Čo je vákuový vypínač: Práca a jej aplikácie

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Technológia vákuového prerušovača bola prvýkrát predstavená v roku 1960. Stále sa však jedná o vyvíjajúcu sa technológiu. Postupom času sa veľkosť vákuového prerušovača zmenšila od začiatku 60. rokov kvôli rozdielnemu technickému vývoju v tejto oblasti strojárstva. Istič je zariadenie, ktoré prerušuje elektrický obvod, aby sa zabránilo neoprávnenému prúdu spôsobenému skratom, ktorý je zvyčajne výsledkom preťaženia. Jeho základnou funkciou je prerušenie toku prúdu po zistení poruchy. Tento článok pojednáva o prehľade vákuového ističa a o jeho práci. Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o ističoch, prečítajte si tento článok Typy ističov a ich význam .

Čo je vákuový vypínač?

Vákuový istič je druh ističa, pri ktorom sa kalenie oblúka uskutočňuje vo vákuovom médiu. Činnosť zapínania a zatvárania prúdových kontaktov a vzájomného prerušenia oblúka sa uskutočňuje vo vákuovej komore v prerušovači, ktorá sa nazýva vákuový prerušovač.




Vákuový istič

Vákuový istič

Vákuum, ktoré sa používa ako médium na zhášanie oblúka v ističi, je známe ako vákuový istič, pretože vákuum poskytuje vysokú izolačnú pevnosť vďaka vynikajúcim vlastnostiam zhášania oblúka. To je vhodné pre väčšinu štandardných napäťových aplikácií, pretože pre vyššie napätie bola vyvinutá vákuová technológia, ktorá však nie je komerčne možná.



Činnosť kontaktov prenášajúcich prúd a súvisiaceho prerušenia oblúka sa uskutočňujú vo vákuovej komore ističa, ktorá je známa ako vákuový prerušovač. Tento prerušovač obsahuje komoru z oceľového oblúka v strede symetricky umiestnených keramických izolátorov. Udržiavanie vákuového tlaku vo vákuovom prerušovači sa dá robiť pri tlaku 10–6 bar. Výkon vákuového vypínača závisí hlavne od materiálu použitého pre kontakty prenášajúce prúd ako Cu / Cr.

Pracovný princíp

The princíp fungovania vákuového vypínača To znamená, že akonáhle sa kontakty vypínača otvoria vo vákuu, môže sa medzi kontaktmi vytvoriť oblúk prostredníctvom ionizácie kovových pár v kontaktoch. Avšak oblúk je možné ľahko uhasiť, pretože elektróny, ióny a kovové pary sa vytvárajú v celom oblúku a rýchlo kondenzujú cez vonkajšiu stranu kontaktov CB, takže je možné rýchlo získať späť dielektrickú pevnosť.

Najdôležitejšou vlastnosťou vákua je to, že akonáhle sa vo vákuu vytvorí oblúk, potom ho možno rýchlo uhasiť kvôli rýchlemu zlepšeniu rýchlosti dielektrickej sily vákua.


Kontaktné materiály

Kontaktný materiál VCB musí spĺňať nasledujúce vlastnosti.

  • Vysoká hustota
  • Kontaktný odpor musí byť menší
  • Elektrická vodivosť je vysoká, aby prešla obvyklými záťažovými prúdmi bez prehriatia.
  • Tepelná vodivosť je vysoká, aby sa rýchlo rozptýlilo veľké teplo vyprodukované počas oblúka.
  • Termionická funkcia musí byť vysoká, aby umožňovala skoré zničenie oblúka.
  • Tendencia zvárania musí byť nízka
  • Menej aktuálna úroveň sekania
  • Vysoká odolnosť voči oblúku
  • Teplota varu musí byť vysoká, aby sa znížila erózia oblúka.
  • Obsah plynu musí byť nižší, aby sa zabezpečila dlhšia životnosť
  • Nízky tlak pár musí stačiť na zníženie množstva nerozdeliteľných kovových pár v komore.

Konštrukcia vákuového vypínača

Vákuový prerušovač obvodu obsahuje komoru z oceľového oblúka v stredovo symetricky usporiadaných keramických izolátoroch. Tlak vo vákuovom prerušovači sa udržuje pod 10 ^ 4 torrmi.

