Една статија за разбирање на фазите на одделување на контактите на вакуумски прекинувач

Фази на одвојување на контактите на вакуумски прекинувач: Иницијално искрено зголемување, гасење на искра и осцилација

Фаза 1: Иницијално отварање (Фаза на иницијално искрено зголемување, 0–3 мм)
Современата теорија потврдува дека фазата на иницијално одвојување на контактите (0–3 мм) е критична за прераснувањето на вакуумски прекинувач. На почетокот на одвојувањето, токот на искрата секогаш преминува од концентриран во дифузен модус - колку подобро е ова преминување, толку подобар е ефектот на прекинување.

Три мерки можат да забрзат преминувањето од концентрирана во дифузна искра:

• Намалување на масата на движечки делови: Во развојот на вакуумски прекинувачи, намалувањето на масата на проводливата клампа помага во намалувањето на инерцијата на движечките делови. Спороедничките тестови покажуваат дека овој пристап подобрува брзината на иницијалното отварање до различна степен.

• Зголемување на силата на пружината за отварање, со осигурување дека тоа станува ефективно во раната фаза на отварање (0–3 мм).

• Минимизирање на патеката на компресија на контактите (идеално 2–3 мм), што овозможува пружината за отварање да се вклучи во процесот на одвојување колку што е можно порано.

Традиционалните прекинувачи типично користат дизајн на контакт со чепило. Под влијание на краткосрочни токови, електромагнетните сили каузаат контактите со чепила да се стиснат јаче околу проводливиот стаб, што резултира со нулта компонента на сила во правецот на движење. Во спротивност, вакуумските прекинувачи користат рамна површина на контакт. Кога се случи краткосрочен ток, силната електромагнетна сила дејствува како отпорна сила на контактите.

Ова значи дека одвојувањето на контактите не треба да чека за полната релаксација на пружина за компресија на контактите - одвојувањето се случува скоро истовремено со движењето на главната оска (со неглижабилна или минимална забава). Затоа, со минимална патека на компресија, пружината за отварање може да действува порано, подобрувајќи го брзината на иницијалното отварање. Бидејќи иницијалната сила во оваа фаза е електромагнетната отпорна сила, масата која треба да се намали вклучува сите движечки делови. Затоа, конструктивни дизајни како што се деловите со раздвојување или сагласувани механизми - често со долги и многу поврзани делови - не се прифатливи за вакуумски прекинувачи, бидејќи го спречуваат постигнувањето на висока брзина на иницијалното отварање.

Фаза 2: Гасење на искра (3–8 мм)
Кога контактите се одвојуваат до 3–4 мм, преминувањето на искрата во дифузен модус обично е завршено - ова е оптималниот период за гасење на искрата. Широко тестирање ја потврдило идеалната раздалеченост на искрената ѕелина за прекинување на 3–4 мм. Ако моментот на нулата на токот се случи во овој момент, густината на металниот пар брзо опада, а диелектричната сила над ѕелината брзо се восстановува, што резултира со успешното прекинување. Силата која го поддржува втората фаза е пружината за отварање.

Во трифазен систем, ако гасењето на искрата се случи на првата нулата на токот, временското траење на искрата е околу 3 мс (прифатувајќи дека контактите се одвојуваат средно меѓу две нули на токот, кога ѕелината е доволно голема). За да се постигне гасење на 3–4 мм, просечната брзина на отварање во оваа фаза треба да биде 0,8–1,1 м/с. Кога се претвори во често користената мера од 6 мм, еквивалентната просечна брзина на отварање е околу 1,1–1,3 м/с - опсег ширум светот широко прифатен од вакуумските прекинувачи. Меѓутоа, овие податоци се добиени од механички тестови под безтеретни услови. Токму во време на прекинување на високи токови, реалната брзина на отварање е значително повеќе, бидејќи дополнителната електромагнетна отпорна сила допринашува на движењето на контактите. Како резултат, во истиот временски период, движечкиот контакт може да се премести 6–8 мм.

За да се намали временското траење на искрата, во втората фаза треба да се применат специјални демпферски мерки за брзо намалување на брзината на проводливата оска. Времето на вклучување на масло буферот треба да се контролира внимателно. Правилната фаза бара брзо одвојување, но пружината за отварање ја нема целосно активирана. Во втората фаза, брзината треба да се намали - пружината за отварање не треба да биде премногу јачка, или ќе пречи на намалувањето на брзината, ќе го продолжи временското траење на искрата и ќе усложни третата фаза.

Фаза 3: Осцилација (8–11 мм)
Збоголемувањето на малата ѕелина на контактите и краткото временско траење на отварање во вакуумски прекинувачи, брзо движечки контактите мора да се спре во изврло кратко време. Независно од методот на демпфирање, брзината на промена на брзината останува висока, што прави силната механичка ударна сила неизбежна. Реститутивната вибрација обично трае околу 30 мс. Тренутно, домашните и интернационалните вакуумски прекинувачи прифаќаат околу 10–12 мс за движечкиот контакт да се одвоји и да влезе во областа на вибрација, додека временското траење на искрата обично е 12–15 мс. Очигледно, локално топлински контакти почнуваат да се хладат и затврдуваат само после влезувањето во областа на вибрација. Оваа интензивна вибрација неизбежно исипува топлински метал, формирајќи остри избучувања на површината на контактите и оставајќи летащи метални честички помеѓу контактите - кључни екстерни фактори кои допринашуваат на повторно запаѓање. Таквите недостатоци во дизајнот често не се целосно открити во ограничени типови на тестови, што доведува до длабоко недовољно сознавање на овој проблем за долг период.

Заклучок
Дизајнерите на вакуумски прекинувачи мора да обрашаат сериозна внимание на целокупниот процес на одвојување на контактите. Клуčните стратегии вклучуваат: намалување на движечката маса, зголемување на иницијалната брзина на отварање, брзо намалување на брзината во втората фаза и намалување на временското траење на искрата така што искрата ќе се угаси пред да контактите влезат во областа на вибрација. Ова им овозможува достатно време за хлађење на површината на контактите и намалување на интензитетот на вибрацијата. Добро дизајниран профил на одвојување, согласен со овие механички и електрични принципи, значително подобрува и механичкото и електричкото временско траење, подобрувајќи го општата надежност и перформанса.