Tyhjiökatkaisteri, joka tunnetaan myös nimellä tyhjiökytkinputki tai tyhjiökupla, on tyhjiökytkimen ydinkomponentti. Sen ydintoiminto on käyttää tyhjiön erinomaisia eristys- ja kaaren sammuttavia ominaisuuksia. Se tajuaa piirin sulkeutumisen ja avaustoimenpiteet elektrodien (koskettimien) ja muiden tyhjiön suljettujen komponenttien läpi. Kun virta on katkaistu, laite voi nopeasti sammuttaa kaaren ja tukahduttaa virran tehokkaasti varmistaen siten sähköjärjestelmän turvallisen ja vakaan toiminnan.
Tyhjiökatkaisimet voidaan luokitella eri standardien mukaisesti. Kuorimateriaalin mukaan ne voidaan jakaa lasi -tyhjiökatkaisimiin ja keraamisiin tyhjiökatkoksiin. Tarkoituksen mukaan tyhjiökatkaisimet on jaettu tyhjiökatkaisimiin katkaisijoille, kuormituskytkimille, kontaktoreille, uudelleenkäyttäjille, poikkileikkauksille ja muille erityistarkoituksille.
Tyhjiökatkaisimen perusrakenne
Tyhjiökatkaisimen ydinkomponentteja ovat ilmatiiviinen eristysjärjestelmä, joka varmistaa laitteiden eristys suorituskyvyn tyhjiötilassa; johtava järjestelmä, joka on vastuussa piirin sulkemisesta ja avaamisesta; suojajärjestelmä, jota käytetään kontaktien suojaamiseen ulkoisilta häiriöiltä; ja yhteysjärjestelmä, joka on avainkomponentti nykyiseen lähetykseen. Nämä komponentit muodostavat yhdessä tyhjiökatkaisimen perusrakenteen, mikä varmistaa sen tehokkaan ja turvallisen toiminnan.
Ilmatiivis eristysjärjestelmä koostuu pääasiassa lasista tai keraamisesta valmistetusta eristävästä kuoresta, liikkuvasta päätykannesta, kiinteästä päätykannesta ja ruostumattomasta teräksestä valmistetusta palkeesta. Heidän joukossaan eristävä kuori on järjestelmän ydinkomponentti, jolla ei ole vain tukevaa roolia, vaan myös ilmatiivismäärän keskeinen takuu. Palkeilla, ohjaus- ja tiivistekomponenttilla liikkuvan elektrodin liikkumiselle, on erittäin korkea mekaaniset käyttöikävaatimukset, jotta voidaan varmistaa tyhjiökatkaisimen vakaa toiminta.
Kaaren sammutuskammion johtava järjestelmä koostuu useista komponenteista, kuten kiinteästä johtavasta sauvasta, kiinteästä kaaripinnasta, kiinteästä kosketuksesta, liikkuvasta kosketuksesta, liikkuvasta kaaren pinnasta ja liikkuvasta johtavasta sauvasta. Niiden joukossa kiinteään johtavaan sauvaan, kiinteään kaaren pintaan ja kiinteään kosketukseen viitataan yhdessä kiinteäksi elektrodiksi, kun taas liikkuva kosketus, liikkuva kaaripinta ja liikkuvaa johtavaa sauvaa viitataan yhdessä liikkuvana elektrodina. Tämä malli mahdollistaa toimintamekanismin saavuttamisen helposti kahden kosketin sulkemisen liikkuvan johtavan sauvan liikkumisen kautta, täydentäen siten piiriliiton.
Kahden kontaktin välinen kosketuskestävyys pysyy minimaalisesti ja vakaana ja parantaa kaaren sammutuskammion mekaanista voimakkuutta, kun sille kohdistetaan dynaaminen ja vakaa virra, tyhjiökytkin on erityisesti varustettu ohjausholmella toisessa päässä olevan johtavan sauvan päässä ja täydennettynä sarjalla, joten kaksi kontaktia ylläpitää aina vakiintunutta painetta. Kun tyhjiökytkin katkaisee virran, kaaren sammutuskammion kaksi kosketusta eroavat ja tuottavat kaaren, kunnes kaari sammuttaa itsensä, kun virta kulkee luonnollisesti nollaa, täydentäen siten piirin murtumisen.
Lisäksi tyhjiökaaren sammutuskammion liikkuvat ja staattiset johtavat sauvat tarkennetaan happealla kuparilla. Tärkeimmät johtavan piirin he suorittavat tärkeän tehtävän virran suorittamisessa. Opasholkki tarkennetaan yleensä eristävällä materiaalilla. Sen ydintehtävä on varmistaa, että liikkuva johtava sauva voi tehdä sileän lineaarisen liikkeen tyhjiökaari -sammutuskammion akselia pitkin avaus- ja sulkemisprosessin aikana. Samanaikaisesti se voi myös estää johtavan piirin virran siirtymästä paljeihin, pidentäen siten tyhjiökaari -sammutuskammion käyttöikä.
