ความสามารถในการทนแรงดันไฟฟ้าของคอนแทคเตอร์สุญญากาศแบบ AC และมาตรการป้องกัน

ระหว่างการทำงาน เครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC มักจะถูกเผชิญกับแรงดันเกินต่าง ๆ เช่น แรงดันเกินจากฟ้าผ่าและแรงดันเกินจากการสลับสวิตช์ ดังนั้น เครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC จึงต้องมีความสามารถในการทนแรงดันได้ในระดับหนึ่ง

เครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC ประกอบด้วยวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ (โครงสร้างแสดงอยู่ในรูปที่ 1) โครงกระบอก ระบบแม่เหล็กไฟฟ้า วงจรรอง และส่วนประกอบอื่น ๆ ซึ่งวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศเป็น "หัวใจ" ของเครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC และประสิทธิภาพของมันส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการทนแรงดันของเครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC

1. ปัจจัยที่มีผลกระทบและความเสี่ยง

หลังจากออกแบบและผลิตวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศเสร็จสิ้นแล้ว ระยะทาง d ระหว่างคอนแทคที่เคลื่อนที่และคอนแทคที่คงที่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น ขนาดของแรงดันที่ทำให้เกิดการลัดวงจรในช่องว่างส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความดัน p หรือความสูญญากาศของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ เมื่อความสูญญากาศสูง ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนจะต่ำมาก และจำนวนอนุภาคประจุไฟฟ้าก็จะน้อย การปล่อยประจุไฟฟ้าของแก๊สถูกจำกัด ทำให้แรงดันที่ทำให้เกิดการลัดวงจรสูง และความสามารถในการทนแรงดันของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศจะสูง ดังนั้น ในทางทฤษฎี ยิ่งความสูญญากาศสูง ความดันต่ำ ความต้านทานทางไฟฟ้าของช่องว่างระหว่างคอนแทคก็จะสูง แรงดันที่ทำให้เกิดการลัดวงจรก็จะสูง และความสามารถในการทนแรงดันของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศก็จะสูง พร้อมกับกระแสรั่วไหลที่ลดลง

ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความสามารถในการทนแรงดันของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ นอกจากอนุภาคประจุไฟฟ้าที่มีอยู่ในช่องว่างระหว่างคอนแทค (ความสูญญากาศมีบทบาทสำคัญ) ยังมีความเกี่ยวข้องกับเปลือกนอกของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ ตามที่แสดงในรูปที่ 1 เปลือกนอกของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศทำจากเซรามิกหรือแก้ว เนื่องจากเซรามิกและแก้วเป็นวัสดุฉนวนที่สามารถดูดน้ำได้มาก น้ำที่ดูดซับมาจะดูดซับสิ่งสกปรก เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าผ่าน สิ่งสกปรกเหล่านี้จะถูกไอออนไนซ์เป็นอนุภาคประจุไฟฟ้าและทำให้เกิดการปล่อยประจุไฟฟ้าบนพื้นผิว ทำให้ความสามารถในการทนแรงดันของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศลดลง ในขณะนี้ ความต้านทานทางไฟฟ้าของเปลือกนอกลดลง และกระแสรั่วไหลเพิ่มขึ้น

ภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่ผ่านเข้ามา ช่องว่างหลักของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศและเปลือกนอกของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศจะก่อให้เกิดวงจรขนาน หากการปล่อยประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศพัฒนาเป็นการลัดวงจร หมายความว่าวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศแตกไปตามพื้นผิวของเปลือกนอก ทำให้ส่งผลร้ายแรงต่อสมรรถนะทางไฟฟ้าของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ นอกจากนี้ สำหรับเครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC คุณภาพของเปลือกนอกยังเป็นปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความสามารถในการทนแรงดัน

2. มาตรการปรับปรุง

เนื่องจากความสามารถในการทนแรงดันของเครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC ขึ้นอยู่กับวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ และปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความสามารถในการทนแรงดันของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศรวมถึงภายในวงจรและเปลือกนอก ควรดำเนินมาตรการปรับปรุงจากสองด้านนี้

แรกเริ่มจากมุมมองภายในวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ ควรให้ความสนใจในด้านต่อไปนี้:

