El interruptor de vacío, también conocido como tubo de interruptor de vacío o burbuja de vacío, es el componente central del interruptor de vacío. Su función central es utilizar el excelente aislamiento y las características de extinción de arco del vacío. Se da cuenta de las operaciones de cierre y apertura del circuito a través de un par de electrodos (contactos) y otros componentes sellados en el vacío. Después de cortar la potencia, el dispositivo puede extinguir rápidamente el arco y suprimir efectivamente la corriente, asegurando así el funcionamiento seguro y estable del sistema de energía.
Los interruptores de vacío se pueden clasificar de acuerdo con diferentes estándares. Según el material de la concha, se pueden dividir en interruptores de vacío de vidrio y interruptores de vacío de cerámica. Según el propósito, los interruptores de vacío se dividen en interruptores de vacío para interruptores de circuitos, interruptores de carga, contactores, reclosadores, seccionalizadores y otros propósitos especiales.
Estructura básica del interruptor de vacío
Los componentes centrales del interruptor de vacío incluyen el sistema de aislamiento hermético, que garantiza el rendimiento de aislamiento del equipo en un estado de vacío; el sistema conductor, que es responsable de las operaciones de cierre y apertura del circuito; el sistema de blindaje, que se utiliza para proteger los contactos de la interferencia externa; y el sistema de contacto, que es un componente clave para la transmisión de corriente. Estos componentes juntos constituyen la estructura básica del interruptor de vacío, asegurando su operación eficiente y segura.
El sistema de aislamiento hermético está compuesto principalmente de una concha aislante hecha de vidrio o cerámica, una cubierta final en movimiento, una cubierta de extremo fijo y un fuelle de acero inoxidable. Entre ellos, el caparazón aislante es el componente central del sistema, que no solo juega un papel de apoyo, sino que también es la garantía clave de la atracción. Los fuelles, como guía y componente de sellado para el movimiento del electrodo móvil, tienen requisitos de vida mecánica extremadamente altos para garantizar el funcionamiento estable del interruptor de vacío.
El sistema conductor de la cámara de extinción de arco está compuesto por múltiples componentes, como una varilla conductora fija, una superficie de arco fija, un contacto fijo, un contacto móvil, una superficie de arco en movimiento y una varilla conductora en movimiento. Entre ellos, la varilla conductora fija, la superficie del arco fijo y el contacto fijo se conocen colectivamente como el electrodo fijo, mientras que el contacto móvil, la superficie del arco en movimiento y la varilla conductora en movimiento se conocen colectivamente como el electrodo móvil. Este diseño permite que el mecanismo operativo logre fácilmente el cierre de los dos contactos a través del movimiento de la varilla conductora móvil, completando así la conexión del circuito.
Para garantizar que la resistencia de contacto entre los dos contactos siga siendo mínima y estable, y para mejorar la resistencia mecánica de la cámara de extinción de ARC cuando está sujeto a corriente dinámica y estable, el interruptor de vacío está especialmente equipado con una manga guía en un extremo de la varilla conductora móvil, y complementada con un conjunto de resortes de compresión, por lo que los dos contactos siempre mantienen una presión constante constante. Cuando el interruptor de vacío rompe la corriente, los dos contactos de la cámara de extinción de arco se separarán y generarán un arco hasta que el arco se extinte cuando la corriente pasa naturalmente cero, completando así la ruptura del circuito.
Además, las varillas conductoras móviles y estáticas de la cámara de extinción de arco al vacío se refinan con cobre sin oxígeno. Como el principal circuito conductor, realizan la importante tarea de realizar la corriente. La manga de la guía generalmente se refina con materiales aislantes. Su función central es garantizar que la varilla conductora en movimiento pueda hacer un movimiento lineal suave a lo largo del eje de la cámara de extinción de arco de vacío durante el proceso de apertura y cierre. Al mismo tiempo, también puede evitar efectivamente que la corriente del circuito conductor sea derivado a los fuelles, extendiendo así la vida útil de la cámara de extinción del arco de vacío.
El sistema de blindaje se compone principalmente de un tubo de blindaje, una cubierta de blindaje y otras partes relacionadas. Entre ellos, el tubo de blindaje es el componente central del sistema, y su material se puede seleccionar de una variedad de materiales como cobre sin oxígeno, acero inoxidable, hierro eléctrico puro o aleación de cromo de cobre. Las funciones principales del sistema incluyen:
- Reduzca la contaminación de la pared interna de la cubierta aislante por vapor metálico y gotas generadas por los contactos durante el proceso de arco, evitando así la reducción de la resistencia de aislamiento de la carcasa del interruptor vacío o la aparición de flashover.
