مدار شکن های خلاء چگونه کار می کنند؟
وکیومقطع کننده های مداراغلب در سیستم های الکتریکی ولتاژ بالا برای انجام همان عملکرد قطع کننده ها در تابلو برق خانه استفاده می شود. عملکرد اصلی یک مدارشکن خلاء قطع برق پریزهای برق در صورت اتصال کوتاه یا نقص الکتریکی است تا امکان قطع دستی مدارها را فراهم کند تا بتوان آنها را تعمیر کرد. ویژگی قابل توجه کلیدهای خلاء این است که دارای فضاهای تخلیه شده هستند.
مبانی بریکر
برای درککلیدهای خلاء چگونه کار می کنند، مهم است که ابتدا نحوه عملکرد کلیدهای مدار معمولی را درک کنید. کلیدهای مدار اصلی از دو کنتاکت فلزی ساخته شده اند که توسط مکانیزمی با فنر به هم متصل شده اند که به عنوان اتصال عمل می کند.
مکانیسم حرکت فنری شامل یک حسگر حرارتی مکانیکی است که سطوح برق عبوری از پریزهای برق را کنترل می کند. سنسور حرارتی مکانیکی هنگامی که سطح دما به دلیل بارگذاری بیش از حد هادی های الکتریکی افزایش می یابد، بریکر را قطع می کند.
یک سنسور مغناطیسی روی مکانیزم سفر فنری در صورت اتصال کوتاه قطع کننده قطع می شود. مکانیزم تریپ به کنترل اضافه بار و اتصال کوتاه با جدا کردن کنتاکت ها کمک می کند تا جریان برق در مدار متوقف شود.
برق خلاء
همانطور که از نام آن پیداست، کلیدهای وکیوم حاوی خلاء بین کنتاکت ها هستند. خلاء فقط یک فضای خالی است که حاوی هیچ جامد، مایع یا گاز نیست. وکیوم یکی از بهترین عایق های موجود است. فضایی برای قوس الکتریکی فراهم نمی کند و الکتریسیته نمی تواند از خلاء عبور کند. بنابراین، خلاء یک وسیله خاموش کننده قوس مناسب است. برخی از قطع کننده های ولتاژ بالا از یک انفجار هوای پرفشار برای جدا کردن قوس ها استفاده می کنند. برخی دیگر با روغن مخصوص پر شده اند که از ایجاد قوس جلوگیری می کند. یک اشکال قابل توجه قطع کننده های هوا این است که بسیار پیچیده هستند. از طرف دیگر، بریکرهای روغنی قابل اشتعال هستند و در صورت نشت روغن بسیار سمی هستند.
مشکل قوس الکتریکی
کلیدهای مداراغلب زمانی که کنتاکت‌ها از بین می‌روند برای چند میکروثانیه قوس می‌شوند و کنتاکت‌های الکتریکی را از هم جدا می‌کنند. قوس قطع کننده مدار ممکن است هوا را یونیزه کند و باعث شود جریان الکتریسیته را هدایت کند یا مسیری را برای عبور جریان برق از مدار شکن ایجاد کند. این یکی از دلایل اصلی استفاده سیستم های ولتاژ بالا از قطع کننده های مدار خلاء است زیرا نمی توانند یونیزه شوند و مسیری را برای عبور برق از بریکر ایجاد می کنند. هر چند خلاءقطع کننده های مدارهمچنین قوس الکتریکی را تجربه کنید، قبل از اینکه کنتاکت ها از یکدیگر جدا شوند، الکتریسیته نمی تواند از شکن عبور کند.
اصل کار قطع کننده مدار خلاء
در مقایسه با یک ساختار بسیار ساده ای داردمدار شکن هوایا کلید روغن. در قطع کننده مدار خلاء (VCB) کنتاکت های حامل جریان در خلاء جدا می شوند. جدا شدن کنتاکت ها و قطع قوس در یک محفظه خلاء در VCB رخ می دهد که به عنوان قطع کننده خلاء شناخته می شود.
پوشش بیرونی قطع کننده خلاء معمولاً از شیشه ساخته شده است زیرا پاکت شیشه ای بررسی شکن را از بیرون تسهیل می کند. یک محافظ کندوپاش، معمولاً از فولاد ضد زنگ، بین کنتاکت ها و پوشش قرار می گیرد تا از رسیدن بخارات فلزی به پوشش جلوگیری کند، زیرا قدرت شکست بین کنتاکت ها را کاهش می دهد.
در داخل سپر اسپتر، VCB یک کنتاکت ثابت و یک کنتاکت متحرک دارد. فاصله بین کنتاکت ها بسته به ولتاژ کاری بین 5 تا 10 میلی متر حفظ می شود.
دم فلزی ساخته شده از فولاد ضد زنگ برای جابجایی قسمت پایینی استفاده می شود. مس-بیسموت، مس-سرب و مس-کروم برخی از آلیاژهایی هستند که به عنوان مواد تماسی استفاده می شوند.
انتهای پایینی بریکر به مکانیزمی که با فنر یا شیر برقی کار می‌کند، ثابت می‌شود تا دم‌های فلزی داخل محفظه قطع کننده خلاء در حین عملیات بسته شدن و باز کردن به ترتیب به سمت بالا و پایین حرکت کنند.
درک قوس VCB برای درک اصل کار یک قطع کننده مدار خلاء بسیار ضروری است. در دیگرقطع کننده های مدارقوس به دلیل یونیزاسیون ذرات در محیط بین تماس ها تشکیل می شود. اما یک قوس خلاء با تبخیر مواد سطح آن تشکیل می شود و تا لحظه صفر فعلی بعدی ادامه می یابد.
در لحظه صفر جریان، قوس خاموش می شود و بخارات فلزی تماس دوباره بر روی سطح تماس متراکم می شوند. با توجه به قدرت دی الکتریک بالای خلاء، قوس خلاء را می توان در شکاف تماس بسیار کوچک خاموش کرد.
جریان باید در لحظه صفر قطع شود. در غیر این صورت، گذرا ولتاژ بالا به دلیل قطع جریان القا می شود. بنابراین، برای قطع موفقیت آمیز قوس، باید قبل از لحظه صفر فعلی پایدار باشد.
پایداری قوس بسیار به مواد تماس بستگی دارد. بنابراین فرآیند خاموش شدن قوس در VCB به مواد و شکل کنتاکت ها و روش مورد استفاده در متراکم کردن بخار فلز مربوط می شود. سطح تماس به گونه ای طراحی شده است که ریشه قوس به حرکت خود ادامه می دهد تا دما در یک نقطه از تماس به مقدار بسیار بالایی نرسد.
برنامه های کاربردی
قطع کننده مدار خلاءبریکرهای انفجار هوا، و بریکرهای پر از روغن همگی در خطوط انتقال عملکرد فوق العاده ای دارند زیرا این سیستم های الکتریکی خیلی زود کار نمی کنند. علاوه بر این، سه نوع بریکر هنگام استفاده در خطوط انتقال نیاز به حداقل تعمیر و نگهداری دارند. با این حال، قطع کننده های مدار خلاء عملکرد بهتری نسبت به دو نوع دیگر بریکرها در مدیریت نوک خط و نوسان دارند. علاوه بر این، قطع کننده های خلاء در کاربردهای ولتاژ بالا که نیاز به اتصال و قطع مکرر سیستم های الکتریکی دارند، عملکرد بسیار بهتری دارند.
کلیدهای مداراجزای الکتریکی ضروری هستند زیرا به حداقل رساندن اثرات دما و نوسانات برق بر روی وسایل الکتریکی کمک می کنند.
