بخشی از مقاله
مقدمه
در موقع قطع و وصل جریان بوسیله کلید، جرقه تولید مـی شـود.
در موقع وصل، شروع جرقه زمانی است که فاصـله کـافی بـین دو کنتاکت کلید، جهت تحمل ولتاژ نباشد و در موقعی که کلیـد بسـته
شود، جرقه خاموش می گردد که البته بسـتهشـدن کلیـدها ممکـن است باعث ایجاد ولتاژهاي شدهاضافی که منجر به خسارت دیدن
کلید و یا تجهیزات دیگر میشود. بطور کلی بعلت وجـود شـرایط
مناسبتر در موقع وصل، قدرت وصل یک کلید در حدود 2/5 برابـر قدرت قطع آن می باشـد وضـعیت قطـع جریـان بـراي مـدارهاي
اندکتیو یا خازنی و یا اهمی با یکدیگر متفاوت مـی باشـد. از نظـر
مکانیکی نیز جریانهاي اتصال کوتـاه باایجـاد گشـتاور محـرك بـه
محور ژنراتور می توانند صدمات زیادي به آن وارد کنند. مقدار این
گشتاور به زمان برقراري عیب، میزان جریـان خـلاء و نـوع خـلاء
بستگی دارد.
۶
هر چقدر زمان برقراري جریان اضافی بیشتر باشد ، میزان تنش بـه
ژنراتور نیز به همان نسبت افـزایش خواهـد یافـت. بـراي کـاهش
جریان عبوري در هنگام قطع و وصـل ،از خـلاء بـه دلیـل داشـتن ضریب دي الکتریک بالا در کلیـدهاي ولتـاژ متوسـط (1-52Kv)
استفاد می شود. در این محدوده ولتاژ ،اروپا %70 و ژاپـن 100از%
این نوع کلیدها را بکار می برند. در ابتدا کلیدهاي قطع برق در این
محدوده ولتاژ، هوایی و روغنی بودند که کلیـدهاي گـازي SF6و
خلاء جایگزین آنها شده اند.شکل (1) این مطلب را نشان می دهد.
.
شکل:1 روند بکارگیري کلید قطع کننده در ولتاژ متوسط
تئوري و استفاده از سوئیچینگ خلاء
در فشار اتمسفر و بالاتر خصوصیات الکتریکی گازها از قسمت
سمت راست منحنی پاشن، شکل (2)، تبعیت میکند. ولتاژ
شکست با حاصلضرب فشار و فاصله الکترودها افزایش می-یابد.[1] در مقادیر پایینتر ازحاصلضرب bar cm) (p.d = دیگر گازي براي یونیزه شدن باقی نمی ماند و لذا محدوه تحمل دي الکتریک در کلید بیشتر به پدیدههاي مربوط به شرایط سطح
الکترودها و حضور ذرات جداشدنی از سطح آنها مربوط می باشد.
شکل:2 مقدار تغییر قدرت دي الکتریک بر حسب فشار ( منحنی پاشن)
در کلید خلاء هنگامی که کنتاکتهاي قطع کننده جدا میشوند ، بین
آنها جرقه الکتریکی ایجاد شده و این جرقه سطح کنتاکها را ذوب
می کند.جاري شدن جریان تا بخار شدن فلز در الکترود مثبت یا
منفی ادامه می یابد.[2] پس از نزدیک شدن جریان به صفر طبیعی کاتد دیگر ماده اي براي فراهمجاريکردن سطح یونیزه ندارد و شدن جریان متوقف میشود. هنگامیکه کاتدالکترود اصلی دوباره
می شود، یونها جامد شده و دیگر یونی براي برقراري جریان
وجود ندارد. لذا در کلید خلاء قطع جریان همیشه در اولین جریان
صفر اتفاق میافتد. این قطع بودن حالت گذراست و هیچ ضربه ولتاژي بر سیستم توزیع ایجاد نمی کند. فاصله کنتاکتی لازم به دلیل استقامت دي الکتریکی بالاي خلاء، بین یک چهارم تا سه چهارم اینچ است و مکانیزم کم اینرسی در این فاصله بوجود می -
آید. البته خصوصیات ماده خلاء بطور عمده به ماده و شکل
کنتاکتها بستگی دارد. امروزه از آلیاژ کروم– مس عاري ازاکسیژن استفاده میشود.[3] دراین آلیاژ کروم به صورت دانه هاي ریز در
میان مس پخش شده و این ماده ویژگی خوبی در خاموش کردن
جرقه دارد و تمایل کمی براي جوش دادن کنتاکت و جریان
شکست کمی را در هنگام قطع جریان القائی نشان میدهد.
طراحی جدید در کلید خلاء
در جریانهاي بالاتر از 10KA در هنگام کلید زنی قطع کنتاکتهاي کلید جرقه به شکل مجتمع در محل آند تبدیل میشود
۷
که در یک مکان به مدت طولانی باقی میماندو از نظر حرارتی
