De vacuümonderbreker, ook bekend als de vacuümschakelaarbuis of vacuümbel, is de kerncomponent van de vacuümschakelaar. De kernfunctie is het gebruik van de uitstekende isolatie- en boogdisplankenmerken van het vacuüm. Het realiseert de slot- en openingsbewerkingen van het circuit door een paar elektroden (contacten) en andere componenten die in een vacuüm zijn verzegeld. Nadat het vermogen is afgesneden, kan het apparaat de boog snel doven en de stroom effectief onderdrukken, waardoor de veilige en stabiele werking van het voedingssysteem wordt gewaarborgd.
Vacuümonderbrekers kunnen worden geclassificeerd volgens verschillende normen. Volgens het schaalmateriaal kunnen ze worden verdeeld in glazen vacuümonderbrekers en keramische vacuümonderbrekers. Volgens het doel zijn vacuümonderbrekers verdeeld in vacuümonderbrekers voor stroomonderbrekers, laadschakelaars, contactoren, reclosers, sectionalizers en andere speciale doeleinden.
Basisstructuur van vacuümonderbreker
De kerncomponenten van de vacuümonderbreker omvatten het luchtdichte isolatiesysteem, dat de isolatieprestaties van de apparatuur in een vacuümstatus waarborgt; het geleidende systeem, dat verantwoordelijk is voor de sluitings- en openingsbewerkingen van het circuit; het afschermingssysteem, dat wordt gebruikt om de contacten te beschermen tegen externe interferentie; en het contactsysteem, dat een sleutelcomponent is voor de huidige transmissie. Deze componenten vormen samen de basisstructuur van de vacuümonderbreker en zorgen voor de efficiënte en veilige werking ervan.
Het luchtdichte isolatiesysteem bestaat voornamelijk uit een isolerende schaal gemaakt van glas of keramiek, een bewegende eindbedekking, een vaste eindklep en een roestvrijstalen balg. Onder hen is de isolerende shell de kerncomponent van het systeem, dat niet alleen een ondersteunende rol speelt, maar ook de belangrijkste garantie van luchtdichtheid is. De balg, als een gids en afdichtingscomponent voor de beweging van de bewegende elektrode, hebben extreem hoge mechanische levensduurvereisten om de stabiele werking van de vacuümonderbreker te waarborgen.
Het geleidende systeem van de boogd blikkende kamer bestaat uit meerdere componenten zoals een vaste geleidende staaf, een vast boogoppervlak, een vast contact, een bewegend contact, een bewegend boogoppervlak en een bewegende geleidende staaf. Onder hen worden de vaste geleidende staaf, het vaste boogoppervlak en het vaste contact gezamenlijk de vaste elektrode genoemd, terwijl het bewegende contact, het bewegende boogoppervlak en de bewegende geleidende staaf gezamenlijk de bewegende elektrode worden genoemd. Dit ontwerp stelt het bedieningsmechanisme in staat om gemakkelijk de sluiting van de twee contacten te bereiken door de beweging van de bewegende geleidende staaf, waardoor de circuitverbinding wordt voltooid.
Om ervoor te zorgen dat de contactweerstand tussen de twee contacten minimaal en stabiel blijft, en om de mechanische sterkte van de boogduiker te verbeteren wanneer deze wordt onderworpen aan dynamische en stabiele stroom, is de vacuümschakelaar speciaal uitgerust met een richthuls aan één uiteinde van de bewegende geleidende staaf en wordt aangevuld met een set van comprimeren springen, zodat de twee contacten altijd een constante druk worden gehouden. Wanneer de vacuümschakelaar de stroom breekt, zullen de twee contacten van de boogd blikkende kamer scheiden en een boog genereren totdat de boog zichzelf dooft wanneer de stroom van nature nul passeert, waardoor het circuit wordt voltooid.
Bovendien zijn de bewegende en statische geleidende staven van de dovende kamer van de vacuümboog verfijnd met zuurstofvrij koper. Als het belangrijkste geleidende circuit voeren ze de belangrijke taak uit om stroom uit te voeren. De geleidemouw wordt meestal verfijnd met isolerende materialen. De kernfunctie is om ervoor te zorgen dat de bewegende geleidende staaf een gladde lineaire beweging kan maken langs de as van de vacuümboogduiker tijdens het openings- en sluitproces. Tegelijkertijd kan het ook effectief voorkomen dat de stroom van het geleidingscircuit naar de balg wordt geschoven, waardoor de levensduur van de doofde kamer van de vacuümboog wordt verlengd.
