Was ist ein Leistungsschalter: Arbeiten und seine Anwendungen

Ein Leistungsschalter ist eine Art elektrisches Gerät, mit dem ein Stromkreis unter normalen Umständen manuell aus der Ferne unterbrochen wird. Die Hauptfunktion eines Leistungsschalters oder Leistungsschalters besteht darin, einen Stromkreis unter bestimmten Fehlerbedingungen wie Kurzschluss, Überstrom usw. zu unterbrechen. Im Allgemeinen schaltet oder schützt ein Leistungsschalter das System. Einige Geräte, die mit Leistungsschaltern verbunden sind, wie Relaisschalter, Sicherungen usw., werden ebenfalls für den gleichen Zweck verwendet. Die Anwendungen von Leistungsschaltern umfassen hauptsächlich Stromversorgungssysteme und Industrien zum Schutz und zur Steuerung verschiedener Teile des Stromkreises, nämlich Transformatoren, Schaltanlagen, Motoren, Lichtmaschinen, Generatoren usw. In Industrien, in denen der Luftkreislauf verwendet wird, gibt es verschiedene Arten von Leistungsschaltern Unterbrecher ist ein Typ. Dieser Artikel beschreibt eine Übersicht über den Leistungsschalter.

Was ist ein Leistungsschalter?

Air Circuit Breaker (ACB) ist ein elektrisches Gerät, das zum Überstrom- und Kurzschlussschutz von Stromkreisen über 800 bis 10 K Ampere verwendet wird. Diese werden normalerweise in Niederspannungsanwendungen unter 450 V verwendet. Wir finden diese Systeme in Verteilertafeln (unter 450 V). Hier in diesem Artikel werden wir die Arbeitsweise von Air diskutieren Leistungsschalter .

Leistungsschalter

Ein Luftleistungsschalter ist ein Leistungsschalter, der in der Luft als Lichtbogenlöschmedium bei einem gegebenen atmosphärischen Druck arbeitet. Es gibt verschiedene Arten von Leistungsschaltern und Schaltvorgänge Heute auf dem Markt erhältlich, langlebig, leistungsstark, einfach zu installieren und zu warten. Die Luftleistungsschalter haben die Ölleistungsschalter vollständig ersetzt.

Aufbau des Luftleistungsschalters

Der Aufbau eines Luftleistungsschalters kann unter Verwendung verschiedener interner und externer Teile wie der folgenden erfolgen.

Zu den externen Teilen von ACB gehören hauptsächlich die EIN- und AUS-Taste, eine Anzeige für die Position des Hauptkontakts, eine Anzeige für den Mechanismus der Energiespeicherung, LED-Anzeigen, die RST-Taste, die Steuerung, das Typenschild, der Griff für die Energiespeicherung, Anzeigen, Schütteln, Fehlerauslösetaste, Wippenlager usw.

Bau von ACB

Zu den Innenteilen von ACB gehören hauptsächlich eine Tragstruktur mit Stahlblech, der zum Schutz der Auslöseeinheit verwendete Stromwandler, ein Isolierkasten für Polgruppen, horizontale Klemmen, eine Lichtbogenkammer, eine Auslöseeinheit zum Schutz, ein Klemmenkasten, Schließfedern, eine CB-Öffnungs- und Schließsteuerung , Platten zum Bewegen von Lichtbogen- und Hauptkontakten, Platten für feste Haupt- und Lichtbogenkontakte.

Arbeitsprinzip

• Das Funktionsprinzip des Leistungsschalters unterscheidet sich von anderen Arten von CBs. Wir wissen, dass die Grundfunktion von CB darin besteht, die Wiederherstellung des Lichtbogens überall dort zu stoppen, wo der Spalt zwischen den Kontakten der Wiederherstellungsspannung des Systems widersteht.
• Der Luftleistungsschalter funktioniert ebenfalls gleich, jedoch auf andere Weise. Während ein Lichtbogen unterbrochen wird, wird anstelle der Spannungsversorgung eine Lichtbogenspannung erzeugt. Diese Spannung kann als die geringste Spannung definiert werden, die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderlich ist. Die Spannungsversorgung kann durch einen Leistungsschalter auf drei verschiedene Arten erhöht werden.
• Die Lichtbogenspannung kann durch Abkühlen des Lichtbogenplasmas erhöht werden.
• Sobald die Temperatur des Lichtbogenplasmas und der Partikelbewegung verringert ist, ist ein zusätzlicher Spannungsgradient erforderlich, um den Lichtbogen zu halten. Die Lichtbogenspannung kann durch Aufteilen des Lichtbogens in mehrere Reihen erhöht werden
• Sobald der Lichtbogenweg erhöht ist, kann auch die Lichtbogenspannung erhöht werden. Sobald die Lichtbogenweglänge vergrößert wird, erhöht der Widerstandspfad auch die Lichtbogenspannung, die über den Lichtbogenweg verwendet wird, wodurch die Lichtbogenspannung erhöht werden kann.
• Der Bereich der Betriebsspannung beträgt bis zu 1 kV. Es enthält zwei Kontaktsätze, bei denen das Hauptpaar den Strom sowie den mit Kupfer hergestellten Kontakt verwendet. Ein weiteres Kontaktpaar kann mit Kohlenstoff hergestellt werden. Sobald der Leistungsschalter geöffnet ist, wird der erste Hauptkontakt entriegelt.
• Beim Öffnen des Hauptkontakts bleibt der Lichtbogenkontakt verbunden. Immer wenn Lichtbogenkontakte geteilt werden, wird der Lichtbogen gestartet. Der Leistungsschalter ist für die durchschnittliche Spannung veraltet.

Leistungsschalter arbeiten

Leistungsschalter arbeiten mit ihren Kontakten in freier Luft. Ihre Methode zur Steuerung des Lichtbogenlöschens unterscheidet sich grundlegend von der von Ölleistungsschaltern. Sie werden immer für die Niederspannungsunterbrechung verwendet und ersetzen jetzt tendenziell Hochspannungsölschalter. Die folgende Abbildung zeigt das Prinzip des Betriebs des Luftschalterkreises.

Leistungsschalter haben im Allgemeinen zwei Kontaktpaare. Das Hauptkontaktpaar (1) führt den Strom bei normaler Last und diese Kontakte bestehen aus Kupfermetall. Das zweite Paar ist der Lichtbogenkontakt (2) und besteht aus Kohlenstoff. Beim Öffnen des Leistungsschalters öffnen zuerst die Hauptkontakte. Wenn die Hauptkontakte geöffnet wurden, sind die Lichtbogenkontakte immer noch miteinander in Kontakt.

Wenn der Strom einen parallelen niederohmigen Pfad durch den Lichtbogenkontakt erhält. Während des Öffnens der Hauptkontakte tritt im Hauptkontakt kein Lichtbogen auf. Der Lichtbogen wird erst ausgelöst, wenn schließlich die Lichtbogenkontakte getrennt sind. Jeder der Lichtbogenkontakte ist mit einem Lichtbogenläufer ausgestattet, der hilft.

Die Lichtbogenentladung bewegt sich aufgrund thermischer und elektromagnetischer Effekte nach oben, wie in der Abbildung gezeigt. Wenn der Lichtbogen nach oben getrieben wird, tritt er in die Lichtbogenrutsche ein, die aus Spritzern besteht. Der Lichtbogen in der Rutsche wird kälter, verlängert und teilt sich, daher wird die Lichtbogenspannung zum Zeitpunkt des Betriebs eines Luftleistungsschalters viel größer als die Systemspannung, und daher wird der Lichtbogen während des Stroms Null endgültig gelöscht.

Der Druckluftbremskreis besteht aus isolierendem und feuerfestem Material und ist durch die Barrieren aus demselben Material in verschiedene Abschnitte unterteilt. Am Boden jeder Barriere befindet sich ein kleines metallleitendes Element zwischen einer Seite der Barriere und der anderen. Wenn der Lichtbogen, der durch die elektromagnetischen Kräfte nach oben getrieben wird, in den Boden der Rutsche eintritt, wird er durch die Barrieren in viele Abschnitte aufgeteilt, aber jedes Metallstück stellt die elektrische Kontinuität zwischen den Lichtbögen in jedem Abschnitt sicher, die verschiedenen Lichtbögen sind folglich in der Reihe .

