Pembukaan sirkuit listrik

Membuka sirkuit listrik biasanya berarti proses peralihan, di mana arus rangkaian berubah dari nilai tertentu menjadi nol. Pada tahap terakhir pembukaan sirkuit, celah muncul di antara kontak perangkat pemutus, yang, selain konduktivitas nol, juga harus memiliki kekuatan dielektrik yang cukup tinggi untuk menahan aksi tegangan sirkuit yang dikembalikan padanya.

Karakteristik fisik dari pelepasan busur

Busur listrik dapat terjadi ketika celah antara kontak (elektroda) putus atau ketika terbuka. Ketika kontak terbuka, busur di antara keduanya difasilitasi oleh pembentukan "titik" bercahaya pada permukaan kontak, yang merupakan konsekuensi dari kerapatan arus yang signifikan pada area kecil "pemisahan". Ini menyebabkan busur terbentuk ketika kontak putus, bahkan pada voltase yang cukup rendah (dari urutan beberapa puluh volt).

Secara umum diterima bahwa kondisi minimum untuk terjadinya busur api yang tidak stabil pada kontak adalah arus sekitar 0,5 A dan tegangan 15 — 20 V.

Pembukaan kontak pada nilai tegangan dan arus yang lebih rendah biasanya hanya disertai dengan percikan api kecil. Pada tegangan rangkaian terbuka yang lebih tinggi, tetapi pada arus yang lebih rendah, pembentukan antara kontak terbuka dimungkinkan pelepasan cahaya.

Adanya pelepasan pijar ditandai dengan penurunan tegangan katoda yang signifikan (hingga 300 V). Jika pelepasan pijar berubah menjadi pelepasan busur, misalnya, ketika arus dalam rangkaian meningkat, penurunan tegangan katoda berkurang menjadi 10-20 V.

Ciri khas pelepasan busur pada tekanan tinggi media gas adalah:

• kerapatan arus tinggi di kolom busur;

• suhu tinggi gas di dalam saluran busur, mencapai 5000 K, dan dalam kondisi deionisasi intensif, 12000 — 15000 K dan lebih tinggi;

• kerapatan arus tinggi dan penurunan tegangan rendah pada elektroda.

Biasanya, tujuannya adalah untuk memastikan proses pembukaan sirkuit berlangsung secepat mungkin. Untuk tujuan ini, perangkat sakelar khusus (sakelar, pemutus arus, kontaktor, sekering, pemutus beban, dll.) Digunakan.

Fenomena lengkung diamati tidak hanya pada pemutus sirkuit. Busur listrik dapat terjadi ketika kontak dibuka. pemisah tegangan tinggi, ketika insulasi garis tumpang tindih, ketika elemen pelindung sekering terbakar, dll.

Kompleksitas perangkat dari perangkat ini bergantung pada persyaratan yang dikenakan padanya dalam hal tingkat tegangan operasi, arus pengenal dan arus hubung singkat, tingkat tegangan lebih yang terjadi, kondisi atmosfer, peringkat kecepatan, dll.

Fitur membuka sirkuit listrik melalui pemisah

Pertanyaan memadamkan busur terbuka panjang dari arus bolak-balik paling sering ditemui saat bekerja dengan pemisah sederhana seperti perangkat tripping. Pemutus semacam itu tidak memiliki perangkat penekan busur khusus, dan ketika kontak terbuka, mereka hanya memperpanjang busur ke udara.

Untuk meningkatkan kondisi peregangan busur, pemisah dilengkapi dengan klakson atau elektroda batang tambahan, di mana busur diangkat dan diregangkan hingga sangat panjang.

Ada banyak video yang diunggah di Internet yang menunjukkan proses lengkung ketika kontak pemutus terbuka saat dimuat (ini dapat dengan mudah ditemukan dengan mencari «pelepas busur»).

Busur terbuka pada pemisah atau antara konduktor dan arde pada saluran listrik sangat didorong oleh angin. Di hadapan angin, busur mungkin lebih pendek dan karena itu dihilangkan lebih cepat daripada tanpa angin Namun, faktor seperti angin tidak boleh diperhitungkan karena ketidakkonsistenannya, tetapi berdasarkan kondisi yang lebih parah — lengkap tidak adanya angin.

Dengan bantuan pemisah, tidak mungkin mematikan arus besar, karena busur pada saat yang sama mencapai panjang yang cukup besar, membentuk banyak nyala api, melelehkan kontak perangkat pemutus dengan kuat. Busur terbuka yang kuat dengan mudah merusak isolator yang bersentuhan dengannya, menyebabkan tumpang tindih antar fase, yang menyebabkan korsleting dalam jaringan.

Pemisah konvensional banyak digunakan untuk memutus arus rangkaian terbuka transformator kecil, arus saluran beban kapasitif, arus beban rendah, dll.

Cara membuka rangkaian listrik

Pada prinsipnya, metode berikut dimungkinkan untuk membuka rangkaian listrik dengan arus searah dan arus bolak-balik.

1. Lengkungan sederhana pada rangkaian listrik

Kelompok ini mencakup metode pembukaan rangkaian listrik dengan arus searah dan bolak-balik, di mana tidak ada tindakan tambahan khusus yang diambil untuk membatasi arus dalam rangkaian sebelum membuka kontak atau tindakan khusus untuk mengurangi energi busur di celah busur dari pemecah.

Dalam metode pembukaan ini, kondisi pemutus sirkuit disediakan paling banyak ruang pemadam busur dari perangkat pemutus dengan menciptakan kekuatan dielektrik celah yang diperlukan ketika arus melintasi nol (arus bolak-balik) atau mencapai nilai tegangan busur yang memadai (arus searah).

Selama busur api, kontak peralatan dapat terbuka dalam fase apa pun dari arus yang mengalir di sirkuit, oleh karena itu kontak dan elemen saluran busur harus dirancang untuk dampak busur dengan daya dan energi yang relatif tinggi.

Ruang pemadam busur untuk perangkat listrik

Arc Chute Pemutus Sirkuit

2. Pembukaan busur sirkuit listrik terbatas

Metode pengecualian tersebut termasuk metode di mana aktif atau reaktivitas, karena itu arus dalam rangkaian berkurang cukup signifikan dibandingkan dengan nilainya yang ada sebelum permulaan pembatasan. Sakelar mematikan arus terbatas yang tersisa di sirkuit.

Dalam hal ini, busur yang dibatasi daya terjadi pada kontak, dan memadamkan busur pada arus yang tersisa adalah tugas yang lebih sederhana daripada jika arus tidak dibatasi.

Secara konvensional, kami memasukkan metode pemutusan seperti itu dalam kelompok yang sama, di mana fase gangguan arus ditetapkan secara ketat atau waktu pembakaran busur pada kontak dibatasi oleh beberapa tindakan khusus, misalnya perangkat katup, dll.

3. Pembukaan sirkuit listrik tanpa busur

Proses pembukaan rangkaian listrik dalam hal ini dicirikan oleh fakta bahwa pelepasan busur pada kontak utama terjadi sepenuhnya atau terjadi dalam bentuk busur tidak stabil jangka pendek karena pengaruh induktansi dan induktansi timbal balik dari rangkaian. . Pembukaan sirkuit jenis ini biasanya dicapai melalui katup daya tinggi (dioda silikon atau thyristor) yang digunakan sebagai elemen shunting dari kontak pemutus sirkuit utama.

Karakteristik pemadaman busur saat membuka sirkuit listrik DC dan AC

Kondisi pemadaman busur AC dengan deionisasi aktif dari celah perangkat switching pada dasarnya dikecualikan dari kondisi pemadaman busur DC dan busur AC terbuka panjang.

Pada busur permanen atau busur bolak-balik panjang terbuka, kepunahan terjadi terutama karena ketika busur diregangkan, sumber energi listrik tidak mampu menutupi penurunan tegangan pada kolom busur, akibatnya terjadi kondisi yang tidak stabil dan busur padam.

Ketika busur terjadi di sirkuit AC, ketika kolom busur secara aktif dideionisasi atau pecah menjadi rangkaian busur pendek, busur dapat dipadamkan bahkan ketika sumber masih memiliki tegangan suplai yang besar untuk mempertahankan pembakaran busur, tetapi ternyata tidak cukup untuk memastikan penyalaannya—pada zero crossing saat ini.

