Satu Artikel untuk Memahami Tahap Pemisahan Kontak pada Peralatan Pemutus Litar Vakum

Tahap Pemisahan Kontak Peralatan Pemutus Litar Vakum: Penyalaan Busur, Penghentian Busur, dan Oskilasi

Tahap 1: Pembukaan Awal (Fasa Penyalaan Busur, 0–3 mm)
Teori moden mengesahkan bahawa fasa pemisahan kontak awal (0–3 mm) adalah kritikal terhadap prestasi penghentian peralatan pemutus litar vakum. Pada permulaan pemisahan kontak, arus busur sentiasa berpindah dari mod tertekan ke mod tersebar—semakin cepat peralihan ini, semakin baik prestasi penghentian.

Tiga langkah boleh mempercepatkan peralihan dari busur tertekan ke busur tersebar:

• Kurangkan jisim komponen bergerak: Semasa pembangunan peralatan pemutus litar vakum, mengurangkan jisim genggam konduktif membantu menurunkan inersia komponen bergerak. Ujian perbandingan menunjukkan pendekatan ini meningkatkan kelajuan pembukaan awal dalam tahap yang berbeza.

• Tingkatkan daya spring pembuka, memastikan ia menjadi efektif semasa fasa pembukaan awal (0–3 mm).

• Kurangkan jarak tekanan kontak (idealnya 2–3 mm), membolehkan spring pembuka mula terlibat dalam proses pemisahan secepat mungkin.

Peralatan pemutus litar tradisional biasanya menggunakan reka bentuk kontak plug-in. Di bawah arus litar pendek, daya elektromagnetik menyebabkan kontak jari menggenggam batang konduktif dengan ketat, menghasilkan komponen daya sifar dalam arah gerakan. Sebaliknya, peralatan pemutus litar vakum menggunakan antara muka kontak rata. Apabila arus litar pendek berlaku, daya elektromagnetik yang kuat bertindak sebagai daya tolakan pada kontak.

Ini bermaksud pemisahan kontak tidak perlu menunggu pelepasan penuh spring tekanan kontak—pemisahan berlaku hampir serentak dengan pergerakan poros utama (dengan lag yang tidak signifikan atau minimal). Oleh itu, dengan jarak tekanan minimum, spring pembuka boleh bertindak lebih awal, meningkatkan kelajuan pembukaan awal. Kerana daya pendorong awal dalam fasa ini adalah daya tolakan elektromagnetik, jisim yang perlu dikurangkan merangkumi semua komponen bergerak. Oleh itu, reka bentuk struktur seperti mekanisme jenis split atau disusun—yang sering melibatkan tautan panjang dan banyak—tidak sesuai untuk peralatan pemutus litar vakum, kerana ia menghalang pencapaian kelajuan pembukaan awal yang tinggi.

Tahap 2: Penghentian Busur (3–8 mm)
Apabila kontak dipisahkan sejauh 3–4 mm, peralihan busur ke mod tersebar biasanya selesai—ini adalah jendela optimum untuk penghentian busur. Ujian yang luas telah mengesahkan bahawa celah busur ideal untuk penghentian adalah 3–4 mm. Jika sifar arus berlaku pada titik ini, ketumpatan uap logam berkurang dengan cepat, dan kekuatan dielektrik di seluruh celah pulih dengan cepat, menghasilkan penghentian yang berjaya. Daya pendorong dalam tahap kedua ini adalah spring pembuka.

Dalam sistem tiga fasa, jika penghentian busur berlaku pada sifar arus pertama, masa busur adalah kira-kira 3 ms (andaian kontak dipisahkan di tengah-tengah dua sifar arus, dimana pada masa itu celah sudah cukup besar). Untuk mencapai penghentian pada celah 3–4 mm, kelajuan pembukaan purata semasa fasa ini harus 0.8–1.1 m/s. Apabila ditukar kepada ukuran 6 mm yang biasa digunakan, kelajuan pembukaan purata setara adalah kira-kira 1.1–1.3 m/s—julat yang luas diterima pakai oleh peralatan pemutus litar vakum di seluruh dunia. Walau bagaimanapun, data ini diperoleh dari ujian operasi mekanikal dalam keadaan tanpa beban. Semasa penghentian arus tinggi, kelajuan pembukaan sebenar jauh lebih tinggi disebabkan daya tolakan elektromagnetik tambahan yang menyumbang kepada pergerakan kontak. Akibatnya, dalam tempoh masa yang sama, kontak bergerak mungkin bergerak 6–8 mm.

Untuk mengurangkan masa busur, langkah redaman khas harus dilaksanakan dalam tahap kedua untuk mengurangkan kelajuan batang konduktif dengan cepat. Waktu penyertaan pengekalan minyak harus dikawal dengan teliti. Tahap pertama memerlukan pemisahan yang cepat, tetapi spring pembuka belum sepenuhnya berfungsi. Dalam tahap kedua, kelajuan harus dikurangkan—spring pembuka tidak boleh terlalu kuat, atau ia akan menghalang pengurangan kelajuan, memanjangkan masa busur, dan mengkomplikasi tahap ketiga.

Tahap 3: Oskilasi (8–11 mm)
Kerana celah kontak yang kecil dan tempoh pembukaan yang singkat dalam peralatan pemutus litar vakum, kontak yang bergerak dengan cepat mesti dihentikan dalam masa yang sangat singkat. Terlepas daripada kaedah redaman yang digunakan, kadar perubahan halaju masih tinggi, menjadikan gegaran mekanikal yang kuat tidak dapat dielakkan. Getaran sisa biasanya berterusan selama kira-kira 30 ms. Pada masa kini, kedua-dua peralatan pemutus litar vakum tempatan dan antarabangsa mengambil masa kira-kira 10–12 ms untuk kontak bergerak dipisahkan dan memasuki zon getaran, manakala tempoh busur biasanya 12–15 ms. Jelas, permukaan kontak yang melebur secara tempatan mula mendingin dan mengeras hanya selepas memasuki zon getaran. Getaran yang kuat ini tidak dapat dielakkan mencipratkan logam melebur, membentuk tonjolan tajam pada permukaan kontak dan meninggalkan partikel logam tersangkut antara kontak—faktor luaran utama yang menyumbang kepada restrikes. Kekurangan reka bentuk ini sering tidak sepenuhnya terbongkar dalam ujian jenis yang terhad, menyebabkan kurangnya kesedaran terhadap isu ini selama bertahun-tahun.

Kesimpulan
Pereka peralatan pemutus litar vakum mesti memberi perhatian yang rapat kepada proses pemisahan kontak yang lengkap. Strategi utama termasuk: mengurangkan jisim bergerak, meningkatkan kelajuan pembukaan awal, mengurangkan kelajuan dengan segera dalam tahap kedua, dan mengurangkan masa busur supaya busur padam sebelum kontak memasuki zon getaran. Ini memberikan masa pendinginan yang mencukupi untuk permukaan kontak dan mengurangkan intensiti getaran. Profil pemisahan yang direka dengan baik—sesuai dengan prinsip-prinsip mekanikal dan elektrikal—secara signifikan meningkatkan umur simpanan mekanikal dan elektrikal, meningkatkan kebolehpercayaan dan prestasi secara keseluruhan.