Итак, как известно, вакуумные технологии начали получать интенсивное распространение в 70-е годы в силу своих преимуществ, которые они обеспечивают: малые габариты оборудования, большая безопасность и высокая износостойкость. Не смотря на то, что вакуум, теоретически, является идеальной диэлектрической средой, он никогда не бывает идеальным и в любом случае имеет предел электрической прочности. Отключение в вакууме является довольно специфичным процессом в силу совершенно особых характеристик электрической дуги в вакууме, и до сих пор область применения вакуума остается ограниченной по напряжению.

Для достижения эффективного отключения все разработчики и изготовители сталкивались с необходимостью выполнять одни и те же требования:

-  уменьшить влияние обрыва тока, чтобы ограничить перенапряжения;

-  стремиться предотвратить раннюю эрозию контактов, чтобы обеспечить высокую износостойкость;

-   замедлить возникновение режима сфокусированной дуги, чтобы повысить отключающую способность;

- ограничить образование паров металла, чтобы предотвратить повторные пробои;

-  поддерживать вакуум для обеспечения рабочих характеристик отключающего устройства в течение его срока службы.

Разработки оборудования велись, в основном, по двум направлениям: состав контактного материала и контроль дуги с помощью магнитного поля. В зависимости от используемого типа магнитного поля различают две технологии: технология использования радиального магнитного поля и технология использования аксиального магнитного поля.

Технология использования радиального магнитного поля. Поле создает ток, циркулирующий в используемых для этого электродах. В случае возникновения сфокусированной дуги  ее основания совершают круговое движение, тепло распределяется равномерно, в результате чего ограничивается эрозия и плотность паров металла. В диффузном режиме дуги пятна свободно перемещаются по поверхности катода, как если бы это был диск из твердого материала. Достаточно сложная форма электродов, необходимая для этой технологии, затрудняет обеспечение электрической прочности между электродами.

Технология использования аксиального магнитного поля. При приложении аксиального магнитного поля электронам и ионам задается спиральная траектория движения вдоль линий магнитного поля, которая стабилизирует дугу в диффузном режиме и препятствует возникновению режима сфокусированной дуги. Это предотвращает, таким образом, появление анодного пятна, и эрозия, по-прежнему, остается ограниченной, что позволяет обеспечить высокую отключающую способность. Это магнитное поле создается с помощью внутренних или внешних витков колбы, по которым постоянно проходит ток. Внутренние витки должны быть защищены от действия дуги.  Для внешних витков этот риск исключен, но в этом случае из-за их большего размера увеличиваются тепловые потери, и возникает необходимость ввода ограничений в связи с опасностью перегрева.

Что касается материала, то для сохранения качества вакуума необходимо, чтобы материалы, используемые для контактов и поверхностей, контактирующих с вакуумом, были очень чистыми и не содержали газа. Материал контактов имеет большое значение, так как давление насыщающего пара в колбе не должно быть слишком большим или слишком низким.

Резюмируя, хочется отметить, что эта технология отключения позволяет сегодня изготавливать устройства, обладающие большой коммутационной износостойкостью при переходном восстанавливающемся напряжении  с очень крутым фронтом. Данная технология чаще всего используется в сетях среднего  напряжения: в настоящее время имеются выключатели общего применения, рассчитанные на различные варианты использования. Они применяются для защиты и управления: кабелей и воздушных линий, трансформаторов, одиночных конденсаторных батарей, двигателей и шунтирующих индуктивностей.

Примечание:

При отключении емкостного тока электрическая прочность в вакууме после отключения носит случайный характер, что приводит к риску возникновения значительного повторного пробоя.

При использовании вакуумных выключателей есть риск сваривания контактов, в частности, после включения при коротком замыкании.

Для управления двигателями необходимо принимать особые меры предосторожности, так как вакуумные выключатели или контакторы обеспечивают отключение тока высокой частоты (явления повторного зажигания) и, таким образом, создают перенапряжение.

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber