Công nghệ ngắt chân không lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1960. Tuy nhiên, nó vẫn là một công nghệ đang phát triển. Theo thời gian, kích thước của thiết bị ngắt chân không đã giảm so với kích thước đầu năm 1960 do những phát triển kỹ thuật khác nhau trong lĩnh vực kỹ thuật này. Cầu dao là một thiết bị ngắt mạch điện để ngăn chặn dòng điện không chính đáng, gây ra bởi đoản mạch, thường là do quá tải. Chức năng cơ bản của nó là ngắt dòng điện sau khi lỗi được phát hiện. Bài viết này thảo luận tổng quan về bộ ngắt mạch chân không và hoạt động của nó. Để biết thêm về bộ ngắt mạch, hãy đọc bài viết này Các loại cầu dao và tầm quan trọng của nó .

Bộ ngắt mạch chân không là gì?

Máy cắt chân không là một loại máy cắt mà quá trình dập tắt hồ quang diễn ra trong môi trường chân không. Hoạt động đóng và mở các tiếp điểm mang dòng và ngắt hồ quang có liên quan diễn ra trong một buồng chân không trong bộ ngắt được gọi là bộ ngắt chân không.

Bộ ngắt mạch chân không

Chân không được sử dụng làm môi trường dập tắt hồ quang trong máy cắt được gọi là máy cắt chân không vì chân không cho độ bền cách điện cao do đặc tính dập tắt hồ quang ưu việt. Điều này phù hợp với hầu hết các ứng dụng điện áp tiêu chuẩn vì đối với điện áp cao hơn, công nghệ chân không đã được phát triển tuy nhiên không khả thi về mặt thương mại.

Hoạt động của các tiếp điểm mang dòng & ngắt hồ quang liên quan diễn ra trong buồng chân không của bộ ngắt, được gọi là bộ ngắt chân không. Bộ ngắt này bao gồm một buồng hồ quang bằng thép nằm trong tâm của các chất cách điện bằng gốm được đặt đối xứng. Việc duy trì áp suất chân không trong máy ngắt chân không có thể được thực hiện ở 10–6 bar. Hiệu suất của bộ ngắt mạch chân không chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng cho các tiếp điểm mang dòng điện như Cu / Cr.

Nguyên tắc làm việc

Các nguyên lý làm việc của máy cắt chân không là, một khi các tiếp điểm của bộ ngắt mạch được mở trong chân không, thì một hồ quang có thể được tạo ra giữa các tiếp điểm thông qua sự ion hóa hơi kim loại trong các tiếp điểm. Tuy nhiên, hồ quang có thể được dập tắt dễ dàng vì các điện tử, ion và hơi kim loại được tạo ra trong suốt hồ quang nhanh chóng ngưng tụ ở mặt ngoài của các tiếp điểm CB, do đó độ bền điện môi có thể được phục hồi nhanh chóng.

Đặc điểm quan trọng nhất của chân không là một khi hồ quang được tạo ra trong chân không, thì hồ quang có thể bị dập tắt nhanh chóng vì tốc độ cải thiện nhanh độ bền điện môi của chân không.

Vật liệu liên hệ

Vật liệu tiếp xúc của các VCB phải tuân theo các tính chất sau.

Mật độ cao
Điện trở tiếp xúc phải ít hơn
Độ dẫn điện cao để vượt qua các dòng tải thông thường mà không bị quá nhiệt.
Độ dẫn nhiệt cao để tiêu tán nhanh nhiệt lượng lớn sinh ra trong suốt quá trình phóng điện hồ quang.
Chức năng nhiệt điện phải cao để cho phép phá hủy hồ quang sớm.
Xu hướng hàn phải thấp
Mức độ chặt hiện tại ít hơn
Khả năng chống hồ quang cao
Điểm sôi phải cao để giảm xói mòn hồ quang.
Nội dung khí phải dưới đây để đảm bảo tuổi thọ lâu hơn
Áp suất hơi thấp phải đủ để giảm lượng hơi kim loại không thể tách rời trong buồng.

Cấu tạo bộ ngắt mạch chân không

Bộ ngắt mạch chân không bao gồm một buồng hồ quang bằng thép trong các sứ cách điện bằng gốm được bố trí đối xứng ở giữa. Áp suất bên trong bộ ngắt chân không được duy trì dưới 10 ^ -4 torr.

Vật liệu được sử dụng cho các tiếp điểm mang dòng đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động của bộ ngắt mạch chân không. Các hợp kim như Đồng-bitmut hoặc đồng-crôm là vật liệu lý tưởng để làm các tiếp điểm VCB.

