מהו מפסק ואקום: עבודה ויישומיו

טכנולוגיית הפסקת הוואקום הוצגה לראשונה בשנת 1960. אך עדיין, מדובר בטכנולוגיה מתפתחת. ככל שעובר הזמן, גודל מפריע הוואקום הצטמצם מגודלו המוקדם של שנות השישים בשל התפתחויות טכניות שונות בתחום ההנדסה הזה. מפסק הוא מכשיר המפריע למעגל חשמלי כדי למנוע זרם לא מוצדק, הנגרם על ידי קצר חשמלי, בדרך כלל כתוצאה מעומס יתר. הפונקציונליות הבסיסית שלו היא להפסיק את זרימת הזרם לאחר גילוי תקלה. מאמר זה דן בסקירה כללית על מפסק ואקום ועבודתו. למידע נוסף על מפסקים קרא מאמר זה סוגי מפסקים וחשיבותם .

מהו מפסק ואקום?

מפסק ואקום הוא מעין מפסק בו מרווה הקשת מתרחש במדיום ואקום. פעולת ההפעלה והסגירה של מגעי נשיאה נוכחיים והפרעה בקשת קשורה זו בזו מתרחשת בתא ואקום במפסק הנקרא מפסיק ואקום.

מפסק ואקום

ואקום המשמש כמדיום מרווה קשת במפסק ידוע כמפסק ואקום מכיוון שאקום נותן חוזק בידוד גבוה עקב תכונות מרוות קשת מעולות. זה מתאים לרוב יישומי המתח הסטנדרטיים מכיוון שעבור מתח גבוה יותר, טכנולוגיית הוואקום פותחה אולם לא אפשרית מסחרית.

הפעלת המגעים הנושאים זרם והפרעה קשורה בקשת מתרחשים בתוך תא ואקום של המפסק, הידוע כמפסיק ואקום. מפריע זה כולל תא קשת פלדה במרכז מבודדי הקרמיקה המוצבים באופן סימטרי. שמירה על לחץ ואקום בתוך מפריע ואקום יכולה להיעשות ב 10 - 6 בר. ביצועי מפסק הוואקום תלויים בעיקר בחומר המשמש למגעים נושאי זרם כמו Cu / Cr.

עקרון עבודה

ה עקרון עבודה של מפסק ואקום הוא, ברגע שמגעי המפסק נפתחים בתוך הוואקום, אז ניתן ליצור קשת בין המגעים באמצעות יינון אדי המתכת במגעים. עם זאת, ניתן להרוות את הקשת בקלות מכיוון שהאלקטרונים, היונים והאדים המתכתיים נוצרים ברחבי הקשת במהירות מתעבים על החלק החיצוני של אנשי הקשר CB, כך שניתן יהיה להחזיר את חוזק הדיאלקטרי במהירות.

המאפיין החשוב ביותר של ואקום הוא שברגע שהקשת נוצרת בתוך הוואקום, ניתן לכבות אותה במהירות בגלל קצב השיפור המהיר בחוזק הדיאלקטרי של הוואקום.

חומרי קשר

חומר המגע של רשתות VCB חייב להתאים למאפיינים הבאים.

• צפיפות גבוהה
• ההתנגדות למגע חייבת להיות פחותה
• מוליכות חשמלית גבוהה כדי לעבור זרמי עומס רגילים ללא התחממות יתר.
• מוליכות תרמית גבוהה כדי להפיץ במהירות את החום הגדול המיוצר לאורך כל הקשת.
• הפונקציה התרמונית חייבת להיות גבוהה כדי לאפשר הרס מוקדם של הקשת.
• הנטייה חייבת להיות נמוכה לריתוך
• רמת קיצוץ נוכחית פחות
• יכולת גבוהה להתנגד לקשת
• נקודת רתיחה חייבת להיות גבוהה כדי להפחית את שחיקת הקשת.
• תכולת הגז חייבת להלן כדי לוודא חיי שירות ארוכים יותר
• לחץ אדים נמוך חייב להיות מספיק בכדי להקטין את כמות אדי המתכת הבלתי ניתנים לחלוקה בתוך החדר.

בניית מפסק ואקום

מפסק הוואקום כולל תא קשת פלדה בבודדי הקרמיקה המסודרים במרכז סימטרי. הלחץ בתוך מפריע הוואקום נשמר מתחת ל 10 ^ -4 טור.

החומר המשמש למגעים נושאי זרם ממלא תפקיד חשוב בביצועי מפסק הוואקום. סגסוגות כמו נחושת-ביסמוט או כרום נחושת הם החומר האידיאלי ליצירת קשרים עם VCB.

בניית מפסקי אבק

מהאיור המוצג לעיל, מפסק הוואקום מורכב ממגע קבוע, מגע נע ומפסיק ואקום. המגע הנע מחובר למנגנון הבקרה באמצעות שקע נירוסטה. מגני הקשת נתמכים על בית הבידוד כך שהם מכסים את המגנים הללו ומונע עיבוי על מארז הבידוד. האפשרות של נזילה מתבטלת עקב האיטום הקבוע של תא הוואקום כי כלי זכוכית או כלי קרמיקה משמשים כגוף הבידוד החיצוני.

