Dielektrična otpornost na napetost AC vakuumskih kontaktora i protumeđuređaja

Tokom rada, AC vakuum kontaktori često podliježu različitim prenaprezanjima, kao što su prenaprezanje od munje i prekidni prenaprezaji. Stoga AC vakuum kontaktori moraju imati određenu sposobnost otpornosti na napon.

AC vakuum kontaktor sastoji se od vakuum prekidača (njegova struktura prikazana je na Slici 1), kućišta, elektromagnetskog sistema, sekundarnog kruga i drugih komponenti. Među njima, vakuum prekidač predstavlja "srce" AC vakuum kontaktora, a njegove performanse direktno utiču na sposobnost otpornosti na napon AC vakuum kontaktora.

1. Faktori uticaja i opasnosti

Nakon završetka dizajna i proizvodnje vakuum prekidača, razmak  d  između pokretnih i statičnih kontakata ostaje nepromenjen. Stoga, veličina prekidnog napona uglavnom zavisi od pritiska  p, to jest, stepena vakuma vakuum prekidača. Kada je stepen vakuma relativno visok, relativna gustoća elektrona je vrlo niska, a naravno, broj nabijenih čestica je takođe mali. Kapacitet ispuštanja gasa je vrlo slaba, stoga je prekidni napon velik, a sposobnost otpornosti na napon vakuum prekidača je jaka. Stoga, teoretski, što je stepen vakuma viši, pritisak niži, dielektrična snaga kontaktnog razmaka je veća, prekidni napon je veći, sposobnost otpornosti na napon vakuum prekidača je jača, a u tom trenutku, strujanje utika je manje.

Faktori koji utiču na sposobnost otpornosti na napon vakuum prekidača, pored postojanja nabijenih čestica u kontaktnom razmaku (stepen vakuma ima glavnu ulogu), takođe su povezani sa spoljnim omotačem vakuum prekidača. Kao što je prikazano na Slici 1, spoljni omotač vakuum prekidača izrađen je od keramike ili stakla. Budući da su keramika i staklo hidrofilne izolacione materije, imaju snažnu sposobnost apsorbiranja vode, a voda apsorbira nečistoće. Pod dejstvom primenjenog napona, ove nečistoće lako ionizuju u nabijene čestice i dovode do površinske ispušnjanja, smanjujući sposobnost otpornosti na napon vakuum prekidača. U tom trenutku, dielektrična snaga omotača se smanjuje, a strujanje utika se povećava.

Pod dejstvom primenjenog napona, glavni kontaktni razmak vakuum prekidača i spoljni omotač vakuum prekidača formiraju paralelni krug. Ako se površinska ispušnjanja vakuum prekidača razvije u flashover, to ukazuje da vakuum prekidač prekidni napon dostiže duž površine omotača, teže utičući na izolacione performanse vakuum prekidača. Takođe, za AC vakuum kontaktor, kvalitet spoljnog omotača je takođe faktor koji utiče na njegovu sposobnost otpornosti na napon.

2. Mere poboljšanja

Budući da se sposobnost otpornosti na napon AC vakuum kontaktora uglavnom zasniva na vakuum prekidaču, a faktori koji utiču na sposobnost otpornosti na napon vakuum prekidača uključuju unutrašnjost prekidača i spoljni omotač, mere trebalo bi preduzeti sa dva aspekta za poboljšanje.

Prvo, sa aspekta unutrašnjosti vakuum prekidača, treba obratiti pažnju na sledeće aspekte:

Poboljšati fizičku strukturu kontakata kako bi se polje vakuum prekidača što jednoličnije moglo raspodeliti. Kada je kontaktni razmak vakuum prekidača određen, poboljšanje raspodele polja unutar prekidača kako bi bila jednoličnija, pomaže u poboljšanju sposobnosti otpornosti na napon vakuum prekidača i smanjenju strujanja utika.

U praksi, prvo, debljina kontakata treba da se umanji, a ostrim uglovima i ivicama kontakata treba da se zamagljuju, kako bi se raspodela polja na tim delovima nije previše koncentrisana, time pomažući u poboljšanju sposobnosti otpornosti na napon vakuum prekidača. Takođe, za visokonaponske i velike kapacitete vakuum prekidača, treba da se dizajnira ravnotežni štit oko kontakata, a dodatni pomagajući ravnotežni štit treba da se dizajnira na kraju ravnotežnog štita kako bi se efektivno poboljšala raspodela polja blizu kontakata. Dizajniranje krajevnih štitova blizu krajevnih kaplara na oba kraja vakuum prekidača može efektivno smanjiti intenzitet polja blizu krajevnih kaplara vakuum prekidača.

Poboljšati stepen vakuma. Stepen vakuma je važan parametar koji odražava kvalitet vakuum prekidača. Stepen vakuma kvalitetnog vakuum prekidača ima opseg, između 10^-4~ 10^-2 Pa, to jest 10^-6~10^-4 mmHg Kao što je prikazano na Slici 2, kada je pritisak vakuum prekidača veći od 10^-2 Pa, njegova sposobnost otpornosti na napon brzo opada.

Površina kontakta treba da bude gladka i ravna. Ako je potrebno, šipke na površini kontakta treba da se uklone usled kondicionisanja.

Poboljšati koaksijalnost. Vodičevi mogu efektivno osigurati koaksijalnost vakuum prekidača, ali ponekad koaksijalnost nije u najboljem stanju i treba da se pažljivo podešava. Poboljšanje koaksijalnosti osigurava efektivan kontakt između pokretnih i statičnih kontakata, što može smanjiti otpor kontakta, smanjiti toplotu generisanu kada su kontakti zatvoreni, i efektivno smanjiti površinsku oštećenja nastala tokom otvaranja kontakata usled savarenja.

Drugo, sa aspekta spoljnog omotača vakuum prekidača, treba obratiti pažnju na sledeće aspekte:

• Povećati kripijalnu udaljenost. Posebno u slučaju miniaturizacije proizvoda, ovaj cilj se može efektivno postići dizajniranjem spoljnog omotača u valjakast oblik.

• Održavati čistoću spoljnog omotača i paziti na okruženje korišćenja. Posebno za vakuum sklopove koji se koriste na otvorenom u zagađenom i vlažnom okruženju, treba preduzeti mere kako bi se spoljni omotač držao čist.

• Za visokonaponske i velike kapacitete vakuum prekidača, dodavanje silikonske masti između spoljne površine vakuum prekidača i izolacionog keramičkog rukava može efektivno poboljšati izolacionu snagu spoljne površine vakuum prekidača. Takođe, moraju se odabrati materijali sa visokom izolacionom snagom kako bi se poboljšala sposobnost otpornosti na napon spoljnog omotača AC vakuum kontaktora.

3. Zaključak

Poboljšanjem unutrašnje izolacije vakuum prekidača i smanjenjem površinske provodnosti spoljnog omotača vakuum prekidača, kao i poboljšanjem sposobnosti otpornosti na napon spoljnog omotača AC vakuum kontaktora, može se znatno poboljšati sposobnost otpornosti na napon AC vakuum kontaktora, a kvalitet proizvoda se može poboljšati.