قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
“قلب” VCBs: قاطع الفراغ (VI) هو المعيار المقبول عالميًا للتبديل متوسط الجهد، ويستخدم إطفاء قوس بخار معدني في غرفة فراغ عالي (< 10⁻⁵ باسكال) لقطع التيارات الكهربائية الهائلة الناتجة عن الأعطال.
حكم الاختيار: للمصنعين الأصليين الذين يحتاجون إلى متانة متوافقة مع معايير IEC (الفئة E2/M2)،, XBRELE توفر قواطع الفراغ بديلاً ممتازًا وصديقًا للبيئة لغاز SF6، وتوفر دقة مباشرة من المصنع لشبكات 12 كيلو فولت - 40.5 كيلو فولت.
في البنية التحتية الحيوية لتوزيع الطاقة الكهربائية ذات الجهد المتوسط (MV) والجهد العالي (HV)، غالبًا ما تعتمد موثوقية نظام الحماية بأكمله على مكون واحد: المفتاح. في حين توفر آلية التشغيل الخارجية الطاقة الحركية اللازمة وتعمل منطقية الترحيل كدماغ، فإن المهمة الفعلية لعزل التيارات الكهربائية الضخمة تحدث داخل غرفة خزفية محكمة الإغلاق — قاطع الفراغ (VI).
غالبًا ما يشار إليها باسم “قلب” أو “زجاجة” قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي, ، VI هو أعجوبة هندسية. وهو مسؤول عن توليد وكسر التيارات التي تتراوح من التيارات الحمولة الاسمية البالغة 630 أمبير إلى تيارات الأعطال القصيرة التي تتجاوز 63 كيلو أمبير.
على عكس التقنيات القديمة مثل النفط أو SF6 (سداسي فلوريد الكبريت), ، أصبحت تقنية الفراغ المعيار السائد لتطبيقات 12 كيلو فولت - 40.5 كيلو فولت.
بالنسبة لمشتري المعدات الأصلية ومصممي المفاتيح الكهربائية، لم يعد الفهم السطحي لمؤشرات VI كافياً. يكمن الفرق بين مؤشر VI ممتاز وفشل موثوق في التفاصيل الدقيقة: محتوى الغاز في النحاس، وهندسة المجال المغناطيسي، وسلامة اللحام. يقدم هذا المقال تحليلاً موثوقاً لمساعدتك في تقييم الجودة.
من الناحية الفنية، فإن قاطع الفراغ هو مكونات المفاتيح الكهربائية المتخصصة التي تستخدم بيئة فراغ عالي (عادةً 10⁻⁵ باسكال أو أفضل) كوسيط عازل كهربائي لإخماد القوس الكهربائي والعزل.
نظرًا لأن الفراغ “المثالي” لا يحتوي على جزيئات غاز قابلة للتأين، فإنه يتمتع بقوة عازلة أعلى بكثير من الهواء أو SF6 في الفجوات المماثلة. وهذا يسمح بأن تكون فجوة التلامس صغيرة جدًا — غالبًا ما تكون 6 مم إلى 20 مم— مما ينتج عنه آلية تشغيل مدمجة ومنخفضة الطاقة.
للإشارة السريعة، فيما يلي المعلمات القياسية التي يواجهها المهندسون عمومًا:
| المعلمة | القيمة النموذجية / الخاصية |
|---|---|
| الجهد المقنن | 1.14 كيلو فولت إلى 40.5 كيلو فولت (حتى 72.5 كيلو فولت للكسر الفردي) |
| التيار المقنن | 630 أمبير إلى 5000 أمبير |
| تيار قطع الدائرة القصيرة | 16 كيلو أمبير إلى 63 كيلو أمبير (حتى 80 كيلو أمبير عادة) |
| اتصل بـ Gap | 6 مم (12 كيلو فولت) إلى 20 مم (40.5 كيلو فولت) |
| الحياة الميكانيكية | 10,000 إلى 30,000 عملية (الفئة M2) |
| الحياة الكهربائية (الدائرة القصيرة) | 30 إلى 100 عملية (الفئة E2) |
| الضغط الداخلي | < 1.33 × 10⁻³ باسكال (في نهاية مدة الصلاحية) |
لفهم لماذا الفراغ فعال للغاية، لدرجة أن المهندسين يشيرون إليه قانون باشن. يصف القانون جهد الانهيار كدالة للضغط (p) ومسافة الفجوة (d).
