低 VCB 用の真空遮断器の大手サプライヤーとして、私はこれらの重要なコンポーネントの動作原理についてよく質問されます。このブログでは、低 VCB 用の真空遮断器がどのように機能するかを詳しく掘り下げ、電気システムにおけるその重要性を明らかにします。
真空バルブの基礎
動作メカニズムを説明する前に、真空遮断器とは何かを理解しましょう。真空遮断器は、過電流や短絡による損傷から電気機器を保護するために電力システムで広く使用されている真空遮断器 (VCB) の重要なコンポーネントです。真空遮断器は消弧媒体として真空を使用するため、油や空気などの他の消弧媒体に比べていくつかの利点があります。
低VCB用真空インタラプタの構造
低 VCB 用の一般的な真空遮断器は、いくつかの主要部品で構成されています。
- 封筒：通常はセラミックやガラスで作られています。密閉された環境を提供し、インタラプタ内部を高真空に維持します。エンベロープはまた、内部コンポーネントを外部環境から絶縁します。
- 固定接点と可動接点: これらは、サーキットブレーカーが閉じているときに電流が流れる導電性の部品です。可動接点を作動させて回路を開いたり閉じたりすることができます。接点が離れるとアークが形成され、このアークを消すのが真空遮断器の仕事です。
- シールド: シールドには通常、コンタクト シールドとエンベロープ シールドの 2 種類があります。接点シールドは、接点からの金属蒸気がエンベロープ上で凝縮し、その絶縁特性が低下するのを防ぎます。エンベロープ シールドはエンベロープを高エネルギー アークから保護し、真空の維持に役立ちます。
低VCB用真空インタラプタの動作原理
クロージングオペレーション
真空遮断器が閉じるように指令されると、外部機構が可動接点を固定接点に向かって駆動します。 2 つの接点が接触すると電気接続が確立され、回路に電流が流れるようになります。接触圧力は、低抵抗接続を確保し、電力損失と発熱を最小限に抑えるように慎重に設計されています。
オープニング操作
開く操作はより複雑で、次の手順が含まれます。
- 接点分離: 電気回路で障害が検出されると、制御システムは回路ブレーカーの動作機構に信号を送信します。その後、操作機構が可動接点を固定接点から急速に分離します。接点が分離し始めると、電流が接点先端近くの小さな領域に集中します。電流密度が高いため、先端の接点材料が蒸発し始め、アークの形で電流の伝導経路が形成されます。
- アークの形成: 真空遮断器のアークは他の媒体のアークとは異なります。真空中では、アークは主に接触面からの金属原子の蒸発によって維持されます。アーク内の高エネルギー電子は接触材料のさらなる蒸発を引き起こし、アークを維持します。真空遮断器内のアークは、空気や油中のアークに比べて比較的拡散するため、焼き入れが容易になります。
- 消弧: 電流がゼロを通過すると、アークは自然に消える傾向があります。真空遮断器では、高真空環境がアークの消弧に重要な役割を果たします。真空中にはガス分子が非常に少ないため、電流がゼロを通過した後はアークが持続する媒体がありません。アークを維持していた金属蒸気は急速に凝縮して接触面とシールドに戻ります。アークが消滅すると、接点間ギャップの絶縁強度が速やかに回復し、アークの再発生を防ぎます。
低VCB用真空インタラプタの利点
- 高い信頼性: 密閉された真空環境により、汚染や時間の経過による劣化のリスクが軽減されます。これにより、電力システムにとって重要な長い耐用年数と高い信頼性が実現します。
- 高速アーク消弧: 真空遮断器はアークを非常に迅速に (通常は数ミリ秒以内に) 消滅させることができます。この高速動作により、電気回路の障害によって引き起こされる損害を最小限に抑えることができます。
- メンテナンスの手間がかからない: 真空チャンバー内には可動部品がなく、消弧媒体を定期的に交換する必要がないため (油入りサーキットブレーカーとは異なり)、真空遮断器のメンテナンス要件は比較的低くなります。
- 環境に優しい：真空遮断器には強力な温室効果ガスであるSF6（六フッ化硫黄）などの有害物質は使用されていません。これにより、電力システムにとってより環境に優しいオプションとなります。
低VCB用真空インタラプタの応用例
低 VCB 用の真空遮断器は、次のようなさまざまな電気用途で広く使用されています。
- 産業用配電：工場や産業プラントでは、モーター、変圧器、開閉装置などの電気機器を保護するために、真空遮断器付き真空サーキットブレーカーが使用されています。
- 商業ビル: 商用ビルでも配電と保護のために使用されています。たとえば、オフィスビル、ショッピングモール、病院では、真空遮断器が電気システムの信頼性の高い動作を保証します。
- 再生可能エネルギーシステム: 太陽光や風力などの再生可能エネルギー源の人気が高まるにつれ、これらの設備の電力変換および配電システムに真空遮断器が使用されています。
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参考文献
- ＪＬブラックバーン（2014）。保護リレー: 原理と応用。 CRCプレス。
- カリフォルニア州グロス（2007）。発電、送電、配電。ワイリー - IEEE プレス。
- グリーンウッド、A. (1991)。電力システムにおける電気的過渡現象。ワイリー - インターサイエンス。
