Bir Makale ile Vakum Devre Kesicinin Temas Ayrılma Aşamalarını Anlamak

Vakum Kesici Anahtarı Kontakt Ayrılma Aşamaları: Yay Başlangıcı, Yay Söndürme ve Titreşim

Aşama 1: İlk Açma (Yay Başlatma Fazı, 0–3 mm)
Modern teori, ilk kontakt ayrılma fazının (0–3 mm) vakum kesici anahtarlarının kesme performansı için kritik olduğunu doğruluyor. Kontakt ayrılışının başlangıcında, yay akımı her zaman daraltılmış bir moddan dağılmış bir moda geçer—bu geçişin hızı ne kadar hızlı olursa, kesme performansı o kadar iyidir.

Daraltılmış bir yayı dağılmış bir yaya dönüştürmeye üç önlem alınabilir:

• Hareketli bileşenlerin kütlesini azaltmak: Vakum kesici anahtarlarının geliştirilmesi sırasında, iletken tırpanın kütlesini azaltmak hareketli parçaların inercisini azaltmaya yardımcı olur. Karşılaştırmalı testler, bu yaklaşımın ilk açma hızını çeşitli derecelerde artırdığını göstermektedir.

• Açma fayansının gücünü artırarak, erken açma aşamasında (0–3 mm) etkin olmasını sağlama.

• Kontakt sıkıştırma seyahatinin en aza indirilmesi (ideali 2–3 mm), açma fayansının mümkün olan en erken aşamada ayrılma sürecine katılmasını sağlar.

Geleneksel kesici anahtarlar genellikle takma kontakt tasarımı kullanırlar. Kısa devre akımı altında, manyetik kuvvetler parmak kontaklarının iletken çubuğu sıkıca kavramasına neden olur, bu da hareket yönündeki kuvvet bileşeninin sıfır olmasına neden olur. Buna karşılık, vakum kesici anahtarları düz bir kontakt arayüzü kullanır. Kısa devre akımı olduğunda, güçlü manyetik kuvvet kontaktlara itici bir kuvvet olarak etki eder.

Bu, kontakt ayrılması, kontakt sıkıştırma fayansının tam olarak serbest kalmasını beklemeye gerek duymaz—ayrılma, ana şaftın (nehrin küçük veya minimal olmasıyla) hemen hemen aynı anda gerçekleşir. Bu nedenle, minimum sıkıştırma seyahati ile açma fayansı daha erken harekete geçebilir, ilk açma hızını artırır. Bu aşamadaki ilk sürükleyici kuvvet manyetik itme olduğu için, minimize edilecek kütle tüm hareketli bileşenleri içerir. Bu nedenle, uzun ve çok sayıda bağlantı içeren bölünmüş tip veya monte edilmiş mekanizmalar gibi yapısal tasarımlar, yüksek ilk açma hızlarına ulaşmayı engellediği için vakum kesici anahtarları için uygun değildir.

Aşama 2: Yay Söndürme (3–8 mm)
Kontaktlar 3–4 mm'ye ayrıldığında, yayın dağılmış moda geçişi genellikle tamamlanmış olur—bu, yay söndürmesi için ideal bir penceredir. Geniş kapsamlı testler, kesme için ideal yay boşluğunun 3–4 mm olduğunu doğrulamıştır. Eğer akım sıfırı bu noktada gerçekleşirse, metal buhar yoğunluğu hızla azalır ve boşluk boyunca dielektrik dayanım hızla kurtulur, bu da başarılı bir kesme sonucu olur. Bu ikinci aşamadaki sürükleyici kuvvet açma fayansasıdır.

Üç fazlı bir sistemde, eğer yay söndürme ilk akım sıfırında gerçekleşirse, yay süresi yaklaşık 3 ms'dir (kontaktların iki akım sıfırı arasında ortada ayrıldığı varsayılır, bu noktada boşluk yeterince büyüktür). 3–4 mm boşlukta söndürme sağlamak için, bu aşamadaki ortalama açma hızı 0.8–1.1 m/s olmalıdır. Genel olarak kullanılan 6 mm ölçümüne dönüştürüldüğünde, eşdeğer ortalama açma hızı yaklaşık 1.1–1.3 m/s'dir—bu, dünya çapında vakum kesici anahtarları tarafından yaygın olarak kabul edilen bir aralıktır. Ancak, bu veriler yüklenmemiş durumda mekanik işlem testlerinden elde edilmiştir. Yüksek akım kesme sırasında, ek manyetik itici kuvvetin kontakt hareketine katkıda bulunması nedeniyle gerçek açma hızı önemli ölçüde daha yüksektir. Sonuç olarak, aynı süre içinde hareketli kontakt 6–8 mm yol alabilir.

Yay süresini minimize etmek için, ikinci aşamada iletken çubuğun hızını hızlıca azaltmak için özel sönüm önlemleri uygulanmalıdır. Yağ amortisörünün etkinleşme zamanı dikkatlice kontrol edilmelidir. İlk aşamada hızlı bir ayrılma gereklidir, ancak açma fayansı henüz tam olarak etkinleşmemiştir. İkinci aşamada hız azaltılmalıdır—açma fayansı çok güçlü olmamalıdır, aksi takdirde hız azalmasını engelleyecektir, yay süresini uzatacaktır ve üçüncü aşamayı zorlaştıracaktır.

Aşama 3: Titreşim (8–11 mm)
Vakum kesici anahtarlarında küçük kontakt boşluğu ve kısa açma süresi nedeniyle, hızlı hareket eden kontaktların çok kısa bir süre içinde durdurulması gerekir. Kullanılan sönüm yöntemi ne olursa olsun, hız değişimi oranı yüksek kalır, bu da güçlü mekanik şokun kaçınılmaz olmasını sağlar. Kalan titreşim genellikle yaklaşık 30 ms sürer. Şu anda, hem yerel hem de uluslararası vakum kesici anahtarlar, hareketli kontaktın ayrılmasından ve titreşim bölgesine girmesine kadar yaklaşık 10–12 ms sürerken, yay süresi genellikle 12–15 ms'dir. Belli ki, yerel olarak eritilmiş kontakt yüzeyi, titreşim bölgesine girdikten sonra soğumaya ve katılaşmaya başlar. Bu yoğun titreşim, erimiş metali kaçınılmaz olarak sıçratır, kontakt yüzeyinde keskin çıkıntılar oluşturur ve kontaktler arasında asılı metotik parçacıklar bırakır—yeniden yakalamanın önemli dış faktörleridir. Bu tasarım hataları, sınırlı tipteki testlerde tam olarak ortaya çıkmaz, bu nedenle bu sorun uzun süre fark edilmez.

Sonuç
Vakum kesici anahtar tasarımcıları, tüm kontakt ayrılma sürecine dikkat etmelidir. Önemli stratejiler arasında: hareketli kütleyi azaltma, ilk açma hızını artırma, ikinci aşamada hızı hızlıca azaltma ve kontakların titreşim bölgesine girmeden önce yay süresini minimize etme sayılabilir. Bu, kontakt yüzeyine yeterli bir soğuma süresi sağlar ve titreşim yoğunluğunu azaltır. Bu mekanik ve elektriksel ilkelerle uyumlu iyi tasarlanmış bir ayrılma profili, mekanik ve elektriksel hizmet ömrünü önemli ölçüde artırır, genel güvenilirliği ve performansı iyileştirir.