قدرة العزل الكهربائي للمفاتيح الفاصلة تحت فراغ والتوصيات المضادة

خلال التشغيل، تتعرض مفاتيح التلامس الفراغية للتيار المتردد عادةً لمجموعة متنوعة من الجفاف الزائد مثل جفاف البرق وجفاف التبديل. لذا، يجب أن يكون لدى مفاتيح التلامس الفراغية للتيار المتردد قدرة معينة على تحمل الجفاف.

يتكون مفتاح التلامس الفراغي للتيار المتردد من قاطع فراغي (وهيكله موضح في الشكل 1)، وغلاف، ونظام كهرومغناطيسي، ودائرة ثانوية، ومكونات أخرى. من بين هذه المكونات، يعتبر القاطع الفراغي هو "قلب" مفتاح التلامس الفراغي للتيار المتردد، ويؤثر أداءه مباشرة على قدرة تحمل الجفاف لمفتاح التلامس الفراغي للتيار المتردد.

1. العوامل المؤثرة والمخاطر

بعد إكمال تصميم وإنتاج القاطع الفراغي، يبقى الفجوة d بين التلامس المتحرك والتلامس الثابت دون تغيير. لذا، تعتمد قيمة جفاف الفجوة بشكل أساسي على الضغط p، أي درجة الفراغ للقاطع الفراغي. عندما تكون درجة الفراغ مرتفعة نسبياً، فإن الكثافة النسبية للإلكترونات تكون منخفضة جداً، وبالتالي يكون عدد الجسيمات المشحونة صغيراً أيضاً. تكون قدرة الغاز على التفريغ ضعيفة للغاية، لذا يكون جفاف الفجوة كبيراً، وقوة تحمل الجفاف للقاطع الفراغي قوية. لذا، من الناحية النظرية، كلما ارتفعت درجة الفراغ، انخفض الضغط، زادت قوة العزل للتلامس الفجوة، ارتفع جفاف الفجوة، وأصبحت قوة تحمل الجفاف للقاطع الفراغي أقوى، وفي هذه الحالة، يكون التيار المسرب أقل.

العوامل المؤثرة على قدرة تحمل الجفاف للقاطع الفراغي، بالإضافة إلى الجسيمات المشحونة الموجودة في الفجوة بين التلامسات (حيث تلعب درجة الفراغ دوراً رئيسياً)، فهي مرتبطة أيضاً بغلاف القاطع الفراغي. كما هو موضح في الشكل 1، يتم تصنيع غلاف القاطع الفراغي من السيراميك أو الزجاج. بما أن السيراميك والزجاج هما مواد عازلة محبة للماء، فإنهما يمتلكان قدرة قوية على امتصاص الماء، والماء يمتص الشوائب. تحت تأثير الجهد المطبق، يمكن لهذه الشوائب أن تتأين بسهولة إلى جسيمات مشحونة وتسبب التفريغ السطحي، مما يقلل من قدرة تحمل الجفاف للقاطع الفراغي. في هذه الحالة، تنخفض قوة العزل للغلاف، ويزداد التيار المسرب.

تحت تأثير الجهد المطبق، تشكل الفجوة الرئيسية للتلامسات في القاطع الفراغي وغلاف القاطع الفراغي دائرة متوازية. إذا تطور التفريغ السطحي للقاطع الفراغي إلى تفريغ سطحي، فإن ذلك يعني أن القاطع الفراغي يتعرض للانهيار على طول سطح الغلاف، مما يؤثر بشكل خطير على الأداء العازل للقاطع الفراغي. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة لمفتاح التلامس الفراغي للتيار المتردد، فإن جودة الغلاف الخارجي هي أيضاً عاملاً يؤثر على قدرته على تحمل الجفاف.

2. الإجراءات التحسينية

نظرًا لأن قدرة تحمل الجفاف لمفتاح التلامس الفراغي للتيار المتردد تعتمد بشكل أساسي على القاطع الفراغي، والعوامل المؤثرة على قدرة تحمل الجفاف للقاطع الفراغي تشمل داخل القاطع والغلاف الخارجي، يجب اتخاذ تدابير من هذين الجانبين لتحسين الأداء.

