Was ist die wahre Bedeutung des Luft-in-Luft-Schalters?

In Niederspannungs-Stromverteilungssystemen ist „Luftschalter“ ein weit verbreiteter umgangssprachlicher Begriff; Sein offizieller Name ist Niederspannungs-Leistungsschalter oder automatischer Luft-Leistungsschalter. Mit „Luft“ ist hier nicht gemeint, dass der Schalter Strom durch Luft leitet, sondern dass das Lichtbogenlöschmedium zwischen den Kontakten Luft ist, wenn der Leistungsschalter den Stromkreis unterbricht.

 

Aus elektrotechnischer Sicht wird der Begriff „Luft“ hauptsächlich zur Unterscheidung der Art der Isolierung und des Lichtbogenlöschmediums verwendet, das der Leistungsschalter bei der Stromunterbrechung verwendet. Das Kontaktsystem eines Luftschalters arbeitet in einer Luftumgebung mit atmosphärischem Druck und beruht auf den isolierenden Eigenschaften der Luft selbst und einer speziell entwickelten Lichtbogenlöschstruktur zum Löschen des Lichtbogens. Diese Eigenschaft unterscheidet ihn deutlich von Vakuum-Leistungsschaltern, SF₆-Leistungsschaltern usw.

 

 

Ein Luftschalter ist ein Schalterschutzgerät, das für Niederspannungssysteme von 400 V und darunter geeignet ist und Anschluss-, Trenn-, Steuerungs- und mehrere Schutzfunktionen integriert. Es kann zur Steuerung des Ein-/Aus-Zustands normaler Lastkreise sowie für seltenes Motorstarten verwendet werden und unterbricht automatisch die Stromversorgung, wenn in einem Stromkreis eine Fehlfunktion auftritt.

 

In Niederspannungs-Stromverteilungsnetzen und elektrischen Antriebssystemen übernehmen offene Leistungsschalter wichtige Aufgaben wie Überlastschutz, Kurzschlussschutz und Unterspannungsschutz und sind eine der Kernkomponenten für den sicheren Betrieb elektrischer Systeme.

 

Im Hinblick auf die Zuverlässigkeit elektrischer Verbindungen verfügen offene Leistungsschalter über eine große Anzahl elektrischer Kontakte, und ihre Materialien und Struktur wirken sich direkt auf die Schaltleistung, Lebensdauer und Sicherheit aus.

 

Der wesentliche Unterschied zwischen „Luft“- und Vakuum-Leistungsschaltern:

 

Luft-Leistungsschalter werden im Gegensatz zu Vakuum-Leistungsschaltern „Luft“ genannt:

 

Offene Leistungsschalter: Kontakte öffnen und schließen in atmosphärischer Luft; Der Lichtbogen wird im Luftmedium erzeugt und gedehnt, abgekühlt und gelöscht.

 

Vakuum-Leistungsschalter: Die Kontakte sind in einer Vakuum-Schaltkammer gekapselt, was nahezu keine Oxidation, eine längere Kontaktlebensdauer und eine höhere Schaltleistung zur Folge hat.

 

Da es sich bei dem Medium um Luft handelt, werden die Kontakte eines Luftleistungsschalters im Langzeitbetrieb unweigerlich durch Oxidation und Lichtbogenerosion beeinträchtigt.

 

Daher verwenden ihre Kontaktmaterialien typischerweise elektrische Silberkontakte oder zusammengesetzte Edelmetallstrukturen, um den Kontaktwiderstand zu verringern und die Haltbarkeit zu verbessern.

 

 

Automatische Leistungsschalter bestehen im Allgemeinen aus den folgenden fünf Kernteilen:

Kontaktieren Sie das Gerät

Lichtbogenlöschgerät

Auslösemechanismus

Übertragungsmechanismus

Schutzvorrichtung

 

Unter diesen ist das Kontaktsystem eine Schlüsselkomponente des Leistungsschalters und verwendet häufig Verbundkontakte oder feste Silberkontakte, um Leitfähigkeit und Lichtbogenbeständigkeit auszugleichen. In einigen Ausführungen werden auch bimetallische Silberkontakte verwendet, um die thermische Stabilität und Lebensdauer zu verbessern.

