Arco a vuoto e sua stabilità | Estinzione dell'arco a vuoto | Arc Plasma

Poiché non ci sono tali media il arco nel vuoto l'interruttore differenziale differisce dall'arco generale ininterruttore. Nell'arco del vuoto gli elettroni, gli ioni e gli atomi sono tutti derivati ​​dagli elettrodi stessi. Il vuoto assoluto non è praticamente possibile creare così ci sono alcuni gas nella pratica camera del vuoto ma la pressione del gas qui è così bassa che non ha alcun ruolo significativo nel processo di conduzione durante l'arco. In questo senso il arco di vuoto è quindi davvero una scarica di vapore di metallo. Il arco di vuoto può essere diviso in due regioni principali, la regione del catodo e la regione del plasma.

Plasma di Arcode della regione catodica

Il vapore necessario per sostenere l'arco del vuoto arrivaprincipalmente dai punti catodici. Ogni spot porta una corrente media, dipendente dal materiale del catodo, che è di circa 100 A per il rame. Si stima che la densità di corrente negli spot sia 10¹⁰ - 10¹¹ A / m², a seconda del materiale del catodo. Le macchie catodiche si muovono sulla superficie del catodo. A una corrente più elevata il numero di punti catodici è aumentato a causa della repulsione il movimento di punti paralleli e i loro movimenti diventano più casuali. Ogniqualvolta i contatti di trasporto della corrente si aprono in un interruttore di circuito, si formano punti catodici a seconda della corrente che scorre attraverso i contatti. Ad alta corrente si formano più numeri di punti catodici che costituiscono la principale fonte di vapore per il arco nel vuoto interruttore. La superficie del catodo non è normalmente perfettamente liscia e potrebbe presentare numerose micro sporgenze sulla superficie.

Quando i contatti di trasporto correnti sono in corsoseparati in un interruttore del vuoto, la corrente che scorre nel circuito sarà concentrata in quelle sporgenze che formano l'ultimo punto di contatto. A causa della loro piccola area di contatto, le proiezioni sono sufficientemente riscaldate, e soffrono di evaporazione esplosiva e forniscono il vapore per la formazione di arco nell'interruttore automatico del vuoto.
Il vapore che ha un'alta densità al catodoil punto si espande nel vuoto e forse a una distanza di 10 mm dal catodo. L'elettrone, attraversando il gap inter-elettrode, sperimenta la condizione di alta pressione vicino al catodo dove il percorso libero medio è molto inferiore a quello della bassa pressione nel plasma dove è nell'ordine di 10 mm. A basse correnti, la caduta di tensione nella regione del plasma di bassa corrente è trascurabile. Il gradiente di tensione è inferiore a 0,01 V / mm. Ad alta corrente, la pendenza può essere aumentata fino a pochi V / mm.

Stabilità dell'arco a vuoto

La corrente di frequenza passa attraverso ilcontatti nell'interruttore automatico, attraversa il punto zero corrente 100 volte in un secondo. È sempre preferibile interrompere la corrente durante il passaggio del valore zero, altrimenti si verificherà un effetto di interruzione della corrente che potrebbe causare una commutazione della tensione nel sistema. Pertanto, è necessario interrompere l'arco finché è stabile per una durata di metà ciclo, in particolare dovrebbe continuare a esistere quando la corrente si avvicina a zero.

La stabilità dell'arco nell'interruttore del vuotodipende dai materiali di contatto, dalla pressione del vapore di metallo e dai parametri del circuito come tensione, corrente, induttore e capacità. Si osserva che una maggiore pressione del vapore a bassa temperatura è una migliore stabilità dell'arco. Alcuni metalli come Zn, Bi mostrano anche la migliore stabilità dell'arco a vuoto. Come la pressione del vapore, anche la conducibilità termica del materiale di contatto è un fattore importante per quanto riguarda la stabilità dell'arco di vuoto nell'interruttore automatico. Se il metallo di contatto è un buon conduttore di calore, la temperatura della superficie di contatto cadrà più rapidamente; quindi il vapore del metallo sarà condensato velocemente quindi a causa della mancanza di vapore l'arco del vuoto sarà interrotto. Ma se il metallo usato per i contatti dell'interruttore è un cattivo conduttore di calore, il vapore di metallo non si condensa rapidamente e l'arco continua così l'arco di vuoto nell'interruttore diventa stabile. Per un'interruzione della corrente corretta e sicura nell'interruttore del vuoto, sono necessari sia l'estinzione dell'arco nel punto giusto sia l'arco stabile. Si osserva che il metallo con alto punto di ebollizione e di fusione dà un basso vapore ad alta temperatura, ma allo stesso tempo diventa un cattivo conduttore. Anche in questo caso il metallo avente punti di fusione e di ebollizione bassi fornisce più vapore ad alta temperatura e allo stesso tempo diventa un buon conduttore. Pertanto, per combinare queste proprietà contraddittorie in un singolo materiale, devono essere realizzate leghe di due o più metalli o un metallo e un metallo. Alcuni esempi di leghe utilizzate come materiali per creare contatti dell'interruttore del vuoto sono rame-bismuto, argento-piombo, rame-piombo, ecc.

Estinzione dell'arco a vuoto

Interruzione corrente avvenuta con successo tramite arco a vuotodipende da quanto velocemente il vapore metallico viene condensato nell'anodo e lo schermo vicino allo zero corrente. All'attuale passaggio a zero, il numero di punti catodici viene ridotto a pochissimi mentre la corrente scende e alla fine diventa zero allo zero corrente esatto. Anche la densità del vapore di metallo diventa molto inferiore perché durante questa corrente zero il vapore metallico massimo viene condensato nell'anodo e nello schermo. La densità del vapore di metallo diventa così bassa nell'intervallo durante lo zero crossing che lo spazio vuoto diventa sostanzialmente un isolante che impedisce la ri-ionizzazione dell'arco di vuoto nell'interruttore dopo lo zero di corrente.