Vakuumski luk i njegova stabilnost | Izumiranje vakuumskog luka | Arc plazma

Kako ne postoji takav medij luk u vakuumu prekidač se razlikuje od općeg lukaosigurač. U vakuumskom luku svi elektroni, ioni i atomi su izvedeni iz samih elektroda. Apsolutni vakuum praktički nije moguće stvoriti tako da u praktičnoj vakuumskoj komori ima nekih plinova, ali je tlak plina ovdje tako nizak da nema nikakvu značajnu ulogu u procesu provođenja tijekom lučnog luka. U tom smislu vakuumski luk je stoga stvarno ispuštanje metalne pare. vakuumski luk može se podijeliti u dvije glavne regije, područje katode i područje plazme.

Katodna regija Arc plazme

Nastaje para potrebna za održavanje vakuumskog lukauglavnom iz katodnih mrlja. Svaka točka nosi srednju struju, ovisno o katodnom materijalu, što je oko 100 A za bakar. Gustoća struje na mjestima procjenjuje se na 10¹⁰ - 10¹¹ A / m²ovisno o materijalu katode. Katodne mrlje se kreću po površini katode. Pri većoj struji broj katodnih mjesta povećava se zbog odbijanja gibanja paralelnih mjesta i njihovog kretanja postaje slučajniji. Kad god se strujni kontakti otvore u prekidaču, formiraju se katodne mrlje ovisno o struji koja teče kroz kontakte. Pri visokoj struji nastaje više brojeva katodnih mrlja koje čine glavni izvor pare za. \ T luk u vakuumu osigurač. Katodna površina obično nije savršeno glatka i može imati mnogo mikro projekcija na površini.

Kada su kontakti koji nose strujurazdvojeni u vakuumskom prekidaču, struja koja struji u krugu će biti koncentrirana na tim projekcijama kako tvore posljednju točku kontakta. Zbog svog malog područja kontakta, izbočine su dovoljno zagrijane, a one su izložene eksplozivnom isparavanju i dovode paru za stvaranje luka u vakuumskom prekidaču.
Para koja ima veliku gustoću na katodiTočka se širi u vakuum i možda na udaljenosti od 10 mm od katode. Elektron koji prolazi kroz međuprostorni razmak doživljava stanje visokog tlaka u blizini katode gdje je srednji slobodni put znatno manji od niskog tlaka u plazmi gdje je reda veličine 10 mm. Na niskim strujama, pad napona u području plazme niske struje je zanemariv. Gradijent napona je manji od 0,01 V / mm. Pri velikoj struji, gradijent se može povećati do nekoliko V / mm.

Stabilnost vakuumskog luka

Struja frekvencije struje prolazi krozkontakata u prekidaču, prelazi trenutnu nultu točku 100 puta u sekundi. Uvijek je poželjno prekinuti struju za vrijeme prolaska nulte vrijednosti, inače će doći do trenutnog učinka usitnjavanja koji može uzrokovati prekidanje napona u sustavu. Prema tome, potrebno je prekinuti luk sve dok je stabilan za vrijeme trajanja pola ciklusa, posebno ako bi trebao nastaviti postojati kada se struja približi nuli.

Stabilnost luka u vakuumskom prekidačuovisi o kontaktnim materijalima, tlaku metalne pare i parametrima kruga kao što su napon, struja, induktor i kapacitivnost. Primjećuje se da je viši tlak para na niskoj temperaturi bolja stabilnost luka. Neki metali poput Zn, Bi također pokazuju bolju stabilnost vakuumskog luka. Kao i tlak pare, toplinska vodljivost kontaktnog materijala je također glavni čimbenik u pogledu stabilnosti vakuumskog luka u prekidačima. Ako je kontaktni metal dobar provodnik topline, temperatura kontaktne površine pada brže; tako će se metalna para brzo kondenzirati, stoga će se zbog nedostatka pare vakuumski luk prekinuti. Ali ako je metal koji se koristi za kontakte prekidača loš provodnik topline, metalna para neće se brzo kondenzirati i luk se nastavlja tako da vakuumski luk u prekidaču postaje stabilan. Za uspješan i siguran prekid struje u vakuumskom prekidaču potrebna su oba izumiranja luka u pravom trenutku i stabilan luk. Primijećeno je da metal s visokom točkom vrenja i tališta daje niske pare pri visokoj temperaturi, ali u isto vrijeme postaje loš vodič. Opet, metal koji ima nisku temperaturu taljenja i vrenja daje više pare pri visokoj temperaturi i istovremeno postaje dobar vodič. Stoga, da bi se kombinirala ta kontradiktorna svojstva u jednom jedinom materijalu, moraju se izraditi legure dvaju ili više metala ili metala i nemetala. Neki primjeri legura koje se koriste kao materijali za izradu vakuumskih kontakata za prekidače su bakar-bizmut, srebro-olovo, bakar-olovo, itd.

Izumiranje vakuumskog luka

Uspješan prekid struje pomoću vakuumskog lukaovisi o brzini kondenzacije metalne pare u anodu i štitu blizu nule. Na trenutnom prijelazu na nulu, broj katodnih mrlja se smanjuje na vrlo malo, jer struja pada i na kraju postaje nula u točnoj nuli. Gustoća metalne pare također postaje vrlo manja jer se tijekom te struje nula maksimalnih metalnih para kondenzira u anodu i štit. Gustoća metalne pare postaje tako niska kroz prazninu tijekom prijelaza nula da razmak u biti postaje izolator koji sprječava reionizaciju vakuumskog luka u prekidaču nakon nule struje.