Die elektromagnetischen Kräfte in jedem Abschnitt der Rutsche bewirken, dass der Lichtbogen in diesem Abschnitt die Form einer Helix beginnt, wie oben in Abbildung (b) gezeigt. Alle diese Helices sind in Reihe geschaltet, so dass die Gesamtlänge des Bogens stark verlängert wurde und sein Widerstand reichlich erhöht wird. Dies wirkt sich auf die Stromreduzierung in der Schaltung aus.

Abbildung (a) zeigt die Entwicklung des Lichtbogens vom Verlassen der Hauptkontakte bis zum Lichtbogenschacht. Wenn der Strom das nächste Mal bei einem Strom Null aufhört, ist die ionisierte Luft auf dem Weg, auf dem sich der Lichtbogen parallel zu den offenen Kontakten befunden hat, und wirkt als Nebenschlusswiderstand sowohl über die Kontakte als auch über die Eigenkapazität C (siehe unten) Figur mit Rot als hochohmigem R.

Wenn die Schwingung zwischen C und L beginnt, wie für beschrieben der idealisierte Leistungsschalter Dieser Widerstand dämpft die Schwingung stark, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Sicherlich ist es normalerweise so stark, dass die Dämpfung kritisch ist, die Schwingung dann überhaupt nicht stattfinden kann und die Wiederzündspannung, anstatt als Hochfrequenzschwingung zu erscheinen, auf ihren endgültigen Wert der Spitzengeneratorspannung ansteigt. Dies wird unterhalb der unteren Wellenform angezeigt.

Idealisierte CB mit Wellenformen

Arten von Leistungsschaltern

Der Luftkreislauf Es gibt meist vier Arten von Leistungsschaltern und sind weit verbreitet für die Aufrechterhaltung der Mittelspannung in Innenräumen und Schaltanlagen des Hauses.

• Plain Break Type ACB oder Cross-Blast ACB
• Magnetischer Ausblasstyp ACB
• Air Chute Air Break Leistungsschalter
• Druckluftschalter

Luftunterbrechungs-Leistungsschalter vom Typ Plain Break

Einfache Bremsluftleistungsschalter sind die einfachste Form von Luftbrechern. Die Hauptkontaktpunkte sind in Form von zwei Hörnern hergestellt. Der Lichtbogen dieser Leistungsschalter erstreckt sich von einer Spitze zur anderen. Diese Art von Leistungsschalter wird auch als Cross Blast ACB bezeichnet. Die Anordnung kann durch eine Kammer (Lichtbogenrutsche) erfolgen, die von dem Kontakt umgeben ist.

Die Kammer oder Lichtbogenrutsche hilft beim Erreichen der Kühlung und besteht aus feuerfestem Material. Der Lichtbogenschacht enthält Wände im Inneren und ist mit metallischen Trennplatten in kleine Fächer unterteilt. Diese Platten sind Lichtbogensplitter, bei denen jedes Fach als Mini-Lichtbogenrutsche fungiert.

Der erste Lichtbogen teilt sich in eine Folge von Lichtbögen, so dass alle Lichtbogenspannungen im Vergleich zur Systemspannung höher werden. Diese werden in Niederspannungsanwendungen eingesetzt.

Leistungsschalter mit magnetischer Ausblasfunktion

Magnetische Ausblasluftleistungsschalter werden mit einer Spannungskapazität von bis zu 11 kV eingesetzt. Die Ausdehnung des Lichtbogens kann durch das Magnetfeld erfolgen, das durch den Strom in Ausblasspulen bereitgestellt wird.

Diese Art von Leistungsschalter ermöglicht eine magnetische Steuerung des Lichtbogenmoments, um eine Lichtbogenlöschung in den Geräten zu erzeugen. Diese Auslöschung kann also durch ein Magnetfeld gesteuert werden, das durch den Stromfluss innerhalb der Ausblasspulen geliefert wird. Der Anschluss der Ausblasspulen kann in Reihe erfolgen, indem der Stromkreis unterbrochen wird.

Wie der Name schon sagt, werden diese Spulen als 'Blow out the Coil' bezeichnet. Das Magnetfeld verwaltet nicht den Lichtbogen, der im Leistungsschalter erzeugt wird, sondern verschiebt den Lichtbogen in Lichtbogenrutschen, wo immer der Lichtbogen gekühlt und entsprechend verlängert wird. Diese Arten von Leistungsschaltern werden bis zu 11 kV verwendet.

