Veitsikoskettimen sulkeminen oikosulkua vastaan

Abstract

Yli 63 ampeerin kuormankytkimissä sekä kytkinvarokkeissa käytetään yleisesti veitsikoskettimia niiden tarjoaman hyvän oikosulun sulkemiskyvyn vuoksi. Riittävän oikosulun sulkemiskyvyn omaavan kytkimen kehittäminen vaikeutuu huomattavasti kytkimen nimellisvirran kasvaessa. Kytkimen oikosulun sulkemiskyvyn ilmoittaa kytkimen valmistaja, mutta sulkemiskyvyn mittaamiseen käytettävät testiolosuhteet ja vaatimukset määritellään IEC 60947 ja UL 98 -standardeissa.

Tässä tutkimuksessa on tarkasteltu veitsikosketinrakenteella varustetun kytkimen oikosulkua vastaan sulkemista. Kirjallisuudesta on kerätty tietoa kytkimen suunnittelussa huomioitavista seikoista sekä syistä, jotka vaikuttavat mahdolliseen kytkimen kiinnihitsautumiseen. Ongelmaa on lähestytty myös tarkastelemalla prototyyppikytkimelle tehtyä oikosulkukoetta. Tutkimuksessa on myös ehdotettu mahdollisia kokeita, joita tekemällä voisi selventää oikosulun aikana esiintyviä ilmiöitä.

Tutkimuksessa on simulointia hyväksikäyttäen tarkasteltu sekä veitsikoskettimen geometrian että virran epätasaisen jakautumisen rinnakkaisten koskettimien välille vaikutusta kosketinpaineeseen. Tulevia kytkinmalleja silmälläpitäen erittäin mielenkiintoinen huomio on rinnakkaisten vaiheiden virtojen vaikutus toisten vaiheiden kosketinpaineeseen. Kun rinnakkaisten vaiheiden veitsikosketinpaketit on sijoitettu kytkimessä toistensa suhteen siten, että koskettimien veitset ovat kaikki rinnakkain, ja kun tällöin kahdessa rinnakkaisessa vaiheessa kulkee samansuuntainen virta, saattaa kosketinpainetta kasvattava sähkömagneettinen voima jäädä mitättömän pieneksi keskenään toistensa suhteen lähinnä olevissa koskettimissa. Tehtyjen simulointien mukaan kääntämällä kosketinpaketteja sekä koskettimien liikesuuntaa 90 astetta toistensa suhteen saadaan sähkömagneettinen kosketinpainetta kasvattava voima maksimoitua kaikilla koskettimilla.