Kerntechnologien von Schaltgeräten

Mar 11, 2026

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Während des Ausschaltvorgangs, wenn sich die Kontakte trennen, verringert sich die Kontaktfläche, was zu einer Erhöhung der Stromdichte und des Kontaktwiderstands führt; Dies führt zu einem Temperaturanstieg und löst thermionische Emission aus. Gleichzeitig erzeugt der extrem schmale Spalt zwischen den Kontakten eine außergewöhnlich hohe elektrische Feldstärke, die eine Feldemission induziert. Die durch diese thermionischen und Feldemissionen erzeugten freien Elektronen beschleunigen sich unter dem Einfluss des elektrischen Feldes und bilden durch ionisierende Kollisionen einen leitenden Kanal. Sobald sich der Lichtbogen gebildet hat, wird die thermische Ionisierung -angetrieben durch die hohen Temperaturen- zum Hauptfaktor, der die Verbrennung des Lichtbogens aufrechterhält.

 

Zu den gängigen Löschmethoden für Lichtbögen, die in Schaltgeräten eingesetzt werden, gehören die Löschung durch mechanische Kraft, das Ausblasen des dielektrischen Lichtbogens, die Löschung durch Kühlung, die Löschung von Kurzlichtbögen, die Löschung mit mehreren Unterbrechungen, die Löschung von parallelen Widerständen und die Verwendung neuartiger dielektrischer Medien. Durch mechanische Kraftlöschung-wie die „Rapid-draw“-Methode-wird der Lichtbogen gelöscht, indem die Kontakte schnell getrennt werden, um die Lichtbogensäule zu verlängern. Beim dielektrischen Lichtbogenblasen wird unter Druck stehendes Gas oder Öl verwendet, das in den Lichtbogenspalt geleitet wird. Diese Technik umfasst sowohl axiale Blas- als auch Querblaskonfigurationen. Durch die Kühlungslöschung wird die thermische Ionisierung abgeschwächt, indem die Temperatur des Lichtbogens gesenkt wird. Bei der Kurzlichtbogenlöschung wird ein Metalllichtbogenteilungsgitter verwendet, um einen einzelnen langen Lichtbogen in eine Reihe kürzerer Lichtbögen zu segmentieren. Dabei wird der Nahkathodeneffekt genutzt, um den Stromfluss zu begrenzen und den Lichtbogen zu löschen.

 

Die Auslöschung mehrerer Unterbrechungen reduziert die Wiederherstellungsspannung an jeder einzelnen Kontaktlücke, indem mehrere Lücken in Reihe angeordnet werden. Bei der Parallelwiderstandslöschung wird ein Widerstand parallel über die Hauptkontaktstrecke geschaltet, um die Lichtbogenlöschbedingungen zu verbessern und Schaltüberspannungen zu begrenzen. Schließlich beinhaltet die Einführung neuartiger Medien die Verwendung hochwertiger lichtbogenlöschender Substanzen wie SF6-Gas oder Vakuum.

Die Löschung eines Wechselstromlichtbogens wird durch das Zusammenspiel zwischen dem Wiederherstellungsprozess der Durchschlagsfestigkeit innerhalb der Lichtbogenstrecke und dem Wiederherstellungsprozess der Spannung über der Lücke bestimmt; Wenn ersterer größer ist als letzterer, hört der Lichtbogen auf, erneut zu zünden.

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