เบรกเกอร์สูญญากาศคืออะไร: การทำงานและการใช้งาน

เทคโนโลยี Vacuum interrupter เปิดตัวครั้งแรกในปี 1960 แต่ถึงกระนั้นมันก็เป็นเทคโนโลยีที่กำลังพัฒนา เมื่อเวลาผ่านไปขนาดของเครื่องขัดขวางสูญญากาศได้ลดลงจากขนาดต้นปี 1960 เนื่องจากการพัฒนาทางเทคนิคที่แตกต่างกันในสาขาวิศวกรรมนี้ เบรกเกอร์คืออุปกรณ์ที่ขัดขวางวงจรไฟฟ้าเพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าที่ไม่ได้รับการรับรองซึ่งเกิดจากไฟฟ้าลัดวงจรโดยทั่วไปเกิดจากการโอเวอร์โหลด ฟังก์ชันพื้นฐานคือขัดขวางการไหลของกระแสหลังจากตรวจพบข้อบกพร่อง บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของเบรกเกอร์สูญญากาศและการทำงาน หากต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเบรกเกอร์วงจรโปรดอ่านบทความนี้ ประเภทของเซอร์กิตเบรกเกอร์และความสำคัญ .

Vacuum Circuit Breaker คืออะไร?

เบรกเกอร์สูญญากาศเป็นเบรกเกอร์ชนิดหนึ่งที่การดับอาร์กเกิดขึ้นในสื่อสุญญากาศ การทำงานของการเปิดและปิดหน้าสัมผัสที่มีกระแสไฟฟ้าและการหยุดชะงักของส่วนโค้งที่สัมพันธ์กันเกิดขึ้นในห้องสุญญากาศในเบรกเกอร์ซึ่งเรียกว่าตัวขัดขวางสูญญากาศ

เบรกเกอร์สูญญากาศ

สูญญากาศที่ใช้เป็นตัวกลางในการดับอาร์กในเซอร์กิตเบรกเกอร์เรียกว่าเบรกเกอร์สูญญากาศเนื่องจากสูญญากาศให้ความเป็นฉนวนสูงเนื่องจากคุณสมบัติในการดับอาร์กที่เหนือกว่า เหมาะสำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานส่วนใหญ่เนื่องจากสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเทคโนโลยีสุญญากาศได้รับการพัฒนา แต่ไม่สามารถทำได้ในเชิงพาณิชย์

การทำงานของหน้าสัมผัสที่มีกระแสไฟฟ้าและการหยุดชะงักของส่วนโค้งที่เกี่ยวข้องจะเกิดขึ้นภายในห้องสุญญากาศของเบรกเกอร์ซึ่งเรียกว่าตัวขัดขวางสุญญากาศ ผู้ขัดขวางนี้รวมถึงห้องอาร์กเหล็กที่อยู่ตรงกลางของฉนวนเซรามิกที่วางสมมาตร การบำรุงรักษาความดันสูญญากาศภายในเครื่องขัดขวางสูญญากาศสามารถทำได้ที่ 10-6 บาร์ ประสิทธิภาพของเบรกเกอร์สูญญากาศส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้สำหรับหน้าสัมผัสที่มีกระแสไฟฟ้าเช่น Cu / Cr

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของเบรกเกอร์สูญญากาศ คือเมื่อเปิดหน้าสัมผัสเบรกเกอร์ภายในสูญญากาศแล้วจะสามารถสร้างส่วนโค้งระหว่างหน้าสัมผัสผ่านไอออไนซ์ของโลหะไอออไนซ์ในหน้าสัมผัส แต่ส่วนโค้งสามารถดับได้ง่ายเนื่องจากอิเล็กตรอนไอออนและไอระเหยของโลหะถูกสร้างขึ้นทั่วทั้งอาร์คจะควบแน่นอย่างรวดเร็วเหนือด้านนอกของหน้าสัมผัส CB ดังนั้นความเป็นฉนวนจึงสามารถฟื้นตัวได้อย่างรวดเร็ว

