ما هو قواطع دوائر الفراغ؟

تعد قواطع الدائرة الكهربائية (VCBs) أجزاء مهمة من النظام الكهربائي ويتم تطبيقها بشكل أساسي في أنظمة الجهد العالي-. إنهم يدافعون عن المسارات الكهربائية من فيضان الطاقة وقطع التوصيلات، مما يسمح للطاقة بتمكين الآلات من القيام بأشياء مفيدة دون التسبب في مشاكل خطيرة. تتناول هذه المقالة بشكل أساسي وظيفة قواطع الدائرة الكهربائية وبنائها وفوائدها وعيوبها واستخداماتها وآفاقها.

اتصل الآن

قاطع الدائرة الفراغية هو نوع من المفاتيح الكهربائية التي تعمل عن طريق إيقاف تدفق التيار داخل الفراغ. المبدأ الرئيسي لتشغيله هو أنه عند فتح جهات اتصال قاطع الدائرة، يتم وضع القوس المتكون بينهما بسرعة في بيئة مفرغة. إنها تمامًا مثل هذا النوع من الطرق حتى تتمكن من جعل VCB يتعامل مع أنواع كبيرة من الجهد والكهرباء وما إلى ذلك.

مبدأ العمل

يمكن شرح مبدأ عمل قاطع الدائرة الفراغية في الخطوات التالية:
التشغيل العادي: عندما يكون في وضع مغلق، يحافظ VCB على جهات الاتصال على اتصال ويسمح للتيار بالمرور عبر الأسلاك.
اكتشاف الأخطاء: عندما يكون هناك خطأ مثل دائرة كهربائية قصيرة أو حمل زائد، فإن التيار يتجاوز ما تم تعيينه كحد أقصى، لذلك يؤدي إلى تفعيل الحماية.
فصل جهات الاتصال: يبدأ الجهاز في الفتح: فصل جهات الاتصال تتم هذه الحركة عادةً باستخدام نابض أو مشغل كهرومغناطيسي.

تشكيل القوس: عندما يبدأ الاتصالان في الانفتاح، يشتعل. وينبعث منها حرارة وتتأذى جهات الاتصال
إخماد القوس الكهربائي: في الفراغ، يتم جمع الأقواس التي تولد الإلكترونات والأيونات بسرعة بواسطة الأسطح الملامسة، وذلك لجعل القوس يختفي على الفور. يمنع الفراغ القوس من الاندفاع مرة أخرى.
إعادة الإغلاق: بعد إزالة الخلل، يمكن إعادة ضبط قاطع الدائرة وستغلق نقاط الاتصال مرة أخرى لإعادة الدائرة إلى وضعها الطبيعي.
بناء قاطع الدائرة الفراغية:
يتم تصنيع VCBs من الأجزاء التالية:
غرفة التفريغ: يجب أن يكون قلب VCB هو غرفة التفريغ التي تحتوي على نقاط الاتصال الفعلية. يتم تشكيل الفراغ باستخدام إزالة الهواء من الغرفة مما يخلق بيئة لانقراض القوس السريع.
جهات الاتصال: يستخدمونها في صنعها من النحاس أو من نوع من المعدن المختلط مثل النحاس الذي يمكنه التعامل مع مدى سخونة وضغطه عندما يأتي القوس.
آلية التشغيل: أو قد يكون شيئًا يستخدم نابضًا لفتحه وإغلاقه، أو يمكن استخدام نظام كهرومغناطيسي للقيام بذلك.
الوسط العازل: يأتي VCB في مادة عازلة قوية تحافظ على سلامته وتتجنب التسربات الكهربائية.
دائرة التحكم: يتم مراقبة تدفق التيار من قبل هذا النظام، وإذا اكتشف أي أعطال، فإنه يقوم بفصل قاطع الدائرة.

مزايا قاطع الدائرة الفراغية

تتمتع VCBs بالعديد من المزايا مقارنة بقواطع الدائرة التقليدية:
تصميم مضغوط: تتميز قواطع دوائر VCB بأنها صغيرة وخفيفة الوزن مقارنة بقواطع الدائرة الكهربائية المعزولة بالهواء{{0})، لذا فهي الأفضل للتركيبات ذات المساحة المحدودة.
موثوقية عالية: ليس للفراغ تأثير يذكر على تآكل نقاط الاتصال كما أنه يزيد من طول الوقت المستخدم للتشغيل ويقلل أيضًا من تكلفة الصيانة.
التشغيل السريع: في الفراغ، يوجد تقريبًا لحظي -تبريد للقوس الكهربائي؛ وبالتالي فإن الحماية ضد الأخطاء ممتازة.
لا يوجد تأثير على البيئة: لا تستخدم VSCBs الغازات الدفيئة مثل قواطع الدائرة SF6، لذا فهي مفيدة للبيئة.
صيانة منخفضة: غرفة مفرغة محكمة الغلق تحافظ على نقاط الاتصال بعيدًا عن العناصر وبالتالي ستكون هناك صيانة أقل.
قوة عزل عالية: يعتبر الفراغ عازلًا أفضل من الهواء، لذلك يمكن أن تعمل VCBs عند جهد كهربائي أعلى.

عيب وعيب المكنسة الكهربائية

تعتبر VCBs مفيدة ولكن لا يزال لديها بعض القيود:
تقديرات التيار المحدودة: يمكن لـ VCBs التعامل مع الجهد العالي ولكن سيكون من العائق إذا كانت ستقتصر على التيار العالي للغاية، لذلك قد يكون ذلك أيضًا عيوبًا.
التكلفة: يمكن أن تكون تكلفة الاستثمار الأولى لـ VCBs أعلى من تكلفة نوع آخر من قواطع الدائرة، مثل القواطع المعزولة بالهواء.
حساسية درجة الحرارة: يمكن أن يكون أداء VCBs محدودًا بسبب التغير الشديد في درجات الحرارة، لذلك قد يكون محدودًا في البيئات القاسية.
التعقيد: تقنيات VCB معقدة ونحتاج إلى أشخاص أكفاء لأعمال التركيب والصيانة.
تطبيق قاطع الدائرة الفراغية:
تستخدم قواطع الدائرة الفراغية في العديد من الأماكن، أهمها:
أنظمة توزيع الطاقة: توجد VCBs بشكل شائع في المحطات الفرعية وشبكات التوزيع، للحماية من أخطاء خطوط نقل الجهد العالي.
الأتمتة الصناعية: يتم استخدامها في البيئات الصناعية حيث تحتاج المحركات والآلات الأكبر حجمًا إلى حماية يمكن الاعتماد عليها ضد الأعطال الكهربائية.
الطاقة المتجددة: مع تزايد شعبية طاقة الرياح والطاقة الشمسية، يتم الآن استخدام VCB في محطة الطاقة المتجددة بسبب صغر حجمها وموثوقيتها.
كهربة السكك الحديدية: يتم تطبيق VCBs في نظام السكك الحديدية لحماية الدائرة وجعلها آمنة.
التطبيقات السكنية: يتم استخدام VCBs في أماكن معينة مع الأنظمة الكهربائية السكنية، وخاصة الوحدات الشاهقة.

الاتجاهات المستقبلية لقواطع الدائرة الفراغية

مع استمرار الطلب على الأنظمة الكهربائية الموثوقة والفعالة، فإن تطوير قواطع الدائرة الكهربائية يتغير. وتشمل بعض الاتجاهات المستقبلية ما يلي:
تكامل التكنولوجيا الذكية: عندما يتم دمج التقنيات الذكية مثل IOT وAI في قدرة VCB على المراقبة والتحكم، ستتحسن بالإضافة إلى إمكانية الصيانة المتوقعة واكتشاف الأخطاء بشكل أفضل.
تقييمات الجهد العالي: ترتبط أنشطة البحث والتطوير بشكل أساسي بتحسين قدرة التعامل مع الجهد الكهربي لـ VCBs لتلبية الطلب المستقبلي للشبكة الكهربائية.
الاستدامة: أصبحت القضايا البيئية مصدر قلق متزايد ويطالب الناس الآن بحلول كهربائية صديقة للبيئة، وهذا من شأنه أن يشجع الابتكار في تكنولوجيا VCB الجديدة.
خفض التكلفة: ستؤدي التطورات الجديدة الجارية في مجال التصنيع إلى تقليل تكلفة الإنتاج وإتاحة مركبات VCB لمجموعة متنوعة من التطبيقات.
ميزات السلامة المحسنة: يمكن أن تتضمن VCBs المستقبلية ميزات أمان محسنة لتقليل المخاطر بشكل أكبر في الأنظمة الكهربائية.

تعمل قواطع الدائرة الفراغية كعنصر أساسي للنظام الكهربائي الحديث، والتي تأتي بمزايا مختلفة نتيجة لذلك، يمكن استخدامها في بيئة الجهد العالي. نظرًا لمهاراتهم الخاصة في الإطفاء-وشكل الجسم الصغير، فإن القليل منهم يهتمون بالصيانة، ويتمتعون بمكانة مفضلة في مختلف الصناعات. مع استمرار التقدم التكنولوجي، ستستمر VCBs في القيام بدور بارز أكثر من أي وقت مضى في سلامة وموثوقية الأنظمة الكهربائية على مستوى العالم.