أنت هنا: بيت » مدونات » المعرفة الكهربائية » انقراض القوس الكهربائي في قواطع الدائرة: كيف يتحكم تصميم شلال القوس في الأقواس ويزيلها

انقراض القوس في قواطع الدائرة: كيف يتحكم تصميم شلال القوس في الأقواس ويزيلها

مقدمة

يعد انقراض القوس الكهربائي في قواطع الدائرة عملية حاسمة في ضمان السلامة الكهربائية وموثوقية النظام ، خاصة في قواطع الدائرة المصغرة (MCBs ) المستخدمة في تطبيقات الجهد المنخفض.

أثناء انقطاع الدائرة القصيرة ، يؤدي فصل جهات الاتصال إلى توليد قوس كهربائي. هذا القوس ديناميكي للغاية ويتأثر بالقوى الكهرومغناطيسية وهندسة المزلق القوسي وتصميم المواد.

يعد فهم كيفية إطفاء مزالق القوس أمرًا ضروريًا لتحسين أداء قاطع الدائرة والمتانة وقدرة الحماية.

فيزياء حركة القوس في قواطع الدائرة

بمجرد تشكيل القوس، فإن التيار الذي يتدفق عبره يولد مجالًا مغناطيسيًا. يتصرف القوس كموصل يحمل تيارًا ويحركه قوة لورنتز :

و = أنا × ب

تتسبب هذه القوة في تحرك القوس، عادةً نحو شلال القوس ، حيث يمكن استطالته، وتبريده، وإطفائه.

بسبب التوزيع غير المنتظم للمجال المغناطيسي ، يواجه القوس قوة اتجاهية توجهه إلى هيكل شلال القوس.

تصميم شلال القوس في MCBs

يعد أحد تصميم المزلق القوسي أهم العوامل في انقراض القوس. فهو يحدد كيفية التقاط القوس وتوجيهه واستطالته وتقسيمه.

الشق على شكل U وV (قواطع التيار المتردد)

في قواطع دوائر التيار المتردد، يتم استخدام الشقوق على شكل حرف U أو على شكل حرف V بشكل شائع عند مدخل المزلق القوسي.

تحسين التقاط القوس عند المدخل
تعزيز استطالة القوس
تمكين تقسيم القوس بين لوحات التقسيم

تصميم الفتحة المركزية

تعمل إضافة فتحة مركزية على تحسين التحكم في القوس:

يحسن استقرار توجيه القوس
يضمن استطالة القوس الخاضعة للتحكم قبل الانقسام
يوفر أداءً ثابتًا في ظل الظروف الحالية المختلفة

تصميم الفتحات المتداخلة (قواطع دوائر التيار المستمر)

يعد انقراض قوس التيار المستمر أكثر صعوبة نظرًا لغياب التقاطع الصفري الحالي.

يفرض مسار قوس متعرج
يزيد من طول القوس والجهد القوسي
يعزز تجزئة القوس المبكر
يقلل من استقرار القوس من أجل انقراض أسرع

القوى الكهرومغناطيسية وحركة القوس (تحليل المحاكاة)

تُظهر أدوات المحاكاة مثل ANSYS كيف تؤثر القوى الكهرومغناطيسية على سلوك القوس أثناء الانقطاع.

في اللحظة التي تنفصل فيها جهات الاتصال، يواجه القوس قوة صافية لأعلى باتجاه مدخل شلال القوس.

المجالات المغناطيسية غير منتظمة بسبب هندسة الموصلات والمواد المغناطيسية الحديدية
تظهر كثافة التدفق المغناطيسي الأعلى بالقرب من الانحناءات ومدخل المزلق القوسي
تدفع قوة لورنتز الناتجة القوس إلى داخل المزلق القوسي

مع تغير موضع القوس:

يختلف توزيع التدفق المغناطيسي
يتغير ناقل القوة المؤثر على القوس

ومع ذلك، يظل التأثير الإجمالي ثابتًا:

يتم دفع القوس بشكل مستمر إلى شلال القوس، حيث يتم استطالته وتقسيمه حتى الانقراض

التحقق التجريبي: اختبار الدائرة القصيرة لـ MCBs

يوفر اختبار الدائرة القصيرة التحقق من صحة أداء انقراض القوس في قواطع الدائرة.

تشمل القياسات النموذجية ما يلي:

تيار الدائرة القصيرة
جهد الاسترداد العابر (TRV)
أنماط تآكل شلال القوس

نتائج الاختبار الرئيسية

وقت الكسر: 3.0 مللي ثانية، التيار: 3670 أمبير
→ طاقة قوسية عالية، تذبذبات قوية، تآكل شديد
وقت الكسر: 3.0 مللي ثانية، التيار: 2790 أمبير
← نقل وتجزئة القوس بشكل متكرر، تآكل موضعي
وقت القطع: 2.8 مللي ثانية، التيار: ~2790 أمبير
→ سلوك قوس أكثر سلاسة، وتآكل أكثر اتساقًا
وقت الكسر: 3.0 مللي ثانية، التيار: 2810 أمبير
← ملحق القوس المستقر، الحد الأدنى من TRV، التآكل المتحكم فيه