Materiál použitý na kontakty vedúce prúd hrá dôležitú úlohu pri prevádzke vákuového ističa. Zliatiny ako, meď-bizmut alebo meď-chróm sú ideálnym materiálom na výrobu kontaktov VCB.

Konštrukcia vákuového vypínača

Konštrukcia vákuového vypínača

Na obrázku vyššie je vákuový vypínač zložený z pevného kontaktu, pohyblivého kontaktu a vákuového prerušovača. Pohyblivý kontakt je spojený s ovládacím mechanizmom pomocou nerezovej ocele. Oblúkové štíty sú podopreté v izolačnom kryte tak, že zakrývajú tieto štíty a bránia kondenzácii na izolačnom kryte. Možnosť úniku je vylúčená v dôsledku permanentného utesnenia vákuovej komory, pretože ako vonkajšia izolácia sa používa sklenená alebo keramická nádoba.

Pracovanie vákuového ističa

Prierez vákuovým vypínačom je znázornený na obrázku nižšie, keď sú kontakty oddelené kvôli niektorým neobvyklým podmienkam, medzi kontaktmi je zapálený oblúk, oblúk je vytváraný ionizáciou kovových iónov a veľmi závisí od materiálu. kontaktov.

Prerušenie oblúka vo vákuových zhášačoch sa líši od ostatných typov istič . Oddelenie kontaktov spôsobí uvoľnenie pary, ktorá sa vyplní v kontaktnom priestore. Skladá sa z pozitívnych iónov uvoľnených z kontaktného materiálu. Hustota pár závisí od prúdu v oblúku. Keď prúd klesá, rýchlosť uvoľňovania pár klesá a po prúde nula médium znovu získa svoju dielektrickú pevnosť, ak sa zníži hustota pár.

Ak je prerušovaný prúd vo vákuu veľmi malý, má oblúk niekoľko paralelných dráh. Celkový prúd je rozdelený do mnohých paralelných oblúkov, ktoré sa navzájom odpudzujú a šíria sa po kontaktnej ploche. Toto sa nazýva rozptýlený oblúk, ktorý sa dá ľahko prerušiť.

Pri vysokých hodnotách prúdu sa oblúk koncentruje v malej oblasti. Spôsobuje rýchle odparovanie kontaktnej plochy. Prerušenie oblúka je možné, ak oblúk zostáva v rozptýlenom stave. Ak sa rýchlo odstráni z kontaktnej plochy, oblúk sa znova zapáli.

Zánik oblúka vo vákuových prerušovačoch je do veľkej miery ovplyvnený materiálom a tvarom kontaktov a technikou uvažovania kovových pár. Dráha oblúka sa neustále pohybuje, takže teplota v jednom bode nebude vysoká.

Po konečnom prerušení oblúka dochádza k rýchlemu nárastu dielektrickej sily, ktorá je charakteristická pre vákuový vypínač. Sú vhodné na prepínanie kondenzátorov, pretože budú poskytovať výkon bez rekuperácie. Malý prúd je prerušený pred nulovým prirodzeným prúdom, čo môže spôsobiť sekanie, ktorého úroveň závisí od materiálu kontaktu.

Aktuálne sekanie

The prerušenie prúdu vo vákuovom vypínači vyskytuje sa hlavne v olejových ističoch, ako aj vo vzduchu v dôsledku nestability stĺpca oblúka. Vo vákuových ističoch prúdové sekanie závisí hlavne od tlaku pár, ako aj od vlastností emisie elektrónov v kontaktnom materiáli. Takže úroveň sekania je tiež ovplyvnená tepelnou vodivosťou, keď je tepelná vodivosť menšia, potom bude úroveň sekania nižšia.

Je možné znížiť súčasnú úroveň, pri ktorej nastáva sekanie, výberom kontaktného materiálu, ktorý poskytne dostatok kovových pár, aby sa súčasný prístup dostal na extrémne nízku hodnotu, čo sa však často nedeje, pretože to zle ovplyvňuje dielektrický výkon.

Vlastnosti vákuových vypínačov

Izolačné médium vákuového ističa je vysoké na hasenie oblúka v porovnaní s inými typmi ističov. Tlak vo vákuovom prerušovači je okolo 10-4 torrentov, ktoré obsahujú len veľmi málo molekúl v prerušovači. Tento istič má väčšinou dve mimoriadne vlastnosti, ako sú nasledujúce.

