Много хора инстинктивно си мислят: 'Дъгата е обезпокоителна - не би ли било по-добре, ако изобщо няма дъга?'
В променливотоковите системи обаче реалността е точно обратната.
Ако контактите се разделят и принудително прекъснат тока , енергията, съхранена в индуктивността на веригата, ще бъде незабавно прехвърлена към паразитни капацитети. Това може да създаде опасни пренапрежения и дори да доведе до явления на повторно задействане.
Контролираната дъга се държи като контролируем превключвател: позволява на енергията на товара да бъде освободена по подреден начин и върната обратно към източника на захранване, а след това изгасва при благоприятно преминаване на тока през нулата . Само след като прекъсвачът успешно издържи и разсее преходното напрежение за възстановяване (TRV), системата може да се счита за наистина и безопасно възстановена.
Процесът на прекъсване на превключващо устройство може да се опише чрез следните четири етапа:
Разделяне на контакта → Запалване на дъгата
Поддържане на дъгата до 'минималното време на дъгата'
Ток нула → Дейонизация → Изгасване на дъгата
Външен вид и издръжливост на TRV → Преходно затихване към възстановяване на напрежението (RV)
Фигура 1: Четирите процеса на прекъсване
Когато контактите за първи път започнат да се разделят, все още остават малки контактни мостове. Локалната плътност на тока става изключително висока, причинявайки контактния материал да претърпи топене, изпаряване и йонизация . Плазмен канал - електрическа дъга - се образува в дъгогасителната среда (въздух, масло, SF₆ или метални пари във вакуум).
Този процес не показва загуба на контрол. Вместо това, той прехвърля енергия в управляем проводим канал , предотвратявайки незабавно повишаване на прекомерното пренапрежение. Целта на този етап е да се създадат достатъчна контактна междина и условия за охлаждане за последващото гасене на дъгата.
По време на този етап токът продължава да тече през дъгата. Магнитната енергия, съхранявана в товара - обикновено индуктивна - постепенно се връща обратно към източника на енергия през дъгата.
Прекъсвачите използват различни техники за контрол на дъгата, като например:
Газова струя или маслен поток за отстраняване на йонизираната среда
Магнитно издухване за удължаване и разделяне на дъгата
Бърза дифузия на метални пари във вакуумна среда
Опитът и тестовете показват, че минималното време на запалване и достатъчното разделяне на контактите са от съществено значение, за да може прекъсвачът да постигне истинско прекъсване при предстоящия нулев ток.
Фигура 2: Минимално време на дъга на трифазно превключващо устройство
Когато променливотоковият ток се доближи до нула, ако охлаждането и разделянето на контактите са подходящи, дъгата бързо се дейонизира , диелектричната якост между контактите се възстановява бързо и дъгата изгасва при пресичане на нулата. Тогава токът наистина се прекъсва.
Важно е да се отбележи, че прекъсването не възниква просто когато контактите се разделят . Истинското прекъсване се постига само в момента на нулев ток с успешна дейонизация . Дали прекъсването може да бъде завършено при първото пресичане на нулата е тясно свързано с минималното време на дъгата в предишния етап, скоростта на отваряне на контакта, дизайна на полето на потока и избора на материал.
Фигура 3: RRRV и TRV
След изгасване на дъгата, преходно напрежение за възстановяване (TRV) незабавно се появява през отворените контакти. Това напрежение се формира от наслагването на компоненти от страна на източника и страна на товара и обикновено проявява многочестотна осцилаторна форма на вълната.
Прекъсвачът трябва да издържа в рамките на стандартизирани граници:
Скоростта на нарастване на напрежението за възстановяване (RRRV)
Пиковият коефициент на усилване на TRV
В противен случай може да възникне повторно запалване на дъгата преди пълното възстановяване на диелектрика. Тъй като преходният процес се разсейва, напрежението се връща към напрежението за възстановяване на мощността (RV) . В този момент процесът на прекъсване е завършен и оборудването може да бъде върнато в експлоатация веднага.
Безопасното прекъсване от прекъсвач зависи от правилното управление на дъгата и способността да издържа на TRV . Когато дъгата се контролира ефективно, енергията се освобождава плавно, пренапреженията се избягват и системата може наистина да се върне към безопасно и стабилно работно състояние.
Аз съм Ерик , електроинженер в екипа на AISIKAI. Ще споделя технически статии за превключватели , , прекъсвачи и други електрически устройства. С 10 години опит в електрическите проекти, аз съм ангажиран да предоставям професионални електрически решения.
