Mis on kaar? | Kaar lülitikul

Enne selle läbimist, mida tähendab kaare kustutamine või kaare lõpetamine, kasutatavate tehnoloogiate selgitamist lülitis, peaksime esmalt teadma, mis on tegelikult kaar.

Mis on kaar?

Kui avatakse voolu kannavad kontaktid lülitis, saab vaheline keskkond avanud kontaktide vahel tugevalt ioniseeritud, mille kaudu katkestamiseks vooluv liikumiskanal saab madala vastupäise tee ja jätkab voolu isegi siis, kui kontaktid füüsiliselt erinevad. Kui vool liigub ühest kontaktist teise, muutub see kanal nii külmaks, et see hoob. See on nimetatud kaareks.

Kaar lülitis

Iga kord, kui laetud voolu kontaktid lülitis avanevad, tekib kaar lülitis, mis on loodud erinevate kontaktide vahel.

Sellest hetkest, kui see kaar on säilitatud kontaktide vahel, ei katkesta voolu lüliti lõplikult, kuna kaar ise on elektrienergia joon. Voolu täielikuks katkestamiseks on oluline kaar võimalikult kiiresti kustutada. Lüliti peamised disainikriteeriumid on pakkuda sobivat kaare kustutamise tehnoloogiat lülitis, et tagada kiire ja ohutu voolu katkestamine. Seega enne läbimist erinevatel kaare kustutamise meetoditel, kasutatavatel lüliti, peaksime püüdma mõista, mis on kaar ja kaar lülitis, põhiteooria, arutagem seda.

Gasi termiline ioniseerimine

Ümbritsevas õhus või gasis on alati olemas mõned vabad elektronid ja ioonid, mis on tingitud ultravioletlase, kosmiliste kiirguste ja Maa radioaktiivsusest. Neid vabasid elektrone ja ioone on nii vähe, et neid ei piisa elektrienergia joonduks. Gasi molekulid liiguvad suvaliselt ruumi temperatuuril. Leiti, et õhu molekul 300oK (ruumi temperatuur) liigub suvaliselt umbes 500 meetrit/sekundit ja kokku puutub teisi molekule 1010 korda/sekundit.

Need suvaliselt liikuvad molekulid kokku puutuvad teineteis väga sageli, kuid molekulide kinetiline energia ei ole piisav, et välja võtta elektronid atoomide orbiitidelt. Kui temperatuur tõuseb, soojeneb õhk ja seega suureneb molekulide kiirus. Suurem kiirus tähendab suuremat taastusu kokkupõrgejuures. Sellisel olukorral osutuvad mõned molekulid atoomideks. Kui õhu temperatuur tõuseb veelgi, võetakse paljude atoomide valentsed elektronid ära ja gas ioniseeritakse. Siis saab see ioniseeritud gas elektrienergia joon, kuna vabad elektronid on piisavad. Selle gaasi või õhu seisund on nimetatud plasmaks. See fenomen on nimetatud gasi termiliseks ioniseerimiseks.

Elektroni kokkupõrgete tõttu toimuv ioniseerimine

Nagu me juba mainisime, on õhus või gasis alati olemas mõned vabad elektronid ja ioonid, kuid neid ei piisa elektrienergia joonduks. Iga kord, kui need vabad elektronid kohtuvad tugeva elektriväljaga, suunatakse need suuremate potentsiaalide punktidele väljas ja omavad piisavalt suurt kiirust. Teisisõnu, elektronid kiirenevad elektrivälja suunas tõttu kõrgele potentsiaaligradiendile. Nende reisijooksul tabavad nad teisi õhu või gasi atome ja molekule ja võtavad valentsed elektronid nende orbiitidelt ära.

Pärast emakeele atoomidest väljavõtmist, liiguvad elektronid samuti elektrivälja suunas tõttu potentsiaaligradiendile. Need elektronid tabavad sama moodi teisi atome ja loovad rohkem vabad elektronid, mis suunatakse samuti elektriväljaga. Selle konjunktiivse toimingu tulemusena saab gasi vabad elektronid nii palju, et gas hakkab elektrienergia joon. See fenomen on tuntud kui gasi ioniseerimine elektroni kokkupõrgete tõttu.

Gasi deioniseerimine

Kui eemaldada kõik gasi ioniseerimise põhjused ioniseeritud gasist, naaseb see kiiresti oma neutraalse olekuni positiivsete ja negatiivsete laengute uuestiühendamise tõttu. Positiivsete ja negatiivsete laengute uuestiühendamise protsess on tuntud deioniseerimise protsessina. Deioniseerimisel diffusiooni kaudu liiguvad negatiivsed ioonid või elektronid ja positiivsed ioonid seinadele kontsentratsioonigradientide mõjul, lõpetades nii uuestiühendamise protsessi.

