาร์ค และผกผันของความยาวของอาร์ค สำหรับการดับอาร์คไฟฟ้า จำเป็นต้องลดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนอิสระ (การไอออนไทด์) ลดเส้นผ่านศูนย์กลางของอาร์ค และเพิ่มความยาวของอาร์ค

วิธีการดับอาร์คไฟฟ้า

มีวิธีการดับอาร์คไฟฟ้าในเบรกเกอร์สองวิธีหลัก:

วิธีการความต้านทานสูง

• หลักการ: ความต้านทานที่มีประสิทธิภาพของอาร์คไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นตามเวลา ทำให้กระแสไฟฟ้าลดลงจนถึงระดับที่การสร้างความร้อนไม่สามารถรักษาอาร์คไฟฟ้าไว้ได้ นำไปสู่การดับอาร์คไฟฟ้า

• การกระจายพลังงาน: เนื่องจากอาร์คไฟฟ้ามีลักษณะเป็นตัวต้านทาน ระบบพลังงานส่วนใหญ่จะกระจายภายในเบรกเกอร์ ซึ่งเป็นข้อเสียอย่างมาก

• เทคนิคในการเพิ่มความต้านทานของอาร์ค:

• การทำให้เย็น: ลดความเคลื่อนไหวของไอออนและความหนาแน่นของอิเล็กตรอน

• การยืดความยาวของอาร์ค: การแยกตัวต่อเพิ่มความยาวทางเดิน ทำให้ความต้านทานเพิ่มขึ้น

• การลดพื้นที่ตัด: การแคบลงของเส้นผ่านศูนย์กลางของอาร์ค ทำให้ความนำลดลง

• การแบ่งอาร์ค: การแบ่งอาร์คเป็นส่วนย่อย (เช่น ผ่านตะแกรงโลหะหรือราง) เพิ่มความต้านทานรวม

วิธีการความต้านทานต่ำ (การตัดกระแสศูนย์)

• ความเหมาะสม: ใช้เฉพาะกับวงจร AC โดยอาศัยจุดศูนย์ของกระแสไฟฟ้าตามธรรมชาติ (100 ครั้งต่อวินาทีสำหรับระบบ 50 Hz)

• กลไก:

• ความต้านทานของอาร์คจะรักษาอยู่ในระดับต่ำจนกระทั่งกระแสไฟฟ้าถึงศูนย์

• ที่จุดศูนย์ อาร์คไฟฟ้าจะดับเอง ความแข็งแรงดีเอลีทริกจะเรียกคืนอย่างรวดเร็วระหว่างตัวต่อเพื่อป้องกันการกลับมาทำงานใหม่ โดยใช้ช่วงเวลาสั้น ๆ ที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าเพื่อดีไอออนไทด์ช่องว่าง

• ข้อดี: ลดการกระจายพลังงานภายในเบรกเกอร์โดยใช้จุดศูนย์ของคลื่น AC ตามธรรมชาติ ทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการตัดอาร์คไฟฟ้า