Η ασυνήθιστη ιστορία ενός συμβατικού διακόπτη

Η εξέλιξη της προστατευτικής διάταξης: από την εποχή του Edison μέχρι σήμερα

Ο διακόπτης είναι τόσο γνωστός σε εμάς που φαίνεται ότι δεν υπάρχει τίποτα ενδιαφέρον για αυτό. Αλλά πριν ο μετασχηματιστής αποκτήσει τη μοντέρνα εμφάνισή του και εγκαταστάθηκε σε κάθε σπίτι, σε γραφεία, σχολεία, εμπορικά κέντρα και επιχειρήσεις, πέρασε μια μακρά εξέλιξη.

1836-1899

Ο διακόπτης κυκλώματος πρώτης γραμμής επινοήθηκε από την αμερικανική Charles Grafton Page. Το 1838 δημιούργησε έναν σπαστήρα - στην πραγματικότητα, μια δεξαμενή υδραργύρου με μια ράβδο επαφής. Καθώς αυξήθηκε το ρεύμα, εμφανίστηκε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, προκαλώντας την άνοδο της ράβδου από τον υδράργυρο. Το κύκλωμα άνοιξε και όταν το μαγνητικό πεδίο εξαφανίστηκε, όλα τα στοιχεία επέστρεψαν στις θέσεις τους.

Αργότερα πρωτοκολλήθηκαν ασφάλειες. Η συσκευή τους κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από τον Thomas Edison το 1880: ένα εύτηκτο ένθετο από φύλλο ή σύρμα τοποθετήθηκε σε γυάλινη φιάλη. Εξωτερικά, η ασφάλεια έμοιαζε με έναν οικείο λαμπτήρα, αλλά με φαινομενική πρωτοτυπία παρείχε μια διακοπή δικτύου κατά τη διάρκεια της υπερφόρτωσης: το ένθετο καίει - το κύκλωμα άνοιξε.

Στα τέλη του 19ου αιώνα, οι αυτόματοι διακόπτες κυκλώματος εμφανίστηκαν με αυτόματη προστασία από βραχυκύκλωμα. Ήταν μια συσκευή με ελατηριωτές επαφές, οι οποίες κρατούσαν στη θέση τους με ένα μάνδαλο. Κάτω από την επίδραση ενός ηλεκτρομαγνήτη, άνοιξε και ενεργοποίησε ένα ελατήριο θραύσης. Αυτή η αρχή αποδείχθηκε τόσο αποτελεσματική ώστε εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε βιομηχανικούς διακόπτες κυκλώματος.

Πυροβόλο όπλο Charles Charles

1900-1910

Στις αρχές του εικοστού αιώνα άρχισε στην Ευρώπη μια πραγματική έκρηξη των διακοπτών. Στην Παγκόσμια Έκθεση στο Παρίσι, Electric b. Schukkert στη Νυρεμβέργη "εισήγαγε τριφασική γεννήτρια με νέο διακόπτη.

Το περιοδικό «Ηλεκτρισμός» το 1902 ανέφερε: «Η δευτερεύουσα μεταγωγή ενός διακόπτη μετά την απομάκρυνση από το κύκλωμα είναι δυνατή μόνο όταν η αιτία του βραχυκυκλώματος ή άλλων ζημιών έχει πραγματικά εξαλειφθεί. Η συσκευή είναι πολύ ευαίσθητη. Λειτουργεί πάντα στο ίδιο ρεύμα. Μέσω ειδικής βίδας, η συσκευή μπορεί να παραδοθεί σε οποιονδήποτε αριθμό αμπέρ έως 2000 ".

Το 1910 εμφανίστηκε ένας διακόπτης με δύο ρελέ. Η συσκευή αποσυνδέθηκε αμέσως από το δίκτυο μόνο με μεγάλη συμφόρηση. Εάν η ισχύς στο δίκτυο αυξηθεί ελαφρά, ο διακόπτης ενεργοποιήθηκε με ρυθμιζόμενη καθυστέρηση.

