Epätavallinen tarina tavanomaisesta katkaisijasta

Suojalaitteen kehitys: Edisonin ajasta nykypäivään

Katkaisija on meille niin tuttu, että näyttää siltä, ​​ettei siinä ole mitään mielenkiintoista. Mutta ennen kuin kytkin sai modernin ilmeensä ja asettui jokaiseen kotiin, toimistoihin, kouluihin, ostoskeskuksiin ja yrityksiin, se kävi läpi pitkän kehityksen.

1836-1899 GG.

Ensimmäisen linjan katkaisijan kekseli amerikkalainen Charles Grafton Page. Vuonna 1838 hän loi katkaisijan - itse asiassa elohopea-säiliön kosketustangolla. Virran lisääntyessä ilmestyi sähkömagneettinen kenttä, joka aiheutti sauvan nousun elohopeasta. Piiri avattiin ja kun magneettikenttä katosi, kaikki elementit palasivat paikoilleen.

Myöhemmin sulakkeiden prototyypit ilmestyivät. Heidän laitteensa patentoi Thomas Edison vuonna 1880: foliosta tai langasta valmistettu sulava insertti asetettiin lasipulloon. Ulkoisesti sulake muistutti tuttua hehkulamppua, mutta näennäisellä primitiivisyydellä se tarjosi verkon rikkoutumisen ylikuormituksen aikana: sisääntulo palai - piiri aukesi.

1800-luvun lopulla katkaisijat ilmestyivät automaattisella oikosulkusuojauksella. Se oli laite, jolla oli jousikoskettimet, jotka piti paikallaan salvalla. Sähkömagneetin vaikutuksesta se avasi ja käynnisti murtojousen. Tämä periaate on osoittautunut niin tehokkaaksi, että sitä käytetään edelleen teollisuuskatkaisimissa.

Charles Grafton Page -kone kone

1900-1910 GG.

1900-luvun alussa Euroopassa alkoi todellinen katkaisijoiden puomi. Pariisin maailmannäyttelyssä Electric b. Schukkert Nürnbergissä ”esitteli kolmivaihegeneraattorin uudella katkaisimella.

"Sähkö" -lehti vuonna 1902 kertoi: "Katkaisijan toissijainen kytkentä sen jälkeen, kun se on pudonnut piiristä, on mahdollista vain, kun oikosulun tai muun vaurion syy on todella poistettu. Laite on erittäin herkkä. Se toimii aina samalla virralla. Laite voidaan toimittaa erikoisruuvin avulla mihin tahansa ampeerimäärään saakka 2000 ”.

Vuonna 1910 ilmestyi kytkin, jossa oli kaksi relettä. Laite irrotti verkon heti vain suurista ruuhkista. Jos verkon teho kasvoi hieman, kytkin lauentui säädettävällä viiveellä.

Samana ajanjaksona keksijät miettivät kuinka ratkaista sähkökaarin ongelma, joka muodostuu, kun koskettimet avautuvat ja tuhoavat katkaisijan elementit. Ja Mihhail Dolivo-Dobrovolsky keksi kaarilaitteen: kapeilla rakoilla varustettua eristemateriaalia oleva metalliverkko sammuttaa sähkökaarin murskaamalla sen pieniin osiin.

Katkaisijat 1900-luvun alussa

1911-1920 GG.

Vuonna 1911 ensimmäinen öljykatkaisija esiteltiin Torinon näyttelyssä. Ranskalaiset esittelivät kaksi vaihtoehtoa kerralla: kolmivaiheinen 25 kV: n ja yksivaiheinen 45 kV: n kapasiteetti 10 kVA. Tällaisessa kytkimessä olevat tulo-, kosketus- ja kaarijärjestelmät sijoitettiin maadoitettuun säiliöön öljyn kanssa, joka oli paineistettu. Öljysäiliö ei vain kaarin sammuttamiseen, vaan myös jännitteisten osien eristämiseen.

Yksinkertaisilla, luotettavilla ja edullisilla näillä katkaisijoilla oli myös joukko merkittäviä haittoja: ne voivat räjähtää, olivat palovaarallisia ja niiden mitat olivat erittäin vaikuttavat.