Air Chute Air Break Leistungsschalter

Im Luftunterbrechungs-Leistungsschalter bestehen die Hauptkontakte normalerweise aus Kupfer und leiten Strom in geschlossenen Positionen. Luftunterbrechungs-Leistungsschalter haben einen geringen Kontaktwiderstand und sind versilbert. Die Lichtbogenkontakte sind fest, hitzebeständig und bestehen aus einer Kupferlegierung.

Dieser Leistungsschalter enthält zwei Arten von Kontakten wie Haupt- und Lichtbogen- oder Hilfskontakte. Die Konstruktion der Hauptkontakte kann sowohl mit Kupfer- als auch mit Silberplatten erfolgen, die einen geringeren Widerstand aufweisen und den Strom innerhalb der geschlossenen Stelle leiten. Andere Typen wie Lichtbögen oder Hilfsmittel sind mit einer Kupferlegierung ausgestattet, da sie hitzebeständig sind.

Diese werden verwendet, um eine Beschädigung der Hauptkontakte durch Lichtbogenbildung zu vermeiden. Sie können bei Bedarf einfach geändert werden. Während des Betriebs dieses Leistungsschalters werden beide Kontakte nach und vor dem Schließen der Hauptkontakte im Leistungsschalter geöffnet.

Druckluftschalter

Diese Arten von Leistungsschaltern werden für Systemspannungen von 245 kV und 420 kV und mehr verwendet, insbesondere wenn ein schneller Betrieb des Leistungsschalters erforderlich ist. Die Vorteile dieses Leistungsschalters gegenüber dem Öltyp sind nachstehend aufgeführt.

• Brandgefahr kann nicht verursacht werden
• Die Unterbrechungsgeschwindigkeit ist während des gesamten Betriebs dieses Leistungsschalters hoch.
• Das Löschen des Lichtbogens ist während des gesamten Betriebs dieses Leistungsschalters schneller.
• Die Lichtbogendauer ist für alle Werte von Stromstörungen gleich.
• Sobald die Lichtbogendauer kürzer ist, kann vom Lichtbogen zu den Kontakten weniger Wärme realisiert werden, wodurch sich die Lebensdauer des Kontakts verlängert.
• Die Aufrechterhaltung der Systemstabilität ist gut gewahrt, da sie von der Betriebsgeschwindigkeit des Leistungsschalters abhängt.
• Im Vergleich zu Ölleistungsschaltern ist weniger Wartung erforderlich.
• Es gibt drei Arten von Luftstoßleistungsschaltern, wie z. B. einen Axialstrahl und einen Axialstrahl mit einem beweglichen Gleitkontakt und einem Kreuzstoß.

Wartung des Luftleistungsschalters

ACBs funktionieren wie Schaltungsschutzgeräte für eine breite Palette von Niederspannungsanwendungen bis zu 600 V AC wie USV, Generatoren, Minikraftwerke, MCCB-Verteiler usw. und ihre Größen reichen von 400 A bis 6300 A, ansonsten größer.

Bei diesem Leistungsschalter treten fast 20% der Fehler im Stromverteilungssystem auf, die auf weniger Wartung, zähes Fett, Staub, Korrosion und gefrorene Teile zurückzuführen sind. Die Wartung des Leistungsschalters ist daher die ideale Wahl, um einen gleichmäßigen Betrieb zu gewährleisten und die Lebensdauer zu verlängern.

Die Wartung des Luftleistungsschalters ist sehr wichtig. Dazu sollte es zuerst ausgeschaltet und dann durch Öffnen des erforderlichen elektrischen Isolators von beiden Seiten getrennt werden. Der Leistungsschalter sollte jedes Jahr in diesem nicht isolierten Zustand für eingeschränkte und entfernte Bereiche betrieben werden. Der Leistungsschalter muss elektrisch von eingeschränkt und danach mechanisch von eingeschränkt betrieben werden. Diese Art von Prozess macht den Unterbrecher gleichmäßiger, indem jede zwischen den Gleitflächen entstandene Außenschicht abgelöst wird.

