توانایی تحمل دی الکتریکی کنتاکتورهای خلاء AC و اقدامات مقابله‌ای

در طول عملکرد، مداربرق‌های خلاء جریان متناوب معمولاً با انواع فشار برق بالا مانند فشار برق بالای ناشی از برق زمینی و فشار برق بالای ناشی از تغییرات مدار مواجه می‌شوند. بنابراین، مداربرق‌های خلاء جریان متناوب باید دارای ظرفیت تحمل فشار برق خاصی باشند.

مداربرق خلاء جریان متناوب از مختل کننده خلاء (ساختار آن در شکل ۱ نشان داده شده است)، پوشش، سیستم الکترومغناطیسی، مدار ثانویه و اجزای دیگر تشکیل شده است. از این میان، مختل کننده خلاء قلب مداربرق خلاء جریان متناوب است و عملکرد آن به طور مستقیم بر ظرفیت تحمل فشار برق مداربرق خلاء جریان متناوب تأثیر می‌گذارد.

۱. عوامل مؤثر و خطرات

پس از طراحی و ساخت مختل کننده خلاء، فاصله d بین تماس‌های متحرک و ثابت تغییر نمی‌کند. بنابراین، مقدار فشار برق شکست فاصله بیشتر به فشار p یعنی درجه خلاء مختل کننده خلاء بستگی دارد. وقتی درجه خلاء نسبتاً بالاست، چگالی نسبی الکترون‌ها بسیار کم است و البته تعداد ذرات باردار نیز کم است. ظرفیت رهگذری گاز بسیار ضعیف است، بنابراین فشار برق شکست بزرگ است و ظرفیت تحمل فشار برق مختل کننده خلاء قوی است. بنابراین، نظریاً هرچه درجه خلاء بالاتر باشد، فشار پایین‌تر باشد، مقاومت دی الکتریک فاصله تماس بیشتر است، فشار برق شکست بالاتر است، ظرفیت تحمل فشار برق مختل کننده خلاء قوی‌تر است و در این زمان جریان لکه کمتر است.

عوامل مؤثر بر ظرفیت تحمل فشار برق مختل کننده خلاء، علاوه بر ذرات باردار موجود در فاصله تماس (که درجه خلاء نقش مهمی دارد)، با پوشش خارجی مختل کننده خلاء نیز مرتبط است. همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است، پوشش خارجی مختل کننده خلاء از سرامیک یا شیشه ساخته شده است. چون سرامیک و شیشه هر دو مواد عایقی گریبان‌آب هستند، توانایی قوی جذب آب دارند و آب آلودگی‌ها را جذب می‌کند. تحت تأثیر ولتاژ اعمال شده، این آلودگی‌ها به راحتی به ذرات باردار تبدیل می‌شوند و رهگذری سطحی را ایجاد می‌کنند که ظرفیت تحمل فشار برق مختل کننده خلاء را کاهش می‌دهد. در این زمان، مقاومت عایقی پوشش کاهش می‌یابد و جریان لکه افزایش می‌یابد.

تحت تأثیر ولتاژ اعمال شده، فاصله تماس اصلی مختل کننده خلاء و پوشش خارجی مختل کننده خلاء یک مدار موازی تشکیل می‌دهند. اگر رهگذری سطحی مختل کننده خلاء به یک شعله‌خوری تبدیل شود، این نشان می‌دهد که مختل کننده خلاء در طول سطح پوشش شکست می‌خورد که به طور جدی عملکرد عایقی مختل کننده خلاء را تحت تأثیر قرار می‌دهد. علاوه بر این، برای مداربرق خلاء جریان متناوب، کیفیت پوشش خارجی نیز عاملی مؤثر بر ظرفیت تحمل فشار برق آن است.

۲. اقدامات بهبود

چون ظرفیت تحمل فشار برق مداربرق خلاء جریان متناوب بیشتر به مختل کننده خلاء بستگی دارد و عوامل مؤثر بر ظرفیت تحمل فشار برق مختل کننده خلاء شامل داخل مختل کننده و پوشش خارجی آن است، اقداماتی باید از این دو جنبه برای بهبود انجام شود.

