Quali sono i metodi di apertura e chiusura e i processi transitori di un interruttore automatico in vuoto?

L'"apertura e chiusura" di un interruttore non è semplicemente "apri" e "chiudi". A seconda dello stato del circuito durante il funzionamento, può essere suddiviso nei seguenti metodi principali:

1. Chiusura (operazione chiusa)

Questo è il processo di modifica dell'interruttore dallo stato aperto allo stato chiuso.

A. Processo: il meccanismo operativo (come un meccanismo a molla o un meccanismo a magnete permanente) guida il contatto mobile dell'ampolla in vuoto per spostarsi verso il contatto stazionario a una velocità estremamente elevata.

B. Punto chiave: nell'istante in cui i contatti stanno per entrare in contatto, a causa dell'intensità del campo elettrico estremamente elevata, potrebbe verificarsi una pre-rottura. Cioè, prima che i contatti stabiliscano il contatto fisico, il divario viene interrotto dal campo elettrico e la corrente viene condotta per prima. Ciò causerà una leggera erosione dei contatti. Per una chiusura riuscita è necessario che l'interruttore resista all'enorme corrente di cortocircuito-che può verificarsi al momento della chiusura (ovvero, capacità di chiusura).

2. Rottura (operazione di apertura)

Questa è la funzione più fondamentale e complessa, che si riferisce alla disconnessione del circuito sotto corrente di carico o corrente di guasto.

Processo:

A. Separazione dei contatti: sotto il sistema di controllo, il contatto mobile inizia a separarsi dal contatto stazionario.

B. Estinzione dell'arco: l'arco sotto vuoto viene mantenuto dal vapore metallico evaporato dagli elettrodi. Quando la corrente alternata passa naturalmente per lo zero, l'arco si spegne temporaneamente. In questo momento, l'elevata prestazione di isolamento del vuoto fa sì che il vapore metallico nell'intercapedine dell'arco si diffonda e si condensi a una velocità estremamente elevata, ripristinandolo in particelle metalliche che aderiscono allo schermo e alla superficie di contatto. L'arco traferro ritorna rapidamente allo stato di alto vuoto, resistendo così alla tensione di recupero e infine interrompendo con successo il circuito.

3. Nessun-cambio di carico

Si riferisce alla commutazione di una "linea a vuoto" o di un "trasformatore a vuoto" in cui non scorre corrente. Sebbene la corrente sia molto piccola o addirittura nulla, l'energia elettromagnetica viene immagazzinata negli avvolgimenti della linea o del trasformatore. Durante la commutazione, può facilmente verificarsi un'interruzione- della corrente, con conseguente sovratensione operativa.

A. Interruzione della corrente-: a causa dell'instabilità dell'arco a vuoto, prima che la corrente raggiunga naturalmente lo zero, quando il valore della corrente è molto piccolo (di solito da pochi ampere a decine di ampere), l'arco a vuoto potrebbe spegnersi improvvisamente, "tagliando" forzatamente la corrente a zero. Secondo il principio secondo cui la corrente dell'induttore non può cambiare bruscamente (U=L * di/dt), ciò genererà sovratensioni indotte estremamente elevate nell'induttore (come negli avvolgimenti del trasformatore).

4. Commutazione di corrente capacitiva

Ciò si riferisce alla commutazione di banchi di condensatori (come dispositivi di compensazione della potenza reattiva) o a lunghe linee di cavi senza carico. Questi carichi sono capacitivi.

A. Rischio: interrompere la corrente capacitiva è relativamente semplice perché la fase della corrente capacitiva anticipa la tensione di 90 gradi. Quando la corrente passa per lo zero, la tensione di alimentazione raggiunge il suo valore di picco. Dopo che l'interruttore ha spento l'arco, la carica sul condensatore non può essere rilasciata, mantenendo questa tensione CC (tensione di picco).

