獨(dú)有的斷路器分?jǐn)嗉夹g(shù)歷史
斷路器的重要職責(zé)之一是分?jǐn)唷ｋ娏鞣謹(jǐn)嗍菫榱丝煽康叵缰袛鄷r，觸頭之間產(chǎn)生的電弧，并停止電流流動。必須消耗電弧能量，并在零電流點(diǎn)恢復(fù)觸點(diǎn)之間的絕緣。另一方面，低壓斷路器通過積極利用限流現(xiàn)象而使截止電流更容易，該限流現(xiàn)象通過增加在截止時產(chǎn)生的電弧的電壓來減小短路電流，使其成為可能。我們已經(jīng)開發(fā)了下圖所示的獨(dú)特的斷路器技術(shù)，并且已將容量越來越大的斷路器與其他公司相比進(jìn)行了商業(yè)化。
在這里，我們將介紹一種獨(dú)特的限流技術(shù)和高壓中斷技術(shù)，該技術(shù)可增強(qiáng)零電流時觸點(diǎn)之間的絕緣恢復(fù)性能。
1、空中電弧控制技術(shù)VJC
VJC(蒸氣噴射控制)是一種通過用厚絕緣體覆蓋觸點(diǎn)周圍來控制電弧的技術(shù)。如下圖所示的絕緣體的使用，限制了電弧點(diǎn)的散布并且限制了來自電極的熱蒸氣射流輻射的方向。結(jié)果，不可避免地減小了電極之間的電弧的橫截面積，并且由絕緣材料產(chǎn)生的蒸氣也冷卻了電弧的外周部分的溫度，從而減小了電弧的橫截面積。確定電弧溫度分布的重要依據(jù)是基于輻射和壓力差的膨脹冷卻。因此，VJC電弧通過增加絕緣子在電弧空間中的壓力來增加電弧能量損失來增加電弧電壓，并通過絕緣子蒸氣的冷卻作用來促進(jìn)膨脹冷卻和輻射損失。
這項(xiàng)技術(shù)首先安裝在1985年發(fā)布的“Super SCRUM系列”中，此后，該技術(shù)概念被廣泛應(yīng)用并應(yīng)用于2010年發(fā)布的WS-V系列。
2、超限流電路技術(shù)
面對由于電力接收和分配系統(tǒng)而導(dǎo)致的短路容量不斷增加的情況，我們已將分?jǐn)嗳萘繛?00kA的超級限制斷路器商業(yè)化。如下圖所示，斷路器是革命性的產(chǎn)品，具有將超級電流限制單元連接到斷路器主體的全新思想。超電流限制單元具有叉形的兩點(diǎn)切割結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過利用短路電流的電磁力高速打開動子，瞬間產(chǎn)生高電弧電壓，它具有切割電弧配置。此外，還結(jié)合使用了VJC技術(shù)，可以將估計(jì)的短路電流限制為1/10。
3、大電流限制技術(shù)ISTAC
短路時的電流限制效果越早，從小電流開始的電流限制就越多，因此可以減小通過電流值。為此，重要的是在短路的初始階段更快地打開可移動元件，以延長電弧持續(xù)時間。ISTAC(脈沖槽式加速器)技術(shù)是動子/電弧高速驅(qū)動器結(jié)構(gòu)與VJC技術(shù)的融合，旨在實(shí)現(xiàn)這種效果。
ISTAC技術(shù)利用電流路徑中的磁場來快速打開動子并延長電弧。由于構(gòu)成定子的所有電流路徑(傳導(dǎo)方向)都在打開的初始階段沿動子和電弧的驅(qū)動方向排列，因此可以提高打開速度。下圖示出了ISTAC的結(jié)構(gòu)。此外，由于絕緣材料圍繞定子側(cè)觸點(diǎn)周圍的切除部分，所以產(chǎn)生的壓力增加了動子的打開速度，并且還減小了電弧截面積，從而電弧電壓急劇增加。