עבודה של מפסק ואקום

מבט החתך של מפסק ואקום מוצג באיור שלמטה כאשר המגעים מופרדים בגלל כמה תנאים לא תקינים, קשת נפגעת בין המגעים, הקשת מיוצרת בגלל יינון של יונים מתכתיים ותלויה מאוד בחומר של אנשי קשר.

הפרעת הקשת במפריעי הוואקום שונה מסוגים אחרים של מפסקי פחת . הפרדת המגעים גורמת לשחרור אדים אשר מתמלאים בחלל המגע. הוא מורכב מיונים חיוביים המשוחררים מחומר המגע. צפיפות האדים תלויה בזרם בקשת. כאשר הזרם פוחת, קצב שחרור האדים פוחת, ולאחר אפס הזרם, המדיום מחזיר לעצמו את חוזק הדיאלקטרי אם צפיפות האדים מופחתת.

כאשר הזרם שיש להפסיק הוא קטן מאוד בוואקום, לקשת יש כמה נתיבים מקבילים. הזרם הכולל מחולק לקשתות מקבילות רבות הדוחות זה את זה ומתפשטים על פני המגע. זה נקרא קשת מפוזרת אשר ניתן להפריע בקלות.

בערכים גבוהים של זרם, הקשת מתרכזת באזור קטן. זה גורם לאידוי מהיר של משטח המגע. הפרעת הקשת אפשרית אם הקשת נשארת במצב מפוזר. אם הוא יוסר במהירות ממשטח המגע, הקשת תיפגע מחדש.

הכחדת קשת במפסקי ואקום מושפעת מאוד מחומר הצורה של המגעים ומהטכניקה של התחשבות באדי מתכת. נתיב הקשת ממשיך לנוע כך שהטמפרטורה בכל נקודה אחת לא תהיה גבוהה.

לאחר ההפרעה הסופית בקשת, יש בנייה מהירה של חוזק דיאלקטרי המיוחד למפסק הריק. הם מתאימים למיתוג קבלים מכיוון שהוא ייתן ביצועים ללא סטרייק מחדש. הזרם הקטן נקטע לפני אפס הזרם הטבעי, מה שעלול לגרום לקיצוץ שרמתו תלויה בחומר המגע.

קיצוץ נוכחי

ה חיתוך זרם במפסק ואקום מתרחשת בעיקר במפסקי שמן כמו גם באוויר בגלל חוסר היציבות של עמוד הקשת. במפסקי ואקום, קיצוץ זרם תלוי בעיקר בלחץ האדים וכן בתכונות של פליטת אלקטרונים בחומר המגע. לכן, רמת הקיצוץ מושפעת גם ממוליכות תרמית, כאשר המוליכות התרמית נמוכה יותר, אז רמת הקיצוץ תהיה מתחת.

ניתן להפחית את הרמה הנוכחית בה מתרחש הקיצוץ על ידי בחירת חומר מגע שיספק אדי מתכת רבים כדי לאפשר לגישה הנוכחית לערך נמוך במיוחד, אולם זה לא נעשה לעיתים קרובות מכיוון שהוא משפיע קשות על ההספק הדיאלקטרי.

מאפייני מפסקי אבק

מדיום הבידוד של מפסק הוואקום גבוה להכחדת קשת בהשוואה לסוגים אחרים של מפסקים. הלחץ במפסק הוואקום הוא סביב 10-4 סיקור הכולל מעט מאוד מולקולות בתוך המפסיק. למפסק זה יש בעיקר שני מאפיינים יוצאי דופן כמו הבאים.

בהשוואה למדיות בידוד אחרות המופעלות במפסקים, מפסק זה הוא מדיום דיאלקטרי מעולה. זה מעולה בהשוואה למדיות אחרות מלבד SF6 ואוויר מכיוון שאלה משמשים בלחץ גבוה.

לאחר פתיחת קשת בנפרד על ידי הזזת המגעים בתוך ואקום, אז תתרחש הפסקה באפס הזרם הראשי. על ידי הפרעה של קשת זו, חוזק הדיאלקטרי שלהם יגדל פי אלף בהשוואה לסוגים אחרים של מפסקים.

מאפיינים אלה יהפכו את המפסקים למיומנים יותר, פחות משקל וגם פחות עלות. אורך החיים של מפסקים אלה גבוה בהשוואה למפסקים אחרים ואינם זקוקים לתחזוקה כלשהי.

חלקי מפסק ואקום הם מפריע ואקום, מסופים, חיבורים גמישים, מבודדי תמיכה, מוט הפעלה, מוט עניבה, משמרת הפעלה נפוצה, הפעלת תירס, נעילת פקה, יצירת קפיץ, קפיץ שבור, קפיץ טעינה וחוליה ראשית.

