อิทธิพลของคุณลักษณะทางกลต่างๆ ที่มีต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ คุณภาพของคุณลักษณะทางกลของผลิตภัณฑ์มีความสัมพันธ์ที่สำคัญกับคุณสมบัติทางไฟฟ้าต่างๆ ของผลิตภัณฑ์ และส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของการทำงานของผลิตภัณฑ์ เพื่อวัดประสิทธิภาพของ
เบรกเกอร์สูญญากาศประสิทธิภาพของห้องแยกสุญญากาศนั้นมีความสำคัญ แต่ลักษณะทางกลก็มีบทบาทชี้ขาดเช่นกัน ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์คุณลักษณะเชิงกลแต่ละตัวกับประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อธิบายไว้ดังนี้:
1. ระยะเปิด ระยะเปิดของหน้าสัมผัสส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดและทนต่อข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้าของเบรกเกอร์สุญญากาศ โดยทั่วไป เมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำ ระยะเปิดของหน้าสัมผัสจะถูกเลือกให้เล็กลง อย่างไรก็ตาม หากระยะเปิดน้อยเกินไป ความสามารถในการทำลายและระดับแรงดันไฟฟ้าที่ทนทานจะได้รับผลกระทบ หากระยะเปิดมากเกินไป แม้ว่าระดับแรงดันไฟฟ้าทนจะเพิ่มขึ้นได้ แต่จะทำให้อายุการใช้งานของเบลโลว์ของเครื่องขัดขวางสุญญากาศลดลง ในระหว่างการออกแบบ ควรเลือกระยะเปิดให้เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขที่เป็นไปตามข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อการใช้งาน ระยะเปิดของเบรกเกอร์สุญญากาศ 10kV มักจะอยู่ระหว่าง 8 ถึง 12 มม. และของเบรกเกอร์สุญญากาศ 35kV จะอยู่ระหว่าง 30 ถึง 40 มม.
2. เมื่อไม่มีแรงภายนอกบนหน้าสัมผัส หน้าสัมผัสที่เคลื่อนไหวจะสร้างแรงปิดที่โพรงภายในภายใต้การกระทำของความดันบรรยากาศเพื่อให้ใกล้กับหน้าสัมผัสแบบคงที่ ซึ่งเรียกว่าแรงปิดตัวเอง และ ขนาดขึ้นอยู่กับพอร์ตของเส้นผ่านศูนย์กลางที่สูบลม เมื่อห้องดับไฟอาร์กอยู่ในสภาพการทำงาน แรงจะน้อยเกินไปเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสัมผัสทางไฟฟ้าที่ดีระหว่างหน้าสัมผัสเคลื่อนที่และหน้าสัมผัสคงที่ และต้องใช้แรงดันภายนอก ผลรวมของแรงดันที่ใช้กับแรงปิดตัวเองเรียกว่าแรงดันสัมผัสของหน้าสัมผัส แรงกดสัมผัสนี้มีผลดังต่อไปนี้:
(1) ตรวจสอบการสัมผัสที่ดีระหว่างหน้าสัมผัสไดนามิกและคงที่ และทำให้ความต้านทานหน้าสัมผัสน้อยกว่าค่าที่ระบุ
(2) ตอบสนองความต้องการเสถียรภาพไดนามิกในสถานะลัดวงจรที่กำหนด แรงดันสัมผัสควรมากกว่าแรงผลักระหว่างหน้าสัมผัสในสถานะลัดวงจรที่กำหนด เพื่อให้แน่ใจว่าปิดสนิทและไม่เกิดความเสียหายในสถานะนี้
(3) ระงับการตีกลับปิด หน้าสัมผัสสามารถบัฟเฟอร์ได้เมื่อเกิดการชน และพลังงานจลน์ของการชนจะถูกแปลงเป็นพลังงานศักย์ของสปริง และการกระดอนของหน้าสัมผัสจะถูกยับยั้ง