قاطع الفراغ هو مجموعة معقدة من المواد عالية النقاء التي يتم ربطها بواسطة لحام متطور في فرن فراغ.
تعد نقاط التلامس العنصر الأكثر أهمية. يجب أن توصل الحرارة بكفاءة، وتتحمل تآكل القوس الكهربائي، وتمنع اللحام.
المنفاخ هو الجزء المتحرك الوحيد في غلاف الفراغ. وهو يسمح للاتصال المتحرك بالتحرك دون كسر الختم المحكم.
يحيط بفجوة القوس لاعتراض بخار المعدن المتفجر الناتج أثناء الانقطاع.
للحصول على تفاصيل أكثر، راجع دليلنا حول أجزاء قاطع الدائرة الكهربائية الفراغي.
تعتمد السلامة الهيكلية للـ VI على كيفية ربط هذه المكونات. تستخدم الشركات المصنعة المتميزة مثل XBRELE “اللحام باللحام النقدي” تقنية. بدلاً من دورات التسخين المتعددة التي يمكن أن تضعف المواد وتسبب إجهادًا، يتم تجميع جميع المكونات ولحامها في فرن عالي الفراغ في دورة واحدة. وهذا يضمن محاذاة محورية مثالية ويقلل من المناطق المتأثرة بالحرارة في الهيكل المعدني.
في الفراغ، لا يوجد غاز لتأينه. القوس هو قوس بخار معدني, ، مدعومة بالأيونات (Cu/Cr المتبخرة) والإلكترونات المنبعثة من بقع الكاثود (برك مجهرية من المعدن المنصهر على التلامس السلبي).
عند الصفر الحالي (دورة التيار المتردد)، يتوقف إدخال الطاقة. تنطفئ نقاط الكاثود. يتوسع بخار المعدن بشكل متفجر في الفراغ (ينتشر بسرعة ~1000 م/ث) ويتكثف على الدروع والملامسات. تستعيد قوة العزل الكهربائي في أجزاء من الثانية — أسرع من ارتفاع جهد الاسترداد العابر (TRV)، مما يمنع إعادة الاشتعال.
عند التيارات العالية للخطأ (>10kA)، يتسبب المجال المغناطيسي للقوس نفسه في تضييقه إلى عمود ضيق وساخن للغاية يمكن أن يدمر نقاط التلامس. يستخدم المهندسون المجالات المغناطيسية للتحكم في ذلك.
نصيحة لاختيار الهندسة: بالنسبة لقواطع دوائر المولدات أو الدورات الثقيلة حيث تكون مدة صلاحية التلامس أمرًا بالغ الأهمية،, AMF يفضل استخدامه بسبب انخفاض الضغط الحراري. بالنسبة لشبكات التوزيع القياسية،, RMF يوفر حلاً قوياً واقتصادياً.
لا يعمل قاطع الفراغ بشكل منفرد؛ فهو يتطلب آلية تشغيل ميكانيكية دقيقة. بالنسبة لمهندسي OEM الذين يدمجون قواطع الفراغ في قواطعهم، هناك ثلاثة معلمات أساسية:
نظرًا لأن ملامسات الفراغ هي ملامسات طرفية، فإنها تعتمد على ضغط الزنبرك الخارجي للحفاظ على مقاومة منخفضة ومنع اللحام أثناء عمليات “التوصيل” في حالة حدوث ماس كهربائي.
يجب أن تستمر الآلية في الحركة بعد ملامسة نقاط التلامس. يؤدي ذلك إلى ضغط زنبرك ضغط التلامس.
عندما تغلق جهات الاتصال، فإنها ترتد بشكل طبيعي.
تاريخياً، كانت الأجهزة VIs تُركب داخل أسطوانات عازلة (أعمدة مجمعة). الاتجاه الحديث هو أعمدة مدمجة ذات عزل صلب.
كل دائرة قصيرة تبخر حوالي 1-3 مم من مادة التلامس خلال عمرها الافتراضي. تفي XBRELE VI بالمعايير الفئة E2 (IEC 62271-100)، قادر على تشغيل قصير المدى ممتد دون الحاجة إلى صيانة.