Suojajärjestelmä koostuu pääasiassa suojaputkesta, suojakotelosta ja muista niihin liittyvistä osista. Niistä suojausputki on järjestelmän ydinkomponentti, ja sen materiaali voidaan valita monista materiaaleista, kuten happiton kupari, ruostumaton teräs, sähköinen puhdas rauta tai kuparikromieos. Järjestelmän päätoiminnot ovat:
- Vähennä eristyskuoren sisäseinän pilaantumista metallihöyryllä ja pisaroilla, jotka koskettimet ovat tuottaneet kaariprosessin aikana, estäen siten tyhjiökatkaisimen kuoren eristyslujuuden vähentämisen tai salaman esiintymisen.
- Optimoi sähkökentän jakauma tyhjiökatkaisimen sisällä ja edistä tyhjiökatkaisimen eristyskuoren pienentämistä, etenkin pienjännitetasoilla olevien tyhjiökatkaisimien miniatyrisoinnissa.
- ARC -tuotteiden tiivistyminen. Varsinkin kun tyhjiökatkaisinta katkaisee oikosulun virran, suojajärjestelmä voi absorboida suurimman osan kaaren tuottamasta lämmönenergiasta parantaen siten dielektrisen palautumislujuutta koskettimien välillä. Mitä enemmän kaarituotteita suojausputki tiivistyy, sitä suurempi energia se absorboi, ja sitä edullisempaa on tyhjiökatkaisimen murtumiskapasiteetin parantaminen.
Yhteysjärjestelmä
Pyhytyskytkimen ydinkomponenttina tyhjiökatkaisimen suorituskyky on kosketusjärjestelmässä. Yhteysjärjestelmällä on tärkeä rooli piirin avaus- ja sulkemisprosessissa.
● Yhteysrakenne
Kun tyhjiökatkaisinta katkaisee oikosulun virran, kosketusrakenteella on tärkeä rooli. Se rajoittaa anodikohtien muodostumisen tehokkaasti kosketuspinnalle muodostamalla poikittainen tai pitkittäinen magneettikenttä, parantaen siten katkaistukapasiteettia. Kosketusrakenne tuottaa vaaditun magneettikentän muuttamalla virran suuntaa ja käyttämällä magneettimateriaaleja magneettisten voimalinjojen keräämiseen.
Tyhjiökatkaisimen kosketusrakenne on monipuolinen, mukaan lukien sylinterimäiset kontaktit, poikittaiset magneettikentän koskettimet, kuten spiraalirata poikittainen magneettinen, kupin poikittainen magneettinen ja svastika -uran poikittainen magneettinen ja pitkittäismagneettiset magneettiset kosketukset, kuten avoin obliini -uran pitkittäinen magneettinen, kelan pituussuuntainen magneettinen ja hevosenheeseinen pitkittäinen magneettinen. Lisäksi on R-tyyppisiä koskettimia, joiden kosketusrakenne ja kosketus on integroitu, ja magneettikentän suunta on vuorotellen pitkittäinen magneettinen.
● Kosketusmateriaali
Yhteyshenkilö on avainosa kaarin johtamisesta ja kaaren sammuttamisesta, joten materiaalien vaatimukset ovat erittäin tiukat. Tällä hetkellä katkaisijoiden tyhjiökatkaisimen kosketusmateriaalit ovat pääasiassa kuparis-bismutti-seos, kuparikromi-seos ja kupari-Tungsten-seos. Niistä kuparikromieosta käytetään laajasti sen erinomaisen suorituskyvyn vuoksi. Kupari-kromi-seoslevy, jonka paksuus on 3 mm, hitsataan ylä- ja alahenkilöiden takapinnalle. Loput voidaan valmistaa happettomasta kuparista.
● Poikittainen ja pitkittäinen magneettikentän kontaktit ja niiden toiminnot
Kun poikittainen magneettikentän kosketus katkaisee oikosulkuvirran tyhjökatkaisimessa, generyidaan elektrodiakseliin kohtisuora magneettikenttä. Tämä magneettikenttä saa tyhjiökaarin liikkumaan suurella nopeudella kosketuspintaa pitkin, välttäen kosketuspinnan vakavan sulamisen ja palauttaa eristyslujuuden nopeasti virran jälkeen nolla, joka edistää kaaren sukupuuttoa.
Pitkittäinen magneettikentän kosketus tuottaa magneettikentän, joka on yhdenmukainen elektrodiakselin suunnan kanssa. Tämä magneettikenttä voi lisätä muuntamisvirran arvoa diffuusiokaarista supistumiskaariin. Riittävän vahvan pitkittäisen magneettikentän vaikutuksen mukaan kaaripisteet jakautuvat tasaisesti elektrodikontaktin pinnalle välttäen kosketuspinnan paikallista vakavaa sulamista, ja samalla on edut matalan kaaren jännitteen ja pienen kaarienergian edut, mikä on erittäin hyödyllistä eristyslujuuden palautumiselle kaaren ja murtokapasiteetin parantamiselle.
Tällä hetkellä suuren kapasiteetin tuotteet omaksuvat tyhjöiden keskeyttäjien alalla yleensä pitkittäismagneettikentän kosketussuunnittelun. Tämä johtuu pääasiassa pitkittäisen magneettikentän kosketuksen erinomaisesta suorituskyvystä, mukaan lukien sen pieni sähkövaatimus, pitkä kestävyys ja vahva murtokyky.