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสูญญากาศคือเมื่อเกิดส่วนโค้งภายในสูญญากาศแล้วจะสามารถดับได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากอัตราการปรับปรุงความเป็นฉนวนของสูญญากาศอย่างรวดเร็ว

วัสดุติดต่อ

วัสดุสัมผัสของ VCB ต้องเป็นไปตามคุณสมบัติต่อไปนี้

• ความหนาแน่นสูง
• ความต้านทานต่อการสัมผัสต้องน้อยลง
• การนำไฟฟ้าสูงที่จะส่งผ่านกระแสโหลดปกติโดยไม่ร้อนเกินไป
• การนำความร้อนสูงที่จะกระจายอย่างรวดเร็วความร้อนขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นตลอดเวลา
• ฟังก์ชันเทอร์มิโอนิกต้องสูงเพื่อให้สามารถทำลายส่วนโค้งในช่วงต้นได้
• แนวโน้มต้องต่ำในการเชื่อม
• ระดับการสับปัจจุบันน้อยลง
• ความสามารถในการต้านทานส่วนโค้งสูง
• จุดเดือดต้องสูงเพื่อลดการสึกกร่อนของส่วนโค้ง
• ปริมาณก๊าซต้องอยู่ด้านล่างเพื่อให้แน่ใจว่าอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
• ความดันไอต่ำจะต้องเพียงพอที่จะลดปริมาณของไอโลหะที่ไม่สามารถแยกแยะได้ภายในห้อง

การสร้างเบรกเกอร์สูญญากาศ

เบรกเกอร์สูญญากาศประกอบด้วยห้องส่วนโค้งเหล็กในฉนวนเซรามิกที่จัดกึ่งสมมาตร ความดันภายในเครื่องขัดขวางสูญญากาศจะคงที่ต่ำกว่า 10 ^ -4 torr

วัสดุที่ใช้สำหรับหน้าสัมผัสที่มีกระแสไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในการทำงานของเบรกเกอร์สูญญากาศ โลหะผสมเช่นทองแดงบิสมัทหรือทองแดง - โครเมี่ยมเป็นวัสดุที่เหมาะในการสร้างหน้าสัมผัส VCB

การก่อสร้างเบรกเกอร์สูญญากาศ

จากรูปที่แสดงด้านบนเบรกเกอร์สูญญากาศประกอบด้วยหน้าสัมผัสคงที่หน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่และตัวขัดขวางสูญญากาศ หน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่เชื่อมต่อกับกลไกการควบคุมด้วยสแตนเลสร้อง แผ่นป้องกันอาร์กได้รับการสนับสนุน o ตัวเรือนฉนวนเพื่อให้บังโล่เหล่านี้และป้องกันไม่ให้กลั่นตัวบนตัวหุ้มฉนวน ความเป็นไปได้ที่จะเกิดการรั่วไหลจะถูกกำจัดออกไปเนื่องจากการปิดผนึกอย่างถาวรของห้องสุญญากาศเพื่อให้ใช้ภาชนะแก้วหรือภาชนะเซรามิกเป็นตัวฉนวนด้านนอก

การทำงานของเบรกเกอร์สูญญากาศ

มุมมองส่วนของเบรกเกอร์สูญญากาศจะแสดงในรูปด้านล่างเมื่อหน้าสัมผัสถูกแยกออกเนื่องจากสภาวะผิดปกติบางอย่างส่วนโค้งเกิดขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสส่วนโค้งเกิดจากการแตกตัวเป็นไอออนของไอออนโลหะและขึ้นอยู่กับวัสดุเป็นอย่างมาก ของผู้ติดต่อ

การหยุดชะงักของส่วนโค้งในตัวขัดจังหวะสูญญากาศแตกต่างจากประเภทอื่น ๆ เบรกเกอร์วงจร . การแยกหน้าสัมผัสทำให้เกิดการปล่อยไอซึ่งเต็มไปในช่องสัมผัส ประกอบด้วยไอออนบวกที่ปลดปล่อยจากวัสดุสัมผัส ความหนาแน่นของไอขึ้นอยู่กับกระแสในส่วนโค้ง เมื่อกระแสไฟฟ้าลดลงอัตราการปลดปล่อยไอจะลดลงและหลังจากศูนย์ปัจจุบันตัวกลางจะกลับมามีความเป็นฉนวนหากความหนาแน่นของไอลดลง

