Pienjännitekuormankytkinten tasavirran katkaisukyky

Diplomityössä tutkittiin pienjännitteellä käytettävien kuormankytkinten kykyä katkaista tasavirtaa. Tavoitteena oli selvittää erilaisten kuormankytkinten tasavirran katkaisukykyyn vaikuttavien tekijöiden tärkeimmät ominaispiirteet. Tämä tapahtui teoreettisten tarkastelujen, mallinnusten ja simulointien avulla. Työ suoritettiin ABB Oy Pienjännitekojeet-yksikössä Vaasassa. Tasavirran katkaisuun ja kytkentään on suunniteltu sähkömekaanisia kytkinlaitteita. Virran katkaisu ei ole yksinkertaista, koska katkaisussa esiintyvä valokaari estää kytkinlaitteen virtaa menemästä nollaan. Tästä syystä virran katkaisussa tärkein vaihe on valokaaren sammutus. Tasavirralla sammutus on vaikeampaa kuin vaihtovirralla, koska virta ei mene itsestään nollaan. Siksi valokaaren sammutus ei ole mahdollinen virran luonnollisessa nollakohdassa vaan virta on keinotekoisesti pakotettava nollaan. Valokaaren sammutus oli diplomityön keskeisin tutkimuskohde. Työssä tutkittiin monia valokaaren sammutukseen vaikuttavia tekijöitä. Niistä tärkeimmät olivat sammutuslevyjen määrä ja asettelu, virtatien muoto ja kestomagneettien käyttäminen. Eri tekijöiden vaikutuksia tutkittiin simuloimalla COMSOL Multiphysics® -ohjelmalla kuormankytkimien malleja. Simulointien tulosten perusteella voidaan todeta, että eri tekijöiden vaikutuksia tasavirran katkaisuun voidaan tutkia simulointimallien avulla. Diplomityön tavoite on siis saavutettu. Simulointimalleja on kuitenkin mahdollista kehittää fysikaalisesti tarkemmiksi ja luotettavammiksi. Näin voidaan paremmin tutkia todellisten kuormankytkinten tasavirran katkaisua.