یک مقاله برای درک مراحل تفکیک تماس در برش کننده خلأ

مرحلات فصل ملامس دیود خلاء: شروع القوس الكهربائي، إخماد القوس الكهربائي، والاهتزاز

المرحلة الأولى: الفتح الأولي (مرحلة بدء القوس الكهربائي، 0-3 مم)
تؤكد النظرية الحديثة أن مرحلة فصل الملامس الأولي (0-3 مم) حاسمة لأداء قطع الدائرة في دوائر الخلاء. عند بداية فصل الملامس، ينتقل تيار القوس دائمًا من وضع محدود إلى وضع منتشر - وكلما كان هذا الانتقال أسرع، كان أداء القطع أفضل.

يمكن أن تسريع الانتقال من القوس المحدود إلى القوس المنتشر بثلاثة إجراءات:

• تخفيض كتلة المكونات المتحركة: أثناء تطوير دوائر الخلاء، يساعد تخفيض كتلة المشبك الموصل على تقليل القصور الذاتي للمكونات المتحركة. تظهر الاختبارات المقارنة أن هذا النهج يحسن سرعة الفتح الأولي بمقدار متفاوت.

• زيادة قوة ربيع الفتح، مع التأكد من أن تكون فعالة خلال المرحلة الأولى من الفتح (0-3 مم).

• تقليل المسافة المضغوطة للملامس (يفضل 2-3 مم)، مما يسمح بربيع الفتح بالمشاركة في عملية الفصل بأقرب وقت ممكن.

تستخدم الدوائر التقليدية عادةً تصميم ملامس ملقط. تحت تيار قصير الدائرة، تتسبب القوى الكهرومغناطيسية في تمسك الأصابع بالقضيب الموصل بإحكام، مما يؤدي إلى عدم وجود مكون قوة في اتجاه الحركة. في المقابل، تستخدم دوائر الخلاء واجهة ملامس مسطحة. عندما يحدث تيار قصير الدائرة، تعمل القوة الكهرومغناطيسية القوية كقوة دافعة على الملامس.

وهذا يعني أنه لا يحتاج فصل الملامس إلى الانتظار حتى يتم إطلاق ربيع الضغط بالكامل - يحدث الفصل تقريبًا في الوقت نفسه مع حركة المحور الرئيسي (مع تأخير ضئيل أو معدوم). لذا، مع تقليل المسافة المضغوطة، يمكن أن يعمل ربيع الفتح بشكل أبكر، مما يعزز سرعة الفتح الأولي. بما أن القوة الدافعة الأولية في هذه المرحلة هي القوة الكهرومغناطيسية الدافعة، يجب تقليل الكتلة التي تشمل جميع المكونات المتحركة. لذا، فإن التصاميم الهيكلية مثل الآليات المنقسمة أو المجمعة - والتي غالبا ما تتضمن روابط طويلة وكثيرة - غير مناسبة لدوائر الخلاء، حيث تعيق تحقيق سرعات فتح أولية عالية.

المرحلة الثانية: إخماد القوس الكهربائي (3-8 مم)
عندما يفصل الملامس بين 3-4 مم، يكون الانتقال من القوس المحدود إلى القوس المنتشر عادةً مكتملاً - وهذا هو الوقت الأمثل لإخماد القوس. أكدت الاختبارات الواسعة أن الفجوة المثلى لقطع التيار هي 3-4 مم. إذا حدث الصفر الحالي في هذا الوقت، تقل كثافة بخار المعادن بسرعة، وتتعافى مقاومة العزل عبر الفجوة بسرعة، مما يؤدي إلى قطع ناجح. القوة الدافعة في هذه المرحلة الثانية هي ربيع الفتح.

