Dielektrisk Udholdenhed af AC Vakuumkontaktere og Modforanstaltninger

Under drift er AC-vakuumkontaktorer ofte udsat for forskellige overspændinger, såsom lynovervoltage og skifteovervoltage. Derfor skal AC-vakuumkontaktorer have en vis spændingsudholdenhed.

En AC-vakuumkontaktor består af en vakuumafbryder (dens struktur er vist i figur 1), et kabinet, et elektromagnetisk system, en sekundærkreds og andre komponenter. Af disse er vakuumafbryderen det "hjerte" i AC-vakuumkontaktoren, og dens ydeevne påvirker direkte spændingsudholdenheden af AC-vakuumkontaktoren.

1. Påvirkende faktorer og farer

Når designet og produktionen af en vakuumafbryder er fuldført, forbliver afstanden d mellem dens bevægelige og statiske kontakter uændret. Derfor afhænger størrelsen af spændingsnedbrydningen hovedsageligt af trykket p, det vil sige vakuumgraden i vakuumafbryderen. Når vakuumgraden er relativt høj, er den relative elektron-tæthed meget lav, og naturligvis også antallet af ladete partikler. Gassens udslipsevne er meget svag, så nedbrydningsspændingen er stor, og vakuumafbryderens spændingsudholdenhed er stærk. Derfor er teoretisk set, jo højere vakuumgrad, desto lavere tryk, desto højere dielektrisk styrke i kontaktgapet, desto højere nedbrydningsspænding, desto stærkere spændingsudholdenhed hos vakuumafbryderen, og ved dette tidspunkt er leckstrømmen mindre.

Faktorer, der påvirker vakuumafbryderens spændingsudholdenhed, inkluderer, udover de ladete partikler, der findes i kontaktgapet (vakuumgraden spiller en hovedrolle), også relateret til vakuumafbryderens yderskal. Som vist i figur 1, er vakuumafbryderens yderskal lavet af keramik eller glas. Da både keramik og glas er hydrofile isolerende materialer, har de en stærk evne til at absorbere vand, og vand absorberer impuriteter. Under virkningen af en anvendt spænding ioniseres disse impuriteter nemt til ladete partikler og forårsager overfladeudslip, hvilket reducerer vakuumafbryderens spændingsudholdenhed. I dette tilfælde falder yderskalens isolationsstyrke, og leckstrømmen stiger.

Under virkningen af en anvendt spænding danner vakuumafbryderens primære kontaktgap og vakuumafbryderens yderskal en parallelkreds. Hvis overfladeudslippet fra vakuumafbryderen udvikler sig til en overslag, indikerer dette, at vakuumafbryderen brydes ned langs yderskalens overflade, hvilket alvorligt påvirker vakuumafbryderens isolationsydeevne. Desuden er kvaliteten af yderskalen også en faktor, der påvirker spændingsudholdenheden for AC-vakuumkontaktoren.

2. Forbedringsforanstaltninger

Da spændingsudholdenheden for AC-vakuumkontaktoren hovedsageligt afhænger af vakuumafbryderen, og faktorer, der påvirker vakuumafbryderens spændingsudholdenhed, inkluderer indersiden af afbryderen og yderskalen, bør foranstaltninger træffes fra disse to aspekter for forbedring.

For det første, set fra indersiden af vakuumafbryderen, bør der lægges vægt på følgende aspekter:

Forbedr den fysiske struktur af kontakterne for at gøre vakuumafbryderens elektriske felt så uniformt som muligt. Når vakuumafbryderens kontaktgap er fastsat, hjælper det med at forbedre fordelsen af elektriske feltet i afbryderen, så det bliver mere uniformt, med at forbedre vakuumafbryderens spændingsudholdenhed og reducere leckstrømmen.

I praksis bør først tykkelsen af kontakterne forøges passende, og spidser og kanter af kontakterne blive afsløret, så elektriske feltfordelingen i disse dele ikke er for koncentreret, hvilket hjælper med at forbedre vakuumafbryderens spændingsudholdenhed. Desuden bør der for højspændings- og store kapacitets vakuumafbrydere designes en spændingsligevægts-skjold rundt om kontakterne, og en hjælpespændingsligevægts-skjold ved enden af spændingsligevægts-skjoldet for at effektivt forbedre elektriske feltfordelingen nær kontakterne. Design af endeskjold nær endekapperne på begge ender af vakuumafbryderen kan effektivt reducere elektriske feltintensiteten nær vakuumafbryderens endekapper.

Forbedr vakuumgraden. Vakuumgraden er en vigtig parameter, der afspejler kvaliteten af vakuumafbryderen. En godkendt vakuumafbryders vakuumgrad ligger i intervallet 10^-4~10^-2 Pa, det vil sige 10^-6~10^-4 mmHg. Som vist i figur 2, når trykket i vakuumafbryderen er større end 10^-2 Pa, falder dens spændingsudholdenhed hurtigt.

Kontaktoverfladen bør være glat og jævn. Hvis nødvendigt, bør spidsede kanter på kontaktoverfladen fjernes gennem konditionering.

Forbedr sammeaksialitet. Støttesleeven kan effektivt sikre vakuumafbryderens sammeaksialitet, men nogle gange er sammeaksialiteten stadig ikke i den bedste tilstand og skal justeres nøje. Forbedring af sammeaksialiteten sikrer effektiv kontakt mellem de bevægelige og statiske kontakter, hvilket kan reducere kontaktmodstanden, reducere varmen, der genereres, når kontakterne slukkes, og effektivt reducere overfladeskader, der opstår ved forbindelse, når kontakterne åbnes.

For det andet, set fra yderskalen af vakuumafbryderen, bør der lægges vægt på følgende aspekter:

• Forøg krybsafstanden. Især i tilfælde af produktminiaturisering kan dette mål effektivt opnås ved at designe yderskalen til en bølget form.

• Oprethold renskaben af yderskalen og betragt brugsmiljøet. Især for vakuumskalder, der bruges udenfor i forurenet og fugtigt miljø, bør der træffes foranstaltninger for at holde yderskalen ren.

• For højspændings- og store kapacitets vakuumafbrydere kan tilføjelse af silikonfedt-isolation mellem vakuumafbryderens ydre overflade og isolerende porcelænssleeve effektivt forbedre isolationsstyrken af vakuumafbryderens ydre overflade. Desuden skal materialer med høj isolationsstyrke vælges for at forbedre spændingsudholdenheden af AC-vakuumkontaktorens yderskal.

3. Konklusion

Ved at forbedre indre isolationen af vakuumafbryderen, reducere yderskalens overfladeledningsevne, og forbedre spændingsudholdenheden af AC-vakuumkontaktorens yderskal, kan spændingsudholdenheden af AC-vakuumkontaktoren markant forbedres, og produktkvaliteten forbedres.