Την ίδια περίοδο, οι εφευρέτες σκέφτονται πώς να λύσουν το πρόβλημα του ηλεκτρικού τόξου, το οποίο σχηματίζεται όταν οι επαφές ανοίγουν και καταστρέφουν τα στοιχεία του διακόπτη. Και ο Mikhail Dolivo-Dobrovolsky εφευρίσκει μια διάταξη τόξου: ένα μεταλλικό πλέγμα από μονωτικό υλικό με στενές σχισμές σβήνει ένα ηλεκτρικό τόξο με θραύση του σε μικρά μέρη.

Διακόπτες κυκλώματος στις αρχές του 20ού αιώνα

1911-1920

Το 1911, ο πρώτος διανομέας πετρελαίου παρουσιάστηκε σε έκθεση στο Τορίνο. Οι Γάλλοι κατέδειξαν δύο επιλογές ταυτόχρονα: τριφασικό στα 25 kV και μονοφασικό στα 45 kV με χωρητικότητα 10 kVA. Οι είσοδοι, τα συστήματα επαφής και τόξου σε έναν τέτοιο διακόπτη τοποθετήθηκαν σε μια γειωμένη δεξαμενή με λάδι, το οποίο ήταν υπό πίεση. Η δεξαμενή πετρελαίου εξυπηρετούσε όχι μόνο να σβήσει το τόξο, αλλά και να απομονώνει τα ενεργά μέρη.

Απλά, αξιόπιστα και φθηνά, αυτοί οι διακόπτες κυκλωμάτων είχαν επίσης αρκετά σημαντικά μειονεκτήματα: θα μπορούσαν να εκραγούν, ήταν επικίνδυνα για την πυρκαγιά και είχαν πολύ εντυπωσιακές διαστάσεις.

Το 1914, ο ίδιος Dolivo-Dobrovolsky εφευρέθηκε ένα απιονιστικό πλέγμα με ειδικούς ηλεκτρομαγνήτες για να τραβήξει ένα ηλεκτρικό τόξο μέσα στο διάκενο του θαλάμου τόξου. Η τεχνολογία βοηθά στην εξάλειψη του τόξου όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά.Η αρχή που εφαρμόστηκε πριν από 105 χρόνια εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε διακόπτες κυκλώματος.

1921-1945

Οι γερμανοί μηχανικοί Hugo Stotz και Heinrich Schachtner πραγματοποίησαν μια επανάσταση: συνδυάζοντας θερμικές και μαγνητικές μονάδες ταξιδίου σε μία και μοναδική επαναχρησιμοποιήσιμη μονάδα. Ως αποτέλεσμα, οι συσκευές άρχισαν να προστατεύουν όχι μόνο από υπερφόρτωση (όπως προκάλεσαν οι προκατόχους τους με μία θερμική απελευθέρωση), αλλά και από βραχυκύκλωμα. Τώρα, το ένθετο δεν χρειάζεται να αλλάξει μετά από κάθε λειτουργία - αρκεί να πιέσετε ένα κουμπί και να επανεκκινήσετε το διακόπτη.

Διακόπτης Hugo Stotz

Οι Γερμανοί έλαβαν το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την εφεύρεση το 1924 και τέσσερα χρόνια αργότερα εμφανίστηκε στην αγορά ο πρώτος σπονδυλωτός διακόπτης στον κόσμο, ο οποίος στη συνέχεια παράχθηκε χωρίς διαρθρωτικές αλλαγές για σχεδόν 30 χρόνια.

Διαφήμιση διακόπτη Hugo Stotz στη δεκαετία του '20 - 30 του XX αιώνα

Στη δεκαετία του 1930, αίθουσες τόξου για την κατάσβεση σπινθήρων που συμβαίνουν όταν ενεργοποιείται η συσκευή και εμφανίστηκαν και τα τακάκια επαφής από υλικά που περιέχουν άργυρο.

Σύμφωνα με τον Denis Nikitin, ειδικός μηχανικός - ένας από τους κορυφαίους κατασκευαστές και προμηθευτές ηλεκτρικής και φωτιστικής μηχανικής, στην εποχή μας, το καθαρό ασήμι δεν χρησιμοποιείται στην κατασκευή κυκλωμάτων λόγω του χαμηλού σημείου τήξης και της ταχείας καταστροφής κατά τη διάρκεια καύσης τόξου.