اول، از دیدگاه داخل مختل کننده خلاء، باید به موارد زیر توجه شود:

بهبود ساختار فیزیکی تماس‌ها تا بتوان میدان الکتریکی مختل کننده خلاء را به حد امکان یکنواخت کرد. وقتی فاصله تماس مختل کننده خلاء مشخص شد، بهبود توزیع میدان الکتریکی در داخل مختل کننده تا بتوان آن را یکنواخت‌تر کرد کمک می‌کند تا ظرفیت تحمل فشار برق مختل کننده خلاء افزایش یابد و جریان لکه کاهش یابد.

در عمل، ابتدا ضخامت تماس‌ها باید به طور مناسب افزایش یابد و گوشه‌ها و لبه‌های تماس‌ها باید دوخته شوند تا توزیع میدان الکتریکی در این بخش‌ها خیلی تمرکز نیابد و به این ترتیب کمک کند تا ظرفیت تحمل فشار برق مختل کننده خلاء افزایش یابد. علاوه بر این، برای مختل کننده‌های خلاء با فشار بالا و ظرفیت بزرگ، باید یک محافظ تساوی ولتاژ حول تماس‌ها طراحی شود و یک محافظ تساوی ولتاژ کمکی در انتهای محافظ تساوی ولتاژ طراحی شود تا به طور موثر توزیع میدان الکتریکی نزدیک تماس‌ها بهبود یابد. طراحی محافظ‌های انتهایی نزدیک پوشش‌های انتهایی مختل کننده خلاء می‌تواند به طور موثر فشار برق نزدیک پوشش‌های انتهایی مختل کننده خلاء را کاهش دهد.

بهبود درجه خلاء. درجه خلاء یک پارامتر مهم برای انعکاس کیفیت مختل کننده خلاء است. درجه خلاء یک مختل کننده خلاء معتبر در محدوده ۱۰^-۴~۱۰^-۲ پاسکال، یعنی ۱۰^-۶~۱۰^-۴ میلی‌متر جیوه است. همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است، وقتی فشار مختل کننده خلاء بیشتر از ۱۰^-۲ پاسکال باشد، ظرفیت تحمل فشار برق آن به سرعت کاهش می‌یابد.

سطح تماس باید صاف و هموار باشد. در صورت لزوم، سیخک‌های روی سطح تماس باید از طریق تنظیم حذف شوند.

بهبود هم محوری. محفظه هدایت می‌تواند به طور موثر هم محوری مختل کننده خلاء را تضمین کند، اما گاهی اوقات هم محوری هنوز در بهترین حالت نیست و نیاز به تنظیم دقیق دارد. بهبود هم محوری تضمین می‌کند که تماس‌های متحرک و ثابت به طور موثر تماس داشته باشند، که می‌تواند مقاومت تماس را کاهش دهد، گرما تولید شده در زمان بسته شدن تماس‌ها را کاهش دهد و به طور موثر آسیب‌های سطحی ناشی از جوشکاری در زمان باز شدن تماس‌ها را کاهش دهد.

دوم، از دیدگاه پوشش خارجی مختل کننده خلاء، باید به موارد زیر توجه شود:

• افزایش فاصله کروپی. به ویژه در صورت کوچک شدن محصول، این هدف می‌تواند به طور موثر با طراحی پوشش خارجی به شکل موج‌دار به دست آید.

• نگهداری پاکی پوشش خارجی و توجه به محیط استفاده. به ویژه برای مداربرق‌های خلاء استفاده شده در محیط‌های آلوده و مرطوب خارجی، باید اقداماتی اتخاذ شود تا پوشش خارجی پاک نگه داشته شود.

• برای مختل کننده‌های خلاء با فشار بالا و ظرفیت بزرگ، افزودن گریس سیلیکون بین سطح خارجی مختل کننده خلاء و لباس عایق سرامیکی می‌تواند به طور موثر مقاومت عایقی سطح خارجی مختل کننده خلاء را بهبود بخشد. علاوه بر این، مواد با مقاومت عایقی بالا باید انتخاب شوند تا ظرفیت تحمل فشار برق پوشش خارجی مداربرق خلاء جریان متناوب بهبود یابد.

۳. نتیجه‌گیری

با بهبود عایقی داخلی مختل کننده خلاء و کاهش رسانایی سطحی پوشش خارجی مختل کننده خلاء، و بهبود ظرفیت تحمل فشار برق پوشش خارجی مداربرق خلاء جریان متناوب، ظرفیت تحمل فشار برق مداربرق خلاء جریان متناوب به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و کیفیت محصول بهبود می‌یابد.