יש סוגים שונים של מפסקי ואקום זמינים על בסיס היצרנים שיידונו בהמשך.

מפסק ואקום של מיצובישי

מפסקים אלה מיוצרים על ידי מיצובישי אלקטריק. הם מספקים בטיחות גבוהה, אמינות והגנה על הסביבה. ל- VCB של מיצובישי יש את התכונות הבאות.

• טווח מגוון המוצרים רחב
• אין דרישה לששת החומרים המסוכנים במיוחד.
• שם החומר מודגם מעל חלקי הפלסטיק העיקריים
• המבנה מתקפל להרכבת המסגרת
• תחזוקה קלה

מפסק ואקום של סימנס

מפסקי הוואקום של סימנס הם SION 3AE5 המשמשים בכל יישומי המיתוג האופייניים כמו ברשתות תעשייתיות ובפיזור מתח בינוני שנע בין זרמים קצרים ומעברת עומס לחלקי מסילה או רשת מקשרת. המבנה המוצק שלהם כולל מידות העומק והרוחב הנמוכות ביותר יעזור להפחית את הצורך בפאנלים שונים.

לכן, ניתן להשיג מפסקים אלה באמצעות מתג הארקה אופציונלי עבור גרסאות תוסף והתקנה קבועה. המאפיינים העיקריים של מפסק זה כוללים את הדברים הבאים.

• פשוט מאוד להתקנה בתוך מתג מתח בינוני מבודד אוויר
• אמינות גבוהה
• העיצוב הוא קומפקטי
• מעבר מרחוק דרך יחידת השלט הרחוק
• עלויות התכנון נמוכות
• חיי השירות הם ארוכים
• התחזוקה קלה

בדיקת מפסק ואקום

באופן כללי, בדיקת מפסקי זרם משמשת בעיקר לבדיקת ביצועי מנגנוני המיתוג הנפרדים, כמו גם עיתוי מערכת ההעדה הכוללת. ברגע שמפריעי ואקום מתוכננים לשימוש אחר בשדה, יש בעיקר שלושה סוגים של בדיקות המשמשות לאימות תפקודם כמו עמידות במגע, עמידה בפוטנציאל גבוה ובדיקת קצב דליפה.

ההבדל בין יחידת מגע ואקום למפסק ואקום

מפסק ואקום מפסיק דרך שגיאה כמו תקלה בכדור הארץ, קצר חשמלי, מתח יתר / תחת. מגע מבוצע בדרך כלל בסדרה באמצעות נתיך המספק למנוע זרם תקלה. ההבדל העיקרי בין יחידת מגע הוואקום לבין מפסק הוואקום מופיע להלן בהתבסס על מאפיינים שונים.

יתרונות ה- VCB

ואקום מציע את חוזק הבידוד המרבי. אז יש לו תכונות מרוות קשת מעולות ביותר מכל מדיום אחר.

• למפסק הוואקום יש חיים ארוכים.
• בניגוד למפסק שמן (OCB) או מפסק אוויר (ABCB), התפוצצות VCB נמנעת. זה משפר את בטיחות אנשי התפעול.
• אין סכנת שריפה
• ואקום CB פועל במהירות ולכן אידיאלי לניקוי תקלות. VCB מתאים להפעלה חוזרת.
• מפסקי אבק כמעט ללא תחזוקה.
• אין פליטה של ​​גז לאטמוספירה ותפעול חסר רעש.

חסרונות ה- VCB

• החיסרון העיקרי של VCB הוא שהוא לא כלכלי במתח העולה על 38 קילו וולט.
• עלות המפסק הופכת להיות מוגזמת במתח גבוה יותר. זאת בשל העובדה שבמתחים גבוהים (מעל 38 קילו וולט) נדרשים חיבור של יותר משני מספרים של המפסק בסדרה.
• יתר על כן, ייצור ה- VCB אינו כלכלי אם הוא מיוצר בכמויות קטנות.

יישומים של מפסק ואקום

מפסק הוואקום מוכר כיום כטכנולוגיית ההפרעה הנוכחית המהימנה ביותר עבור מתגי מתח בינוני. זה דורש תחזוקה מינימלית בהשוואה לטכנולוגיות אחרות של מפסקים.

הטכנולוגיה מתאימה בעיקר ליישומי מתח בינוני בעיקר. עבור טכנולוגיית ואקום במתח גבוה יותר פותחה, אך היא אינה אפשרית מבחינה מסחרית. מפסקי ואקום משמשים במתגים עם ציפוי מתכת וגם במפסקי זרם חרסינה.

לפיכך, זה הכל בערך מפסק ואקום (VCB) עובד ויישומים. אנו מקווים שיש לך הבנה טובה יותר של מושג זה. יתר על כן, כל ספק בנוגע למושג זה או ליישום כזה פרויקטים של פרויקטים חשמליים ואלקטרוניקה , בבקשה תן משוב על ידי תגובה בקטע ההערות למטה. הנה שאלה בשבילך, מהו עקרון העבודה של VCB ?