O interruptor a vácuo, também conhecido como tubo de troca de vácuo ou bolha de vácuo, é o componente central do interruptor de vácuo. Sua função principal é utilizar as excelentes características de isolamento e extinção do arco do vácuo. Ele realiza as operações de fechamento e abertura do circuito através de um par de eletrodos (contatos) e outros componentes selados no vácuo. Depois que a energia é cortada, o dispositivo pode extinguir rapidamente o arco e suprimir efetivamente a corrente, garantindo assim a operação segura e estável do sistema de energia.
Os interruptores a vácuo podem ser classificados de acordo com diferentes padrões. De acordo com o material da concha, eles podem ser divididos em interruptores de vácuo de vidro e interruptores de vácuo de cerâmica. De acordo com o objetivo, os interruptores a vácuo são divididos em interruptores a vácuo para disjuntores, interruptores de carga, contatores, reclosadores, seccionistas e outros propósitos especiais.
Estrutura básica do interruptor de vácuo
Os componentes principais do interruptor de vácuo incluem o sistema de isolamento aéreo, que garante o desempenho do isolamento do equipamento em um estado de vácuo; o sistema condutor, responsável pelas operações de fechamento e abertura do circuito; o sistema de blindagem, usado para proteger os contatos da interferência externa; e o sistema de contato, que é um componente essencial para a transmissão atual. Esses componentes juntos constituem a estrutura básica do interruptor de vácuo, garantindo sua operação eficiente e segura.
O sistema de isolamento hermético é composto principalmente por uma concha isolante feita de vidro ou cerâmica, uma tampa final em movimento, uma tampa final fixa e um fole de aço inoxidável. Entre eles, o shell isolante é o componente central do sistema, que não apenas desempenha uma função de suporte, mas também é a principal garantia de travestia. Os fole, como um componente de guia e vedação para o movimento do eletrodo em movimento, possuem requisitos de vida mecânica extremamente altos para garantir a operação estável do interruptor de vácuo.
O sistema condutor da câmara de extinção do arco é composto por vários componentes, como uma haste condutiva fixa, uma superfície fixa de arco, um contato fixo, um contato em movimento, uma superfície de arco em movimento e uma haste condutiva em movimento. Entre eles, a haste condutora fixa, a superfície fixa do arco e o contato fixo são coletivamente chamados de eletrodo fixo, enquanto o contato em movimento, a superfície do arco móvel e a haste condutora em movimento são coletivamente chamadas de eletrodo em movimento. Esse projeto permite que o mecanismo operacional atinja facilmente o fechamento dos dois contatos através do movimento da haste condutiva móvel, completando assim a conexão do circuito.
Para garantir que a resistência de contato entre os dois contatos permaneça mínima e estável e para melhorar a resistência mecânica da câmara de extinção do arco quando é submetida a corrente dinâmica e estável, o interruptor de vácuo é especialmente equipado com uma manga guia em uma extremidade da haste de conduta móvel e suplementada por um conjunto de compressão, que continua a manter a haste de consumo, e suplementada por um conjunto de compressão. Quando o interruptor de vácuo quebra a corrente, os dois contatos da câmara de extinção do arco separam e geram um arco até que o arco se apodreça quando a corrente passar naturalmente zero, completando assim o circuito.
Além disso, as hastes condutoras móveis e estáticas da câmara de extinção do arco a vácuo são refinadas com cobre sem oxigênio. Como o principal circuito condutor, eles realizam a importante tarefa de conduzir corrente. A manga -guia é geralmente refinada com materiais isolantes. Sua função principal é garantir que a haste condutora em movimento possa fazer um movimento linear suave ao longo do eixo da câmara de extinção do arco de vácuo durante o processo de abertura e fechamento. Ao mesmo tempo, também pode impedir efetivamente a corrente do circuito condutor ser desviado para os fole, estendendo assim a vida útil do serviço da câmara de extinção do arco a vácuo.
