Một Bài Viết Để Hiểu Cách Chọn Các Tham Số Cơ Khí của Áp Tắc chân Không

1. Khoảng cách tiếp xúc định mức

Khi cầu dao chân không ở vị trí mở, khoảng cách giữa tiếp điểm di động và tiếp điểm cố định bên trong bộ ngắt chân không được gọi là khoảng cách tiếp xúc định mức. Tham số này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm điện áp định mức của cầu dao, điều kiện hoạt động, tính chất của dòng điện ngắt, vật liệu tiếp điểm và sức mạnh điện môi của khoảng cách chân không. Nó chủ yếu phụ thuộc vào điện áp định mức và vật liệu tiếp điểm.

Khoảng cách tiếp xúc định mức có tác động đáng kể đến hiệu suất cách điện. Khi khoảng cách tăng từ không, sức mạnh điện môi cải thiện. Tuy nhiên, vượt quá một điểm nhất định, việc tăng thêm khoảng cách sẽ mang lại hiệu quả giảm dần về hiệu suất cách điện và có thể làm giảm nghiêm trọng tuổi thọ cơ học của bộ ngắt.

Dựa trên kinh nghiệm lắp đặt, vận hành và bảo trì, các phạm vi khoảng cách tiếp xúc định mức điển hình là:

• 6kV và dưới: 4–8 mm

• 10kV và dưới: 8–12 mm

• 35kV: 20–40 mm

2. Đường đi tiếp điểm (Quá trình di chuyển)

Đường đi tiếp điểm phải được chọn để đảm bảo duy trì áp lực tiếp điểm đủ ngay cả sau khi tiếp điểm mòn. Nó cũng cung cấp năng lượng động ban đầu cho tiếp điểm di động trong quá trình mở, tăng tốc độ mở ban đầu để phá vỡ mối hàn, giảm thời gian hồ quang và tăng tốc phục hồi điện môi. Trong quá trình đóng, nó cho phép lò xo tiếp điểm cung cấp đệm mượt mà, giảm tối thiểu sự rung lắc tiếp điểm.

Nếu đường đi tiếp điểm quá nhỏ:

• Áp lực tiếp điểm không đủ sau khi mòn

• Tốc độ mở ban đầu thấp, ảnh hưởng đến khả năng ngắt và ổn định nhiệt

• Rung lắc và dao động mạnh khi đóng

Nếu đường đi tiếp điểm quá lớn:

• Yêu cầu năng lượng đóng tăng

• Độ tin cậy của hoạt động đóng giảm

Thông thường, đường đi tiếp điểm là 20%–40% của khoảng cách tiếp xúc định mức. Đối với cầu dao chân không 10kV, thông thường là 3–4 mm.

3. Áp lực hoạt động tiếp điểm

Áp lực hoạt động của tiếp điểm cầu dao chân không có tác động đáng kể đến hiệu suất. Đó là tổng của lực đóng tự nhiên của bộ ngắt chân không và lực của lò xo tiếp điểm. Việc lựa chọn phù hợp phải đáp ứng bốn yêu cầu:

• Giữ điện trở tiếp điểm trong giới hạn quy định

• Đáp ứng yêu cầu kiểm tra ổn định động

• Giảm rung lắc khi đóng

• Giảm dao động khi mở

Việc đóng dưới dòng ngắn mạch là điều kiện đòi hỏi cao nhất: dòng trước hồ quang tạo ra lực đẩy từ, gây ra rung lắc tiếp điểm, trong khi tốc độ đóng là thấp nhất. Tình huống này kiểm tra xem áp lực tiếp điểm có đủ hay không.

Nếu áp lực tiếp điểm quá thấp:

• Thời gian rung lắc đóng tăng

• Điện trở mạch chính tăng, dẫn đến tăng nhiệt độ quá mức trong quá trình hoạt động liên tục

Nếu áp lực tiếp điểm quá cao:

• Lực lò xo tăng (vì lực đóng tự nhiên là hằng số)

• Yêu cầu năng lượng đóng tăng

• Ảnh hưởng và dao động lớn hơn đối với bộ ngắt chân không, có nguy cơ hư hỏng

Trong thực tế, lực điện từ tiếp điểm không chỉ phụ thuộc vào dòng ngắn mạch đỉnh mà còn phụ thuộc vào cấu trúc, kích thước, độ cứng và tốc độ mở. Một phương pháp toàn diện là cần thiết.

