Jak funguje zhášení oblouku v jističích

Typy zhášecích zařízení elektrického oblouku v jističích

Jistič musí zajistit zhášení oblouku za všech možných podmínek sítě.

U jističů našly uplatnění dvě verze zhášecích zařízení oblouku – polouzavřené a otevřené.

V polouzavřeném provedení je jistič zakrytý pouzdrem s otvory pro únik horkých plynů. Objem pláště je dostatečně velký, aby nedocházelo k velkým přetlakům uvnitř pláště. U polouzavřené verze je zóna horkého a ionizovaného plynu obvykle několik centimetrů od výfukových otvorů. Toto konstrukční řešení se používá u automatických jističů instalovaných vedle jiných zařízení, v rozvaděčích, v ručně ovládaných strojích. Jistič omezující proud nepřesahuje 50 kA.

Při proudech 100 kA a vyšších se u jističů používají otevřené komory s velkou výbojovou plochou.Polouzavřené provedení se používá zpravidla u montážních a univerzálních automatů, otevřené — u rychloběžných a automatů pro vysoké omezovací proudy (100 kA a více) nebo vysoká napětí (nad 1000V).

Způsoby hašení elektrického oblouku v instalačních a univerzálních jističích

U jističů pro hromadné použití (instalační a univerzální) je široce používána deionická oblouková mřížka z ocelových plátů. Pokud je požadováno, aby jističe fungovaly na střídavý i stejnosměrný proud, počet desek se volí podle vypínacích podmínek obvod konstantního proudu... Každý pár desek musí mít napětí menší než 25 V.

Ve střídavých obvodech s napětím 660 V zajišťují taková oblouková zařízení zhášení oblouku proudem až 50 kA. Při stejnosměrném proudu pracují tato zařízení při napětí do 440 V a řezných proudech do 55 kA. U zhášečů oblouku z ocelového plechu je zhášení tiché, s minimálním uvolňováním ionizovaných a zahřátých plynů ze zhášeče oblouku.

Typy obloukových komor vypínačů

Pro vysoké proudy se používají komory s labyrintovými štěrbinami a přímé podélné štěrbinové komory. Oblouk je vtahován do štěrbiny magnetickým foukáním proudovou cívkou.

Podélná štěrbinová komora může mít několik paralelních štěrbin konstantního průřezu. To snižuje aerodynamický odpor komory a usnadňuje vstup oblouku s vysokým proudem do štěrbin. Nejprve je oblouk rozdělen na řadu paralelních vláken. Pak ale ze všech paralelních větví zůstane jen jedna, ve které nakonec dojde k zániku. Komorové stěny a příčky jsou vyrobeny z azbestocementu.

V labyrintové štěrbinové komoře pozvolný vstup oblouku do klikaté štěrbiny nevytváří vysoký odpor při vysokých proudech. Úzká mezera zvyšuje gradient napětí v oblouku, což snižuje potřebnou délku oblouku pro zhášení. Klikatý tvar štěrbiny zmenšuje velikost stroje.

V komoře s labyrintovou štěrbinou je oblouk intenzivně chlazen stěnami komory.Vzhledem k tomu, že oblouk vydává velké množství tepla na stěny štěrbiny, musí mít materiál komory vysokou tepelnou vodivosti a bodu tání.

Aby se zabránilo zničení komory vysokou teplotou, je nutné udržovat oblouk v neustálém pohybu vysokou rychlostí. To vyžaduje vytvoření silného magnetického pole podél celé dráhy oblouku ve štěrbině. Při nedostatečné rychlosti je zhášecí zařízení oblouku zničeno.

Jako komorový materiál se používá kordierit. Plynotvorné materiály jako vlákna, organické sklo se nepoužívají kvůli zvýšenému aerodynamickému odporu.

V současné době se pro zjednodušení designu (odmítající výkonné a složité magnetické detonační systémy) vracejí k myšlence deionové ocelové mřížky. Ocelové pláty s drážkou pro obloukové kontakty vytvářejí sílu, která pohybuje obloukem. Na rozdíl od běžné mřížky je oblouk v kontaktu s izolovanými ocelovými deskami: zhášení probíhá stejným způsobem jako v komoře s příčnými izolačními přepážkami, ale bez speciálního magnetického systému, který oblouk pohybuje.

Vliv elektrického oblouku na automatické kontaktní spínače

Nejkritičtější částí automatického jističe jsou kontakty.Při jmenovitých proudech do 200 A v automatickém režimu používají jističe jeden pár kontaktů, které lze pro zvýšení odolnosti oblouku vyložit metalkeramikou.

Velké jmenovité proudy vyžadují automatickou aplikaci dvoustupňových přerušovačů kontaktů typu pohyblivý můstek nebo dvojice hlavních a obloukových kontaktů. Hlavní kontakty jističů jsou vyloženy stříbrem nebo kovokeramikou (stříbro, nikl, grafit). Pevný obloukový kontakt je pokryt kovokeramikou SV-50 (stříbro, wolfram), odnímatelná SN-29GZ. Cermet a další značky se používají v automatických spínačích.

U jističů pro vysoké jmenovité proudy se používá zahrnutí několika paralelních párů hlavních kontaktů.

U vysokorychlostních jističů se za účelem zkrácení jejich vlastního času používají pouze koncové kontakty s nízkým ponorem. Kontakty jsou vyrobeny z mědi a kontaktní plochy jsou stříbrné. Vzhledem k nárůstu jmenovitého proudu a relativně vysokému přechodovému odporu automatických spínačů se v současnosti pracuje na umělém chlazení kontaktů pomocí kapaliny. Toto řešení problému umožňuje zachovat nízkou hmotnost a výkon. jistič a zvýšit trvalý proud z 2500 na 10000 A.

Stabilita kontaktů automatických spínačů v případě zkratu

Stabilita kontaktů vypínače při zapnutí pro zkrat závisí na rychlosti nárůstu tlaku v kontaktech. Když je amplituda obsaženého proudu větší než 30-40 kA, používají se momentové stroje, u kterých rychlost pohybu kontaktů a tlak v nich nezávisí na rychlosti pohybu rukojeti spínače.

U selektivních univerzálních jističů se při protékání zkratového proudu vytváří záměrné časové zpoždění.

Aby se zabránilo svaření kontaktů vypínače, musí být použita elektrodynamická kompenzace. Když proud teče v obloukovém obvodu do vodiče nesoucího pevný přerušovač obloukového kontaktu, působí elektrodynamická síla, která zvyšuje tlak na kontakty.