Het afschermingssysteem bestaat voornamelijk uit een afschermingsbuis, een afschermingsafdekking en andere gerelateerde onderdelen. Onder hen is de afschermingsbuis de kerncomponent van het systeem, en het materiaal ervan kan worden geselecteerd uit verschillende materialen zoals zuurstofvrij koper, roestvrij staal, elektrisch zuiver ijzer of koper-chromiumlegering. De belangrijkste functies van het systeem zijn onder meer:
- Verminder de vervuiling van de binnenwand van de isolerende schaal door metalen damp en druppeltjes die door de contacten tijdens het boogproces worden gegenereerd, waardoor de vermindering van de isolatiesterkte van de vacuümonderbrekerschil of het optreden van flashover wordt voorkomen.
- Optimaliseer de distributie van het elektrische veld in de vacuümonderbreker en bevorder de miniaturisatie van de isolerende schaal van de vacuümonderbreker, vooral bij de miniaturisatie van vacuümonderbrekers met hoogspanningsniveaus.
- Condensatie van boogproducten. Vooral wanneer de vacuümonderbreker de kortsluitstroom breekt, kan het afschermingssysteem het grootste deel van de warmte-energie absorberen die door de boog wordt gegenereerd, waardoor de diëlektrische herstelsterkte tussen de contacten wordt verbeterd. Hoe meer boogproducten de afschermingsbuis condenseert, hoe groter de energie die het absorbeert, en hoe bevorderlijker het is om de breekcapaciteit van de vacuümonderbreker te verbeteren.
Contactsysteem
Als kerncomponent van de vacuümschakelaar ligt de sleutel tot de prestaties van de vacuümonderbreker in het contactsysteem. Het contactsysteem speelt een cruciale rol in het openings- en sluitproces van het circuit.
● Contactstructuur
Wanneer de vacuümonderbreker de kortsluitstroom breekt, speelt de contactstructuur een cruciale rol. Het beperkt effectief de vorming van anode vlekken op het contactoppervlak door een transversaal of longitudinaal magnetisch veld te vormen, waardoor het breekcapaciteit van de interrupter wordt verbeterd. De contactstructuur genereert het vereiste magnetische veld door de richting van de stroom te veranderen en door magnetische materialen te gebruiken om de magnetische krachtlijnen te verzamelen.
The contact structure of the vacuum interrupter is diverse, including cylindrical contacts, transverse magnetic field contacts such as spiral groove transverse magnetic, cup transverse magnetic and swastika groove transverse magnetic, and longitudinal magnetic field contacts such as open oblique groove longitudinal magnetic, coil longitudinal magnetic and horseshoe longitudinal magnetic. Bovendien zijn er r-type contacten, waarvan de contactstructuur en het contact zijn geïntegreerd en de magnetische veldrichting afwisselend longitudinale magnetische.
● Contactmateriaal
Het contact is het belangrijkste onderdeel van het uitvoeren van boog en de blusboog, dus de vereisten voor materialen zijn extreem streng. Momenteel zijn de contactmaterialen van de vacuümonderbreker voor stroomonderbrekers voornamelijk koper-bismut legering, koper-chromiumlegering en koper-tungstenlegering. Onder hen wordt koper-chromiumlegering veel gebruikt vanwege de uitstekende prestaties. Een koper-chromiumlegeringsplaat met een dikte van 3 mm wordt gelast op het kontoppervlak van de bovenste en onderste contacten. De rest kan worden gemaakt van zuurstofvrij koper.
● Transversale en longitudinale magnetische veldcontacten en hun functies
Wanneer het transversale magnetische veldcontact de kortsluitstroom in de vacuümonderbreker breekt, wordt een magnetisch veld loodrecht op de elektrode-as gegenereerd. Dit magnetische veld zorgt ervoor dat de vacuümboog op hoge snelheid langs het contactoppervlak bewegen, waardoor het smelten van het contactoppervlak ernstig smelten en snel de isolatiesterkte herstelt nadat de stroom nul passeert, die bevorderlijk is voor het uitsterven van de boog.
Het longitudinale magnetische veldcontact genereert een magnetisch veld dat consistent is met de richting van de elektrode -as. Dit magnetische veld kan de conversiestroomwaarde verhogen van de diffuse boog naar de contractieboog. Onder de werking van een voldoende sterk longitudinaal magnetisch veld, worden de boogvlekken gelijkmatig verdeeld over het oppervlak van het elektrodecontact, waarbij het lokale ernstige smelten van het contactoppervlak worden vermeden en tegelijkertijd de voordelen hebben van lage boogspanning en kleine boogenergie, die zeer voordelig is voor het herstel van isolatiesterkte na de boog en de verbetering van de breekcapaciteit.
Op dit moment nemen op het gebied van vacuümonderbrekers producten met grote capaciteit over het algemeen het longitudinale magnetische veldcontactontwerp aan. Dit is voornamelijk te wijten aan de uitstekende prestaties van het longitudinale magnetische veldcontact, inclusief de lage elektrische slijtage, lange duurzaamheid en een sterke breekcapaciteit.