Гасіння дуги в автоматичних вимикачах є критично важливим процесом у забезпеченні електричної безпеки та надійності системи , особливо в мініатюрних автоматичних вимикачах (MCBs ), що використовуються в системах низької напруги.
Під час короткого замикання роз'єднання контактів породжує електричну дугу. Ця дуга дуже динамічна і на неї впливають електромагнітні сили, геометрія дугового жолоба та дизайн матеріалу.
Розуміння того, як дугогасильні труби гасять дугу, має важливе значення для покращення продуктивності, довговічності та захисних можливостей автоматичного вимикача.
Коли утворюється дуга, струм, що протікає через неї, створює магнітне поле. Дуга поводиться як провідник зі струмом і приводиться в рух силою Лоренца :
F = I × B
Ця сила змушує дугу рухатися, як правило, до дугогасного жолоба , де вона може подовжуватися, охолоджуватися та гаситися.
Через нерівномірний розподіл магнітного поля на дугу діє спрямована сила, яка спрямовує її в дугогасну конструкцію.
Конструкція дугового жолоба є одним із найважливіших факторів гасіння дуги. Він визначає, як дуга захоплюється, спрямовується, подовжується та сегментується.
У автоматичних вимикачах змінного струму U-подібні або V-подібні виїмки зазвичай використовуються на вході дугогасильної камери.
Покращити захоплення дуги на вході
Сприяти подовженню дуги
Увімкнути поділ дуги між роздільними пластинами
Додавання центрального слота покращує контроль дуги:
Покращує стабільність наведення дуги
Забезпечує контрольоване подовження дуги перед розколом
Забезпечує стабільну продуктивність за різних поточних умов
Гасіння дуги постійного струму є більш складним через відсутність перетину нуля струму.
Формує зигзагоподібну дугу
Збільшує довжину дуги та напругу дуги
Сприяє ранній сегментації дуги
Зменшує стабільність дуги для швидшого гасіння
Інструменти моделювання, такі як ANSYS, показують, як електромагнітні сили впливають на поведінку дуги під час розриву.
У момент, коли контакти роз'єднуються, дуга відчуває сумарну силу, спрямовану вгору, у напрямку до входу в дуговий жолоб.
Магнітні поля є неоднорідними через геометрію провідника та феромагнітних матеріалів
Вища щільність магнітного потоку з’являється біля вигинів і входу дугогасильної камери
Результуюча сила Лоренца штовхає дугу в дуговий жолоб
У міру зміни положення дуги:
Розподіл магнітного потоку змінюється
Змінюється вектор сили, що діє на дугу
Однак загальний ефект залишається стабільним:
Дуга безперервно подається в дугогасильний жолоб, де вона подовжується та сегментується до згасання
Випробування короткого замикання забезпечує підтвердження ефективності гасіння дуги в автоматичних вимикачах.
Типові вимірювання включають:
Струм короткого замикання
Перехідна напруга відновлення (TRV)
Схеми ерозії дугового жолоба
Час відключення: 3,0 мс, струм: 3670 A
→ Висока енергія дуги, сильні коливання, сильна ерозія
Час відключення: 3,0 мс, струм: 2790 A
→ Часте перенесення та сегментація дуги, локалізована ерозія
Час відключення: 2,8 мс, струм: ~2790 A
→ Більш плавна поведінка дуги, більш рівномірна ерозія
Час розриву: 3,0 мс, струм: 2810 A
→ Стабільне кріплення дуги, мінімальне TRV, контрольована ерозія
Конструкція дугового жолоба безпосередньо впливає на ефективність гасіння дуги
Поведінка дуги контролюється як геометрією, так і електромагнітними силами
Виїмки U/V, центральні щілини та шахові щілини виконують різні ролі
Моделювання та тестування разом покращують ефективність та надійність конструкції автоматичного вимикача
