قاطع الفراغ، والمعروف أيضًا باسم أنبوب مفتاح الفراغ، هو المكون الأساسي لمفتاح الطاقة المتوسط والعالي الجهد. وظيفتها الرئيسية هي إطفاء القوس بسرعة وقمع التيار بعد قطع دائرة الجهد المتوسط والعالي من مصدر الطاقة من خلال العزل الممتاز للفراغ في الأنبوب، وذلك لتجنب الحوادث والأحداث غير المتوقعة. يتم استخدامه بشكل أساسي في أنظمة التحكم في نقل وتوزيع الطاقة، وكذلك في علم المعادن والتعدين والبترول والصناعة الكيميائية والسكك الحديدية والبث والاتصالات والتدفئة الصناعية عالية التردد وأنظمة توزيع الطاقة الأخرى. يتميز بخصائص توفير الطاقة وتوفير المواد والوقاية من الحرائق والوقاية من الانفجار والحجم الصغير والعمر الطويل وتكلفة الصيانة المنخفضة والتشغيل الموثوق به وعدم التلوث. ينقسم قاطع الفراغ إلى قاطع لقواطع الدائرة وقاطع لمفاتيح الحمل من حيث الاستخدام. يستخدم قاطع قواطع الدائرة بشكل أساسي في محطات الطاقة الفرعية ومرافق شبكة الطاقة في قطاع الطاقة، ويستخدم قاطع مفاتيح الحمل بشكل أساسي للمستخدمين النهائيين لشبكة الطاقة.
1. نظام عزل محكم
يتكون نظام العزل المحكم من غلاف عازل محكم مصنوع من الزجاج أو السيراميك، وغطاء طرفي متحرك، وغطاء طرفي ثابت، ومنفاخ من الفولاذ المقاوم للصدأ. من أجل ضمان إحكام جيد بين الزجاج والسيراميك والمعادن، بالإضافة إلى إجراءات التشغيل الصارمة أثناء الختم، يجب أن يكون للمادة نفسها نفاذية هواء دنيا ويجب أن يقتصر إطلاق الهواء الداخلي على قيمة دنيا. لا يقتصر دور منفاخ الفولاذ المقاوم للصدأ على عزل حالة الفراغ داخل غرفة إطفاء قوس الفراغ عن الحالة الجوية الخارجية فحسب، بل يتيح أيضًا لجهة الاتصال المتحركة والقضيب الموصل المتحرك التحرك ضمن نطاق محدد لإكمال عمليات إغلاق وفصل مفتاح الفراغ.
2. النظام الموصل
يتكون النظام الموصل لغرفة إطفاء القوس من قضيب موصل ثابت وسطح قوس ثابت ونقطة اتصال ثابتة ونقطة اتصال متحركة وسطح قوس متحرك وقضيب موصل متحرك. يُطلق على قضيب الموصل الثابت وسطح القوس الثابت ونقطة الاتصال الثابتة مجتمعة أقطابًا كهربائية ثابتة، ويُطلق على جهة الاتصال المتحركة وسطح القوس المتحرك وقضيب الموصل المتحرك مجتمعة أقطابًا كهربائية متحركة. عندما يتم إغلاق قاطع الدائرة الفراغية ومفتاح الحمل الفراغي وملامس الفراغ المجمع بواسطة غرفة القوس الفراغية، تغلق آلية التشغيل جهتي الاتصال من خلال حركة قضيب الموصل المتحرك، مما يكمل اتصال الدائرة. من أجل تقليل مقاومة التلامس بين جهتي الاتصال والحفاظ على الاستقرار وضمان أن غرفة القوس تتمتع بقوة ميكانيكية جيدة عندما تتحمل تيارًا مستقرًا ديناميكيًا، يتم تزويد مفتاح الفراغ بغلاف توجيهي في أحد طرفي قضيب الموصل المتحرك، ويتم استخدام مجموعة من نوابض الضغط للحفاظ على ضغط مقدر بين جهتي الاتصال. عندما يقطع مفتاح الفراغ التيار، ينفصل جهتا اتصال غرفة القوس، وينشأ قوس بينهما حتى ينطفئ القوس عندما يمر التيار بشكل طبيعي عبر الصفر، وبالتالي يكتمل قطع الدائرة.
3. نظام الحماية
يتكون نظام الحماية لطفاية القوس الفراغي بشكل أساسي من أسطوانة حماية وغطاء حماية وأجزاء أخرى.
الوظائف الرئيسية لنظام الحماية هي:
(1) منع الاتصال من توليد كمية كبيرة من بخار المعدن وقطرات السائل أثناء عملية القوس الكهربائي، مما يؤدي إلى تلويث الجدار الداخلي للغلاف العازل والتسبب في
ونتيجة لذلك، تنخفض قوة عزل غلاف قاطع الفراغ أو يحدث وميض كهربائي.
(2) تحسين توزيع المجال الكهربائي داخل قاطع الفراغ يساعد على تصغير حجم غلاف العزل لقاطع الفراغ، وخاصة بالنسبة للجهد العالي
إن تصغير حجم قواطع الجهد الفراغي له تأثير كبير.
(3) امتصاص جزء من طاقة القوس وتكثيف منتجات القوس. وخاصة عندما يقطع مطفأة القوس الفراغي تيار الدائرة القصيرة، فإن القوس
يتم امتصاص معظم طاقة الحرارة المتولدة بواسطة نظام الحماية، وهو ما يفيد في تحسين قوة استعادة العازل بين جهات الاتصال. يمتص نظام الحماية القوس الكهربائي
كلما زادت كمية المنتج، كلما زادت الطاقة التي يمتصها، مما يلعب دورًا جيدًا في زيادة قدرة قاطع الفراغ.
