Isang Artikulo upang maintindihan ang mga Yugto ng Paghihiwa ng Kontak ng Vacuum Circuit Breaker

Mga Yugto ng Paghihiwalay ng Kontak ng Vacuum Circuit Breaker: Pagsisimula ng Arc, Pagtatapos ng Arc, at Oscillation

Yugto 1: Unang Pagbubukas (Pagsisimula ng Arc, 0–3 mm)
Nagpapatunay ang modernong teorya na ang unang yugto ng paghihiwalay ng kontak (0–3 mm) ay mahalaga sa kakayahan ng vacuum circuit breaker na putulin ang kuryente. Sa simula ng paghihiwalay ng kontak, ang arko ng kuryente laging lumilipat mula sa pinigil na anyo patungo sa isang nakalat na anyo—ang mas mabilis ang transisyon, mas maganda ang kakayahan sa pagputol.

Tatlong hakbang ang maaaring mapabilis ang transisyon mula sa pinigil na arko hanggang sa nakalat na arko:

• Bawasan ang masa ng mga komponenteng naghahalili: Sa pag-unlad ng vacuum circuit breakers, ang pagbabawas ng masa ng conductive clamp ay tumutulong upang bawasan ang inertia ng mga naghahaliling bahagi. Ang mga pagsusulit na nagpaparisan ay nagpapakita na ang pamamaraang ito ay nagpapabuti ng bilis ng unang pagbubukas sa iba't ibang antas.

• Tumataas ang lakas ng spring ng pagbubukas, siguraduhing ito ay naging epektibo sa maagang yugto ng pagbubukas (0–3 mm).

• Minimize ang paglalakbay ng pagpupuno ng kontak (ideally 2–3 mm), upang ang spring ng pagbubukas ay makasali sa proseso ng paghihiwalay ng kontak sa maagang panahon.

Ang mga tradisyonal na circuit breakers ay karaniwang gumagamit ng disenyo ng plug-in contact. Sa ilalim ng short-circuit current, ang mga electromagnetic forces ay nagdudulot ng finger contacts na mabigat na hawakan ang conductive rod, na nagreresulta sa zero force component sa direksyon ng paggalaw. Sa kabilang banda, ang mga vacuum circuit breakers ay gumagamit ng flat contact interface. Kapag may short-circuit current, ang malakas na electromagnetic force ay gumagana bilang repulsive force sa mga kontak.

Ito ay nangangahulugan na ang paghihiwalay ng kontak ay hindi kailangang maghintay para sa buong paglabas ng contact compression spring—the separation occurs almost simultaneously with the movement of the main shaft (with negligible or minimal lag). Kaya, sa minimal na paglalakbay ng pagpupuno, ang spring ng pagbubukas ay maaaring gumana mas maaga, na nagpapabuti ng unang bilis ng pagbubukas. Dahil ang unang driving force sa yugtong ito ay ang electromagnetic repulsion, ang mass na kailangang bawasan ay kinabibilangan ng lahat ng naghahaliling bahagi. Kaya, ang mga disenyo ng estruktura tulad ng split-type o assembled mechanisms—na madalas na may mahaba at maraming linkages—ay hindi angkop para sa vacuum circuit breakers, dahil ito ay naghahadlang sa pagkamit ng mataas na unang bilis ng pagbubukas.

Yugto 2: Pagtatapos ng Arc (3–8 mm)
Kapag ang mga kontak ay nahihinahati sa 3–4 mm, ang transisyon ng arko mula sa pinigil na anyo hanggang sa nakalat na anyo ay karaniwang tapos na—ito ang pinakamahusay na bintana para sa pagtatapos ng arc. Ang malawak na pagsusulit ay nagpapatunay na ang ideal na gap para sa pagputol ay 3–4 mm. Kung ang zero current ay nangyayari sa puntong ito, ang density ng metal vapor ay mabilis na bumababa, at ang dielectric strength sa gitna ng gap ay mabilis na bumabalik, na nagreresulta sa matagumpay na pagputol. Ang driving force sa pangalawang yugto ay ang spring ng pagbubukas.

Sa three-phase system, kung ang pagtatapos ng arc ay nangyayari sa unang zero current, ang oras ng arko ay humigit-kumulang 3 ms (assuming ang mga kontak ay nahihinahati sa gitna ng dalawang zero current, kung saan ang gap ay sapat na malaki). Upang matamo ang pagtatapos sa 3–4 mm gap, ang average opening speed sa yugtong ito ay dapat 0.8–1.1 m/s. Kapag inconvert sa commonly used 6 mm measurement, ang katumbas na average opening speed ay humigit-kumulang 1.1–1.3 m/s—a range widely adopted by vacuum circuit breakers worldwide. Gayunpaman, ang data na ito ay nakuha mula sa mga pagsusulit ng mekanikal na operasyon sa walang load. Sa panahon ng high-current interruption, ang aktwal na bilis ng pagbubukas ay mas mataas dahil sa additional electromagnetic repulsive force na nagdudulot ng paggalaw ng kontak. Bilang resulta, sa parehong oras, ang moving contact ay maaaring umabot sa 6–8 mm.

Upang mabawasan ang oras ng arko, dapat na ipagsama ang mga espesyal na damping measures sa pangalawang yugto upang mabilis na bawasan ang bilis ng conductive rod. Dapat na macontrol ang timing ng engagement ng oil buffer. Ang unang yugto ay nangangailangan ng mabilis na paghihiwalay, ngunit ang spring ng pagbubukas ay hindi pa ganap na naka-engage. Sa pangalawang yugto, dapat na bawasan ang bilis—the opening spring must not be too strong, or it will prevent speed reduction, prolong arcing time, and complicate the third stage.

Yugto 3: Oscillation (8–11 mm)
Dahil sa maliit na contact gap at maikling oras ng pagbubukas sa vacuum circuit breakers, ang mabilis na galaw ng mga kontak ay dapat matigil sa napakamabilis na oras. Anuman ang damping method na ginamit, ang rate ng pagbabago ng bilis ay nananatiling mataas, kaya ang malakas na mechanical shock ay hindi maiwasan. Ang residual vibration ay karaniwang umiiral ng humigit-kumulang 30 ms. Sa kasalukuyan, ang domestic at international vacuum circuit breakers ay nangangailangan ng humigit-kumulang 10–12 ms para sa moving contact na maghihiwalay at pumasok sa vibration zone, habang ang oras ng arko ay karaniwang 12–15 ms. Malinaw na, ang locally molten contact surface ay nagsisimula lamang na lumamig at lumitid pagkatapos pumasok sa vibration zone. Ang matinding vibration na ito ay hindi maiwasang mag-splash ng molten metal, na nagpapabuo ng sharp protrusions sa contact surface at nag-iwan ng suspended metallic particles sa pagitan ng mga kontak—key external factors contributing to restrikes. Ang mga disenyong may mga kapansanan ay madalas hindi ganap na ipinapakita sa limited type tests, kaya ang hindi sapat na kamalayan sa isyu na ito ay nagpapatagal ng panahon.

Kakulungan
Ang mga disenyer ng vacuum circuit breakers ay dapat maging maingat sa buong proseso ng paghihiwalay ng kontak. Ang mga pangunahing estratehiya ay kinabibilangan ng: pagbabawas ng masa ng naghahalili, pagtaas ng unang bilis ng pagbubukas, agad na pagbawas ng bilis sa pangalawang yugto, at pagbawas ng oras ng arko upang ang arko ay mawala bago ang mga kontak pumasok sa vibration zone. Ito ay nagbibigay ng sapat na oras para sa paglalamig ng contact surface at pagbawas ng lakas ng vibration. Ang isang maayos na disenyo ng profile ng paghihiwalay—naka-align sa mga prinsipyo ng mekanikal at elektrikal—ay lubhang nagpapabuti ng both mechanical at electrical service life, na nagpapabuti ng kabuuang reliabilidad at performance.