עם הפיתוח המתמשך של מערכות החשמל, גובר גם היישום של מפסקי ואקום, דבר שאינו נפרד מהיתרונות שלהם.עם זאת, תמיד יש כמה חסרונות. לדוגמה, בעיית מתח היתר של מפסקי ואקום השפיעה במידה מסוימת על מהירות הפיתוח שלהם. לכן, עלינו למצוא דרכים להפחית או למנוע מתח יתר במפסקי ואקום. למטה, מפסק ואקום של Huadian|יצרן מפסק ואקום VS1 יסביר את סוגי מתח יתר ואמצעי הגנה הקשורים למפסקי ואקום.
I. סוגי מתח יתר עיקריים של מפסקי ואקום
מתחי יתר הפעלה של מפסקי ואקום מתרחשים בעיקר במהלך תהליך הפתיחה (השבירה), ושלושת הסוגים הבאים נפוצים:
1. זרם-מתח יתר חיתוך
מנגנון: למפסקי ואקום יש יכולות{0}}כיבוי קשת חזקות במיוחד. כאשר קוטעים זרם AC קטן (כגון זרם ההתחלה של שנאי או מנוע לא טעונים), הזרם עלול להיות מנותק בכוח (כלומר, -חותך זרם) לפני נקודת האפס- הטבעית שלו. בשלב זה, האנרגיה המגנטית המאוחסנת בעומס האינדוקטיבי (כגון פיתולי מנוע) תומר לאנרגיית שדה חשמלית, ותטעין את הקיבול המקביל של העומס, ובכך תיצור מתחי יתר גבוהים במיוחד.
מאפיינים: משרעת מתח היתר קשורה לגודל ערך החיתוך-הזרם ולשראות העומס. ככל שערך החיתוך הנוכחי- גדול יותר, כך מתח היתר גבוה יותר. זהו הסוג הנפוץ ביותר של מתח יתר במפסקי ואקום.
2. מתח-יתר-הצתה חוזרת (-תדירות מרובה מתח-יתר-הצתה)
מנגנון: לאחר הפעלת מפסק, המרחק בין המגעים קטן מאוד. אם מתח ההתאוששות (מתח התאוששות תדר הכוח) בין המגעים גבוה מעוצמת הבידוד של מדיום המגע במהלך ההפסקה, הפער יתקלקל שוב (-הצתה מחדש). עקב ההתאוששות המהירה ביותר של מדיום הוואקום, תהליך זה עשוי להתרחש מספר פעמים תוך מיקרו-שניות (הצתה מחדש-בתדירות גבוהה-). כל הצתה מחדש מלווה בהכחדה של זרם- בתדירות גבוהה והזרקת אנרגיה מחדש, תוך שאיבת אנרגיה רציפה לתוך העומס באמצעות אפקט מצטבר, מה שגורם למתח היתר לעלות צעד אחר צעד.
מאפיינים: סוג זה של מתח יתר הוא בעל תלילות גבוהה ומשרעת גדולה, המהווה איום משמעותי על בידוד-הפניות ובידוד האורך של מנועים. היא מתרחשת בעיקר בעת הפרעה של-מנועי מתח גבוה או שנאים לא טעונים.
3. מתח יתר של הפסקת עומס קיבולי
מנגנון: בעת הפסקת בנק קבלים נוצרים מתחי יתר-במשרעת-גבוהים ובתדירות גבוהה עקב הצתה- מחדש בקשת. אם המפסק נדלק מחדש- לאחר הפסקה, זה שווה ערך לקבוצה אחת של קבלים טעונים שכבר נפרקת לקבוצה אחרת של קבלים דרך הקשת, ויוצרות תנודות בתדר גבוה-, מה שמוביל לעלייה חדה במתח.
מאפיינים: מצב זה עלול ליצור מתחי יתר גבוהים במיוחד (בדרך כלל פי 2-3 או אפילו גבוהים מהמתח לאדמה), מה שמאיים קשות על בטיחות הקבלים והמפסקים עצמם.
II. אמצעי הגנה מפני מתח יתר למפסקי ואקום
עבור סוגי-מתח היתר שהוזכרו לעיל, הגנה מושגת בדרך כלל באמצעות שילוב של "חסימה" (הפחתת ערך החיתוך- הנוכחי) ו"ניקוז" (מתן נתיב פריקה או קליטת אנרגיה). אמצעי הגנה נפוצים כוללים את הדברים הבאים:
1. התקנת נגד-סופג קבלים (התקן קליטה של RC)
עיקרון: מורכב מנגד (R) וקבל (C) המחוברים בטור ובמקביל בצד העומס.
קבל (C): מפחית את עכבת הנחשולים של העומס, מאט את עליית מתח היתר, ובכך מפחית את רכיב התדר הגבוה- של מתח יתר הדלקה מחדש.
נגד (R): מפזר אנרגיה, מדכא תנודות ומונע תהודה בין הקבל לשראות העומס.
תרחישים ישימים: משמש בעיקר להגנה על מנועים ושנאים, יעיל במיוחד בדיכוי מתחי-יתר מרובים של הצתות ומתחי יתר של-זרם.
יתרונות: אפקט הגנה יציב, המגביל הן את המשרעת והן את התלולות של מתחי יתר.
חסרונות: גודל גדול יותר, עלות גבוהה יותר וצריכת אנרגיה עקב חימום נגד-לטווח ארוך.
