Fenomenele trecerii curentului prin zero, - deconectarea curentului electric în vid

Pagina 4 din 11

2.3. Fenomenele asociată cu dezactivarea când curentul trece prin zero

Principiile de bază de închidere
In toate comutatoarele de medie tensiune se utilizează efectul trecerii naturale prin zero AC (de 2 ori ale perioadei sau la fiecare 10 ms pentru 50 Hz AC) curent de declanșare.
Faza de Iminenta arc electric

La stabilirea unui curent de defect de circuit de contact întrerupător de deschidere nu are nici un efect imediat asupra fluxului de curent. Pe o suprafață de contact din ultimele puncte ale densității curentului devine foarte mare, provocând topirea locală a contactelor și formarea unui pod metalic lichid. Deoarece contactele continuă să fie deschis, podul curent încălzit devine instabilă, iar diferența este exprimată prin apariția unor arcuri electrice focalizate în vapori de metal, având ca rezultat ruperea podului lichid. Arc tensiune, care are loc pentru vid relativ scăzută este electromotoare rețelele generatoare forță de tensiune joasă sau înaltă: astfel, tensiunea arcului nu este afectată în mod substanțial, și nu pentru a limita trecerea curentului prin circuit.
Acest arc funcționează în dispersie mod sau într-un mod concentrat prezentat în secțiunea anterioară, se poate trece de la un mod la altul și menținut până la trecerea curentului prin zero.
Faza de recuperare după trecerea curentului prin zero
Laboratorul VOLTAC2531 98/12/04/009

Fig. 6. succes curent (sursa de date: Merlin Gerin) întrerupere
În cazul în care nu se poate stabili plasma, care a furnizat până la acest punct fluxul de curent, în timp, decalajul se va risipi foarte repede, pentru următoarea jumătate de ciclu al curentului. Apoi, terminala a trecut de la stat la izolator conductor stare apare tensiune tranzitorie de recuperare (TVR), o schemă predeterminată. În caz de tensiune a circuitului TVR scurt apare ca urmare a unor oscilații între capacitances rețelei locale și a bobinelor de inducție. Această tensiune, în faza sa inițială, are aproximativ forma (1-cosinus), cu o frecvență caracteristică pentru rețelele de medie tensiune, de ordinul a câteva zeci de kHz și atinge o valoare maximă care depășește tensiunea de alimentare normală, ceea ce corespunde unei creșteri medii vitezei de kV câteva / ms. Dacă noul dielectric mediu izolator rezista la stres mecanic, care este aplicată, deconectarea curentului este de succes (vezi. Fig. 6).
Dezactivarea în vid
Pentru a determina condițiile pentru un curent de călătorie de succes, este necesar să se studieze fenomenele care au loc în apropierea curentului zero, în plasma unui arc electric într-un vid.
curent post-descărcare
Până la sfârșitul ciclului de jumătate curent scade mai repede decât mai este o rețea de curent de vârf și mai mare frecvență (di / dt = u I). Arcul electric se deplasează în modul de disipare sub vid și aproape de zero curent Acum există doar un singur loc catod. In contrast, spatiul dintre piesele este încă plin cu plasma reziduală în general neutră, constând din electroni, ioni și particule neutre produse de arc anterior. La momentul trecerii curentului prin zero la fața locului ultimul catod dispare, deoarece nu există nici o tensiune de arc. Astfel, nu mai porțiune de emisie care emit particule încărcate (electroni și ioni) necesare pentru a transfera curent electric. Din acest punct între cele două contacte o tensiune cu polaritate opusă tensiunii arcului anterior (TVR): fostul anod devine negativ în ceea ce privește fostul catod și repels electroni. Curentul din circuit este acum reprezintă numai curentul ionic extras din fosta plasmă anod rezidual, care se diluează: acest curent este de polaritate opusă în raport cu curentul în arc se numește post-descărcare. Astfel, fostul anodul nu mai este în contact cu plasma neutră încă prezentă în spațiul dintre terminale: un anod separat de plasma anumit spațiu, cum ar fi ecranare, ceea ce explică lipsa de electroni suspicioși sub efectul tensiunii negativ al fostei anodului, iar prezența ionilor numai pozitivi care a depăși limita plasmatică neutru și apoi accelerat la fostul anod. Astfel, tensiunea care apare între prima și fostul anod-catod este aplicat numai peste grosimea spațiului (membrana) separarea plasmei neutre și anod fostul. În plus, prezența în acel spațiu de încărcare spațiu pozitiv îmbunătățește câmpului electric la suprafața anodului a fostei, tensiunea este mai mare decât intensitatea medie a câmpului corespunzător la TVR valoare, împărțită la grosimea învelișului (vezi. Fig. 7). Grosimea spațiului din jurul fostul anod este proporțională cu tensiunea dintre plasmă neutră și electrod și este invers proporțională cu densitatea de ioni pozitivi: adică grosimea crește cu o schimbare la TVR, iar rata de creștere crește ca plasma este diluată. În cazul în care limitele spațiului fostei atinge plasma reziduală catod dispare, deoarece toate taxele sale utilizate post-descărcare de curent, care merge la zero. Aceste fenomene au loc într-o perioadă foarte mică de timp: durata totală a trecerii curentului post-descărcare este de obicei 1 - 10 microsecunde (a se vedea figura 8 ..).

