Capacidad de Resistencia Dieléctrica de los Contactores de Vacío AC y Medidas Correctivas
Durante la operación, los contactores de vacío AC a menudo se ven sometidos a diversos sobretensiones, como la sobretensión por rayo y la sobretensión por conmutación. Por lo tanto, los contactores de vacío AC deben tener cierta capacidad de soportar voltajes.
Un contactor de vacío AC está compuesto por un interruptor de vacío (cuya estructura se muestra en la Figura 1), una carcasa, un sistema electromagnético, un circuito secundario y otros componentes. Entre estos, el interruptor de vacío es el "corazón" del contactor de vacío AC, y su rendimiento afecta directamente la capacidad de soportar voltajes del contactor de vacío AC.
1. Factores de influencia y peligros
Una vez que se completa el diseño y la fabricación de un interruptor de vacío, la brecha d entre sus contactos móviles y fijos permanece invariable. Por lo tanto, la magnitud del voltaje de ruptura de la brecha depende principalmente de la presión p, es decir, del grado de vacío del interruptor de vacío. Cuando el grado de vacío es relativamente alto, la densidad relativa de electrones es muy baja, y, por supuesto, el número de partículas cargadas también es pequeño. La capacidad de descarga del gas es muy débil, por lo que el voltaje de ruptura es grande, y la capacidad de soportar voltajes del interruptor de vacío es fuerte. Por lo tanto, teóricamente, cuanto mayor sea el grado de vacío, menor será la presión, mayor será la resistencia dieléctrica de la brecha de contacto, mayor será el voltaje de ruptura, más fuerte será la capacidad de soportar voltajes del interruptor de vacío, y en este momento, la corriente de fuga es menor.
Los factores que afectan la capacidad de soportar voltajes del interruptor de vacío, además de las partículas cargadas existentes en la brecha de contacto (donde el grado de vacío juega un papel principal), también están relacionados con la carcasa exterior del interruptor de vacío. Como se muestra en la Figura 1, la carcasa exterior del interruptor de vacío está hecha de cerámica o vidrio. Dado que la cerámica y el vidrio son ambos materiales aislantes hidrófilos, tienen una fuerte capacidad de absorción de agua, y el agua absorbe impurezas. Bajo la acción de un voltaje aplicado, estas impurezas se ionizan fácilmente en partículas cargadas y causan descargas superficiales, reduciendo la capacidad de soportar voltajes del interruptor de vacío. En este momento, la resistencia dieléctrica de la carcasa disminuye, y la corriente de fuga aumenta.
Bajo la acción de un voltaje aplicado, la brecha principal de contacto del interruptor de vacío y la carcasa exterior del interruptor de vacío forman un circuito paralelo. Si la descarga superficial del interruptor de vacío se desarrolla en un flashover, indica que el interruptor de vacío se rompe a lo largo de la superficie de la carcasa, afectando seriamente el rendimiento aislante del interruptor de vacío. Además, para el contactor de vacío AC, la calidad de la carcasa exterior también es un factor que afecta su capacidad de soportar voltajes.
2. Medidas de mejora
Dado que la capacidad de soportar voltajes del contactor de vacío AC depende principalmente del interruptor de vacío, y los factores que afectan la capacidad de soportar voltajes del interruptor de vacío incluyen el interior del interruptor y la carcasa exterior, se deben tomar medidas desde estos dos aspectos para mejorar.
En primer lugar, desde la perspectiva del interior del interruptor de vacío, se debe prestar atención a los siguientes aspectos:
Mejorar la estructura física de los contactos para hacer que el campo eléctrico del interruptor de vacío sea lo más uniforme posible. Cuando se determina la brecha de contacto del interruptor de vacío, mejorar la distribución del campo eléctrico en el interruptor para que sea más uniforme ayuda a mejorar la capacidad de soportar voltajes del interruptor de vacío y reducir la corriente de fuga.
En la práctica, primero, se debe aumentar adecuadamente el grosor de los contactos, y redondear las esquinas y bordes de los contactos, para que la distribución del campo eléctrico en estas partes no sea demasiado concentrada, lo que ayuda a mejorar la capacidad de soportar voltajes del interruptor de vacío. Además, para interruptores de vacío de alta tensión y gran capacidad, también se debe diseñar un escudo de reparto de voltaje alrededor de los contactos, y se debe diseñar un escudo de reparto de voltaje auxiliar al final del escudo de reparto de voltaje para mejorar eficazmente la distribución del campo eléctrico cerca de los contactos. Diseñar escudos finales cerca de las tapas finales en ambos extremos del interruptor de vacío puede reducir eficazmente la intensidad del campo eléctrico cerca de las tapas finales del interruptor de vacío.
Mejorar el grado de vacío. El grado de vacío es un parámetro importante que refleja la calidad del interruptor de vacío. El grado de vacío de un interruptor de vacío calificado tiene un rango, entre 10^-4~ 10^-2 Pa, es decir, 10^-6~10^-4 mmHg. Como se muestra en la Figura 2, cuando la presión del interruptor de vacío es mayor que 10^-2 Pa, su capacidad de soportar voltajes disminuye rápidamente.
La superficie de contacto debe ser lisa y plana. Si es necesario, se deben eliminar las rebabas en la superficie de contacto mediante acondicionamiento.
Mejorar la coaxialidad. La guía puede asegurar eficazmente la coaxialidad del interruptor de vacío, pero a veces la coaxialidad aún no está en el mejor estado y necesita ser ajustada cuidadosamente. La mejora de la coaxialidad asegura el contacto efectivo de los contactos móviles y fijos, lo que puede reducir la resistencia de contacto, reducir el calor generado cuando los contactos se cierran, y reducir eficazmente el daño superficial causado por la soldadura por fusión cuando los contactos se abren.
En segundo lugar, desde la perspectiva de la carcasa exterior del interruptor de vacío, se debe prestar atención a los siguientes aspectos:
Aumentar la distancia de arrastre. Especialmente en el caso de la miniaturización del producto, este objetivo se puede lograr eficazmente diseñando la carcasa exterior en forma ondulada.
Mantener la limpieza de la carcasa exterior y prestar atención al entorno de uso. Especialmente para interruptores de vacío utilizados al aire libre en entornos contaminados y húmedos, se deben tomar medidas para mantener la limpieza de la carcasa exterior.
Para interruptores de vacío de alta tensión y gran capacidad, agregar aislamiento de grasa de silicona entre la superficie exterior del interruptor de vacío y la manga de porcelana aislante puede mejorar eficazmente la resistencia dieléctrica de la superficie exterior del interruptor de vacío. Además, se deben seleccionar materiales con alta resistencia dieléctrica para mejorar la capacidad de soportar voltajes de la carcasa exterior del contactor de vacío AC.
3. Conclusión
Al mejorar el aislamiento interno del interruptor de vacío y reducir la conductividad superficial de la carcasa exterior del interruptor de vacío, y mejorar la capacidad de soportar voltajes de la carcasa exterior del contactor de vacío AC, se puede mejorar enormemente la capacidad de soportar voltajes del contactor de vacío AC, y se puede mejorar la calidad del producto.