Testverfahren für Leistungsschalter

Die Leistungsschalterprüfung wird hauptsächlich verwendet, um den Betrieb jedes Schaltsystems sowie die Programmierung der gesamten Auslösekonstruktion zu überprüfen. Daher ist das Testen für jede Art von Leistungsschalter sehr wichtig, um eine sichere und konsistente Leistung zu gewährleisten. Im Vergleich zu anderen Geräten ist das Durchführen von Tests schwieriger.

Wenn eine Fehlfunktion in einem Leistungsschalter auftritt, kann dies zu einem Kurzschluss innerhalb der Spulen, falschem Verhalten, Beschädigung der mechanischen Verbindungen usw. führen. Daher müssen Leistungsschalter regelmäßig getestet werden, um alle diese Fehler zu beheben.

Verschiedene Arten von Tests, die in Leistungsschaltern durchgeführt werden, umfassen hauptsächlich mechanische, thermische, dielektrische, Kurzschluss usw. Die Routinetests eines Leistungsschalters sind ein Auslösetest, Isolationswiderstand, Verbindung, Kontaktwiderstand, Überlastauslösung, sofortige magnetische Auslösung usw.

Wie können Tests durchgeführt werden?

Zum Testen eines Leistungsschalters werden verschiedene Arten von Testgeräten verwendet, um den Zustand des Leistungsschalters in einem Stromversorgungssystem zu überprüfen. Diese Prüfung kann durch verschiedene Prüfmethoden sowie Arten von Prüfgeräten durchgeführt werden. Die Testgeräte sind Analysator, Mikroohmmeter, Primärinjektionstester mit hohem Strom usw. Es gibt einige Vorteile von Leistungsschaltertests wie die folgenden.

• Die Leistung des Leistungsschalters kann verbessert werden.
• Die Schaltung kann beim Laden oder Entladen überprüft werden.
• Erkennt den Wartungsbedarf
• Probleme können vermieden werden
• Frühzeitige Anzeichen von Fehlern können erkannt werden

Vorteile

Das Vorteile eines Luftleistungsschalters das Folgende einschließen.

• Hochgeschwindigkeits-Wiederverschlussanlage
• Wird für häufigen Betrieb verwendet
• Benötigen Sie weniger Wartung
• Hochgeschwindigkeitsbetrieb
• Das Brandrisiko kann nicht wie bei Ölleistungsschaltern beseitigt werden
• Gleichmäßige und kurze Lichtbogenzeit, sodass das Brennen von Kontakten geringer ist

Nachteile

Die Nachteile eines Luftleistungsschalters umfassen die folgenden.

• Ein Nachteil des Lichtbogenrutschenprinzips ist seine Ineffizienz bei niedrigen Strömen, bei denen die elektromagnetischen Felder schwach sind.
• Die Rutsche selbst ist in ihrer Verlängerungs- und Entionisationswirkung nicht notwendigerweise weniger effizient als bei hohen Strömen, aber die Lichtbogenbewegung in die Rutsche neigt dazu, langsamer zu werden, und eine Hochgeschwindigkeitsunterbrechung wird nicht notwendigerweise erhalten.

Anwendungen von Leistungsschaltern

Leistungsschalter dienen zur Steuerung der Kraftwerkshilfsmittel und Industrieanlagen. Sie bieten Schutz für Industrieanlagen, elektrische Maschinen wie Transformatoren , Kondensatoren und Generatoren.

• Sie werden hauptsächlich zum Schutz von Pflanzen eingesetzt, bei denen Brand- oder Explosionsgefahr besteht.
• Das Druckluftbremsprinzip des Luftschalter-Lichtbogens wird in verwendet Gleichstromkreise und Wechselstromkreise bis zu 12 kV.
• Die Luft Leistungsschalter haben eine hohe Widerstandsleistung, die dazu beiträgt, den Widerstand des Lichtbogens durch Teilen, Kühlen und Verlängern zu erhöhen.
• Ein Luftleistungsschalter wird auch im Stromverteilungssystem und NGD bei etwa 15 kV verwendet

Hier dreht sich alles um den Air Circuit Breaker (ACB), seine Funktionsweise und seine Anwendungen. Wir hoffen, dass Sie dieses Konzept besser verstehen. Darüber hinaus bestehen Zweifel an diesem Konzept oder elektrische und elektronische Projekte umzusetzen Bitte geben Sie Ihr Feedback, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben. Hier ist eine Frage an Sie, welche Funktion hat ACB?