Bộ ngắt chân không, còn được gọi là ống công tắc chân không hoặc bong bóng chân không, là thành phần cốt lõi của công tắc chân không. Chức năng cốt lõi của nó là sử dụng các đặc tính cách nhiệt tuyệt vời và dập tắt hồ quang của chân không. Nó nhận ra các hoạt động đóng và mở của mạch thông qua một cặp điện cực (tiếp điểm) và các thành phần khác được niêm phong trong chân không. Sau khi công suất bị cắt, thiết bị có thể nhanh chóng dập tắt vòng cung và triệt tiêu hiệu quả dòng điện, do đó đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của hệ thống điện.
Interupters có thể được phân loại theo các tiêu chuẩn khác nhau. Theo vật liệu vỏ, chúng có thể được chia thành các ngắt chân không thủy tinh và các máy in chân không gốm. Theo mục đích, các ngắt chân không được chia thành các ngắt chân không cho bộ ngắt mạch, công tắc tải, bộ tiếp xúc, bộ tái tạo, bộ cắt và các mục đích đặc biệt khác.
Cấu trúc cơ bản của bộ ngắt chân không
Các thành phần cốt lõi của bộ ngắt chân không bao gồm hệ thống cách nhiệt kín, đảm bảo hiệu suất cách điện của thiết bị ở trạng thái chân không; Hệ thống dẫn điện, chịu trách nhiệm cho các hoạt động đóng và mở của mạch; Hệ thống che chắn, được sử dụng để bảo vệ các tiếp điểm khỏi nhiễu bên ngoài; và hệ thống liên hệ, là một thành phần chính để truyền hiện tại. Các thành phần này cùng nhau tạo thành cấu trúc cơ bản của bộ ngắt chân không, đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của nó.
Hệ thống cách nhiệt không khí chủ yếu bao gồm một lớp vỏ cách điện làm từ thủy tinh hoặc gốm, nắp đầu di chuyển, nắp cuối cố định và ống thổi bằng thép không gỉ. Trong số đó, vỏ cách điện là thành phần cốt lõi của hệ thống, không chỉ đóng vai trò hỗ trợ, mà còn là sự đảm bảo quan trọng của độ kín khí. Các ống thổi, như một thành phần hướng dẫn và niêm phong cho sự chuyển động của điện cực chuyển động, có các yêu cầu về tuổi thọ cơ học cực cao để đảm bảo hoạt động ổn định của bộ ngắt chân không.
Hệ thống dẫn điện của buồng dập tắt hồ quang bao gồm nhiều thành phần như thanh dẫn điện cố định, bề mặt hồ quang cố định, tiếp xúc cố định, tiếp xúc di chuyển, bề mặt hồ quang di chuyển và thanh dẫn điện chuyển động. Trong số đó, thanh dẫn điện cố định, bề mặt hồ quang cố định và tiếp xúc cố định được gọi chung là điện cực cố định, trong khi tiếp xúc di chuyển, bề mặt cung di chuyển và thanh dẫn điện chuyển động được gọi chung là điện cực chuyển động. Thiết kế này cho phép cơ chế vận hành dễ dàng đạt được sự đóng cửa của hai tiếp điểm thông qua chuyển động của thanh dẫn điện di chuyển, do đó hoàn thành kết nối mạch.
Để đảm bảo rằng điện trở tiếp xúc giữa hai tiếp điểm vẫn tối thiểu và ổn định, và để tăng cường cường độ cơ học của buồng dập tắt hồ quang khi nó phải chịu dòng điện động và ổn định, công tắc chân không được trang bị đặc biệt với một đầu dây dẫn. Khi công tắc chân không phá vỡ dòng điện, hai tiếp điểm của buồng dập tắt cung sẽ tách ra và tạo ra một vòng cung cho đến khi vòng cung tự dập tắt khi dòng điện tự nhiên đi qua 0, do đó hoàn thành việc phá vỡ mạch.
Ngoài ra, các thanh dẫn điện chuyển động và tĩnh của buồng dập tắt vòng cung chân không được tinh chế bằng đồng không có oxy. Là mạch dẫn điện chính, họ thực hiện nhiệm vụ quan trọng là tiến hành hiện tại. Tay áo hướng dẫn thường được tinh chế với vật liệu cách điện. Chức năng cốt lõi của nó là đảm bảo rằng thanh dẫn động chuyển động có thể tạo ra chuyển động tuyến tính trơn tru dọc theo trục của buồng dập tắt của vòng cung chân không trong quá trình mở và đóng. Đồng thời, nó cũng có thể ngăn chặn dòng điện của mạch dẫn điện một cách hiệu quả bị đẩy vào ống thổi, do đó kéo dài tuổi thọ của vòng cung chân không.
