תאיתור ואקואום TD12-40.5/1250A, צינור ואקואום של 35 קילווולט

ZN12 ZW7 ZN23 חללים כיבוי ואקום, המכונים גם צינורי מתג ואקום, הם חלקים מרכזיים בציונות מתח גבוה ובינוני, ותפקידם העיקרי הוא להפעיל את החיבור וההפרדה של מעגל חשמל באמצעות מדיום בידוד גבוה בסביבת ואקום, וכבה את הקשת במהירות כאשר הזרם עובר אפס, כדי לנתק את קווי החשמל בצורה בטוחה ואמינה.

א. מבנה בסיסי וחלקים מרכיבים

חלל כיבוי ואקום הוא מכשיר אלקטרו-אקום אטום, ומבנו האופייני כולל את המערכות הבאות:

מעטפה בידוד אטומה: בדרך כלל עשויה מזכוכית או קרמיקה, ומשמשת לשמור על מצב הוואקום הגבוה בתוך המכשיר (רמת הוואקום בדרך כלל מתחת ל-10 פסקל), וגם לספק בידוד ראשי.

מערכת מוליכות חשמל: מורכבת מקט מוליך סטטי, מגע סטטי, מגע תנועתי, קט מוליך תנועתי וכו'. המגע התנועתי מחובר למנגנון הפעלה חיצוני באמצעות הקט המוליך התנועתי, כדי לבצע פעולות פתיחה וסגירה.

מערכת מגעים: היא החלק המרכזי ליצירה וכבוי הקשת. החומר למגעים של חללי כיבוי ואקום למתגים נעשה בדרך כלל מסגת נחושת-כרום (נחושה וכרום בכל אחד מהם כ-50%), וחומר זה מציג יכולת כיבוי גבוהה, עמידות מפני קורוזיה חשמלית ותכונות טובות מפני התכות מזהב. מבנה המגעים היה במקור עגול פשוט, ומודרנית נעשה שימוש בדרך כלל במבנה כוס עם שדה מגנטי אורכי, כדי לשפר את יכולת כיבוי זרמים גדולים.

מערכת מסך: בעיקרה מורכבת ממכסה מסך (צילינדר) המקיף את המגעים. תפקידה כולל: מניעת זרם מתכת הנוצר מהבעירת הקשת להזהם על דופן המעטפה הבידוד; שיפור התפלגות השדה החשמלי בתוך חלל הכיבוי; ופיגוע חלק מהאנרגיה של הקשת, כדי לעזור לדגיק את תוצרי הבעירת הקשת, ובכך להגביר את נפח הכיבוי.

צינור מתכווץ: אלמנט אלסטי דק עשוי מפלדה פלטת, המחובר ברותך בין הקט המוליך התנועתי למעטפה. תפקידה המרכזי הוא לשמור על האטומה הוואקום בתוך חלל הכיבוי, וגם לאפשר למגע התנועתי לנוע בקו ישר במהלך פעולות הפתיחה והסגירה, והוא חלק מרכזי להשגת אורך חיים מכני גבוה.

ב. עקרת עבודה

עקרת העבודה של חלל כיבוי ואקום מבוססת על התכונות המעולות של המדיום הוואקום בבידוד וכבוי הקשת:

חיבור המעגל: מנגנון ההפעלה דוחף את הקט המוליך התנועתי, כדי לסגור את המגעים התנועתי והסטטי, והמעגל נפתח.

יצירת הקשת: כאשר המגעים מופרדים בטעינה, נקודת המגע מצטמצמת במהירות, וצפיפות הזרם עולה בצורה דרמטית, מה שגורם לחומר המתכת להימלט ולהתאדות לאדי מתכת. תחת השפעת שדה חשמלי חזק, האדי המתכת מתאד לפלזמה, ויוצר קשת ואקום.

כבוי הקשת: הקשת האקום נשמרת על ידי האדי המתכת המתאד מחומר המגעים. כאשר הזרם חילופין עובר באפס באופן טבעי, הקשת מכבה באופן זמני, וחלקיקי האדי המתכת מתפשטים ומתדקים במהירות על מכסת המסך. בבת הזמן, המרחק בין המגעים גדל, וחוזק המדיום הבידוד במרווח משתחזר במהירות, מה שמונע את השבתת הקשת שוב, ומנתק באופן סופי את המעגל.

ג. תכונות ועיקרית יתרונות עיקריים

טכנולוגיית חללי כיבוי ואקום מציגה יתרונות בולטים הבאים:

בטחה וסביבתית: משתמשת באקום כמדיום כיבוי, ללא סכנת אש או פיצוץ, לא מייצרת גזים רעילים מזיקים, ופועלת ללא זיהום.

ביצועים מעולים: כבוי הקשת מהיר, יכולת כיבוי חזקה, אורך חיים חשמלי ומכני ארוך.

תחזוקה קלה: גודל קטן, משקל קל, מבנה דחוס, כמעט ללא צורך בתחזוקה, ופעילות אמינה.חסכון באנרגיה וחומרים: צריכת אנרגיה נמוכה, נדרשת אנרגיית הפעלה קטנה, וצריכת חומרים מופחתת.

ד. תחומי יישום

כחלק מרכזי, חללי כיבוי ואקום מיושמים באופן נרחב בתחומים הבאים:

מערכות חשמל: בעיקר למתגי ואקום בתחנות חשמל ובמתקני רשת החשמל, ולמתגי עומס ואקום ללקוחות קצוות הרשת, ופועלות לדרגות מתח של 10 קילווואלט, 35 קילווואלט ועד לדרגות מתח גבוהות יותר.

תעשייה: מיושמים באופן נרחב במערכות הפצה וציונות בקירוב מנועים בתעשיות מתכות, מכורים, נפט, כימיה, רכבת ותחומים נוספים.