Pamiętam, jak wiele lat temu po raz pierwszy stanąłem przed dużym wyłącznikiem powietrznym podczas zwiedzania fabryki. Był wielkości małej lodówki i oprowadzający mnie elektryk powiedział: „To urządzenie może przerwać prąd wystarczający do oświetlenia małego miasteczka. Ale w środku to po prostu fantazyjny przełącznik, który wie, kiedy się poddać”.
Nie mylił się. W jego sercuwyłącznik powietrzny– lub ACB, jak większość z nas to nazywa – robi to samo, co każdy wyłącznik automatyczny: przewodzi prąd, gdy wszystko działa normalnie i zatrzymuje prąd, gdy coś pójdzie nie tak. Warto jednak zrozumieć, jak to się dzieje, zwłaszcza w przypadku prądów, o których mówimy w warunkach przemysłowych.
Podstawowa praca
ACB zaprojektowano do pracy przy niskim-napięciem, zazwyczaj poniżej 600 woltów, choć można je spotkać w najróżniejszych zastosowaniach. To duzi chłopcy w świecie rozdzielnic, obsługujący prądy od kilkuset amperów do 6300 amperów w niektórych przypadkach. Znajdziesz je chroniące transformatory, generatory, główne tablice rozdzielcze – miejsca, w których, jeśli coś zawiedzie, chcesz, aby uległo bezpiecznej awarii.
Część nazwy „powietrze” informuje, jakiego medium używa wyłącznik do gaszenia łuku po otwarciu styków. W przeciwieństwie do młotów olejowych lub SF6, które wykorzystują inne materiały, wyłączniki mocy wykonują swoją pracę na świeżym powietrzu pod ciśnieniem atmosferycznym.
To, co jest w środku, ma znaczenie
Zanim przejdziemy do działania, porozmawiajmy o tym, co tak naprawdę kryje się w jednej z tych rzeczy.
Styki główne przewodzą prąd podczas normalnej pracy. Są wykonane ze srebra-wolframu lub podobnych stopów odpornych na spawanie i erozję. Gdy wyłącznik jest zamknięty, styki te są dociskane do siebie przez nacisk sprężyny i przepływa przez nie prąd.
Nad lub wokół tych głównych styków znajdują się styki łukowe. Zostały one zaprojektowane tak, aby przyjąć na siebie większość uszkodzeń w momencie otwarcia wyłącznika. Nawiązują kontakt przed zamknięciem sieci i oddzielają się po jej otwarciu, więc łuk tworzy się na nich, a nie na głównych powierzchniach-przewodzących prąd. Inteligentny projekt.
Następnie jest komora łukowa – stos metalowych płyt ułożonych w taki sposób, że wciągnięty w nią łuk zostaje podzielony na mniejsze segmenty i schładzany do momentu, w którym nie jest w stanie się utrzymać. Pomyśl o tym jak o labiryncie, przez który musi przejść łuk, a kiedy dotrze do końca, zabraknie mu energii.
Mechanizm operacyjny jest tym, co porusza wszystko. W większych wyłącznikach mocy jest to często mechanizm magazynujący energię – sprężyny ładowane ręcznie lub za pomocą małego silnika, gotowe do zamknięcia lub otwarcia styków ze stałą prędkością, niezależnie od tego, w jaki sposób operator porusza klamką.
Normalna praca – tylko przepływający prąd
Kiedy wszystko działa dobrze, ACB po prostu siedzi i wykonuje swoją pracę. Prąd wpływa przez jeden zacisk, przechodzi przez styki i wypływa drugą stroną. Wyzwalacz – termiczny, magnetyczny czy elektroniczny – stale monitoruje prąd.
W wyłącznikach termicznych-magnetycznych znajduje się bimetaliczny pasek, który nagrzewa się pod wpływem przepływającego przez niego prądu. Normalny prąd utrzymuje ciepło, ale nie na tyle, aby się zgiąć. Istnieje również cewka magnetyczna, która wytwarza pole magnetyczne proporcjonalne do prądu.
W nowoczesnych wyzwalaczach elektronicznych przekładniki prądowe na każdej fazie przekazują sygnały do mikroprocesora, który monitoruje problemy. Są one znacznie bardziej precyzyjne i można je dostosować do różnych krzywych wyzwalania i funkcji.
Kiedy coś pójdzie nie tak – sekwencja podróży
Tutaj robi się ciekawie. Załóżmy, że w dole rzeki dzieje się zwarcie. Prąd osiąga wartość tysięcy amperów w ciągu milisekund.
W wyłączniku termicznym-magnetycznym tak wysoki prąd natychmiast wytwarza silne pole magnetyczne wokół cewki. Pole przyciąga zworę, która uruchamia mechanizm, otwierając styki. Dzieje się to w ciągu około 10 milisekund – mniej niż połowa cyklu.
W wyłączniku wyzwalanym elektronicznie mikroprocesor wykrywa przetężenie i wysyła sygnał do wyzwalacza wzrostowego lub zwalnia zatrzask magnetyczny. Tak czy inaczej, mechanizm operacyjny zostaje zwolniony.
Arc – i jak go zabić
Kiedy styki zaczynają się rozdzielać, napięcie stara się utrzymać przepływ prądu przez szczelinę. Powietrze jonizuje, staje się przewodzące i tworzy się łuk. Łuk ten może osiągnąć temperaturę kilku tysięcy stopni. Pozostawiony sam sobie zniszczyłby styki i przewodził, aż coś się stopi.