เมื่อกระแสไฟฟ้าที่จะถูกขัดจังหวะมีขนาดเล็กมากในสุญญากาศส่วนโค้งจะมีเส้นทางขนานกันหลายเส้น กระแสรวมถูกแบ่งออกเป็นส่วนโค้งขนานจำนวนมากที่ขับไล่กันและกันและกระจายไปทั่วพื้นผิวสัมผัส สิ่งนี้เรียกว่าส่วนโค้งกระจายซึ่งสามารถขัดจังหวะได้ง่าย

ที่ค่ากระแสสูงส่วนโค้งจะกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่เล็ก ๆ มันทำให้ผิวสัมผัสกลายเป็นไออย่างรวดเร็ว การหยุดชะงักของส่วนโค้งเป็นไปได้หากส่วนโค้งยังคงอยู่ในสถานะกระจาย ถ้ามันถูกลบออกจากผิวสัมผัสอย่างรวดเร็วส่วนโค้งจะถูกกระแทกอีกครั้ง

การสูญพันธุ์ของอาร์กในเบรกเกอร์สูญญากาศได้รับอิทธิพลอย่างมากจากวัสดุและรูปร่างของหน้าสัมผัสและเทคนิคการพิจารณาไอโลหะ เส้นทางของส่วนโค้งจะเคลื่อนที่ไปเรื่อย ๆ เพื่อไม่ให้อุณหภูมิที่จุดใดจุดหนึ่งสูง

หลังจากการหยุดชะงักของส่วนโค้งสุดท้ายมีการสร้างความเป็นฉนวนอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเบรกเกอร์สูญญากาศ เหมาะสำหรับการเปลี่ยนคาปาซิเตอร์เนื่องจากจะให้ประสิทธิภาพที่ไม่สะดุด กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กถูกขัดจังหวะก่อนศูนย์กระแสธรรมชาติซึ่งอาจทำให้เกิดการสับซึ่งระดับขึ้นอยู่กับวัสดุที่สัมผัส

สับปัจจุบัน

การสับกระแสในเบรกเกอร์สูญญากาศ ส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายในเบรกเกอร์วงจรน้ำมันเช่นเดียวกับในอากาศเนื่องจากความไม่เสถียรของคอลัมน์ส่วนโค้ง ในเบรกเกอร์สูญญากาศการสับกระแสส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความดันของไอและคุณสมบัติของการปล่อยอิเล็กตรอนในวัสดุสัมผัส ดังนั้นระดับการสับยังได้รับอิทธิพลจากการนำความร้อนเมื่อการนำความร้อนน้อยลงระดับการสับจะต่ำกว่า

เป็นไปได้ที่จะลดระดับปัจจุบันที่การสับเกิดขึ้นโดยการเลือกวัสดุสัมผัสเพื่อให้มีไอโลหะเพียงพอเพื่อให้กระแสไฟฟ้าเข้าใกล้ค่าที่ต่ำมากอย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้ทำบ่อยนักเนื่องจากมีผลต่อกำลังไฟฟ้าที่เป็นฉนวนไม่ดี

คุณสมบัติของเซอร์กิตเบรกเกอร์

สื่อฉนวนของเบรกเกอร์สูญญากาศสูงสำหรับการสูญเสียส่วนโค้งเมื่อเทียบกับเบรกเกอร์ประเภทอื่น ๆ ความดันในผู้ขัดขวางสูญญากาศอยู่ที่ประมาณ 10-4 torrent ซึ่งมีโมเลกุลน้อยมากภายในตัวขัดขวาง เบรกเกอร์นี้ส่วนใหญ่มีคุณสมบัติพิเศษสองประการดังต่อไปนี้

เมื่อเปรียบเทียบกับสื่อฉนวนอื่น ๆ ที่ใช้ในเบรกเกอร์เซอร์กิตเบรกเกอร์นี้เป็นสื่ออิเล็กทริกที่เหนือกว่า ดีกว่าเมื่อเทียบกับสื่ออื่น ๆ นอกเหนือจาก SF6 & air เนื่องจากใช้ที่แรงดันสูง

