لقد أثرت مشكلة الجهد الزائد لقواطع الدائرة الفراغية على سرعة تطورها إلى حد ما. ولذلك، فمن الضروري للغاية دراسة واستكشاف أسباب الجهد الزائد واتخاذ بعض التدابير الوقائية بالاشتراك مع ممارسة الإنتاج.
1 أنواع توليد الجهد الزائد
1.1 قطع الجهد الزائد
عندما يقطع قاطع الدائرة الفراغية تيارًا مترددًا صغيرًا، بسبب غرفة إطفاء القوس نفسها، وعندما ينخفض التيار من قيمة الذروة ولكنه لا يصل إلى نقطة الصفر الطبيعية، ينطفئ القوس وينقطع التيار فجأة. سوف تولد الطاقة الكهرومغناطيسية المتبقية على الحمل الحثي جهدًا زائدًا، وهو ما نسميه الجهد الزائد المقطوع. لا يقتصر قطع الجهد الزائد على قواطع الدائرة الكهربائية. توجد أيضًا قواطع دوائر الوسائط الأخرى، ولكن من المرجح أن تحدث قواطع دوائر مفرغة، خاصة عند كسر التيارات الحثية الصغيرة. ستكون قيمة القطع ومضاعف التيار الزائد أعلى، مما قد يسبب ضررًا لنظام الطاقة، وخاصة الأجهزة الكهربائية ذات الجهد العالي.
1.2 الجهد الزائد المتكرر عندما يقوم قاطع الدائرة الفراغية بكسر تيار حثي كبير (مثل تيار بدء المحرك، وما إلى ذلك)، حتى لو لم يكن الجهد الزائد مشكلة، فغالبًا ما تحدث مخاطر الجهد الزائد، مما يؤدي إلى كسر العزل بين المحرك المنعطفات. يحدث هذا بشكل رئيسي بسبب الجهد الزائد الناتج عن الضربات المتعددة لقاطع الدائرة الفراغية، وهو ما يسمى الجهد الزائد المتكرر. لكي يحدث الجهد الزائد المتعدد الضربات يجب توافر العديد من الشروط، لذا فإن احتمال حدوثه ضئيل جداً، ولكن بمجرد حدوثه لا يمكن الاستهانة بضرره، لذا يجب اتخاذ الإجراءات الوقائية اللازمة.
1.3 الجهد الزائد للحمل بالسعة
تتمتع قواطع الدائرة الفراغية بأداء أفضل من الأنواع الأخرى من قواطع الدائرة في كسر الأحمال السعوية، ولكن عند تبديل مجموعات مكثفات الطاقة، نظرًا لقوة الاسترداد غير المستقرة لفجوة قاطع الدائرة الفراغية بعد القوس وانخفاض مستوى جهد تحمل التيار المستمر، قد يحدث انهيار ، مما أدى إلى الجهد الزائد.
2 التدابير الوقائية
سيؤدي الجهد الزائد الناتج أثناء استخدام قواطع الدائرة الكهربائية إلى الإضرار بعزل معدات الطاقة. ولذلك، ينبغي اتخاذ التدابير المقابلة وفقا لنوع الجهد الزائد لتقليل توليد الجهد الزائد وتقليل قيمة الجهد الزائد. بالإضافة إلى المشاكل في عملية تصنيع قواطع الدائرة الفراغية، يمكن تركيب أجهزة حماية لتغيير معلمات الحمل لتحقيق الغرض.
2.1 حماية المكثفات إن توصيل المكثفات بالتوازي مع نهاية الحمل الحثي يمكن أن يقلل بشكل فعال من مقاومة الحمل، وبالتالي يقلل من سعة قطع الجهد الزائد، ويمكن أن يبطئ أيضًا انحدار جبهة الجهد الزائد. هذا لا يمكن أن يحمي الحمل الحثي من تلف الجهد الزائد المقطوع فحسب، بل يقلل أيضًا من الضرر الناتج عن الجهد الزائد المتكرر لعزل المحرك. يتم توصيل قاطع الدائرة الكهربائية بالمحول أو المحرك بواسطة كابل. نظرًا لأن الكابل يحتوي على سعة موزعة كبيرة، فإن وظيفته تعادل مكثفًا متوازيًا، والتأثير جيد جدًا.
2.2 حماية المقاوم والمكثف توصيل المقاوم R والمكثف C على التوالي كعناصر حماية على التوازي عند طرف دخل الحمل لتشكيل مثبط الجهد الزائد RC. لا يستطيع المكثف إبطاء الانحدار المتزايد للجهد الزائد فحسب، بل يمكنه أيضًا تقليل مقاومة موجة الحمل، وبالتالي تقليل الجهد الزائد المقطوع. دور المقاوم هو: عندما يتم قطع التيار، فإن وجوده يزيد من معامل التوهين لدائرة التفريغ عالية التردد، مما يمكن أن يقلل من عدد عمليات إعادة الإشعال ويقلل الجهد الزائد الناجم عن عمليات إعادة الإشعال المتعددة، بل ويمكن أن يمنع بشكل فعال حدوث. يعد استخدام المكثف RC لحماية الأحمال مثل المحركات هو الأفضل.
2.3 حماية المقاوم غير الخطية
(1) استخدم مانعة الصواعق العادية بالتوازي مع مكثف. يمكن لمانع الصواعق العادي أن يحد من سعة الجهد الزائد، ويمكن استخدام المكثف لإبطاء انحدار ارتفاع الجهد الزائد.
(2) استخدم مانعة الصواعق المصنوعة من أكسيد المعدن، والتي تستخدم مكثف ZnO وهي مانعة للصواعق بدون فجوة إطفاء القوس. لديها الخصائص المستقرة لترانزستور أشباه الموصلات. في ظل جهد التشغيل العادي، تكون المقاومة كبيرة والتيار صغير. عندما يزيد الجهد إلى قيمة معينة، تنخفض المقاومة، مما يظهر خاصية مستقرة. تجدر الإشارة إلى أنه عند استخدام مانعة الصواعق المصنوعة من أكسيد المعدن للحماية من الجهد الزائد، يجب أن يكون نموذجها متوافقًا مع جهد النظام ويجب أن يتطابق بشكل صحيح مع الحمل الحثي أو سعة بنك المكثف.
2.4 الحماية الاستقرائية يتم توصيل مثبط الجهد الزائد LR الذي يتكون من ملف مفاعلة متسلسل (أو مغو مشبع) ومقاوم على التوازي بين قاطع الدائرة الفراغية وكابل إمداد طاقة المحرك لقمع الانحدار المتزايد وقيمة الذروة للجهد الزائد.