في النظام ثلاثي الأطوار، إذا حدث إخماد القوس في الصفر الحالي الأول، تكون مدة القوس حوالي 3 مللي ثانية (بافتراض أن الملامس يفصل في منتصف الصفر الحاليين، وفي ذلك الوقت تكون الفجوة كبيرة بما فيه الكفاية). لتحقيق الإخماد عند فجوة 3-4 مم، يجب أن تكون السرعة المتوسطة للفتح خلال هذه المرحلة بين 0.8-1.1 م/ث. عند تحويلها إلى القياس الشائع البالغ 6 مم، تكون السرعة المتوسطة المكافئة حوالي 1.1-1.3 م/ث - وهو نطاق يستخدم على نطاق واسع في دوائر الخلاء حول العالم. ومع ذلك، تم الحصول على هذه البيانات من اختبارات التشغيل الميكانيكي تحت ظروف بدون تحميل. أثناء قطع التيار العالي، تكون السرعة الفعلية للفتح أعلى بكثير بسبب القوة الكهرومغناطيسية الدافعة الإضافية التي تساهم في حركة الملامس. نتيجة لذلك، يمكن أن يسافر الملامس المتحرك 6-8 مم في نفس الفترة الزمنية.

لتقليل وقت القوس الكهربائي، يجب تطبيق تدابير مخففة خاصة في المرحلة الثانية لتقليل سرعة القضيب الموصل بسرعة. يجب التحكم بعناية في توقيت تفعيل المخمد الزيتي. تتطلب المرحلة الأولى فصلًا سريعًا، ولكن ربيع الفتح لم يبدأ بعد بشكل كامل. في المرحلة الثانية، يجب تقليل السرعة - يجب ألا يكون ربيع الفتح قويًا جدًا، وإلا سيمنع تقليل السرعة ويطول وقت القوس الكهربائي ويعقد المرحلة الثالثة.

المرحلة الثالثة: الاهتزاز (8-11 مم)
بسبب صغر فجوة الملامس ومدة الفتح القصيرة في دوائر الخلاء، يجب إيقاف الملامس المتحركة بسرعة شديدة في وقت قصير للغاية. بغض النظر عن طريقة المخمد المستخدمة، تظل معدل تغير السرعة مرتفعًا، مما يجعل الصدمة الميكانيكية القوية أمرًا لا مفر منه. غالبًا ما يستمر الاهتزاز المتبقى لمدة حوالي 30 مللي ثانية. حالياً، تستغرق دوائر الخلاء المحلية والأجنبية حوالي 10-12 مللي ثانية لفصل الملامس المتحرك ودخول منطقة الاهتزاز، بينما تكون مدة القوس الكهربائي عادة 12-15 مللي ثانية. بوضوح، تبدأ سطح الملامس المذاب محليًا في التبريد والتصلب فقط بعد دخول منطقة الاهتزاز. هذا الاهتزاز الشديد يرش المعدن المذاب بشكل لا مفر منه، مما يشكل بروزات حادة على سطح الملامس ويترك جزيئات معدنية معلقة بين الملامس - وهي عوامل خارجية رئيسية تساهم في إعادة القوس. غالبًا ما لا يتم الكشف تمامًا عن هذه العيوب التصميمية في الاختبارات المحدودة، مما يؤدي إلى عدم الوعي الكافي بهذه المشكلة لفترة طويلة.

الخاتمة
يجب على مصممي دوائر الخلاء أن يركزوا على العملية الكاملة لفصل الملامس. الاستراتيجيات الرئيسية تشمل: تقليل الكتلة المتحركة، زيادة سرعة الفتح الأولي، تقليل السرعة بسرعة في المرحلة الثانية، وتقليل وقت القوس الكهربائي بحيث يطفأ القوس قبل دخول الملامس منطقة الاهتزاز. هذا يوفر وقت تبريد كافٍ لسطح الملامس ويخفف من شدة الاهتزاز. يعزز المخطط الجيد للفصل - المتوافق مع هذه المبادئ الميكانيكية والكهربائية - بشكل كبير من العمر الخدمة الميكانيكية والكهربائية، مما يحسن الموثوقية والأداء العام.