Mnoho lidí si instinktivně myslí: „Oblouk je nepříjemný – nebylo by lepší, kdyby oblouk vůbec neexistoval?“
V AC systémech je však realita přesně opačná.
Pokud by se kontakty oddělily a násilně přerušily proud , energie uložená v indukčnosti obvodu by se okamžitě přenesla na rozptylové kapacity. To může vést k nebezpečným přepětím a může dokonce vést k útlumovému jevu.
Řízený oblouk se chová jako ovladatelný spínač: umožňuje, aby byla energie zátěže uvolněna uspořádaným způsobem a přiváděna zpět do zdroje energie, a poté zhasne při příznivém průchodu proudem nulou . Teprve poté, co jistič úspěšně odolá a rozptýlí přechodné zotavovací napětí (TRV), může být systém považován za skutečně a bezpečně obnovený.
Proces přerušení spínacího zařízení lze popsat následujícími čtyřmi fázemi:
Oddělení kontaktu → Iniciace oblouku
Údržba oblouku až do 'minimální doby oblouku'
Proud nula → Deionizace → Zhášení oblouku
Vzhled a odolnost TRV → Přechodný pokles na obnovovací napětí (RV)
Obrázek 1: Čtyři procesy přerušení
Když se kontakty poprvé začnou oddělovat, stále zůstávají malé kontaktní můstky. Místní hustota proudu je extrémně vysoká, což způsobuje, že kontaktní materiál podléhá tavení, odpařování a ionizaci . Plazmový kanál – elektrický oblouk – se vytváří v médiu pro zhášení oblouku (vzduch, olej, SF₆ nebo kovové páry ve vakuu).
Tento proces neznamená ztrátu kontroly. Místo toho přenáší energii do ovladatelného vodivého kanálu , čímž zabraňuje okamžitému nárůstu nadměrného přepětí. Účelem této fáze je vytvořit dostatečnou kontaktní mezeru a chladící podmínky pro následné zhášení oblouku.
Během této fáze proud dále protéká obloukem. Magnetická energie uložená v zátěži – obvykle indukční – se postupně obloukem vrací zpět do zdroje energie.
Jističe využívají různé techniky ovládání oblouku, jako například:
Proud plynu nebo oleje k odstranění ionizovaného média
Magnetické vyfukování pro prodloužení a rozdělení oblouku
Rychlá difúze kovových par ve vakuovém prostředí
Zkušenosti a testování ukazují, že minimální doba oblouku a dostatečné oddělení kontaktů jsou zásadní pro to, aby byl jistič schopen dosáhnout skutečného přerušení při nadcházející nule proudu.
Obrázek 2: Minimální doba oblouku třífázového spínacího zařízení
Když se střídavý proud blíží nule, pokud je chlazení a oddělení kontaktů dostatečné, oblouk se rychle deionizuje , dielektrická pevnost mezi kontakty se rychle obnoví a oblouk zhasne při přechodu nulou. Proud je pak skutečně přerušen.
Je důležité poznamenat, že k přerušení nedojde jednoduše, když se kontakty oddělí . Skutečného přerušení je dosaženo pouze v okamžiku nuly proudu s úspěšnou deionizací . Zda může být přerušení dokončeno při prvním průchodu nulou, úzce souvisí s minimální dobou oblouku v předchozí fázi, rychlostí otevírání kontaktů, návrhem proudového pole a výběrem materiálu.
Obrázek 3: RRRV a TRV
Po zhasnutí oblouku přechodné obnovovací napětí (TRV) . se na otevřených kontaktech okamžitě objeví Toto napětí je tvořeno superpozicí komponent na straně zdroje a na straně zátěže a typicky vykazuje vícefrekvenční oscilační průběh.
Jistič musí v rámci standardizovaných limitů vydržet:
Míra nárůstu zotavovacího napětí (RRRV)
Maximální faktor zesílení TRV
Jinak může dojít k opětovnému zapálení oblouku před úplným obnovením dielektrika. Jakmile se přechodný jev rozptýlí, napětí se vrátí na obnovovací napětí výkonové frekvence (RV) . V tomto okamžiku je proces přerušení dokončen a zařízení lze okamžitě znovu uvést do provozu.
Bezpečné přerušení jističem závisí na správném vedení oblouku a schopnosti odolat TRV . Když je oblouk účinně řízen, energie se plynule uvolňuje, nedochází k přepětí a systém se může skutečně vrátit do bezpečného a stabilního provozního stavu.
Jsem Eric , elektroinženýr v týmu AISIKAI. Budu sdílet technické články o vypínačích , , jističích a dalších elektrických zařízeních. S 10 lety zkušeností s elektrickými projekty se zavazuji poskytovat profesionální elektrická řešení.
