Багато людей інстинктивно думають: 'Дуга - це неприємність - чи не було б краще, якби дуги не було взагалі?'
Однак у системах змінного струму реальність є прямо протилежною.
Якби контакти роз'єднали та примусово перервали струм , енергія, що зберігається в індуктивності ланцюга, миттєво передалася б паразитним ємностям. Це може створити небезпечну перенапругу та навіть призвести до повторного замикання.
Керована дуга поводиться як керований вимикач: вона дозволяє енергії навантаження вивільнятися впорядкованим чином і повертатися до джерела живлення, а потім гасне при сприятливому перетині струму через нуль . Лише після того, як вимикач успішно витримує та розсіює перехідну напругу відновлення (TRV), систему можна вважати справді та безпечно відновленою.
Процес переривання комутаційного пристрою можна описати наступними чотирма етапами:
Роз’єднання контактів → Запуск дуги
Підтримка дуги до 'мінімального часу горіння дуги'
Нуль струму → Деіонізація → Гасіння дуги
Зовнішній вигляд і стійкість TRV → Перехідна напруга спаду до відновлення (RV)
Рисунок 1: Чотири процеси переривання
Коли контакти вперше починають розділятися, крихітні контактні містки все ще залишаються. Місцева щільність струму стає надзвичайно високою, що призводить до плавлення, випаровування та іонізації матеріалу контакту . плазмовий канал — електрична дуга .У дугогасному середовищі (повітря, масло, SF₆ або пари металу у вакуумі) утворюється
Цей процес не означає втрату контролю. Натомість він передає енергію в керований провідний канал , запобігаючи миттєвому зростанню надмірної напруги. Метою цього етапу є створення достатнього контактного зазору та умов охолодження для подальшого гасіння дуги.
На цьому етапі струм продовжує текти через дугу. Магнітна енергія, що зберігається в навантаженні (зазвичай індуктивна), поступово повертається до джерела струму через дугу.
Автоматичні вимикачі використовують різні методи керування дугою, наприклад:
Газове дуття або потік масла для видалення іонізованого середовища
Магнітне обдування для подовження та розколу дуги
Швидка дифузія парів металів у вакуумних середовищах
Досвід і випробування показують, що мінімальний час горіння дуги та достатнє відокремлення контактів є важливими для того, щоб вимикач міг досягти справжнього розриву при майбутньому нульовому струмі.
Рисунок 2: Мінімальний час горіння дуги трифазного комутаційного пристрою
Коли змінний струм наближається до нуля, якщо охолодження та роз’єднання контактів адекватні, дуга швидко деіонізується , діелектрична міцність між контактами швидко відновлюється, і дуга гасне при переході через нуль. Тоді струм справді переривається.
Важливо зауважити, що переривання не відбувається просто тоді, коли контакти роз’єднуються . Справжнє переривання досягається лише в момент нульового струму при успішній деіонізації . Те, чи може бути завершено переривання при першому перетині нуля, тісно пов’язане з мінімальним часом горіння дуги на попередньому етапі, швидкістю розмикання контакту, дизайном поля потоку та вибором матеріалу.
Рисунок 3: RRRV і TRV
Після згасання дуги перехідна напруга відновлення (TRV) . на відкритих контактах негайно з’являється Ця напруга утворюється суперпозицією компонентів на стороні джерела та стороні навантаження та зазвичай демонструє багаточастотну коливальну форму..
Автоматичний вимикач повинен витримувати в стандартних межах:
Швидкість зростання напруги відновлення (RRRV)
Піковий коефіцієнт посилення TRV
Інакше можливе повторне запалювання дуги до повного відновлення діелектрика. Коли перехідний процес розсіюється, напруга повертається до напруги відновлення промислової частоти (RV) . На цьому процес переривання завершено, і обладнання можна негайно повернути в експлуатацію.
Безпечне переривання за допомогою автоматичного вимикача залежить від належного керування дугою та здатності витримувати TRV . Коли дуга ефективно контролюється, енергія виділяється плавно, перенапруги уникаються, і система справді може повернутися до безпечного та стабільного робочого стану.
Я Ерік , інженер-електрик у команді AISIKAI. Я поділюся технічними статтями про вимикачі, , автоматичні вимикачі та інші електричні пристрої. Маючи 10-річний досвід роботи з електричними проектами, я зобов’язуюсь надавати професійні електричні рішення.
