ما هو قاطع الدائرة الفراغية: العمل وتطبيقاته

تم تقديم تقنية المقاطعة الفراغية لأول مرة في عام 1960. لكنها لا تزال تقنية متطورة. مع مرور الوقت ، انخفض حجم قاطع الفراغ عن حجمه في أوائل الستينيات بسبب التطورات التقنية المختلفة في هذا المجال الهندسي. قاطع الدائرة هو جهاز يقطع دائرة كهربائية لمنع تيار غير مبرر ناجم عن ماس كهربائي ينتج عادة عن الحمل الزائد. وظيفتها الأساسية هي مقاطعة التدفق الحالي بعد اكتشاف خطأ. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على قاطع الدائرة الفراغية وعمله. لمعرفة المزيد عن قواطع الدائرة ، اقرأ هذا المقال أنواع القواطع وأهميتها .

ما هو قواطع الدائرة الفراغية؟

قاطع الدائرة الفراغية هو نوع من قاطع الدائرة حيث يتم تبريد القوس في وسط فراغ. تحدث عملية التبديل وإغلاق جهات الاتصال الحاملة الحالية ومقاطعة القوس المترابطة في غرفة مفرغة في القاطع والتي تسمى قاطع الفراغ.

قاطع الدارة الكهربائية

يُعرف الفراغ الذي يستخدم كوسيط تبريد القوس في قاطع الدائرة باسم قاطع الدائرة الفراغية لأن الفراغ يعطي قوة عزل عالية بسبب خصائص التبريد الفائقة للقوس. هذا مناسب لمعظم تطبيقات الجهد القياسي لأنه ، للجهد العالي ، تم تطوير تقنية الفراغ ولكن ليس مجديًا تجاريًا.

يتم تشغيل جهات الاتصال الحاملة للتيار وانقطاع القوس ذي الصلة داخل حجرة التفريغ للقاطع ، والتي تُعرف باسم قاطع الفراغ. يشتمل هذا القاطع على حجرة قوس فولاذي داخل مركز عوازل خزفية متماثلة. يمكن الحفاظ على ضغط الفراغ داخل قاطع الفراغ عند 10-6 بار. يعتمد أداء قاطع الدائرة الفراغية بشكل أساسي على المواد المستخدمة في الاتصالات الحاملة للتيار مثل Cu / Cr.

مبدأ العمل

ال فراغ مبدأ العمل قاطع الدائرة هو ، بمجرد فتح ملامسات قاطع الدائرة داخل الفراغ ، يمكن إنشاء قوس بين جهات الاتصال من خلال تأين الأبخرة المعدنية في جهات الاتصال. ولكن ، يمكن إخماد القوس بسهولة حيث تتولد الإلكترونات والأيونات والأبخرة المعدنية في جميع أنحاء القوس بسرعة تتكثف على الجوانب الخارجية لتلامس CB ، وبالتالي يمكن استعادة قوة العزل الكهربائي بسرعة.

أهم ميزة للفراغ هي أنه بمجرد إنشاء القوس داخل الفراغ ، يمكن إخماده بسرعة بسبب معدل التحسن السريع في قوة العزل الكهربائي للفراغ.

مواد الاتصال

يجب أن تتبع مواد الاتصال الخاصة بـ VCB الخصائص التالية.

• كثافة عالية
• يجب أن تكون مقاومة التلامس أقل
• الموصلية الكهربائية عالية لتمرير تيارات الحمل المعتادة دون ارتفاع درجة الحرارة.
• الموصلية الحرارية عالية لتبديد الحرارة الكبيرة الناتجة خلال الانحناء بسرعة.
• يجب أن تكون الوظيفة الحرارية عالية للسماح بالتدمير المبكر للقوس.
• يجب أن يكون الميل منخفضًا للحام
• مستوى تقطيع أقل حالية
• قدرة عالية على مقاومة القوس
• يجب أن تكون نقطة الغليان عالية لتقليل تآكل القوس.
• يجب أن يكون محتوى الغاز أدناه للتأكد من عمر خدمة أطول
• يجب أن يكون ضغط البخار المنخفض كافيًا لتقليل كمية البخار المعدني غير القابل للتجزئة داخل الغرفة.

