Kio estas Arko ? | Arko en Elŝaltilo

Antaŭ ol ni detale traktas la teknologiojn de arkeksdormigo aŭ arkeksfinigo uzitaj en cirkvitanrompoj, ni unue devus scii kion efektive estas arko.

Kio estas Arko?

Dum malfermado de kurentportantaj kontaktiĝoj en cirkvitanrompo, la medio inter la malfermigaj kontaktiĝoj iĝas tre ionizita per kiu la interrompa kurento ricevas malaltresistan vojon kaj daŭre fluas tra ĉi tiu vojo eĉ se la kontaktiĝoj estas fizike disigita. Dum la fluo de kurento de unu kontaktiĝo al la alia, la vojo fariĝas tiom varmeta ke ĝi lumas. Tio nomiĝas arko.

Arko en Cirkvitanrompo

Kiam ajn, sub ŝargo, la kontaktiĝoj de cirkvitanrompo malfermiĝas, estas arko en cirkvitanrompo, etabliĝanta inter la disigaj kontaktiĝoj.

Tiel longe kiel ĉi tiu arko daŭras inter la kontaktiĝoj, la kurento tra la cirkvitanrompo ne estos finfine interrompita, ĉar la arko mem estas konduka vojo de elektriko. Por tuta interrompo de kurento per cirkvitanrompo, estas esence rapide ekdormigi la arkon. La ĉefa dizajnkriterio de cirkvitanrompo estas provizi la taŭgan teknologion de arkeksdormigo en cirkvitanrompo por plenumi rapidan kaj sekuran kurentinterrompon. Do antaŭ ol ni traktas malsamajn arkeksdormigitajn teknikojn uzitajn en cirkvitanrompo, ni devus provi kompreni kion estas arko kaj la baza teorio de arko en cirkvitanrompo, lasu nin diskuti.

Termika Ionizado de Gaso

Estas numeroj de liberaĵelektronoj kaj ionoj prezentaj en gaso je ĉambrotemperaturo pro ultravioaj rajtoj, kosmaj rajtoj kaj radioaktiveco de la tero. Ĉi tiuj liberaj elektronoj kaj ionoj estas tiel malmultaj ke ili ne sufiĉas por subteni kondukan elektron. La gastekloj moviĝas hazardmaniere je ĉambrotemperaturo. Troviĝis, ke aeroteklo je temperaturo de 300oK (Ĉambrotemperaturo) moviĝas hazardmaniere kun proksimuma meza rapido de 500 metroj/sekundo kaj koliziigas aliajn teklojn je frekvenco de 1010 fojoj/sekundo.

Ĉi tiuj hazardmaniere moviĝantaj tekloj koliziigas kun unu la alian tre ofte, sed la kineta energio de la tekloj ne sufiĉas por ekstrakti elektronon el atomoj de la tekloj. Se la temperaturo estas pligrandigita, la aero varmiĝos kaj sekve la rapido de la tekloj pligrandiĝos. Pli granda rapido signifas pli grandan impakton dum intertekla kolizio. En ĉi tiu situacio kelkaj el la tekloj disociiĝos en atomojn. Se la temperaturo de la aero plu pligrandigas, multaj atomoj perdas valentajn elektronojn kaj igas la gason ionizitan. Tiam ĉi tiu ionizita gaso povas konduki elektron pro sufiĉa kvanto de liberaj elektronoj. Ĉi tiu kondiĉo de iu ajn gaso aŭ aero nomiĝas plasma. Ĉi tiu fenomeno nomiĝas termika ionizado de gaso.

Ionizado pro Elektrona Kolizio

Kiel ni diskutis, estas ĉiam iuj liberaj elektronoj kaj ionoj prezentaj en la aero aŭ gaso, sed ili ne sufiĉas por konduki elektron. Kiam ajn ĉi tiuj liberaj elektronoj renkontas fortan elektran kampon, ili estas direktitaj al pli alta potencialpunkto en la kampo kaj akiras sufiĉe altan rapidon. Alivorte, la elektronoj estas akcelitaj laŭ la direkto de la elektra kampo pro alta potencialgrado. Dum ilia vojaĝo, ĉi tiuj elektronoj koliziigas kun aliaj atomoj kaj tekloj de la aero aŭ gaso kaj ekstraktas valentajn elektronojn el iliaj orbitoj.

Post ekstraktiĝo de matroataomoj, la elektronoj ankaŭ kurkos laŭ la sama direkto de la elektra kampo pro potencialgrado. Ĉi tiuj elektronoj sammaniere koliziigos kun aliaj atomoj kaj kreos pli da liberaj elektronoj kiuj ankaŭ estos direktitaj laŭ la elektra kampo. Pro ĉi tiu kunlabora ago, la nombro de liberaj elektronoj en la gaso iĝos tiel granda ke la gaso komencos konduki elektron. Ĉi tiu fenomeno estas konata kiel ionizado de gaso pro elektrona kolizio.

Deionizado de Gaso

Se ĉiuj kaŭzoj de ionizado de gaso estas forigita de ionizita gaso, ĝi rapide revenas al sia neŭtrala stato per rekombinado de pozitivaj kaj negativaj ŝarĝoj. La procezo de rekombinado de pozitivaj kaj negativaj ŝarĝoj estas konata kiel deionizada procezo. En deionizado per difuzo, la negativaj ionoj aŭ elektronoj kaj pozitivaj ionoj moviĝas al la muroj sub la influo de koncentraj gradiĝoj kaj tiel kompletigas la procezon de rekombinado.

