Il "vuoto" in ainterruttore automatico in vuotosi riferisce all'ambiente sigillato ad alto vuoto all'interno del suo arco centrale-componente di estinzione-la camera dell'ampolla sottovuoto.
Non si tratta semplicemente di "assenza di aria", ma di uno spazio appositamente progettato con una pressione estremamente bassa.
1. Il significato specifico di "vuoto"
Alto vuoto:La pressione del gas all'interno di un'ampolla sottovuoto viene mantenuta tra 10⁻⁴ Pa e 10⁻⁶ Pa o anche meno. Questa pressione è di gran lunga inferiore a quella di qualsiasi ambiente naturale sulla Terra e molto più elevata del livello di vuoto a cui solitamente ci riferiamo come “spazio esterno”.
Pochissime molecole di gas:In un ambiente di vuoto così spinto, il numero di molecole di gas per unità di volume è estremamente piccolo. Ciò significa che il percorso libero medio tra le molecole (la distanza media percorsa da una molecola in due collisioni consecutive con altre molecole) è molto lungo. Quando un interruttore scatta, l'arco elettrico generato tra i contatti è mantenuto da un numero molto ridotto di molecole di gas libere e vapori metallici.
2. Perché estinguere gli archi nel vuoto?
Un ambiente sotto vuoto è il luogo ideale per estinguere gli archi elettrici, basandosi principalmente sui seguenti principi:
Eccellente resistenza all'isolamento:L'alto vuoto è uno dei mezzi isolanti più ideali conosciuti. A pressioni così basse, ci sono pochissime molecole di gas e quasi nessun mezzo che possa essere ionizzato da un campo elettrico per creare un percorso conduttivo. Pertanto, dopo che i contatti si sono separati, l'intercapedine del vuoto può ripristinare rapidamente una resistenza di isolamento estremamente elevata, impedendo il flusso di corrente.
Capacità di estinzione dell'arco altamente efficiente:Quando un interruttore interrompe la corrente, nell'istante in cui i contatti si separano si genera un arco. Questo arco è in realtà mantenuto dal vapore metallico prodotto dall'evaporazione del materiale di contatto. Poiché non sono presenti altre molecole di gas che interferiscono nell'ambiente del vuoto, questo vapore metallico si diffonde rapidamente nell'area del vuoto circostante e rapidamente si raffredda, si condensa e si solidifica nuovamente, aderendo allo schermo e alle superfici di contatto. Ciò consente di rimuovere rapidamente il mezzo dell'arco e di estinguere l'arco in modo affidabile quando la corrente attraversa per la prima volta lo zero.
Bruciatura a basso contatto-:Poiché non è presente aria (soprattutto ossigeno), i contatti non si ossidano quando l'arco viene interrotto, il che riduce notevolmente la bruciatura dei contatti-e prolunga la durata.
3.Struttura tipica di un'ampolla in vuoto:
A seconda del tipo di interruttore, sono disponibili ampolle in vuoto ceramiche schermate esternamente, ampolle in vuoto miniaturizzate a campo magnetico longitudinale a forma di tazza sigillate internamente e ampolle in vetro sigillate internamente. Le loro strutture di base sono le seguenti:
Sistema di isolamento ermetico (guscio):
Il sistema di isolamento ermeticamente stretto, composto da un cilindro isolante ermeticamente stretto in ceramica, vetro o vetro microcristallino, un coperchio terminale mobile, un coperchio terminale fisso e un tubo corrugato in acciaio inossidabile, forma un contenitore sottovuoto-sigillato. Per garantire la tenuta all'aria, oltre a rigorose procedure operative nel tipo di sigillatura, i materiali stessi devono avere una bassa permeabilità e un rilascio minimo di aria interna.
Sistema conduttivo:
Questo sistema è costituito da un'asta conduttiva fissa, una superficie di rottura dell'arco fissa-, un contatto fisso, un contatto mobile, una superficie di rottura dell'arco mobile-e un'asta conduttiva mobile. Esistono circa tre tipi di strutture di contatto: contatti cilindrici, contatti di campo magnetico trasversale con superfici di rottura dell'arco- scanalate a spirale e contatti di campo magnetico longitudinale. Attualmente viene utilizzata la tecnologia del campo magnetico longitudinale e questo tipo di interruttore ha una capacità di interruzione dell'arco forte e stabile-.
Sistema di schermatura
La copertura di schermatura è un componente indispensabile di un'ampolla in vuoto e ne esistono di vari tipi, tra cui la copertura di schermatura principale che circonda i contatti, la copertura di schermatura a soffietto e la copertura di schermatura equalizzante. Le funzioni della copertura schermante principale sono: a) impedire che i prodotti dell'arco schizzino sulla parete interna del guscio isolante durante l'arco, riducendo così la resistenza isolante del guscio; b) migliorare l'uniformità della distribuzione del campo elettrico all'interno dell'ampolla, che aiuta a ridurre l'intensità del campo locale e promuove la miniaturizzazione dell'ampolla in vuoto; c) condensare i prodotti dell'arco, assorbendo parte dell'energia dell'arco e favorendo il recupero della rigidità dielettrica dello spazio post-arco.
riepilogo
Puoi pensare a un'ampolla sottovuoto come a un "estintore rapido dell'arco". L'ambiente sottovuoto stesso fornisce potenti capacità di recupero dell'isolamento, consentendo contemporaneamente al plasma dell'arco (vapore metallico) di diffondersi e raffreddarsi rapidamente senza ostacoli, ottenendo così un'interruzione di corrente rapida, affidabile e sicura.
In parole povere: il "vuoto" in un interruttore automatico in vuoto si riferisce allo stato in cui il componente di estinzione dell'arco centrale-viene portato a un vuoto estremamente elevato. Questo stato gli conferisce prestazioni superiori di estinzione dell'arco e di isolamento, rendendolo il tipo di interruttore più diffuso nella moderna distribuzione di energia a media{3}}tensione.
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