Typer av strömbrytare och deras betydelse

I den elektriska och elektroniska världen finns det många fall där olyckor äger rum. Det kommer att leda till allvarliga skador på byggnader, kontor, hus, skolor, industrier etc. Tillförlitlig spänning och ström är inte korrekt, även om säkerhetsåtgärder vidtas. När strömbrytare har installerats styr den den plötsliga ökningen av spänning och ström. Det kommer att hjälpa till vid olyckor. Strömbrytare är som hjärtat i det elektriska systemet. Det finns olika typer av brytare där dessa installeras enligt klassificeringen för systemet. I huset används olika typer av brytare och för industrier används en annan typ av strömbrytare. Låt oss diskutera de olika typerna av brytare och deras betydelse i detalj.

Vad är en strömbrytare?

En elektrisk brytare är en omkopplingsanordning som kan manövreras automatiskt eller manuellt för att skydda och kontrollera elkraftsystem . I det moderna elsystemet har strömbrytarens design förändrats beroende på de enorma strömmarna och för att förhindra att ljusbågen är i drift.

Strömbrytare

Elen som kommer till husen eller kontoren, skolorna eller industrier eller andra platser från kraftfördelningsnäten bildar en stor krets. De ledningar som är anslutna till kraftverket som bildar i ena änden kallas het ledning och de andra ledningarna som ansluter till marken bildar en annan ände. När den elektriska laddningen flyter mellan dessa två linjer utvecklas potential mellan dem. För hela kretsen erbjuder anslutningen av laster (apparater) motstånd mot laddningsflödet och hela det elektriska systemet inuti huset eller industrier fungerar smidigt.

De fungerar smidigt så länge apparaterna har tillräckligt motståndskraftiga och inte orsakar överström eller spänning. Orsakerna till att värma ledningarna är för mycket laddning som strömmar genom kretsen eller kortslutning eller plötslig anslutning av hot end-kabeln till jordledningen skulle värma ledningarna och orsaka brand. Strömbrytaren förhindrar sådana situationer som helt enkelt avbryter den återstående kretsen.

Grundläggande bearbetning av typer av brytare

Vi är medvetna om vad som är en strömbrytare . Nu förklarar detta avsnitt brytarens arbetsprincip .

Som elektrotekniker är det avgörande att känna till den här enhetens funktion, inte bara ingenjör utan också för hela befolkningen, de måste vara medvetna om detta. Enheten innehåller ett par elektroder där den ena är statisk och den andra är rörlig. När de två kontakterna skapar en kontakt stängs kretsen och när dessa kontakter inte är ihop rör sig kretsen till ett stängt tillstånd. Denna operation är beroende av arbetarens behov om kretsen måste vara i öppet eller stängt tillstånd i den inledande fasen.

Villkor 1: Antag att enheten är stängd vid första steget för att skapa en krets, när det uppstår skada eller när arbetaren tänker ÖPPNA, stimulerar den logiska indikatorn utlösningsreläet som kopplar bort båda kontakterna genom att ge rörelse till den rörliga spolen som ligger långt från den konstanta spolen.

Denna operation verkar vara så enkel och lätt, men den verkliga komplikationen är att när ett par kontakter är långt tillsammans kommer det att finnas enorm tillfällig potentialvariation mellan ett par kontakter som underlättar stor elektronövergång från hög till låg potential. Medan detta tillfälliga gap mellan kontakterna fungerar ad dielektrikum för elektronerna att flytta från en till en annan elektrod.

När den potentiella variationen är mer än kraften av dielektrisk styrka, kommer det att ske en rörelse av elektroner från en elektrod till en annan. Detta joniserar det dielektriska läget som kan leda till skapandet av enorm tändning mellan elektroderna. Denna tändning kallas som en BÅGE . Även denna tändning stannar i några mikrosekunder, den har förmågan att skada hela brytarenheten och orsaka skada för hela utrustningen och höljet. För att eliminera denna antändning måste den dielektriska förmågan som separerar de två elektroderna släckas innan kretsen skadas.