Motive pentru non-persoane cu handicap
câmp electric

Seria 1: E pe suprafața fostului anod
Seria 2: LTTVR / grosime a spațiului, câmpul mediu în spațiul
Seria 3: UTVR / distanța între contactele
Fig. 7. Un câmp electric pe suprafața primei și anodul corespunde câmpului mediu dintre electrozi
Pentru a menține curentul necesar pentru mecanismele de formare a sarcinilor electrice au servit drept spoturi cu catod anulat fostul catod.
Primul mecanism este posibila ionizarea vapori de metal neutru prezent în spațiul dintre contactele. Ionizarea apare mai simplu, mai mare densitatea particulelor neutre. Dacă densitatea vaporilor este foarte ridicată (zona puternic încălzită pe contactele, emit o cantitate mare de vapori de metal), curentul nu este în general dezactivat: nici o creștere a TVR, și este o „non-termic cu handicap“.
Dacă densitatea particulelor neutre este suficient de mare încât forța de vid electrică a scăzut (până la aproximativ un minim al curbei Paschen), curentul poate fi oprit, dar spațiul dintre contacte nu poate rezista la TVR tensiune aplicată și în timpul creșterii defalcare TVR are loc, adică este o " izolatoare fără handicap. " Al doilea mecanism posibil este apariția petelor de catod pe fostul anod. În acest scop, prima pe suprafața anodului trebuie să fie create condiții la nivel local emițătoare de electroni:

1. emisie termo-electron dacă există un punct încălzit, care are loc atunci când anodul cuprinde un metal refractar (W);
2. emisie de emisie sau câmp combinat T.F. în cazul în care câmpul electric este puternic pe suprafața, în unele zone, caracterizate printr-o mare factor de intensificare p.

Sa observat anterior că câmpul electric pe suprafața anodului prima are loc la valori ridicate ale TVR de depozit, deoarece grosimea spațiului (manta), în această etapă, este mică,
și devine mai mică cu creșterea densității de ioni. În același timp, fostul anod este bombardat de ioni accelerat primite în spațiul (cochilie) de TVR, care provoacă încălzirea locală. Astfel, probabilitatea de spoturi cu catod pe fostul anod este mai mare cu cât densitatea ionilor din plasma reziduală, care este însoțită de o creștere a densității particulelor neutre care inhibă coliziunea ionilor rapizi emise de spoturile cu catod, ter- malize lor (aproape medie de energie la temperatura de plasmă) și încetini difuzarea lor la momentul trecerii curentului prin zero. În cazul în care densitatea plasmei la momentul trecerii curentului prin zero este destul de scăzut, creând un condiții de închidere de succes posibile: curentul este oprit, iar în spațiul dintre contactele se menține tensiunea de recuperare de la ieșire la o valoare mai vârf. Cu toate acestea, în ceea ce privește întrerupătoare de circuit de vid nu se poate vorbi despre asigurarea completă într-o călătorie de succes, atunci când această etapă este depășită. De fapt, în termen de câteva milisecunde după oprirea interiorul modificărilor de comutare continuă să aibă loc, și poate fi o defalcare dielectrică:

1. Particulele generate în timpul fazei de arc electric, pot fi separate de pereți prin vibrații și / sau forțe electrostatice;
2. zone în contact reflow pot fi formate din picături de metal sub acțiunea forțelor electrostatice;

Laborator VOLTA S2325 97/03/27/022

Fig. 8. Curentul post-descărcare este o durată foarte mare, aproximativ 40 microsecunde, testul pentru disjunctorului capacitatea maximă de rupere

1. solidificarea metalului lichid poate determina modificări în suprafața de contact sau pentru a elibera gazele dizolvate.

De asemenea, se întâmplă că, atunci când întrerupătorul de circuit de vid a fost testat pe capacitatea de rupere final, după călătoria aparent de succes, de multe ori o defalcare dielectrică târzie (a se vedea figura 9 ..), care poate fi:

daune instabile (care durează câteva microsecunde), deoarece comutatorul se oprește curentul de înaltă frecvență care rezultă din descărcarea de gestiune. În cazul în care apare o defalcare instabilă pentru mai mult de un sfert de frecvență comerciale, după trecerea perioadei curentului prin zero, acest defect este clasificat ca fiind de descărcare disruptivă instabilă (NSDD) și din cauza ofertei insuficiente de puterea dispozitivului (în acest sens, în conformitate cu 60056 standardul IEC numărul maxim NSDD pentru finaliza o serie de teste cu privire la capacitatea de comutare de rupere este de trei defalcare);

încărcare completă, iar în acest caz, din nou, nu există curent de frecvență comerciale, după o perioadă mai scurtă sau mai lungă de pe (de ordinul a 0,1 - 1 ms).

Laborator VOLTA S2321 97/03/11/012

Fig. 9. EXEMPLUL străpungere dielectrică târziu