أساسيات توصيل الملامس الكهربائي ذو الجهد العالي التيار المستمر: متطلبات القطبية ودليل السلامة

عادة ما يكون للقواطع الكهربائية ذات الجهد العالي التيار المستمر فروق في القطبية

وهذا ينطبق بشكل خاص على سيناريوهات التطبيق ذات التيار والجهد العالي.

سبب وجود الفروق القطبية

خصائص القوس الكهربائي

لا يوجد نقطة عبور صفرية للتيار المستمر، مما يجعل إطفاء القوس الكهربائي أصعب من التيار المتناوب. قد تؤثر القطبية (اتجاه التيار) على تأثير تمديد وإطفاء القوس الكهربائي.

تصميم الهيكل الداخلي

تقوم بعض القواطع بتحسين أجهزة إطفاء القوس الكهربائي (مثل ملفات نفث المغناطيسية والحثيات الدائمة) لاتجاه التيار. قد يؤدي التيار العكسي إلى تقليل قدرة إطفاء القوس الكهربائي.

الدوائر الإلكترونية المساعدة

تقوم بعض القواطع بتضمين دوائر إلكترونية لإطفاء القوس الكهربائي أو كبح التسرب (مثل الثنائيات ودوائر RC). قد يؤدي القطبية الخاطئة إلى تلف هذه المكونات.

عواقب الاتصال العكسي

• فشل إطفاء القوس الكهربائي: يتم تمديد مدة القوس الكهربائي، مما يؤدي إلى تآكل نقاط الاتصال ويقصر عمر الخدمة.

• تدهور الأداء: تزداد مقاومة الاتصال وتزداد الحرارة المنبعثة.

• خطر التلف: إذا كانت تحتوي على مكونات إلكترونية (مثل الثنائيات القمعية)، فقد يتسبب ذلك في حدوث قصر أو فشل.

احتياطات استخدام الأرجل الكهربائية ذات الجهد العالي

تيار الإندفاع

أسباب تيار الإندفاع

تُستخدم الأرجل الكهربائية ذات الجهد العالي عادةً في الدوائر الرئيسية الجانبية المباشرة للمحوّلات (تخزين الطاقة)، الوحدات الكهربائية (محطات الشحن)، ووحدات التحكم الإلكترونية (المركبات الكهربائية) وغيرها من المعدات. الجانب المباشر لهذه المعدات عادة ما يحتوي على مكثفات، والتي تلعب دورًا في تخزين الطاقة والتوازن الكهربائي، وتصفية التوافقيات عالية التردد والضوضاء، وحفظ جهد الحافلة المباشرة المستقر، وحماية المكونات الكهربائية، وتحسين الاستجابة الديناميكية للنظام. ومع ذلك، هذا مشابه للأحمال السعة، مما يمكن أن يتسبب في فرق جهد كبير عبر الأرجل الكهربائية ذات الجهد العالي وبالتالي يسبب تيار الإندفاع.

عواقب تيار الإندفاع

• قد يسبب تيار الإندفاع اتصال الأرجل الكهربائية ذات الجهد العالي بالصاق. عندما يتم إلغاء تنشيط الملف، لا يمكن فتح نقاط الاتصال وستفتح تلقائيًا بعد فترة من الزمن.

• قد يسبب تيار الإندفاع الصاق جانب واحد لنقطة الاتصال بالأرجل الكهربائية ذات الجهد العالي. عندما يتم تنشيط الملف، لا يتم سحب الريلاي، ولكن نقاط الاتصال المساعدة تظل مغلقة.

• قد يسبب تيار الإندفاع عدم تساوي نقاط الاتصال بالأرجل الكهربائية ذات الجهد العالي، مما يقلل من مساحة الاتصال الفعالة، ويزيد من إنتاج الحرارة، ويخلق مخاطر أمان محتملة.

انقطاع الحمل

تواجه القواطع الكهربائية ذات الجهد العالي تحديات أكثر صعوبة خلال انقطاع الحمل (الفصل المباشر) مقارنة مع القواطع الكهربائية ذات التيار المتناوب. السبب الرئيسي هو أن التيار المستمر ليس له نقطة عبور صفرية طبيعية، مما يجعل إطفاء القوس الكهربائي صعبًا. فيما يلي النقاط الرئيسية والتدابير:

صعوبات انقطاع الحمل

• استمرار القوس الكهربائي: ليس للتيار المستمر نقطة عبور صفرية، لذلك قد يستمر القوس الكهربائي لفترة طويلة، مما يؤدي إلى تآكل نقاط الاتصال وحتى اللحام.

• إطلاق طاقة عالية: عند إلغاء تنشيط الأحمال الحثية (مثل المحركات والمحولات)، يتم إنتاج جهد مושר، والذي قد يؤدي إلى تدمير العزل أو تلف المعدات.

• تأثير القطبية: إذا تم تصميم القاطع لإطفاء القوس الكهربائي في اتجاه واحد، فقد يؤدي التيار العكسي إلى زيادة مشاكل القوس الكهربائي.

تكنولوجيا إطفاء القوس الكهربائي للقواطع الكهربائية ذات الجهد العالي

حلول لانقطاع الحمل

دائرة الشحن الأولي (شائعة في السيارات الكهربائية)

قبل إغلاق نقاط الاتصال الرئيسية للقاطع، يتم استخدام مقاومة الشحن الأولي لتقييد تيار الإندفاع وتقليل الطاقة أثناء الفصل.

دوائر إطفاء القوس الكهربائي المساعدة

• دائرة RC Snubber: متصلة بالتوازي مع نقاط الاتصال لامتصاص الطاقة الحثية.

• ثنائي التفريغ: يوفر حلقة تيار للأحمال الحثية (لاحظ تطابق القطبية).

• المقاوم المتغير الأكسيد المعدني (MOV): يحد من الجهد الزائد.

الفصل التدريجي

قم أولاً بفصل نقاط الاتصال المساعدة ذات التيار الصغير، ثم قم بفصل نقاط الاتصال الرئيسية (مثل التصميم ثنائي الاتصال).

احتياطات

• تقييد التيار/الجهد: تأكد من أن تيار الفصل لا يتجاوز قدرة الفصل المعتمدة للقاطع (مثل 1000V/500A)؛ وإلا فقد يفشل.

• تطابق القطبية: إذا كان القاطع مصممًا لاتجاه واحد، يجب تغذيته في الاتجاه المرتبط؛ وإلا ستقل قدرة إطفاء القوس الكهربائي.

• أنواع الأحمال:

• الأحمال المقاومة: أسهل في الفصل (طاقة قوس كهربائي منخفضة).

• الأحمال الحثية: تتطلب دوائر حماية إضافية (مثل الثنائيات).

• الأحمال السعة: كن حذرًا من تيار الإندفاع أثناء الإغلاق (قد يتسبب في تصاق نقاط الاتصال).