أولاً، من منظور داخل القاطع الفراغي، يجب الانتباه للنقاط التالية:

تحسين البنية الفيزيائية للتلامسات لجعل المجال الكهربائي للقاطع الفراغي متجانساً قدر الإمكان. عند تحديد فجوة التلامس للقاطع الفراغي، يساعد تحسين توزيع المجال الكهربائي داخل القاطع ليصبح أكثر تجانساً في تحسين قدرة تحمل الجفاف للقاطع الفراغي وتقليل التيار المسرب.

في الواقع، يجب زيادة سمك التلامسات بشكل مناسب، وتخفيف حواف وتلميحات التلامس بحيث لا يكون توزيع المجال الكهربائي في هذه الأجزاء متركزاً بشكل كبير، مما يساعد في تحسين قدرة تحمل الجفاف للقاطع الفراغي. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للقطوع الفراغية ذات الجهد العالي والسعة الكبيرة، يجب تصميم درع متساوي الجهد حول التلامسات، وتصميم درع مساعد متساوي الجهد في نهاية الدرع المتساوي الجهد لتحسين توزيع المجال الكهربائي بالقرب من التلامسات. يمكن تصميم الدروع النهائية بالقرب من أغطية النهاية في كلا طرفي القاطع الفراغي لتقليل شدة المجال الكهربائي بالقرب من أغطية النهاية للقاطع الفراغي بشكل فعال.

تحسين درجة الفراغ. تعتبر درجة الفراغ معلمة مهمة تعكس جودة القاطع الفراغي. تتراوح درجة الفراغ لقاطع فراغي مؤهل بين 10^-4~ 10^-2 باسكال، أي بين 10^-6~10^-4 مليمتر زئبق. كما هو موضح في الشكل 2، عندما يكون ضغط القاطع الفراغي أكبر من 10^-2 باسكال، تنخفض قدرة تحمل الجفاف بسرعة.

يجب أن يكون سطح التلامس ناعماً ومتساوياً. عند الحاجة، يمكن إزالة الشوائب من سطح التلامس عن طريق التعديل.

تحسين التساوي المحوري. يمكن أن يضمن الأكمام الدليلية التساوي المحوري للقاطع الفراغي بشكل فعال، ولكن في بعض الأحيان لا يكون التساوي المحوري في أفضل حالاته ويحتاج إلى تعديل دقيق. يساعد تحسين التساوي المحوري على ضمان التلامس الفعال للتلامس المتحركة والتلامس الثابتة، مما يمكن أن يقلل من مقاومة التلامس، ويقلل الحرارة المنبعثة عند إغلاق التلامس، ويقلل بشكل فعال من التلف السطحي الناجم عن اللحام عند فتح التلامس.

ثانياً، من منظور الغلاف الخارجي للقاطع الفراغي، يجب الانتباه للنقاط التالية:

• زيادة المسافة الانزلاقية. خاصة في حالة تصغير المنتج، يمكن تحقيق هذا الهدف بشكل فعال عن طريق تصميم الغلاف الخارجي على شكل موجي.

• الحفاظ على نظافة الغلاف الخارجي والانتباه إلى بيئة الاستخدام. خاصة بالنسبة للقواطع الفراغية المستخدمة في الهواء الطلق في البيئات الملوثة والرطبة، يجب اتخاذ تدابير للحفاظ على نظافة الغلاف الخارجي.

• بالنسبة للقطوع الفراغية ذات الجهد العالي والسعة الكبيرة، يمكن إضافة زبدة السيليكون العازلة بين السطح الخارجي للقاطع الفراغي والأكمام العازلة من السيراميك لتحسين قوة العزل للسطح الخارجي للقاطع الفراغي. بالإضافة إلى ذلك، يجب اختيار مواد ذات قوة عزل عالية لتحسين قدرة تحمل الجفاف للغلاف الخارجي لمفتاح التلامس الفراغي للتيار المتردد.

3. الخاتمة

عن طريق تحسين العزل الداخلي للقاطع الفراغي وتقليل التوصيل السطحي للغلاف الخارجي للقاطع الفراغي، وتحسين قدرة تحمل الجفاف للغلاف الخارجي لمفتاح التلامس الفراغي للتيار المتردد، يمكن تحسين قدرة تحمل الجفاف لمفتاح التلامس الفراغي للتيار المتردد بشكل كبير، وتعزيز جودة المنتج.