Гашение дуги в автоматических выключателях является важнейшим процессом обеспечения электробезопасности и надежности системы , особенно в миниатюрных автоматических выключателях (MCB ), используемые в низковольтных приложениях.
При прерывании короткого замыкания при размыкании контактов возникает электрическая дуга. Эта дуга очень динамична и находится под влиянием электромагнитных сил, геометрии дугогасительной камеры и конструкции материала..
Понимание того, как дугогасительные камеры гасят дугу, важно для повышения производительности, долговечности и защитных характеристик выключателя..
После образования дуги ток, протекающий через нее, создает магнитное поле. Дуга ведет себя как проводник с током и движется под действием силы Лоренца :
F = Я × Б
Эта сила заставляет дугу двигаться, обычно к дугогасительной камере , где она может удлиниться, охладиться и погаснуть.
Из-за неравномерного распределения магнитного поля на дугу действует направленная сила, которая направляет ее в конструкцию дугогасительной камеры.
является Конструкция дугогасительной камеры одним из важнейших факторов гашения дуги. Он определяет, как дуга захватывается, направляется, удлиняется и сегментируется.
В выключателях переменного тока на входе в дугогасительную камеру обычно применяют U-образные или V-образные вырезы.
Улучшение захвата дуги на входе
Способствовать удлинению дуги
Включить разделение дуги между разделительными пластинами
Добавление центрального паза улучшает контроль дуги:
Улучшает стабильность управления дугой
Обеспечивает контролируемое удлинение дуги перед ее расщеплением.
Обеспечивает стабильную работу в различных текущих условиях.
Гашение дуги постоянного тока является более сложной задачей из-за отсутствия перехода тока через нуль.
Форсирует зигзагообразную траекторию дуги
Увеличивает длину дуги и напряжение дуги.
Способствует ранней сегментации дуги
Снижает стабильность дуги для более быстрого гашения
Инструменты моделирования, такие как ANSYS, показывают, как электромагнитные силы влияют на поведение дуги во время прерывания.
В момент размыкания контактов дуга испытывает результирующую направленную вверх силу, направленную к входу в дугогасительную камеру..
Магнитные поля неоднородны из-за геометрии проводника и ферромагнитных материалов.
Повышенная плотность магнитного потока появляется вблизи изгибов и входа в дугогасительную камеру.
Возникающая в результате сила Лоренца направляет дугу в дугогасительную камеру.
При изменении положения дуги:
Распределение магнитного потока варьируется
Вектор силы, действующей на дугу, изменяется
Однако общий эффект остается неизменным:
Дуга непрерывно подается в дугогасительную камеру, где она удлиняется и сегментируется до момента гашения.
Испытание на короткое замыкание обеспечивает проверку характеристик гашения дуги в автоматических выключателях.
Типичные измерения включают в себя:
Ток короткого замыкания
Переходное восстанавливающееся напряжение (TRV)
Образцы эрозии дугогасительной камеры
Время отключения: 3,0 мс, ток: 3670 А
→ Высокая энергия дуги, сильные колебания, сильная эрозия.
Время отключения: 3,0 мс, ток: 2790 А
→ Частый перенос и сегментация дуги, локализованная эрозия
Время отключения: 2,8 мс, ток: ~2790 А
→ Более плавное поведение дуги, более равномерная эрозия
Время отключения: 3,0 мс, ток: 2810 А
→ Стабильное крепление дуги, минимальный TRV, контролируемая эрозия
Конструкция дугогасительной камеры напрямую влияет на эффективность гашения дуги.
Поведение дуги контролируется как геометрией, так и электромагнитными силами.
U/V-вырезы, центральные и шахматные пазы выполняют разные функции.
Совместное моделирование и тестирование повышают эффективность и надежность конструкции выключателя.
