La technologie des interrupteurs à vide a été introduite pour la première fois en 1960. Mais encore, c'est une technologie en développement. Au fil du temps, la taille de l’interrupteur à vide a diminué par rapport à sa taille du début des années 1960 en raison des différents développements techniques dans ce domaine de l’ingénierie. Un disjoncteur est un dispositif qui interrompt un circuit électrique pour empêcher un courant injustifié, causé par un court-circuit, généralement résultant d'une surcharge. Sa fonctionnalité de base est d'interrompre le flux de courant après la détection d'un défaut. Cet article présente un aperçu du disjoncteur à vide et de son fonctionnement. Pour en savoir plus sur les disjoncteurs, lisez cet article Types de disjoncteurs et leur importance .

Qu'est-ce qu'un disjoncteur à vide?

Un disjoncteur à vide est une sorte de disjoncteur où l'extinction de l'arc a lieu dans un milieu sous vide. L'opération de mise en marche et de fermeture de contacts porteurs de courant et d'interruption d'arc interdépendante a lieu dans une chambre à vide dans le disjoncteur qui est appelée un interrupteur à vide.

Disjoncteur à vide

Un vide qui est utilisé comme milieu d'extinction d'arc dans un disjoncteur est connu sous le nom de disjoncteur à vide car le vide donne une résistance isolante élevée en raison de propriétés d'extinction d'arc supérieures. Cela convient à la plupart des applications de tension standard car, pour une tension plus élevée, la technologie du vide a été développée mais pas commercialement possible.

Le fonctionnement des contacts porteurs de courant et l'interruption d'arc associée ont lieu dans une chambre à vide du disjoncteur, connue sous le nom d'interrupteur à vide. Cet interrupteur comprend une chambre à arc en acier au centre d'isolateurs en céramique placés symétriquement. Le maintien de la pression de vide dans un interrupteur à vide peut être effectué à 10–6 bar. Les performances du disjoncteur à vide dépendent principalement du matériau utilisé pour les contacts porteurs de courant comme Cu / Cr.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement du disjoncteur à vide C'est-à-dire qu'une fois que les contacts du disjoncteur sont ouverts dans le vide, un arc peut être généré entre les contacts par l'ionisation des vapeurs métalliques dans les contacts. Mais, l'arc peut être éteint facilement car les électrons, les ions et les vapeurs métalliques sont générés tout au long de l'arc se condensent rapidement à l'extérieur des contacts CB, de sorte que la rigidité diélectrique peut être rapidement récupérée.

La caractéristique la plus importante d'un vide est qu'une fois que l'arc est généré dans le vide, il peut être rapidement éteint en raison du taux d'amélioration rapide de la rigidité diélectrique du vide.

Matériaux de contact

Le matériau de contact des VCB doit respecter les propriétés suivantes.

Haute densité
La résistance de contact doit être inférieure
La conductivité électrique est élevée pour passer les courants de charge habituels sans surchauffe.
La conductivité thermique est élevée pour dissiper rapidement la grande chaleur produite tout au long de l'arc.
La fonction thermionique doit être élevée pour permettre la destruction précoce de l'arc.
La tendance doit être faible à souder
Moins de niveau de hachage actuel
Capacité de résistance à l'arc élevée
Un point d'ébullition doit être élevé pour diminuer l'érosion de l'arc.
Le contenu de gaz doit ci-dessous pour assurer une durée de vie plus longue
Une faible pression de vapeur doit être suffisante pour diminuer la quantité de vapeur métallique indivisible dans la chambre.

Construction du disjoncteur à vide

Le disjoncteur à vide comprend une chambre à arc en acier dans les isolateurs céramiques disposés symétriquement au centre. La pression à l'intérieur de l'ampoule à vide est maintenue en dessous de 10 ^ -4 torr.

Le matériau utilisé pour les contacts porteurs de courant joue un rôle important dans les performances du disjoncteur à vide. Les alliages comme le cuivre-bismuth ou le cuivre-chrome sont le matériau idéal pour réaliser des contacts VCB.

