Üks artikkel vakuumpõhise lüliti kontaktilahutamise etappide mõistmiseks

Vakuumpäringu kontaktide eraldamise etapid: lõikeplasma tekke, lõikeplasma kustutamine ja võnkumine

Etap 1: Algiline avanemine (lõikeplasma tekke faas, 0–3 mm)
Modernne teooria kinnitab, et algne kontaktide eraldamise faas (0–3 mm) on oluline vakuumpäringute katkestamisjõudluse seisukohalt. Kontaktide eraldamise alguses lõikeplasma alati ülemineb kitsendatud režiimist laialdaseks režiimiks – mida kiirem on see üleminek, seda parem on katkestamisjõudlus.

Kolm meetodit aitavad kiirendada ülemist kitsendatud laialdasest lõikeplasmast:

• Vähendage liikuvate osade massi: Vakuumpäringute arendamisel aitab juhtiva krambi massi vähendamine vähendada liikuvate osade inertsiat. Võrdluslike testide kaudu on näidatud, et see lähenemine parandab algset avanemiskiirust erineva ulatusega.

• Suurendage avanemisspringi jõudu, tagades selle tõhususe varases avanemisfaasis (0–3 mm).

• Minimeerige kontaktide kokkupressimise sõidu (ideaalselt 2–3 mm), lubades avanemisspringil võtta osa eraldamisprotsessis võimalikult vara.

Traditsioonilised päringud kasutavad tavaliselt pistmekontaktide disaini. Lühikese tingliku voolu korral elektromagnetilised jõud püüavad kontakttanged järgnema juhtivale tiibile, mis tulemusena annab nulli liikumisjõudluse komponendi. Vastupidiselt vakuumpäringud kasutavad tasakaalust kontaktiliidesi. Kui esineb lühikese tingliku voolu, siis tugev elektromagnetiline jõud toimib kontaktil enda vastu.

See tähendab, et kontaktide eraldamine ei pea ootama täielikku kontaktide kokkupressimisspringi vabastamist – eraldamine toimub peaaegu samaaegselt peaosaga (väga vähe või mingi viivitus). Seega, minimaalse pressimise sõiduga saab avanemisspringiga tegutseda vara, parandades algset avanemiskiirust. Kuna algne jõud selles faasis on elektromagnetiline vastus, siis minimeeritav mass hõlmab kõiki liikuvaid osi. Seetõttu ei ole sobivad struktuurid nagu jagatud tüüpi või koondatud mehhanismid – tihti pikad ja paljud liitmed – vakuumpäringutele, kuna need takistavad kõrgete algsete avanemiskiiruste saavutamist.

Etap 2: Lõikeplasma kustutamine (3–8 mm)
Kui kontaktid eralduvad 3–4 mm, on tavaliselt lõikeplasma üleminek laialdaseks režiimiks lõpetatud – see on ideaalne aken lõikeplasma kustutamiseks. Mitmed testid on kinnitanud, et ideaalne lõikeplasma suurus katkestamiseks on 3–4 mm. Kui nulloping esineb sel ajal, siis metalli auride tihedus langab kiiresti ja dielektriline tugevus plasmas suureneb kiiresti, tulemuseks on edukas katkestamine. Teise etapi jõud on avanemisspringi.

Kolmekordse süsteemi korral, kui lõikeplasma kustutatakse esimesel nullopingul, on lõikeplasma aeg umbes 3 ms (eeldades, et kontaktid eralduvad kahe nullopingu poolituses, millega on vahe juba piisavalt suur). Selleks, et saavutada kustutamine 3–4 mm vahega, peaks selle faasi keskmine avanemiskiirus olema 0.8–1.1 m/s. Kui see muudetakse tavaliselt kasutatava 6 mm mõõtmeks, siis ekvivalentne keskmine avanemiskiirus on umbes 1.1–1.3 m/s – see on laialdaselt rakendatud vakuumpäringutes üle maailma. Siiski on see andmebaas mehaaniliste töötest mittekoormatud tingimustes. Suure voolu katkestamisel on tegelik avanemiskiirus oluliselt kõrgem, kuna lisaks elektromagnetiline vastus jõud aitab kontaktide liikumist. Tulemuseks on, et sama aja jooksul võib liikuv kontakt sõita 6–8 mm.

Lõikeplasma aja vähendamiseks tuleb teisel etapil kasutada erilisi dempeerimismeetodeid, et kiiresti vähendada juhtiva tiibi kiirust. Õlituse bufferi seadistamise aeg tuleb hoolikalt reguleerida. Esimesel etapil on vaja kiiret eraldamist, kuid avanemisspring ei ole veel täielikult aktiveeritud. Teisel etapil tuleb vähendada kiirust – avanemisspring ei tohi olla liiga tugev, sest see takistaks kiiruse vähendamist, pikendaks lõikeplasma aega ja keerulikuks muudaks kolmanda etapi.

Etap 3: Võnkumine (8–11 mm)
Vakuumpäringute väikese kontaktide vahe ja lühika aeg avanemiseks tuleb kiiresti liikuvad kontaktid peatada äärmiselt lühikese aja jooksul. Olenemata kasutatavast dempeerimismeetodist, kiiruse muutumise kiirus jääb kõrgeks, mis teeb tugeva mehaanilise järsku vältimatuks. Jäänud vibratsioon kestab tavaliselt umbes 30 ms. Praegu võtab nii kodumaal kui ka rahvusvaheliselt vakuumpäringute liikuv kontakt umbes 10–12 ms, et eralduda ja jõuda vibratsiooni alasse, samas kui lõikeplasma aeg on tavaliselt 12–15 ms. Selgub, et lokaalselt sulatunud kontaktide pind hakkab jahutuma ja kriipsuma alles siis, kui nad jõuavad vibratsiooni alasse. See intensiivne vibratsioon viskab vältimatult sulatunud metali, moodustades teravaid väljaspoole tõusvaid kontaktil pinnal ja jäädvustades suspentseeritud metallipartiklid kontaktide vahel – need on olulised välised tegurid uuesti sülindumiseks. Sellised disainiebasemed avastatakse tihti piiratud tüübiproovide käigus ebapiisavalt, mis viib pikka aega selle küsimuse ebatäieliku teadvuse.

Järeldus
Vakuumpäringute disainerid peavad pöörama erilist tähelepanu kogu kontaktide eraldamise protsessile. Olulised strateegiad hõlmavad: liikuvate osade massi vähendamist, algset avanemiskiirust suurendamist, kiiruse kiiret vähendamist teisel etapil ja lõikeplasma aja vähendamist, et lõikeplasma kustutuks enne kontaktide jõudmist vibratsiooni alasse. See annab kontaktide pindadele piisavalt jahutamisaega ja vähendab vibratsiooni intensiivsust. Hea disainitud eraldamisprofiil, mis vastab nendele mehaanilistele ja elektrilistele printsiipidele, suurendab oluliselt nii mehaanilist kui ka elektrilist tööelu, parandades üldist usaldusväärsust ja jõudlust.