O sistema de blindagem é composto principalmente por um tubo de blindagem, uma tampa de blindagem e outras peças relacionadas. Entre eles, o tubo de blindagem é o componente central do sistema, e seu material pode ser selecionado de uma variedade de materiais como cobre sem oxigênio, aço inoxidável, ferro puro elétrico ou liga de cobre-cromo. As principais funções do sistema incluem:
- Reduza a poluição da parede interna da concha isolante por vapor de metal e gotículas geradas pelos contatos durante o processo de arco, impedindo assim a redução da força de isolamento da concha de interruptor a vácuo ou a ocorrência de flashover.
- Otimize a distribuição do campo elétrico dentro do interruptor de vácuo e promova a miniaturização da concha isolante do interruptor de vácuo, especialmente na miniaturização de interrupções a vácuo com altos níveis de tensão.
- Condensação de produtos de arco. Especialmente quando o interruptor de vácuo quebra a corrente de curto-circuito, o sistema de blindagem pode absorver a maior parte da energia térmica gerada pelo arco, aumentando assim a força de recuperação dielétrica entre os contatos. Quanto mais produtos de arco o tubo de blindagem condensa, maior a energia que absorve e mais propício é melhorar a capacidade de ruptura do interruptor de vácuo.
Sistema de contato
Como o componente principal do interruptor de vácuo, a chave para o desempenho do interruptor de vácuo está no sistema de contato. O sistema de contato desempenha um papel vital no processo de abertura e fechamento do circuito.
● Estrutura de contato
Quando o interruptor de vácuo quebra a corrente de curto-circuito, a estrutura de contato desempenha um papel vital. Limita efetivamente a formação de pontos de ânodo na superfície de contato, formando um campo magnético transversal ou longitudinal, melhorando assim a capacidade de ruptura do interruptor. A estrutura de contato gera o campo magnético necessário alterando a direção da corrente e usando materiais magnéticos para reunir as linhas magnéticas de força.
A estrutura de contato do interruptor de vácuo é diversa, incluindo contatos cilíndricos, contatos de campo magnético transversal, como ranhura em espiral, magnético transversal, copo magnético transversal e suástica ranhura transversal magnética e magnética magnética longitudinal. Além disso, existem contatos do tipo R, cuja estrutura e contato de contato são integrados, e a direção do campo magnético é alternando magnético longitudinal.
● Material de contato
O contato é a parte principal da realização do arco e extinguir o arco, portanto os requisitos para os materiais são extremamente rigorosos. Atualmente, os materiais de contato do interruptor de vácuo para disjuntores são principalmente liga de bismuto de cobre, liga de cobre-cromo e liga de cobre-tungstênio. Entre eles, a liga de cobre-cromo é amplamente utilizada devido ao seu excelente desempenho. Uma folha de liga de chromium de cobre com uma espessura de 3 mm é soldada na superfície da bunda dos contatos superior e inferior. O restante pode ser feito de cobre sem oxigênio.
● Contatos de campo magnéticos transversais e longitudinais e suas funções
Quando o contato do campo magnético transversal quebra a corrente de curto-circuito no interruptor de vácuo, é gerado um campo magnético perpendicular ao eixo do eletrodo. Esse campo magnético faz com que o arco do vácuo se mova em alta velocidade ao longo da superfície de contato, evitando o fusão grave da superfície de contato e restaura rapidamente a força de isolamento após a corrente passar zero, o que é propício à extinção do arco.
O contato do campo magnético longitudinal gera um campo magnético consistente com a direção do eixo do eletrodo. Este campo magnético pode aumentar o valor da corrente de conversão do arco difuso para o arco de contração. Sob a ação de um campo magnético longitudinal suficientemente forte, os pontos de arco são distribuídos uniformemente na superfície do contato do eletrodo, evitando o derretimento grave local da superfície de contato e, ao mesmo tempo, tem as vantagens da baixa tensão do ARC e da pequena energia do arco.
Atualmente, no campo de interruptores a vácuo, os produtos de grande capacidade geralmente adotam o projeto de contato de campo magnético longitudinal. Isso se deve principalmente ao excelente desempenho do contato do campo magnético longitudinal, incluindo baixo desgaste elétrico, durabilidade longa e forte capacidade de quebra.