Viens raksts lai saprastu vakuumā vadošās izolētāja kontaktu atdalīšanas stadijas

Vakuuma izolētāja kontaktu atdalīšanas posmi: Loksnes uzsākšana, loksnes apgāšana un svārstības

Posms 1: Sākotnējā atvēršana (loksnes uzsākšanas fāze, 0–3 mm)
Mūsdienu teorija apstiprina, ka sākotnējais kontaktu atdalīšanās posms (0–3 mm) ir kritiski svarīgs vakuuma izolētāju pārtraukšanas veiktspējai. Kontaktu atdalīšanās sākumā loksnes strāva vienmēr pārej no koncentrētas formācijas uz izplatītu formāciju — jo ātrāka šī pāreja, jo labāka ir pārtraukšanas veiktspēja.

Trīs pasākumi var paātrināt pāreju no koncentrētas uz izplatītu loksni:

• Samazināt kustīgo komponentu masu: Vakuuma izolētāju attīstībā samazinot vedēja klampes masu, palīdz samazināt kustīgo daļu inerci. Salīdzinošie testi rāda, ka šis pieejas uzlabo sākotnējo atvēršanas ātrumu dažādā mērā.

• Palielināt atvēršanas spraugas spēku, nodrošinot, ka tā kļūst efektīva agrīnajā atvēršanas posmā (0–3 mm).

• Samazināt kontaktu apspiešanas ceļu (ideāli 2–3 mm), lai atvēršanas spraugas varētu ieiet darbā atdalīšanas procesā pēc iespējas agrāk.

Tradicionālie izolētāji parasti izmanto ievietojamo kontaktu dizainu. īsās slodzes strāvas gadījumā elektromagnētiskās spēces padara kontaktpirkstu savienojumu ar vedēja stabiņu ciešu, rezultātā radot nulles spēka komponenti kustības virzienā. Savukārt vakuuma izolētājos tiek izmantota plakanā kontakta interfeiss. Kad notiek īsās slodzes strāva, stipra elektromagnētiskā spēce darbojas kā atstarpe uz kontaktiem.

Tas nozīmē, ka kontaktu atdalīšanai nav jāgaida līdz pilnai kontaktu apspiešanas spraugas atvēršanai — atdalīšanās notiek gandrīz vienlaikus ar galvenā ass kustību (ar nezināmu vai minimālu aizkavēšanos). Tāpēc, ar minimālu apspiešanas ceļu, atvēršanas spraugas var sākt darbā agrāk, uzlabojot sākotnējo atvēršanas ātrumu. Ņemot vērā, ka šajā fāzē sākotnējais pārvietošanas spēks ir elektromagnētiskā atstarpe, jāsamazina visu kustīgo komponentu masa. Tāpēc strukturālās dizainas, piemēram, sadalītās vai montētās mehānismi, kas bieži ietver ilgas un daudzas saites, nav piemēroti vakuuma izolētājiem, jo tie traucē augsta sākotnējā atvēršanas ātruma sasniegšanai.

Posms 2: Loksnes apgāšana (3–8 mm)
Kad kontakti atdalās līdz 3–4 mm, loksnes pāreja uz izplatītu formāciju parasti ir pabeigta — tas ir optimālais laiks loksnes apgāšanai. Plaši veiktie testi apstiprina, ka ideālais pārtraukšanas loksnes attālums ir 3–4 mm. Ja strāvas nulle notiek šajā punktā, metāla dēļa blīvums strauji samazinās, un dielektriskā spēja caur atstarpi strauji atjaunojas, rezultātā notiek veiksmīga pārtraukšana. Otrā fāzē pārvietošanas spēks ir atvēršanas spraugas.

Trīsfāzes sistēmā, ja loksne apgāžas pirmajā strāvas nulles punktā, loksnes laiks ir aptuveni 3 ms (pieņemot, ka kontakti atdalās starp diviem strāvas nulles punktiem, kad atstarpe ir pietiekami liela). Lai sasniegtu apgāšanu 3–4 mm atstarpei, vidējais atvēršanas ātrums šajā fāzē jābūt 0,8–1,1 m/s. Pārveidojot to par bieži izmantoto 6 mm mērījumu, ekvivalentais vidējais atvēršanas ātrums ir aptuveni 1,1–1,3 m/s — šis diapazons plaši tiek pieņemts vakuuma izolētājos visā pasaulē. Tomēr šie dati ir iegūti no mehānisko darbības testiem bez slodzes. Augstās strāvas pārtraukšanas laikā faktiskais atvēršanas ātrums ir zināmā mērā augstāks, tāpēc papildus elektromagnētiskā atstarpe palielina kontaktu kustību. Tādējādi vienā un tajā pašā laikā kustīgais kontakts var nokustināt 6–8 mm.

Lai samazinātu loksnes laiku, otrajā posmā jāpielieto īpaši dempfēšanas pasākumi, lai strauji samazinātu vedēja stabiņa ātrumu. Ūdens spraugas piespraugšanas laiks jākontrolē precīzi. Pirmajā posmā nepieciešama ātra atdalīšanās, bet atvēršanas spraugas vēl nav pilnībā ieiet darbā. Otrajā posmā jāsamazina ātrums — atvēršanas spraugas nevar būt pārāk stipras, jo tās neļaus samazināt ātrumu, pagarinās loksnes laiku un sarežģīs trešo posmu.

Posms 3: Svārstības (8–11 mm)
Tā kā vakuuma izolētājos ir maza kontaktu atstarpe un īss atvēršanas laiks, ātri kustīgie kontakti jāaptur ļoti īsā laikā. Neatkarīgi no izmantotā dempfēšanas metodes, ātruma maiņas ātrums paliek augsts, padarot stipru mehānisko triecienu neizbēgamu. Atlikušās svārstības parasti turpinās aptuveni 30 ms. Pašlaik gan mūsu valsts, gan starptautiskie vakuuma izolētāji aptuveni 10–12 ms pēc tam, kad kustīgais kontakts atdalās un nonāk svārstību zonā, kamēr loksnes laiks ir parasti 12–15 ms. Skaidrs, ka lokāli salīdzināto kontaktu virsma sāk dzest un solidificēties tikai pēc tam, kad tie nonāk svārstību zonā. Šīs intenses svārstības neizbēgami izraisīs salīdzināto metāla sprādzi, veidojot asus izcilumus uz kontaktu virsmas un atstājot uzsācētā metāla daļiņas starp kontaktiem — galvenos ārējos faktorus, kas ietekmē restrikes. Šādas dizaina trūkumi bieži netiek pilnībā atklāti ierobežotā tipa testos, kas ilgu laiku liek nepietiekami novērtēt šo problēmu.

Kopējā secinājuma
Vakuuma izolētāju dizainēriem jāpievērš īpaša uzmanība veselam kontaktu atdalīšanas procesam. Galvenie stratēģijas elementi ietver: kustīgo masu samazināšanu, sākotnējā atvēršanas ātruma palielināšanu, ātru ātruma samazināšanu otrajā posmā un loksnes laika samazināšanu, lai loksne apgāztos pirms kontakti nonāk svārstību zonā. Tas nodrošina pietiekamu dzesēšanas laiku kontaktu virsmai un samazina svārstību intensitāti. Labi izstrādāts atdalīšanas profils, kas atbilst šiem mehāniskajiem un elektriskajiem principiem, būtiski uzlabo gan mehānisko, gan elektrisko izmantošanas ilgumu, uzlabojot kopējo drošību un veiktspēju.