Bir Makale ile Vakum Kesici Anahtarlarda Mekanik Parametrelerin Nasıl Seçileceğini Anlamak
1. Nominal Kontakt Aralığı
Bir vakum devre kesicisi açık konumdayken, vakum kesici içindeki hareketli ve sabit kontaktlar arasındaki mesafe nominal kontakt aralığı olarak bilinir. Bu parametre, kesicinin nominal gerilimi, çalışma koşulları, kesilen akımın doğası, kontakt malzemesi ve vakum aralığının dielektrik dayanımı dahil olmak üzere birçok faktör tarafından etkilenebilir. Özellikle nominal gerilim ve kontakt malzemesine bağlıdır.
Nominal kontakt aralığı, yalıtım performansını önemli ölçüde etkiler. Aralığın sıfırdan artmasıyla birlikte dielektrik dayanım artar. Ancak belirli bir noktadan sonra, aralığın daha fazla artırılması yalıtım performansında azalan getiri sağlayabilir ve kesicinin mekanik ömrünü ciddi şekilde azaltabilir.
Yükleme, işletme ve bakım deneyimlerine dayanarak, tipik nominal kontakt aralığı aralıkları şöyledir:
6 kV ve altında: 4–8 mm
10 kV ve altında: 8–12 mm
35 kV: 20–40 mm
2. Kontakt Yolculuğu (Aşırı Seyahat)
Kontakt yolculuğu, kontakların aşınmasından sonra yeterli kontakt basıncının korunmasını sağlamak için seçilmelidir. Ayrıca açma sırasında hareketli kontakta ilk kinetik enerji sağlar, başlangıç açma hızını artırarak kaynaklanmış bağlantıları koparmayı, ark süresini azaltmayı ve dielektrik kurtuluşu hızlandırmayı sağlar. Kapanma sırasında ise kontak yayının pürüzsüz amortismana izin vererek kontakt zıplamasını en aza indirir.
Eğer kontakt yolculuğu çok küçükse:
Aşınmadan sonraki yetersiz kontakt basınç
Düşük başlangıç açma hızı, kesme kapasitesini ve termal istikrarı etkileyen
Ciddi kapanma zıplaması ve titreşim
Eğer kontakt yolculuğu çok büyükse:
Gereken kapanma enerjisinin artması
Kapanma işleminin güvenilirliğinin azalması
Genellikle, kontakt yolculuğu nominal kontakt aralığının %20–%40'ıdır. 10 kV vakum devre kesicileri için bu genellikle 3–4 mm'dir.
3. Kontakt İşlem Basıncı
Bir vakum devre kesicisinin kontaktlarının işlem basıncı, performans üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu, vakum kesicinin kendine özgü kapanma kuvveti ve kontakt yay kuvvetinin toplamıdır. Doğru seçim dört gereklilikleri karşılamalıdır:
Kontakt direncini belirlenen sınırlar içinde tutmak
Dinamik istikrar test gerekliliklerini karşılamak
Kapanma zıplamasını baskılamak
Açma titreşimini azaltmak
Kısa devre akımı altında kapanma en zorlu durumdur: ön ark akımları elektromanyetik itme oluşturur, bu da kontakt zıplamasına neden olur, kapanma hızı ise en düşük seviyededir. Bu senaryo, kontakt basıncının yeterli olup olmadığını kritik bir şekilde test eder.
Eğer kontakt basıncı çok düşükse:
Artan kapanma zıplama süresi
Daha yüksek ana devre direnci, sürekli operasyon sırasında aşırı sıcaklık yükselişi nedeniyle
Eğer kontakt basıncı çok yüksekse:
Artan yay kuvveti (kendiliğinden kapanma kuvveti sabit olduğundan)
Daha yüksek kapanma enerji gereksinimi
Vakum kesicisine daha büyük darbe ve titreşim, hasar riski taşıyan
Pratikte, kontakt elektromanyetik kuvveti sadece zirve kısa devre akımı değil, aynı zamanda kontakt yapısı, boyut, sertlik ve açma hızına da bağlıdır. kapsamlı bir yaklaşım gerekli hale gelir.
Kesme akımı temelinde kontakt basıncı için deneyimsel veriler:
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. Açma Hızı
Açma hızı, akım sıfırından sonra dielektrik dayanımın ne kadar hızlı bir şekilde kurtulacağını doğrudan etkiler. Eğer dielektrik dayanımın kurtulma hızı, artan kurtarma voltajından daha yavaşsa, ark yeniden oluşabilir. Ark yeniden oluşmasını önlemek ve arc süresini minimize etmek için yeterli açma hızı önemlidir.