เมื่อส่วนโค้งถูกเปิดแยกจากกันโดยการย้ายหน้าสัมผัสภายในสูญญากาศการแบ่งจะเกิดขึ้นที่ศูนย์ปัจจุบันหลัก จากการหยุดชะงักของส่วนโค้งนี้ความเป็นฉนวนของพวกมันจะเพิ่มขึ้นถึงพันเท่าเมื่อเทียบกับเบรกเกอร์ชนิดอื่น ๆ

คุณสมบัติเหล่านี้จะทำให้เซอร์กิตเบรกเกอร์มีความเชี่ยวชาญมากขึ้นน้ำหนักน้อยลงรวมทั้งต้นทุนน้อยลง อายุการใช้งานของเบรกเกอร์วงจรเหล่านี้สูงเมื่อเทียบกับเบรกเกอร์วงจรอื่น ๆ และไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาใด ๆ

ชิ้นส่วนเบรกเกอร์สูญญากาศคือตัวขัดขวางสูญญากาศขั้วต่อการเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นฉนวนรองรับแกนปฏิบัติการแถบผูกกะการทำงานทั่วไปข้าวโพดปฏิบัติการล็อคลูกเบี้ยวทำสปริงสปริงหักสปริงโหลดและลิงค์หลัก

มี เบรกเกอร์สูญญากาศประเภทต่างๆ มีจำหน่ายตามผู้ผลิตที่กล่าวถึงด้านล่าง

Mitsubishi Vacuum Circuit Breaker

เบรกเกอร์เหล่านี้ผลิตโดย Mitsubishi Electric ให้ความปลอดภัยความน่าเชื่อถือและการปกป้องสิ่งแวดล้อมสูง Mitsubishi VCB มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

• กลุ่มผลิตภัณฑ์มีหลากหลาย
• ไม่มีข้อกำหนดสำหรับวัสดุอันตรายหกชนิดโดยเฉพาะ
• ชื่อวัสดุแสดงอยู่เหนือชิ้นส่วนพลาสติกหลัก
• โครงสร้างพับได้เพื่อติดเฟรม
• บำรุงรักษาง่าย

ซีเมนส์เบรกเกอร์สูญญากาศ

เซอร์กิตเบรกเกอร์สูญญากาศของซีเมนส์คือ SION 3AE5 ซึ่งใช้ในแอพพลิเคชั่นสวิตชิ่งทั่วไปทั้งหมดเช่นในเครือข่ายอุตสาหกรรมและการจ่ายพลังงานแรงดันปานกลางซึ่งมีตั้งแต่กระแสลัดวงจรและการสลับโหลดไปยังส่วนบัสบาร์หรือการเชื่อมต่อเครือข่าย โครงสร้างที่มั่นคงรวมถึงขนาดความลึกและความกว้างน้อยที่สุดจะช่วยลดความจำเป็นของแผงต่างๆ

ดังนั้นเบรกเกอร์วงจรเหล่านี้สามารถหาซื้อได้ผ่านสวิตช์กราวด์เสริมสำหรับรุ่นปลั๊กอินและการติดตั้งแบบถาวร คุณสมบัติหลักของเบรกเกอร์นี้มีดังต่อไปนี้

• ง่ายมากในการติดตั้งภายในสวิตช์แรงดันไฟฟ้าขนาดกลางที่หุ้มฉนวนด้วยอากาศ
• ความน่าเชื่อถือสูง
• การออกแบบมีขนาดกะทัดรัด
• การสลับระยะไกลผ่านชุดควบคุมระยะไกล
• ต้นทุนการวางแผนอยู่ในระดับต่ำ
• อายุการใช้งานยาวนาน
• การดูแลรักษาทำได้ง่าย