بناء قاطع الدائرة الفراغية

يتألف قاطع الدائرة الفراغية من حجرة قوس فولاذي في عوازل سيراميك متناظرة المركز. يتم الحفاظ على الضغط داخل قاطع الفراغ أقل من 10 ^ -4 تور.

تلعب المواد المستخدمة في جهات الاتصال الحاملة للتيار دورًا مهمًا في أداء قاطع الدائرة الفراغية. تعتبر السبائك مثل النحاس البزموت أو النحاس والكروم مادة مثالية لعمل اتصالات VCB.

فراغ قواطع البناء

من الشكل الموضح أعلاه ، يتكون قاطع الدائرة الفراغية من جهة اتصال ثابتة واتصال متحرك ومقطع فراغ. يتم توصيل جهة الاتصال المتحركة بآلية التحكم بواسطة خوار من الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم دعم دروع القوس من الغلاف العازل بحيث تغطي هذه الدروع وتمنع من التكثيف على العلبة العازلة. يتم التخلص من احتمال حدوث تسرب بسبب الإغلاق الدائم لغرفة التفريغ لذلك يتم استخدام وعاء زجاجي أو وعاء خزفي كجسم عازل خارجي.

عمل قاطع الدائرة الفراغية

يظهر الشكل المقطعي لقاطع الدائرة الفراغية في الشكل أدناه عندما يتم فصل جهات الاتصال بسبب بعض الظروف غير الطبيعية ، ويتم ضرب قوس بين جهات الاتصال ، وينتج القوس بسبب تأين أيونات المعادن ويعتمد إلى حد كبير على المادة من الاتصالات.

يختلف انقطاع القوس في المقاطعات الفراغية عن الأنواع الأخرى من القواطع . يؤدي فصل جهات الاتصال إلى إطلاق بخار مملوء في مساحة التلامس. يتكون من أيونات موجبة متحررة من مادة الاتصال. تعتمد كثافة البخار على التيار في القوس. عندما ينخفض ​​التيار ، ينخفض ​​معدل إطلاق البخار ، وبعد الصفر الحالي ، يستعيد الوسط قوته العازلة إذا تم تقليل كثافة البخار.

عندما يكون التيار المراد مقاطعته صغيرًا جدًا في الفراغ ، فإن القوس له عدة مسارات متوازية. ينقسم التيار الكلي إلى العديد من الأقواس المتوازية التي تتنافر وتنتشر على سطح التلامس. وهذا ما يسمى القوس المنتشر الذي يمكن مقاطعته بسهولة.

عند القيم العالية للتيار ، يتركز القوس في منطقة صغيرة. يتسبب في تبخير سريع لسطح التلامس. يمكن قطع القوس إذا ظل القوس في حالة منتشرة. إذا تمت إزالته بسرعة من سطح التلامس ، فسيتم إعادة ضرب القوس.

يتأثر انقراض القوس الكهربائي في قواطع الفراغ بشكل كبير بمواد وشكل جهات الاتصال وتقنية النظر في بخار المعدن. يستمر مسار القوس في الحركة بحيث لا تكون درجة الحرارة في أي نقطة مرتفعة.

بعد الانقطاع النهائي للقوس ، هناك بناء سريع لقوة العزل التي تعتبر خاصة بقاطع الفراغ. إنها مناسبة للتبديل بين المكثفات لأنها ستوفر أداءً خالٍ من الضربات. ينقطع التيار الصغير قبل صفر التيار الطبيعي ، مما قد يتسبب في تقطيع يعتمد مستواه على مادة التلامس.

