(أ) (ب) (ج)
تتحكم أشكال الفتح النموذجية عند مدخل شبكات إزالة الأيونات في مزالق قوس قاطع الدائرة ذات الجهد المنخفض في مسار دخول القوس، والاستطالة، والانقسام من خلال التصميم الهندسي. تتوافق المخططات الثلاثة مع تكوينات التيار المتردد والتيار المستمر الشائعة على التوالي:
(أ) الشق القياسي على شكل حرف U أو على شكل حرف V (يُستخدم عادةً للتيار المتردد)
تم تصميم مدخل الشبكة بحز على شكل حرف U أو على شكل حرف V، ليخدم الأغراض التالية:
● التقاط القوس: يسهل ربط القوس بحافة مدخل الشبكة، مما يشكل نقاط ربط ثابتة.
● استطالة القوس الأولية: عندما يتم دفع القوس من منطقة التلامس عن طريق النفخ المغناطيسي أو الهوائي، فإنه يمتد على طول حافة الشق، مما يزيد من طوله.
● التقسيم بين الشبكات: مع تقدم القوس بشكل أعمق، ينقسم إلى أجزاء متعددة بين الشبكات المتجاورة.
(ب) الأخدود المركزي
على أساس (أ)، يتم إضافة أخدود مركزي طولي في مركز المدخل. تشمل التأثيرات الرئيسية ما يلي:
● توجيه القوس: يميل القوس إلى تكوين بقع الكاثود والأنود على طول حواف الأخدود.
● الاستطالة قبل الانقسام: يُجبر القوس على التمدد لأعلى على طول الأخدود المركزي أولاً قبل الانقسام بين الشبكات.
● تحسين اتساق الإدخال: يعزز "قوة الالتقاط" للأقواس ذات السعات والمواضع الحالية المختلفة.
(ج) الأخاديد المتداخلة (تُستخدم عادةً في التيار المستمر)
يتميز المدخل بوجود أخاديد متداخلة (إزاحة) قطرية أو متشعبة. هذا هو تصميم نموذجي للإطفاء بقوس التيار المستمر: نظرًا لأن تيار التيار المستمر لا يحتوي على نقطة عبور صفرية، فيجب استطالة القوس بسرعة وتقسيمه وزيادة جهده ليتجاوز جهد النظام للإطفاء. التأثيرات الرئيسية:
● مسار قسري على شكل حرف Z: يُجبر القوس على تغيير نقاط الارتباط والاتجاه عند المدخل، أي ما يعادل الطي عدة مرات قبل الدخول، مما يؤدي إلى زيادة طوله بشكل ملحوظ.
● التقسيم المبكر المعزز: تعمل الأخاديد المتداخلة على تمكين القوس من الانتقال بين الشبكات المتجاورة بسهولة أكبر، مما يؤدي إلى تشكيل أقواس متسلسلة متعددة في وقت مبكر.
● التدفق العكسي للقوس المكبوت: تتمتع أقواس التيار المستمر بثبات عالي؛ يزيد الهيكل المتدرج من تعقيد المسار، مما يقلل من احتمالية الانحناء المستمر على طول المسار المستقيم.
عندما تنفصل نقاط الاتصال ويتشكل جذر القوس، يتعرض القوس لقوة محصلة مميزة F موجهة لأعلى نحو مدخل الشبكة.
● منحنيات تشبه الملف الأزرق: خطوط المجال المغناطيسي حول تيار القوس، تشير إلى أن المجال المغناطيسي حول القوس موزع بشكل غير متساو ولكنه متحيز بواسطة هندسة الموصلات والمكونات المغناطيسية الحديدية.
● تدرج اللون: يمثل كثافة التدفق المغناطيسي - أعلى عند انحناءات الموصل، وبالقرب من الملفات، ومداخل الشبكة.
● السهام الحمراء: اتجاه القوة المحصلة على القوس المحسوب بواسطة ANSYS.
