تحليل متعمق لفشل الصمامات: استكشاف أسباب التفحم والاسوداد في غرفة إطفاء القوس الكهربائي.

أثناء التشغيل طويل الأمد لنظام حماية الدائرة، غالبًا ما تشير التغيرات الفيزيائية في المكونات الداخلية للفيوز القابل للفصل إلى مخاطر محتملة. إن تفحم الجدار الداخلي لحجرة إخماد القوس الكهربائي، وهي الحيز المادي لإخماد الأقواس الكهربائية، ليس أمرًا عشوائيًا؛ بل يرتبط عادةً ارتباطًا وثيقًا بانبعاث الطاقة والتغيرات في خصائص العازل.

تراكم الإجهاد الحراري أثناء انقطاع الفيوز:
عند حدوث قصر في الدائرة أو زيادة في الحمل، ينصهر عنصر الفيوز فورًا، مُولِّدًا قوسًا كهربائيًا عالي الحرارة. يتمدد القوس بسرعة داخل حجرة إخماد القوس الضيقة، مُطلقًا كميات هائلة من الحرارة. إذا كانت مادة العزل المستخدمة في حجرة إخماد القوس ذات مقاومة حرارية غير كافية، أو إذا لم يتم تبديد الحرارة في الوقت المناسب بسبب انقطاعات متكررة بتيارات صغيرة، فإن المكونات العضوية على سطح المادة ستتعرض للتحلل الحراري تحت درجات حرارة عالية مستمرة. الناتج المباشر لعملية التحلل الكيميائي هذه هو الكربون الحر، الذي يلتصق بجدار حجرة إطفاء القوس الكهربائي، مُشكِّلاً طبقة سوداء متفحمة مرئية.

آلية تلف العازل الكهربائي بفعل تآكل القوس الكهربائي:
تأثير توليد الغاز وموجات الضغط:
لحظة اندفاع القوس الكهربائي، يحدث تبادل حراري معقد بين مادة إطفاء القوس (مثل رمل السيليكا) والغلاف العازل. إذا كانت حجرة إطفاء القوس محكمة الإغلاق بشدة أو كان تصميم قناة العادم رديئًا، فقد يتسبب الجهد العالي الموضعي في بقاء القوس في المنطقة المحددة لفترة طويلة جدًا.

مسار تفحم المواد العازلة:
انكسار السلاسل الجزيئية: تُجبر درجات الحرارة العالية الروابط الجزيئية للألياف العازلة أو الراتنجات الاصطناعية على الانكسار.

تكوين قنوات موصلة: لا تُغير عناصر الكربون المترسبة مظهر حجرة إطفاء القوس فحسب، بل تُشكل أيضًا مسارات موصلة ضعيفة على السطح.

انخفاض قوة العزل الكهربائي: تُقلل المنطقة المتفحمة بشكل ملحوظ من مقاومة العزل لوسيط إطفاء القوس الكهربائي.

التلف التراكمي الناتج عن التشغيل المتكرر: إذا تعرض المصهر لحمل حرج لفترة طويلة، فإن حرارة جول المتولدة من العنصر المنصهر ستحافظ على درجة حرارة عالية داخل حجرة إطفاء القوس الكهربائي لفترة ممتدة. هذه العملية المزمنة للتقادم الحراري تُؤدي تدريجيًا إلى هشاشة المادة. مع كل انقطاع، يختلط بخار المعدن المتبقي مع بقايا العزل المتآكلة. تحت تأثير المجال الكهربائي، يزيد هذا المزيج من عمق التفحم على سطح حجرة إطفاء القوس الكهربائي، مما قد يؤدي إلى فشل إطفاء القوس أو تمزق الغلاف.