ISTAC技術(shù)安裝在1995年發(fā)布的“ Progressive Super Series”中，并根據(jù)上述基本原理不斷提高其性能，并已應(yīng)用于我們的大多數(shù)高分?jǐn)嗄芰Ξa(chǎn)品。
4、具有高壓分?jǐn)嗉夹g(shù)的PA-Auto Puffer
該技術(shù)著重于在電流限制之后產(chǎn)生的零電流點(diǎn)處改善電極之間的絕緣恢復(fù)。下圖示出了應(yīng)用了PA自動吹氣器(聚合物消融型自動吹氣器)結(jié)構(gòu)的消弧室結(jié)構(gòu)。通過斷開觸點(diǎn)產(chǎn)生的電弧產(chǎn)生的熱量，在消弧室內(nèi)的絕緣子中產(chǎn)生聚合物分解氣體。暫時存儲該氣體，然后將其吹成弧形以冷卻觸點(diǎn)之間的空間，直到當(dāng)前的零點(diǎn)為止，并確保不存在導(dǎo)電氣體，從而切斷該氣體。
該技術(shù)有效地切斷了兩極之間的恢復(fù)電壓迅速升高的高壓電路，并于2001年作為可在全球范圍使用的“世界超級系列”商業(yè)化。
5、高壓直流截止技術(shù)ARC SWEEPER
除了上述將電流限制為短路電流并提高切割技術(shù)的努力之外，除了最近光伏發(fā)電系統(tǒng)的廣泛普及之外，還需要改進(jìn)可切斷直流(DC)的直流斷路器以及開關(guān)斷路器技術(shù)。
通常，在直流中斷中，磁體會針對小于額定電流的小電流電弧產(chǎn)生洛倫茲力，并且電弧會擴(kuò)展以增加電弧電壓。下圖示出了電弧擴(kuò)展系統(tǒng)的概念圖，該系統(tǒng)克服了這個問題并且實(shí)現(xiàn)了前所未有的電弧擴(kuò)展。在該方法中，將長的磁體(吸桿)放置在消弧空間中，其一端在觸點(diǎn)之間延伸，磁體設(shè)置在另一端，并且吸桿和磁體被樹脂絕緣蓋覆蓋。涂層和配置。由于這種結(jié)構(gòu)，從吸桿泄漏的磁場使在觸頭之間產(chǎn)生的電弧相互鏈接，并且如圖所示，電弧延伸到沿絕緣蓋的側(cè)部空間布置磁體的背面。電弧被壓縮，最終與絕緣蓋碰撞。結(jié)果，電弧迅速冷卻并失去導(dǎo)電性并熄滅。另外，即使通電方向不同，也可以將電弧延伸到吸引桿的相反側(cè)。
這項(xiàng)技術(shù)安裝在2013年發(fā)布的DC400V開關(guān)的電流中斷部分，預(yù)計(jì)將來會響應(yīng)更高的電壓。
結(jié)論
描述了日本低壓斷路器產(chǎn)品和技術(shù)的歷史和過渡。 由于職責(zé)多樣，已開發(fā)出各種系列的低壓斷路器并將其商業(yè)化。近年來，由于考慮到全球變暖和安全性，使用諸如太陽光的自然能源的發(fā)電方法已經(jīng)增加，并且DC斷路器和開關(guān)的散布以及對更高電壓的需求已經(jīng)被要求。此外，IEC等國際標(biāo)準(zhǔn)委員會正在促進(jìn)有關(guān)新能源保護(hù)和控制的立法，并且可能會出現(xiàn)新的功能要求。在日本，我們可以預(yù)見對東京奧運(yùn)會的新需求，并希望這將是發(fā)現(xiàn)新客戶需求的機(jī)會。將來，我們的目標(biāo)是開發(fā)更安全，更易于使用的多功能低壓斷路器和開關(guān)設(shè)備，并改善斷路器技術(shù)。
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