Rolo de Arko en Cirkvitanrompo

Kiam du kurentportantaj kontaktiĝoj ĵus malfermiĝas, arko ligas la kontaktporon per kiu la kurento ricevas malaltresistan vojon por fluo, do ne estos brua interrompo de kurento. Ĉar ne estas brua kaj abrupta ŝanĝo en kurento dum malfermado de la kontaktiĝoj, ne estos iu nenormala ŝaltado de voltaĝo en la sistemo. Se i estas la kurento fluanta tra la kontaktiĝoj ĵus antaŭ ol ili malfermiĝas, L estas la sistemo induktanceco, ŝaltada voltago dum malfermado de kontaktiĝoj, povas esti esprimita kiel V = L.(di/dt) kie di/dt rapido de ŝanĝo de kurento rilate al tempo dum malfermado de la kontaktiĝoj. En la okazo de alternanta kurento, arko estas momente ekdormigita je ĉiu kurent-nulpunkto. Post pasado de ĉiu kurent-nulpunkto, la medio inter disigaj kontaktiĝoj denove ioniĝas dum la venonta ciklo de kurento kaj la arko en cirkvitanrompo reestabliĝas. Por farigi la interrompon kompleta kaj sukcesa, ĉi tiu re-ionizado inter disigaj kontaktiĝoj post kurent-nulpunkto devas esti preventita.

Se arko en cirkvitanrompo mankas dum malfermado de kurentportantaj kontaktiĝoj, estus brua kaj abrupta interrompo de kurento, kiu kaŭzus grandan ŝaltadan voltagon sufiĉe grandan por severa streso de la izolado de la sistemo. Kontraŭe, la arko provizas graduajn sed rapidajn, transiron de la kurentportanta al la kurent-rompanta stato de la kontaktiĝoj.

Teorio pri Arka Interrompo aŭ Arkeksdormigo aŭ Arkeksfinigo

Ecoj de Arka Kolumno

Je alta temperaturo, la ŝarĝitaj partikloj en gaso rapide kaj hazardmaniere moviĝas, sed en manko de elektra kampo, ne okazas neta moviĝo. Kiam ajn estas aplikitaj elektra kampo en la gaso, la ŝarĝitaj partikloj akiras driftan rapidon supermetitan sur ilian hazardan termikan moviĝon. La drifta rapido estas proporcia al la voltgradiento de la kampo kaj partiklamovigebleco. La partiklamovigebleco dependas de la maso de la partiklo, pli peza partiklo, pli malalta la movigebleco. La movigebleco ankaŭ dependas de la liberejoj disponeblaj en la gaso por hazarda moviĝo de la partikloj. Ĉar ĉiufoje kiam partiklo koliziigas, ĝi perdas sian direktitan rapidon kaj devas esti reakcelerita en la direkto de la elektra kampo denove. Do, la neta movigebleco de la partikloj estas malpliigita. Se la gaso estas sub alta preso, ĝi iĝas pli densa, kaj do, la gastekloj iĝas pli proksimaj unu al la alia, do kolizioj okazas pli ofte, kio malpliigas la movigeblecon de la partikloj. La totala kurento de ŝarĝitaj partikloj estas direktproporcia al ilia movigebleco. Do, la movigebleco de ŝarĝitaj partikloj dependas de la temperaturo, preso de la gaso kaj natureco de la gaso. Denove, la movigebleco de gastekloj determinas la gradon de ionizado de gaso.

Do, el supre klarigo, ni povas diri, ke la procezo de ionizado de gaso dependas de la natureco de gaso (pli peza aŭ pli leĝera gasteklo), preso de gaso kaj temperaturo de gaso. Kiel ni diris pli frue, la intensivo de arka kolumno dependas de la prezento de ionizita medio inter disigaj elektraj kontaktiĝoj, do, speciala atento devus esti donita al reduktado de ionizado aŭ pligrandigado de deionizado de medio inter kontaktiĝoj. Tial, la ĉefa disajnfunkcio de cirkvitanrompo estas provizi malsamajn presokontrolmetodojn, refrezigometodojn por malsama arka medio inter kontaktiĝoj de cirkvitanrompo.

Ŝarĝperdo de Arko

La ŝarĝperdo de arko en cirkvitanrompo okazas tra kondukado, konvekto kaj radiado. En cirkvitanrompo kun simpla rompo de arko en oleo, arko en kanaloj aŭ angostaj fendoj, preskaŭ ĉiuj ŝarĝperdoj okazas pro kondukado. En areblasta cirkvitanrompo aŭ en rompo kie estas gasfluo inter la elektraj kontaktiĝoj, la ŝarĝperdo de arka plasma okazas pro konvekta procezo. Je normala preso, la radiado ne estas signifa faktoro, sed je pli alta preso, la radiado povas iĝi tre grava faktoro de ŝarĝdisigo de arka plasma. Dum malfermado de elektraj kontaktiĝoj, la arko en cirkvitanrompo estas produktita kaj ĝi ekdormiĝas je ĉiu nulpunkto de kurento kaj poste ĝi reestabliĝas dum la venonta ciklo. La fina arkeksfinigo aŭ arkeksdormigo en cirkvitanrompo estas atingita per rapida pligrandigo de la dielektrika forto en la medio inter la kontaktiĝoj, tiel ke la reestablado de arko post nulpunkto ne povas esti ebla. Ĉi tiu rapida pligrandigo de dielektrika forto inter kontaktiĝoj de cirkvitanrompo estas atingita aŭ per deionizado de gaso en la arka medio aŭ per anstataŭigo de ionizita gaso per malvarma kaj nova gaso.
Estas diversaj deionizaj procezoj aplikitaj por arka ekdormigo en cirkvitanrompo, lasu nin diskuti mallonge.

Deionizado de Gaso pro Pligrandigo de Preso

Se la preso de la arkvojo pligrandiĝas, la denseco de la ionizita gaso pligrandiĝas, kio signifas, ke la partikloj en la gaso iĝas pli proksimaj unu al la alia kaj kiel rez