Arco de vácuo e sua estabilidade | Extinção do arco de vácuo | Plasma Arc

Como não existe essa mídia arco no vácuo disjuntor difere do arco geral emdisjuntor. No vácuo, os elétrons, íons e átomos são todos derivados dos próprios eletrodos. O vácuo absoluto não é praticamente possível de criar, portanto, existem alguns gases na câmara de vácuo prática, mas a pressão do gás aqui é tão baixa que não tem nenhum papel significativo no processo de condução durante o arco. Nesse sentido, o arco de vácuo Portanto, é realmente uma descarga de vapor de metal. o arco de vácuo pode ser dividido em duas regiões principais, a região do cátodo e a região do plasma.

Plasma da Região do Arco Catódico

O vapor necessário para sustentar o arco de vácuo vemprincipalmente a partir dos pontos catódicos. Cada ponto carrega uma corrente média, dependente do material do cátodo, que é cerca de 100 A para o cobre. A densidade de corrente nas manchas é estimada em 10¹⁰ - 10¹¹ Sou², dependendo do material do cátodo. Os pontos do catodo se movem na superfície do cátodo. Em uma corrente mais alta, o número de pontos de cátodo é aumentado devido à repulsão do movimento de pontos paralelos e seus movimentos tornam-se mais aleatórios. Sempre que os contatos de transporte de corrente se abrem em um disjuntor, as manchas de catodo são formadas dependendo da corrente que passa pelos contatos. Em alta corrente múltiplos números de pontos catódicos formados que constituem a principal fonte de vapor para o arco no vácuo disjuntor. A superfície do catodo normalmente não é perfeitamente lisa e pode ter muitas micro-projeções na superfície.

Quando os contatos atuais estão sendo carregadosseparados em um disjuntor a vácuo, a corrente que flui no circuito será concentrada nessas projeções à medida que formam o último ponto de contato. Devido a sua pequena área de contato, as projeções são suficientemente aquecidas e sofrem evaporação explosiva e fornecem o vapor para a formação do arco no disjuntor a vácuo.
O vapor que tem alta densidade no cátodoponto expande no vácuo e, talvez, a uma distância de 10 mm do cátodo. O elétron, atravessando o espaço entre os eletrodos, experimenta uma condição de alta pressão próxima ao cátodo, onde o caminho livre médio é bem menor do que o de baixa pressão no plasma, onde é da ordem de 10 mm. Em baixas correntes, a queda de tensão na região do plasma de baixa corrente é insignificante. O gradiente de tensão é inferior a 0,01 V / mm. Em alta corrente, o gradiente pode ser aumentado até alguns V / mm.

Estabilidade do arco de vácuo

A corrente de frequência de energia passa pelocontatos no disjuntor, cruza o ponto zero atual 100 vezes em um segundo. É sempre desejável interromper a corrente durante a passagem do valor zero, caso contrário, haverá um efeito de corte atual que pode causar a comutação de voltagem no sistema. Portanto, é necessário interromper o arco, desde que seja estável por meio ciclo, particularmente, deve continuar a existir quando a corrente se aproximar de zero.

A estabilidade do arco no disjuntor a vácuodepende dos materiais de contato, da pressão do vapor de metal e dos parâmetros do circuito, como voltagem, corrente, indutor e capacitância. Observa-se que maior pressão de vapor em baixa temperatura é melhor estabilidade do arco. Alguns metais como Zn, Bi também mostram a melhor estabilidade do arco de vácuo. Como a pressão de vapor, a condutividade térmica do material de contato também é um fator importante em relação à estabilidade do arco de vácuo no disjuntor. Se o metal de contato for um bom condutor de calor, a temperatura da superfície de contato cairá mais rapidamente; assim, o vapor de metal será condensado rapidamente, devido à falta de vapor, o arco de vácuo será interrompido. Mas se o metal usado para os contatos do disjuntor for um mau condutor de calor, o vapor de metal não irá condensar rapidamente e o arco continuará, assim o arco de vácuo no disjuntor se torna estável. Para uma interrupção de corrente segura e bem-sucedida no disjuntor a vácuo, é necessária a extinção do arco no ponto de tempo adequado e o arco estável. Observa-se que o metal com alto ponto de ebulição e fusão dá baixo vapor em alta temperatura, mas ao mesmo tempo, torna-se um mau condutor. Novamente, o metal com pontos de fusão e ponto de ebulição baixos dá mais vapor a alta temperatura e, ao mesmo tempo, torna-se um bom condutor. Portanto, para combinar essas propriedades contraditórias em um único material, ligas de dois ou mais metais ou metal e não-metal devem ser feitas. Alguns exemplos de ligas usadas como materiais para fazer contatos de disjuntor a vácuo são cobre-bismuto, prata-chumbo, cobre-chumbo, etc.

Extinção do Arco de Vácuo

Interrupção de corrente bem sucedida por um arco de vácuodepende da rapidez com que o vapor de metal é condensado no ânodo e na blindagem próximo ao zero atual. No cruzamento de zero atual, o número de pontos de cátodo é diminuído para muito poucos à medida que a corrente cai e, finalmente, torna-se zero no zero atual exato. A densidade do vapor do metal também se torna muito menor, porque durante esta corrente o vapor máximo do metal é condensado no anodo e na blindagem. A densidade do vapor de metal torna-se tão baixa ao longo do intervalo durante o cruzamento de zero que o intervalo é substancialmente um isolante que impede a reionização do arco de vácuo no disjuntor após o zero de corrente.