Interruttore a vuoto TD12-40.5/1250A, tubo a vuoto da 35KV

Le camere di interruzione a vuoto ZN12, ZW7 e ZN23, anche chiamate tubi di interruttore a vuoto, sono componenti fondamentali degli apparecchi di interruzione elettrica media e alta tensione. La loro funzione principale è quella di utilizzare un mezzo isolante ad alta resistenza in ambiente vuoto per realizzare l'interruzione e la chiusura dei circuiti, e spegnere rapidamente l'arco quando la corrente passa per zero, permettendo così di interrompere le linee elettriche in modo sicuro e affidabile.

I. Struttura di base e componenti

La camera di interruzione a vuoto è un dispositivo elettrico a vuoto sigillato, la cui struttura tipica comprende principalmente i seguenti sistemi:

Involucro isolante ermetico: Di solito realizzato in vetro o ceramica, serve a mantenere lo stato di alto vuoto interno (il grado di vuoto è generalmente inferiore a 10 Pa) e fornisce l'isolamento principale.

Sistema conduttivo: È composto da asta conduttiva statica, contatto statico, contatto mobile, asta conduttiva mobile, ecc. Il contatto mobile è collegato all'organismo di comando esterno tramite l'asta conduttiva mobile, per realizzare le operazioni di apertura e chiusura.

Sistema di contatti: È la parte chiave per la generazione e lo spegnimento dell'arco. Il materiale dei contatti delle camere di interruzione a vuoto per interruttori è generalmente una lega di rame-cromo (rame e cromo rappresentano circa il 50% ciascuno), questo materiale ha un'elevata capacità di interruzione, un'elevata resistenza alla corrosione elettrica e una buona resistenza alla saldatura per fusione. La struttura dei contatti era inizialmente cilindrica semplice, mentre in ambito moderno si utilizza comunemente la struttura a coppa con campo magnetico longitudinale, per migliorare la capacità di interruzione di correnti elevate.

Sistema di schermatura: È composto principalmente da una calotta (o cilindro) di schermatura che circonda i contatti. Le sue funzioni includono: impedire che il vapore metallico generato dall'arco contamini l'interno dell'involucro isolante; migliorare la distribuzione del campo elettrico all'interno della camera di interruzione a vuoto; assorbire parte dell'energia dell'arco e aiutare a condensare i prodotti dell'arco, migliorando così la capacità di interruzione.

Membrana flessibile: È un elemento elastico sottile in acciaio inossidabile, saldato tra l'asta conduttiva mobile e l'involucro. La sua funzione fondamentale è mantenere la tenuta di vuoto interna della camera di interruzione a vuoto, consentendo al contempo al contatto mobile di effettuare un movimento lineare durante le operazioni di apertura e chiusura, essendo un componente chiave per realizzare una lunga durata meccanica.

II. Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento della camera di interruzione a vuoto si basa sulle eccellenti prestazioni di isolamento e spegnimento dell'arco del mezzo ad alto vuoto:

Chiusura del circuito: L'organismo di comando spinge l'asta conduttiva mobile, facendo chiudere i contatti mobile e statico, permettendo al circuito di essere condotto.

Generazione dell'arco: Quando i contatti si separano sotto carica, il punto di contatto si restringe rapidamente, la densità di corrente aumenta drasticamente, facendo fondere il materiale metallico e evaporare in vapore metallico. Sotto l'azione di un campo elettrico forte, il vapore metallico viene ionizzato, formando un arco a vuoto.

Spegnimento dell'arco: L'arco a vuoto è mantenuto dal vapore metallico evaporato dal materiale dei contatti. Quando la corrente alternata passa naturalmente per zero, l'arco si spegne temporaneamente, le particelle di vapore metallico si diffondono rapidamente e si condensano sulla calotta di schermatura. Allo stesso tempo, la distanza di apertura dei contatti aumenta, la resistenza dielettrica dello spazio si riprende rapidamente, impedendo così la riaccensione dell'arco e interrompendo completamente il circuito.

III. Caratteristiche e vantaggi principali

La tecnologia delle camere di interruzione a vuoto presenta i seguenti vantaggi significativi:

Sicurezza e protezione ambientale: Utilizza il vuoto come mezzo di spegnimento dell'arco, senza rischio di incendio o esplosione, non produce gas tossici e nocivi, e non causa inquinamento durante il funzionamento.

Prestazioni eccellenti: Velocità di spegnimento dell'arco rapida, elevata capacità di interruzione, lunga durata elettrica e meccanica.

Manutenzione semplice: Volume piccolo, peso leggero, struttura compatta, praticamente senza manutenzione, funzionamento affidabile.

Risparmio energetico e di materiali: Basso consumo energetico, necessità di una piccola energia di comando, basso consumo di materiali.

IV. Campi di applicazione

Come componente fondamentale, la camera di interruzione a vuoto è ampiamente applicata nei seguenti campi:

Sistema elettrico: Principalmente utilizzato negli interruttori a vuoto per sottostazioni e infrastrutture di rete elettrica, nonché negli interruttori di carico a vuoto per utenti finali della rete elettrica, coprendo tensioni di 10 kV, 35 kV e persino livelli più elevati.

Campo industriale: Ampiamente applicato nei sistemi di distribuzione elettrica e nelle apparecchiature di controllo dei motori di settori come la metallurgia, le miniere, il petrolio, la chimica, le ferrovie, ecc.