Một Bài Viết Để Hiểu Các Giai Đoạn Tách Tiếp Xúc Của Áp Dụng Cầu Dao Chân Không

Các Giai Đoạn Tách Liên Hệ của Máy Cắt Hồi Kính: Khởi Tạo Dòng Điện, Ngắt Dòng và Rung Động

Giai đoạn 1: Mở Đầu (Giai đoạn Khởi Tạo Dòng Điện, 0–3 mm)
Lý thuyết hiện đại xác nhận rằng giai đoạn tách liên hệ ban đầu (0–3 mm) là quan trọng đối với hiệu suất ngắt dòng của máy cắt hồi kính. Khi bắt đầu tách liên hệ, dòng điện luôn chuyển từ chế độ hạn chế sang chế độ phân tán - tốc độ chuyển đổi này càng nhanh, hiệu suất ngắt càng tốt.

Ba biện pháp có thể tăng tốc độ chuyển đổi từ dòng điện hạn chế sang dòng điện phân tán:

• Giảm khối lượng các thành phần di chuyển: Trong quá trình phát triển máy cắt hồi kính, việc giảm khối lượng kẹp dẫn điện giúp giảm quán tính của các bộ phận di chuyển. Các thử nghiệm so sánh cho thấy cách tiếp cận này cải thiện tốc độ mở ban đầu ở mức độ khác nhau.

• Tăng lực của lò xo mở, đảm bảo nó trở nên hiệu quả trong giai đoạn mở ban đầu (0–3 mm).

• Giảm thiểu hành trình nén liên hệ (tối ưu là 2–3 mm), cho phép lò xo mở tham gia vào quá trình tách sớm nhất có thể.

Các máy cắt truyền thống thường sử dụng thiết kế liên hệ cắm. Dưới dòng điện ngắn mạch, lực từ trường làm cho các liên hệ ngón tay bám chặt vào thanh dẫn điện, kết quả là không có thành phần lực nào theo hướng di chuyển. Trái lại, máy cắt hồi kính sử dụng giao diện liên hệ phẳng. Khi xảy ra dòng điện ngắn mạch, lực từ trường mạnh tác động như một lực đẩy trên các liên hệ.

Điều này có nghĩa là việc tách liên hệ không cần phải chờ cho lò xo nén liên hệ được giải phóng hoàn toàn - sự tách xảy ra gần như đồng thời với chuyển động của trục chính (với độ trễ rất nhỏ hoặc không đáng kể). Do đó, với hành trình nén tối thiểu, lò xo mở có thể hoạt động sớm hơn, tăng cường tốc độ mở ban đầu. Vì lực đẩy ban đầu trong giai đoạn này là lực đẩy từ trường, khối lượng cần giảm bao gồm tất cả các bộ phận di chuyển. Do đó, các thiết kế cấu trúc như loại tách hoặc lắp ráp - thường bao gồm nhiều khớp nối dài - không phù hợp cho máy cắt hồi kính, vì chúng cản trở việc đạt được tốc độ mở ban đầu cao.

Giai đoạn 2: Ngắt Dòng (3–8 mm)
Khi các liên hệ tách ra đến 3–4 mm, quá trình chuyển đổi dòng điện sang chế độ phân tán thường đã hoàn thành - đây là khoảng thời gian lý tưởng để ngắt dòng. Các thử nghiệm rộng rãi đã xác nhận rằng khoảng cách hồ quang lý tưởng để ngắt dòng là 3–4 mm. Nếu dòng điện về không xảy ra tại điểm này, mật độ hơi kim loại suy giảm nhanh chóng, và sức chịu điện qua khoảng cách phục hồi nhanh, dẫn đến việc ngắt dòng thành công. Lực đẩy trong giai đoạn thứ hai là lò xo mở.