V porovnaní s inými izolačnými médiami použitými v ističoch je tento vypínač vynikajúcim dielektrickým médiom. Je vynikajúci v porovnaní s inými médiami okrem SF6 a vzduchu, pretože sa používajú pri vysokom tlaku.

Akonáhle sa oblúk otvorí osobitne pohybom kontaktov vo vákuu, dôjde k prerušeniu pri hlavnej nulovej hodnote prúdu. Prerušením tohto oblúka sa ich dielektrická pevnosť zvýši až tisíckrát v porovnaní s inými druhmi prerušovačov.

Vďaka týmto vlastnostiam budú ističe zdatnejšie, majú menšiu hmotnosť a nižšie náklady. Životnosť týchto ističov je v porovnaní s inými ističmi vysoká a nevyžadujú žiadnu údržbu.

Časti vákuového ističa sú vákuový prerušovač, svorky, pružné spojenia, podporné izolátory, ovládacia tyč, spojovacia tyč, spoločný prevádzkový posun, prevádzka kukurice, blokovacia vačka, pružina na výrobu pružiny, pružina nalomenia, zaťažovacia pružina a hlavný článok.

Existujú rôzne typy vákuových ističov sú k dispozícii na základe výrobcov, ktorí sú diskutovaní nižšie.

Vákuový istič Mitsubishi

Tieto ističe vyrába spoločnosť Mitsubishi Electric. Poskytujú vysokú bezpečnosť, spoľahlivosť a ochranu životného prostredia. Mitsubishi VCB majú nasledujúce vlastnosti.

  • Sortiment výrobkov je široký
  • Žiadna požiadavka na šesť konkrétnych nebezpečných materiálov.
  • Názov materiálu je zobrazený na hlavných plastových častiach
  • Konštrukcia je sklopná pre montáž rámu
  • Ľahká údržba

Vákuový vypínač Siemens

Vákuové vypínače Siemens sú SION 3AE5, ktoré sa používajú vo všetkých typických spínacích aplikáciách, ako sú priemyselné siete a distribúcia stredného napätia, ktoré sa pohybujú od skratových prúdov a spínacej záťaže po úseky prípojníc alebo pripojovacie siete. Ich pevná štruktúra vrátane najmenších rozmerov hĺbky a šírky pomôže znížiť potrebu rôznych panelov.

Tieto ističe teda možno získať prostredníctvom voliteľného uzemňovacieho spínača pre zásuvné verzie a pevnú montáž. Medzi hlavné vlastnosti tohto ističa patria nasledujúce.

  • Veľmi jednoduchá inštalácia do vzduchom izolovaného rozvádzača vysokého napätia
  • Spoľahlivosť je vysoká
  • Dizajn je kompaktný
  • Diaľkové prepínanie pomocou diaľkového ovládača
  • Náklady na plánovanie sú nízke
  • Životnosť je dlhá
  • Údržba je ľahká

Testovanie vákuového vypínača

Testovanie ističov sa vo všeobecnosti používa hlavne na testovanie výkonu samostatných spínacích mechanizmov, ako aj celkového časovania vypínacieho systému. Akonáhle sú vákuové prerušovače navrhnuté inak využívané na vnútornom poli, potom sa na overenie ich funkcie používajú hlavne tri druhy testov, ako je kontaktný odpor, vysoký výdrž a test netesnosti.

Rozdiel medzi jednotkou vákuového stýkača a vákuovým ističom

Vákuový istič vypne chybu, napríklad zemný spoj, skrat, prepätie / podpätie. Stýkač sa zvyčajne vykonáva sériovo pomocou poistky, ktorá zaisťuje zabránenie poruchovému prúdu. Hlavný rozdiel medzi jednotkou vákuového stýkača a vákuovým vypínačom je uvedený nižšie na základe rôznych charakteristík.

