قواطع الدائرة الفراغية ذات الجهد العالي - تصميم ومبدأ التشغيل

من بين المعدات الحديثة عالية الجهد المصممة لتبديل الدوائر الكهربائية في الكهرباء ، يتم تخصيص مكان خاص لقواطع الدائرة الكهربائية الفراغية. تستخدم على نطاق واسع في الشبكات من 6 إلى 35 كيلوفولت وغالبًا ما تكون في مخططات من 110 أو 220 كيلوفولت.

يمكن أن يكون تيار كسرها المقنن من 20 إلى 40 كيلو أمبير ، ومقاومتها الديناميكية الكهربية حوالي 50 100. يبلغ إجمالي وقت التعثر لقاطع الدائرة أو الفشل حوالي 45 مللي ثانية.

يتم فصل كل مرحلة من مراحل الدائرة بشكل موثوق به عن طريق العوازل وفي نفس الوقت يتم تجميع جميع المعدات هيكليًا على محرك مشترك واحد. يتم توصيل قضبان التوصيل بالمحطات الفرعية بأطراف الإدخال الخاصة بالمفتاح واتصال الإخراج بأطراف الإخراج.

تعمل ملامسات الطاقة داخل قاطع الدائرة الفراغية الذي يتم ضغطه معًا لتوفير الحد الأدنى من مقاومة التلامس والمرور الموثوق به لكل من تيارات الحمل والطوارئ.

الجزء العلوي من نظام التلامس ثابت بشكل دائم ، والجزء السفلي تحت تأثير القوة الدافعة قادر على التحرك بصرامة في الاتجاه المحوري.

توضح الصورة أن لوحات التلامس موجودة في غرفة مفرغة ويتم تشغيلها بواسطة قضبان تتحكم فيها قوى التوتر في الينابيع وملفات المغناطيس الكهربائي. يقع هذا الهيكل بأكمله داخل نظام من العوازل ، باستثناء حدوث تيارات التسرب.

جدران غرفة التفريغ مصنوعة من معادن نقية وسبائك وتركيبات خزفية خاصة تضمن إحكام بيئة العمل لعدة عقود. من أجل منع دخول الهواء أثناء حركات جهة الاتصال المنقولة ، يتم تثبيت جهاز كم.

يمكن أن يتحرك المحرك للمغناطيس الكهربائي للتيار المستمر لإغلاق ملامسات الطاقة أو كسرها بسبب التغيير في قطبية الجهد المطبق على الملف. مغناطيس دائري دائم مدمج في هيكل المحرك يحمل الجزء المتحرك في أي موضع مدفوع.

يضمن نظام النوابض إنشاء سرعات الحركة المثلى للحديد أثناء عمليات التبديل ، واستبعاد ارتداد التلامس وإمكانية الانهيار في هيكل الجدار.

يتم تجميع الدوائر الحركية والكهربائية مع عمود متزامن وملامسات إضافية داخل هيكل المفتاح ، مما يوفر القدرة على مراقبة وضبط موضع المفتاح في أي حالة.

ميعاد

من حيث المهام الوظيفية ، لا يختلف قاطع الفراغ عن نظائره الأخرى لمعدات الجهد العالي. يوفر:

1.ممر موثوق به للطاقة الكهربائية المقدرة أثناء التشغيل المستمر ؛

2. إمكانية التبديل المضمون للمعدات بواسطة الكوادر الكهربائية في الوضع اليدوي أو التلقائي أثناء التبديل التشغيلي لتغيير تكوين دائرة العمل ؛

3. الإزالة التلقائية للحوادث الناشئة في أقصر وقت ممكن.

الفرق الرئيسي بين قاطع الدائرة الفراغية هو طريقة إطفاء القوس الكهربائي الذي يحدث عندما يتم فصل جهات الاتصال أثناء الإغلاق. إذا كانت نظائرها تخلق بيئة للهواء المضغوط أو الزيت أو غاز SF6 ، فإن الفراغ يعمل هنا.

مبدأ إطفاء القوس الكهربائي في دائرة الطاقة

تعمل كلتا لوحتا التلامس في بيئة فراغية تكونت عن طريق ضخ الغازات من وعاء شلال القوس إلى 10-6 10-8 نيوتن / سم 2. هذا يخلق قوة عازلة عالية تتميز بخصائص عازلة محسنة.

