În lumea electrică și electronică, există multe cazuri în care are loc nenorocirea. Aceasta va duce la daune grave clădirilor, birourilor, caselor, școlilor, industriilor etc. Încrederea în tensiune și curent nu este corectă, deși sunt luate măsuri de siguranță. Odată instalate întrerupătoarele, acesta va controla creșterea bruscă a tensiunii și curentului. Va ajuta la orice accident. Întrerupătoarele sunt ca inima sistemului electric. Există diferite tipuri de întreruptoare în care acestea sunt instalate în funcție de clasificarea sistemului. În casă, sunt utilizate diferite tipuri de întrerupătoare, iar pentru industrii, se utilizează un alt tip de întreruptoare. Să discutăm în detaliu diferitele tipuri de întrerupătoare și importanța lor.
Ce este un întrerupător?
Un întrerupător electric este un dispozitiv de comutare care poate fi acționat automat sau manual pentru protejarea și controlul sistemul de alimentare electrică . În sistemul modern de alimentare, designul întrerupătorului s-a schimbat în funcție de curenții uriași și pentru a preveni arcul în timpul funcționării.
Întrerupător de circuit
Electricitatea care vine la case, birouri sau școli sau industrii sau în orice alte locuri din rețelele de distribuție a energiei formează un circuit mare. Acele linii care sunt conectate la centrala electrică care se formează la un capăt se numesc sârmă fierbinte și celelalte linii care se conectează la sol formând un alt capăt. Ori de câte ori încărcătura electrică curge între aceste două linii, ea dezvoltă potențial între ele. Pentru circuitul complet, conectarea sarcinilor (aparatelor) oferă rezistență la fluxul de încărcare și întregul sistem electric din interiorul casei sau al industriilor va funcționa fără probleme.
Acestea funcționează ușor atâta timp cât aparatele au o rezistență suficientă și nu provoacă supracurent sau tensiune. Motivele pentru încălzirea firelor sunt prea multă încărcare care curge prin circuit sau scurtcircuitarea sau conectarea bruscă a firului fierbinte la firul de masă ar încălzi firele, provocând un incendiu. Întrerupătorul va preveni astfel de situații care pur și simplu întrerup circuitul rămas.
Funcționarea de bază a tipurilor de întreruptoare
Ei bine, suntem conștienți de ceea ce este un întrerupător . Acum, această secțiune explică mai departe principiul de funcționare al întrerupătorului .
În calitate de inginer electric, este crucial să cunoaștem funcționarea acestui dispozitiv, nu numai un inginer, ci pentru toți oamenii care se află în acest domeniu, trebuie să fie conștienți de acest lucru. Dispozitivul include o pereche de electrozi în care unul este static, iar celălalt este mobil. Când cele două contacte fac un contact, circuitul se închide și atunci când aceste contacte nu sunt împreună, circuitul se mută într-o stare închisă. Această operațiune depinde de necesitatea lucrătorului dacă circuitul trebuie să fie într-o stare DESCHIS sau ÎNCHIS în faza inițială.
Condiția 1: Să presupunem că dispozitivul este închis în prima etapă pentru a crea un circuit, atunci când se produc vreo deteriorare sau când lucrătorul se gândește să DESCHIDĂ, atunci indicatorul logic stimulează releul de declanșare care deconectează ambele contacte oferind mișcare la bobina mobilă care este îndepărtată de bobina constantă.
Această operațiune pare a fi atât de simplă și ușoară, dar adevărata complicație este că atunci când un număr de contacte sunt la un loc, atunci va exista o mare variație temporală a potențialului între câteva contacte care facilitează tranziția electronică mare de la potențial ridicat la potențial scăzut. În timp ce acest decalaj temporar dintre contacte funcționează ad dielectric pentru ca electronii să se deplaseze de la unul la altul electrod.
Când variația potențială este mai mult decât forța dielectrică, atunci va exista o mișcare a electronilor de la un electrod la altul. Acest lucru ionizează modul dielectric care ar putea conduce la crearea unei aprinderi uriașe între electrozi. Această aprindere este denumită ca ARC . Chiar și această aprindere rămâne câteva microsecunde, deține capacitatea de a deteriora întregul dispozitiv de întrerupere, provocând daune întregului echipament și carcasă. Pentru a elimina această aprindere, capacitatea dielectrică care separă cei doi electrozi trebuie stinsă înainte ca circuitul să fie deteriorat.