Construction de disjoncteur à vide

D'après la figure ci-dessus, le disjoncteur à vide se compose d'un contact fixe, d'un contact mobile et d'un interrupteur à vide. Le contact mobile est relié au mécanisme de commande par un soufflet en acier inoxydable. Les écrans d'arc sont supportés sur le boîtier isolant de sorte qu'ils recouvrent ces écrans et sont empêchés de se condenser sur l'enceinte isolante. La possibilité d'une fuite est éliminée en raison de l'étanchéité permanente de la chambre à vide pour laquelle un récipient en verre ou un récipient en céramique est utilisé comme corps isolant extérieur.

Fonctionnement du disjoncteur à vide

La vue en coupe d'un disjoncteur à vide est illustrée dans la figure ci-dessous lorsque les contacts sont séparés en raison de certaines conditions anormales, un arc est formé entre les contacts, l'arc est produit en raison de l'ionisation des ions métalliques et dépend beaucoup du matériau de contacts.

L'interruption d'arc dans les ampoules à vide est différente des autres types de disjoncteurs . La séparation des contacts provoque la libération de vapeur qui se remplit dans l'espace de contact. Il se compose d'ions positifs libérés du matériau de contact. La densité de vapeur dépend du courant dans l'arc. Lorsque le courant diminue, le taux de dégagement de vapeur diminue, et après le courant nul, le milieu retrouve sa rigidité diélectrique si la densité de vapeur est réduite.

Lorsque le courant à interrompre est très faible dans le vide, l'arc a plusieurs chemins parallèles. Le courant total est divisé en de nombreux arcs parallèles qui se repoussent et se répartissent sur la surface de contact. C'est ce qu'on appelle un arc diffus qui peut être interrompu facilement.

À des valeurs de courant élevées, l'arc se concentre dans une petite région. Il provoque une vaporisation rapide de la surface de contact. L'interruption de l'arc est possible si l'arc reste dans un état diffus. S'il est rapidement retiré de la surface de contact, l'arc sera réamorcé.

L'extinction d'arc dans les disjoncteurs à vide est fortement influencée par le matériau et la forme des contacts et la technique de prise en compte de la vapeur métallique. La trajectoire de l'arc est maintenue en mouvement afin que la température en un point ne soit pas élevée.

Après la dernière interruption de l'arc, il y a une formation rapide de la rigidité diélectrique qui est particulière au casse-vide. Ils conviennent à la commutation de condensateurs car ils donneront une performance sans re-strick. Le faible courant est interrompu avant le zéro du courant naturel, ce qui peut provoquer un hachage dont le niveau dépend du matériau de contact.

Coupage actuel

Le coupure de courant dans le disjoncteur à vide se produit principalement dans les disjoncteurs à huile ainsi que dans l'air en raison de l'instabilité de la colonne d'arc. Dans les disjoncteurs à vide, la coupure de courant dépend principalement de la pression de vapeur ainsi que des propriétés d'émission d'électrons dans le matériau de contact. Ainsi, le niveau de hachage également influencé par la conductivité thermique, lorsque la conductivité thermique est inférieure, le niveau de hachage sera inférieur.

Il est possible de diminuer le niveau actuel auquel le hachage se produit en sélectionnant un matériau de contact pour fournir suffisamment de vapeur de métal pour laisser le courant s'approcher d'une valeur extrêmement faible, cependant, cela n'est pas souvent fait car cela affecte mal la puissance diélectrique.

Propriétés des disjoncteurs à vide

Le milieu isolant du disjoncteur à vide est élevé pour l'extinction de l'arc par rapport aux autres types de disjoncteurs. La pression dans l'ampoule à vide est d'environ 10-4 torrent, ce qui comprend très peu de molécules à l'intérieur de l'interrupteur. Ce disjoncteur a principalement deux propriétés extraordinaires comme les suivantes.