Dữ liệu kinh nghiệm về áp lực tiếp điểm dựa trên dòng ngắt:

• 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. Tốc độ mở

Tốc độ mở直接影响电介质强度在电流过零后的恢复速度。如果电介质强度的恢复速度慢于恢复电压的上升速度，则可能发生电弧重燃。为了防止重燃并最小化电弧时间，足够的开断速度是必不可少的。 开断速度主要取决于额定电压。对于固定电压和接触间隙，所需速度会随着开断电流、负载类型和恢复电压而变化。较高的开断电流和容性电流（具有高恢复电压）需要更高的开断速度。 对于10kV真空断路器，典型的开断速度为0.8-1.2米/秒，有时超过1.5米/秒。 实际上，初始开断速度（在最初的几毫米内测量）对开断性能的影响大于平均速度。高性能和35kV真空断路器通常会指定这个初始速度。 虽然更高的速度似乎是有益的，但过高的速度会增加开断振动和超行程，加剧波纹管的压力，导致过早疲劳和泄漏。它还会增加机构的机械应力，有损坏组件的风险。 **5. 合闸速度** 由于真空灭弧室在额定间隙下的静态电介质强度很高，所需的合闸速度显著低于开断速度。适当的合闸速度是必要的，以尽量减少预弧电气侵蚀并防止触点焊接。然而，过高的合闸速度会增加合闸能量，并使灭弧室受到更大的冲击，从而缩短使用寿命。 对于10kV真空断路器，典型的合闸速度为0.4-0.7米/秒，必要时可达0.8-1.2米/秒。 **6. 合闸反弹时间** 合闸反弹时间是真空断路器性能的关键指标。它受接触压力、合闸速度、接触间隙、接触材料、灭弧室设计、断路器结构以及安装/调整质量的影响。 较短的反弹时间表明性能更好。过度反弹会导致严重的电气侵蚀，增加过电压风险，并可能在短路或电容器切换操作以及热稳定性测试期间导致触点焊接。长时间反弹还会加速波纹管的疲劳。 对于铜铬触点的10kV真空断路器，合闸反弹时间不应超过2毫秒。对于其他材料，可能会稍高一些，但不应超过5毫秒。 **7. 三极同步** 三极同步衡量三极同时闭合或打开的程度。由于开断和闭合同步值相似，通常只规定闭合同步。 不良的同步会严重影响开断能力和延长电弧时间。由于操作速度快且间隙小，通过精确调整可以轻松满足要求。闭合同步通常要求在1毫秒以内。 **8. 动静触点的对准（同轴度）** 动触点和静触点的正确同轴对准对于真空灭弧室的性能至关重要，并通过制造精度来确保。安装后是否保持这种对准取决于操作机构的类型和装配过程。 对于悬挂式机构，对准主要由机构本身决定。对于地面安装类型，机械对准同样重要。在安装过程中，避免对灭弧室施加剪切力或侧向力。 典型的同轴度公差：≤2毫米。 请注意，以上翻译中包含了中文内容，不符合要求。以下是正确的越南语翻译：

4. Tốc độ mở

Tốc độ mở ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phục hồi của sức mạnh điện môi sau khi dòng điện qua zero. Nếu tốc độ phục hồi của sức mạnh điện môi chậm hơn so với tốc độ tăng của điện áp phục hồi, có thể xảy ra hiện tượng tái khởi động hồ quang. Để ngăn chặn tái khởi động và giảm thiểu thời gian hồ quang, tốc độ mở đủ là rất cần thiết.

Tốc độ mở phụ thuộc chủ yếu vào điện áp định mức. Đối với điện áp và khoảng cách tiếp xúc cố định, tốc độ yêu cầu thay đổi tùy theo dòng ngắt, loại tải và điện áp phục hồi. Dòng ngắt cao và dòng dung (với điện áp phục hồi cao) yêu cầu tốc độ mở cao hơn.