التقطيع الحالي

ال التقطيع الحالي في قاطع الدائرة الفراغية يحدث بشكل أساسي داخل قواطع دارة الزيت وكذلك في الهواء بسبب عدم استقرار عمود القوس. في قواطع الدائرة الفراغية ، يعتمد التقطيع الحالي بشكل أساسي على ضغط البخار بالإضافة إلى خصائص انبعاث الإلكترون في مادة التلامس. لذلك ، فإن مستوى التقطيع يتأثر أيضًا بالتوصيل الحراري ، عندما تكون الموصلية الحرارية أقل ، يكون مستوى التقطيع أقل.

من الممكن تقليل المستوى الحالي الذي يحدث عنده التقطيع عن طريق اختيار مادة ملامسة لتوفير بخار معدني وافر للسماح للطريقة الحالية بقيمة منخفضة للغاية ، ومع ذلك ، لا يتم ذلك غالبًا لأنه يؤثر على الطاقة العازلة بشكل سيئ.

خصائص قواطع الدائرة الفراغية

الوسيط العازل لقاطع الدائرة الفراغية مرتفع لانقراض القوس مقارنة بأنواع أخرى من قواطع الدائرة. يبلغ الضغط في قاطع الفراغ حوالي 10-4 سيل والذي يشتمل على عدد قليل جدًا من الجزيئات داخل القاطع. يحتوي قاطع الدائرة هذا في الغالب على خاصيتين غير عاديتين مثل ما يلي.

بالمقارنة مع الوسائط العازلة الأخرى المستخدمة في قواطع الدائرة ، فإن قاطع الدائرة هذا عبارة عن وسيط عازل ممتاز. إنه متفوق مقارنة بالوسائط الأخرى بصرف النظر عن SF6 والهواء لأن هذه تستخدم تحت ضغط مرتفع.

بمجرد فتح القوس بشكل منفصل عن طريق تحريك جهات الاتصال داخل الفراغ ، سيحدث انقطاع عند الصفر الحالي الرئيسي. من خلال انقطاع هذا القوس ، ستزداد قوتها العازلة لتصل إلى ألف مرة مقارنة بأنواع أخرى من القواطع.

هذه الخصائص ستجعل قواطع الدائرة أكثر كفاءة وأقل وزنًا وأقل تكلفة. العمر الافتراضي لهذه القواطع مرتفع بالمقارنة مع قواطع الدائرة الأخرى ولا تحتاج إلى أي صيانة.

أجزاء قاطع الدائرة الفراغية عبارة عن قاطع فراغ ، ومحطات ، ووصلات مرنة ، وعوازل داعمة ، وقضيب تشغيل ، وقضيب ربط ، ومحول التشغيل المشترك ، وتشغيل الذرة ، وكاميرا القفل ، وصنع الزنبرك ، وزنبرك الكسر ، ونابض التحميل ، والرابط الرئيسي.

يوجد أنواع مختلفة من قواطع الدائرة الفراغية متوفرة بناءً على الشركات المصنعة التي تمت مناقشتها أدناه.

ميتسوبيشي فراغ قواطع دوائر

يتم تصنيع قواطع الدائرة هذه بواسطة شركة Mitsubishi Electric. أنها توفر سلامة عالية وموثوقية وحماية البيئة. تتمتع Mitsubishi VCBs بالميزات التالية.

• مجموعة المنتجات واسعة النطاق
• لا توجد متطلبات خاصة بست مواد خطرة.
• يتم توضيح اسم المادة على الأجزاء البلاستيكية الرئيسية
• الهيكل قابل للطي لتركيب الإطار
• سهولة الصيانة

قواطع دوائر فراغ سيمنز

قواطع الدائرة الفراغية من Siemens هي SION 3AE5 والتي تُستخدم في جميع تطبيقات التحويل النموذجية مثل الشبكات الصناعية وتوزيع الطاقة ذات الجهد المتوسط ​​الذي يتراوح من تيارات الدائرة القصيرة وحمل التحويل إلى أقسام القضبان أو شبكة الاتصال. سيساعد هيكلها الصلب بما في ذلك أبعاد العمق والعرض الأقل على تقليل الحاجة إلى الألواح المختلفة.

لذلك ، يمكن الحصول على قواطع الدائرة هذه من خلال مفتاح تأريض اختياري لإصدارات المكونات الإضافية والتركيب الثابت. تشمل الميزات الرئيسية لقواطع الدائرة ما يلي.

