كيف تعمل قواطع الدائرة الفراغية؟

مكنسةقواطع الدائرةغالبًا ما تستخدم في الأنظمة الكهربائية ذات الجهد العالي لأداء نفس وظيفة القواطع الموجودة في اللوحة الكهربائية بالمنزل. تتمثل الوظيفة الرئيسية لقاطع الدائرة الكهربائية في قطع الطاقة عن المنافذ الكهربائية في حالة حدوث ماس كهربائي أو عطل كهربائي للسماح بفصل الدوائر يدويًا بحيث يمكن إصلاحها. من السمات البارزة لقواطع الدائرة الكهربائية أنها تحتوي على مساحات فارغة.

أساسيات الكسارة

لفهمكيف تعمل قواطع الدائرة الفراغيةمن المهم أن نفهم أولاً كيفية عمل قواطع الدائرة العادية. تتكون قواطع الدائرة الأساسية من وصلتين معدنيتين مرتبطتين ببعضهما بواسطة آلية محملة بنابض تعمل كرحلة.

تحتوي آلية الرحلة المحملة بنابض على مستشعر حرارة ميكانيكي يراقب مستويات الكهرباء التي تمر عبر المنافذ الكهربائية. يقوم مستشعر الحرارة الميكانيكي بفصل الكسارة عندما ترتفع مستويات درجة الحرارة بسبب التحميل الزائد على الموصلات الكهربائية.

يقوم المستشعر المغناطيسي الموجود في آلية الرحلة المحملة بنابض بفصل القاطع في حالة حدوث ماس كهربائي. تساعد آلية الرحلة على التحكم في الحمل الزائد والدوائر القصيرة عن طريق فصل نقاط الاتصال لإيقاف تدفق الكهرباء في الدائرة.

قواطع الدائرة الفراغية من سلسلة VS1

قوة الفراغ

كما يوحي الاسم، تحتوي قواطع الدائرة المفرغة على فراغ بين نقاط الاتصال. الفراغ هو مجرد مساحة فارغة لا تحتوي على أي مادة صلبة أو سائلة أو غازية. يعد الفراغ أحد أفضل العوازل المتاحة. لا يوفر مجالًا للقوس الكهربائي ولا يمكن للكهرباء المرور عبر الفراغ. لذلك، يعتبر الفراغ وسيلة مناسبة لإطفاء القوس الكهربائي. تستخدم بعض قواطع الجهد العالي دفقة من الهواء عالي الضغط لتفجير الأقواس. والبعض الآخر مملوء بزيت خاص يمنع الانحناء. العيب الكبير في قواطع الهواء هو أنها معقدة للغاية. ومن ناحية أخرى، فإن القواطع المملوءة بالزيت قابلة للاشتعال وتكون شديدة السمية في حالة تسرب الزيت.

مشكلة الانحناء

قواطع دوائرغالبًا ما تتقوس بين نقاط الاتصال لبضعة ميكروثانية عندما تنطلق وتفصل نقاط الاتصال الكهربائية. قد يؤدي انحناء قاطع الدائرة إلى تأين الهواء وجعله يوصل الكهرباء أو يوفر مسارًا للكهرباء لتجاوز القاطع. هذا هو أحد الأسباب الرئيسية وراء استخدام أنظمة الجهد العالي لقواطع الدائرة المفرغة لأنه لا يمكن تأينها مما يوفر مسارًا للكهرباء لتجاوز القاطع. رغم الفراغقواطع الدائرةتجربة الانحناء أيضًا، لا يمكن للكهرباء تجاوز القاطع قبل أن تبتعد جهات الاتصال عن بعضها البعض.

مبدأ عمل قواطع دوائر الفراغ

لديها بناء بسيط للغاية بالمقارنة معقاطع دائرة الهواءأو قاطع دائرة الزيت. في قاطع الدائرة الفراغية (VCB)، يتم فصل جهات الاتصال الحاملة للتيار في الفراغ. يحدث فصل الاتصالات وانقطاع القوس في غرفة مفرغة في VCB، والتي تُعرف باسم قاطع الفراغ.