Fenomenul arcului
În timpul funcționării întreruptoarelor, arcul este cel care trebuie observat în mod clar. Asa ca fenomen de arc în întrerupătoare are loc în momentul cazurilor defecte. De exemplu, atunci când există un flux extins de curent peste contacte înainte ca abordarea defensivă să aibă loc și să inițieze contactele.
În momentul în care contactele sunt în stare DESCHISĂ, atunci zona de contact scade rapid și se întâmplă creșterea densității curentului din cauza curentului uriaș SC. Acest fenomen se îndreaptă spre creșterea temperaturii și această generație de căldură este suficientă pentru mediul de întrerupere ionizant. Mediul ionizat funcționează pe măsură ce conductorul și arcul sunt ținute între contacte. Arcul creează o cale de rezistență minimă pentru contacte și va exista un flux de curent imens pe tot parcursul timpului arcului există. Această condiție deteriorează funcționarea întrerupătorului.
De ce se întâmplă Arc?
Înainte de a cunoaște abordările de terminare a arcului, haideți să evaluăm parametrii care sunt responsabili pentru întâmplarea arcului. Motivele sunt:
- Variația potențială care există între contacte
- Particule ionizate care se află între contacte
Această variație potențială care este între contacte este suficientă pentru existența unui arc, deoarece distanța contactului este minimă. În plus, mediul de ionizare deține capacitatea de a păstra arcul.
Acestea sunt motive pentru arc generaţie.
Clasificarea întrerupătoarelor
Diferitele tipuri de întreruptoare de înaltă tensiune includ următoarele
- Întrerupător de aer
- SF6 Circuit Breaker
- Întrerupător de vid
- Întrerupător de ulei
- Întrerupător de aer
Tipuri de întrerupătoare
Întrerupător de aer
Acest întrerupător automat va funcționa în aer, mediul de stingere este un arc la presiune atmosferică. În multe țări, întrerupătorul de aer este înlocuit cu un întrerupător de ulei. Despre întrerupătorul de ulei, vom discuta mai târziu în articol. Astfel, importanța ACB este în continuare o alegere preferabilă pentru a utiliza un întrerupător de aer de până la 15KV. Acest lucru se datorează faptului că întrerupătorul de ulei poate lua foc atunci când este utilizat la 15V.
Întrerupător de tip aer
Cele două tipuri de întrerupătoare de aer sunt
- Întreruptor de aer simplu
- Airblast Circuit Breaker
Întrerupător de aer simplu
Un întrerupător de aer simplu se mai numește întrerupător de circuit încrucișat. În acest caz, întrerupătorul este prevăzut cu o cameră care înconjoară contactele. Această cameră este cunoscută sub numele de jgheab cu arc.
Acest arc este făcut să conducă în el. La realizarea răcirii întrerupătorului de aer, va ajuta un jgheab cu arc. Din materialul refractar se realizează un jgheab cu arc. Pereții interiori ai jgheabului arcului sunt modelate în așa fel încât arcul să nu fie forțat să se apropie. Acesta va intra în canalul de înfășurare proiectat pe un perete al jgheabului de arc.
Gura de arc va avea multe compartimente mici și are multe diviziuni care sunt plăci metalice separate. Aici, fiecare dintre compartimentele mici se comportă ca o jgheab de mini-arc, iar placa de separare metalică acționează ca niște separatoare de arc. Toate tensiunile arcului vor fi mai mari decât tensiunea sistemului când arcul se va împărți într-o serie de arce. Este de preferat numai pentru aplicațiile de joasă tensiune.
Întrerupător de aer cu explozie
Întreruptoarele automate Airblast sunt utilizate pentru o tensiune a sistemului de 245 kV, 420 kV și, de asemenea, chiar mai mult. Întrerupătoarele de circuit Airblast sunt de două tipuri:
- Dispozitiv de explozie axială
- Suflare axială cu contact în mișcare glisantă.
Axial Blast Breaker
În dispozitivul de spargere axial, contactul mobil al aparatului de spargere axial va fi în contact. Orificiul duzei este fixat la contactul unui întrerupător într-o stare normal închisă. O defecțiune apare atunci când este introdusă o presiune ridicată în cameră. Tensiunea este suficientă pentru a menține aerul de înaltă presiune atunci când curge prin orificiul duzei.
Avantajele paharului de circuit Air-Blast
- Se folosește acolo unde este necesară o operare frecventă din cauza energiei arcului mai reduse.
