（a） （b） （c）
Типичные формы отверстий на входе в деионизационные решетки в дугогасительных камерах низковольтных выключателей контролируют путь входа, удлинения и расщепления дуги посредством геометрического дизайна. Три диаграммы соответствуют общим конфигурациям переменного и постоянного тока соответственно:
(a) Стандартный U-образный или V-образный вырез (обычно используется для переменного тока)
Входное отверстие решетки имеет U-образную или V-образную выемку и служит для следующих целей:
● Захват дуги: облегчает прикрепление дуги к краю входа решетки, образуя стабильные точки крепления.
● Первоначальное удлинение дуги: когда дуга выталкивается из области контакта посредством магнитной или пневматической продувки, она расширяется вдоль края надреза, увеличивая свою длину.
● Разделение между сетками: по мере продвижения дуги глубже она разделяется на несколько сегментов между соседними сетками.
(б) Центральная канавка
На основании (а) в центре впускного отверстия добавлена продольная центральная канавка. Ключевые эффекты включают в себя:
● Направление дуги: дуга имеет тенденцию образовывать катодные и анодные пятна вдоль кромок канавки.
● Удлинение перед разделением: дуга сначала вынуждена расширяться вверх вдоль центральной канавки, а затем разделяться между сетками.
● Улучшенная согласованность ввода: повышает надежность захвата дуг с различными амплитудами и положениями тока.
(c) Ступенчатые канавки (обычно используются для постоянного тока)
Входное отверстие имеет две расположенные в шахматном порядке (смещенные) диагональные или раздвоенные канавки. Это типичная конструкция гашения дуги постоянного тока: поскольку постоянный ток не имеет точки перехода через ноль, дугу необходимо быстро удлинить, сегментировать, а ее напряжение увеличить, чтобы превысить напряжение системы для гашения. Основные эффекты:
● Принудительный Z-образный путь: дуга вынуждена менять точки крепления и направление на входе, что эквивалентно многократному складыванию перед входом, что значительно увеличивает ее длину.
● Стимулирование раннего разделения: расположенные в шахматном порядке канавки позволяют дуге легче перемещаться между соседними сетками, раньше формируя несколько серий дуг.
● Подавление обратного потока дуги: дуги постоянного тока обладают высокой стабильностью; шахматная структура увеличивает сложность пути, уменьшая вероятность возникновения устойчивой дуги на прямом пути.
Когда контакты только что разъединяются и формируется корень дуги, на дугу действует отчетливая равнодействующая сила F, направленная вверх к входу сетки.
● Синие спиральные кривые: Линии магнитного поля вокруг тока дуги указывают на то, что магнитное поле вокруг дуги распределено неравномерно, но смещено геометрией проводника и ферромагнитными компонентами.
● Градация цвета: Обозначает плотность магнитного потока — выше на изгибах проводника, вблизи катушек и входов в сетку.
● Красные стрелы: Направление результирующей силы на дуге, рассчитанное с помощью ANSYS.
Направление силы определяется по формуле F = I × B (закон силы Лоренца). Направление тока дуги повторяет канал дуги, а силовые линии магнитного поля образуют асимметричные замкнутые петли в области дуги с четким локальным направлением B и градиентом. Таким образом, эффект I×B подталкивает дугу к входу в сетку, обозначенному на диаграмме красной буквой F.
Вариации в разных позициях
Когда эквивалентный канал тока дуги находится в разных положениях на входе в сетку, распределение плотности магнитного потока на ферромагнитных сетках и V-образном отверстии изменяется, изменяя вектор движущей силы дуги. Однако общая тенденция такова, что дуга проникает глубже в V-образный вырез и далее разделяется между сетками.
● Дуга за пределами воздухозаборника
Испытания на размыкание при коротком замыкании проводились на прототипах миниатюрных автоматических выключателей для регистрации форм тока короткого замыкания и восстанавливающегося напряжения, которые коррелировались со следами абляции дуговой камеры после разборки.
● Синий (CH2): форма сигнала тока короткого замыкания.
● Оранжевый (CH1): напряжение восстановления/кривая TRV.
(a) Время отключения: 3,0 мс, ток отключения: 3670 А (максимум)
Форма сигнала более интенсивная с явным звоном после усечения. В дугогасительной камере наблюдается сильное почернение и скопление расплава.
(б) Время отключения: 3,0 мс, ток отключения: 2790 А.
Острые пики и явный звон вблизи точки усечения отражают частые расщепления и переключения. На фотографиях видна концентрированная абляция в верхней области.
(c) Время отключения: 2,8 мс, ток отключения: 2820 А.
Подавление и усечение тока выполняются более плавно при непрерывном разделении. Абляция является равномерной, и избегается чрезмерная единичная узелковость.
(d) Время отключения: 3,0 мс, ток отключения: 2810 А.
Типичный процесс входа в зону расщепления и завершения усечения практически без TRV. Дуга стабильно фиксируется в верхней части, что приводит к появлению явных узелков в верхней части, но без чрезмерной общей абляции.
Геометрическая форма входа в дугогасительную камеру определяет начальный путь дуги после входа в дугогасительную камеру:
● U-образные/V-образные насечки: для захвата и направления дуги.
● Центральная канавка: улучшает точность навигации.
● Ступенчатые канавки: для раннего удлинения и многосегментного расщепления в условиях постоянного тока.
Результаты моделирования ANSYS взаимно проверяются с фактическими данными испытаний, что в определенной степени снижает сложность и время, необходимое для разработки.
В XUCKY наши автоматические выключатели, автоматические выключатели и автоматические выключатели опираются на оптимизированную конструкцию дугогасительной камеры, обеспечивающую лучшую в отрасли безопасность.
Подробное техническое руководство можно найти на нашем сайте –www.xucky.comи подписывайтесь на нас, чтобы получить больше информации об электротехнике.