Kaar lüliti roll

Kui kaks voolu kontakti just avanevad, silmad käar kontaktide vahele, mille kaudu vool saab madala vastupäise tee, nii et voolu katkestamist ei toimu ühtki ajal. Kuna kontaktide avamisel ei toimu voolu suhtes mingit ootamatut ja ootamatut muutust, ei tekita see süsteemis mitte mingit ebatavalist lülitamise pinget. Kui i on vool, mis voolab kontaktide kaudu just enne nende avamist, L on süsteemi induktsioon, võib lülitamise pinget kontaktide avamisel väljendada kui V = L.(di/dt), kus di/dt on voolu muutumiskiirus aja suhtes kontaktide avamisel. Alternatiivse voolu korral kaar lülitub ajutiselt igal voolu nullpunktil. Iga voolu nullpunkti ületamisel ioniseeritakse järgmise tsükli jooksul uuesti erinevate kontaktide vaheline keskkond ja kaar lülitis taastatakse. Katkestamise täitmiseks ja edukaks muutmiseks tuleb vältida selle uuesti ioniseerimist erinevate kontaktide vahel pärast voolu nullpunkt.

Kui kaar lülitis puudub voolu kontaktide avamisel, tekiks voolu ootamatu ja ootamatu katkestus, mis põhjustaks tohutu lülitamispinge, mis oleks piisav süsteemi isolatsiooni tugevale stressile. Teisest küljest pakub kaar järsu, kuid kiire ülemineku voolu kannavast olekust voolu katkestamise olekuni kontaktide.

Kaar katkestamise, kaar kustutamise või kaar lõpetamise teooria

Kaar veergu omadused

Kõrge temperatuuril liiguvad gaasis laenguosakesed kiiresti ja suvaliselt, kuid elektrivälja puudumisel ei toimu netto liikumist. Iga kord, kui elektriväli rakendatakse gasi, saavad laenguosakesed driftikiirust, mis lisatakse nende suvalisele termilisele liikumisele. Driftikiirus on proportsionaalne välja tõkkegradiendi ja osakese mobiilsusega. Osakese mobiilsus sõltub osakese massist, mida raskem on osakes, seda väiksem on mobiilsus. Mobiilsus sõltub ka juhusliku liikumiseks saadaolevatest vabadest teedest gasis. Iga kord, kui osakes kollekteerib, kaotab see oma suuna kiirust ja tuleb uuesti kiirendada elektrivälja suunas. Seega väheneb osakese nettomobiilsus. Kui gas on kõrge surve all, muutub see tiheks ja seega tulevad gasi molekulid lähemale, nii et kollektioneerimine toimub sagedamini, mis vähendab osakese mobiilsust. Laenguosakese poolt tekitatud koguvool on otseproportsionaalne nende mobiilsusega. Seega sõltub laenguosakese mobiilsus gasi temperatuurist, survest ja ka gasi loomusest. Uuesti gasi osakese mobiilsus määrab gasi ioniseerimise astme.

Seega võime ülaltoodud selgituse põhjal öelda, et gasi ioniseerimine sõltub gasi loomusest (raskemad või kehvemad gasi osakesed), gasi survest ja gasi temperatuurist. Nagu me varem ütlesime, sõltub kaar veergu intensiivsus ioniseeritud keskkonna olemasolust erinevate elektriliste kontaktide vahel, seega tuleb eraldada eriline tähelepanu gasi ioniseerimise vähendamisele või gasi deioniseerimise suurendamisele kontaktide vahel. Seetõttu on lüliti peamine disainielement pakkuda erinevaid survekontrollimeetodeid, jahutamismeetodeid erinevate kaar media Kontaktide vahel.

Kaar soojuse kadu

Kaar soojuse kadu lülitis toimub joonduse, konveksiooni ja ka kiirguse kaudu. Lüliti tasakaalu kaar naftas, kaar troppides või kitsates raamides, toimub peaaegu kogu soojuse kadu joonduse kaudu. Õhu tuule lüliti või lüliti, kus on olemas gaasi vool elektriliste kontaktide vahel, toimub kaar plasma soojuse kadu konveksiooni kaudu. Tavalisel survel ei ole kiirgus oluline tegur, kuid kõrge survel võib kiirgus muutuda väga oluliseks soojuse levikutega kaar plasmas. Elektriliste kontaktide avamisel tekib kaar lülitis ja see lülitub iga voolu nullpunktiga ning seejärel taastatakse järgmisel tsüklil. Kaar lõplik lõpetamine või kaar kustutamine lülitis saavutatakse kiire töödeldava dielektrilise tugevuse tõstmisel kontaktide vahel, nii et kaar uuesti asutamine nullpunktist ei ole võimalik. See töödeldava dielektrilise tugevuse kiire tõstmine kontaktide vahel saavutatakse kas gasi deioniseerimise või ioniseeritud gasi asendamise kaudu jahutatud ja sega gasiga.
Eriti deioniseerimismeetodeid kasutatakse kaar kustutamiseks lülitis, arutagem lühidalt.

Gasi deioniseerimine surve tõustumise tõttu

Kui kaar tee surve tõuseb, suureneb ioniseeritud gasi tiheus, mis tähendab, et osakesed gasis tulevad lähemale üksteisele ja seega väheneb nende keskmise vaba tee. See suurendab kokkupõrgete sagedust ja nagu me varem arutasime,