- Nu prezintă riscuri de incendiu.
- De dimensiuni mici.
- Necesită mai puțină întreținere.
- Stingerea arcului este mult mai rapidă
- Viteza întrerupătorului este mult mai mare.
- Durata de timp a arcului este aceeași pentru toate valorile curentului.
Dezavantaje ale întrerupătorului de aer-explozie
- Necesită întreținere suplimentară.
- Aerul are proprietăți de stingere a arcului relativ mai mici
- Conține un compresor de aer de mare capacitate.
- Din joncțiunea conductei de aer, poate exista o șansă de scurgere a presiunii aerului
- Există șansa unei creșteri ridicate a tăierii curentului și a tensiunii.
Aplicarea și utilizările întrerupătorului de aer
- Este utilizat pentru protecția plantelor, mașinilor electrice, transformatoarelor, condensatoarelor și generatoarelor
- Un disjunctor de aer este, de asemenea, utilizat în sistemul de distribuire a energiei electrice și GND aproximativ 15Kv
- De asemenea, este utilizat în aplicații de curent scăzut, precum și curent ridicat și tensiune.
SF6 Circuit Breaker
În întrerupătorul SF6, contactele care transportă curent funcționează în gaz hexafluorură de sulf este cunoscut sub numele de întrerupător SF6. Este o proprietate izolatoare excelentă și o înaltă electro-negativitate. Se poate înțelege că, afinitatea ridicată a absorbției electronilor liberi. Ionul negativ se formează atunci când un electron liber se ciocnește cu molecula de gaz SF6, este absorbit de acea moleculă de gaz. Cele două modalități diferite de atașare a electronului cu moleculele de gaz SF6 sunt
SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F
Ionii negativi care se formează vor fi mult mai grei decât un electron liber. Prin urmare, în comparație cu alte gaze obișnuite, mobilitatea generală a particulei încărcate în gazul SF6 este mult mai mică. Mobilitatea particulelor încărcate este responsabilă în principal de conducerea curentului printr-un gaz. Prin urmare, pentru particulele încărcate mai puțin grele și mai puțin mobile din gazul SF6, acesta capătă o rezistență dielectrică foarte mare. Această proprietate bună de transfer de căldură datorită vâscozității gazoase reduse. SF6 este de 100 de ori mai eficient în mediile de stingere a arcului decât un întrerupător de aer. Este utilizat atât pentru sistemele de energie electrică de medie, cât și de înaltă tensiune de la 33KV la 800KV.
Întrerupătoare de circuit SF6
Tipuri de întrerupătoare în SF6
- Întrerupător SF6 cu întrerupător unic aplicat până la 220
- Două întreruptoare SF6 au întrerupt până la 400
- Patru întreruptoare SF6 au întrerupt automat până la 715V
Întrerupător de vid
Un întrerupător de vid este un circuit în care se folosește un vid pentru a stinge arcul. Are caracter de recuperare dielectrică, întrerupere excelentă și poate întrerupe curentul de înaltă frecvență care rezultă din instabilitatea arcului, suprapus curentului de frecvență de linie.
Principiul de funcționare al VCB va avea doi contacte numite electrozi care vor rămâne închise în condiții normale de funcționare. Să presupunem că atunci când apare o defecțiune în orice parte a sistemului, atunci bobina de declanșare a întrerupătorului se energizează și, în cele din urmă, contactul se separă.
Momentul contactelor întrerupătorului sunt deschise în vid, adică 10-7 până la 10-5 Torr se produce un arc între contacte prin ionizarea vaporilor metalici ai contactelor. Aici arcul se stinge rapid, acest lucru se întâmplă deoarece electronii, vaporii metalici și ionii produși în timpul arcului, se condensează rapid pe suprafața contactelor CB, rezultând o recuperare rapidă a rezistenței dielectrice.
Avantaje
- VCB-urile sunt fiabile, compacte și cu durată lungă de viață
- Ele pot întrerupe orice curent de eroare.
- Nu vor exista pericole de incendiu.
- Nu se produce zgomot
- Are o rezistență dielectrică mai mare.
- Necesită mai puțină energie pentru funcționarea controlului.
