Ce este un întrerupător de circuit de aer și cum funcționează

Întrerupătoarele de circuite pneumatice (ACB) sunt dispozitive esențiale de siguranță electrică utilizate în sistemele de distribuție a energiei electrice de înaltă tensiune pentru a proteja circuitele electrice împotriva deteriorării. Spre deosebire de omologii lor mai mici care se găsesc în mediul rezidențial, aceste dispozitive robuste sunt concepute pentru aplicații industriale și clădiri comerciale mari, unde sunt necesare valori de curent mai mari. Acest ghid cuprinzător explică ce sunt întrerupătoarele de circuite în aer, cum funcționează acestea, componentele lor cheie și de ce sunt esențiale pentru siguranța electrică în medii de mare putere.

Ce este un întrerupător de circuit de aer?

Un întrerupător de circuit cu aer este un tip de dispozitiv de protecție electrică conceput pentru a întrerupe fluxul de curent electric în condiții de suprasarcină sau scurtcircuit. După cum sugerează și numele, aceste întrerupătoare folosesc aerul la presiune atmosferică ca mediu izolant pentru a stinge arcul care se formează atunci când contactele electrice se separă.

ACB sunt utilizate de obicei în aplicații de joasă și medie tensiune (de obicei până la 15kV) și pot suporta curenți nominali de la 630A până la 6300A. Acest lucru le face ideale pentru panourile principale de distribuție din instalațiile industriale, clădirile comerciale și centralele electrice.

Principalele caracteristici ale întrerupătoarelor de circuit cu aer

• Capacitate ridicată de întrerupere a curentului: Poate întrerupe în siguranță curenții de defect de până la 150kA
• Poziție de contact vizibilă: Permite personalului de întreținere să verifice vizual starea deschisă sau închisă
• Setări de călătorie reglabile: Poate fi calibrat pentru cerințe de protecție specifice
• Design modular: Pot fi adăugate accesorii și elemente de protecție suplimentare
• Durată lungă de viață mecanică și electrică: Proiectat pentru mii de operațiuni fără întreținere

Componentele principale ale unui întrerupător pneumatic

Înțelegerea componentelor unui BCA ajută la explicarea modului în care funcționează aceste dispozitive sofisticate:

1. Contacte principale

Contactele principale transportă curentul normal în condiții de închidere. Acestea sunt de obicei realizate din cupru cu placare cu argint pentru:

• Reducerea rezistenței la contact
• Minimizarea încălzirii
• Prevenirea oxidării
• Prelungirea duratei de funcționare

2. Contacte arc

Atunci când întrerupătorul se deschide, contactele arcului se separă după contactele principale, preluând cea mai mare parte a arcului electric. Acest design protejează contactele principale de deteriorare și prelungește durata de viață a întrerupătorului.

3. Tobogane cu arc

Toboganele cu arc conțin mai multe plăci metalice dispuse în paralel care:

• Împărțirea arcului electric în segmente mai mici
• Creșterea rezistenței la arc
• Accelerarea răcirii arcului și a extincției
• Împiedicați arcul să ajungă în alte părți ale întrerupătorului

4. Mecanismul de funcționare

Mecanismul de acționare furnizează forța mecanică necesară pentru:

• Închideți întrerupătorul împotriva presiunii arcului de contact
• Stocarea energiei pentru operațiunea de declanșare
• Eliberarea rapidă a energiei stocate atunci când este necesar pentru declanșare
• Furnizează presiunea de contact necesară atunci când este închis

5. Unitate de călătorie

Blocurile de curent alternativ moderne utilizează declanșatoare electronice care monitorizează fluxul de curent și pot detecta:

• Condiții de suprasarcină
• Defecțiuni de scurtcircuit
• Defecțiuni la sol
• Dezechilibru de fază

Aceste unități inteligente pot fi programate cu diferite curbe timp-curent pentru a se coordona cu alte dispozitive de protecție din sistem.

Cum funcționează întrerupătoarele de aer

Funcționarea unui întrerupător pneumatic poate fi împărțită în mai multe faze cheie:

Funcționare normală

În timpul funcționării normale, contactele principale rămân închise, permițând curentului să circule prin circuit. Unitatea de declanșare electronică monitorizează continuu nivelurile de curent.

Detectarea defecțiunilor

Atunci când apare un defect (cum ar fi o suprasarcină sau un scurtcircuit), unitatea de declanșare detectează curentul anormal și trimite un semnal mecanismului de declanșare.

