Comment fonctionnent les disjoncteurs à vide ?
Videdisjoncteurssont souvent utilisés dans les systèmes électriques haute tension pour remplir la même fonction que les disjoncteurs du tableau électrique d'une maison. La principale fonction d'un disjoncteur à vide est de couper l'alimentation des prises électriques en cas de court-circuit ou de dysfonctionnement électrique, afin de permettre la déconnexion manuelle des circuits pour leur réparation. Une caractéristique notable de Disjoncteurs à vide c'est qu'ils contiennent des espaces évacués.
Notions de base sur les disjoncteurs
Pour comprendre comment fonctionnent les disjoncteurs à videIl est important de comprendre d'abord le fonctionnement des disjoncteurs classiques. Les disjoncteurs classiques sont constitués de deux contacts métalliques reliés entre eux par un mécanisme à ressort qui fait office de déclencheur.
Le mécanisme de déclenchement à ressort contient un capteur de chaleur mécanique qui surveille le niveau d'électricité circulant dans les prises électriques. Ce capteur déclenche le disjoncteur lorsque la température augmente en raison d'une surcharge des conducteurs électriques.
Un capteur magnétique sur le mécanisme de déclenchement à ressort déclenche le disjoncteur en cas de court-circuit. Ce mécanisme permet de contrôler les surcharges et les courts-circuits en séparant les contacts pour interrompre le flux électrique dans le circuit.
Puissance du vide
Comme leur nom l'indique, les disjoncteurs à vide contiennent du vide entre les contacts. Le vide est simplement un espace vide, exempt de tout solide, liquide ou gaz. Le vide est l'un des meilleurs isolants disponibles. Il ne laisse pas de place à la formation d'arcs électriques et l'électricité ne peut pas passer à travers le vide. Le vide est donc un moyen d'extinction d'arc approprié. Certains disjoncteurs haute tension utilisent un jet d'air à haute pression pour disperser les arcs. D'autres sont remplis d'une huile spéciale qui empêche la formation d'arcs. L'un des inconvénients majeurs des disjoncteurs à air comprimé est leur grande complexité. En revanche, les disjoncteurs à huile sont inflammables et hautement toxiques en cas de fuite d'huile.
Problème d'arc électrique
DisjoncteursUn arc électrique se produit souvent entre les contacts pendant quelques microsecondes lorsqu'ils se déclenchent, les séparant ainsi. L'arc électrique du disjoncteur peut ioniser l'air et le rendre conducteur d'électricité, ou permettre à l'électricité de passer outre le disjoncteur. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles les systèmes haute tension utilisent des disjoncteurs à vide, car ils ne peuvent pas être ionisés, ce qui permet au courant de passer outre le disjoncteur. Bien que le vide soitdisjoncteursils subissent également des arcs électriques, l'électricité ne pouvant pas passer le disjoncteur avant que les contacts ne s'éloignent l'un de l'autre.
Principe de fonctionnement du disjoncteur à vide
Il a une construction très simple par rapport à undisjoncteur à airou un disjoncteur à huile. Dans un disjoncteur à vide (VCBLes contacts conducteurs de courant sont séparés sous vide. La séparation des contacts et l'interruption de l'arc se produisent dans une chambre à vide du disjoncteur à vide, appelée interrupteur à vide.
L'enveloppe extérieure d'un interrupteur à vide est généralement en verre, ce qui facilite son inspection de l'extérieur. Un écran anti-projections, généralement en acier inoxydable, est placé entre les contacts et l'enveloppe afin d'empêcher les vapeurs métalliques d'atteindre l'enveloppe, réduisant ainsi la résistance au claquage entre les contacts.
À l'intérieur du blindage anti-pulvérisation, le VCB comporte un contact fixe et un contact mobile. La distance entre les contacts est comprise entre 5 et 10 mm, selon la tension de fonctionnement.
Le soufflet métallique en acier inoxydable sert au déplacement du contact inférieur. Les alliages cuivre-bismuth, cuivre-plomb et cuivre-chrome sont parmi les matériaux de contact utilisés.
L'extrémité inférieure du disjoncteur est fixée à un mécanisme à ressort ou à solénoïde de sorte que le soufflet métallique à l'intérieur de la chambre de l'interrupteur à vide puisse être déplacé vers le haut et vers le bas pendant les opérations de fermeture et d'ouverture respectivement.
Il est essentiel de comprendre l'arc d'un disjoncteur à vide pour comprendre le principe de fonctionnement d'un disjoncteur à vide. disjoncteurs Un arc électrique se forme par ionisation des particules présentes dans le milieu entre les contacts. Un arc électrique sous vide se forme par évaporation de la matière superficielle et se poursuit jusqu'au prochain instant de courant nul.
À l'instant zéro du courant, l'arc est éteint et les vapeurs du métal de contact se condensent à nouveau sur la surface de contact. Grâce à la rigidité diélectrique élevée du vide, l'arc sous vide peut être éteint dans un très petit espace de contact.
Le courant doit être interrompu à l'instant zéro, sinon des transitoires de haute tension seront induits par le hachage du courant. Par conséquent, pour une interruption réussie de l'arc, celui-ci doit être stable avant l'instant zéro.
La stabilité de l'arc dépend fortement du matériau des contacts. Ainsi, le processus d'extinction de l'arc dans un disjoncteur à courant résiduel (VCB) dépend du matériau et de la forme des contacts, ainsi que de la méthode de condensation des vapeurs métalliques. La surface de contact est conçue de manière à ce que la racine de l'arc se déplace constamment, de sorte que la température en un point du contact n'atteigne pas une valeur trop élevée.
Applications
Disjoncteurs à videLes disjoncteurs à air comprimé, les disjoncteurs à air comprimé et les disjoncteurs à bain d'huile sont tous très performants sur les lignes de transport, car ces systèmes électriques se déclenchent rarement. De plus, ces trois types de disjoncteurs nécessitent un entretien minimal pour les applications sur lignes de transport. Cependant, les disjoncteurs à vide sont plus performants que les deux autres types de disjoncteurs pour gérer les pics et les surtensions. De plus, ils sont bien plus performants dans les applications haute tension qui nécessitent des connexions et des déconnexions fréquentes des systèmes électriques.
Disjoncteurssont des composants électriques essentiels car ils aident à minimiser les effets de la température et des surtensions sur les appareils électriques.