(4) ให้แรงเร่งสำหรับการเปิด เมื่อแรงดันหน้าสัมผัสสูง หน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่จะได้รับแรงเปิดที่มากขึ้น ซึ่งง่ายต่อการแตกหักและจะละลายข้อต่อบัดกรี เพิ่มการเร่งความเร็วเริ่มต้นของการเปิด ลดเวลาการอาร์ก และเพิ่มความสามารถในการทำลาย แรงกดสัมผัสของหน้าสัมผัสเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญมาก และเหมาะสมกว่าที่จะเลือกใช้หลังจากผ่านการตรวจสอบและทดสอบหลายครั้งในการออกแบบเบื้องต้นของผลิตภัณฑ์ หากแรงกดสัมผัสน้อยเกินไป จะไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านต่างๆ ข้างต้นได้ แต่ถ้าแรงดันสัมผัสสูงเกินไป ในแง่หนึ่งก็จำเป็นต้องเพิ่มงานการดำเนินการปิด และในทางกลับกัน ความต้องการความแข็งแรงเชิงกลของห้องดับเพลิงส่วนโค้งและเครื่องจักรทั้งหมดก็จำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงเช่นกัน มันไม่ประหยัด
3. จังหวะสัมผัส (หรือจังหวะอัด)
ในปัจจุบัน เบรกเกอร์สุญญากาศใช้วิธีการสัมผัสแบบก้นโดยไม่มีข้อยกเว้น หลังจากที่หน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่กระทบหน้าสัมผัสที่อยู่กับที่แล้ว มันจะไม่สามารถเคลื่อนไปข้างหน้าได้อีก และสปริงอัดหน้าสัมผัสขั้วแต่ละอันจะมีแรงกดหน้าสัมผัส (บางครั้งเรียกว่าสปริงปิด) จังหวะการสัมผัสที่เรียกว่าคือระยะห่างระหว่างหน้าสัมผัสของหน้าสัมผัสสวิตช์และปลายแรงของสปริงแรงดันหน้าสัมผัสที่จะเคลื่อนที่ต่อไปจนสุดหน้าสัมผัส นั่นคือ ระยะการบีบอัดของสปริงหน้าสัมผัส ดังนั้นจึงยังเป็น เรียกว่าจังหวะอัด
จังหวะสัมผัสมีหน้าที่สองอย่าง หนึ่งคือการกดสปริงหน้าสัมผัสเพื่อให้แรงกดสัมผัสไปยังหน้าสัมผัสผสมพันธุ์ อีกประการหนึ่งคือเพื่อให้แน่ใจว่ายังคงรักษาแรงกดสัมผัสไว้หลังจากวิ่งและเจียร เพื่อให้สัมผัสได้อย่างน่าเชื่อถือ โดยทั่วไป จังหวะการสัมผัสสามารถอยู่ที่ประมาณ 20% ถึง 30% ของระยะเปิด และเบรกเกอร์สุญญากาศ 10kV จะอยู่ที่ประมาณ 3 ถึง 4 มม.
ในโครงสร้างจริงของ
เบรกเกอร์สูญญากาศสปริงปิดหน้าสัมผัสได้รับการออกแบบให้มีแรงอัดก่อนและแรงกดล่วงหน้าในปริมาณมากแม้ในตำแหน่งเปิด ทั้งนี้เพื่อให้หน้าสัมผัสเคลื่อนที่มีความแข็งแรงมากพอที่จะต้านแรงเคลื่อนไฟฟ้าและไม่หดกลับเมื่อหน้าสัมผัสเคลื่อนที่ไม่ได้สัมผัสกับหน้าสัมผัสคงที่ในระหว่างกระบวนการปิด เมื่อหน้าสัมผัสสัมผัสกับช่วงเวลา ความดันหน้าสัมผัสจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าความดันล่วงหน้าอย่างกะทันหันเพื่อป้องกันการกระดอนปิด ซึ่งเพียงพอที่จะต้านทานแรงผลักทางไฟฟ้าและทำให้หน้าสัมผัสอยู่ในสภาพที่ดีเมื่อเริ่มต้น เมื่อจังหวะการสัมผัสก้าวหน้าขึ้น ความดันการสัมผัสระหว่างหน้าสัมผัสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และเมื่อจังหวะการสัมผัสสิ้นสุดลง ความดันการสัมผัสจะถึงค่าการออกแบบ จังหวะสัมผัสไม่รวมช่วงก่อนการบีบอัดของสปริงปิด ซึ่งจริงๆ แล้วคือจังหวะการบีบอัดที่สองของสปริงปิด
4. ความเร็วปิดเฉลี่ย ความเร็วปิดเฉลี่ยส่วนใหญ่มีผลต่อการสึกกร่อนทางไฟฟ้าของหน้าสัมผัส หากความเร็วในการเปลี่ยนต่ำเกินไป เวลาก่อนพังทลายจะนาน ส่วนโค้งจะคงอยู่เป็นเวลานาน พื้นผิวสัมผัสจะสึกหรออย่างมาก และแม้แต่หน้าสัมผัสก็จะเชื่อมและติดอยู่ ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานไฟฟ้าลดลง ของห้องดับไฟส่วนโค้ง อย่างไรก็ตาม หากความเร็วสูงเกินไป การตีกลับเมื่อปิดจะเกิดขึ้นได้ง่าย และกำลังขับของกลไกการทำงานจะเพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งจะมีผลกระทบเชิงกลอย่างมากต่อห้องดับไฟส่วนโค้งและเครื่องจักรทั้งหมด และส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและกลไก ชีวิตของผลิตภัณฑ์ ความเร็วในการปิดโดยเฉลี่ยมักจะอยู่ที่ประมาณ 0.6m/s
5. ความเร็วในการเปิดเฉลี่ย ความเร็วในการเปิดของเบรกเกอร์โดยทั่วไปจะเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้เฟสเปิดแรกสามารถทำลายกระแสไฟผิดพลาดได้ 2~3 มิลลิวินาทีก่อนที่กระแสไฟจะเข้าใกล้ 0; มิฉะนั้นจะไม่สามารถเปิดเฟสแรกได้และดำเนินการต่อไปยังเฟสถัดไป เฟสเปิดแรกดั้งเดิมจะกลายเป็นเฟสเปิดสุดท้าย เวลาอาร์คจะยาวขึ้น ความยากในการแตกหักเพิ่มขึ้น และแม้แต่การแตกหักก็ล้มเหลว อย่างไรก็ตาม หากความเร็วในการเปิดเร็วเกินไป การดีดกลับของการเปิดก็จะมากเช่นกัน หากการดีดกลับมากเกินไปและการสั่นสะเทือนรุนแรงเกินไป ทำให้เกิดการจุดระเบิดซ้ำได้ง่าย ดังนั้น ความเร็วในการเปิดจึงควรพิจารณาด้านนี้ด้วย ความเร็วในการเปิดส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการเก็บพลังงานของสปริงหน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่และสปริงเปิดเมื่อปิด เพื่อเพิ่มความเร็วในการเปิด สามารถเพิ่มการเก็บพลังงานของสปริงเปิด และเพิ่มการบีบอัดของสปริงปิดได้ สิ่งนี้จะเพิ่มกำลังขับของกลไกการทำงานและความแข็งแรงเชิงกลของเครื่องจักรทั้งหมดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ลดตัวบ่งชี้ทางเทคนิคและเศรษฐกิจ หลังจากการทดสอบหลายปี ก็ถือว่าสามารถรับประกันความเร็วการเปิดเฉลี่ยของเซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศ 10kV ได้ที่ 0.95-1.2 เมตร/วินาที
6. เวลาตีกลับแบบปิด เวลาตีกลับแบบปิดคือช่วงเวลาระหว่างที่เซอร์กิตเบรกเกอร์ส่งเสียงดัง เมื่อหน้าสัมผัสแตะกันครั้งแรก แล้วแยกออกจากกัน อาจแตะแล้วปล่อยอีกครั้ง และถึงหน้าสัมผัสที่เสถียร
พารามิเตอร์นี้ไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจนในมาตรฐานต่างประเทศ ณ สิ้นปี 2532 แผนกพลังงานไฟฟ้าของกระทรวงพลังงานเสนอว่าเวลาตีกลับปิดของเซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศต้องน้อยกว่า 2 มิลลิวินาที เหตุใดเวลาตีกลับของการปิดจึงน้อยกว่า 2 มิลลิวินาที สาเหตุหลักคือช่วงเวลาของการปิดและการกระดอนจะทำให้เกิดการสั่นความถี่สูงของ L.C ในระบบไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ และแรงดันไฟเกินที่เกิดจากการสั่นนี้อาจทำให้เกิดความเสียหายหรือแม้แต่ความเสียหายต่อฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้า เมื่อการกระดอนปิดน้อยกว่า 2 มิลลิวินาที จะไม่เกิดแรงดันไฟเกินขนาดใหญ่ ฉนวนของอุปกรณ์จะไม่เสียหาย และจะไม่มีการเชื่อมระหว่างหน้าสัมผัสที่เคลื่อนไหวและคงที่เมื่อปิด