Bågfenomen

Under drift av brytare är bågen den som måste observeras tydligt. Så, den bågfenomen i brytare sker vid felaktiga fall. Till exempel när det finns ett omfattande strömflöde över kontakterna innan det defensiva tillvägagångssättet äger rum och initierar kontakterna.

I det ögonblick då kontakterna är i ÖPPET tillstånd minskar kontaktområdet snabbt och det inträffar ökningar i strömtätheten på grund av den enorma SC-strömmen. Detta fenomen leder till temperaturökningen och denna värmegenerering räcker för joniserande avbrottsmedium. Det joniserade mediet fungerar när ledaren och bågen hålls upp mellan kontakterna. Bågen skapar en minimal motståndsbana för kontakterna och det kommer att bli ett flöde av enorm ström hela tiden bågen existerar. Detta villkor skadar brytarens funktion.

Varför Arc händer?

Innan vi känner till bågavslutningsmetoder, låt oss utvärdera de parametrar som är ansvariga för bågens händelse. Anledningarna är:

• Den potentiella variationen som finns mellan kontakter
• Joniserade partiklar som är mellan kontakterna

Denna potentiella variation som finns mellan kontakterna räcker för att det finns en båge eftersom kontaktavståndet är minimalt. Dessutom har joniseringsmediet förmågan att bevara bågen.

Dessa är de skäl till bågen generation.

Klassificering av brytare

De olika typerna av högspänningsbrytare inkluderar följande

• Luftströmbrytare
• SF6 strömbrytare
• Vakuumbrytare
• Oljekretsbrytare
• Luftströmbrytare

Typer av brytare

Luftströmbrytare

Denna strömbrytare kommer att fungera i luften, släckningsmediet är en båge vid atmosfärstryck. I många länder ersätts luftbrytaren med en oljesäkring. Om oljeavskiljaren kommer vi att diskutera senare i artikeln. Således är vikten av ACB fortfarande ett föredraget val att använda en luftströmbrytare upp till 15KV. Detta beror på att oljeavskiljaren kan ta eld när den används vid 15V.

Luft typ brytare

De två typerna av luftbrytare är

• Vanlig luftströmbrytare
• Airblast strömbrytare

Strömbrytare för vanlig luft

En vanlig luftbrytare kallas också en Cross-Blast Circuit Breaker. I detta är brytaren försedd med en kammare som omger kontakterna. Denna kammare är känd som bågrännan.

Denna båge är gjord för att köra i den. För att uppnå kylningen av luftströmbrytaren hjälper en bågränna. Från det eldfasta materialet görs en bågränna. Bågrännans inre väggar är utformade på ett sådant sätt att bågen inte tvingas i närheten. Den kommer att köra in i den slingrande kanalen som projiceras på en bågränna.

Bågrännan har många små fack och har många uppdelningar som är metallskilda plattor. Här uppträder vart och ett av de små facken som en mini-bågränna och den metalliska separationsplattan fungerar som bågdelare. Alla bågspänningar kommer att vara högre än systemspänningen när bågen delas upp i en serie bågar. Det är endast att föredra för applikationer med låg spänning.

Luftströmbrytare

Airblast-brytare används för en systemspänning på 245 kV, 420 kV och även ännu mer. Airblast-brytare är av två typer:

• Axiell sprängbrytare
• Axiell sprängning med glidande rörlig kontakt.

Axiell sprängbrytare

I den axiella sprängbrytaren kommer den rörliga kontakten hos den axiella sprängbrytaren att vara i kontakt. Munstycksöppningen är fäst vid brytarens kontakt i normalt stängt tillstånd. Ett fel uppstår när högt tryck införs i kammaren. Spänningen är tillräcklig för att hålla högtrycksluft när den strömmar genom munstycksöppningen.