مع بدء الحركة من محرك جهات الاتصال ، تظهر فجوة بينهما ، والتي تحتوي على الفور على فراغ. داخلها ، تبدأ عملية تبخر المعدن الساخن من وسادات التلامس. يستمر الحمل في التدفق من خلال هذه الأزواج. إنه يبدأ في تكوين تصريفات كهربائية إضافية ، مما يخلق قوسًا في بيئة فراغ ، والذي يستمر في التطور بسبب التبخر وإطلاق الأبخرة المعدنية.

تحت تأثير فرق الجهد المطبق ، تتحرك الأيونات المتكونة في اتجاه معين ، مكونة بلازما.

في بيئتها ، يستمر تدفق التيار الكهربائي ، ويحدث المزيد من التأين.

نظرًا لأن المفتاح يعمل على التيار المتردد ، يتم عكس اتجاهه خلال كل نصف دورة.عندما تتجاوز الموجة الجيبية الصفر ، لا يوجد تيار. نتيجة لذلك ، يتم إخماد القوس فجأة وكسره ، وتتوقف الأيونات المعدنية المرفوضة عن الانفصال وتستقر تمامًا خلال 7-10 ميكروثانية على أقرب أسطح ملامسة أو أجزاء أخرى من غرفة إطفاء القوس.

في هذه المرحلة ، تتم استعادة القوة العازلة للفجوة بين ملامسات الطاقة ، المملوءة بالفراغ ، على الفور تقريبًا ، مما يضمن الإغلاق النهائي لتيار الحمل. في نصف الدورة التالية للموجة الجيبية ، لم يعد من الممكن حدوث القوس الكهربائي.

وبالتالي ، لإنهاء عمل القوس الكهربائي في بيئة فراغ ، عند فتح ملامسات الطاقة ، يكفي أن يغير التيار المتردد اتجاهه.

الخصائص التكنولوجية لنماذج مختلفة

تم تصميم قواطع الدائرة الفراغية للتشغيل المستمر في الهواء الطلق أو في الهياكل المغلقة. وحدات التثبيت الخارجية مصنوعة من أعمدة صلبة مصنوعة من عازل السيليكون ، وتستخدم مركبات الإيبوكسي المصبوبة للعمل الداخلي.

يتم تصنيع غرف التفريغ المتنقلة في المصنع ، معدة على النحو الأمثل للتركيب في مبيت مقولب. يتم بالفعل وضع ملامسات الطاقة من أنواع خاصة من السبائك السبائكية بداخلها. إنها ، بفضل مبدأ التشغيل والتصميم المطبق ، توفر إخمادًا ناعمًا للقوس الكهربائي ، وتستبعد إمكانية زيادة الجهد في الدائرة.

يتم استخدام مشغل كهرومغناطيسي عالمي في جميع تصميمات قواطع الدائرة الفراغية. يحافظ على اتصالات الطاقة في حالة الإغلاق أو الإيقاف بسبب طاقة المغناطيس القوي.

يتم تبديل نظام التلامس وتثبيته من خلال موضع "المزلاج المغناطيسي" ، والذي يقوم بتبديل سلسلة المغناطيس لإعادة توصيل أو فصل المحرك المتحرك. تسمح عناصر الزنبرك المدمجة بالتبديل اليدوي بواسطة أفراد الكهرباء.

للتحكم في تشغيل قاطع الفراغ أو دوائر الترحيل النموذجية أو الإلكترونية ، وحدات المعالجات الدقيقة، والتي يمكن وضعها مباشرة في مبيت المحرك أو مصنوعة من أجهزة بعيدة في خزانات أو كتل أو ألواح منفصلة.

مزايا وعيوب قواطع الدائرة الفراغية

الفوائد تشمل:

• البساطة النسبية للتصميم

• تقليل استهلاك الكهرباء لإنتاج المفاتيح ؛

• الراحة في الإصلاح ، والتي تتمثل في إمكانية استبدال كتلة مجرى القوس المكسور ؛

• قدرة المفتاح على العمل في أي اتجاه في الفضاء ؛

• موثوقية عالية

• زيادة مقاومة تبديل الأحمال ؛

• أحجام محدودة

• مقاومة الحريق والانفجار.

• عملية هادئة عند التبديل ؛

• صديقة للبيئة عالية ، باستثناء تلوث الغلاف الجوي.

عيوب التصميم هي:

• التيارات المسموح بها منخفضة نسبيًا من الأنماط الاسمية والطوارئ ؛

• حدوث طفرات التبديل أثناء الانقطاعات للتيارات الحثية المنخفضة ؛

• انخفاض موارد جهاز القوس من حيث القضاء على تيارات الدائرة القصيرة.