Στις σύγχρονες συσκευές, ένα κράμα αργύρου με μια πυρίμαχη ουσία (μεταλλική ή μη μεταλλική) χρησιμοποιείται για να αυξήσει την αντίσταση της ομάδας επαφής. Για παράδειγμα, οι διακόπτες σειρών χρησιμοποιούν συγκολλητικά από υλικό περιέχον αργύριο, το οποίο αυξάνει την αντίσταση φθοράς της ομάδας επαφής και μειώνει την αντίσταση μετάβασης. Κατά συνέπεια, η διάρκεια ζωής του αυτόματου διακόπτη αυξάνεται, η αξιοπιστία του αυξάνεται.

Hugo Stotz διπλώματος ευρεσιτεχνίας για διακόπτη κυκλώματος

Η διαφήμιση του Stotz ενεργοποιεί τις καρτ-ποστάλ

1946-1975

Στη Ρωσία, η ανάπτυξη της τεχνολογίας ακολούθησε μια ελαφρώς διαφορετική πορεία. Στην μεταπολεμική περίοδο, οι διακλαδωτές AB25 χρησιμοποιήθηκαν ευρέως. Οι απελευθερώσεις σε αυτές ήταν μόνο θερμικές, επομένως, αυτές οι συσκευές προστατεύονται αξιόπιστα μόνο από υπερφόρτωση.

Τα βραχυκυκλώματα έγιναν πρόβλημα: το ηλεκτρικό δίκτυο πρέπει να ανοίξει αμέσως, αλλά η πλάκα διμεταλλικής της θερμικής απελευθέρωσης χρειάζεται χρόνο για να ζεσταθεί και να λειτουργήσει. Ο διακόπτης ρεύματος βραχυκυκλώματος με μια τέτοια απελευθέρωση, βέβαια, αποσυνδέθηκε, αλλά μια πυρκαγιά στην καλωδίωση θα μπορούσε να ξεκινήσει νωρίτερα.

Όσο για τους τοίχους των Σοβιετικών κυκλωμάτων της δεκαετίας 1950-1960, αυτά περιείχαν ένα μικρό αριθμό πιάτων. Η αποτελεσματικότητα της εξαφάνισης τόξου σε αυτή την περίπτωση είναι χαμηλή λόγω μικρής σύνθλιψης.

Υπάρχουν πολύ περισσότερα πιάτα στους σύγχρονους θαλάμους τόξου, ενώ οι μηχανικοί προσπαθούν να βρουν τη βέλτιστη ισορροπία μεταξύ του αυξημένου αριθμού πλακών για την αποτελεσματικότητα του τόξου και της συμπαγούς λειτουργίας των αυτόματων διακοπτών.

Διακόπτες κυκλώματος στο πρώτο μισό του 20ου αιώνα

Αυτόματο διακόπτη STOTZ-KONTAKT από το 1952 της απελευθέρωσης

Διακόπτης ABB

Διακεκομικοί διακόπτες διαφήμισης στη Γερμανία στη δεκαετία του 70 του XX αιώνα

1976-1991

Κατά τα επόμενα 20 χρόνια, ο φορέας της ανάπτυξης των διακοπτών κυκλωμάτων στον κόσμο έχει μετατοπιστεί προς τη βελτίωση των επιδόσεων, τη βελτίωση των συστημάτων τόξου και επαφής, την εμφάνιση δίσκων. Αλλά στη χώρα μας, αυτή η περίοδος σηματοδοτήθηκε από τον πολλαπλασιασμό των διακοπτών AE1031.

Αυτόματος διακόπτης AE1031

Η απελευθέρωσή τους ήταν ακόμα μόνο θερμική, αλλά υπήρχε επίσης μια θεμελιώδης διαφορά - η απουσία ενός θαλάμου καύσης.

Όταν ενεργοποιείται η συσκευή, οι επαφές της αποκλίνουν σε μεγαλύτερη απόσταση από τις συσκευές της προηγούμενης γενιάς και το τόξο σβήνει. Αυτοί οι διακόπτες αντιμετωπίζουν το έργο τους και εξακολουθούν να βρίσκονται σε διαμερίσματα διαμερισμάτων οικιστικών κτιρίων.