Luftblästringstyp

Fördelar med Air-Blast Circuit Beaker

• Den används där frekvent drift krävs på grund av mindre bågsenergi.
• Det är riskfritt från eld.
• Liten i storlek.
• Det kräver mindre underhåll.
• Bågsläckning är mycket snabbare
• Brytarens hastighet är mycket högre.
• Bågens varaktighet är densamma för alla värden för strömmen.

Nackdelar med Air-Blast Circuit Breaker

• Det kräver ytterligare underhåll.
• Luften har relativt lägre bågsläckningsegenskaper
• Den innehåller en luftkompressor med hög kapacitet.
• Från luftrörets korsning kan det finnas en risk för lufttrycksläckage
• Det finns risk för en hög ökning av återströmsström och spänningshackning.

Användning och användning av luftströmbrytare

• Den används för att skydda anläggningar, elektriska maskiner, transformatorer, kondensatorer och generatorer
• En luftbrytare används också i eldelningssystemet och GND cirka 15 kW
• Används även i låga såväl som höga strömmar och spänningsapplikationer.

SF6 strömbrytare

I SF6-brytaren fungerar de strömförande kontakterna i svavelhexafluoridgas som en SF6-brytare. Det är en utmärkt isolerande egenskap och hög elektro-negativitet. Det kan förstås att den höga affiniteten hos absorberande fria elektroner. Den negativa jonen bildas när en fri elektron kolliderar med SF6-gasmolekylen den absorberas av den gasmolekylen. De två olika sätten att fästa elektron med SF6-gasmolekyler är

SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F

De negativa joner som bildas kommer att vara mycket tyngre än en fri elektron. Därför, jämfört med andra vanliga gaser, är den totala rörligheten för den laddade partikeln i SF6-gasen mycket mindre. Mobiliteten hos laddade partiklar är huvudsakligen ansvarig för att leda ström genom en gas. Följaktligen för tyngre och mindre rörliga laddade partiklar i SF6-gas får den mycket hög dielektrisk hållfasthet. Denna gas bra värmeöverföringsegenskap på grund av låg gasformig viskositet. SF6 är 100 gånger effektivare i bågsläckningsmedier än en luftbrytare. Den används för både medel- och högspänningssystem från 33KV till 800KV.

SF6-brytare

Typer av brytare i SF6

• Enstaka brytare SF6 brytare tillämpas upp till 220
• Två brytare SF6 brytare tillämpas upp till 400
• Fyra brytare SF6 brytare applicerade upp till 715V

Vakuumbrytare

En vakuumbrytare är en krets i vilken ett vakuum används för att släcka bågen. Den har dielektrisk återhämtningskaraktär, utmärkt avbrott och kan avbryta högfrekvensströmmen som är resultatet av båginstabilitet, ovanpå linjefrekvensströmmen.

Principen för drift av VCB kommer att ha två kontakter som kallas elektroder kommer att förbli stängda under normala driftsförhållanden. Antag att när ett fel inträffar i någon del av systemet blir strömbrytarens utlösare aktiverad och slutligen separeras kontakten.

Vakuumbrytare

När ögonbrytarens kontakter öppnas i ett vakuum, dvs 10-7 till 10-5 Torr, produceras en båge mellan kontakterna genom jonisering av metallångor från kontakterna. Här slocknar ljusbågen snabbt, detta händer på grund av att elektroner, metallångor och joner som produceras under ljusbågen kondenserar snabbt på ytan av CB-kontakterna, vilket resulterar i snabb återhämtning av dielektrisk styrka.

Fördelar

• VCB: er är pålitliga, kompakta och har lång livslängd
• De kan avbryta alla felströmmar.
• Det finns inga brandrisker.
• Inget ljud produceras
• Den har en högre dielektrisk styrka.
• Det kräver mindre effekt för styrdrift.