 

Bei einem Kurzschluss trennen sich die Kontakte schnell und es entsteht ein starker Lichtbogen in der Luft. Das Metallgitter in der Lichtbogenlöschkammer teilt und verlängert den Lichtbogen, während das umgebende Isoliermaterial verdampft und Wärme absorbiert, wodurch eine schnelle Lichtbogenlöschung und Strombegrenzung erreicht wird.

 

 

Leistungsschalter verfügen in der Regel über eine Doppelauslöseeinheit, die hauptsächlich die folgenden drei Auslösemethoden verwendet:

 

1. Elektromagnetische Auslösung (unverzögerter Schutz)

Wenn ein Kurzschluss oder ein starker Überlaststrom auftritt, erzeugt die Spule ein starkes Magnetfeld, das den Anker schnell anzieht und den Mechanismus auslöst, der die Hauptkontakte sofort öffnet.

 

2. Thermische Auslösung (inverser Zeitschutz)

Wenn es zu einer allgemeinen Überlastung kommt, verbiegt sich der Bimetallstreifen aufgrund der Hitze, wodurch die Unterbrechung des Stromkreises verzögert wird. Diese Bimetallstruktur hat im Prinzip ähnliche thermische Reaktionseigenschaften wie der Bimetall-Nietkontakt.

 

3. Unterspannungsauslösung

Wenn die Versorgungsspannung erheblich abfällt oder ganz verschwindet, öffnen sich die Kontakte automatisch, um zu verhindern, dass Geräte unter anormaler Spannung betrieben werden.
 

 

Die Sicherheit und Lebensdauer eines Leistungsschalters hängen maßgeblich von der Wahl des Kontaktmaterials ab. Aufgrund der Gefahr von Lichtbögen und Oxidation in der Luft verwenden Kontakte typischerweise ein silberhaltiges Edelmetallsystem, wie z. B. Switch Silver Contact oder Noble Metals Contact.

 

In Hochfrequenzschalt- oder Hochstromszenarien können Kaltkopf-Bimetallkontakte oder elektrische Präzisionskontakte verwendet werden, um ein Gleichgewicht zwischen Leitfähigkeit, mechanischer Festigkeit und Abriebfestigkeit zu erreichen.

 

Für Teile mit gleitendem oder augenblicklichem Kontakt,Elektrische SchiebekontakteBei der Konstruktion werden auch elektrische Federkontaktstrukturen berücksichtigt, um die Kontaktstabilität sicherzustellen.

 

 

Aus technischer Sicht spiegelt „Luft“ in „Luftleistungsschalter“ hauptsächlich die folgenden drei Bedeutungen wider:

Das Lichtbogenlöschmedium ist Luft, kein Vakuum oder gasförmiges Isoliermedium.

Die Kontakte arbeiten in einer Umgebung mit atmosphärischem Druck, was höhere Anforderungen an die Gestaltung des Kontaktmaterials erfordert.

Geeignet für Niederspannungssysteme und bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf Kosten, Struktur und Wartung.

 

Daher ist „Luft“ nicht einfach eine Namenskonvention, sondern eine allgemeine Zusammenfassung des Arbeitsmediums, der Anwendungsebene und des technischen Ansatzes des Leistungsschalters.

 

 

Als eines der grundlegendsten und wichtigsten elektrischen Schutzgeräte in Niederspannungs-Stromverteilungssystemen spiegelt das „Luft“ im Namen des Leistungsschalters sein Lichtbogenlöschprinzip und seine Betriebsumgebung genau wider. Da die Kontakte den Strom in der Luft unterbrechen, werden höhere Anforderungen an die Materialeigenschaften und die strukturelle Gestaltung der Kontaktstromkreise gestellt.

 

Durch die rationelle Auswahl von Edelmetall-Kontaktmaterialien und die Optimierung der Lichtbogenlöschstruktur und des Auslösemechanismus können offene Leistungsschalter den Strom unter komplexen Betriebsbedingungen zuverlässig unterbrechen und so eine stabile und sichere Grundlage für moderne Stromversorgungssysteme bieten.