L’interruptor de buit, també conegut com el tub d’interruptor de buit o la bombolla de buit, és el component principal de l’interruptor de buit. La seva funció bàsica és utilitzar les excel·lents característiques d’aïllament i d’extinció d’arc del buit. Realitza les operacions de tancament i obertura del circuit a través d’un parell d’elèctrodes (contactes) i altres components segellats al buit. Un cop tallada la potència, el dispositiu pot extingir ràpidament l'arc i suprimir eficaçment el corrent, garantint així el funcionament segur i estable del sistema d'alimentació.
Els interruptors de buit es poden classificar segons diferents estàndards. Segons el material de la closca, es poden dividir en interruptors de buit de vidre i interruptors de buit ceràmic. Segons la finalitat, els interruptors de buit es divideixen en interruptors de buit per a interruptors de circuits, interruptors de càrrega, contactors, reclosadors, seccions i altres finalitats especials.
Estructura bàsica de l'interruptor de buit
Els components bàsics de l’interruptor de buit inclouen el sistema d’aïllament hermètic, que garanteix el rendiment d’aïllament de l’equip en estat de buit; el sistema conductor, responsable de les operacions de tancament i obertura del circuit; el sistema de blindatge, que s’utilitza per protegir els contactes de la interferència externa; i el sistema de contacte, que és un component clau per a la transmissió actual. Aquests components constitueixen conjuntament l'estructura bàsica de l'interruptor de buit, garantint la seva operació eficient i segura.
El sistema d’aïllament hermètic està compost principalment per una closca aïllant feta de vidre o ceràmica, una coberta final en moviment, una coberta final fixa i una manxa d’acer inoxidable. Entre ells, la closca aïllant és el component bàsic del sistema, que no només té un paper de suport, sinó que també és la garantia clau de la hermètica. La manxa, com a guia i component de segellat per al moviment de l’elèctrode en moviment, té requisits de vida mecànics extremadament elevats per assegurar el funcionament estable de l’interruptor de buit.
El sistema conductor de la cambra d’extinció d’arc està compost per múltiples components com ara una vareta conductora fixa, una superfície d’arc fixa, un contacte fix, un contacte en moviment, una superfície d’arc mòbil i una vareta conductora mòbil. Entre ells, la vareta conductora fixa, la superfície de l’arc fix i el contacte fix es denomina col·lectivament l’elèctrode fix, mentre que el contacte mòbil, la superfície de l’arc en moviment i la vareta conductora mòbil es coneixen col·lectivament com a elèctrode en moviment. Aquest disseny permet al mecanisme de funcionament aconseguir fàcilment el tancament dels dos contactes a través del moviment de la vareta conductora mòbil, completant així la connexió del circuit.
Per tal d’assegurar -se que la resistència al contacte entre els dos contactes es mantingui mínima i estable, i per millorar la força mecànica de la cambra d’extinció d’arc quan està sotmesa a corrent dinàmic i estable, l’interruptor de buit està especialment equipat amb una màniga guia a un extrem de la barra conductora mòbil i complementada per un conjunt de fonts de compressió, de manera que els dos contactes sempre mantenen una pressió constant. Quan l’interruptor de buit trenqui el corrent, els dos contactes de la cambra d’extinció d’arc separaran i generaran un arc fins que l’arc s’extingeixi quan el corrent passi naturalment zero, completant així el circuit.
A més, les barres conductives en moviment i estàtica de la cambra d’extinció d’arc de buit es perfeccionen amb coure sense oxigen. Com a principal circuit conductor, realitzen la tasca important de realitzar corrents. La màniga de la guia sol perfeccionar -se amb materials aïllants. La seva funció bàsica és assegurar que la vareta conductora en moviment pot fer un moviment lineal suau al llarg de l’eix de la cambra d’extinció d’arc de buit durant el procés d’obertura i tancament. Al mateix temps, també pot evitar que el corrent del circuit conductor es faci caure a la manxa, ampliant així la vida útil de la cambra d’extinció de l’arc de buit.
El sistema de blindatge està compost principalment per un tub de blindatge, una coberta de blindatge i altres parts relacionades. Entre ells, el tub de blindatge és el component central del sistema, i el seu material es pot seleccionar entre diversos materials com el coure sense oxigen, acer inoxidable, ferro pur elèctric o aliatge de crom de coure. Les funcions principals del sistema inclouen:
- Reduïu la contaminació de la paret interior de la closca aïllant pel vapor metàl·lic i les gotes generades pels contactes durant el procés d’arc, impedint així la reducció de la resistència d’aïllament de la closca d’interruptor de buit o l’ocurrència de flashover.
