真空遮断器とは：動作とその応用

真空遮断器技術は1960年に初めて導入されましたが、それでも開発中の技術です。時間が経つにつれて、真空遮断器のサイズは、このエンジニアリング分野でのさまざまな技術開発により、1960年代初頭のサイズから縮小しました。回路ブレーカーは、電気回路を遮断して、通常は過負荷に起因する短絡によって引き起こされる不当な電流を防ぐデバイスです。その基本的な機能は、障害が検出された後に電流の流れを遮断することです。この記事では、真空遮断器とその動作の概要について説明します。サーキットブレーカの詳細については、この記事をお読みください サーキットブレーカの種類とその重要性 。

真空遮断器とは何ですか？

真空サーキットブレーカは、アーククエンチングが真空媒体で行われる一種のサーキットブレーカです。通電接点のスイッチオンとクローズ、および相互に関連するアーク遮断の操作は、真空遮断器と呼ばれるブレーカー内の真空チャンバー内で行われます。

真空遮断器

サーキットブレーカのアーククエンチング媒体として使用される真空は、真空が優れたアーククエンチング特性により高い絶縁強度を与えるため、真空サーキットブレーカとして知られています。これは、ほとんどの標準的な電圧アプリケーションに適しています。これは、より高い電圧の場合、真空技術が開発されたものの、商業的に実現可能ではないためです。

通電接点の動作と関連するアーク遮断は、真空遮断器として知られるブレーカーの真空チャンバー内で行われます。この遮断器には、対称的に配置されたセラミック絶縁体の中心にスチールアークチャンバーが含まれています。真空遮断器内の真空圧の維持は、10〜6バールで行うことができます。真空遮断器の性能は、主にCu / Crなどの通電接点に使用される材料に依存します。

動作原理

ザ・ 真空遮断器の動作原理 つまり、回路ブレーカーの接点が真空内で開かれると、接点内の金属蒸気のイオン化によって接点間にアークが発生する可能性があります。ただし、アーク全体で生成された電子、イオン、金属蒸気がCB接点の外側で急速に凝縮するため、アークを簡単にクエンチできるため、絶縁耐力をすばやく回復できます。

真空の最も重要な特徴は、アークが真空内で生成されると、真空の絶縁耐力が急速に向上するため、アークをすばやく消滅させることができることです。

お問い合わせ資料

VCBの接触材料は、次の特性に従う必要があります。

• 高密度
• 接触抵抗は小さくする必要があります
• 電気伝導率は高く、過熱することなく通常の負荷電流を流します。
• 熱伝導率が高く、アーク発生時に発生する大きな熱をすばやく放散します。
• アークの早期破壊を可能にするには、熱電子機能が高くなければなりません。
• 溶接する傾向は低くなければなりません
• 現在のチョッピングレベルが少ない
• 高いアークレジスト能力
• アーク侵食を減らすには、沸点を高くする必要があります。
• より長い耐用年数を確保するために、ガス含有量は以下でなければなりません
• チャンバー内の分割できない金属蒸気の量を減らすには、低い蒸気圧で十分でなければなりません。

真空遮断器の建設

真空遮断器は、中心対称に配置されたセラミック絶縁体に鋼製アークチャンバーを備えています。真空遮断器内の圧力は10 ^ -4トル未満に維持されます。

通電接点に使用される材料は、真空遮断器の性能に重要な役割を果たします。銅ビスマスや銅クロムなどの合金は、VCBコンタクトを作成するための理想的な材料です。

真空遮断器の構造

上図から、真空遮断器は固定接点、可動接点、真空遮断器で構成されています。可動接点は、ステンレス鋼のベローズによって制御機構に接続されています。アークシールドは、これらのシールドを覆い、絶縁エンクロージャに凝縮するのを防ぐように、絶縁ハウジングで支持されています。ガラス容器やセラミック容器を外部絶縁体として使用しているため、真空チャンバーが恒久的に密閉されているため、漏れの可能性がなくなります。

真空遮断器の動作

真空遮断器の断面図を下図に示します。異常状態により接点が分離し、接点間にアークが発生し、金属イオンのイオン化によりアークが発生し、材質に大きく依存します。連絡先の。

真空遮断器のアーク遮断は他のタイプとは異なります サーキットブレーカ 。接点の分離により、接触空間に充填された蒸気が放出されます。これは、接触材料から放出された陽イオンで構成されています。蒸気密度はアークの電流に依存します。電流が減少すると、蒸気の放出速度が低下し、電流がゼロになった後、蒸気密度が減少すると、媒体は絶縁耐力を回復します。

真空中で遮断される電流が非常に小さい場合、アークにはいくつかの平行な経路があります。総電流は、互いに反発して接触面全体に広がる多くの平行なアークに分割されます。これは拡散アークと呼ばれ、簡単に中断できます。

電流の値が高いと、アークは小さな領域に集中します。接触面の急速な気化を引き起こします。アークが拡散状態のままである場合、アークの中断が発生する可能性があります。それが接触面から素早く取り除かれると、アークは再打撃されます。

バキュームブレーカのアーク消光は、接点の材質と形状、および金属蒸気を考慮する手法に大きく影響されます。アークの経路は、任意の1点の温度が高くならないように移動し続けます。

最後のアーク遮断後、バキュームブレーカ特有の絶縁耐力が急速に蓄積されます。再ストライクのない性能が得られるため、コンデンサのスイッチングに適しています。小電流は自然電流ゼロの前に遮断されます。これにより、接触材料によってレベルが異なるチョッピングが発生する可能性があります。

