L'interrupteur à vide, également connu sous le nom de tube de commutateur à vide ou de bulle à l'aspirateur, est le composant central de l'interrupteur à vide. Sa fonction centrale est d'utiliser les excellentes caractéristiques de l'isolation et de l'extinction des arcs du vide. Il réalise les opérations de fermeture et d'ouverture du circuit à travers une paire d'électrodes (contacts) et d'autres composants scellés dans un vide. Une fois la puissance coupée, l'appareil peut rapidement éteindre l'arc et supprimer efficacement le courant, assurant ainsi le fonctionnement sûr et stable du système d'alimentation.
Les interrupteurs de vide peuvent être classés selon différentes normes. Selon le matériau de la coquille, ils peuvent être divisés en interrupteurs à vide en verre et aux interrupteurs sous vide en céramique. Selon l'objectif, les interrupteurs à vide sont divisés en interrupteurs à vide pour les disjoncteurs, les commutateurs de charge, les contacteurs, les recloseurs, les sectionneurs et autres fins spéciales.
Structure de base de l'interrupteur sous vide
Les composants centraux de l'interrupteur à vide comprennent le système d'isolation hermétique, qui garantit les performances d'isolation de l'équipement dans un état de vide; le système conducteur, qui est responsable des opérations de clôture et d'ouverture du circuit; le système de blindage, qui est utilisé pour protéger les contacts contre les interférences externes; et le système de contact, qui est un composant clé pour la transmission actuelle. Ces composants constituent ensemble la structure de base de l'interrupteur à vide, garantissant son fonctionnement efficace et sûr.
Le système d'isolation hermétique est principalement composé d'une coquille isolante en verre ou en céramique, d'un couvercle d'extrémité mobile, d'un couvercle d'extrémité fixe et d'un soufflet en acier inoxydable. Parmi eux, le shell isolant est le composant central du système, qui non seulement joue un rôle de soutien, mais est également la principale garantie de l'étanchéité. Le soufflet, en tant que guide et composant d'étanchéité pour le mouvement de l'électrode en mouvement, a des exigences de durée de vie mécaniques extrêmement élevées pour assurer le fonctionnement stable de l'interrupteur à vide.
Le système conducteur de la chambre d'extinction de l'arc est composé de composants multiples tels qu'une tige conductrice fixe, une surface d'arc fixe, un contact fixe, un contact mobile, une surface d'arc mobile et une tige conductrice mobile. Parmi eux, la tige conductrice fixe, la surface à arc fixe et le contact fixe sont collectivement appelés l'électrode fixe, tandis que le contact mobile, la surface de l'arc mobile et la tige conductrice en mouvement sont collectivement appelées électrode en mouvement. Cette conception permet au mécanisme de fonctionnement d'atteindre facilement la fermeture des deux contacts à travers le mouvement de la tige conductrice en mouvement, terminant ainsi la connexion du circuit.
Afin de garantir que la résistance aux contacts entre les deux contacts reste minimale et stable, et d'améliorer la résistance mécanique de la chambre d'extinction de l'arc lorsqu'elle est soumise à un courant dynamique et stable, l'interrupteur à vide est spécialement équipé d'un manchon de guidage à une extrémité de la tige conductrice mobile, et complété par un ensemble de ressorts de compression, de sorte que les deux contacts maintiennent toujours une pression constante. Lorsque l'interrupteur à vide brise le courant, les deux contacts de la chambre d'extinction de l'arc se séparent et génèrent un arc jusqu'à ce que l'arc s'éteint lorsque le courant passe naturellement zéro, terminant ainsi la rupture du circuit.
De plus, les tiges conductrices mobiles et statiques de la chambre d'extinction de l'arc à vide sont raffinées avec du cuivre sans oxygène. En tant que principal circuit conducteur, ils entreprennent la tâche importante de la réalisation de courant. Le manchon de guidage est généralement raffiné avec des matériaux isolants. Sa fonction centrale consiste à garantir que la tige conductrice en mouvement peut faire un mouvement linéaire lisse le long de l'axe de la chambre d'extinction de l'arc à vide pendant le processus d'ouverture et de clôture. Dans le même temps, il peut également empêcher efficacement que le courant du circuit conducteur d'être retiré au soufflet, étendant ainsi la durée de vie de la chambre d'extinction de l'arc à vide.
