فتحة الدائرة (وقت التشغيل ووقت القفز)
الوظيفة الأساسية لـ قاطع الدائرة الكهربائية هي توفير فتح وإغلاق نقاط الاتصال التي تحمل التيار. على الرغم من أن هذا يبدو بسيطًا للغاية، إلا أنه يجب أن نتذكر أن قاطع الدائرة يظل في وضعه المغلق لأطول فترة في عمره. ونادرًا ما يتطلب الأمر تشغيل قاطع الدائرة لفتح وإغلاق نقاط الاتصال.
لذلك، يجب أن تكون عملية قاطع الدائرة موثوقة جدًا دون أي تأخير أو بطء. لتحقيق هذه الموثوقية، يصبح آلية تشغيل قاطع الدائرة أكثر تعقيدًا مما كان يُعتقد في البداية.
مسافة الفتح والإغلاق بين نقاط الاتصال وسرعة نقاط الاتصال المتحركة أثناء التشغيل، هما أهم المعلمات التي يجب مراعاتها عند تصميم قاطع الدائرة.
الفجوة بين نقاط الاتصال ومدى سفر نقاط الاتصال المتحركة وسرعتها يتم تحديدها بنوع الوسيلة المستخدمة لإخماد القوس الكهربائي، وتصنيف التيار و الجهد لقاطع الدائرة.
تظهر منحنى خصائص التشغيل النموذجي لـ قاطع الدائرة في الرسم البياني أدناه.
في الرسم البياني، يمثل محور السينات الوقت بالميلي ثانية ويمثل محور الصادات المسافة بالميلي متر.
لنفترض أن التيار يبدأ في التدفق عبر ملف الإغلاق في الوقت T0. بعد وقت T1 تبدأ نقطة الاتصال المتحركة في السفر نحو نقطة الاتصال الثابتة. في الوقت T2 تلامس نقطة الاتصال المتحركة نقطة الاتصال الثابتة. في الوقت T3 تصل نقطة الاتصال المتحركة إلى موقعها المغلق. الفترة T3 – T2 هي فترة التحميل الزائد لهذه النقطتين (المتحركة والثابتة). بعد الوقت T3 ترتد نقطة الاتصال المتحركة قليلاً ثم تعود مرة أخرى إلى موقعها المغلق النهائي بعد الوقت T4.
الآن نأتي إلى عملية القطع. لنفترض أن التيار يبدأ في التدفق عبر ملف القطع لـ قاطع الدائرة في الوقت T5. في الوقت T6 تبدأ نقطة الاتصال المتحركة في السفر للخلف لفتح نقاط الاتصال. بعد الوقت T7، تنفصل نقطة الاتصال المتحركة أخيرًا عن نقطة الاتصال الثابتة. الفترة (T7 – T6) هي فترة التداخل.
الآن في الوقت T8 تعود نقطة الاتصال المتحركة إلى موقعها النهائي المفتوح ولكنها لن تكون في حالة الراحة لأن هناك بعض الاهتزازات الميكانيكية لنقطة الاتصال المتحركة قبل الوصول إلى موقعها النهائي. في الوقت T9 تصل نقطة الاتصال المتحركة أخيرًا إلى موقعها النهائي. هذا ينطبق على كلاً من قواطع الدائرة القياسية و قواطع الدائرة ذات التحكم عن بعد.
متطلبات تشغيل فتح قاطع الدائرة
من المطلوب أن يكون قاطع الدائرة في وضعية مفتوحة بأسرع ما يمكن. وهذا بسبب الحد من تآكل نقاط الاتصال وقطع التيار المعيب بأسرع ما يمكن. لكن المسافة الكلية للسفر لنقطة الاتصال المتحركة لا تحدد فقط بواسطة الحاجة إلى قطع التيار المعيب، بل أيضًا الفجوة بين نقاط الاتصال اللازمة لتحمل الضغوط العازلة الطبيعية وتقلبات الجهد الناتجة عن البرق التي تظهر عبر نقاط الاتصال عندما يكون قاطع الدائرة في وضعية مفتوحة.
الحاجة لحمل التيار المستمر ولتحمل فترة قوس كهربائي في قاطع الدائرة، يجعل من الضروري استخدام مجموعتين من نقاط الاتصال بشكل متوازي. الأولى هي نقطة الاتصال الرئيسية والتي تكون دائمًا مصنوعة من مواد موصلة عالية مثل النحاس، والأخرى هي نقطة الاتصال القاطعة، مصنوعة من مواد مقاومة للقوس الكهربائي مثل التنجستن أو الموليبدينوم، والتي لها توصيل أقل بكثير من نقاط الاتصال الرئيسية.
خلال فتح عملية قاطع الدائرة، تفتح نقاط الاتصال الرئيسية قبل نقاط الاتصال القاطعة. ومع ذلك، بسبب الفرق في مقاومة الكهرباء و المحاثة للمسارات الكهربائية لنقاط الاتصال الرئيسية والقاطعة، يتطلب الأمر وقتًا محدودًا لتغيير التيار الكلي، أي من نقاط الاتصال الرئيسية إلى فرع نقاط الاتصال القاطعة.
لذا عندما تبدأ نقطة الاتصال المتحركة في السفر من وضعية مغلقة إلى مفتوحة، تزداد الفجوة بين نقاط الاتصال تدريجيًا وبعد فترة من الزمن يصل إلى وضعية حرجية تشير إلى الفجوة الموصلة الدنيا اللازمة لمنع إعادة القوس الكهربائي بعد صفر التيار التالي.
الجزء المتبقي من المسافة يحتاج فقط للحفاظ على قوة عازلة كافية بين الفجوة بين نقاط الاتصال ولأجل التباطؤ.
متطلبات تشغيل إغلاق قاطع الدائرة
خلال عملية إغلاق قاطع الدائرة، تتطلب الأمور التالية:
يجب أن تسافر نقطة الاتصال المتحركة نحو نقطة الاتصال الثابتة بسرعة كافية لمنع ظاهرة القوس الكهربائي المسبق. حيث قد يبدأ القوس الكهربائي قبل أن تغلق نقاط الاتصال نهائيًا مع تقلص الفجوة بين نقاط الاتصال.
خلال إغلاق نقاط الاتصال، يتم استبدال الوسط بين نقاط الاتصال، وبالتالي يجب توفير طاقة ميكانيكية كافية خلال هذه العملية تشغيل قاطع الدائرة لضغط الوسط العازل في غرفة القوس الكهربائي.
بعد ضرب نقطة الاتصال الثابتة، قد ترتد نقطة الاتصال المتحركة بسبب القوة التنافرية التي ليست مطلوبة على الإطلاق. لذا يجب توفير طاقة ميكانيكية كافية للتغلب على القوة التنافرية الناتجة عن عملية الإغلاق في حالة وجود عطل.
في آليات الربيع-الربيع، يتم شحن ربيع القطع عادةً أثناء عملية الإغلاق. لذا يجب توفير طاقة ميكانيكية كافية لشحن ربيع القطع.
بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لحذف.