Hệ thống che chắn chủ yếu bao gồm một ống che chắn, nắp che chắn và các bộ phận liên quan khác. Trong số đó, ống bảo vệ là thành phần cốt lõi của hệ thống và vật liệu của nó có thể được chọn từ nhiều loại vật liệu như đồng không có oxy, thép không gỉ, hợp kim sắt tinh khiết hoặc hợp kim đồng. Các chức năng chính của hệ thống bao gồm:
- Giảm ô nhiễm của thành bên trong của vỏ cách điện bằng hơi kim loại và các giọt được tạo ra bởi các tiếp điểm trong quá trình xử lý, do đó ngăn chặn việc giảm cường độ cách điện của vỏ gián đoạn chân không hoặc sự xuất hiện của flashover.
- Tối ưu hóa phân phối điện trường bên trong bộ ngắt chân không và thúc đẩy quá trình thu nhỏ lớp vỏ cách điện của bộ ngắt chân không, đặc biệt là trong quá trình thu nhỏ các bộ ngắt chân không với mức điện áp cao.
- Ngưng tụ các sản phẩm ARC. Đặc biệt là khi bộ ngắt chân không phá vỡ dòng điện ngắn mạch, hệ thống che chắn có thể hấp thụ phần lớn năng lượng nhiệt do cung tạo ra, do đó tăng cường cường độ thu hồi điện môi giữa các tiếp xúc. Càng nhiều sản phẩm ARC, ống bảo vệ ngưng tụ, năng lượng hấp thụ càng lớn và càng có lợi hơn để cải thiện khả năng phá vỡ của bộ ngắt chân không.
Hệ thống liên hệ
Là thành phần cốt lõi của công tắc chân không, chìa khóa cho hiệu suất của bộ ngắt chân không nằm trong hệ thống tiếp xúc. Hệ thống tiếp xúc đóng một vai trò quan trọng trong quá trình mở và đóng của mạch.
● Cấu trúc liên hệ
Khi bộ ngắt chân không phá vỡ dòng điện ngắn mạch, cấu trúc tiếp xúc đóng vai trò quan trọng. Nó hạn chế một cách hiệu quả sự hình thành các điểm anode trên bề mặt tiếp xúc bằng cách hình thành từ trường ngang hoặc theo chiều dọc, do đó cải thiện khả năng phá vỡ của bộ gián đoạn. Cấu trúc tiếp xúc tạo ra từ trường cần thiết bằng cách thay đổi hướng của dòng điện và bằng cách sử dụng vật liệu từ tính để thu thập các đường từ của lực.
Cấu trúc tiếp xúc của bộ ngắt chân không rất đa dạng, bao gồm các tiếp xúc hình trụ, các tiếp xúc từ trường ngang như rãnh xoắn ốc từ từ, cốc ngang và swastika rãnh ngang, và các tiếp xúc từ trường theo chiều dọc. Ngoài ra, có các tiếp điểm loại R, có cấu trúc tiếp xúc và tiếp xúc được tích hợp, và hướng từ trường được xen kẽ từ tính theo chiều dọc.
● Tài liệu liên hệ
Liên hệ là phần chính của việc tiến hành cung và dập tắt vòng cung, vì vậy các yêu cầu đối với vật liệu là vô cùng nghiêm ngặt. Hiện tại, các vật liệu tiếp xúc của bộ ngắt chân không cho các bộ ngắt mạch chủ yếu là hợp kim đồng, hợp kim crom-croman và hợp kim đồng. Trong số đó, hợp kim đồng compan được sử dụng rộng rãi do hiệu suất tuyệt vời của nó. Một tấm hợp kim crom-croman có độ dày 3 mm được hàn trên bề mặt mông của các tiếp điểm trên và dưới. Phần còn lại có thể được làm bằng đồng không có oxy.
● Tiếp điểm từ trường ngang và theo chiều dọc và chức năng của chúng
Khi tiếp xúc từ trường ngang phá vỡ dòng điện ngắn mạch trong bộ ngắt chân không, một từ trường vuông góc với trục điện cực được tạo ra. Từ trường này làm cho vòng cung chân không di chuyển ở tốc độ cao dọc theo bề mặt tiếp xúc, tránh sự tan chảy nghiêm trọng của bề mặt tiếp xúc và nhanh chóng phục hồi cường độ cách điện sau khi dòng điện vượt qua 0, có lợi cho sự tuyệt chủng của cung.
Tiếp xúc từ trường theo chiều dọc tạo ra một từ trường phù hợp với hướng của trục điện cực. Từ trường này có thể làm tăng giá trị dòng chuyển đổi từ cung khuếch tán sang vòng cung co. Dưới tác động của từ trường dọc đủ mạnh, các điểm hồ quang được phân bố đều trên bề mặt tiếp xúc điện cực, tránh sự tan chảy nghiêm trọng cục bộ của bề mặt tiếp xúc, đồng thời có ưu điểm của điện áp hồ quang thấp và năng lượng hồ quang nhỏ, rất có lợi cho sự phục hồi của cường độ cách nhiệt và cải thiện khả năng phá vỡ.
Hiện tại, trong lĩnh vực ngắt chân không, các sản phẩm công suất lớn thường áp dụng thiết kế tiếp xúc từ trường theo chiều dọc. Điều này chủ yếu là do hiệu suất tuyệt vời của tiếp xúc từ trường theo chiều dọc, bao gồm hao mòn điện thấp, độ bền dài và khả năng phá vỡ mạnh.