Întrerupător de ulei
În acest tip de circuit, se folosește ulei de întrerupător, dar este preferabil uleiul mineral. Acționează mai bine proprietatea izolatoare decât aerul. Contactul în mișcare și contactul fix sunt scufundate în uleiul izolant. Când are loc separarea curentului, atunci contactele purtătoare în ulei, arcul din întrerupător este inițializat în momentul separării contactelor și, din cauza acestui arc, în ulei se vaporizează și se descompune în hidrogen gazos și creează în cele din urmă un bulă de hidrogen în jurul arcului.
Această bulă de gaz foarte comprimată în jurul și arcul împiedică re-lovirea arcului după ce curentul atinge zero treceri ale ciclului. OCB este cel mai vechi tip de întrerupător.
Diferite tipuri de întreruptoare în tipul de ulei
- Întrerupător automat de ulei în vrac
- Întreruptor automat de ulei
Întrerupător de ulei în vrac (BOCB)
În BOCB, uleiul este utilizat pentru arcuirea mediului de stingere și, de asemenea, pentru izolarea mediilor între părțile de împământare ale întrerupătorului și contactele care transportă curent. Se utilizează același ulei izolator pentru transformatoare.
Principiul de funcționare al BOCB spune că atunci când contactele care transportă curent în ulei sunt separate, atunci se generează un arc între contactele separate. Arcul stabilit va produce o bulă de gaz în creștere rapidă în jurul arcului. Contactele în mișcare se vor îndepărta de contactul fix al arcului și acest lucru duce la creșterea rezistenței arcului. Aici rezistența crescută va determina scăderea temperaturii. Prin urmare, formațiunile reduse de gaze înconjoară arcul.
Când curentul trece prin trecerea zero are loc stingerea arcului în BOCB. În vasul complet etanș, bula de gaz este închisă în ulei. Uleiul se va înconjura cu o presiune ridicată asupra bulei, ceea ce duce la un gaz foarte comprimat în jurul arcului. Când presiunea este crescută, deionizarea gazului crește și ea, ceea ce duce la stingerea arcului. Hidrogenul gazos va ajuta la răcirea stingerii arcului în întrerupătorul de ulei.
Avantaje
- Proprietate bună de răcire datorită descompunerii
- Uleiul are o rezistență dielectrică ridicată
- Acționează ca un izolator între pământ și părțile sub tensiune.
- Uleiul folosit aici va absorbi energia arcului în timp ce se descompune
Dezavantaje
- Nu va permite o viteză mare de întrerupere
- Este nevoie de un timp lung de arcuire.
Întrerupător minim de ulei
Este un întrerupător care utilizează ulei ca mediu de întrerupere. Întrerupătorul minim de ulei va plasa unitatea de întrerupere într-o cameră izolatoare la potențialul de tensiune. Dar materialul izolant este disponibil în camera de întrerupere. Necesită o cantitate mai mică de ulei, așa că este numit întrerupător de circuit minim de ulei.
Avantaje
- Necesită mai puțină întreținere.
- Este potrivit atât pentru operare automată, cât și manuală.
- Necesită un spațiu mai mic
- Costul capacității de rupere în MVA este, de asemenea, mai mic.
Dezavantaje
- Petrolul se deteriorează din cauza carbonizării.
- Există posibilitatea de explozie și incendiu
- Deoarece are o cantitate mai mică de petrol, deci carbonizarea crește.
- Este foarte dificil să eliminați gazele din spațiul dintre contacte.
În plus, întrerupătoarele sunt clasificate în funcție de diferite tipuri și acestea sunt:
Pe baza clasei de tensiune
Clasificarea inițială a întreruptoarelor este dependentă de tensiunea funcțională care urmează să fie utilizată. Există în principal două tipuri de întrerupătoare de circuit bazate pe tensiune și acestea sunt:
- Tensiune ridicată - Se va implementa la niveluri de tensiune mai mari de 1000V. Acestea sunt împărțite în continuare în dispozitive de 75kV și 123kV.
- Tensiune scăzută - Se va implementa la niveluri de tensiune sub 1000V
Pe baza tipului de instalare
Aceste dispozitive sunt, de asemenea, împărțite în funcție de locația de instalare, ceea ce înseamnă locații închise sau în aer liber. În general, acestea sunt acționate la un nivel extrem de ridicat de tensiuni. Întreruptoarele închise sunt concepute pentru a fi utilizate intern la clădire sau la cele care au compuși impermeabili. Variația crucială care există între aceste două tipuri este construcțiile de ambalare și compușii, în timp ce designul intern, cum ar fi echipamentul actual de funcționare și funcționalitatea, este aproape similar.