Trong hệ thống ba pha, nếu ngắt dòng xảy ra tại lần đầu tiên dòng điện về không, thời gian hồ quang khoảng 3 ms (giả định các liên hệ tách ra giữa hai lần dòng điện về không, khi đó khoảng cách đủ lớn). Để đạt được ngắt dòng tại khoảng cách 3–4 mm, tốc độ mở trung bình trong giai đoạn này nên là 0,8–1,1 m/s. Khi chuyển đổi sang đơn vị đo 6 mm thông thường, tốc độ mở trung bình tương đương khoảng 1,1–1,3 m/s - một phạm vi được chấp nhận rộng rãi bởi các máy cắt hồi kính trên toàn thế giới. Tuy nhiên, dữ liệu này được thu thập từ các thử nghiệm vận hành cơ học dưới điều kiện không tải. Trong quá trình ngắt dòng cường độ cao, tốc độ mở thực tế cao hơn đáng kể do lực đẩy từ trường bổ sung đóng góp vào chuyển động của liên hệ. Kết quả là, trong cùng khoảng thời gian, liên hệ di chuyển có thể đi được 6–8 mm.

Để giảm thiểu thời gian hồ quang, các biện pháp giảm chấn đặc biệt nên được áp dụng trong giai đoạn thứ hai để giảm tốc độ thanh dẫn điện một cách nhanh chóng. Thời điểm hoạt động của bộ đệm dầu phải được kiểm soát cẩn thận. Giai đoạn đầu yêu cầu tách nhanh, nhưng lò xo mở chưa hoạt động đầy đủ. Trong giai đoạn thứ hai, tốc độ nên được giảm - lò xo mở không được quá mạnh, nếu không sẽ ngăn chặn việc giảm tốc độ, kéo dài thời gian hồ quang và làm phức tạp giai đoạn thứ ba.

Giai đoạn 3: Rung Động (8–11 mm)
Do khoảng cách liên hệ nhỏ và thời gian mở ngắn trong máy cắt hồi kính, các liên hệ di chuyển nhanh phải dừng lại trong thời gian cực kỳ ngắn. Bất kể phương pháp giảm chấn nào được sử dụng, tốc độ thay đổi vẫn cao, khiến va chạm cơ khí mạnh không thể tránh khỏi. Rung động dư thường kéo dài khoảng 30 ms. Hiện nay, cả máy cắt hồi kính trong nước và quốc tế đều mất khoảng 10–12 ms để liên hệ di chuyển tách ra và vào khu vực rung động, trong khi thời gian hồ quang thường là 12–15 ms. Rõ ràng, bề mặt liên hệ bị nóng chảy cục bộ chỉ bắt đầu làm lạnh và đông cứng sau khi vào khu vực rung động. Sự rung động mạnh mẽ này không thể tránh khỏi văng kim loại nóng chảy, tạo thành các gai nhọn trên bề mặt liên hệ và để lại các hạt kim loại treo giữa các liên hệ - những yếu tố bên ngoài chính gây ra hiện tượng tái kích. Những khuyết điểm thiết kế này thường không được tiết lộ đầy đủ trong các thử nghiệm loại hạn chế, dẫn đến việc thiếu nhận thức về vấn đề này trong một thời gian dài.

Kết luận
Các nhà thiết kế máy cắt hồi kính phải chú ý kỹ lưỡng đến toàn bộ quá trình tách liên hệ. Các chiến lược chính bao gồm: giảm khối lượng di chuyển, tăng tốc độ mở ban đầu, giảm tốc độ kịp thời trong giai đoạn thứ hai, và giảm thiểu thời gian hồ quang để hồ quang tắt trước khi các liên hệ vào khu vực rung động. Điều này cung cấp đủ thời gian làm mát cho bề mặt liên hệ và giảm cường độ rung động. Một hồ sơ tách được thiết kế tốt - phù hợp với các nguyên tắc cơ khí và điện - nâng cao đáng kể cả tuổi thọ cơ khí và điện, cải thiện độ tin cậy và hiệu suất tổng thể.