يعتقد الكثير من الناس بشكل غريزي أن 'القوس الكهربائي أمر مزعج، ألن يكون من الأفضل لو لم يكن هناك قوس كهربائي على الإطلاق؟'
ولكن في أنظمة التيار المتردد، فإن الواقع هو عكس ذلك تمامًا.
إذا تم فصل جهات الاتصال ومقاطعة التيار بقوة ، فسيتم نقل الطاقة المخزنة في محاثة الدائرة على الفور إلى السعات الضالة. يمكن أن يؤدي هذا إلى حدوث جهد زائد خطير وقد يؤدي إلى ظواهر إعادة الضرب.
يتصرف القوس المتحكم فيه كمفتاح يمكن التحكم فيه: فهو يسمح بإطلاق طاقة الحمل بطريقة منظمة وإعادتها إلى مصدر الطاقة، ثم ينطفئ عند معبر صفر مناسب للتيار . فقط بعد أن ينجح القاطع في مقاومة وتبديد جهد الاسترداد العابر (TRV) يمكن اعتبار النظام مستعادًا بشكل حقيقي وآمن.
يمكن وصف عملية انقطاع جهاز التبديل بالمراحل الأربع التالية:
فصل الاتصال → بدء القوس
صيانة القوس الكهربائي حتى 'الحد الأدنى لوقت القوس'
الصفر الحالي → إزالة التأين → انقراض القوس
مظهر وتحمل TRV → الاضمحلال العابر لجهد الاسترداد (RV)
الشكل 1: العمليات الأربع للانقطاع
عندما تبدأ نقاط الاتصال بالانفصال لأول مرة، تظل جسور الاتصال الصغيرة موجودة. تصبح كثافة التيار المحلية عالية للغاية، مما يتسبب في تعرض المواد الملامسة للانصهار والتبخر والتأين . يتم تشكيل قناة بلازما - قوس كهربائي - داخل وسط التبريد القوسي (الهواء، الزيت، SF₆، أو بخار المعدن في الفراغ).
لا تشير هذه العملية إلى فقدان السيطرة. وبدلاً من ذلك، فإنه ينقل الطاقة إلى قناة موصلة يمكن التحكم فيها ، مما يمنع الارتفاع الفوري للجهد الزائد المفرط. الغرض من هذه المرحلة هو خلق فجوة اتصال كافية وظروف تبريد لانقراض القوس اللاحق.
خلال هذه المرحلة، يستمر التيار بالتدفق عبر القوس. يتم تغذية الطاقة المغناطيسية المخزنة في الحمل - الحثية عادةً - تدريجيًا إلى مصدر الطاقة عبر القوس.
تستخدم قواطع الدائرة تقنيات مختلفة للتحكم في القوس، مثل:
انفجار الغاز أو تدفق النفط لإزالة الوسائط المتأينة
نفخ مغناطيسي لإطالة وتقسيم القوس
الانتشار السريع للأبخرة المعدنية في البيئات الفراغية
تُظهر الخبرة والاختبار أن الحد الأدنى من وقت الانحناء وفصل الاتصال الكافي ضروريان حتى يتمكن القاطع من تحقيق انقطاع حقيقي عند الصفر الحالي القادم.
الشكل 2: الحد الأدنى لوقت الانحناء لجهاز التبديل ثلاثي الطور
عندما يقترب التيار المتردد من الصفر، إذا كان التبريد وفصل الاتصال كافيين، فإن القوس يتأين بسرعة ، وتتعافى قوة العزل بين نقاط الاتصال بسرعة، وينطفئ القوس عند معبر الصفر. ومن ثم يتم مقاطعة التيار حقًا.
ومن المهم ملاحظة أن الانقطاع لا يحدث بمجرد انفصال جهات الاتصال . يتم تحقيق الانقطاع الحقيقي فقط في لحظة الصفر الحالي مع إزالة التأين الناجحة . ما إذا كان يمكن إكمال المقاطعة عند معبر الصفر الأول يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالحد الأدنى لوقت الانحناء في المرحلة السابقة، وسرعة فتح الاتصال، وتصميم مجال التدفق، واختيار المواد.
الشكل 3: RRV وTRV
بعد انقراض القوس، يظهر جهد الاسترداد العابر (TRV) على الفور عبر نقاط الاتصال المفتوحة. يتكون هذا الجهد من تراكب مكونات جانب المصدر وجانب الحمل ويظهر عادةً شكل موجة تذبذبية متعددة الترددات.
يجب أن يتحمل قاطع الدائرة، ضمن الحدود القياسية:
معدل ارتفاع جهد الاسترداد (RRRV)
عامل تضخيم ذروة TRV
وبخلاف ذلك، قد تحدث إعادة اشتعال القوس قبل استعادة العزل الكهربائي بالكامل. عندما يتبدد العابر، يعود الجهد إلى جهد استعادة تردد الطاقة (RV) . عند هذه النقطة، تكون عملية الانقطاع قد اكتملت، ويمكن إعادة المعدات إلى الخدمة على الفور.
يعتمد الانقطاع الآمن بواسطة قاطع الدائرة على الإدارة الصحيحة للقوس والقدرة على تحمل TRV . عندما يتم التحكم في القوس بشكل فعال، يتم تحرير الطاقة بسلاسة، ويتم تجنب الجهد الزائد، ويمكن للنظام العودة حقًا إلى حالة تشغيل آمنة ومستقرة.
أنا إريك ، مهندس كهربائي في فريق AISIKAI. سوف أشارك المقالات الفنية حول والأجهزة , قواطع دوائر المفاتيح الكهربائية الأخرى. مع 10 سنوات من الخبرة في المشاريع الكهربائية، أنا ملتزم بتقديم حلول كهربائية احترافية.