Oljekretsbrytare

I denna typ av krets används brytarolja, men mineralolja är att föredra. Det fungerar bättre isolerande egendom än luft. Den rörliga kontakten och den fasta kontakten är nedsänkta i isoleringsoljan. När strömavskiljningen sker, då bärarkontakterna i oljan, bågen i brytaren initialiseras vid tidpunkten för separationen av kontakterna, och på grund av denna båge förångas oljan och bryts ned i vätgas och slutligen skapar en vätebubbla runt bågen.

Denna högt komprimerade gasbubbla runt och båge förhindrar att bågen slår igen efter att strömmen når noll övergångar av cykeln. OCB är den äldsta typen av strömbrytare.

Olika typer av brytare i oljetyp

• Motorolja brytare
• Minsta brytare för olja

Bulk Oil Circuit Breaker (BOCB)

I BOCB används olja för att böja släckmediet och även för att isolera media mellan jorddelarna i strömbrytaren och strömförande kontakter. Samma transformatorisolerande olja används.

Arbetsprincipen för BOCB säger att när de strömförande kontakterna i oljan separeras, genereras en båge mellan de separerade kontakterna. Bågen som etableras kommer att producera en snabbt växande gasbubbla runt bågen. De rörliga kontakterna kommer att röra sig bort från bågens fasta kontakt och detta resulterar i att bågens motstånd ökar. Här kommer det ökade motståndet att orsaka sänkning av temperaturen. Därav de reducerade gasformationerna omger bågen.

När strömmen passerar genom nollkorsning sker bågsläckningen i BOCB. I det helt lufttäta kärlet är gasbubblan innesluten i oljan. Oljan kommer att omge med högt tryck på bubblan, vilket resulterar i mycket komprimerad gas runt bågen. När trycket ökas ökar också avjoniseringen av gasen, vilket resulterar i bågsläckning. Vätgas hjälper till att kyla bågsläckningen i brytaren för olja.

Fördelar

• Bra kylegenskaper på grund av nedbrytning
• Olja har hög dielektrisk hållfasthet
• Det fungerar som en isolator mellan jorden och de levande delarna.
• Oljan som används här kommer att absorbera ljusbågsenergi medan den bryts ned

Nackdelar

• Det tillåter inte hög hastighet med avbrott
• Det tar lång bågtid.

Minsta oljekretsbrytare

Det är en strömbrytare som använder olja som avbrottsmediet. Minsta oljebrytare kommer att placera avbrytarenheten i en isoleringskammare vid spänningsförmågan. Men isoleringsmaterial finns i avbrottskammaren. Det kräver mindre mängd olja så det kallas en minsta oljebrytare.

Fördelar

• Det kräver mindre underhåll.
• Den är lämplig för både automatisk drift och manuell.
• Det kräver ett mindre utrymme
• Kostnaden för att bryta kapacitet i MVA är också lägre.

Nackdelar

• Olja försämras på grund av karbonisering.
• Det finns en risk för explosion och brand
• Eftersom den har en mindre mängd olja ökar karboniseringen.
• Det är mycket svårt att ta bort gaser från utrymmet mellan kontakterna.

Dessutom klassificeras brytare baserat på olika typer och de är:

Baserat på spänningsklass

Den initiala kategoriseringen av brytare är beroende av den funktionsspänning som ska användas. Det finns främst två typer av spänningsbaserade typer av brytare och de är:

• Högspänning - Används vid spänningsnivåer över 1000V. Dessa är vidare uppdelade i 75kV och 123kV enheter.
• Lågspänning - Används vid spänningsnivåer under 1000V

Baserat på typ av installation

Dessa enheter är också uppdelade beroende på installationsplatsen vilket innebär antingen slutna eller utomhus platser. I allmänhet drivs dessa med en extremt hög spänningsnivå. Slutna brytare är utformade för att användas internt i byggnaden eller de som har väder ogenomträngliga föreningar. Den avgörande variationen som ligger mellan dessa två typer är förpackningskonstruktioner och föreningar medan den interna designen, såsom den aktuella hållutrustningen och funktionaliteten är nästan lika.

