Comment fonctionne l'extinction d'arc dans les disjoncteurs

Types de dispositifs d'extinction d'arc dans les disjoncteurs

Le disjoncteur doit fournir une extinction d'arc dans toutes les conditions de réseau possibles.

Deux versions de dispositifs d'extinction d'arc ont trouvé une application dans les disjoncteurs - semi-fermés et ouverts.

Dans la version semi-fermée, le disjoncteur est recouvert d'un boîtier avec des ouvertures pour l'évacuation des gaz chauds. Le volume du carter est suffisamment important pour éviter des surpressions importantes à l'intérieur du carter. Dans la version semi-fermée, la zone d'émission des gaz chauds et ionisés se situe généralement à quelques centimètres des orifices d'échappement. Cette solution de conception est utilisée dans les disjoncteurs automatiques installés à côté d'autres appareils, dans les tableaux, dans les machines à commande manuelle. Un disjoncteur limiteur de courant ne dépasse pas 50 kA.

À des courants de 100 kA et plus, des chambres ouvertes avec une grande zone de décharge sont utilisées dans les disjoncteurs.La conception semi-fermée est généralement utilisée dans les machines d'assemblage et automatiques universelles, ouvertes - dans les machines à grande vitesse et automatiques pour les courants de limitation élevés (100 kA et plus) ou les hautes tensions (plus de 1000 V).

Méthodes d'extinction d'un arc électrique dans l'installation et les disjoncteurs universels

Dans les disjoncteurs à usage de masse (installation et universel), une grille d'arc déionique constituée de plaques d'acier est largement utilisée. Dans la mesure où les disjoncteurs doivent fonctionner à la fois en courant alternatif et en courant continu, le nombre de plaques est sélectionné par la condition de déclenchement circuit à courant constant... Chaque paire de plaques doit avoir une tension inférieure à 25 V.

Dans les circuits alternatifs avec une tension de 660 V, de tels dispositifs à arc fournissent une extinction d'arc avec un courant allant jusqu'à 50 kA. En courant continu, ces appareils fonctionnent à des tensions jusqu'à 440 V et coupent des courants jusqu'à 55 kA. Avec les extincteurs d'arc à plaque d'acier, l'extinction est silencieuse, avec une libération minimale de gaz ionisés et chauffés de l'extincteur d'arc.

Types de chambres à arc de disjoncteur

Pour les courants élevés, on utilise des chambres à fentes labyrinthes et des chambres à fentes longitudinales droites. L'arc est aspiré dans la fente par soufflage magnétique avec une bobine de courant.

Une chambre à fente longitudinale peut avoir plusieurs fentes parallèles de section constante. Cela réduit la traînée aérodynamique de la chambre et facilite l'entrée de l'arc à courant élevé dans les fentes. Tout d'abord, l'arc est divisé en une série de fibres parallèles. Mais alors, de toutes les branches parallèles, il n'en reste qu'une seule, dans laquelle l'extinction finit par se produire. Les murs et les cloisons de la chambre sont en fibrociment.

Dans la chambre à fente labyrinthe, l'entrée progressive de l'arc dans la fente en zigzag ne crée pas de traînée élevée à des courants élevés. Un espace étroit augmente le gradient de tension dans l'arc, ce qui réduit la longueur d'arc requise pour l'extinction. La forme en zigzag de la fente réduit la taille de la machine.

Dans la chambre à fente à labyrinthe, l'arc est refroidi de manière intensive par les parois de la chambre. Du fait que l'arc émet une grande quantité de chaleur sur les parois de la fente, le matériau de la chambre doit avoir un pouvoir thermique élevé. conductivité et point de fusion.

Pour éviter que la chambre ne soit détruite par une température élevée, il est nécessaire de maintenir l'arc en mouvement continu à grande vitesse. Cela nécessite la création d'un champ magnétique puissant sur tout le trajet de l'arc dans la fente. Si la vitesse est insuffisante, le dispositif d'extinction d'arc est détruit.

La cordiérite est utilisée comme matériau de chambre. Les matériaux formant des gaz tels que les fibres, le verre organique ne sont pas utilisés en raison de l'augmentation de la traînée aérodynamique.

Actuellement, pour simplifier la conception (rejetant les systèmes de détonation magnétique puissants et complexes), ils reviennent à l'idée d'une grille en acier déionisé. Les plaques d'acier avec une rainure pour les contacts d'arc créent une force qui déplace l'arc. Contrairement à une grille conventionnelle, l'arc est en contact avec des plaques d'acier isolées : l'extinction se produit de la même manière que dans une chambre à cloisons isolantes transversales, mais sans système magnétique spécial qui déplace l'arc.

L'influence d'un arc électrique sur les contacteurs automatiques

La partie la plus critique d'un disjoncteur automatique sont les contacts.Aux courants nominaux jusqu'à 200 A en mode automatique, les disjoncteurs utilisent une paire de contacts, qui peuvent être doublés de céramique métallique pour augmenter la résistance à l'arc.

Les courants nominaux importants nécessitent l'application automatique de disjoncteurs à deux étages de type pont mobile ou une paire de contacts principaux et d'arc. Les contacts principaux des disjoncteurs sont doublés d'argent ou de métal-céramique (argent, nickel, graphite). Le contact d'arc fixe est recouvert de céramique métallique SV-50 (argent, tungstène), amovible SN-29GZ. Cermet et d'autres marques sont utilisées dans les interrupteurs automatiques.

Dans les disjoncteurs pour courants nominaux élevés, l'inclusion de plusieurs paires parallèles de contacts principaux est utilisée.

Dans les disjoncteurs rapides, afin de réduire leur propre temps, seuls des contacts d'extrémité à faible immersion sont utilisés. Les contacts sont en cuivre et les surfaces de contact sont en argent. En raison de l'augmentation du courant nominal et de la résistance de contact relativement élevée des interrupteurs automatiques, des travaux sont actuellement en cours sur le refroidissement artificiel des contacts à l'aide d'un liquide. Cette solution au problème vous permet de maintenir un poids et des performances faibles. disjoncteur et augmenter le courant continu de 2500 à 10000 A.

Stabilité des contacts des interrupteurs automatiques en cas de court-circuit

Stabilité des contacts du disjoncteur à l'enclenchement pendant court-circuit dépend de la vitesse de montée en pression dans les contacts. Lorsque l'amplitude du courant inclus est supérieure à 30-40 kA, des machines à action momentanée sont utilisées, dans lesquelles la vitesse de déplacement des contacts et la pression qu'ils contiennent ne dépendent pas de la vitesse de déplacement de la poignée de l'interrupteur.

Dans les disjoncteurs universels sélectifs, une temporisation délibérée est créée lorsqu'un courant de court-circuit circule.

Afin d'éviter le soudage des contacts du disjoncteur, une compensation électrodynamique doit être appliquée. Lorsque le courant circule dans un circuit d'arc vers un conducteur portant un disjoncteur à arc fixe, une force électrodynamique agit, augmentant la pression sur les contacts.