Vuonna 1914 sama Dolivo-Dobrovolsky keksi erityisillä sähkömagneeteilla varustetun deionisen hilan sähkökaarin vetämiseksi kaarikammion rakoon. Teknologia auttaa sammuttamaan kaaren mahdollisimman tehokkaasti.105 vuotta sitten sovellettua periaatetta käytetään edelleen katkaisimissa.

1921-1945 GG.

Saksalaiset insinöörit Hugo Stotz ja Heinrich Schachtner tekivät vallankumouksen: he yhdistivät lämpö- ja magneettimatkayksiköt yhdeksi uudelleen käytettäväksi yksiköksi. Seurauksena on, että laitteet alkoivat suojata paitsi ylikuormituksilta (kuten edeltäjät tekivät yhdellä termisellä vapautuksella), vaan myös oikosulkuilta. Nyt inserttiä ei tarvinnut vaihtaa jokaisen toimenpiteen jälkeen - se riitti painamaan painiketta ja käynnistämään kytkimen uudelleen.

Hugo Stotz -katkaisija

Saksalaiset saivat patentin keksinnölle vuonna 1924, ja neljä vuotta myöhemmin markkinoille ilmestyi maailman ensimmäinen modulaarinen katkaisija, jota sitten valmistettiin ilman rakenteellisia muutoksia lähes 30 vuoden ajan.

Hugo Stotz -katkaisijamainonta XX-luvun 20–30-luvuilla

1930-luvulla ilmestyivät myös valokaarit kipinöiden sammuttamiseksi, joita tapahtuu laitteen käynnistyessä, ja hopeaa sisältävistä materiaaleista valmistetut kosketuspatjat.

Asiantuntijainsinöörin Denis Nikitinin mukaan - yksi johtavista sähkö- ja valaistustekniikan valmistajista ja toimittajista - puhdasta hopeaa ei nykyään käytetä katkaisimien valmistuksessa alhaisen sulamispisteen ja nopean tuhoamisen vuoksi kaaripolttimen aikana.

Nykyaikaisissa laitteissa hopealejeerinkiä tulenkestävän aineen (metallisen tai ei-metallisen) kanssa käytetään lisäämään kosketusryhmän vastusta. Esimerkiksi sarjakytkimissä käytetään hopeapitoisesta materiaalista valmistettuja juotteita, mikä lisää kosketusryhmän kulutuskestävyyttä ja vähentää siirtymävastusta. Vastaavasti katkaisijan käyttöikä kasvaa, sen luotettavuus kasvaa.

Hugo Stotz-patentti katkaisijalle

Stotzin mainostaminen käynnistää postikortit

1946-1975 GG.

Venäjällä tekniikan kehitys seurasi hiukan erilaista tietä. Sodanjälkeisenä aikana AB25-katkaisijoita käytettiin laajasti. Niissä olevat päästöt olivat vain termisiä, joten nämä laitteet suojasivat luotettavasti vain ylikuormituksilta.

Oikosulusta tuli ongelma: sähköverkko on avattava heti, mutta lämpövapautuksen bimetallilevy tarvitsee aikaa kuumentua ja toimia. Oikosulkuvirtakatkaisija, jolla on tällainen vapautus, tietysti katkaistaan, mutta johdotuksen tulipalo voi alkaa aikaisemmin.

Neuvostoliiton 1950–1960-luvun katkaisijoiden kaaristokotelot sisälsivät pienen määrän levyjä. Kaaren sammutuksen hyötysuhde on tässä tapauksessa alhainen pienen murskaamisen vuoksi.

Moderneissa kaarikammioissa on paljon enemmän levyjä, kun taas insinöörit yrittävät löytää optimaalisen tasapainon kaaren tehokkuuden lisääntyneen levyjen lukumäärän ja katkaisijoiden kompaktiuden välillä.

Katkaisijat 1900-luvun alkupuolella

Automaattinen kytkin STOTZ-KONTAKT, 1952, vapautus

ABB-katkaisija

Mainontakatkaisijat Saksassa XX vuosisadan 70-luvulla

1976-1991 GG.