- Optimice la distribución del campo eléctrico dentro del interruptor de vacío y promueva la miniaturización de la cubierta aislante del interruptor de vacío, especialmente en la miniaturización de los interruptores de vacío con altos niveles de voltaje.
- Condensación de productos ARC. Especialmente cuando el interruptor de vacío rompe la corriente de cortocircuito, el sistema de blindaje puede absorber la mayor parte de la energía térmica generada por el arco, mejorando así la resistencia de recuperación dieléctrica entre los contactos. Cuanto más productos de arco se condensa el tubo de blindaje, mayor será la energía que absorbe y más propicio será para mejorar la capacidad de ruptura del interruptor de vacío.
Sistema de contacto
Como el componente central del interruptor de vacío, la clave para el rendimiento del interruptor de vacío se encuentra en el sistema de contacto. El sistema de contacto juega un papel vital en el proceso de apertura y cierre del circuito.
● Estructura de contacto
Cuando el interruptor de vacío rompe la corriente de cortocircuito, la estructura de contacto juega un papel vital. Limita efectivamente la formación de puntos de ánodo en la superficie de contacto formando un campo magnético transversal o longitudinal, mejorando así la capacidad de ruptura del interruptor. La estructura de contacto genera el campo magnético requerido cambiando la dirección de la corriente y utilizando materiales magnéticos para recopilar las líneas magnéticas de fuerza.
La estructura de contacto del interruptor de vacío es diversa, incluidos los contactos cilíndricos, los contactos de campo magnético transversal, como el surco espiral, magnético transversal, la copa magnética transversal y el ritmo de surco de la esvista magnética transversal, y el campo magnético longitudinal longitudinal longitudinal longitudinal, longitudinal magnético, longitudinal magnético, longitudinal longitudinal y espinoso magnético. Además, hay contactos de tipo R, cuya estructura de contacto y contacto están integrados, y la dirección del campo magnético es alterna longitudinal magnético.
● Material de contacto
El contacto es la parte clave de la realización de arco y arco de extinción, por lo que los requisitos para los materiales son extremadamente estrictos. En la actualidad, los materiales de contacto del interruptor de vacío para los interruptores de circuito son principalmente aleación de cobre-bismuth, aleación de cromo de cobre y aleación de cobre-tungsteno. Entre ellos, la aleación de cromo de cobre se usa ampliamente debido a su excelente rendimiento. Una lámina de aleación de cromo de cobre con un grosor de 3 mm está soldado en la superficie del tope de los contactos superior e inferior. El resto puede estar hecho de cobre sin oxígeno.
● Contactos de campo magnético transversal y longitudinal y sus funciones
Cuando el contacto transversal del campo magnético rompe la corriente de cortocircuito en el interruptor de vacío, se genera un campo magnético perpendicular al eje del electrodo. Este campo magnético hace que el arco del vacío se mueva a alta velocidad a lo largo de la superficie de contacto, evitando la fusión grave de la superficie de contacto, y restaura rápidamente la resistencia al aislamiento después de que la corriente pasa cero, que conduce a la extinción del arco.
El contacto longitudinal del campo magnético genera un campo magnético consistente con la dirección del eje del electrodo. Este campo magnético puede aumentar el valor de la corriente de conversión del arco difuso al arco de contracción. Bajo la acción de un campo magnético longitudinal suficientemente fuerte, las manchas de arco se distribuyen uniformemente en la superficie del contacto del electrodo, evitando la fusión grave local de la superficie de contacto, y al mismo tiempo tienen las ventajas de bajo voltaje de arco y energía de arco pequeña, lo que es muy beneficioso para la recuperación de la resistencia a los aislamiento después de la mejora de la capacidad de romper la capacidad.
En la actualidad, en el campo de los interruptores de vacío, los productos de gran capacidad generalmente adoptan el diseño de contacto del campo magnético longitudinal. Esto se debe principalmente al excelente rendimiento del contacto longitudinal del campo magnético, incluido su bajo desgaste eléctrico, su larga durabilidad y capacidad de ruptura.