B. Guasto grave: questo è il rischio principale. Se la forza di ripristino dell'isolamento tra i contatti dell'interruttore è insufficiente, dopo metà ciclo di frequenza di alimentazione, quando la tensione di alimentazione raggiunge il picco inverso, la differenza di tensione tra i contatti può raggiungere il doppio del valore di picco della tensione di fase del sistema, causando potenzialmente una nuova rottura dei contatti, ovvero una nuova-interruzione. Una ri-rottura provoca oscillazioni ad alta-frequenza nella tensione del condensatore, generando tensioni di ri-rottura estremamente elevate, minacciando gravemente l'isolamento del condensatore e del sistema. A causa della loro capacità di estinzione dell'arco-estremamente potente, nei progetti moderni gli interruttori automatici in vuoto hanno una probabilità molto bassa di ri-guasto.

I processi transitori si riferiscono ai drastici cambiamenti di tensione e corrente in un circuito durante l'istante delle operazioni di apertura e chiusura, passando da uno stato stabile a un altro. Sebbene questi processi siano brevi, possono generare sovratensioni e sovracorrenti estremamente elevate, mettendo a rischio l'isolamento delle apparecchiature. I principali processi transitori nel funzionamento dell'interruttore in vuoto includono:

1. Processo transitorio durante l'interruzione della corrente di cortocircuito-

Fenomeno fisico fondamentale: tensione di recupero transitorio (TRV)

Descrizione: La tensione che appare ai capi dei contatti dopo che la corrente ha attraversato lo zero e l'arco si è spento è chiamata tensione di ripristino. Questa tensione non si stabilizza immediatamente alla tensione di alimentazione della frequenza di rete, ma piuttosto ritorna gradualmente alla tensione della frequenza di rete da zero sotto forma di un'oscillazione ad alta-frequenza. Questa tensione oscillante ad alta-frequenza è chiamata TRV.

Causa: l'induttanza e la capacità parassita nel circuito formano un anello oscillante. Dopo l'interruzione della corrente, l'energia immagazzinata nel sistema viene scambiata tra l'induttore e il condensatore, generando oscillazioni smorzate.

Importante: la velocità di aumento (du/dt) e il valore di picco di TRV rappresentano un test severo per la capacità di estinzione dell'arco- dell'interruttore. Se il tasso di aumento del TRV supera il tasso di recupero della rigidità dielettrica (resistenza dell'isolamento) della rottura, l'arco si riaccenderà, portando al fallimento dell'interruzione. Gli interruttori automatici in vuoto, grazie al loro tasso di recupero dielettrico estremamente rapido, possono sopportare TRV molto ripide.

2. Processo transitorio durante l'interruzione di una piccola corrente induttiva (come un trasformatore scarico)

Fenomeno fisico fondamentale: interruzione-di corrente e sovratensione

Processo: interruzione della corrente-Si verifica: l'interruttore automatico in vuoto spegne forzatamente l'arco prima che la corrente raggiunga naturalmente lo zero (a un valore di corrente molto piccolo), interrompendo la corrente i₀.

Accumulo di energia: a questo punto, l'energia magnetica 1/2 * L * i₀² immagazzinata nell'avvolgimento del trasformatore (grande induttanza L) non può essere rilasciata attraverso il circuito.

Generazione di sovratensione: Questa energia magnetica viene trasferita alla capacità parassita C a terra dell'avvolgimento del trasformatore stesso, convertendosi in energia elettrica 1/2 * C * U².

Gli interruttori automatici in vuoto sono diventati la tecnologia dominante nel campo della media-tensione proprio per le loro prestazioni superiori in questi processi transitori (rapido ripristino dielettrico e forte potere di interruzione).

Interruttore automatico in vuoto magnetico permanente per interni VSM-12prodotto da Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd. viene utilizzato per quadri interni con tensione nominale 12 kV, CA 50/60 Hz, che adotta un attuatore magnetico permanente monostabile, telaio in un unico pezzo-, adatto a tutti i tipi di imprese industriali e minerarie, apparecchiature della rete elettrica, unità carrello e quadro KYN28A-12 che supporta l'uso dell'unità, ma può anche essere utilizzato come unità fissa con il corrispondente interblocco di posizione, utilizzato in XGN2 e altri armadi fissi.

Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd.

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