• سهل التركيب داخل مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​المعزول بالهواء
• الموثوقية عالية
• التصميم مضغوط
• التحويل عن بعد من خلال وحدة التحكم عن بعد
• تكاليف التخطيط منخفضة
• عمر الخدمة طويل
• الصيانة سهلة

اختبار قاطع الدائرة الفراغية

بشكل عام ، يتم استخدام اختبار قاطع الدائرة بشكل أساسي لاختبار أداء آليات التبديل المنفصلة بالإضافة إلى التوقيت الكلي لنظام التعثر. بمجرد تصميم المقاطعات الفراغية المستخدمة بطريقة أخرى ، يتم استخدام ثلاثة أنواع من الاختبارات بشكل أساسي لمصادقة وظيفتها مثل مقاومة التلامس ، وتحمل الإمكانات العالية واختبار معدل التسرب.

الفرق بين وحدة التلامس الفراغي وقاطع الدائرة الفراغية

ينتقل قاطع الدائرة الفراغية عبر خطأ مثل عطل الأرض ، ماس كهربائى ، زيادة / تحت الجهد. عادة ما يتم تنفيذ الموصل في سلسلة من خلال فتيل يوفر لتجنب خطأ التيار. الفرق الرئيسي بين وحدة التلامس الفراغي وقاطع الدائرة الفراغية مذكورة أدناه بناءً على خصائص مختلفة.

مزايا VCB

يوفر الفراغ أقصى قوة عزل. لذلك فهي تتمتع بخصائص تبريد فائقة للقوس تفوق أي وسيلة أخرى.

• قاطع الدائرة الفراغية له عمر طويل.
• على عكس قاطع دارة الزيت (OCB) أو قاطع دارة الانفجار الهوائي (ABCB) ، يتم تجنب انفجار VCB. هذا يعزز سلامة العاملين.
• لا يوجد خطر الحريق
• إن الفراغ CB سريع التشغيل لذا فهو مثالي لإزالة الأخطاء. VCB مناسب للتشغيل المتكرر.
• قواطع الدائرة الفراغية تكاد تكون خالية من الصيانة.
• لا عادم للغاز في الغلاف الجوي وعملية صامتة.

عيوب VCB

• العيب الرئيسي لـ VCB هو أنه غير اقتصادي عند الفولتية التي تتجاوز 38 كيلو فولت.
• تصبح تكلفة القاطع باهظة عند الفولتية العالية. هذا يرجع إلى حقيقة أنه عند الفولتية العالية (أعلى من 38 كيلو فولت) يلزم توصيل أكثر من رقمين من قاطع الدائرة في سلسلة.
• علاوة على ذلك ، فإن إنتاج VCBs غير اقتصادي إذا تم إنتاجه بكميات صغيرة.

تطبيقات قواطع الدائرة الفراغية

يُعرف قاطع الدائرة الفراغية اليوم بأنه أكثر تقنيات انقطاع التيار موثوقية لمجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط. يتطلب الحد الأدنى من الصيانة مقارنة بتقنيات قواطع الدائرة الأخرى.

هذه التكنولوجيا مناسبة بشكل أساسي لتطبيقات الجهد المتوسط. لقد تم تطوير تقنية الفراغ ذات الجهد العالي ، لكنها ليست مجدية تجاريًا. تستخدم قواطع الدائرة الفراغية في المفاتيح الكهربائية المكسوة بالمعادن وأيضًا في قواطع الدائرة الكهربائية المغطاة بالبورسلين.

وبالتالي ، هذا كل شيء عن يعمل قاطع الدائرة الفراغية (VCB) والتطبيقات. نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لهذا المفهوم. علاوة على ذلك ، أي شكوك بشأن هذا المفهوم أو تنفيذه أي أفكار مشاريع كهربائية وإلكترونية ، يرجى تقديم ملاحظاتك من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. هنا سؤال لك، ما هو مبدأ عمل VCB ؟