7. การปิดและการเปิดแบบอะซิงโครนัส หากความไม่ตรงกันของการปิดมีขนาดใหญ่เกินไป จะทำให้เกิดการเด้งของการปิดได้ง่าย เนื่องจากแรงกระตุ้นการเคลื่อนไหวที่ส่งออกโดยกลไกนั้นเกิดจากการสัมผัสของเฟสการปิดแรกเท่านั้น หากความไม่ตรงกันของช่องเปิดมากเกินไป ระยะเวลาการอาร์คของท่อเฟสหลังการเปิดจะนานขึ้นและความสามารถในการทำลายจะลดลง
โดยทั่วไปแล้วความไม่ตรงกันของการปิดและการเปิดจะมีอยู่ในเวลาเดียวกัน ดังนั้นจึงมีการปรับเปลี่ยนความไม่ตรงกันของการปิด และการรับประกันความไม่ตรงกันของการเปิด ผลิตภัณฑ์กำหนดให้อะซิงโครนัสของการปิดและการเปิดน้อยกว่า 2 มิลลิวินาที
8. เวลาปิดและเปิด
เวลาเปิดและปิดหมายถึงช่วงเวลาตั้งแต่ช่วงเวลาที่ขั้วของคอยล์ทำงานทำงานไปจนถึงเวลาที่หน้าสัมผัสสามขั้วปิดหรือแยกออกจากกันทั้งหมด
คอยล์ปิดและเปิดออกแบบมาสำหรับการทำงานในช่วงเวลาสั้นๆ เวลาเปิดเครื่องของคอยล์ปิดน้อยกว่า 100 มิลลิวินาที และเวลาเปิดคอยล์น้อยกว่า 60 มิลลิวินาที เวลาเปิดและปิดโดยทั่วไปจะปรับเมื่อเบรกเกอร์ออกจากโรงงาน และไม่จำเป็นต้องย้ายอีก
เมื่อใช้เบรกเกอร์ในระบบผลิตไฟฟ้าและเกิดการลัดวงจรใกล้กับแหล่งจ่ายไฟ กระแสไฟฟ้าขัดข้องจะค่อยๆ ลดลง หากเวลาเปิดสั้นมาก กระแสไฟฟ้าขัดข้องที่เซอร์กิตเบรกเกอร์หักอาจมีส่วนประกอบไฟฟ้ากระแสตรงขนาดใหญ่ และสภาพการแตกหักจะยิ่งแย่ลงไปอีก ซึ่งเป็นอันตรายต่อการเปิดเบรกเกอร์ จึงแนะนำให้ออกแบบให้เวลาเปิดปิดของเบรกเกอร์กันดูดในระบบผลิตไฟฟ้านานที่สุด
9. ความต้านทานต่อลูป
ค่าความต้านทานลูปเป็นพารามิเตอร์ที่ระบุลักษณะการเชื่อมต่อของลูปนำไฟฟ้าว่าดีหรือไม่ และผลิตภัณฑ์ประเภทต่างๆ มีค่าที่ระบุภายในช่วงที่กำหนด หากความต้านทานของลูปเกินค่าที่ระบุ เป็นไปได้ว่าการเชื่อมต่อของลูปนำไฟฟ้านั้นสัมผัสได้ไม่ดี ระหว่างการทำงานที่มีกระแสไฟฟ้าสูง อุณหภูมิในพื้นที่ที่สูงขึ้นในบริเวณที่มีการสัมผัสไม่ดีจะเพิ่มขึ้น และในกรณีที่รุนแรง จะทำให้เกิดวงจรอุบาทว์และทำให้เกิดการออกซิเดชั่นและการเผาไหม้ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเบรกเกอร์วงจรที่ใช้สำหรับการทำงานที่มีกระแสไฟฟ้าสูง ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษ ไม่อนุญาตให้ใช้วิธีบริดจ์ในการวัดความต้านทานของลูป แต่ต้องใช้วิธีการลดแรงดันไฟตรงที่กำหนดไว้ใน GB763
10. ระบบการติดต่อ
ที่ติดต่อของ
เบรกเกอร์วงจรสูญญากาศมักจะใช้การติดต่อแบบก้น
เนื่องจากระยะห่างระหว่างหน้าสัมผัสเคลื่อนที่และคงที่ของเซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศทั่วไปในสถานะเปิดเพียง 16 มม. จึงเป็นเรื่องยากที่จะสร้างพื้นผิวสัมผัสเป็นรูปทรงอื่น และความเสียหายของส่วนโค้งการกระทำทันทีบนพื้นผิวสัมผัสเรียบก็มีน้อยเช่นกัน . ข้อดีอย่างหนึ่งของเบรกเกอร์กันดูดคือขนาดที่เล็ก และหน้าสัมผัสที่เคลื่อนไหวและคงที่จะต้องทำงานในพื้นที่สุญญากาศอย่างแท้จริง หากทำเป็นวิธีการเชื่อมต่อแบบอื่น ปริมาณของตัวตัดวงจรจะเพิ่มขึ้นและตัวตัดวงจรจะมีขนาดเล็กลง
ข้อดีอย่างหนึ่งของเบรกเกอร์กันดูดคือขนาดที่เล็ก และหน้าสัมผัสที่เคลื่อนไหวและคงที่จะต้องทำงานในพื้นที่สุญญากาศอย่างแท้จริง หากทำเป็นวิธีการเชื่อมต่อแบบอื่นก็จะเพิ่มระดับเสียงของเบรกเกอร์ด้วย!