اتجاه القوة مشتق من F = I × B (قانون قوة لورنتز). يتبع اتجاه تيار القوس قناة القوس، وتشكل خطوط المجال المغناطيسي حلقات مغلقة غير متماثلة في منطقة القوس مع اتجاه B محلي واضح وتدرج. وبالتالي، فإن تأثير I×B يدفع القوس نحو مدخل الشبكة، والذي يُشار إليه بالرمز F الأحمر في الرسم التخطيطي.
الاختلافات في المواقف المختلفة
عندما تكون قناة تيار القوس المكافئة في مواضع مختلفة عند مدخل الشبكة، يتغير توزيع كثافة التدفق المغناطيسي في الشبكات المغناطيسية المغناطيسية والفتحة على شكل حرف V، مما يغير ناقل القوة الدافعة للقوس. ومع ذلك، فإن الاتجاه العام هو أن القوس يتم دفعه بشكل أعمق إلى الشق على شكل حرف V والمزيد من الانقسامات بين الشبكات.
● قوس خارج المدخل
تم إجراء اختبارات كسر الدائرة القصيرة على نماذج أولية مصغرة لقواطع الدائرة الكهربائية لتسجيل أشكال موجة تيار الدائرة القصيرة وجهد الاسترداد، والتي كانت مرتبطة بعلامات استئصال المزلق القوسي بعد التفكيك.
● الأزرق (CH2): شكل موجة تيار الدائرة القصيرة
● برتقالي (CH1): جهد الاسترداد/شكل موجة TRV
(أ) وقت الكسر: 3.0 مللي ثانية، تيار الكسر: 3670 أمبير (الحد الأقصى)
يكون الشكل الموجي أكثر كثافة مع رنين واضح بعد الاقتطاع. يُظهر شلال القوس اسودادًا شديدًا وتراكمًا منصهرًا.
(ب) وقت الكسر: 3.0 مللي ثانية، تيار الكسر: 2790 أمبير
تعكس القمم الحادة والرنين الواضح بالقرب من نقطة الاقتطاع الانقسام والتبديل المتكرر. تظهر الصور الاجتثاث المركز في المنطقة العليا.
(ج) زمن الكسر: 2.8 مللي ثانية، تيار الكسر: 2820 أمبير
يكون القمع والاقتطاع الحالي أكثر سلاسة مع التقسيم المستمر. يكون الاجتثاث موحدًا، ويتم تجنب العقيدات المفرطة في نقطة واحدة.
(د) وقت الكسر: 3.0 مللي ثانية، تيار الكسر: 2810 أمبير
عملية نموذجية للدخول إلى منطقة الانقسام واستكمال الاقتطاع بدون أي TRV تقريبًا. يتم تثبيت القوس بشكل ثابت في المنطقة العلوية، مما يؤدي إلى ظهور عقيدات واضحة في الجزء العلوي ولكن لا يوجد استئصال مفرط بشكل عام.
يحدد الشكل الهندسي لمدخل شلال القوس المسار الأولي للقوس بعد دخول غرفة القوس:
● شقوق على شكل حرف U/على شكل حرف V: لالتقاط القوس وتوجيهه.
● الأخدود المركزي: يعزز اتساق التوجيه.
● الأخاديد المتداخلة: للاستطالة المبكرة والتقسيم متعدد الأجزاء في ظل ظروف التيار المستمر.
يتم التحقق من نتائج محاكاة ANSYS بشكل متبادل مع بيانات الاختبار الفعلية، مما يقلل من الصعوبة والوقت اللازم للتطوير إلى حد ما.
في XUCKY، تعتمد MCCBs/MCBs/ACBs لدينا على تصميم شلال القوس الأمثل لتوفير السلامة الرائدة في الصناعة.
للحصول على دليل فني مفصل، قم بزيارة موقعنا –www.xucky.comوتابعنا لمزيد من الأفكار المتعلقة بالهندسة الكهربائية.