Par rapport aux autres milieux isolants utilisés dans les disjoncteurs, ce disjoncteur est un milieu diélectrique supérieur. Il est supérieur par rapport aux autres médias en dehors du SF6 et de l'air car ils sont utilisés à haute pression.

Une fois qu'un arc est ouvert séparément en déplaçant les contacts dans le vide, une coupure se produit au zéro du courant principal. Par l'interruption de cet arc, leur rigidité diélectrique augmentera jusqu'à mille fois par rapport aux autres types de disjoncteurs.

Ces propriétés rendront les disjoncteurs plus performants, moins lourds et moins coûteux. La durée de vie de ces disjoncteurs est élevée par rapport à d’autres disjoncteurs et ils ne nécessitent aucun entretien.

“redresseur demi-onde à tension d'ondulation ”

Les pièces du disjoncteur à vide sont les interrupteurs à vide, les bornes, les connexions flexibles, les isolateurs de support, la tige de commande, la barre de liaison, le changement de fonctionnement commun, le maïs de fonctionnement, la came de verrouillage, la fabrication du ressort, le ressort de rupture, le ressort de chargement et le lien principal.

Il y a différents types de disjoncteurs à vide sont disponibles en fonction des fabricants décrits ci-dessous.

Disjoncteur sous vide Mitsubishi

Ces disjoncteurs sont fabriqués par Mitsubishi Electric. Ils offrent une sécurité, une fiabilité et une protection élevées de l'environnement. Les VCB Mitsubishi présentent les caractéristiques suivantes.

La gamme de produits est large
Aucune exigence pour les six matières dangereuses particulières.
Le nom du matériau est illustré sur les principales pièces en plastique
La structure est pliable pour monter le cadre
Entretien facile

Disjoncteur à vide Siemens

Les disjoncteurs à vide Siemens sont SION 3AE5 qui sont utilisés dans toutes les applications de commutation typiques comme dans les réseaux industriels et la distribution d'énergie moyenne tension allant des courants de court-circuit et de la charge de commutation aux sections de jeu de barres ou au réseau de connexion. Leur structure solide comprenant les dimensions les plus faibles de profondeur et de largeur aidera à réduire la nécessité de différents panneaux.

Ainsi, ces disjoncteurs peuvent être obtenus via un interrupteur de mise à la terre en option pour les versions enfichables et le montage fixe. Les principales caractéristiques de ce disjoncteur sont les suivantes.

Très simple à installer dans un tableau moyenne tension isolé dans l'air
La fiabilité est élevée
Le design est compact
Commutation à distance via la télécommande
Les coûts de planification sont faibles
La durée de vie est longue
L'entretien est facile

Test de disjoncteur sous vide

En général, les tests de disjoncteurs sont principalement utilisés pour tester à la fois les performances des mécanismes de commutation séparés ainsi que la synchronisation du système de déclenchement global. Une fois que les ampoules à vide sont conçues autrement utilisées dans le champ, trois types de tests sont principalement utilisés pour authentifier leur fonction, comme la résistance de contact, la tenue à potentiel élevé et le test de taux de fuite.

Différence entre l'unité de contacteur à vide et le disjoncteur à vide

Un disjoncteur à vide déclenche une erreur comme un défaut à la terre, un court-circuit, une surtension / sous-tension. Un contacteur est généralement réalisé en série grâce à un fusible qui permet d'éviter le courant de défaut. La principale différence entre l'unité de contacteur à vide et le disjoncteur à vide est répertoriée ci-dessous en fonction de différentes caractéristiques.

