Една статия за разбиране на етапите на разделение на контактите във вакуумен брекер

Етапи на разделение на контактите във вакуумния брекер: Иницииране на дъга, изгасване на дъга и осцилации

Етап 1: Първоначално отваряне (Фаза на иницииране на дъга, 0–3 мм)
Съвременната теория потвърждава, че първоначалната фаза на разделение на контактите (0–3 мм) е критична за прекъсващата способност на вакуумните брекери. В началото на разделението на контактите, токът на дъгата винаги преминава от съсредоточен режим към разпространен режим — колкото по-бързо става този преход, толкова по-добро е прекъсването.

Три мерки могат да ускорят прехода от съсредоточена към разпространена дъга:

• Намалете масата на движещите се компоненти: По време на развитието на вакуумните брекери, намаляването на масата на проводимата клампа помага да се намали инерцията на движещите се части. Сравнителни тестове показват, че този подход подобрява скоростта на първоначалното отваряне до различна степен.

• Увеличете силата на пружината за отваряне, гарантирайки, че тя стане ефективна в ранната фаза на отваряне (0–3 мм).

• Минимизирайте пътя на компресията на контактите (идеално 2–3 мм), позволявайки на пружината за отваряне да се включи в процеса на разделение възможно най-рано.

Традиционните брекери обикновено използват дизайн на плъгин контакти. При краткосрочен ток, електромагнитните сили причиняват контактите-пърсти да зехват проводимата тръба, резултиращо в нулев компонент на сила в посоката на движение. В сравнение, вакуумните брекери използват плоска контактна повърхност. Когато се появи краткосрочен ток, силната електромагнитна сила действа като отблъскваща сила върху контактите.

Това означава, че разделението на контактите не трябва да чака пълното освобождаване на пружината за компресия на контактите — разделението се случва почти едновременно с движението на главния вал (с пренебрежим или минимален забавяващ ефект). Следователно, с минимален път на компресия, пружината за отваряне може да действа по-рано, подобрявайки скоростта на първоначалното отваряне. Тъй като първоначалната движуща сила в тази фаза е електромагнитната отблъскваща сила, масата, която трябва да бъде намалена, включва всички движещи се компоненти. Ето защо конструктивни дизайни като разделящи или събирани механизми — често включващи дълги и многочислени връзки — са неподходящи за вакуумните брекери, тъй като пречат на постигането на висока първоначална скорост на отваряне.

Етап 2: Изгасване на дъга (3–8 мм)
Когато контактите се разделят до 3–4 мм, преходът на дъгата към разпространен режим обикновено е завършен — това е оптималният период за изгасване на дъгата. Широки тестове са потвърдили, че идеалният интервал за прекъсване е 3–4 мм. Ако моментът на нулев ток настъпи в този момент, плътността на металния пар се разлага бързо и диелектричната сила през интервала се възстановява бързо, водейки до успешното прекъсване. Движещата сила в този втори етап е пружината за отваряне.

В системата с три фази, ако изгасването на дъгата се случи при първия момент на нулев ток, времето на дъгата е около 3 милисекунди (при предположение, че контактите се разделят средно между два момента на нулев ток, когато интервалът вече е достатъчен). За да се постигне изгасване при интервал от 3–4 мм, средната скорост на отваряне в този етап трябва да е 0,8–1,1 м/с. При преобразуване към обикновено използваната мярка от 6 мм, еквивалентната средна скорост на отваряне е около 1,1–1,3 м/с — диапазон, широко приеман от вакуумните брекери по света. Обаче тези данни са получени от механични оперативни тестове при безнагласен режим. По време на прекъсване на висок ток, реалната скорост на отваряне е значително по-висока поради допълнителната електромагнитна отблъскваща сила, допринасяща за движението на контактите. В резултат, в същото време, движещият контакт може да измине 6–8 мм.

За минимизиране на времето на дъгата, специални демпфиращи мерки трябва да бъдат приложени във втория етап, за да се намали бързо скоростта на проводимата тръба. Моментът на включване на маслената буферна система трябва да бъде внимателно контролиран. Първият етап изисква бързо разделение, но пружината за отваряне все още не е напълно активна. Във втория етап, скоростта трябва да бъде намалена — пружината за отваряне не трябва да е твърде силна, за да не попречи на намаляването на скоростта, продължаването на времето на дъгата и усложняването на третия етап.

Етап 3: Осцилации (8–11 мм)
Поради малкия интервал между контактите и краткото време на отваряне във вакуумните брекери, бързо движещите се контактите трябва да бъдат спрени във изключително кратко време. Независимо от метода на демпфирование, скоростта на изменение на скоростта остава висока, правейки силните механични удари неизбежни. Резидуалната вибрация обикновено продължава около 30 милисекунди. В момента, както вътрешните, така и международните вакуумни брекери изминават около 10–12 милисекунди, за да се разделите и влязат в зоната на вибрация, докато времето на дъгата обикновено е 12–15 милисекунди. Очевидно, локално разтопената контактна повърхност започва да се охлажда и затвърдява след влизането в зоната на вибрация. Тази интензивна вибрация неизбежно разпръсква разтопения метал, формирайки остри издутия на контактната повърхност и оставяйки висящи метални частици между контактите — ключови външни фактори, които допринасят за повторните пробиви. Такива дефиниции на проекта често не се разкриват напълно в ограничени типови тестове, водейки до недостатъчно осъзнаване на този проблем в продължение на дълго време.

Заключение
Проектиращите на вакуумни брекери трябва да обръщат голямо внимание на целия процес на разделение на контактите. Ключови стратегии включват: намаляване на движещата се маса, увеличаване на първоначалната скорост на отваряне, бързо намаляване на скоростта във втория етап и минимизиране на времето на дъгата, така че дъгата да бъде изгасена преди контактите да влязат в зоната на вибрация. Това предоставя достатъчно време за охлаждане на контактната повърхност и намалява интензитета на вибрацията. Добре проектиран профил на разделение, съответстващ на тези механични и електрически принципи, значително подобрява както механичния, така и електрическия служебен живот, подобрявайки общата надеждност и производителност.