4. جهات الاتصال
تعتبر نقاط الاتصال هي الأجزاء التي يتم فيها توليد الأقواس الكهربائية وإطفائها، وتكون متطلبات المواد والهياكل عالية نسبيًا.
4.1 يتم فرض المتطلبات التالية على مواد الاتصال:
(1) قدرة عالية على الكسر. يجب أن تكون المادة نفسها ذات موصلية كهربائية عالية وموصلية حرارية منخفضة وسعة حرارية عالية وقدرة منخفضة على انبعاث الإلكترونات الحرارية.
(2) جهد انهيار مرتفع. كلما ارتفع جهد الانهيار، زادت قوة الاسترداد العازل، مما يساعد على إطفاء القوس الكهربائي.
(3) مقاومة عالية للتآكل الكهربائي، أي أنها قادرة على تحمل تآكل القوس الكهربائي، كما أنها تتمتع بتبخر معدني منخفض.
(4) مقاومة اللحام بالانصهار.
(5) قيمة قطع التيار منخفضة، ويفضل أن تكون أقل من 2.5 أمبير.
(6) محتوى الغاز منخفض.
حاليًا، تتكون مادة التلامس لغرفة إطفاء القوس الفراغي لقاطع الدائرة في الغالب من سبيكة النحاس والكروم، حيث يمثل النحاس والكروم 50% لكل منهما. يتم لحام صفيحة سبيكة النحاس والكروم على السطح الخلفي لجهات الاتصال العلوية والسفلية، ويبلغ سمكها عمومًا 3 مم. يُطلق على الباقي مقعد التلامس، والذي يمكن صنعه من النحاس الخالي من الأكسجين.
4.2 هيكل الاتصال
يؤثر هيكل الاتصال بشكل كبير على قدرة كسر غرفة إطفاء القوس. يختلف تأثير إطفاء القوس الناتج عن استخدام هياكل اتصال مختلفة. في الأيام الأولى، تم استخدام جهات اتصال أسطوانية بسيطة. على الرغم من أن الهيكل كان بسيطًا، إلا أن قدرة القطع لم تستطع تلبية متطلبات قاطع الدائرة ويمكنها فقط كسر التيارات التي تقل عن 10 كيلو أمبير. حاليًا، يتم استخدام مفاتيح الحمل الفراغي فقط، وملامسات الفراغ عالية الجهد، وأنابيب تبديل الفراغ الأخرى. في الوقت الحاضر، تُستخدم بشكل شائع
تشمل جهات الاتصال جهات اتصال ذات بنية أخدود حلزوني، وجهات اتصال ذات بنية على شكل كوب ذات أخاديد مائلة، وجهات اتصال ذات بنية على شكل كوب ذات مجال مغناطيسي طولي، ومن بينها جهات اتصال ذات بنية على شكل كوب ذات مجال مغناطيسي طولي هي الجهات الرئيسية.
5. المنفاخ
إن منفاخ قاطع الفراغ مسؤول بشكل أساسي عن ضمان تحرك القطب المتحرك ضمن نطاق معين والحفاظ على فراغ عالٍ لفترة طويلة، وضمان أن يكون لقاطع الفراغ عمر ميكانيكي مرتفع. منفاخ قاطع الفراغ عبارة عن مكونات ذات جدران رقيقة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك 0.1~0.2 مم. أثناء عملية فتح وإغلاق مفتاح الفراغ، يتعرض منفاخ المقاطعة للتمدد والانكماش، ويخضع المقطع العرضي للمنفاخ لضغط متغير، لذلك يجب تحديد عمر المنفاخ وفقًا لكمية التمدد والانكماش المتكررة وضغط الاستخدام. يرتبط عمر التعب للمنفاخ بدرجة حرارة التسخين لظروف العمل. بعد أن يكسر قاطع الفراغ تيار الدائرة القصيرة الكبير، تنتقل الحرارة المتبقية من القضيب الموصل إلى المنفاخ، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة المنفاخ. عندما تصل درجة الحرارة إلى مستوى معين، سيؤثر هذا على قوة التعب للمنفاخ
6. مبدأ العمل
قاطع الفراغ هو جهاز فراغ كهربائي يستخدم زوجًا من جهات الاتصال المغلقة في الفراغ لتحقيق وظائف الاتصال والفصل لدائرة الطاقة. إنه يستخدم وسطًا عازلًا عالي الفراغ. عندما يفصل قيمة معينة من التيار، تتقلص جهات الاتصال المتحركة والثابتة إلى نقطة أو نقاط معينة حيث انفصلت جهات الاتصال للتو في لحظة الانفصال، مما يؤدي إلى زيادة حادة في المقاومة بين الأقطاب الكهربائية وزيادة سريعة في درجة الحرارة حتى يتبخر معدن القطب الكهربائي وتتشكل قوة مجال كهربائي عالية للغاية، مما يؤدي إلى انبعاث مجال شديد وانهيار الفجوة، مما ينتج عنه قوس فراغ. عندما يقترب التيار العامل من الصفر وتزداد مسافة التلامس، ينتشر بلازما قوس الفراغ بسرعة. بعد أن يتجاوز تيار القوس الصفر، يتغير الوسط في فجوة التلامس بسرعة من موصل إلى عازل، لذلك يتم فصل التيار وتنتهي عملية القطع.
كشركة مصنعة محترفة لـقاطع الفراغ, نحن ندرك جيدًا أهميتها ونلتزم بتزويد العملاء بمنتجات وخدمات عالية الجودة. لمزيد من المعلومات، لا تتردد في الاتصال بنا.
Email: jasmine@yawei-electric.com
واتساب: +86 13584708127