كيف تعرف أن VI قد فشل؟
عادةً ما يكون قاطع الفراغ عالي الجودة مزودًا بـ عمر خدمة من 20 إلى 30 عامًا. من الناحية الميكانيكية، يتم تصنيف VIs القياسية على أنها الفئة M2 (10,000 إلى 30,000 عملية). من الناحية الكهربائية، يمكنها تحمل الفئة E2 (حتى 100 انقطاع كامل للتيار الكهربائي) اعتمادًا على مادة التلامس والتصميم.
الطريقة الوحيدة الموثوقة لاختبار سلامة الفراغ في الميدان هي جهاز اختبار الزجاجات المفرغة (اختبار فيدار). ويشمل ذلك تطبيق جهد عالي من التيار المستمر أو المتردد (عادةً ما يكون 75% من جهد تحمل تردد الطاقة المقنن) عبر نقاط التلامس المفتوحة. إذا كان الفراغ سليمًا، فإن تيار التسرب يكون ضئيلًا؛ أما إذا كان الفراغ معطوبًا، فسيحدث اندلاع شرارة على الفور.
العيب الرئيسي هو خطر التقطيع الحالي عند تبديل التيارات الحثية الصغيرة، والتي يمكن أن تسبب جهد زائد عابر (V = L · di/dt). بالإضافة إلى ذلك، تصبح قواطع الفراغ أقل اقتصادية عند الجهد العالي للغاية (أعلى من 72.5 كيلو فولت أو 145 كيلو فولت) حيث يلزم وجود عدة فواصل متسلسلة مقارنة بالبدائل التي تستخدم غاز SF6.
المواد القياسية المستخدمة في هذه الصناعة هي النحاس والكروم (CuCr), ، عادة بنسبة 50/50 أو 75/25. يتم اختيار هذه السبيكة لأن النحاس يوفر موصلية كهربائية ممتازة، بينما يوفر الكروم نقطة انصهار عالية وقدرة “امتصاص” قوية لامتصاص الغازات المتبقية والحفاظ على الفراغ.
يُفضل استخدام قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية لأنها صديقة للبيئة (لا تسبب أي انبعاثات غازات دفيئة) وتتطلب لا تحتاج إلى صيانة تقريبًا. في حين أن SF6 هو غاز دفيئة قوي يخضع لوائح صارمة للتخلص التدريجي على الصعيد العالمي، فإن تقنية الفراغ مستدامة وتوفر قدرة تحمل ميكانيكية أعلى وتقضي على خطر تسرب الغاز.
أثناء التصنيع، يتم تقليل الضغط الداخلي إلى أقل من 10⁻⁵ باسكال. لكي يحافظ قاطع الفراغ على قوته العازلة وقدرته على إخماد القوس الكهربائي طوال عمره الافتراضي، يجب أن يظل الضغط الداخلي أقل من الحد الحرج البالغ 10⁻² باسكال.
لا، لا يمكن إصلاح قاطع الفراغ. وهي وحدة مغلقة بإحكام مع وصلات ملحومة من السيراميك إلى المعدن. بمجرد كسر الختم الفراغي أو تآكل نقاط التلامس بما يتجاوز الحد المسموح به، يجب استبدال المقاطع بالكامل (أو القطب المدمج).
قاطع الفراغ هو المكون الأساسي للمفاتيح الكهربائية الحديثة. ومع ذلك، فإن الجودة الداخلية تختلف من منتج لآخر. يضمن قاطع الفراغ المتميز ذو اللحام الفائق، وملامسات CuCr عالية النقاء، وتصميم AMF الدقيق، السلامة لعقود طويلة.
شراكة مع التميز الهندسي في XBRELE, ، نحن نصمم السلامة. تتجاوز منتجاتنا IEC 62271-100 و ANSI/IEEE C37.60 المعايير. سواء كان ذلك بالنسبة للـ VCBs المدمجة أو توريد OEM، فإننا نمد شبكتك بالطاقة.
تعمق في “قلب” المفاتيح الكهربائية MV. يغطي هذا الدليل فيزياء إطفاء القوس الكهربائي في فراغ عالي، وتقنية اللحام بالسيراميك والمعدن، وعلم مواد التلامس CuCr.
تنزيل دليل الهندسة VI