عادة ما يكون الغلاف الخارجي للقاطع الفراغي مصنوعًا من الزجاج لأن الغلاف الزجاجي يسهل فحص القاطع من الخارج. يتم وضع درع الرش، عادة ما يكون مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ بين نقاط الاتصال والمغلف لمنع وصول الأبخرة المعدنية إلى الغلاف لأنه يقلل من قوة الانهيار بين نقاط الاتصال.

داخل درع الرش، يحتوي VCB على جهة اتصال واحدة ثابتة وأخرى متحركة. يتم الاحتفاظ بالمسافة بين جهات الاتصال بين 5 إلى 10 ملم حسب جهد التشغيل.

يتم استخدام المنفاخ المعدني المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لتحريك جهة الاتصال السفلية. النحاس والبزموت والنحاس والرصاص والنحاس والكروم هي بعض السبائك المستخدمة كمواد اتصال.

يتم تثبيت الطرف السفلي من القاطع بآلية تعمل بنابض أو بملف لولبي بحيث يمكن تحريك المنفاخ المعدني الموجود داخل حجرة قاطع التفريغ لأعلى ولأسفل أثناء عمليات الإغلاق والفتح على التوالي.

من الضروري جدًا فهم قوس VCB لفهم مبدأ عمل قاطع الدائرة الفراغية. في غيرهاقواطع الدائرةيتكون القوس بسبب تأين الجزيئات في الوسط بين جهات الاتصال. لكن قوس الفراغ يتشكل عن طريق تبخر المادة السطحية ويستمر حتى لحظة الصفر الحالية.

عند لحظة الصفر الحالية، يتم إخماد القوس، ويتم تكثيف الأبخرة المعدنية الملامسة مرة أخرى على سطح التلامس. نظرًا لقوة العزل الكهربائية العالية للفراغ، يمكن إخماد قوس الفراغ ضمن فجوة اتصال صغيرة جدًا.

يجب أن ينقطع التيار عند الصفر الحالي؛ خلاف ذلك، سيتم إحداث العابرين ذات الجهد العالي بسبب تقطيع التيار. لذلك، من أجل نجاح انقطاع القوس، يجب أن يكون مستقرًا قبل لحظة الصفر الحالية.

يعتمد استقرار القوس على مادة الاتصال إلى حد كبير. وبالتالي فإن عملية انقراض القوس في VCB ترتبط بالمادة وشكل نقاط الاتصال والطريقة المستخدمة في تكثيف البخار المعدني. تم تصميم سطح التلامس بحيث يستمر جذر القوس في التحرك بحيث لا تصل درجة الحرارة عند نقطة واحدة على التلامس إلى قيمة عالية جدًا.

التطبيقات

قواطع دوائر الفراغوالقواطع الهوائية والقواطع المملوءة بالزيت جميعها تؤدي أداءً جيدًا بشكل استثنائي في خطوط النقل لأن هذه الأنظمة الكهربائية لا تتعطل كثيرًا. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب الأنواع الثلاثة من القواطع الحد الأدنى من الصيانة عند استخدامها في تطبيقات خطوط النقل. ومع ذلك، فإن قواطع الدائرة المفرغة تعمل بشكل أفضل من النوعين الآخرين من القواطع في التعامل مع ارتفاعات الخط والارتفاعات المفاجئة. بالإضافة إلى ذلك، تعمل قواطع الفراغ بشكل أفضل بكثير في تطبيقات الجهد العالي التي تتطلب توصيلًا وفصلًا متكررًا للأنظمة الكهربائية.

قواطع دوائرتعتبر مكونات كهربائية أساسية لأنها تساعد على تقليل تأثيرات درجات الحرارة وارتفاع الطاقة على التركيبات الكهربائية.