Pe baza tipului de design extern
În funcție de proiectarea fizică a construcției, întrerupătoarele sunt din nou de două tipuri:
Tip rezervor mort - Aici, echipamentul de comutare este situat în vas la potențialul de bază și acesta este închis de mediul de protecție și de întrerupătoare. Acestea sunt în mare parte utilizate în statele SUA.
Tip rezervor live - Aici, echipamentul de comutare este situat în vas la potențialul maxim și acesta este închis de mediul de protecție și de întrerupătoare. Acestea sunt în mare parte utilizate în Europa și statele asiatice
Pe baza tipului de mediu de întrerupere
Aceasta este categorizarea crucială a întrerupătoarelor. Aici, dispozitivele sunt clasificate în funcție de abordarea distrugerii arcului și de mediul de întrerupere. În general, ambii au apărut ca parametri cruciale în construcția întreruptoarelor și au condus ceilalți factori de construcție. În principal, uleiul și aerul sunt utilizate ca medii de întrerupere. În afară de acestea, există și hexafluorură de sulf și vid care acționează ca medii de întrerupere. Aceste două sunt cele mai utilizate în zilele noastre.
Întrerupătoare de circuit HVDC
Este un dispozitiv de comutare care obstrucționează fluxul general de curent în circuit. Atunci când se produc vreo deteriorare, distanța creează între contactele mecanice din dispozitiv și astfel întrerupătorul se deplasează în stare DESCHIS. Aici, întreruperea circuitului este oarecum complicată, deoarece fluxul de curent este doar unidirecțional și nu există curent nul. Utilizarea crucială a acestui dispozitiv este de a obstrucționa gama de înaltă tensiune a DC în circuit. În timp ce circuitul de curent alternativ obstrucționează perfect arcul la starea curentului nul, deoarece disiparea energiei este aproape zero. Distanța de contact trebuie să recâștige capacitatea dielectrică de a suporta nivelul de recuperare temporară a tensiunii.
Funcționarea HVDC
În cazul dispozitivelor de rupere a circuitului de curent continuu, problema este mai complicată, deoarece unda de curent continuu nu va avea curenți nuli. Și obstrucția obligatorie a arcului duce la dezvoltarea unor nivele imense de tensiune de recuperare tranzitorie și repornește neavând obstrucție a arcului și provoacă daune finale contactelor mecanice. În construcția dispozitivului HVDC, cel mai mult unul a rezistat trei probleme și acestea sunt:
- Obstrucția restrângerii arcului
- Intemperanța energiei stocate
- Generarea de curent nul artificial
Întrerupătoare standard
Aceste dispozitive respectă în mod crucial funcționalitatea dispozitivului. Aceste întreruptoare standard sunt unipolare și bipolare.
Întrerupătoare unipolare
Aceste dispozitive dețin caracteristicile
- Cel mai utilizat în aplicații de uz casnic
- Protejează un singur fir electric
- Acestea livrează aproape 120V de tensiune circuitului
- Ei dețin capacitatea de a gestiona 15 amperi la 30 amperi
- Întrerupătoarele unipolare sunt în trei varietăți și sunt de dimensiuni complete (având o lățime de 1 inch), jumătate (având lățimea de jumătate de inch) și duble (având lățimea de un inch formată din două comutatoare și gestionează un cuplu de circuite).
Întreruptoare cu dublu pol
Aceste dispozitive dețin caracteristicile
- Acestea livrează aproape 120V / 240V de tensiune circuitului
- Ei dețin capacitatea de a gestiona 15 amperi la 30 amperi
- Utilizat în principal în aplicații uriașe, cum ar fi încălzitoare și uscătoare
- Protejează două fire energizate
În acest articol, diferitele tipuri de întrerupătoare de circuit, adică întrerupător de aer, întrerupător SF6, întrerupător de vid și întrerupător de ulei au fost discutate într-un scurt detaliu doar pentru a înțelege concept de bază despre aceste întreruptoare . Și subdiviziunea lor este, de asemenea, discutată împreună cu avantaje și dezavantaje. Am discutat fiecare concept foarte clar. Dacă nu ați înțeles niciunul dintre subiecte, considerați că lipsesc orice informații sau pentru a implementa orice proiecte electrice pentru studenții ingineri, vă rugăm să nu ezitați să comentați în secțiunea de mai jos.