Vákuový istič Jednotka vákuového stýkača
Spínacia kapacita je, prepína prúdy z nízkych hodnôt na

kompletný skratový prúd systému

Prepnite prúdy z veľmi nízkych hodnôt na

Narušenie kapacity vákuového stýkača bez poistiek. Poistky pracujú pre vyššie prúdy v porovnaní s prerušovacou schopnosťou iba vákuového stýkača, a to až do

narušenie schopnosti poistky

Výdrž je vysoká pre mechanickéVýdrž je extrémne vysoká pre mechanické procesy, ako 1 000 000 procesov až do 630 A.
Vytrvalosť je vysoká pre elektrický prúd je vysoká ako vákuum, ktoré sa pohybuje od 10 000 do 50 000 akcií pri menovitom kontinuálnom prúde. Pri vákuu je to 30 až 100 operácií pri plnom skratovom výkone.Extrémne vysoký spínací trvalý prúd sa pohybuje od 450 000 do 1 000 000 akcií až do 630 A. Spínací skratový prúd, údaje o výdrži nie sú v skrate stanovené

prerušenie prúdu, ktoré vyžaduje výmenu poistiek

Nie sú použiteľné pre aplikácie s extrémne vysokou výdržou.Používajú sa na operácie extrémne častého prepínania
Ovláda sa elektrickyFunguje iba na elektrický prúd
Je mechanicky blokovaný, pretože CB zostáva pri strate napätia v systéme uzavretý.Zvyčajne sa vákuový stýkač odblokuje raz

dôjde k strate systémového napätia, vákuový stýkač sa zablokuje, akonáhle sa napätie systému vráti

Používa ochranné reléPoužíva ochranné relé na ochranu proti preťaženiu a poistky na ochranu proti skratu
Skrat prepúšťajúci energiu je nízkySkrat prepúšťajúci energiu je nízky
Diaľkové ovládanie je vhodnéDiaľkové ovládanie je vhodné
Riadiaci výkon sa používa na prevádzku CB, ochranných relé a ohrievačov priestoruRiadiaci výkon sa používa na činnosť stýkača, ochranných relé a ohrievačov priestoru
Využíva väčšiu plochuPoužíva menšiu plochu
Jeho cena je vysokáJeho cena je mierna
Jeho údržba je strednáJeho údržba je nízka.

Výhody VCB

Vákuum ponúka najvyššiu izolačnú pevnosť. Má teda mimoriadne vynikajúce vlastnosti pri kalení oblúka ako akékoľvek iné médium.

  • Vákuový vypínač má dlhú životnosť.
  • Na rozdiel od olejového ističa (OCB) alebo prúdového chrániča (ABCB) sa výbuchu VCB zabráni. To zvyšuje bezpečnosť obsluhujúceho personálu.
  • Žiadne nebezpečenstvo požiaru
  • Vákuové CB pracuje rýchlo, takže je ideálne na odstraňovanie porúch. VCB je vhodný pre opakovanú prevádzku.
  • Vákuové ističe sú takmer bezúdržbové.
  • Žiadny výfuk plynu do atmosféry a nehlučná prevádzka.

Nevýhody VCB

  • Hlavnou nevýhodou VCB je, že je neekonomický pri napätiach presahujúcich 38 kV.
  • Cena ističa sa pri vyššom napätí stáva nadmernou. Je to spôsobené tým, že pri vysokom napätí (nad 38 kV) je potrebné zapojiť do série viac ako dve čísla ističa.
  • Výroba VCB je navyše neekonomická, ak sa vyrába v malom množstve.

Aplikácie vákuového ističa

Vákuový vypínač je dnes považovaný za najspoľahlivejšiu technológiu prerušenia prúdu pre rozvádzače vysokého napätia. Vyžaduje minimálnu údržbu v porovnaní s inými technológiami ističov.

Táto technológia je vhodná hlavne pre aplikácie vysokého napätia. Pre vyššie napätie bola vyvinutá vákuová technológia, ktorá však nie je komerčne možná. Vákuové ističe sa používajú v rozvádzačoch pokrytých kovom a tiež v ističoch uložených v porceláne.

Toto je teda všetko o Vákuový vypínač (VCB) funguje a aplikácie. Dúfame, že ste tomuto konceptu lepšie porozumeli. Ďalej akékoľvek pochybnosti týkajúce sa tohto konceptu alebo implementácie akýchkoľvek nápady na elektrické a elektronické projekty , poskytnite nám spätnú väzbu prostredníctvom komentárov v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka pre vás, Aký je princíp fungovania VCB ?