Le système de blindage est principalement composé d'un tube de blindage, d'une couverture de blindage et d'autres pièces connexes. Parmi eux, le tube de blindage est le composant central du système, et son matériau peut être sélectionné à partir d'une variété de matériaux tels que le cuivre sans oxygène, l'acier inoxydable, le fer pur électrique ou l'alliage de chrome de cuivre. Les fonctions principales du système comprennent:
- Réduisez la pollution de la paroi intérieure de la coquille isolante par la vapeur métallique et les gouttelettes générées par les contacts pendant le processus d'arc, empêchant ainsi la réduction de la résistance à l'isolation de la coquille d'interrupteur à vide ou la survenue d'un flash.
- Optimiser la distribution du champ électrique à l'intérieur de l'interrupteur de vide et favoriser la miniaturisation de la coquille isolante de l'interrupteur à vide, en particulier dans la miniaturisation des interrupteurs à vide avec des niveaux de tension élevée.
- Condensation des produits d'arc. Surtout lorsque l'interrupteur à vide brise le courant de court-circuit, le système de blindage peut absorber la majeure partie de l'énergie thermique générée par l'arc, améliorant ainsi la résistance à la récupération diélectrique entre les contacts. Plus le tube de blindage est plus arc, plus l'énergie qu'elle absorbe et plus il est propice d'améliorer la capacité de rupture de l'interrupteur à vide.
Système de contact
En tant que composant central du commutateur à vide, la clé des performances de l'interrupteur à vide réside dans le système de contact. Le système de contact joue un rôle vital dans le processus d'ouverture et de clôture du circuit.
● Structure de contact
Lorsque l'interrupteur de vide brise le courant de court-circuit, la structure de contact joue un rôle vital. Il limite efficacement la formation de taches d'anode sur la surface de contact en formant un champ magnétique transversal ou longitudinal, améliorant ainsi la capacité de rupture de l'interrupteur. La structure de contact génère le champ magnétique requis en modifiant la direction du courant et en utilisant des matériaux magnétiques pour rassembler les lignes de force magnétiques.
La structure de contact de l'interrupteur sous vide est diversifiée, notamment des contacts cylindriques, des contacts de champ magnétique transversal tels que la rainure en spirale transversale magnétique, les contacts magnétiques transversaux et la gamme de la croix gammée et les contacts magnétiques magnétiques magnétiques obliques longitudinaux ouverts. De plus, il y a des contacts de type R, dont la structure de contact et le contact sont intégrés, et la direction du champ magnétique est en alternance magnétique longitudinale.
● Matériau de contact
Le contact est l'élément clé de la réalisation de l'arc et de l'arc d'extinction, de sorte que les exigences en matière de matériaux sont extrêmement strictes. À l'heure actuelle, les matériaux de contact de l'interrupteur à vide pour les disjoncteurs sont principalement des alliages de cuivre-bismutte, de l'alliage de chrome de cuivre et d'alliage de cuivre-tungstène. Parmi eux, l'alliage de chrome cuivre est largement utilisé en raison de ses excellentes performances. Une feuille en alliage de chrome cuivre avec une épaisseur de 3 mm est soudée sur la surface des croupes des contacts supérieurs et inférieurs. Le reste peut être fait de cuivre sans oxygène.
● Contacts de champ magnétique transversal et longitudinal et leurs fonctions
Lorsque le contact du champ magnétique transversal brise le courant de court-circuit dans l'interrupteur à vide, un champ magnétique perpendiculaire à l'axe d'électrode est généré. Ce champ magnétique fait bouger l'arc à vide à grande vitesse le long de la surface de contact, évitant la fusion grave de la surface de contact, et restaure rapidement la résistance à l'isolation après que le courant passe zéro, ce qui est propice à l'extinction de l'arc.
Le contact du champ magnétique longitudinal génère un champ magnétique compatible avec la direction de l'axe de l'électrode. Ce champ magnétique peut augmenter la valeur de courant de conversion de l'arc diffus à l'arc de contraction. Sous l'action d'un champ magnétique longitudinal suffisamment fort, les taches d'arc sont réparties uniformément à la surface du contact de l'électrode, évitant la fusion grave locale de la surface de contact, et ont en même temps les avantages d'une faible tension à l'arc et de l'amélioration de la capacité de rupture.
À l'heure actuelle, dans le domaine des interrupteurs de vide, les produits de grande capacité adoptent généralement la conception de contact magnétique longitudinal. Cela est principalement dû aux excellentes performances du contact longitudinal du champ magnétique, y compris sa faible usure électrique, sa longue durabilité et sa forte capacité de rupture.