การสูญพันธุ์ของอาร์คในเซอร์กิตเบรกเกอร์: การออกแบบ Arc Chute ควบคุมและกำจัดอาร์คอย่างไร

การแนะนำ

การสูญพันธุ์ของส่วนโค้งในเซอร์กิตเบรกเกอร์เป็นกระบวนการที่สำคัญในการรับรอง ความปลอดภัยทางไฟฟ้าและความน่าเชื่อถือของระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน เซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็ก (MCB ) ใช้ในงานไฟฟ้าแรงต่ำ

ในระหว่าง การหยุดชะงักของการลัดวงจร การแยกหน้าสัมผัสจะทำให้เกิดอาร์คไฟฟ้า ส่วนโค้งนี้มีไดนามิกสูงและได้รับอิทธิพลจาก แรงแม่เหล็กไฟฟ้า รูปทรงรางโค้ง และการออกแบบวัสดุ.

การทำความเข้าใจว่า อย่างไร รางโค้งดับส่วนโค้งได้ เป็นสิ่งสำคัญในการปรับปรุง ประสิทธิภาพของเซอร์กิตเบรกเกอร์ ความทนทาน และความสามารถในการป้องกัน.

ฟิสิกส์ของการเคลื่อนที่ของอาร์คในเซอร์กิตเบรกเกอร์

เมื่อส่วนโค้งเกิดขึ้น กระแสที่ไหลผ่านจะสร้างสนามแม่เหล็ก ส่วนโค้งมีพฤติกรรมเหมือนตัวนำกระแสไฟและถูกขับเคลื่อนด้วย แรงลอเรนซ์ :

ฉ = ฉัน × บี

แรงนี้ทำให้ส่วนโค้งเคลื่อนที่ โดยทั่วไปไปทาง รางส่วนโค้ง ซึ่งสามารถยืด ระบายความร้อน และดับได้

เนื่องจาก การกระจายสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอ ส่วน โค้งจึงได้รับแรงในทิศทางที่นำส่วนโค้งเข้าไปในโครงสร้างรางส่วนโค้ง

การออกแบบ Arc Chute ใน MCB

การ ออกแบบรางโค้ง เป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการสูญพันธุ์ของส่วนโค้ง โดยจะกำหนดวิธีการจับส่วนโค้ง การนำทาง การยืด และการแบ่งส่วน

รอยบากรูปตัว U และรูปตัว V (เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ)

ในเซอร์กิตเบรกเกอร์ AC โดยทั่วไปจะใช้รอยบากรูปตัว U หรือรูปตัว V ที่ทางเข้ารางโค้ง

• ปรับปรุง การจับส่วนโค้งที่ทางเข้า

• ส่งเสริม การยืดตัวส่วนโค้ง

• เปิดใช้งาน การแยกส่วนโค้งระหว่างแผ่นแยก

การออกแบบสล็อตกลาง

การเพิ่มช่องตรงกลางช่วยเพิ่มการควบคุมส่วนโค้ง:

• ปรับปรุง ความเสถียรของการนำทางส่วนโค้ง

• รับประกัน การยืดส่วนโค้งที่ควบคุมได้ก่อนที่จะแยก

• ให้ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอภายใต้สภาวะปัจจุบันที่แตกต่างกัน

การออกแบบช่องเซ (เซอร์กิตเบรกเกอร์กระแสตรง)

การสูญพันธุ์ของส่วนโค้ง DC เป็นสิ่งที่ท้าทายมากขึ้นเนื่องจากไม่มีการข้ามศูนย์ในปัจจุบัน

• บังคับ เส้นทางโค้งซิกแซก

• เพิ่มความยาวส่วนโค้งและแรงดันส่วนโค้ง

• ส่งเสริม การแบ่งส่วนส่วนโค้งในช่วงต้น

• ลดความเสถียรของส่วนโค้งเพื่อการสูญพันธุ์ที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและการเคลื่อนที่ของส่วนโค้ง (การวิเคราะห์แบบจำลอง)

เครื่องมือจำลอง เช่น ANSYS แสดงให้เห็นว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้าส่งผลต่อพฤติกรรมส่วนโค้งอย่างไรในระหว่างการหยุดชะงัก

ในขณะที่หน้าสัมผัสแยกออกจากกัน ส่วนโค้งจะมี แรงสุทธิขึ้นด้านบนไปยังทางเข้าส่วนโค้ง.

• สนามแม่เหล็ก ไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากรูปทรงของตัวนำและวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก

• ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กที่สูงขึ้นจะปรากฏขึ้นใกล้กับ ส่วนโค้งและทางเข้ารางโค้ง

• แรง Lorentz ที่เกิดขึ้นจะผลักส่วนโค้งเข้าไปในรางส่วนโค้ง

เมื่อตำแหน่งส่วนโค้งเปลี่ยนไป:

• การกระจายฟลักซ์แม่เหล็กจะแตกต่างกันไป

• เวกเตอร์แรงที่กระทำต่อส่วนโค้งจะเปลี่ยนไป

อย่างไรก็ตาม ผลกระทบโดยรวมยังคงสม่ำเสมอ:

ส่วนโค้งจะถูกผลักเข้าไปในรางส่วนโค้งอย่างต่อเนื่อง โดยจะ มีการยืดและแบ่งส่วนจนกระทั่งสูญพันธุ์

การตรวจสอบการทดลอง: การทดสอบการลัดวงจรของ MCB

การทดสอบการลัดวงจรให้การตรวจสอบประสิทธิภาพการสูญเสียอาร์กในเซอร์กิตเบรกเกอร์

การวัดโดยทั่วไปได้แก่:

• กระแสไฟฟ้าลัดวงจร

• แรงดันการกู้คืนชั่วคราว (TRV)

• รูปแบบการกัดเซาะของรางโค้ง

ผลการทดสอบที่สำคัญ

• เวลาแตกหัก: 3.0 ms กระแสไฟ: 3670 A
  → พลังงานส่วนโค้งสูง การสั่นที่รุนแรง การกัดเซาะอย่างรุนแรง

• เวลาในการแตกหัก: 3.0 ms กระแสไฟ: 2790 A
  → การถ่ายโอนและการแบ่งส่วนส่วนโค้งบ่อยครั้ง การกัดเซาะเฉพาะที่

• เวลาแตกหัก: 2.8 ms กระแสไฟ: ~2790 A
  → ลักษณะส่วนโค้งที่นุ่มนวลขึ้น การกัดเซาะที่สม่ำเสมอมากขึ้น

• เวลาแตกหัก: 3.0 ms กระแสไฟ: 2810 A
  → การยึดส่วนโค้งที่มั่นคง, TRV น้อยที่สุด, ควบคุมการกัดเซาะ

ประเด็นสำคัญเกี่ยวกับการสูญพันธุ์ของอาร์กในเซอร์กิตเบรกเกอร์

• การออกแบบรางโค้งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการสูญเสียส่วนโค้ง

• พฤติกรรมส่วนโค้งถูกควบคุมโดยทั้ง เรขาคณิตและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า

• รอยบาก U/V, ช่องตรงกลาง และช่องแบบเซ ทำหน้าที่ที่แตกต่างกัน

• การจำลองและการทดสอบร่วมกันช่วยปรับปรุง ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือในการออกแบบเบรกเกอร์