Tłumienie łuku
Tłumienie łuku polega na redukcji iskier powstających podczas rozdzielania styków przewodzących prąd. Iskra jest świetlistym wyładowaniem wysokoenergetycznych elektronów i jonów i jest łukiem elektrycznym .
Używa
Istnieje kilka możliwych obszarów zastosowania metod gaszenia łuku, między innymi osadzanie i napylanie powłok metalowych , ochrona przed wyładowaniami łukowymi , procesy elektrostatyczne, w których łuki elektryczne nie są pożądane (takie jak malowanie proszkowe , oczyszczanie powietrza , polerowanie folii z fluorku poliwinylidenu (PVDF)) oraz tłumienie łuku kontaktowego. W projektowaniu elektroniki przemysłowej, wojskowej i konsumenckiej ta ostatnia metoda ogólnie ma zastosowanie do urządzeń takich jak elektromechaniczne przełączniki zasilania, przekaźniki i styczniki. W tym kontekście tłumienie łuku jest ochroną kontaktową .
Ochrona styków
Za każdym razem, gdy urządzenie elektroenergetyczne (na przykład: grzejniki, lampy, silniki, transformatory lub podobne odbiorniki mocy) włącza się lub wyłącza, jego przełącznik, przekaźnik lub stycznik przechodzi ze stanu zamkniętego do otwartego (przerwanie łuku) lub ze stanu otwartego do stanu zamkniętego (wytworzenie łuku i łuk odbity), pod obciążeniem powstaje łuk elektryczny między dwoma punktami styku (elektrodami) przełącznika. Łuk zerwania jest zazwyczaj bardziej energetyczny, a przez to bardziej destrukcyjny.
Temperatura powstałego łuku elektrycznego jest bardzo wysoka (dziesiątki tysięcy stopni), powodując topnienie metalu na powierzchniach styku, gromadzenie się i migrację z prądem. Wysoka temperatura łuku powoduje pękanie otaczających cząsteczek gazu, tworząc ozon , tlenek węgla i inne związki. Energia łuku powoli niszczy metal kontaktowy, powodując wydostawanie się części materiału w powietrze w postaci drobnych cząstek stałych. Ta właśnie czynność powoduje szybką degradację materiału styków, co skutkuje awarią urządzenia.
Tłumienie łuku jest obszarem zainteresowania inżynierii ze względu na niszczący wpływ łuku elektrycznego na elektromechaniczne przełączniki mocy, przekaźniki i punkty styku styczników .
Skuteczność
Skuteczność rozwiązania do gaszenia łuku w celu ochrony styków można ocenić, porównując intensywność łuku za pomocą następujących metod:
- Kontrola wzrokowa łuku: Łuk elektryczny można zaobserwować wizualnie na elektromechanicznym wyłączniku zasilania, przekaźniku i styczniku z widocznymi stykami, podczas gdy styki otwierają się i zamykają pod obciążeniem.
- Graficzne przedstawienie pomiarów uzyskanych za pomocą oscyloskopu: Łuk elektryczny można obserwować za pomocą oscyloskopu do śledzenia kształtu fali napięcia na zaciskach styków, gdy styki otwierają się i zamykają pod obciążeniem.
Wspólne urządzenia
Typowymi urządzeniami stosowanymi do zapobiegania powstawaniu łuków są kondensatory , tłumiki , diody , diody Zenera , warystory i tłumiki napięcia przejściowego . Rozwiązania tłumienia łuku kontaktowego, które są uważane za bardziej skuteczne:
- Dwuprzewodowy tłumik łuku kontaktowego
- Przekaźniki półprzewodnikowe nie są elektromechaniczne, nie mają styków, a zatem nie tworzą łuków elektrycznych.
- Hybrydowe przekaźniki mocy
- Hybrydowe styczniki mocy
Korzyści z tłumienia łuku
Techniki tłumienia łuku mogą przynieść szereg korzyści:
- Zminimalizowane uszkodzenia styków spowodowane wyładowaniami łukowymi, a tym samym zmniejszona częstotliwość konserwacji, napraw i wymiany.
- Zwiększona niezawodność kontaktu.
- Zmniejszone wytwarzanie ciepła, co skutkuje mniejszą liczbą środków zarządzania ciepłem, takich jak wentylacja i wentylatory.
- Zmniejszona emisja ozonu i zanieczyszczeń.
- Zmniejszone zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) powodowane przez łuki — powszechne źródło emitowanych zakłóceń elektromagnetycznych.
Zobacz też
Dalsza lektura
- Przekaźniki — często zadawane pytania
- Artykuły dotyczące gaszenia łuku na stronie internetowej Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników