Isang Artikulo upang Maunawaan ang mga Yugto ng Paghihiwalay 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)
Ang modernong teorya ay nagpapatunay na ang unang yugto ng paghihiwalay ng kontak (0–3 mm) ay mahalaga sa kakayahan ng vacuum circuit breaker na mag-interrupt. Sa simula ng paghihiwalay ng kontak, ang arko ng kuryente laging lumilipat mula sa isang mode ng pagbibigay-diin hanggang sa isang mode ng pagkakalat—ang mas mabilis na transition, mas mahusay ang kakayahang mag-interrupt.

Tatlong paraan ang maaaring mapabilis ang transition mula sa isang mode ng pagbibigay-diin hanggang sa isang mode ng pagkakalat:

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

• Tumataas ang lakas ng spring ng pagbubukas, siguraduhing ito ay maging 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 maging aktibo sa proseso ng paghihiwalay ng kontak nang agad.

Ang mga tradisyonal na circuit breaker kadalasang gumagamit ng disenyo ng plug-in contact. Sa ilalim ng short-circuit current, ang mga puwersang electromagnetic ay nagpapahigpit sa finger contacts sa conductive rod, na nagreresulta sa zero force component sa direksyon ng paggalaw. Sa katunayan, ang mga vacuum circuit breaker ay gumagamit ng flat contact interface. Kapag may short-circuit current, ang malakas na puwersang electromagnetic ay gumagana bilang repulsive force sa mga kontak.

Ito ay nangangahulugan na ang paghihiwalay ng kontak ay hindi kailangan maghintay para sa buong paglabas ng compression spring ng kontak—ang paghihiwalay ay nangyayari halos kasabay ng paggalaw ng pangunahing shaft (na may walang o minimal na lag). Kaya, sa minimal na compression travel, ang spring ng pagbubukas ay maaaring gumana nang mas maaga, na nagpapabuti sa bilis ng unang pagbubukas. Dahil ang unang driving force sa yugtong ito ay ang electromagnetic repulsion, ang masa na dapat bawasan ay kinabibilangan ng lahat ng mga komponenteng naghahalili. Kaya, ang mga disenyo ng struktura tulad ng split-type o assembled mechanisms—na kadalasang may mahaba at maraming linkages—ay hindi angkop para sa mga vacuum circuit breaker, dahil ito ay nagiging hadlang sa pagkamit ng mataas na bilis ng unang pagbubukas.

Yugto 2: Pagtatapos ng Arc (3–8 mm)
Kapag ang mga kontak ay nahihati sa 3–4 mm, ang transition ng arc sa isang diffused mode ay karaniwang tapos—ito ang pinakamahusay na bintana para sa pagtatapos ng arc. Ang maraming pagsusulit ay nagpapatunay na ang ideal na gap ng arcing para sa interruption ay 3–4 mm. Kung ang zero current ay nangyayari sa punto na ito, ang density ng metal vapor ay mabilis na bumababa, at ang dielectric strength sa pagitan ng gap ay mabilis na bumabalik, na nagreresulta sa matagumpay na interruption. Ang driving force sa ikalawang yugton ay ang spring ng pagbubukas.

Sa isang three-phase system, kung ang pagtatapos ng arc ay nangyayari sa unang zero current, ang oras ng arcing ay humigit-kumulang 3 ms (sa asusmpto na ang mga kontak ay nahihati sa gitna ng dalawang zero current, kung saan ang gap ay sapat na malaki). Upang makamit ang extinction sa 3–4 mm gap, ang average opening speed sa yugtong ito ay dapat 0.8–1.1 m/s. Kapag inconvert sa karaniwang ginagamit na 6 mm measurement, ang equivalent na average opening speed ay humigit-kumulang 1.1–1.3 m/s—na isang range na malawakang tinatanggap ng mga vacuum circuit breaker sa buong mundo. Gayunpaman, ang data na ito ay nakuha mula sa mga mechanical operation tests sa ilalim ng no-load conditions. Sa panahon ng high-current interruption, ang totoong opening speed ay mas mataas dahil sa additional electromagnetic repulsive force na nagdudulot ng paggalaw ng kontak. Bilang resulta, sa parehong oras, ang moving contact maaaring umagal 6–8 mm.

Upang mabawasan ang oras ng arcing, dapat magkaroon ng espesyal na damping measures sa ikalawang yugto upang mabilis na bawasan ang bilis ng conductive rod. Ang timing ng engagement ng oil buffer ay dapat maging maingat. Ang unang yugto ay nangangailangan ng mabilis na paghihiwalay, ngunit ang spring ng pagbubukas ay hindi pa ganap na nakakasama. Sa ikalawang yugto, ang bilis ay dapat mabawasan—ang spring ng pagbubukas ay hindi dapat masyadong malakas, o ito ay magiging hadlang sa pagbawas ng bilis, magpapahaba ng oras ng arcing, at magkakomplikado ang ikatlong yugto.

Yugto 3: Oscillation (8–11 mm)
Dahil sa maliit na gap ng kontak 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 ginagamit, ang rate ng pagbabago ng bilis ay patuloy na mataas, na nagpapahiwatig na ang malakas na mechanical shock ay hindi maiiwasan. Ang residual vibration ay karaniwang umuusbong nang humigit-kumulang 30 ms. Sa kasalukuyan, ang mga lokal at internasyonal na vacuum circuit breakers ay kadalasang kumukuha ng 10–12 ms para sa moving contact na maghiwalay at pumasok sa vibration zone, habang ang oras ng arcing ay karaniwang 12–15 ms. Malinaw, ang lokal na molten contact surface ay nagsisimulang lumamig at lumitid lamang pagkatapos pumasok sa vibration zone. Ang intense na vibration na ito ay hindi maiiwasang nagpapalabas ng molten metal, na nagpapabuo ng sharp protrusions sa contact surface at nagiiwan ng suspended metallic particles sa pagitan ng mga kontak—na mga pangunahing external factors na nagdudulot ng restrikes. Ang mga disenyo na may mga kapansanan na ito ay kadalasang hindi ganap na ipinapakita sa limitadong type tests, na nagdudulot ng hindi sapat na pagkakaalam tungkol sa isyu na ito sa matagal na panahon.

Kasunodan
Ang mga designer 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 mga naghahalili, pagtaas ng bilis ng unang pagbubukas, pagbawas ng bilis sa ikalawang yugto, at pagbawas ng oras ng arcing upang ang arc 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 intensity ng vibration. Ang isang maayos na disenyo ng profile ng paghihiwalay—na sumasang-ayon sa mga mekanikal at electrical principles—ay malaking nagpapabuti sa mekanikal at electrical service life, na nagpapabuti sa kabuuang reliabilidad at performance.