Mnogi ljudi instinktivno misle: 'Luk je problematičan — ne bi li bilo bolje da luka uopće nema?'
U AC sustavima, međutim, stvarnost je upravo suprotna.
Kad bi se kontakti razdvojili i nasilno prekinuli struju , energija pohranjena u induktivitetu kruga trenutno bi se prenijela na lutajuće kapacitete. To može stvoriti opasne prenapone i čak dovesti do fenomena ponovnog uključivanja.
Kontrolirani luk se ponaša kao prekidač koji se može kontrolirati: omogućuje da se energija opterećenja otpusti na uredan način i vrati natrag u izvor napajanja, a zatim se gasi pri povoljnom strujnom prijelazu nule . Tek nakon što prekidač uspješno izdrži i rasprši prijelazni povratni napon (TRV), sustav se može smatrati istinski i sigurno obnovljenim.
Proces prekida sklopnog uređaja može se opisati u sljedeća četiri stupnja:
Razdvajanje kontakta → Inicijacija luka
Održavanje luka do 'minimalnog vremena gorenja'
Struja nula → Deionizacija → Gašenje luka
Izgled i otpornost TRV-a → Prijelazno slabljenje do povratnog napona (RV)
Slika 1: Četiri procesa prekida
Kada se kontakti tek počnu odvajati, još uvijek ostaju sićušni kontaktni mostovi. Lokalna gustoća struje postaje iznimno visoka, uzrokujući taljenje, isparavanje i ionizaciju kontaktnog materijala . Plazma kanal - električni luk - formira se unutar medija za gašenje luka (zrak, ulje, SF₆ ili metalna para u vakuumu).
Ovaj proces ne znači gubitak kontrole. Umjesto toga, prenosi energiju u vodljivi kanal kojim se može upravljati , sprječavajući trenutni porast pretjeranog prenapona. Svrha ove faze je stvoriti dovoljan kontaktni razmak i uvjete hlađenja za naknadno gašenje luka.
Tijekom ove faze struja nastavlja teći kroz luk. Magnetska energija pohranjena u opterećenju—obično induktivna—postupno se vraća u izvor struje kroz luk.
Prekidači koriste različite tehnike kontrole luka, kao što su:
Puhanje plina ili protok ulja za uklanjanje ioniziranog medija
Magnetsko ispuhivanje za produljenje i cijepanje luka
Brza difuzija metalne pare u vakuumu
Iskustvo i testiranje pokazuju da su minimalno vrijeme gorenja i dostatno odvajanje kontakata ključni da bi prekidač bio sposoban postići pravi prekid pri nadolazećoj nultoj struji.
Slika 2: Minimalno vrijeme lučenja trofaznog sklopnog uređaja
Kako se izmjenična struja približava nuli, ako su hlađenje i odvajanje kontakata odgovarajući, luk se brzo deionizira , dielektrična čvrstoća između kontakata brzo se oporavlja, a luk se gasi na prijelazu nule. Struja je tada uistinu prekinuta.
Važno je napomenuti da se prekid ne događa jednostavno kada se kontakti razdvoje . Pravi prekid se postiže samo u trenutku nulte struje uz uspješnu deionizaciju . Može li se prekid izvršiti pri prvom prijelazu nule usko je povezan s minimalnim vremenom gorenja u prethodnoj fazi, brzinom otvaranja kontakta, dizajnom polja protoka i odabirom materijala.
Slika 3: RRRV i TRV
Nakon gašenja luka, prijelazni napon oporavka (TRV) odmah se pojavljuje na otvorenim kontaktima. Ovaj napon se formira superpozicijom komponenata na strani izvora i na strani opterećenja i tipično pokazuje višefrekventni oscilatorni valni oblik.
Prekidač mora izdržati, unutar standardiziranih granica:
Brzina porasta napona oporavka (RRRV)
Vršni TRV faktor pojačanja
U protivnom može doći do ponovnog paljenja luka prije potpunog oporavka dielektrika. Kako se prijelazna pojava rasipa, napon se vraća na električne frekvencije (RV) napon oporavka . U ovoj je točki proces prekida završen i oprema se može odmah vratiti u rad.
Siguran prekid strujnog prekidača ovisi o pravilnom upravljanju lukom i sposobnosti da izdrži TRV . Kada se luk učinkovito kontrolira, energija se glatko oslobađa, prenaponi se izbjegavaju, a sustav se zaista može vratiti u sigurno i stabilno radno stanje.
Ja sam Eric , inženjer elektrotehnike u AISIKAI timu. Podijelit ću tehničke članke o prekidačima , , prekidačima i drugim električnim uređajima. S 10 godina iskustva u električnim projektima, predan sam pružanju profesionalnih električnih rješenja.