Cấu tạo bộ ngắt mạch chân không

Từ hình vẽ bên trên, bộ ngắt mạch chân không bao gồm tiếp điểm cố định, tiếp điểm chuyển động và bộ ngắt mạch chân không. Tiếp điểm chuyển động được kết nối với cơ chế điều khiển bằng thép không gỉ bên dưới. Các tấm chắn hồ quang được hỗ trợ trong vỏ cách điện sao cho chúng bao phủ các tấm chắn này và không bị ngưng tụ trên vỏ cách điện. Khả năng rò rỉ được loại trừ do buồng chân không được bịt kín vĩnh viễn mà bình thủy tinh hoặc bình gốm được sử dụng làm thân cách điện bên ngoài.

Làm việc của bộ ngắt mạch chân không

Hình vẽ mặt cắt của máy cắt chân không được thể hiện trong hình dưới đây khi các tiếp điểm bị tách ra do một số điều kiện bất thường, giữa các tiếp điểm xuất hiện hồ quang, hồ quang sinh ra do sự ion hóa của các ion kim loại và phụ thuộc rất nhiều vào vật liệu trong số các địa chỉ liên hệ.

Ngắt hồ quang trong bộ ngắt chân không khác với các loại khác của bộ ngắt mạch . Việc tách các tiếp điểm gây ra sự giải phóng hơi chứa đầy trong không gian tiếp xúc. Nó bao gồm các ion dương được giải phóng khỏi vật liệu tiếp xúc. Mật độ hơi phụ thuộc vào dòng điện trong hồ quang. Khi dòng điện giảm, tốc độ thoát hơi giảm, và sau khi dòng điện bằng không, môi trường lấy lại độ bền điện môi của nó nếu mật độ hơi giảm.

Khi dòng điện ngắt rất nhỏ trong chân không, hồ quang có nhiều đường đi song song. Dòng điện tổng chia thành nhiều vòng cung song song đẩy nhau và lan truyền trên bề mặt tiếp xúc. Đây được gọi là hồ quang khuếch tán có thể bị ngắt dễ dàng.

Ở các giá trị cao của dòng điện, hồ quang tập trung trong một vùng nhỏ. Nó làm cho bề mặt tiếp xúc bốc hơi nhanh chóng. Sự gián đoạn của hồ quang có thể xảy ra nếu hồ quang vẫn ở trạng thái khuếch tán. Nếu nó nhanh chóng bị loại bỏ khỏi bề mặt tiếp xúc, hồ quang sẽ được đánh lại.

Sự tắt hồ quang trong thiết bị ngắt chân không bị ảnh hưởng rất nhiều bởi vật liệu và hình dạng của các tiếp điểm và kỹ thuật xem xét hơi kim loại. Đường đi của hồ quang được duy trì chuyển động để nhiệt độ tại bất kỳ điểm nào sẽ không cao.

Sau lần ngắt hồ quang cuối cùng, có sự gia tăng nhanh chóng độ bền điện môi, đây là điểm đặc biệt của bộ ngắt chân không. Chúng thích hợp cho việc chuyển đổi tụ điện vì nó sẽ cho hiệu suất không bị đứt. Dòng điện nhỏ bị ngắt trước khi dòng điện tự nhiên bằng không, có thể gây cắt điện mà mức độ phụ thuộc vào vật liệu tiếp xúc.

Cắt nhỏ hiện tại

Các cắt dòng điện trong bộ ngắt mạch chân không chủ yếu xảy ra trong các máy cắt dầu cũng như trong không khí do sự không ổn định của cột hồ quang. Trong máy cắt chân không, dòng cắt chủ yếu phụ thuộc vào áp suất hơi cũng như tính chất của sự phát xạ điện tử trong vật liệu tiếp xúc. Vì vậy, mức độ cắt nhỏ cũng chịu ảnh hưởng của độ dẫn nhiệt, khi độ dẫn nhiệt nhỏ hơn thì mức độ cắt nhỏ sẽ ở dưới.

Có thể làm giảm mức hiện tại mà hiện tượng cắt xảy ra bằng cách chọn vật liệu tiếp xúc để cung cấp hơi kim loại dồi dào để dòng điện tiếp cận đến giá trị cực thấp, tuy nhiên, điều này không thường xuyên được thực hiện vì nó ảnh hưởng không tốt đến công suất điện môi.

Tính chất của bộ ngắt mạch chân không

Môi trường cách điện của bộ ngắt mạch chân không cao để dập tắt hồ quang so với các loại bộ ngắt mạch khác. Áp suất trong bộ ngắt sóng chân không là khoảng 10-4 torrent, bao gồm rất ít phân tử trong bộ ngắt nhịp. Bộ ngắt mạch này hầu hết có hai đặc tính đặc biệt như sau.