AE1031 διακόπτη σε αποσυναρμολογημένη μορφή

"Είναι καλύτερο να αντικατασταθεί ένας τέτοιος διακόπτης με ένα σύγχρονο εξοπλισμένο με ηλεκτρομαγνητική απελευθέρωση και θάλαμο καύσης. Τα φορτία αυξήθηκαν σημαντικά και τα ρεύματα βραχυκυκλώματος αυξήθηκαν ", εξηγεί Ντένις Νικητίν (ΟΜΙΛΟΣ ΙΕΚ). - Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια των ηλεκτρικών δικτύων, οι αυτόματοι διακόπτες απαιτούν αξιόπιστη λειτουργία και ταχύτητα. Οι σύγχρονες συσκευές λειτουργούν με βραχυκύκλωμα σχεδόν αμέσως - σε 0,1 δευτερόλεπτα. "

Διευρυμένος θάλαμος τόξου του διακόπτη ισχύος VA47-60 IEK®

Από τη δεκαετία του 1990 αυτές τις μέρες

Στη δεκαετία του 1990 Η Ρωσία έχει σημειώσει τεράστια πρόοδο στον σχεδιασμό και την κατασκευή κυκλωμάτων, υιοθετώντας την καλύτερη εμπειρία ξένων εταιρειών και εισάγοντας τις δικές της τεχνολογίες που ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις της εγχώριας αγοράς.

Οι περισσότεροι σύγχρονοι οικιακοί διακόπτες έχουν θερμικές και ηλεκτρομαγνητικές απελευθερώσεις, προστατεύουν ταυτόχρονα το δίκτυο από υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα.

Για αυτούς, οι κατασκευαστές παράγουν πρόσθετες μονάδες που επεκτείνουν τη λειτουργία των αυτόματων διακοπτών.

Για παράδειγμα, εφευρέθηκαν μονάδες ταξιδιού που μπορούν να ελεγχθούν εξ αποστάσεως. Σας επιτρέπουν να ανοίξετε το κύκλωμα σε απόσταση και είναι απαραίτητο κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς, όταν πρέπει να απενεργοποιήσετε τον εξαερισμό ή να ανοίξετε την ηλεκτρομαγνητική κλειδαριά πόρτας, αλλά δεν υπάρχει πρόσβαση στην ασπίδα.

Μοντέρνο BA47-60M IEK®

Η ώθηση από το σύστημα πυροπροστασίας τροφοδοτείται σε μια ανεξάρτητη απελευθέρωση και απελευθερώνει τον ασφαλειοδιακόπτη. Ένα παράδειγμα είναι η χωρίς βίδες συναρμολόγηση με εύρος τάσης λειτουργίας 161-253 V, το οποίο χρησιμοποιείται για την εκκίνηση ενός, δύο, τριών ή τεσσάρων πόλων διακοπτών της σειράς BA47-29 και BA47-100 IEK®.

Η μηχανική αντοχή στη φθορά των σύγχρονων αυτόματων διακοπτών έχει σχεδιαστεί για τουλάχιστον 20.000 κύκλους και ο ηλεκτρικός για τουλάχιστον 6000. Οι κορυφαίοι κατασκευαστές κατάφεραν να επιτύχουν τέτοιους εντυπωσιακούς δείκτες χάρη στον ειδικό σχεδιασμό του περιβλήματος με βελτιωμένη μεταφορά θερμότητας και την πρόσθετη προστασία του από την καύση πίσω από το τόξο η θερμότητα αφαιρείται μέσω πλαστικών και μεταλλικών πλακών).

Η εξέλιξη των θαλάμων θολώματος συνεχίζεται: ο αριθμός των πλακών αυξάνεται, διπλά πυρακτώδη πλέγματα εγκαθίστανται στην έξοδο, γεγονός που αυξάνει την πυρασφάλεια της συσκευής, αποτρέποντας την εκκένωση των προϊόντων καύσης τόξου.

Συστήματα αυτόματου ελέγχου χαρακτηριστικών (ανάλογα με τις συνθήκες εργασίας) εισάγονται όλο και περισσότερο σε σύγχρονες συσκευές, οι μικροεπεξεργαστές χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για τη μοντελοποίηση τόξου και την εμφάνιση τριφασικών μηχανών με χρόνο απόκρισης 1 ms. Η εξέλιξη του διακόπτη συνεχίζεται.

Υλικό που συντάχθηκε από την υπηρεσία Τύπου του Ομίλου ΙΕΚ