55. Вакуумные выключатели

Электрическая прочность вакуума (10^-4 Па) в десятки раз больше, чем воздуха. Длина свободного пробега заряженных частиц больше чем размеры разрядной камеры. Поэтому ударная ионизация вакуумных выключателей не происходит. А разрядный ток носит эмиссионный характер. Т.е. при горении дуги за счет авто и термоэлектронной эмиссии с поверхности контактов выключателей происходит эмиссия или выделение заряженных частиц, поток которых поддкрживает горение дуги. При этом происходит расплавление металлов контактов в отдельных точках и происходит эррозия контактных поверхностей, которая с увеличением тока дуги быстрее возрастает. Эррозия контактов является основной причиной ограничивающей ток отключения. Электрическая прочность в вакууме восстанавливается значительно быстрее, чем в других типах выключений, что объясняется очень интенсивной диффузией частиц в окружающее пространство. В момент перехода через вакуум дуга гаснет (в первый момент), а оставшеися промежутки пары металла мгновенно (7-10 мкс) компенсируюся на деталях гасительной камеры, восстанавливая электрическую прочность.

В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда — вакуумной дуги, существование которой поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, проводит электрический ток, поэтому ток протекает между контактами до момента его перехода через ноль. В момент перехода тока через ноль дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7—10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. В то же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение.

П ри токах более 10кА для уменьшения плавления контактов дугу заставляют вращаться под действием собственного магнитного поля, с использованием спиральных засечек на контактных поверхностях. Магнитное поле создается током отключения. А уже при токах 40 кА и более применяют контакты, в которых используется предельное магнитное поле, которое обеспечивает переход от сжатой дуги к диффузной дуге, состоящей из большого количества элементарных нитей.

Конструкция вакуумной камеры состоит из пары контактов 4 и 5, один из которых является подвижным 5, заключенных в ваккумно-плотную оболочку, спаянную из керамических или стеклянных изо-ляторов 3 и 7, верхней и нижней металлических крышек 2 и 8 и ме-таллического экрана 6. Перемещение подвижного контакта относи-тельно неподвижного обеспечивается путем применения сильфона 9. Выводы камеры 1 и 10 служат для подключения ее к главной токове-дущей цепи выключателя.

Основу выключателя составляет изоляционная вакуумная камера. Изготовлена из специальной керамими или стекла. Внутри нее размещаются контакты и электростатические экраны, предназначенные для защиты от паров металла, в стенах камеры, а также для выравнивания распределения напряжения по камере. ВДК применяет контакты, достаточно сложной конфигурации, выполненные из специальных сплавов. Металлы контакта должны обладать механической прочностью, высокой проводимостью, стойкостью к эррозии и свариванию (в вакууме практически отсутствует окисление контакта), но значительно возрастает склонность к свариванию. Противоречивые требования удовлетворяются применением материалов, в основе которых лежит медь или серебро. Дальше добавляется хром, вольфрам висмут. Из-за высокой ионизирующей способности вакуума возможен срез тока и гашение дуги при токе не равным нулю. При этом запасенная энергия магнитного поля приводит к перенапряжению. Поэтому в шкафах КРУ с вакуумными выключателями как правило устанавливается ограничитель перенапряжения. определенно влияние на процесс среза тока оказывает состав композита для контактных соединений, который мягко подводит ток к нулю(серебро и вольфрам).

Достоинства: более высокая надежность и меньшие затраты на обслуживание.

Недостатки: из-за высокой скорости восстановления электрической прочности и магнитного дутья быстрое гашение дуги приводит к перенапряжению.

ВВ/TEL-10-31,5-2000 Q

BB- наименование серии

10- номинальное напряжение

31,5 кА – номинальный ток отключения

2000 А – ток длительного режима

Q – сверхбыстродействующий