Dalam kondisi deionisasi aktif selama penyeberangan nol saat ini, konduktivitas kolom busur berkurang sedemikian rupa sehingga, setidaknya untuk waktu yang singkat, tegangan yang signifikan harus diterapkan padanya untuk memulai busur pada setengah siklus berikutnya.

Jika rangkaian tidak mampu memberikan tegangan yang cukup dan laju kenaikannya pada celah, setelah arus melewati nol, arus terputus, yaitu busur tidak muncul pada setengah siklus berikutnya dan rangkaian akhirnya matikan.

Kemudian pertimbangkan yang paling umum hanya membuka sirkuit busur.

Jika tegangan dan arus sumber rangkaian melebihi nilai kritis tertentu, maka pada kontak perangkat pemutusan listrik ketika mereka membuka, terjadi pelepasan busur yang stabil… Jika kontak menyimpang lebih jauh atau busur ditiupkan ke ruang pemadam busur pemisah, kondisi pembakaran busur yang tidak stabil tercipta dan busur dapat dipadamkan.

Dengan meningkatnya tegangan sirkuit dan arus, kesulitan dalam menciptakan kondisi busur api yang tidak stabil meningkat dengan cepat. Pada tegangan yang mencapai ribuan dan puluhan ribu volt dan arus yang relatif tinggi (ribuan ampere), busur yang sangat kuat terjadi pada kontak perangkat pemutus, untuk memadamkannya dan karenanya memutuskan sirkuit, langkah-langkah harus diambil untuk digunakan perangkat pemadam busur yang kurang lebih canggih ... Kesulitan yang sangat signifikan muncul saat mematikan sirkuit DC.

Kesulitan yang cukup besar juga harus diatasi selama batu. arus hubung singkat di sirkuit AC untuk waktu yang singkat (seperseratus dan seperseribu detik).

Pemutusan sirkuit dengan cepat dan pelepasan korsleting yang dihasilkan dalam instalasi listrik ditentukan oleh sejumlah keadaan dan pertama-tama oleh kebutuhan untuk menjaga stabilitas operasi. sistem kelistrikan, perlindungan kabel dan peralatan dari efek termal arus hubung singkat, perlindungan kontak dan ruang busur dari perangkat pemutusan dari tindakan destruktif dari busur yang kuat.

Penghapusan cepat busur sirkuit terbuka juga sangat penting dan di perangkat untuk sirkuit kontrol tegangan rendah, yang biasanya dirancang untuk sejumlah besar proses switching. Mengurangi durasi pembakaran busur mengarah pada pengurangan pembakaran kontak dan elemen peralatan lainnya dan, oleh karena itu, meningkatkan masa pakai.

Namun, penghilangan busur yang sangat cepat dapat mengakibatkan lonjakan yang sangat besar di sirkuit karena busur, ketika sirkuit terbuka, menyerap energi elektromagnetik yang tersimpan di sirkuit, yang dapat diubah menjadi energi gelombang elektrostatik. Dengan demikian, pelepasan busur dapat memainkan peran positif dalam beberapa kasus. Ini harus dipertanggungjawabkan.

Masalah menciptakan perangkat pemutus tegangan tinggi dan tegangan rendah berkecepatan tinggi yang andal, pertama-tama, didasarkan pada solusi yang tepat untuk masalah pemadaman busur di dalamnya.

Gangguan sirkuit listrik tegangan rendah dan tinggi dengan pembentukan busur yang kuat dalam kontak perangkat listrik adalah proses yang kompleks, studi yang dikhususkan untuk sejumlah besar studi teoritis dan eksperimental serta pengembangan desain.

Ada sejumlah besar metode pemadaman busur AC dan DC yang digunakan dalam praktik tergantung pada level tegangan pengoperasian, besarnya arus, waktu pengoperasian yang diperlukan dari perangkat pemutusan, kondisi keselamatan, dll.

Saat ini, busur api sederhana masih menjadi jalur utama yang terus diambil oleh teknologi perangkat switching AC dan DC tegangan tinggi dan rendah.

Lihat juga:Pemutus Sirkuit Vakum Tegangan Tinggi — Desain dan Prinsip Operasi