So với các phương tiện cách điện khác được sử dụng trong bộ ngắt mạch, bộ ngắt mạch này là một phương tiện điện môi cao cấp. Nó vượt trội hơn so với các phương tiện khác ngoài SF6 & không khí vì chúng được sử dụng ở áp suất cao.

Khi một hồ quang được mở riêng bằng cách di chuyển các tiếp điểm trong chân không, thì hiện tượng đứt sẽ xảy ra ở dòng điện chính không. Khi ngắt hồ quang này, độ bền điện môi của chúng sẽ tăng lên đến hàng nghìn lần so với các loại cầu dao khác.

Những đặc tính này sẽ làm cho người ngắt mạch thành thạo hơn, ít trọng lượng hơn cũng như ít tốn kém hơn. Tuổi thọ của các bộ ngắt mạch này cao so với các bộ ngắt mạch khác và chúng không cần bảo trì.

“thiết bị điện tử đầu tiên là gì ”

Các bộ phận của máy cắt chân không là bộ ngắt mạch chân không, thiết bị đầu cuối, kết nối linh hoạt, vật cách điện hỗ trợ, thanh điều khiển, thanh giằng, ca vận hành chung, thao tác ngô, khóa cam, làm lò xo, lò xo bẻ, lò xo tải, và liên kết chính.

Có các loại cầu dao chân không khác nhau có sẵn dựa trên các nhà sản xuất được thảo luận bên dưới.

Máy cắt chân không Mitsubishi

Các cầu dao này do Mitsubishi Electric sản xuất. Chúng cung cấp độ an toàn cao, độ tin cậy và bảo vệ môi trường. Các VCB của Mitsubishi có các đặc điểm sau.

Dòng sản phẩm đa dạng
Không có yêu cầu đối với sáu vật liệu nguy hiểm cụ thể.
Tên vật liệu được minh họa trên các bộ phận nhựa chính
Cấu trúc có thể gập lại để gắn khung
Bảo trì dễ dàng

Bộ ngắt mạch chân không của Siemens

Máy cắt chân không Siemens là SION 3AE5 được sử dụng trong tất cả các ứng dụng chuyển mạch điển hình như trong mạng công nghiệp & phân phối điện trung thế, từ dòng ngắn mạch & tải chuyển mạch đến các phần thanh cái hoặc mạng kết nối. Cấu trúc vững chắc của chúng bao gồm kích thước chiều sâu và chiều rộng nhỏ nhất sẽ giúp giảm bớt sự cần thiết của các tấm khác nhau.

Vì vậy, những bộ ngắt mạch này có thể sử dụng được thông qua một công tắc nối đất tùy chọn cho các phiên bản plug-in & lắp cố định. Các tính năng chính của bộ ngắt mạch này bao gồm những điều sau đây.

Rất đơn giản để lắp đặt trong thiết bị đóng cắt trung thế cách điện bằng không khí
Độ tin cậy cao
Thiết kế nhỏ gọn
Chuyển đổi từ xa thông qua bộ điều khiển từ xa
Chi phí lập kế hoạch thấp
Tuổi thọ dài
Bảo trì dễ dàng

Thử nghiệm ngắt mạch chân không

Nói chung, kiểm tra bộ ngắt mạch chủ yếu được sử dụng để kiểm tra cả hiệu suất của các cơ chế chuyển mạch riêng biệt cũng như thời gian của hệ thống ngắt tổng thể. Một khi thiết bị ngắt chân không được thiết kế khác sử dụng tại chỗ, thì chủ yếu có ba loại thử nghiệm được sử dụng để xác thực chức năng của chúng như điện trở tiếp xúc, khả năng chịu đựng cao & thử nghiệm tốc độ rò rỉ.

Sự khác biệt giữa Bộ tiếp điểm chân không và Bộ ngắt mạch chân không

Bộ ngắt mạch chân không đi qua các lỗi như lỗi chạm đất, đoản mạch, quá điện áp. Công tắc tơ thường được thực hiện nối tiếp thông qua một cầu chì cung cấp để tránh dòng điện sự cố. Sự khác biệt chính giữa bộ tiếp điểm chân không và bộ ngắt mạch chân không được liệt kê dưới đây dựa trên các đặc điểm khác nhau.