Separare prin contact

Mecanismul de declanșare eliberează energia stocată, provocând:

1. Principalele contacte care trebuie separate mai întâi
2. Contacte arc pentru a separa puțin mai târziu
3. Formarea unui arc electric între contactele de separare

Extincția arcului

Arcul care se formează în timpul separării contactului este stins prin mai multe mecanisme:

1. Arcul este tras în sus în jgheaburile de arc de forțele electromagnetice
2. Plăcile metalice din toboganele arcului împart arcul în segmente mai mici
3. Lungimea crescută a arcului și împărțirea în segmente crește rezistența arcului
4. Arcul este răcit de aerul din jur și de plăcile metalice
5. Atunci când tensiunea arcului depășește tensiunea sistemului, arcul este stins

Blocare mecanică

După declanșare, întrerupătorul rămâne în poziția deschis până la resetarea manuală sau electrică, împiedicând închiderea automată în timp ce defectul poate fi încă prezent.

Tipuri de întrerupătoare cu aer

ACB sunt clasificate în funcție de metodele lor de stingere a arcului electric:

1. Plain Break ACB

Potrivite pentru aplicații cu curent redus, acestea se bazează pe răcirea naturală a aerului și pe separarea contactelor pentru întreruperea arcurilor. Simplitatea și rentabilitatea le fac ideale pentru sistemele la scară mică.

2. Explozie magnetică ACB

Câmpurile electromagnetice generate de bobine întind arcul în jgheaburile arcului, îmbunătățind răcirea. Acestea sunt comune în sistemele de medie tensiune.

3. Tobogan de aer ACB

Încorporează mai multe tobogane de arc pentru a împărți arcul în căi paralele, îmbunătățind semnificativ capacitatea de întrerupere pentru defecte cu curent mare.

Pe baza metodei de operare

• Acționat manual: Necesită aplicarea unei forțe fizice prin intermediul unui mâner sau al unei pârghii
• Acționat de motor: Utilizați un motor electric pentru a încărca mecanismul cu arc
• Acționat prin solenoid: Utilizați forța electromagnetică pentru a acționa direct contactele

Avantajele întrerupătoarelor de circuit cu aer

Întrerupătoarele cu aer oferă mai multe avantaje față de alte tipuri de întreruptoare:

• Vizibilitate: Funcționarea și poziția contactului pot fi ușor inspectate
• Întreținere: Relativ simplu de întreținut în comparație cu întrerupătoarele cu ulei
• Impactul asupra mediului: Fără ulei sau gaz SF6, ceea ce le face mai ecologice
• Fiabilitate: Tehnologie dovedită cu zeci de ani de experiență pe teren
• Adaptabilitate: Poate fi echipat cu diverse accesorii și caracteristici de protecție
• Raportul cost-eficacitate: Costuri de întreținere mai mici pe durata de viață a dispozitivului

Aplicații ale întrerupătoarelor de circuit cu aer

Întrerupătoarele de aer sunt utilizate în mod obișnuit în:

• Instalații industriale: Protejarea sistemelor principale de distribuție a energiei electrice
• Clădiri comerciale: Ca întrerupătoare principale în instalațiile de distribuție de joasă tensiune
• Centrale electrice: Pentru protecția generatoarelor și a sistemelor auxiliare de alimentare
• Aplicații marine: Pe navele pe care întrerupătoarele cu ulei ar reprezenta un pericol de incendiu
• Operațiuni miniere: Acolo unde siguranța și fiabilitatea sunt primordiale

Întreținerea și testarea întrerupătoarelor pneumatice

Întreținerea regulată este esențială pentru a asigura funcționarea fiabilă a întrerupătoarelor de circuit de aer:

Inspecție vizuală

• Verificați dacă există semne de supraîncălzire sau deteriorare
• Inspectați toboganele de arc pentru a depista deteriorări sau contaminări
• Verificarea alinierii corecte a contactelor
• Verificați etanșeitatea conexiunilor

Încercări mecanice

• Verificați buna funcționare a mecanismului de încărcare
• Manual de testare și funcționare electrică
• Verificați cursa și sincronizarea contactelor
• Măsurarea rezistenței de contact