ปรับปรุงโครงสร้างทางกายภาพของคอนแทค เพื่อให้สนามไฟฟ้าของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศสม่ำเสมอที่สุดเท่าที่จะทำได้ เมื่อช่องว่างระหว่างคอนแทคของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศถูกกำหนดไว้แล้ว การปรับปรุงการกระจายสนามไฟฟ้าภายในวงจรให้สม่ำเสมอจะช่วยเพิ่มความสามารถในการทนแรงดันของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศและลดกระแสรั่วไหล

ในการปฏิบัติจริง ควรมีการเพิ่มความหนาของคอนแทคให้เหมาะสม และทำให้มุมและขอบของคอนแทคลายคม เพื่อให้การกระจายสนามไฟฟ้าในส่วนเหล่านี้ไม่หนาแน่นเกินไป ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสามารถในการทนแรงดันของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ นอกจากนี้ สำหรับวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศที่มีแรงดันสูงและกำลังไฟฟ้าสูง ควรออกแบบโล่ป้องกันแรงดันรอบ ๆ คอนแทค และออกแบบโล่ป้องกันแรงดันเสริมที่ปลายของโล่ป้องกันแรงดัน เพื่อปรับปรุงการกระจายสนามไฟฟ้าใกล้เคียงกับคอนแทคได้อย่างมีประสิทธิภาพ การออกแบบโล่ป้องกันที่ปลายกระบอกทั้งสองข้างของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศสามารถช่วยลดความเข้มของสนามไฟฟ้าใกล้ปลายกระบอกของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศได้

ปรับปรุงความสูญญากาศ ความสูญญากาศเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่สะท้อนถึงคุณภาพของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ ความสูญญากาศของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศที่ผ่านมาตรฐานมีช่วงระหว่าง 10^-4~10^-2 Pa หรือ 10^-6~10^-4 mmHg ตามที่แสดงในรูปที่ 2 เมื่อความดันของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศสูงกว่า 10^-2 Pa ความสามารถในการทนแรงดันจะลดลงอย่างรวดเร็ว

พื้นผิวคอนแทคควรเรียบและราบรื่น หากจำเป็น ควรกำจัดรอยหยักบนพื้นผิวคอนแทคผ่านกระบวนการปรับสภาพ

ปรับปรุงความโคแอคเชียล ปลอกนำทางสามารถช่วยให้ความโคแอคเชียลของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศมีประสิทธิภาพ แต่บางครั้งความโคแอคเชียลอาจไม่อยู่ในสภาพที่ดีที่สุดและจำเป็นต้องทำการปรับปรุงอย่างละเอียด การปรับปรุงความโคแอคเชียลช่วยให้คอนแทคที่เคลื่อนที่และคอนแทคที่คงที่สัมผัสกันได้ดี ซึ่งจะช่วยลดความต้านทานของคอนแทค ลดความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อคอนแทคปิด และลดความเสียหายบนพื้นผิวที่เกิดจากการหลอมละลายเมื่อคอนแทคเปิด

ที่สอง จากมุมมองของเปลือกนอกของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ ควรให้ความสนใจในด้านต่อไปนี้:

• เพิ่มระยะทางการลัดวงจร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการลดขนาดผลิตภัณฑ์ สามารถบรรลุเป้าหมายนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการออกแบบเปลือกนอกให้มีรูปแบบคลื่น

• รักษาความสะอาดของเปลือกนอกและให้ความสนใจต่อสภาพแวดล้อมการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสวิตช์สูญญากาศที่ใช้งานกลางแจ้งในสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษและชื้น ควรดำเนินมาตรการเพื่อรักษาความสะอาดของเปลือกนอก

• สำหรับวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศที่มีแรงดันสูงและกำลังไฟฟ้าสูง การเพิ่มสารกันรั่วซึมซิลิโคนระหว่างพื้นผิวนอกของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศและปลอกเซรามิกฉนวนสามารถช่วยเพิ่มความต้านทานทางไฟฟ้าของพื้นผิวนอกของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ควรเลือกวัสดุที่มีความต้านทานทางไฟฟ้าสูงเพื่อเพิ่มความสามารถในการทนแรงดันของเปลือกนอกของเครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC

3. สรุป

โดยการปรับปรุงฉนวนภายในของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ และลดความนำทางไฟฟ้าบนพื้นผิวของเปลือกนอกของวงจรตัดไฟฟ้าสูญญากาศ พร้อมกับเพิ่มความสามารถในการทนแรงดันของเปลือกนอกของเครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC สามารถเพิ่มความสามารถในการทนแรงดันของเครื่องตัดไฟฟ้าสูญญากาศแบบ AC ได้มาก และยังช่วยเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์