Açma hızı, çoğunlukla nominal gerilime bağlıdır. Sabit gerilim ve kontakt aralığı için, gerekli hız kesme akımı, yük türü ve kurtarma voltajına göre değişir. Daha yüksek kesme akımları ve kapasitif akımlar (yüksek kurtarma voltajıyla) daha yüksek açma hızlarına ihtiyaç duyar.
10 kV vakum kesiciler için tipik açma hızı: 0.8–1.2 m/s, bazen 1.5 m/s'yi aşabilir.
Pratikte, ilk birkaç milimetre üzerinden ölçülmesi gereken ilk açma hızı, ortalama hızdan daha fazla kesme performansını etkiler. Yüksek performanslı ve 35 kV vakum kesiciler genellikle bu ilk hızı belirtir.
Daha yüksek hızın faydalı görünmesine rağmen, aşırı hız açma titreşimini ve aşırı seyahati artırır, burunlara daha fazla stres uygular ve erken yorgunluk ve sızıntıya neden olur. Ayrıca mekanizmaya mekanik stres uygular, parçaların başarısız olmasına neden olabilir.
5. Kapanma Hızı
Vakum kesicilerin nominal aralıkta yüksek statik dielektrik dayanımları nedeniyle, gerekli kapanma hızı açma hızından önemli ölçüde düşüktür. Yeterli kapanma hızı, ön ark elektriksel erozyonunu minimize etmek ve kontaktların kaynaklanmasını önlemek için gereklidir. Ancak aşırı kapanma hızı, kapanma enerjisini artırır ve kesicinin daha büyük bir darbeye maruz kalmasını sağlar, bu da hizmet ömrünü azaltır.
10 kV vakum kesiciler için tipik kapanma hızı: 0.4–0.7 m/s, gerektiğinde 0.8–1.2 m/s'a kadar çıkabilir.
6. Kapanma Zıplama Süresi
Kapanma zıplama süresi, vakum devre kesicisi performansının önemli bir göstergesidir. Kontakt basıncı, kapanma hızı, kontakt aralığı, kontakt malzemesi, kesici tasarımı, kesici yapısı ve yükleme/ayar kalitesi gibi faktörlere bağlıdır.
Kısa zıplama süresi, daha iyi performansı gösterir. Aşırı zıplama, ciddi elektriksel erozyona, aşırı gerilim riskine ve kısa devre veya kondansatör anahtarlama işlemlerinde kontaktların kaynaklanmasına neden olabilir, ayrıca termal istikrar testlerinde de bu durum gerçekleşebilir. Uzun süreli zıplama, burunların yorgunluğunu hızlandırır.
Bakır-krom kontaktları olan 10 kV vakum kesiciler için kapanma zıplama süresi 2 ms'yi aşmamalıdır. Diğer malzemeler için bu değer biraz daha yüksek olabilir, ancak 5 ms'yi aşmamalıdır.
7. Üç Pol Sırayılılığı
Üç pol sırayılığı, üç polün kapanma veya açma anındaki eşzamanlılığını ölçer. Açma ve kapanma sırayılığı değerleri benzer olduğu için, genellikle sadece kapanma sırayılığı belirtilir.
Kötü sırayılık, kesme kapasitesini ciddi şekilde etkiler ve arc süresini uzatır. Hızlı çalışma hızları ve küçük aralıklar nedeniyle, hassas ayarlar kolayca gereklilikleri karşılayabilir. Kapanma sırayılığı genellikle 1 ms içinde olması gerekir.
8. Hareketli ve Sabit Kontaktların Hizalı Olması (Eksenel İlişki)
Hareketli ve sabit kontaktların doğru eksenel hizasının, vakum kesicinin performansı için kritik olduğunu garanti eder. Bu hiza, üretim hassasiyeti ile sağlanır. Kurulum sonrası bu hizin korunup korunmayacağı, çalışma mekanizması türüne ve montaj sürecine bağlıdır.
Asılı mekanizmalar için, hiza çoğunlukla mekanizmanın kendisine bağlıdır. Zemin montajlı tiplerde, mekanik hiza eşit derecede önemlidir. Kurulum sırasında, kesiciye kesme veya yan kuvvet uygulanmaması gerekir.
Tipik eksenel tolerans: ≤2 mm.