Bộ ngắt mạch chân không	Bộ tiếp điểm chân không
Công suất chuyển đổi là, nó chuyển dòng từ giá trị thấp sang hoàn thành hệ thống ngắn mạch hiện tại	Chuyển dòng điện từ giá trị rất thấp sang Ngắt công suất của contactor chân không mà không có cầu chì. Cầu chì hoạt động cho dòng điện cao hơn so với khả năng ngắt chỉ của công tắc tơ chân không, lên đến phá vỡ khả năng của cầu chì
Độ bền cao đối với cơ khí	Độ bền cực cao đối với cơ khí như 1.000.000 quy trình lên đến 630A
Độ bền cao đối với điện cao như chân không dao động từ 10k - 50k hành động ở dòng điện liên tục định mức. Đối với chân không, nó là 30 đến 100 hoạt động ở đánh giá ngắn mạch hoàn toàn.	Dòng điện liên tục chuyển mạch cực cao dao động từ 450.000 đến 1.000.000 hành động lên đến 630 A. Chuyển đổi dòng điện ngắn mạch, dữ liệu độ bền không được thiết lập trong trường hợp ngắn mạch ngắt dòng điện cần thay thế cầu chì
Những điều này không áp dụng cho các ứng dụng có độ bền cực cao.	Chúng được sử dụng cho các hoạt động chuyển đổi cực kỳ thường xuyên
Nó được vận hành bằng điện	Nó chỉ hoạt động bằng điện
Nó được chốt cơ học vì CB vẫn đóng khi mất điện áp hệ thống.	Thông thường, công tắc tơ chân không mở khóa một lần điện áp hệ thống bị mất công tắc tơ chân không sẽ khóa khi điện áp hệ thống trở lại
Nó sử dụng rơ le bảo vệ	Nó sử dụng rơ le bảo vệ để bảo vệ quá tải & cầu chì để bảo vệ ngắn mạch
Ngắn mạch cho qua năng lượng thấp	Ngắn mạch cho qua năng lượng thấp
Hoạt động từ xa là phù hợp	Hoạt động từ xa là phù hợp
Nguồn điều khiển được sử dụng cho hoạt động của CB, rơ le bảo vệ và máy sưởi không gian	Công suất điều khiển được sử dụng cho hoạt động của công tắc tơ, rơ le bảo vệ và máy sưởi không gian
Nó sử dụng một khu vực lớn hơn	Nó sử dụng ít diện tích hơn
Giá thành của nó cao	Giá thành của nó vừa phải
Bảo trì của nó là trung bình	Bảo trì của nó là thấp.

Ưu điểm của VCB

Chân không cung cấp sức mạnh cách nhiệt tối đa. Vì vậy nó có đặc tính dập tắt hồ quang cực kỳ ưu việt hơn bất kỳ phương tiện nào khác.

Bộ ngắt mạch chân không có tuổi thọ cao.
Không giống như Bộ ngắt mạch dầu (OCB) hoặc Bộ ngắt mạch bằng khí nổ (ABCB), việc nổ VCB được tránh. Điều này giúp tăng cường sự an toàn của nhân viên vận hành.
Không có nguy cơ hỏa hoạn
CB chân không hoạt động nhanh nên lý tưởng để xử lý lỗi. VCB thích hợp cho hoạt động lặp lại.
Bộ ngắt mạch chân không hầu như không cần bảo dưỡng.
Không thải khí ra khí quyển và hoạt động không ồn ào.

Nhược điểm của VCB

Nhược điểm chính của VCB là không kinh tế ở điện áp vượt quá 38 kV.
Chi phí của bộ ngắt trở nên quá mức ở điện áp cao hơn. Điều này là do thực tế là ở điện áp cao (trên 38 kV) hơn hai số của bộ ngắt mạch được yêu cầu mắc nối tiếp.
Hơn nữa, hoạt động sản xuất của VCB sẽ không kinh tế nếu sản xuất với số lượng nhỏ.

Các ứng dụng của bộ ngắt mạch chân không

Máy cắt chân không ngày nay được công nhận là công nghệ ngắt mạch đáng tin cậy nhất hiện nay cho thiết bị đóng cắt trung thế. Nó yêu cầu bảo trì tối thiểu so với các công nghệ ngắt mạch khác.

Công nghệ này chủ yếu phù hợp với các ứng dụng chủ yếu là điện áp trung bình. Đối với công nghệ chân không điện áp cao hơn đã được phát triển, nhưng nó không khả thi về mặt thương mại. Bộ ngắt mạch chân không được sử dụng trong Thiết bị đóng cắt bọc kim loại và cả trong các bộ ngắt mạch bằng sứ.

Vì vậy, đây là tất cả về Bộ ngắt mạch chân không (VCB) hoạt động và các ứng dụng. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này. Hơn nữa, bất kỳ nghi ngờ nào liên quan đến khái niệm này hoặc để thực hiện bất kỳ ý tưởng dự án điện và điện tử , vui lòng đưa ra phản hồi của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Dưới đây là một câu hỏi cho bạn, Nguyên lý hoạt động của VCB là gì ?