Знание воздушного выключателя

Что такое воздушный прерыватель цепи?

Автоматический выключатель, в котором контакты размыкаются и замыкаются в воздухе при атмосферном давлении, определяется как воздушный автоматический выключатель.

Что означает ACB?

ACB означает воздушный выключатель.

Описанные выше разработки масляного выключателя привели во многих странах к почти полной замене прежних конструкций воздушных выключателей в распределительных сетях среднего напряжения на масляные выключатели.

Хотите прочитать о масляном автоматическом выключателе?

§ Автоматический выключатель наливного масла

§ Автоматический выключатель минимального уровня масла

Однако в некоторых странах, особенно во Франции и Италии, воздушный автоматический выключатель был разработан и использовался для систем напряжением до 15 кВ, но в целом его использование ограничено приложениями низкого напряжения или установками с высокой степенью защиты, где существует риск возгорания масла или масла. загрязнение окружающей среды слишком велико, чтобы его можно было допустить.
Страны, следующие американской практике, использовали воздушные выключатели почти исключительно для систем напряжением до 15 кВ до появления новых технологий вакуума и SF6. На рисунке показаны основные части тележки с воздушным автоматическим выключателем.

Принципы прерывания дуги, применяемые в воздушном автоматическом выключателе , существенно отличаются от таковых в любом другом типе автоматического выключателя. Хотя цель обоих типов автоматических выключателей одинакова, то есть предотвращение возобновления дугового разряда после нулевого тока путем создания ситуации, при которой контактный зазор будет выдерживать восстанавливающееся напряжение системы, воздушный автоматический выключатель делает это, создавая напряжение дуги в превышение напряжения питания.

Это можно сделать тремя способами:
• Интенсивное охлаждение плазмы дуги, так что градиент напряжения очень высок.
• Увеличить путь дуги для увеличения напряжения дуги.
• Разделение дуги на несколько последовательных дуг.

Первая цель обычно достигается путем принуждения дуги к контакту с как можно большей площадью изоляционного материала. Все воздушные выключатели оснащены камерой, окружающей зону контакта и дуги, обычно называемой «дугогасительной камерой», потому что дуга проходит через нее.

Если внутренняя часть имеет подходящую форму и дугу можно сделать так, чтобы она соответствовала форме, стенки дугогасительной камеры могут помочь в охлаждении. Этот тип дугогасительной камеры должен быть изготовлен из какого-то огнеупорного материала, когда предпочтение отдается асбестовым соединениям. Однако из-за растущей осведомленности об опасностях для здоровья, связанных с использованием асбеста, для этой цели используются другие материалы, такие как жаропрочные пластмассы, армированные стекловолокном и керамикой. На изображении показано охлаждение дуги в изолированной пластинчатой дугогасительной камере.

Вторая цель достигается одновременно с первой, если стенки дугогасительной камеры имеют такую форму, что дуга не только форсируется. в непосредственной близости от них, но также загнаны в извилистое русло. Удлинение дуги и одновременное увеличение падения напряжения на единицу длины вскоре приводят к высокому напряжению дуги и высокому сопротивлению дуги.

Это изменяет коэффициент мощности системы, так что мгновенное значение напряжения питания, когда ток приближается к нулю, намного ниже его пикового значения. Наконец, высокое значение сопротивления, представленное дугой, влияет на затухание колебаний TRV, так что коэффициент амплитуды уменьшается почти до единицы.

В предыдущих параграфах объясняется, что требуется и как этого добиться. , но сильноточная дуга - вещь непреодолимая, и одна из ее основных тенденций состоит в том, чтобы оставаться как можно короче, поскольку это помогает поддерживать уровень ее ионизации и, следовательно, ее способность выдерживать ток. Таким образом, хотя спроектировать дуговые камеры изогнутыми стенками несложно, также нелегко убедить дугу проникнуть в них!

