Jedno artykułu aby zrozumieć jak wybierać parametry mechaniczne wypłaszczaczy próżniowych

1. Nominalny odstęp kontaktów

Gdy wyłącznik próżniowy jest w pozycji otwartej, odległość między poruszającymi się i nieruchomymi kontaktami wewnątrz przerzutnika próżniowego nazywana jest nominalnym odstępem kontaktów. Ten parametr zależy od wielu czynników, w tym nominalnego napięcia wyłącznika, warunków pracy, charakteru prądu przerzutowego, materiału kontaktów oraz siły dielektrycznej luki próżniowej. Głównie zależy on od nominalnego napięcia i materiału kontaktów.

Nominalny odstęp kontaktów znacząco wpływa na właściwości izolacyjne. W miarę zwiększania się odstępu od zera, siła dielektryczna poprawia się. Jednak po przekroczeniu pewnego punktu, dalsze zwiększanie odstępu przynosi malejące korzyści dla właściwości izolacyjnych i może poważnie skrócić żywotność mechaniczną przerzutnika.

Na podstawie doświadczeń dotyczących montażu, eksploatacji i konserwacji, typowe zakresy nominalnych odstępów kontaktów to:

• do 6 kV: 4–8 mm

• do 10 kV: 8–12 mm

• 35 kV: 20–40 mm

2. Przebieg kontaktów (nadprzebieg)

Przebieg kontaktów musi być tak dobrany, aby zapewnić wystarczające naciski kontaktowe nawet po zużyciu kontaktów. Zapewnia on również początkową energię kinetyczną poruszającemu się kontaktem podczas otwierania, zwiększając początkową prędkość otwierania, co pozwala na rozłączenie spawanych połączeń, skrócenie czasu łuku i przyspieszenie odzyskiwania właściwości dielektrycznych. Podczas zamykania umożliwia sprężynie kontaktowej płynne amortyzowanie, minimalizując odbijanie kontaktów.

Jeśli przebieg kontaktów jest zbyt mały:

• niewystarczający nacisk kontaktowy po zużyciu

• niska początkowa prędkość otwierania, wpływająca na zdolność przerzutową i stabilność termiczną

• silne odbijanie i drgania podczas zamykania

Jeśli przebieg kontaktów jest zbyt duży:

• większa wymagana energia zamykania

• zmniejszona niezawodność operacji zamykania

Typowo, przebieg kontaktów wynosi 20%–40% nominalnego odstępu kontaktów. Dla wyłączników próżniowych 10 kV, jest to zwykle 3–4 mm.

3. Nacisk kontaktowy w trakcie pracy

Nacisk kontaktowy wyłącznika próżniowego ma istotny wpływ na jego działanie. Jest to suma naturalnej siły zamykania przerzutnika próżniowego i siły sprężyny kontaktowej. Prawidłowy dobór musi spełniać cztery wymagania:

• utrzymywanie oporu kontaktowego w określonych granicach

• spełnianie wymagań testów dynamicznej stabilności

• hamowanie odbijania podczas zamykania

• redukcja drgań podczas otwierania

Zamykanie przy prądzie krótkiego spięcia jest najbardziej wymagającym stanem: prądy przedłukowe generują odpychanie elektromagnetyczne, powodując odbijanie kontaktów, podczas gdy prędkość zamykania jest najniższa. Ta sytuacja krytycznie sprawdza, czy nacisk kontaktowy jest wystarczający.

Jeśli nacisk kontaktowy jest zbyt niski:

• większy czas odbijania podczas zamykania

• wyższy opór obwodu głównego, prowadzący do nadmiernego wzrostu temperatury podczas ciągłej pracy

Jeśli nacisk kontaktowy jest zbyt wysoki:

• większa siła sprężyny (ponieważ siła samoczynnego zamykania jest stała)

• większe wymagania energetyczne zamykania

• większy wpływ i drgania na przerzutnik próżniowy, ryzykując jego uszkodzenie

W praktyce, siła elektromagnetyczna kontaktów zależy nie tylko od maksymalnego prądu krótkiego spięcia, ale także od struktury, rozmiaru, twardości i prędkości otwierania kontaktów. Konieczne jest kompleksowe podejście.

