Изгасването на дъгата в прекъсвачите е критичен процес за осигуряване на електрическа безопасност и надеждност на системата , особено в миниатюрни прекъсвачи (MCBs ), използвани в приложения с ниско напрежение.
По време на прекъсване на късо съединение , разделянето на контактите генерира електрическа дъга. Тази дъга е силно динамична и се влияе от електромагнитни сили, геометрия на дъговия улей и дизайн на материала.
Разбирането как дъговите улеи гасят дъгите е от съществено значение за подобряване на работата на прекъсвача, издръжливостта и способността за защита.
След като се образува дъга, токът, протичащ през нея, генерира магнитно поле. Дъгата се държи като проводник с ток и се задвижва от силата на Лоренц :
F = I × B
Тази сила кара дъгата да се движи, обикновено към дъговия улей , където може да бъде удължена, охладена и изгасена.
Поради неравномерно разпределение на магнитното поле , дъгата изпитва насочена сила, която я насочва в структурата на дъговия улей.
Дизайнът на дъговия улей е един от най-важните фактори за гасенето на дъгата. Той определя как дъгата се улавя, направлява, удължава и сегментира.
В AC прекъсвачите обикновено се използват U-образни или V-образни жлебове на входа на дъговия улей.
Подобрете улавянето на дъгата на входа
Насърчаване на удължаването на дъгата
Разрешете разделянето на дъгата между разделителните плочи
Добавянето на централен слот подобрява контрола на дъгата:
Подобрява стабилността на насочване на дъгата
Осигурява контролирано удължаване на дъгата преди разцепване
Осигурява постоянна производителност при различни текущи условия
Изгасването на DC дъга е по-предизвикателно поради липсата на текущо преминаване през нулата.
Създава зигзагообразна дъга
Увеличава дължината на дъгата и напрежението на дъгата
Насърчава ранното сегментиране на дъгата
Намалява стабилността на дъгата за по-бързо изгасване
Инструменти за симулация като ANSYS показват как електромагнитните сили влияят на поведението на дъгата по време на прекъсване.
В момента, когато контактите се разделят, дъгата изпитва нетна насочена нагоре сила към входа на дъговия улей.
Магнитните полета са нееднородни поради геометрията на проводника и феромагнитните материали
По-висока плътност на магнитния поток се появява в близост до завоите и входа на дъговия улей
Получената сила на Лоренц задвижва дъгата в дъговия улей
Тъй като позицията на дъгата се променя:
Разпределението на магнитния поток варира
Променя се векторът на силата, действаща върху дъгата
Общият ефект обаче остава постоянен:
Дъгата непрекъснато се задвижва в дъговия улей, където се удължава и сегментира до изгасване
Тестването на късо съединение осигурява валидиране на ефективността на изгасване на дъгата в прекъсвачите.
Типичните измервания включват:
Ток на късо съединение
Напрежение за преходно възстановяване (TRV)
Модели на ерозия на дъговия улей
Време на прекъсване: 3,0 ms, ток: 3670 A
→ Висока енергия на дъгата, силни трептения, силна ерозия
Време на прекъсване: 3,0 ms, ток: 2790 A
→ Често прехвърляне и сегментиране на дъгата, локализирана ерозия
Време на прекъсване: 2,8 ms, ток: ~2790 A
→ По-плавно поведение на дъгата, по-равномерна ерозия
Време на прекъсване: 3,0 ms, ток: 2810 A
→ Стабилно закрепване на дъгата, минимално TRV, контролирана ерозия
Дизайнът на дъговия улей влияе пряко върху ефективността на гасене на дъгата
Поведението на дъгата се контролира както от геометрията, така и от електромагнитните сили
U/V прорези, централни слотове и разместени слотове изпълняват различни роли
Симулацията и тестването заедно подобряват ефективността и надеждността на дизайна на прекъсвача
