Термоизолаторна вакуумна камера TD12-40.5/1250A, 35 kВ вакуумна тръба

Вакуумни разрядни камери за прекъсване на ток ZN12, ZW7, ZN23, наричани също вакуумни прекъсвачи, са основни компоненти на средновисоковолтовите електрически схеми. Основната им функция е да осъществят включване и изключване на електрическа схема във вакуумна среда с висока диелектрична плътност, както и бързо да погасат дугите, когато токът преминава през нула, като по този начин безопасно и надеждно прекъсват електрическите линии.

І. Основна структура и съставни части

Вакуумната разрядна камера е герметичен електровакуумен уред. Нейната типична структура включва следните системи:

Герметична изолационна обвивка: Обикновено се изработва от стъкло или керамика. Тя поддържа висока вакуумна среда вътре (обикновено под 10 Па) и осигурява основната изолация.

Проводяща система: Съставена от неподвижна проводяща щифта, неподвижен контакт, подвижен контакт, подвижна проводяща щифта и т.н. Подвижният контакт се свързва с външния механизъм за управление чрез подвижната проводяща щифта, за да се осъществят операциите за включване и изключване на схемата.

Системата за контакти: Ключов участък за създаване и гасене на дугите. Материят за контактите на вакуумните разрядни камери за прекъсвачи обикновено е медно-хромов сплав (приблизително 50% мед и 50% хром), който разполага с висока способност за прекъсване на ток, висока устойчивост към електрохимична корозия и добро свойство срещу спиране чрез топлина. Ранните структури на контактите бяха прости цилиндрични, а днес се използва предимно вертикално магнитно чашкова структура, за да се подобри способността за прекъсване на големи токове.

Системата за щитове: Основно се състои от щитова кожух (труба), обвиваща контактите. Нейните функции са: да предотвратят замърсяване на вътрешната стена на изолационната обвивка от метални пари, образувани при горене на дугите; да подобрат разпределението на електрическото поле вътре в разрядната камера; да погълнат част от енергията на дугите и да помогнат за конденсирането на продуктите от горенето на дугите, като по този начин се увеличи капацитета за прекъсване на ток.

Кораб: Тонкостен еластичен елемент от нержавеща стомана, заварен между подвижната проводяща щифта и обвивката. Неговата основна функция е да запазят вакуумната герметичност вътре в разрядната камера, като едновременно позволяват на подвижния контакт да се движи правоъгълно по време на операциите за включване и изключване. Това е ключов компонент за постигане на висока механична животност.

ІІ. Принцип на работа

Принципът на работа на вакуумната разрядна камера се основава на отличните свойства на висока вакуумна среда за изолация и гасене на дугите:

Включване на схемата: Механизмът за управление подтиква подвижната проводяща щифта, така че подвижният и неподвижният контакт се затварят и схемата става проводяща.

Създаване на дуга: Когато контактите се разделят под натоварване, точката на контакт се намалява бързо, а плътността на тока се увеличава значително, което прави металните материали да се стопят и изпари в метални пари. Под действието на силното електрическо поле металните пари се йонизират и образуват вакуумна дуга.

Гасене на дугата: Вакуумната дуга се поддържа от металните пари, изпарирани от материала на контактите. Когато променливия ток естествено премине през нула, дугата временно се гасне, а частиците от металните пари се разпространяват бързо и конденсират на щитовия кожух. Също така разстоянието между контактите се увеличава, а диелектричната плътност на празнината се възстановява бързо, което предотвратява повторното възникване на дугата и окончателно прекъсва схемата.

ІІІ. Основни характеристики и предимства

Технологията на вакуумните разрядни камери разполага със следните значителни предимства:

Безопасност и екологичност: Използва се вакуум като среда за гасене на дугите, без риск от пожар или експлозия, не се изпускат отровни и вредни газове и не се причинява замърсяване по време на експлоатация.

Отлични характеристики: Бързо гасене на дугата, силна способност за прекъсване на ток, дълга електрична и механична животност.

Лесна поддръжка: Малък обем, леко тегло, компактна структура, почти без нужда от поддръжка и надеждна експлоатация.

Спестяване на енергия и материали: Ниска енергийна консумация, малко требуема оперативна енергия и малко разходи за материали.

ІV. Области на приложение

Като основен компонент, вакуумните разрядни камери се използват широко в следните области:

Електрическа енергетика: Основно се използват във вакуумните прекъсвачи на електрическите подстанции и мрежи, както и във вакуумните прекъсвачи за крайни потребители на електрическата мрежа, покривайки напрежителни нива от 10 kV, 35 kV до по-високи стойности.

Промишленост: Широко се използват в електрическите разпределителни системи и уредите за управление на електродвигателите в промишлеността като металургия, рудничество, петрол, химия, железопътни линии и т.н.