Empiryczne dane dotyczące nacisku kontaktowego w zależności od prądu przerzutowego:

• 12,5 kA: 50 kg

• 16 kA: 70 kg

• 20 kA: 90–120 kg

• 31,5 kA: 140–180 kg

• 40 kA: 230–250 kg

4. Prędkość otwierania

Prędkość otwierania bezpośrednio wpływa na tempo odzyskiwania właściwości dielektrycznych po osiągnięciu momentu zerowego prądu. Jeśli odzyskiwanie właściwości dielektrycznych jest wolniejsze niż wzrost napięcia odzyskującego, może dojść do ponownego zapłonienia łuku. Aby zapobiec ponownemu zapłonieniu i zminimalizować czas łuku, niezbędna jest odpowiednia prędkość otwierania.

Prędkość otwierania zależy głównie od nominalnego napięcia. Dla stałego napięcia i odstępu kontaktów, wymagana prędkość zmienia się w zależności od prądu przerzutowego, rodzaju obciążenia i napięcia odzyskującego. Wyższe prądy przerzutowe i prądy pojemnościowe (o wysokim napięciu odzyskującym) wymagają wyższych prędkości otwierania.

Typowa prędkość otwierania dla wyłączników próżniowych 10 kV: 0,8–1,2 m/s, czasem przekraczając 1,5 m/s.

W praktyce, początkowa prędkość otwierania (mierzona w pierwszych kilku milimetrach) ma większy wpływ na zdolność przerzutową niż średnia prędkość. Wysoce wydajne wyłączniki próżniowe i wyłączniki 35 kV często określają tę początkową prędkość.

Chociaż wyższa prędkość wydaje się korzystna, zbyt duża prędkość zwiększa drgania i nadprzebieg, intensyfikując naprężenia na dzwonach, co prowadzi do wcześniejszego zmęczenia i przecieków. Zwiększa również naprężenia mechaniczne na mechanizmie, ryzykując awarię komponentów.

5. Prędkość zamykania

Ze względu na wysoką statyczną siłę dielektryczną przerzutników próżniowych przy nominalnym odstępie, wymagana prędkość zamykania jest znacznie niższa niż prędkość otwierania. Wystarczająca prędkość zamykania jest niezbędna, aby zminimalizować erozję elektryczną przedłukową i zapobiec spawaniu kontaktów. Jednak zbyt duża prędkość zamykania zwiększa energię zamykania i poddaje przerzutnik większemu uderzeniu, skracając jego żywotność.

Typowa prędkość zamykania dla wyłączników próżniowych 10 kV: 0,4–0,7 m/s, do 0,8–1,2 m/s, jeśli wymagane.

6. Czas odbijania podczas zamykania

Czas odbijania podczas zamykania jest kluczowym wskaźnikiem działania wyłącznika próżniowego. Jest on wpływy przez nacisk kontaktowy, prędkość zamykania, odstęp kontaktów, materiał kontaktów, projekt przerzutnika, konstrukcję wyłącznika oraz jakość montażu i regulacji.

Krótszy czas odbijania wskazuje na lepsze działanie. Nadmierne odbijanie powoduje silną erozję elektryczną, zwiększa ryzyko przepięcia i może prowadzić do spawania kontaktów podczas operacji krótkiego spięcia lub przełączania kondensatorów, a także podczas testów stabilności termicznej. Długotrwałe odbijanie przyspiesza zmęczenie dzwonów.

Dla wyłączników próżniowych 10 kV z kontaktami miedź-chrom, czas odbijania podczas zamykania nie powinien przekraczać 2 ms. Dla innych materiałów może być nieco wyższy, ale nie powinien przekraczać 5 ms.

7. Synchronizacja trójpolowa

Synchronizacja trójpolowa mierzy stopień jednoczesności zamykania lub otwierania trzech pól. Ponieważ wartości synchronizacji otwierania i zamykania są podobne, zazwyczaj określa się tylko synchronizację zamykania.

Słaba synchronizacja znacząco wpływa na zdolność przerzutową i przedłuża czas łuku. Dzięki szybkim prędkościom działania i małym odstępom, precyzyjna regulacja łatwo spełnia wymagania. Synchronizacja zamykania jest zwykle wymagana do 1 ms.

8. Wyrównanie ruchomych i nieruchomych kontaktów (osobowość)

Prawidłowe wyrównanie osiowe ruchomych i nieruchomych kontaktów jest kluczowe dla działania przerzutnika próżniowego i jest zapewnione przez precyzję produkcji. Czy to wyrównanie jest utrzymane po montażu, zależy od typu mechanizmu sterującego i procesu montażu.

Dla zawieszonych mechanizmów, wyrównanie jest głównie określone przez sam mechanizm. Dla typów montowanych na podłodze, mechaniczne wyrównanie jest równie ważne. Podczas montażu należy unikać stosowania sił ścinających lub bocznych na przerzutnik.

Typowa tolerancja osobowości: ≤2 mm.