現在のチョッピング

ザ・ 真空遮断器での電流チョッピング アークカラムが不安定なため、主にオイルサーキットブレーカ内および空気中で発生します。真空遮断器では、電流のチョッピングは主に蒸気の圧力と接触材料の電子放出の特性に依存します。したがって、チョッピングのレベルは熱伝導率の影響も受けます。熱伝導率が低い場合、チョッピングレベルは低くなります。

接触材料を選択して十分な金属蒸気を供給し、電流を非常に低い値に近づけることで、チョッピングが発生する現在のレベルを下げることができますが、誘電電力に悪影響を与えるため、これはあまり行われません。

真空遮断器の特性

真空遮断器の絶縁媒体は、他のタイプの遮断器と比較して、アーク消光に対して高いです。真空遮断器内の圧力は約10-4急流であり、遮断器内の分子はごくわずかです。このサーキットブレーカには、主に次のような2つの特別な特性があります。

サーキットブレーカに使用されている他の絶縁媒体と比較して、このサーキットブレーカは優れた誘電体媒体です。 SF6と空気以外の媒体は高圧で使用されるため、他の媒体と比較して優れています。

真空内で接点を移動してアークを個別に開くと、メイン電流ゼロでブレークが発生します。このアークの遮断により、他の種類のブレーカーと比較して、絶縁耐力が最大1000倍に増加します。

これらの特性により、回路ブレーカーはより熟練し、軽量になり、コストも削減されます。これらのサーキットブレーカの寿命は他のサーキットブレーカと比較して長く、メンテナンスの必要はありません。

真空遮断器の部品は、真空遮断器、端子、フレキシブル接続、サポート絶縁体、操作ロッド、タイバー、一般的な操作シフト、操作コーン、ロックカム、メイキングスプリング、ブレイクスプリング、ローディングスプリング、およびメインリンクです。

がある さまざまな種類の真空遮断器 以下で説明するメーカーに基づいて利用できます。

三菱バキュームサーキットブレーカ

これらのサーキットブレーカは、三菱自動車製です。それらは、高い安全性、信頼性、および環境の保護を提供します。三菱VCBには以下の特徴があります。

• 製品ラインナップの幅が広い
• 6つの特定の危険物の要件はありません。
• 主要なプラスチック部品の上に材料名が示されています
• 構造はフレームを取り付けるために折りたたむことができます
• メンテナンスが簡単

シーメンス真空遮断器

シーメンスの真空遮断器はSION3AE5であり、産業用ネットワークや、短絡電流やスイッチング負荷からバスバーセクションや接続ネットワークに至るまでの中電圧配電など、すべての一般的なスイッチングアプリケーションで使用されます。最小の深さと幅の寸法を含むそれらの堅固な構造は、異なるパネルの必要性を減らすのに役立ちます。

したがって、これらの回路ブレーカーは、プラグインバージョンおよび固定取り付け用のオプションの接地スイッチを介して入手できます。このサーキットブレーカの主な機能は次のとおりです。

• 空気絶縁中電圧開閉装置内に設置するのは非常に簡単です
• 信頼性が高い
• デザインはコンパクト
• リモートコントロールユニットを介したリモートスイッチング
• 計画コストが低い
• 耐用年数が長い
• メンテナンスが簡単

真空遮断器のテスト

一般に、回路ブレーカーのテストは、主に、個別のスイッチングメカニズムのパフォーマンスと、トリップシステム全体のタイミングの両方をテストするために使用されます。真空遮断器が他の方法で内野で利用されるように設計されると、主に3種類のテストが使用され、接触抵抗、高電位耐性、リークレートテストなどの機能が認証されます。

真空接触器ユニットと真空遮断器の違い

真空回路ブレーカーは、地絡、短絡、過電圧/不足電圧などのエラーを介してトリップします。コンタクタは通常、故障電流を回避するために提供されるヒューズを介して直列に実行されます。真空接触器ユニットと真空遮断器の主な違いは、さまざまな特性に基づいて以下にリストされています。

VCBの利点

真空は最高の絶縁強度を提供します。そのため、他のどの媒体よりも非常に優れたアーク消光特性を備えています。

• 真空遮断器は長寿命です。
• オイルサーキットブレーカー（OCB）やエアブラストサーキットブレーカー（ABCB）とは異なり、VCBの爆発は回避されます。これにより、操作員の安全性が高まります。
• 火災の危険はありません
• バキュームCBは動作が速いため、障害のクリアに最適です。 VCBは繰り返し操作に適しています。
• 真空遮断器はほとんどメンテナンスフリーです。
• 大気へのガスの排出がなく、ノイズのない動作。

VCBのデメリット

• VCBの主な欠点は、38kVを超える電圧では不経済であるということです。
• ブレーカーのコストは、より高い電圧で過剰になります。これは、高電圧（38 kVを超える）では、2つ以上の回路ブレーカーを直列に接続する必要があるためです。
• さらに、VCBの生産は、少量生産されると不経済になります。

真空遮断器の用途

真空遮断器は、今日、中電圧開閉装置の最も信頼性の高い電流遮断技術として認識されています。他のサーキットブレーカ技術と比較して、最小限のメンテナンスで済みます。

この技術は、主に中電圧アプリケーションに主に適しています。より高い電圧のために真空技術が開発されましたが、それは商業的に実現可能ではありません。真空遮断器は、金属被覆開閉装置や磁器製の遮断器に使用されています。

したがって、これはすべてについてです 真空遮断器（VCB）が機能している およびアプリケーション。この概念をよりよく理解していただければ幸いです。さらに、この概念に関する疑問や、 電気電子プロジェクトのアイデア 、下のコメントセクションにコメントしてフィードバックをお寄せください。ここにあなたへの質問があります、 VCBの動作原理は何ですか ？