Baserat på typ av extern design

Beroende på den fysiska konstruktionsdesignen är brytarna igen av två typer:

Död tank typ - Här är kopplingsutrustningen placerad i fartyget vid baspotentialen och detta omsluts av avskärmningsmediet och brytarna. Dessa används oftast i amerikanska stater.

Levande tanktyp - Här är kopplingsutrustningen placerad i fartyget med maximal potential och detta omsluts av avskärmningsmediet och brytarna. Dessa används mest i Europa och asiatiska stater

Baserat på typ av avbrottsmedium

Detta är den avgörande kategoriseringen av brytare. Här klassificeras enheterna beroende på bågförstörelsemetoden och på avbrottsmediet. I allmänhet verkade dessa båda som de avgörande parametrarna i konstruktionen av brytare och de styrde de andra konstruktionsfaktorerna. För det mesta används olja och luft som avbrottsmedier. Bortsett från dessa finns det också svavelhexafluorid och vakuum som fungerar som avbrottsmedier. Dessa två används mest idag.

HVDC-brytare

Det är en kopplingsanordning som hindrar det allmänna strömflödet i kretsen. När det inträffar någon skada skapas avståndet mellan de mekaniska kontakterna i enheten så att brytaren går i öppet läge. Här är kretsbrytningen något komplicerad eftersom strömmen bara är enkelriktad och inte existerar nollström. Den avgörande användningen av denna enhet är att hindra högspänningsområdet för DC i kretsen. Medan växelströmskretsen sömlöst hindrar bågen vid nollströmens tillstånd eftersom energiförlusten nästan är noll. Kontaktavståndet måste återfå den dielektriska förmågan att uthärda den tillfälliga spänningsåtervinningsnivån.

HVDC-drift

När det gäller likströmsbrytande enheter är problemet mer komplicerat eftersom DC-våg inte har nollströmmar. Och obligatorisk bågstopp leder till utveckling av enorma övergående återhämtningsspänningsnivåer och det återställer att det inte finns någon bågstopp och orsakar slutlig skada på de mekaniska kontakterna. Vid konstruktionen av HVDC-enhet har man mest motstått tre problem och de är:

• Hinder för bågens restriking
• Intemperance av lagrad energi
• Generering av konstgjord nollström

Standardbrytare

Dessa enheter följer avgörande funktionaliteten hos enheten. Dessa standardbrytare är av enpoliga och dubbelpoliga.

Enpoliga brytare

Dessa enheter har funktionerna i

• Används mest i hushållsapplikationer
• Skyddar enkelströmsledning
• Dessa levererar nästan 120V spänning till kretsen
• De har förmågan att hantera 15 till 30 ampere
• Enstaka brytare finns i tre varianter och är i full storlek (med en bredd på 1 tum), halv storlek (med en bredd på en halv tum) och dubbla (med en tum bredd som består av två brytare och hanterar ett par av kretsar).

Dubbelpoliga brytare

Dessa enheter har funktionerna i

• Dessa levererar nästan 120V / 240V spänning till kretsen
• De har förmågan att hantera 15 till 30 ampere
• Används mest i stora applikationer som värmare och torktumlare
• Skyddar två strömförande ledningar

I den här artikeln har de olika typerna av brytare, dvs. luftströmbrytare, SF6 strömbrytare, vakuumbrytare och oljebrytare diskuterats i en kort detalj bara för att förstå grundläggande koncept om dessa brytare . Och deras indelning diskuteras också tillsammans med fördelar och nackdelar. Vi har diskuterat alla begrepp mycket tydligt. Om du inte har förstått något av ämnena, känner att någon information saknas, eller för att genomföra några elektriska projekt för ingenjörsstudenter, är du välkommen att kommentera i avsnittet nedan.