О вакуумных выключателях

О вакуумных выключателях

Вакуумные выключатели — разновидность выключателей, в которых дуга гасится в вакууме. Эта технология подходит для многих приложений среднего уровня напряжения. Вакуумная технология была приспособлена и к более высоким напряжениям, но на данный момент она недоступна в продаже. Соединение и разъединение контактов, проводящих электричество, и прерывание дуги осуществляются в вакуумной камере внутри выключателя, именуемой вакуумным прерывателем или дугогасительной камерой. Компоненты вакуумного выключателя — стальная дугогасительная камера, по обе стороны от которой симметрично находятся керамические изоляторы. Как правило, давление вакуума в вакуумном прерывателе сохраняется на уровне 10-6 бар.

Значимое место в работе вакуумного выключателя занимает вещество, из которого изготовлены токопроводящие контакты. Самым оптимальным для изготовления контактов вакуумных выключателей является сплав хромистой меди.

Вакуумные выключатели были изобретены в 1960-х годах. Но эта технология все еще модернизируется. Постепенно габариты вакуумных прерывателей уменьшились благодаря различным техническим усовершенствованиям. Помимо этого, было оптимизировано расположение контактов. По сравнению с торцевыми контактами, бывшими вначале, современные контакты значительно видоизменились, поначалу приняв форму спирали, затем — колпачка, и, наконец, современный вид, смещающий ось магнитного поля. На сегодняшний день вакуумные выключатели считаются самым надежным способом отключения питания, применяющимся в выключателях среднего напряжения. Они гораздо более «неприхотливые», чем выключатели других технологий.

Плюсы вакуумного выключателя

Срок функционирования вакуумного выключателя намного дольше, чем у выключателей остальных разновидностей. В отличие от масляных выключателей, они не огнеопасны. Они гораздо экологичнее своих элегазовых аналогов. Помимо этого, их устройство гораздо удобнее в эксплуатации. Замена вакуумного прерывателя достаточно проста и не требует больших усилий.

Действие вакуумного выключателя

Главная задача любого выключателя — гашение электрической дуги при прохождении электричества через ноль. Это происходит в результате возникновения между контактами пространства с повышенной изолирующей прочностью. Это делает невозможным повторное появление дуги после прохождения тока через ноль. Изоляционная прочность вакуума в восемь раз превышает аналогичный параметр воздуха, и в четыре — элегаза. Из-за этого в вакуумном выключателе есть возможность гасить дугу при очень близко расположенных контактах, что позволяет использовать контакты малой массы и уменьшить энергию, необходимую для функционирования механизма сжатия. Когда две поверхности областей контакта разъединяются, это занимает некоторое время. Область контакта становится меньше и в итоге остается единственная точка, после чего контакты размыкаются окончательно. На это уходят доли микросекунды, но это не происходит сразу. В момент размыкания контактов в вакууме электричество, протекающее через контакты, собирается в этой последней точке и нагревает ее. Так как все это случается в вакууме, металл с поверхности контакта сильнее испаряется именно в точке нагрева. В результате этого образуется проводящая среда для электрической дуги. После этого формируется дуга, остающаяся до тех пор, пока ток не исчезнет полностью.

Когда ток проходит через ноль, эта дуга прекращает свое существование, и испарения проводящего металла опять конденсируются на поверхности контакта. В это время контакты уже разъединены, и при следующем цикле тока, с поверхности контактов уже ничего не испаряется. Это говорит о том, что повторное возникновение дуги невозможно. То есть вакуумный выключатель не дает дуге появиться вновь, образуя после прохождения тока через ноль расстояние между контактами, выполняющее роль сильной изоляции.

Дуги делятся на две разновидности. Если прерываемый ток обладает силой ниже 10 кА, то дуга остается диффузной, и форма испарения разряжает и покрывает поверхность контакта целиком. Если ток будет сильнее 10 кА, диффузная дуга сильно сжимается своим же магнитным полем. Из-за этого температура контакта в середине дуги растет. Во избежание этого контакты должна быть устроены таким образом, чтобы дуга не теряла своей подвижности и перемещалась под влиянием собственного магнитного поля. Специально сконструированная форма контактов вакуумного выключателя приводит сжатую стационарную дугу в движение на поверхности контактов. В результате чего эрозия контактов сводится к минимуму и становится однородной.

Рубрики2

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


*