(a) (b) (c)
Alçak gerilim devre kesici ark oluklarındaki deiyonizasyon ızgaralarının girişindeki tipik açıklık şekilleri, geometrik tasarım yoluyla ark girişi, uzama ve bölünme yolunu kontrol eder. Üç diyagram sırasıyla ortak AC ve DC konfigürasyonlarına karşılık gelir:
(a) Standart U-şeklinde veya V-şeklinde Çentik (Genellikle AC için Kullanılır)
Izgara girişi, aşağıdaki amaçlara hizmet eden U şeklinde veya V şeklinde bir çentik ile tasarlanmıştır:
● Ark Yakalama: Izgara girişinin kenarına ark bağlanmasını kolaylaştırarak sabit bağlantı noktaları oluşturur.
● İlk Ark Uzaması: Ark, manyetik veya pnömatik üfleme yoluyla temas alanından itildiğinde, çentik kenarı boyunca uzanarak uzunluğunu artırır.
● Izgaralar Arasında Bölme: Yay derine ilerledikçe bitişik ızgaralar arasında birden fazla parçaya bölünür.
(b) Merkezi Oluk
(a)'ya dayanarak, giriş merkezine uzunlamasına bir merkezi oluk eklenir. Anahtar etkiler şunları içerir:
● Ark Kılavuzu: Ark, oluk kenarları boyunca katot ve anot noktaları oluşturma eğilimindedir.
● Bölünmeden Önce Uzama: Yay, ızgaralar arasında bölünmeden önce ilk olarak merkezi oluk boyunca yukarı doğru uzanmaya zorlanır.
● Geliştirilmiş Giriş Tutarlılığı: Farklı akım genliklerine ve konumlarına sahip yaylar için "yakalama sağlamlığını" geliştirir.
(c) Kademeli Oluklar (Genellikle DC için Kullanılır)
Girişte iki kademeli (ofset) diyagonal veya çatallı oluk bulunur. Bu tipik bir DC ark söndürme tasarımıdır: DC akımının sıfır geçiş noktası olmadığından arkın hızla uzatılması, bölümlere ayrılması ve söndürme için sistem voltajını aşacak şekilde voltajının arttırılması gerekir. Ana etkiler:
● Zorunlu Z-şekilli Yol: Yay, girişteki bağlantı noktalarını ve yönünü değiştirmeye zorlanır; bu, girişten önce birkaç kez katlanmaya eşdeğerdir ve uzunluğunu önemli ölçüde artırır.
● Teşvik Edilmiş Erken Bölme: Kademeli oluklar, yayın bitişik ızgaralar arasında daha kolay atlamasına olanak tanır ve daha önce birden fazla seri yay oluşturur.
● Bastırılmış Ark Geri Akışı: DC arkları yüksek stabiliteye sahiptir; Kademeli yapı yol karmaşıklığını arttırır ve düz bir yol boyunca sürekli kavislenme olasılığını azaltır.
Temaslar ayrıldığında ve ark kökü oluştuğunda, ark, ızgara girişine doğru yukarıya doğru yönlendirilen belirgin bir F bileşke kuvvetine maruz kalır.
● Mavi Bobin benzeri Eğriler: Ark akımının etrafındaki manyetik alan çizgileri, arkın etrafındaki manyetik alanın eşit olmayan şekilde dağıldığını ancak iletken geometrisi ve ferromanyetik bileşenler tarafından saptırıldığını gösterir.
● Renk Derecelendirmesi: Manyetik akı yoğunluğunu temsil eder; iletken kıvrımlarında, bobinlerin yakınında ve ızgara girişlerinde daha yüksektir.
● Kırmızı Oklar: ANSYS tarafından hesaplanan yay üzerindeki bileşke kuvvetin yönü.
Kuvvetin yönü F = I × B'den (Lorentz kuvvet yasası) türetilir. Ark akımı yönü ark kanalını takip eder ve manyetik alan çizgileri ark bölgesinde net bir yerel B yönü ve eğimi ile asimetrik kapalı döngüler oluşturur. Böylece I×B etkisi, yayı diyagramda kırmızı F ile gösterilen ızgara girişine doğru iter.
Farklı Pozisyonlardaki Varyasyonlar
Eşdeğer ark akımı kanalı ızgara girişinde farklı konumlarda olduğunda ferromanyetik ızgaralardaki manyetik akı yoğunluğu dağılımı ve V şeklindeki açıklık değişir ve ark tahrik kuvveti vektörü değişir. Ancak genel eğilim, yayın V şeklindeki çentiğin daha derinlerine itilmesi ve ızgaralar arasında daha fazla bölünmesi yönünde.
● Girişin Dışındaki Yay
Kısa devre akımını ve geri kazanım voltajı dalga biçimlerini kaydetmek için minyatür devre kesici prototipleri üzerinde kısa devre kesme testleri yapıldı; bunlar, sökme işleminden sonra ark oluğu ablasyon işaretleriyle ilişkilendirildi.
● Mavi (CH2): Kısa devre akımı dalga biçimi
● Turuncu (CH1): Kurtarma voltajı/TRV dalga biçimi
(a) Kesme Süresi: 3,0 ms, Kesme Akımı: 3670 A (Maksimum)
Dalga biçimi, kesilmeden sonra bariz çınlamayla birlikte daha yoğundur. Ark kanalında şiddetli kararma ve erimiş birikim görülüyor.
(b) Kesme Süresi: 3,0 ms, Kesme Akımı: 2790 A
Keskin tepe noktaları ve kesme noktasına yakın net çınlama, sık bölünme ve değişimi yansıtır. Fotoğraflar üst bölgede yoğun ablasyon gösteriyor.
(c) Kesme Süresi: 2,8 ms, Kesme Akımı: 2820 A
Akım bastırma ve kesme, sürekli bölmeyle daha düzgün olur. Ablasyon tekdüzedir ve aşırı tek nokta nodülasyonundan kaçınılır.
(d) Kesme Süresi: 3,0 ms, Kesme Akımı: 2810 A
Ayırma bölgesine girme ve kesme işlemini neredeyse hiç TRV olmadan tamamlamaya yönelik tipik süreç. Ark üst bölgeye stabil bir şekilde yapışır, bu da üst kısımda belirgin bir nodülasyona neden olur, ancak genel olarak aşırı bir ablasyon oluşmaz.
Ark oluğu girişinin geometrik şekli, ark odasına girdikten sonra arkın ilk yolunu belirler:
● U-şeklinde/V-şeklinde çentikler: Yay yakalama ve yönlendirme için.
● Merkezi oluk: Kılavuzluk tutarlılığını artırır.
● Kademeli oluklar: DC koşulları altında erken uzama ve çok parçalı bölme için.
ANSYS simülasyon sonuçları gerçek test verileriyle karşılıklı olarak doğrulanarak geliştirme için gereken zorluk ve süre bir ölçüde azaltılır.
XUCKY'de MCCB'lerimiz/MCB'lerimiz/ACB'lerimiz sektör lideri güvenlik sağlamak için optimize edilmiş ark kanalı tasarımına güveniyor.
Ayrıntılı bir teknik kılavuz için web sitemizi ziyaret edin –www.xucky.comve daha fazla elektrik mühendisliği anlayışı için bizi takip edin.