Воздушный выключатель обычно размещается так, чтобы дугогасительная камера располагалась над контактами и позволяла контактам и соединениям, ведущим к ним, образовывать плотную петлю, так что магнитное поле создается внутри контактный зазор, воздействующий на дугу таким образом, чтобы загонять ее в желоб. В этой конструкции увеличение тока короткого замыкания приводит к увеличению магнитного поля, которое удлиняет дугу и, таким образом, способствует процессу гашения дуги.

Использование магнитной цепи усложняет конструкцию контакта, так как это не рекомендуется сохранитькатушки в цепи непрерывно, и необходимо принять меры, чтобы вставить их в электрическую цепь во время размыкания выключателя. Обычно это достигается за счет разделения бегунка дуги, металлической полосы, которая поднимается от каждого контакта, чтобы направить дугу в требуемый путь, так что катушка автоматически включается в цепь тока, когда дуга поднимается к желобу. См. Рисунок, показывающий дугогасительную камеру с магнитной катушкой.

Чем больше ток короткого замыкания, тем эффективнее будет воздушный автоматический выключатель, пока он не станет настолько эффективным, что дуга проходит прямо через дугогасительную камеру и восстанавливается в виде красивой короткой дуги за пределами желоба, либо давление внутри желоба под пластинами, создаваемое дугой, становится настолько большим, что дуга не может проникнуть в пластины. В любом случае очевидно, что это верхний предел отключающей способности для данной дугогасительной камеры, которая должна быть с достаточным запасом выше расчетного номинала.

Когда он прерывает максимальный ток короткого замыкания, воздушный автоматический выключатель, номинальный ток обычно составляет 40 кА и 12 кВ, из дугогасительной камеры будет выпущен впечатляющий огненный шар, если для его сдерживания не будет установлена большая охлаждающая перегородка. В результате воздушные выключатели большой мощности представляют собой большие, тяжелые и дорогие части оборудования и оборудования. Однако они имеют преимущества для определенных применений, особенно там, где параметры переключения системы жесткие, поскольку высокое сопротивление дуги делает воздушный автоматический выключатель практически независимым от электрической цепи, в которой он подключен.

Однако , третий метод может способствовать снижению выработки энергии за счет использования металлических пластин дугового делителя изображения в дугогасительной камере, что не только увеличивает градиент напряжения, но также способствует появлению большого количества падений напряжения на аноде и катоде. Был разработан комбинированный метод, в котором используется сборка небольших дугогасительных камер, которые по отдельности относятся к типу «охлаждение и удлинение», но все вместе расположены так, что начальная дуга разбивается на несколько последовательных дуг, каждая из которых представляет собой свою мини-дугу. дугогасительная камера. Это более сложная конструкция, но она подходит для более высоких распределительных напряжений. Он также имеет еще одно преимущество в том, что устраняет необходимость в дополнительных компонентах для создания магнитного поля, чтобы направить дугу в желоб.

Таким образом, искусство создания эффективного воздушного выключателя требует правильного сочетания формы желоба, развития магнитного поля и нагнетания воздуха для обеспечения равномерного гашения дуги во всем диапазоне тока. Для этого необходимо сбалансировать несколько параметров, в том числе некоторые, которые еще не были упомянуты, такие как высота, длина и площадь выхода дугогасительной камеры. Механические силы, развиваемые в сверхмощном воздушном автоматическом выключателе, также значительны.

Последний момент, касающийся характеристик воздушного автоматического выключателя, заключается в том, что описанная выше техника отключения является единственной, которая на самом деле не работает. зависят от наличия текущего нуля. Если напряжение дуги может превысить напряжение питания, дуга будет погашена независимо от того, является ли ток постоянным или переменным, что делает его пригодным для управления и защиты цепей постоянного тока.

Хотя эти автоматические выключатели считаются устаревшими для приложений среднего напряжения, они по-прежнему являются предпочтительным выбором для высокого номинального тока в приложениях с низким напряжением.