サーキットブレーカーにおけるアーク消弧の仕組み

サーキットブレーカーのアーク消弧装置の種類

回路ブレーカーは、考えられるすべてのネットワーク条件下でアークを消弧する必要があります。

アーク消弧装置には、半閉と開の 2 つのバージョンが回路ブレーカーに適用されています。

半密閉バージョンでは、回路ブレーカーは高温ガスを逃がすための開口部のあるハウジングで覆われています。ケーシングの容積は、ケーシング内の大きな過圧を回避するのに十分な大きさです。半密閉バージョンでは、高温でイオン化したガスの放出ゾーンは通常、排気開口部から数センチメートル離れています。この設計ソリューションは、他の装置の隣に設置される自動回路ブレーカー、開閉装置、手動機械に使用されます。電流制限回路ブレーカーは 50 kA を超えません。

100 kA 以上の電流では、大きな放電面積を備えたオープン チャンバーが回路ブレーカーに使用されます。セミクローズド設計は、原則として、アセンブリおよび汎用自動機械で使用され、オープン - 高制限電流 (100 kA 以上) または高電圧 (1000 V 以上) の高速自動機械で使用されます。

設置時の電気アークの消火方法と汎用サーキットブレーカー

大量使用（設置用および汎用）用サーキットブレーカーでは、鋼板製の脱イオンアークグリッドが広く使用されています。回路ブレーカーが AC と DC の両方で動作する必要がある限り、プレートの数はトリップ条件によって選択されます。 定電流回路... 各プレートのペアの電圧は 25 V 未満でなければなりません。

電圧 660 V の AC 回路では、このようなアーク装置は最大 50 kA の電流でアークを消弧します。直流では、これらのデバイスは最大 440 V の電圧で動作し、最大 55 kA の電流をカットします。鋼板製消弧装置を使用すると、消弧装置からのイオン化および加熱されたガスの放出が最小限に抑えられ、消弧は静かに行われます。

サーキットブレーカーのアークチャンバーの種類

大電流の場合は、ラビリンススリットを備えたチャンバーと直線状の縦スリットチャンバーが使用されます。電流コイルによる磁気吹き付けにより、アークがスロット内に引き込まれます。

長手方向のスリットチャンバーは、一定の断面を有するいくつかの平行なスリットを有することができる。これにより、チャンバーの空気抵抗が減少し、高電流アークがスロットに入りやすくなります。まず、アークが一連の平行なファイバーに分割されます。しかし、すべての平行枝のうち 1 つだけが残り、最終的に消滅が起こります。チャンバーの壁と隔壁はアスベストセメントで作られています。

ラビリンス スリット チャンバーでは、アークがジグザグ スリットに徐々に入るため、大電流でも大きな抗力が発生しません。ギャップが狭いとアーク内の電圧勾配が増加し、クエンチングに必要なアーク長が短くなります。スロットのジグザグ形状により、機械のサイズが小さくなります。

ラビリンススリットを備えたチャンバーでは、アークはチャンバー壁によって集中的に冷却され、アークはスリット壁で多量の熱を放出するため、チャンバーの材質には高い耐熱性が必要です。導電率と融点。

高温によるチャンバーの破壊を防ぐためには、アークを高速で継続的に動かし続ける必要があります。これには、スロット内のアークの経路全体に沿って強力な磁場を生成する必要があります。速度が不十分な場合、消弧装置が破損します。

チャンバー材質にはコーディエライトを使用。空気力学的抵抗が増加するため、繊維や有機ガラスなどのガス発生材料は使用されていません。

現在、設計を簡素化する（強力で複雑な磁気爆発システムを拒否する）ために、脱イオン鋼グリッドのアイデアに戻りつつあります。アーク接触用の溝を備えた鋼板は、アークを動かす力を生成します。従来のグリッドとは異なり、アークは絶縁された鋼板と接触します。消火は横方向の絶縁隔壁を備えたチャンバー内と同じ方法で行われますが、アークを移動させる特別な磁気システムはありません。

自動接点スイッチに対する電気アークの影響

自動サーキットブレーカーの最も重要な部分は接点です。自動モードでの最大 200 A の定格電流では、回路ブレーカーは 1 対の接点を使用します。この接点は、アーク抵抗を高めるために金属セラミックで裏打ちすることができます。

定格電流が大きい場合は、可動ブリッジ型または主接点とアーク接点のペアの 2 段接点ブレーカを自動的に適用する必要があります。サーキットブレーカーの主接点は、銀または金属セラミック (銀、ニッケル、グラファイト) で裏打ちされています。固定アーク接点は SV-50 金属セラミックス (銀、タングステン) で覆われており、取り外し可能な SN-29GZ です。自動スイッチにはサーメットなどが使用されています。

高定格電流用の回路ブレーカーでは、主接点の複数の並列ペアが使用されます。

高速サーキットブレーカでは、自身の時間を短縮するために、浸漬の低いエンドコンタクトのみが使用されます。接点は銅製で、接触面は銀です。自動スイッチの定格電流の増加と接触抵抗の比較的高いため、現在、液体を使用して接点を人工的に冷却する研究が行われています。この問題に対するこの解決策により、軽量化とパフォーマンスの維持が可能になります。サーキットブレーカーを追加し、連続電流を 2500 A から 10000 A に増加します。

自動スイッチの短絡時の接点の安定性

スイッチオン時のブレーカー接点の安定性 短絡 接点内の圧力上昇率によって異なります。含まれる電流の振幅が30〜40 kAを超える場合、接点の移動速度と接点内の圧力がスイッチハンドルの移動速度に依存しないモーメントアクションマシンが使用されます。

選択的ユニバーサル回路ブレーカーでは、短絡電流が流れるときに意図的な時間遅延が作成されます。

ブレーカー接点の溶着を回避するには、電気力学的補償を適用する必要があります。電流がアーク回路を通って固定アーク接点ブレーカーを備えた導体に流れると、電気力学的力が作用し、接点にかかる圧力が増加します。