- Optimitzeu la distribució de camp elèctric dins de l’interruptor de buit i promou la miniaturització de la closca aïllant de l’interruptor de buit, especialment en la miniaturització d’interruptors de buit amb nivells d’alta tensió.
- Condensació de productes ARC. Sobretot quan l’interruptor de buit trenca el corrent de curtcircuit, el sistema de blindatge pot absorbir la major part de l’energia de calor generada per l’arc, millorant així la força de recuperació dielèctrica entre els contactes. Com més productes d’arc es condensin el tub de blindatge, més gran és l’energia que absorbeix i més propici és millorar la capacitat de trencament de l’interruptor de buit.
Sistema de contacte
Com a component principal de l’interruptor de buit, la clau per al rendiment de l’interruptor de buit es troba en el sistema de contacte. El sistema de contacte té un paper vital en el procés d’obertura i tancament del circuit.
● Estructura de contacte
Quan l’interruptor de buit trenca el corrent de curtcircuit, l’estructura de contacte té un paper vital. Limita eficaçment la formació de taques d’anodes a la superfície de contacte formant un camp magnètic transvers o longitudinal, millorant així la capacitat de trencament de l’interruptor. L’estructura de contacte genera el camp magnètic requerit canviant la direcció del corrent i mitjançant materials magnètics per reunir les línies de força magnètiques.
L’estructura de contacte de l’interruptor de buit és diversa, incloent contactes cilíndriques, contactes transversals de camp magnètic com ara la ranura espiral magnètica transversal, la tassa transversa magnètica i la ranura swastika transversal i el camp magnètic longitudinal, com ara la ranura oblic oberta magnètica longitudinal, la magnètica longitudinal de la bobina i la manteniment de la llarga. A més, hi ha contactes de tipus R, l'estructura de contacte i el contacte dels quals estan integrats, i la direcció del camp magnètic és alterant magnètic longitudinal.
● Material de contacte
El contacte és la part clau de la realització d’arc i l’arc d’extinció, de manera que els requisits per als materials són extremadament estrictes. Actualment, els materials de contacte de l’interruptor de buit per als interruptors de circuits són principalment aliatge de coure-bismut, aliatge de coure-crom i aliatge de coure-tagsten. Entre ells, l’aliatge de coure-crom s’utilitza àmpliament a causa del seu excel·lent rendiment. Una làmina d’aliatge de crom de coure amb un gruix de 3 mm es solditza a la superfície del cul dels contactes superior i inferior. La resta es pot fer de coure lliure d’oxigen.
● Contactes de camp magnètic transvers i longitudinal i les seves funcions
Quan el contacte magnètic transvers es trenca el corrent de curtcircuit a l’interruptor de buit, es genera un camp magnètic perpendicular a l’eix de l’elèctrode. Aquest camp magnètic fa que l’arc de buit es mogui a gran velocitat al llarg de la superfície de contacte, evitant una fusió greu de la superfície de contacte i restaura ràpidament la resistència d’aïllament després que el corrent passi zero, cosa que propicia a l’extinció de l’arc.
El contacte de camp magnètic longitudinal genera un camp magnètic consistent amb la direcció de l’eix de l’elèctrode. Aquest camp magnètic pot augmentar el valor de corrent de conversió de l’arc difús a l’arc de contracció. Sota l’acció d’un camp magnètic longitudinal prou fort, les taques d’arc es distribueixen uniformement a la superfície del contacte d’elèctrodes, evitant la fusió greu local de la superfície de contacte i, alhora, tenen els avantatges de la baixa tensió d’arc i l’energia petita d’arc, que és molt beneficiosa per a la recuperació de la força d’aïllament després de l’arc i la millora de la capacitat de trencament.
Actualment, en el camp dels interruptors de buit, els productes de gran capacitat adopten generalment el disseny de contacte de camp magnètic longitudinal. Això es deu principalment a l'excel·lent rendiment del contacte de camp magnètic longitudinal, incloent el seu baix desgast elèctric, la durabilitat llarga i la forta capacitat de trencament.