Вакуумна дугогасна камера TD12-40.5/1250A, вакуумна трубка 35 кВ

Вакуумні дугогасильні камери ZN12, ZW7, ZN23, також відомі як вакуумні вимикачі, є ключовим компонентом середньо- та високовольтного електрообладнання. Їх основна функція — забезпечувати розмикання та замикання електричного ланцюга за допомогою високої діелектричної середовища у вакуумі, а також швидко гасити дугу при проходженні струму через нуль, що дозволяє безпечно та надійно розривати електричну лінію.

I. Основна структура та складові частини

Вакуумна дугогасильна камера — це герметичний електровакуумний прилад, її типова структура складається з таких основних систем:

Герметична ізоляційна оболонка: зазвичай виготовляється зі скла або кераміки, призначена для підтримки високого вакууму всередині (ступінь вакууму зазвичай нижче 10 Па) та забезпечення основної ізоляції.

Провідна система: складається з нерухомого провідного стрижня, нерухомого контакту, рухомого контакту, рухомого провідного стрижня тощо. Рухомий контакт з'єднується з зовнішнім приводним механізмом через рухомий провідний стрижень, що забезпечує операції замикання та розмикання.

Контактна система: є ключовим елементом для виникнення та гасіння дуги. Матеріал контактів вакуумної дугогасильної камери для вимикачів зазвичай є мідно-хромовим сплавом (мідь та хром становлять приблизно по 50%), цей матеріал має високу здатність розривати струм, високу стійкість до електричної корозії та хорошу стійкість до зварювання при плавленні. Раніше контакти мали просту циліндричну форму, а сучасні широко використовують чашкоподібну структуру з поздовжнім магнітним полем для підвищення здатності розривати великі струми.

Екранна система: складається в основному з екрануючого кожуха (циліндра), що оточує контакти. Його функції включають: запобігання забрудненню внутрішньої поверхні ізоляційної оболонки металевими парами, що виникають при горінні дуги; поліпшення розподілу електричного поля всередині дугогасильної камери; поглинання частини енергії дуги, допомога в конденсації продуктів горіння дуги, що підвищує ємність розриву.

Балон (мібрана): виготовлена з нержавіючої сталі тонкостінного пружного елемента, зварена між рухомим провідним стрижнем та оболонкою. Її основна функція — зберігати вакуумну герметичність всередині дугогасильної камери, одночасно дозволяючи рухомому контакту здійснювати прямолінійний рух під час операцій замикання та розмикання, що є ключовим компонентом для досягнення високого механічного ресурсу.

II. Принцип роботи

Принцип роботи вакуумної дугогасильної камери базується на відмінних діелектричних та дугогасильних властивостях високовакуумного середовища:

Замикання ланцюга: приводний механізм штовхає рухомий провідний стрижень, змушуючи рухомий та нерухомий контакти зімкнутися, що забезпечує провідність ланцюга.

Виникнення дуги: коли контакти розмикаються під напругою, точка контакту швидко зменшується, щільність струму різко зростає, що змушує металічний матеріал плавитися та випаровуватися в металеві пари. Під дією сильного електричного поля металеві пари іонізуються, утворюючи вакуумну дугу.

Гасіння дуги: вакуумна дуга підтримується металевими парами, що випаровуються з контактного матеріалу. Коли змінний струм природним чином проходить через нуль, дуга тимчасово гасне, частинки металевих пар швидко розповсюджуються та конденсуються на екрануючому кожусі. Одночасно відстань між контактами збільшується, діелектрична міцність проміжку швидко відновлюється, що запобігає повторному займанню дуги та забезпечує повне розривання ланцюга.

III. Основні характеристики та переваги

Технологія вакуумних дугогасильних камер має такі значні переваги:

Безпека та екологічність: використання вакууму як дугогасильного середовища не має ризику пожежі чи вибуху, не виділяє токсичних та шкідливих газів, не забруднює під час експлуатації.

Високі експлуатаційні характеристики: швидке гасіння дуги, висока здатність розривати струм, тривалий електричний та механічний ресурс.

Простота обслуговування: малий обсяг, легка вага, компактна структура, практично не вимагає обслуговування, надійна експлуатація.

Енерго- та матеріалозбереження: низьке енергоспоживання, потребує малої енергії для операцій, витрата матеріалів незначна.

IV. Сфери застосування

Вакуумні дугогасильні камери як ключовий компонент широко застосовуються в таких сферах:

Електроенергетична система: основним чином використовуються у вакуумних вимикачах підстанцій та електромереж, а також у вакуумних навантажувальних вимикачах для кінцевих споживачів електромереж, охоплюючи напругові класи 10 кВ, 35 кВ та навіть вищі.

Промислова сфера: широко застосовуються у розподільчих системах та пристроях керування двигунами таких галузей, як металургія, гірничодобувна промисловість, нафтова та хімічна промисловість, залізниця тощо.