Capacidade de Resistência Dielétrica de Contatores a Vácuo CA e Medidas Corretivas

Durante a operação, os contatos de vácuo CA são frequentemente submetidos a várias sobretensões, como sobretensão por raio e sobretensão de comutação. Portanto, os contatos de vácuo CA devem ter uma certa capacidade de suportar tensão.

Um contato de vácuo CA é composto por um interrompedor de vácuo (sua estrutura é mostrada na Figura 1), uma carcaça, um sistema eletromagnético, um circuito secundário e outros componentes. Entre esses, o interrompedor de vácuo é o "coração" do contato de vácuo CA, e seu desempenho afeta diretamente a capacidade de suportar tensão do contato de vácuo CA.

1. Fatores de Influência e Riscos

Após o design e a fabricação do interrompedor de vácuo serem concluídos, a lacuna d entre seus contatos móvel e estático permanece inalterada. Portanto, a magnitude da tensão de ruptura da lacuna depende principalmente da pressão p, ou seja, do grau de vácuo do interrompedor de vácuo. Quando o grau de vácuo é relativamente alto, a densidade relativa de elétrons é muito baixa, e, naturalmente, o número de partículas carregadas também é pequeno. A capacidade de descarga do gás é muito fraca, então a tensão de ruptura é grande, e a capacidade de suportar tensão do interrompedor de vácuo é forte. Portanto, teoricamente, quanto maior o grau de vácuo, menor a pressão, maior a resistência dielétrica da lacuna dos contatos, maior a tensão de ruptura, mais forte a capacidade de suportar tensão do interrompedor de vácuo, e neste momento, a corrente de fuga é menor.

Os fatores que afetam a capacidade de suportar tensão do interrompedor de vácuo, além das partículas carregadas existentes na lacuna dos contatos (o grau de vácuo tem um papel importante), estão relacionados também à carcaça externa do interrompedor de vácuo. Como mostrado na Figura 1, a carcaça externa do interrompedor de vácuo é feita de cerâmica ou vidro. Como a cerâmica e o vidro são ambos materiais isolantes hidrofílicos, eles têm uma forte capacidade de absorver água, e a água absorve impurezas. Sob a ação de uma tensão aplicada, essas impurezas são facilmente ionizadas em partículas carregadas e causam descargas de superfície, reduzindo a capacidade de suportar tensão do interrompedor de vácuo. Neste momento, a resistência dielétrica da carcaça diminui, e a corrente de fuga aumenta.

Sob a ação de uma tensão aplicada, a lacuna principal dos contatos do interrompedor de vácuo e a carcaça externa do interrompedor de vácuo formam um circuito paralelo. Se a descarga de superfície do interrompedor de vácuo se desenvolver em um flashover, isso indica que o interrompedor de vácuo quebra ao longo da superfície da carcaça, afetando seriamente o desempenho de isolamento do interrompedor de vácuo. Além disso, para o contato de vácuo CA, a qualidade da carcaça externa também é um fator que afeta sua capacidade de suportar tensão.

2. Medidas de Melhoria

Como a capacidade de suportar tensão do contato de vácuo CA depende principalmente do interrompedor de vácuo, e os fatores que afetam a capacidade de suportar tensão do interrompedor de vácuo incluem o interior do interrompedor e a carcaça externa, medidas devem ser tomadas desses dois aspectos para melhorias.

Primeiro, do ponto de vista do interior do interrompedor de vácuo, deve-se prestar atenção aos seguintes aspectos:

Melhore a estrutura física dos contatos para tornar o campo elétrico do interrompedor de vácuo o mais uniforme possível. Quando a lacuna dos contatos do interrompedor de vácuo é determinada, melhorar a distribuição do campo elétrico no interrompedor para torná-lo mais uniforme ajuda a melhorar a capacidade de suportar tensão do interrompedor de vácuo e reduzir a corrente de fuga.

Na prática, primeiro, a espessura dos contatos deve ser aumentada apropriadamente, e as arestas e cantos dos contatos devem ser arredondados, para que a distribuição do campo elétrico nesses pontos não seja muito concentrada, ajudando assim a melhorar a capacidade de suportar tensão do interrompedor de vácuo. Além disso, para interrompedores de vácuo de alta tensão e grande capacidade, deve-se projetar um escudo de equalização de tensão ao redor dos contatos, e um escudo de equalização de tensão auxiliar deve ser projetado no final do escudo de equalização de tensão para melhorar efetivamente a distribuição do campo elétrico perto dos contatos. Projetar escudos finais perto das tampas nas duas extremidades do interrompedor de vácuo pode reduzir efetivamente a intensidade do campo elétrico perto das tampas do interrompedor de vácuo.

Melhore o grau de vácuo. O grau de vácuo é um parâmetro importante que reflete a qualidade do interrompedor de vácuo. O grau de vácuo de um interrompedor de vácuo qualificado tem uma faixa, entre 10^-4~10^-2 Pa, ou seja, 10^-6~10^-4 mmHg. Como mostrado na Figura 2, quando a pressão do interrompedor de vácuo é maior que 10^-2 Pa, sua capacidade de suportar tensão diminui rapidamente.

A superfície de contato deve ser lisa e plana. Se necessário, as rebarbas na superfície de contato devem ser removidas através de condicionamento.

Melhore a coaxialidade. A mangueira guia pode garantir efetivamente a coaxialidade do interrompedor de vácuo, mas às vezes a coaxialidade ainda não está no melhor estado e precisa ser ajustada cuidadosamente. A melhoria da coaxialidade garante o contato efetivo dos contatos móveis e estáticos, o que pode reduzir a resistência de contato, reduzir o calor gerado quando os contatos são fechados e reduzir efetivamente o dano superficial causado pela soldagem de fusão quando os contatos são abertos.

Segundo, do ponto de vista da carcaça externa do interrompedor de vácuo, deve-se prestar atenção aos seguintes aspectos:

• Aumente a distância de rastreamento. Especialmente no caso de miniaturização do produto, esse objetivo pode ser alcançado efetivamente projetando a carcaça externa em forma ondulada.

• Mantenha a limpeza da carcaça externa e preste atenção ao ambiente de uso. Especialmente para interruptores de vácuo usados ao ar livre em ambientes poluídos e úmidos, medidas devem ser tomadas para manter a carcaça externa limpa.

• Para interrompedores de vácuo de alta tensão e grande capacidade, adicionar graxa de silicone entre a superfície externa do interrompedor de vácuo e a manga de porcelana isolante pode melhorar efetivamente a resistência dielétrica da superfície externa do interrompedor de vácuo. Além disso, materiais com alta resistência dielétrica devem ser selecionados para melhorar a capacidade de suportar tensão da carcaça externa do contato de vácuo CA.

3. Conclusão

Ao melhorar o isolamento interno do interrompedor de vácuo e reduzir a condutividade superficial da carcaça externa do interrompedor de vácuo, e melhorar a capacidade de suportar tensão da carcaça externa do contato de vácuo CA, a capacidade de suportar tensão do contato de vácuo CA pode ser grandemente melhorada, e a qualidade do produto pode ser aprimorada.