Testare electrică

• Efectuați teste de rezistență a izolației
• Verificarea setărilor și a funcționării dispozitivului de declanșare
• Efectuați teste de injecție primară pentru a confirma setările de declanșare
• Testarea injecției secundare pentru declanșatoarele electronice

Progrese moderne în tehnologia întrerupătoarelor pneumatice

Evoluțiile tehnologice recente au îmbunătățit întrerupătoarele de circuit cu aer cu:

• Unități de declanșare digitale: Cu capacități de comunicare pentru monitorizare de la distanță
• Interblocare selectivă pe zone: Pentru o mai bună coordonare între întrerupătoare
• Monitorizarea energiei: Pentru a analiza consumul de energie și calitatea
• Întreținerea predictivă: Utilizarea analizei datelor pentru a prezice potențialele eșecuri
• Integrarea cu sistemele de gestionare a clădirilor: Pentru un control complet al instalației

Alegerea întrerupătorului de circuit de aer potrivit

Atunci când selectați un întrerupător de circuit pneumatic pentru aplicația dumneavoastră, luați în considerare:

• Rating curent: Trebuie să depășească curentul normal maxim preconizat
• Capacitate de rupere: Trebuie să depășească curentul potențial maxim de defect
• Tensiune nominală: Trebuie să fie compatibil cu tensiunea sistemului
• Număr de stâlpi: Configurații cu unul, două, trei sau patru poli
• Caracteristicile unității de călătorie: Supracurent de bază sau funcții avansate de protecție
• Tip de instalare: Montare fixă sau prin extragere
• Tensiunea de control: Pentru întrerupătoarele acționate de motor sau controlate electric
• Contacte auxiliare: Pentru indicarea stării și integrarea controlului

Concluzie

Întrerupătoarele pneumatice joacă un rol vital în sistemele de distribuție a energiei electrice, oferind protecție fiabilă împotriva suprasarcinilor și scurtcircuitelor. Designul lor robust, funcționarea vizibilă și flexibilitatea le fac ideale pentru aplicațiile cu curent ridicat din mediul industrial și comercial.

Înțelegerea modului de funcționare a întrerupătoarelor de circuite de aer ajută inginerii electrici și managerii de instalații să ia decizii în cunoștință de cauză cu privire la protecția sistemului și la cerințele de întreținere. Pe măsură ce tehnologia avansează, aceste dispozitive de siguranță esențiale continuă să evolueze, oferind protecție îmbunătățită, capacități de monitorizare și integrare cu sistemele inteligente ale clădirilor.

Indiferent dacă proiectați un nou sistem de distribuție electrică sau întrețineți unul existent, întrerupătoarele de circuite de aer specificate și întreținute corespunzător sunt esențiale pentru a asigura o funcționare sigură și fiabilă.

Întrebări frecvente despre întrerupătoarele de aer

Care este principala diferență dintre un întrerupător cu aer și un întrerupător cu carcasă turnată?

Întrerupătoarele de circuit cu aer sunt de obicei mai mari, au valori de curent mai mari, oferă mai multe setări reglabile și oferă o poziție de contact vizibilă. Întrerupătoarele cu carcasă turnată sunt închise într-o carcasă turnată, au valori nominale mai mici și sunt utilizate mai frecvent în sistemele de distribuție mai mici.

Cât de des ar trebui să fie întreținute întrerupătoarele de aer?

Majoritatea producătorilor recomandă inspecții vizuale anuale și teste de funcționare la fiecare 1-2 ani, iar întreținerea completă, inclusiv testarea rezistenței de contact, la fiecare 3-5 ani, în funcție de mediu și de frecvența de funcționare.

Întrerupătoarele de aer pot fi utilizate în exterior?

Da, dar acestea necesită de obicei carcase cu ratinguri IP adecvate pentru a le proteja de factorii de mediu precum praful și umiditatea.

Care sunt cauzele declanșării întrerupătoarelor de aer?

Întrerupătoarele de aer se declanșează ca răspuns la condiții de supracurent (suprasarcină sau scurtcircuit), defecțiuni la pământ, dezechilibru de fază sau subtensiune, în funcție de caracteristicile de protecție echipate.

Care este durata de viață tipică a unui întrerupător de circuit aerian?

Cu o întreținere corespunzătoare, întrerupătoarele de aer pot funcționa fiabil timp de 20-30 de ani, deși componentele electronice, cum ar fi declanșatoarele, pot necesita înlocuire sau actualizări în această perioadă.