To tutaj komora łukowa zarabia na swoje utrzymanie. W miarę odsuwania się ruchomego styku łuk jest wyciągany w górę – albo wdmuchiwany magnetycznie przez pole samego prądu, albo prowadzony mechanicznie – w stos metalowych płytek. Każda płyta dzieli łuk na mniejsze łuki szeregowo. Każde rozdzielenie zwiększa spadek napięcia, a płytki chłodzą łuk. Ostatecznie napięcie wymagane do podtrzymania wszystkich tych małych łuków przekracza napięcie, jakie może zapewnić system, i łuk gaśnie.
W przypadku typowego wyłącznika mocy cały proces zajmuje od 25 do 40 milisekund. Nie natychmiastowy, ale wystarczająco szybki, aby ograniczyć obrażenia.
Zmagazynowana energia – dlaczego wielcy łamacze nie polegają na mięśniach
Jeśli kiedykolwiek obsługiwałeś ręcznie duży wyłącznik mocy, wiesz, że nie wystarczy po prostu przekręcić uchwyt. Najpierw napinasz sprężyny, pompując dźwignię lub pozwalając silnikowi pracować. To zmagazynowana energia zamyka styki – szybko i z siłą, niezależnie od tego, jak wolno się poruszasz.
Ma to znaczenie, ponieważ prędkość styku wpływa na gaszenie łuku. Jeśli zamkniesz powoli, styki mogą odbić się lub wykrzywić, zanim zostaną całkowicie nawiązane. Jeśli otwierasz powoli, łuk wisi zbyt długo. Mechanizmy magazynujące energię zapewniają stałą prędkość za każdym razem.
Różnica między ACB a mniejszymi wyłącznikami
Ludzie czasami mylą ACB zformowane wyłączniki skrzyneklub wyłączniki MCCB. Obydwa są w pewnym sensie wyłącznikami powietrznymi, ale wyłączniki mocy są na ogół większe, mają wyższe wartości znamionowe prądu ciągłego i często obejmują bardziej wyrafinowane zabezpieczenia i monitorowanie.
Wyłączniki ACB są również zaprojektowane tak, aby można je było serwisować. Można je otworzyć, sprawdzić styki, wymienić komory łukowe i dostosować ustawienia. Formowany wyłącznik obudowy jest zwykle uszczelniony – po zakończeniu wymienia się całą jednostkę.
Kolejna różnica polega na tym, jak radzą sobie z prądem zwarciowym. Wyłączniki MCCB zaprojektowano tak, aby ograniczały prąd – przerywają tak szybko, że prąd zwarciowy nigdy nie osiąga pełnego szczytu. Wyłączniki mocy są zbudowane tak, aby wytrzymywały awarię przez krótki czas, podczas gdy urządzenia podłączone za nią usuwają problem. Ta selektywność ma kluczowe znaczenie w dużych systemach, w których nie chcesz, aby główny wyłącznik wyłączał się w przypadku każdej najmniejszej awarii w obwodzie odgałęzionym.
Powszechne nieporozumienia
Słyszałem, jak ludzie mówili, że ACB są przestarzałe i zastąpione próżnią lub SF6. Nie dotyczy to niskiego napięcia. Powietrze jest wolne, nie wycieka i nie wymaga specjalnego postępowania. W przypadku napięć poniżej 1000 V wyłączniki powietrzne są nadal najważniejszymi elementami.
Kolejna: że wszystkie ACB są takie same. Nie są. Niektóre wykorzystują proste wyłączniki termiczne, inne posiadają pełne sterowanie mikroprocesorowe z komunikacją z systemami zarządzania budynkiem. Podstawowa zasada jest taka sama, ale stopień zaawansowania jest bardzo zróżnicowany.
I ten, który doprowadza mnie do szału: „Jeśli się zawiesił, po prostu go zresetuj i włącz ponownie”. Nie. Najpierw dowiesz się dlaczego się wyłączył. Wyłączniki nie wyłączają się bez powodu.
Podsumowanie
Jak więc działa wyłącznik powietrzny? Przewodzi prąd tam, gdzie powinien, wykrywa, kiedy prąd przekracza bezpieczny poziom, otwiera styki, aby przerwać przepływ prądu i wykorzystuje właściwości powietrza oraz sprytną konstrukcję mechaniczną do gaszenia powstałego łuku. Robi to niezawodnie, wielokrotnie i bez specjalnych gazów i olejów.
Następnym razem, gdy będziesz przechodził obok takiego w podstacji lub zakładzie, będziesz wiedział, co dzieje się w tej metalowej skrzynce. Docenisz też inżynierię, która pozwala mu stać spokojnie przez lata i czekać na ten ułamek sekundy, kiedy będzie musiał wykonać swoją pracę.
Jeśli pracujesz zwyłączniki powietrzneJeśli kiedykolwiek będziesz mieć wątpliwości, który model pasuje do Twojej konfiguracji, jak wybrać ustawienia ochrony, lub po prostu chcesz przejść przez trudną sytuację z kimś, kto już to przeżył, chętnie pomogę. Żadnych przeładowanych technicznym żargonem, żadnych nachalnych rozmów handlowych – po prostu szczere, praktyczne porady oparte na latach-praktycznego doświadczenia.
Niezależnie od tego, czy dobierasz sprzęt do nowego projektu, organizujesz uciążliwą podróż, czy myślisz o modernizacji istniejącej instalacji, skontaktuj się z nami. Zadbajmy o to, aby Twoje młoty robiły dokładnie to, co powinny, wtedy, gdy ma to największe znaczenie.
E-mail: luna@yawei-electric.com
WhatsApp: +86 15206275931