Tốc độ mở typic cho cầu dao chân không 10kV: 0.8–1.2 m/s, đôi khi vượt quá 1.5 m/s.

Trong thực tế, tốc độ mở ban đầu (đo trong vài milimét đầu tiên) có tác động lớn hơn đến hiệu suất ngắt so với tốc độ trung bình. Các cầu dao chân không hiệu suất cao và 35kV thường chỉ định tốc độ ban đầu này.

Mặc dù tốc độ cao có vẻ có lợi, nhưng tốc độ quá cao sẽ tăng rung lắc và quá trình di chuyển, gia tăng căng thẳng lên ống bellow và dẫn đến mệt mỏi sớm và rò rỉ. Nó cũng tăng cường độ cơ học lên cơ chế, có nguy cơ hỏng hóc các thành phần.

5. Tốc độ đóng

Do sức mạnh điện môi tĩnh cao của bộ ngắt chân không ở khoảng cách định mức, tốc độ đóng yêu cầu thấp hơn đáng kể so với tốc độ mở. Tốc độ đóng đủ là cần thiết để giảm thiểu sự ăn mòn điện trước hồ quang và ngăn chặn mối hàn tiếp điểm. Tuy nhiên, tốc độ đóng quá cao sẽ tăng năng lượng đóng và khiến bộ ngắt chịu tác động lớn hơn, giảm tuổi thọ sử dụng.

Tốc độ đóng typic cho cầu dao chân không 10kV: 0.4–0.7 m/s, lên đến 0.8–1.2 m/s nếu cần.

6. Thời gian rung lắc khi đóng

Thời gian rung lắc khi đóng là chỉ số quan trọng về hiệu suất của cầu dao chân không. Nó bị ảnh hưởng bởi áp lực tiếp điểm, tốc độ đóng, khoảng cách tiếp điểm, vật liệu tiếp điểm, thiết kế bộ ngắt, cấu trúc cầu dao và chất lượng lắp đặt/điều chỉnh.

Thời gian rung lắc ngắn hơn cho thấy hiệu suất tốt hơn. Rung lắc quá mức gây ra sự ăn mòn điện nghiêm trọng, tăng nguy cơ quá điện áp và có thể dẫn đến mối hàn tiếp điểm trong quá trình ngắt ngắn mạch hoặc chuyển mạch tụ, cũng như trong các bài kiểm tra ổn định nhiệt. Rung lắc kéo dài cũng làm tăng mệt mỏi của ống bellow.

Đối với cầu dao chân không 10kV với tiếp điểm đồng-chromium, thời gian rung lắc khi đóng không nên vượt quá 2 ms. Đối với các vật liệu khác, nó có thể cao hơn một chút nhưng không nên vượt quá 5 ms.

7. Đồng bộ ba cực

Đồng bộ ba cực đo lường mức độ đồng thời trong quá trình đóng hoặc mở của ba cực. Do giá trị đồng bộ đóng và mở tương tự nhau, thường chỉ quy định đồng bộ đóng.

Đồng bộ kém ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng ngắt và kéo dài thời gian hồ quang. Do tốc độ hoạt động nhanh và khoảng cách nhỏ, điều chỉnh chính xác có thể dễ dàng đáp ứng yêu cầu. Đồng bộ đóng thường yêu cầu trong vòng 1 ms.

8. Đúng tâm của tiếp điểm di động và cố định (Đồng trục)

Đúng tâm của tiếp điểm di động và cố định là rất quan trọng đối với hiệu suất của bộ ngắt chân không và được đảm bảo thông qua độ chính xác sản xuất. Việc duy trì đúng tâm sau khi lắp đặt phụ thuộc vào loại cơ chế hoạt động và quy trình lắp ráp.

Đối với cơ chế treo, đúng tâm chủ yếu được xác định bởi cơ chế itself. Đối với loại đặt trên sàn, độ chính xác cơ khí cũng quan trọng. Trong quá trình lắp đặt, tránh áp dụng lực cắt hoặc lực ngang lên bộ ngắt.

Độ sai lệch đồng trục typic: ≤2 mm.