การทดสอบเบรกเกอร์สูญญากาศ

โดยทั่วไปแล้วการทดสอบเบรกเกอร์ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของกลไกการสลับที่แยกจากกันตลอดจนระยะเวลาโดยรวมของระบบสะดุด เมื่อเครื่องขัดจังหวะสูญญากาศได้รับการออกแบบให้ใช้งานเป็นอย่างอื่นแล้วจะมีการทดสอบส่วนใหญ่สามประเภทที่ใช้ในการตรวจสอบการทำงานของพวกเขาเช่นความต้านทานต่อการสัมผัสความต้านทานที่มีศักยภาพสูงและการทดสอบอัตราการรั่วไหล

ความแตกต่างระหว่าง Vacuum Contactor Unit และ Vacuum Circuit Breaker

เบรกเกอร์สูญญากาศเดินทางผ่านข้อผิดพลาดเช่นความผิดพลาดของโลกไฟฟ้าลัดวงจรแรงดันไฟฟ้าเกิน / ต่ำ โดยปกติคอนแทคจะทำงานเป็นอนุกรมผ่านฟิวส์ที่ให้เพื่อหลีกเลี่ยงกระแสไฟฟ้าลัดวงจร ความแตกต่างหลักระหว่างหน่วยคอนแทคสูญญากาศและเบรกเกอร์สูญญากาศแสดงไว้ด้านล่างตามลักษณะที่แตกต่างกัน

ข้อดีของ VCB

สูญญากาศให้ความแข็งแรงของฉนวนสูงสุด ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติในการดับอาร์กที่เหนือกว่าตัวกลางอื่น ๆ

• เบรกเกอร์สูญญากาศมีอายุการใช้งานยาวนาน
• ไม่เหมือนกับ Oil Circuit Breaker (OCB) หรือ air blast Circuit Breaker (ABCB) หลีกเลี่ยงการระเบิดของ VCB สิ่งนี้ช่วยเพิ่มความปลอดภัยให้กับเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการ
• ไม่มีอันตรายจากไฟไหม้
• CB สูญญากาศทำงานได้อย่างรวดเร็วจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการล้างข้อผิดพลาด VCB เหมาะสำหรับการทำงานซ้ำ ๆ
• เซอร์กิตเบรกเกอร์สูญญากาศแทบไม่ต้องบำรุงรักษา
• ไม่มีการปล่อยก๊าซสู่บรรยากาศและการทำงานที่ไม่มีเสียงรบกวน

ข้อเสียของ VCB

• ข้อเสียเปรียบหลักของ VCB คือไม่ประหยัดที่แรงดันไฟฟ้าเกิน 38 kV
• ค่าใช้จ่ายของเบรกเกอร์มากเกินไปเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าที่แรงดันไฟฟ้าสูง (สูงกว่า 38 kV) จำเป็นต้องเชื่อมต่อเบรกเกอร์มากกว่าสองหมายเลขเป็นอนุกรม
• ยิ่งไปกว่านั้นการผลิต VCB ยังไม่ประหยัดหากผลิตในปริมาณน้อย

การใช้เครื่องตัดวงจรสุญญากาศ

ปัจจุบันเบรกเกอร์สูญญากาศได้รับการยอมรับว่าเป็นเทคโนโลยีการหยุดชะงักในปัจจุบันที่น่าเชื่อถือที่สุดสำหรับสวิตช์แรงดันไฟฟ้าขนาดกลาง ต้องมีการบำรุงรักษาขั้นต่ำเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีเบรกเกอร์อื่น ๆ

เทคโนโลยีนี้เหมาะสำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางเป็นหลัก สำหรับเทคโนโลยีสุญญากาศแรงดันสูงได้รับการพัฒนาขึ้น แต่ไม่สามารถทำได้ในเชิงพาณิชย์ เซอร์กิตเบรกเกอร์สูญญากาศใช้ในสวิตช์เกียร์หุ้มโลหะและในเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ทำจากพอร์ซเลน

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ เบรกเกอร์สูญญากาศ (VCB) ทำงาน และแอพพลิเคชั่น เราหวังว่าคุณจะเข้าใจแนวคิดนี้ดีขึ้น นอกจากนี้ข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับแนวคิดนี้หรือการดำเนินการใด ๆ แนวคิดโครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ โปรดแสดงความคิดเห็นของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณ หลักการทำงานของ VCB คืออะไร เหรอ?