Seuraavan 20 vuoden aikana virtakatkaisimien kehitysmahdollisuudet maailmassa ovat siirtyneet suorituskyvyn parantamiseen, valo- ja kontaktijärjestelmien parantamiseen, taajuusmuuttajien syntyyn. Mutta maassamme tämä ajanjakso leimasi AE1031-kytkinten leviämisellä.

Automaattinen kytkin AE1031

Niiden vapautuminen oli silti vain termistä, mutta siinä oli myös perustavanlaatuinen ero - kaarikammion puuttuminen.

Kun laite laukaistaan, sen koskettimet poikkeavat suuremmalla etäisyydellä kuin edellisen sukupolven laitteet ja valokaari sammuu. Tällaiset kytkimet selviävät tehtävästään ja niitä esiintyy edelleen asuinrakennusten kerrostaloissa.

AE1031-kytkin purettu

”On parempi korvata tällainen kytkin nykyaikaisella kytkimellä, joka on varustettu sähkömagneettisella vapautuksella ja valokaarilla. Kuormat kasvoivat merkittävästi ja oikosulkuvirrat kasvoivat ”, selittää Denis Nikitin (IEK-ryhmä). - Sähköverkkojen turvallisuuden varmistamiseksi katkaisijat vaativat luotettavan toiminnan ja nopeuden. Nykyaikaiset laitteet toimivat oikosululla melkein heti - 0,1 sekunnissa. "

VA47-60 IEK® -katkaisijan laajennettu valokaari

1990-luvulta lähtien nykyään

1990-luvulla Venäjä on tehnyt valtavan läpimurton katkaisijoiden suunnittelussa ja valmistuksessa, ottanut käyttöön ulkomaisten yritysten parhaita käytäntöjä ja ottanut käyttöön omia tekniikoitaan, jotka täyttävät kotimarkkinoiden vaatimukset.

Useimmissa nykyaikaisissa kotitalouskatkaisimissa on sekä lämpö- että sähkömagneettisia vapautuksia, jotka suojaavat verkkoa samanaikaisesti ylikuormituksilta ja oikosulkuilta.

Heille valmistajat tuottavat lisämoduuleja, jotka laajentavat katkaisijoiden toimintoja.

Esimerkiksi keksitään matkayksiköitä, joita voidaan ohjata etäyhteydellä. Niiden avulla voit avata virtapiirin etäältä ja ovat välttämättömiä tulipalon aikana, kun joudut sammuttamaan ilmanvaihdon tai avaamaan sähkömagneettisen oven lukon, mutta suojaan ei pääse.

Moderni BA47-60M IEK®

Palosuojausjärjestelmän impulssi syötetään riippumattomaan vapautukseen, ja se vapauttaa katkaisijan. Esimerkki on ruuviton asennus käyttöjännitealueella 161–253 V, jota käytetään laukaisemiseen sarjan BA47-29 ja BA47-100 I, R, 1, 2, 3 tai 4 napakatkaisijat.

Nykyaikaisten katkaisijoiden mekaaninen kulutuskestävyys on suunniteltu vähintään 20 000 jaksolle ja sähköinen vähintään 6000 jaksolle. Johtava valmistaja onnistui saavuttamaan niin vaikuttavat indikaattorit erikoiskotelon suunnittelun ansiosta, jolla on parempi lämmönsiirto ja sen lisäsuojaus kaarun takana tapahtuvalta palamiselta ( lämpö poistetaan muovi- ja metallilevyjen läpi).

Kaaripesäkkeiden kehitys jatkuu: levyjen lukumäärä kasvaa niissä, poistoaukkoon on asennettu kaksinkertaiset kipinonsammutusritilät, jotka lisäävät laitteen paloturvallisuutta estäen valokaarituotteiden purkautumisen.

Ominaisuuksien automaattisen hallinnan järjestelmät (työolosuhteista riippuen) otetaan yhä enemmän käyttöön nykyaikaisissa laitteissa, mikroprosessoreita käytetään yhä enemmän kaarimallinnukseen ja 1-ms: n vasteajan omaavien kolmivaiheisten koneiden ilmestymiseen. Katkaisijan kehitys jatkuu.

IEK GROUPin tiedotusyksikön valmistama materiaali