Disjoncteur à vide	Unité de contacteur de vide
La capacité de commutation est, elle commute les courants de faibles valeurs à courant de court-circuit du système complet	Faites passer les courants de valeurs très faibles à Capacité de coupure du contacteur à vide sans fusibles. Les fusibles fonctionnent pour des courants plus élevés par rapport à la capacité de coupure du contacteur à vide uniquement, jusqu'à la capacité de perturbation du fusible
L'endurance est élevée pour la mécanique	L'endurance est extrêmement élevée pour les processus mécaniques comme 1.000.000 de processus jusqu'à 630A
L'endurance est élevée pour l'électricité est élevée comme un vide qui varie de 10k à 50k actions au courant continu nominal. Pour le vide, il est de 30 à 100 opérations à pleine capacité de court-circuit.	Le courant continu de commutation extrêmement élevé varie de 450000 à 1000000 actions jusqu'à 630 A. Courant de court-circuit de commutation, données d'endurance non établies en court-circuit coupure de courant nécessitant le remplacement des fusibles
Celles-ci ne sont pas applicables pour les applications à endurance extrêmement élevée.	Ceux-ci sont utilisés pour les opérations de commutation extrêmement fréquentes
Il fonctionne électriquement	Il fonctionne uniquement électrique
Il est verrouillé mécaniquement car le disjoncteur reste fermé en cas de perte de tension du système.	Habituellement, le contacteur à vide se déverrouille une fois la tension du système est perdue le contacteur de vide se verrouille une fois que la tension du système revient
Il utilise des relais de protection	Il utilise des relais de protection pour la protection contre les surcharges et des fusibles pour la protection des courts-circuits
Le court-circuit laisse passer l'énergie est faible	Le court-circuit laisse passer l'énergie est faible
L'opération à distance convient	L'opération à distance convient
L'alimentation de contrôle est utilisée pour le fonctionnement du disjoncteur, des relais de protection et des appareils de chauffage	L'alimentation de commande est utilisée pour le fonctionnement du contacteur, des relais de protection et des appareils de chauffage
Il utilise une plus grande surface	Il utilise moins de surface
Son coût est élevé	Son coût est modéré
Son entretien est moyen	Son entretien est faible.

Avantages de VCB

Le vide offre la plus grande force isolante. Il a donc des propriétés d'extinction d'arc extrêmement supérieures à celles de tout autre support.

Le disjoncteur à vide a une longue durée de vie.
Contrairement au disjoncteur à huile (OCB) ou au disjoncteur à jet d'air (ABCB), l'explosion du VCB est évitée. Cela améliore la sécurité du personnel d'exploitation.
Aucun risque d'incendie
Le disjoncteur à vide fonctionne rapidement et est donc idéal pour l'élimination des défauts. VCB convient pour un fonctionnement répété.
Les disjoncteurs à vide ne nécessitent pratiquement aucun entretien.
Pas de rejet de gaz dans l'atmosphère et fonctionnement silencieux.

Inconvénients du VCB

Le principal inconvénient du VCB est qu'il n'est pas économique à des tensions supérieures à 38 kV.
Le coût du disjoncteur devient excessif à des tensions plus élevées. Cela est dû au fait qu'à des tensions élevées (au-dessus de 38 kV), plus de deux numéros de disjoncteurs doivent être connectés en série.
De plus, la production de VCB n'est pas rentable si elle est produite en petites quantités.

Applications du disjoncteur à vide

Le disjoncteur à vide est aujourd'hui reconnu comme la technologie d'interruption de courant la plus fiable pour les appareillages moyenne tension. Il nécessite un minimum d'entretien par rapport aux autres technologies de disjoncteurs.

La technologie est principalement adaptée aux applications de moyenne tension. La technologie du vide a été développée pour des tensions plus élevées, mais elle n'est pas commercialement possible. Les disjoncteurs à vide sont utilisés dans les appareillages à revêtement métallique et également dans les disjoncteurs à boîtier en porcelaine.

Ainsi, il s'agit de Fonctionnement du disjoncteur à vide (VCB) et applications. Nous espérons que vous avez une meilleure compréhension de ce concept. De plus, tout doute concernant ce concept ou la mise en œuvre idées de projets électriques et électroniques , veuillez donner votre avis en commentant dans la section des commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, Quel est le principe de fonctionnement de VCB ?