2. התקנה של בולמי נחשול אבץ (MOA)
עיקרון: ניצול מאפייני הוולט הלא-ליניאריים המצוינים -אמפר של וריסטורי תחמוצת אבץ. תחת מתח הפעלה רגיל, המעצר נמצא במצב התנגדות- גבוה (זרם דליפה ברמת מיקרו אמפר-); כאשר מתח יתר מתרחש וחוצה את סף הפעולה, הוא מוליך במהירות, פורק את אנרגיית מתח היתר לאדמה, ובכך מהדק את המתח בטווח שבו יכול בידוד הציוד לעמוד.
הבדל סוג:
בולמי נחשול מסוג הפצה רגילים: משמשים בעיקר להגבלת מתח יתר של ברק.
בולמי נחשולים ייעודיים מסוג מכונה מסתובבת: תוכננו במיוחד להגנה על מנועים, הכוללים מתח שיורי נמוך יותר והתאמה טובה יותר לרמת הבידוד של המנוע.
תרחישים ישימים: משמש בעיקר להגבלת מתחי יתר של-זרם. יש לציין כי לבולמי נחשול רגילים יש מהירות תגובה איטית למתחי-יתר מרובים בקצוות מובילים של גלים תלולים, ואפקט ההגנה עשוי להיות מוגבל; בדרך כלל יש להשתמש בהם בשילוב עם RC (Resistant Current Arresters).
3. התקן מסנן של קבל-משרן (L-C).
עקרון: משרן (L) מחובר בסדרה עם קבל (C) במקביל בצד העומס. המשרן חוסם זרם-תדר גבוה, והקבל מפחית את קצב שינוי המתח (du/dt). השילוב מסנן ביעילות רכיבי תנודות בתדר גבוה-, ומאט באופן יסודי את תהליך הצטברות מתח היתר.
תרחישים ישימים: מיקומים עם דרישות הגנת מתח יתר גבוהות במיוחד (למשל, מנועים מיוחדים, ציוד קריטי).
4. בחר מפסק ואקום עם ערך חיתוך זרם- נמוך
עיקרון: התייחסות למתח היתר במקורו. ערך החיתוך הנוכחי- של מפסק ואקום קשור קשר הדוק לחומר המגע. שימוש בחומרי מגע-זרם-נמוכים-(לדוגמה, CuCr (נחושת-כרומיום) עם עיבוד מיוחד) יכול להפחית את ערך החיתוך הנוכחי- לרמה נמוכה מאוד (למשל, 0.5A - 2A), ובכך להפחית משמעותית את אמפליטודת המתח של המקור שלו.
הערכה: זהו אמצעי ההגנה האידיאלי ביותר, אך בשל מגבלות עיבוד החומר והעלות, לפעמים יש צורך להשתמש בו בשילוב עם התקני הגנה אחרים.
5. התקן נגד מקביל או קבל
עקרון: חבר נגד או קבל במקביל על פני מגעי המפסק.
נגד מקביל: מפחית את קצב עליית מתח ההתאוששות במהלך ההדלקה מחדש, מקטין את ההסתברות להתלקחות מחדש.
קבל מקביל: מפחית את תלילות מתח ההתאוששות בין המגעים.
הערכה: שיטה זו משולבת בדרך כלל בתכנון הפנימי של המפסק; התקנת שטח נדירה.
סיכום והמלצות בחירה
ביישומים הנדסיים מעשיים, מדד בודד אינו משמש לעתים קרובות בנפרד. במקום זאת, נעשה שימוש בשילוב של אמצעי הגנה על סמך הערך והחשיבות של החפץ המוגן:
עבור שנאים/קווים רגילים: בדרך כלל נבחרים מפסקי ואקום בעלי ערך -זרם-נמוך-, כאשר בולמי מתח תחמוצת אבץ לשימוש כלליים- מותקנים בצד פס המסילה להגנה על גיבוי.
עבור מנועי מתח גבוה-: למנועים יש רמות בידוד נמוכות יותר והם רגישים לנחשולים תלולים. מומלצת תכנית הגנה משולבת באמצעות בולמי RC (לדיכוי מתחי יתר של הצתה והפחתת תלילות) ומעצמי נחשולים ייעודיים למכונות חשמליות מסתובבות (כדי להגביל מתח יתר מסוג -אנרגיה).
לבנקי קבלים: מומלץ להתקין בולמי נחשולי תחמוצת אבץ ללא רווחים (מיועדים להגנה על קבלים) בצד המפסק, רצוי קרוב לקבלים. לפעמים, יש צורך גם בכורים סדרתיים כדי לדכא זרמי פריצה ומתחי יתר.
Shaanxi Huadian Electric Co., Ltd., שהוקמה בשנת 2007, הייתה מעורבת עמוקה בתחום של ציוד בקרת מתג חלוקת חשמל במשך חמש עשרה שנים. לא רק השתתפנו במחקר ופיתוח של מפסק הוואקום המגנט הקבוע המקומי VS1/VEGM, אלא גם משקיעים כמעט 7%-8% מההכנסות השנתיות שלנו במו"פ, אך ורק כדי להתגבר על נקודות כאב בתעשייה ולהגן על תפעול בטוח של מערכות חשמל. סדרת ה-VEGM הראשית שלנו מאמצת עיצוב מוט אטום מוצק{{10}. תוך שימוש בטכנולוגיית APG, מפסק הוואקום והטרמינלים היוצאים העליונים והתחתונים משובצים לחלוטין בשרף אפוקסי בעל ביצועים גבוהים. זה לא רק פותר לחלוטין את בעיית שחיקת האבק והלחות של הבידוד, אלא גם משפר את עמידות המפסק בפני זעזועים מכניים. בין אם בקור העז של גבהים או בסביבה המאובקת של מפעלי תעשייה, מפסקי החשמל של Shaanxi Huadian יכולים לפעול ביציבות. אנא צור איתנו קשר:pannie@hdswitchgear.com.
