بحث حول آلية التحكم والتطبيق الهندسي لزمن ذوبان الصمامات من النوع المتساقط
يُعدّ زمن انصهار مصهر الجهد العالي المعيار الأساسي الذي يُميّز خصائص حمايته، ويُحدّد مباشرةً سرعة إزالة الحمل الزائد وقصر الدائرة. تُحلّل هذه الورقة آلية تشكّل زمن الانصهار من أبعاد مُتعددة في علم المواد والديناميكا الحرارية والكهرومغناطيسية، وتستكشف استراتيجية تحسين التحكم في معلمات الزمن في التطبيقات الهندسية. 1. الطبيعة الفيزيائية للصمام الوقت يتكون وقت الانصهار من مرحلة تراكم الحرارة والقوس مرحلة الانطفاء:
مرحلة تراكم الحرارة (t1): يُسبب تيار الصدع تسخين المصهور حتى نقطة انتقال الطور المعدني، وهو ما يتوافق مع قانون تكامل جول ∫i²dt=K، حيث تعتمد قيمة K على السعة الحرارية لمادة المصهور (سبيكة الفضة K=6000 A²s/mm²).
مرحلة القوس الكهربائي (t2): يتولد القوس الكهربائي بعد انكسار المصهور. يتأثر الوقت بقدرة وسط إطفاء القوس (رمل الكوارتز) على امتصاص الأيونات. تتراوح القيمة النموذجية بين 3-15 مللي ثانية
... ... 2. تحليل العوامل المؤثرة الرئيسية
... ... القطر الداخلي لأنبوب الصهر: تصميم بقطر 28 مم يجعل سرعة تدفق الهواء تصل إلى 120 مترًا في الثانية، مما يقلل وقت صيانة القوس بنسبة 30%.
عدد العنق الضيق: مع كل عنق ضيق إضافي للصهر، يتم تقليل تشتت وقت الصهر بمقدار 15%
... يُظهر منحنى الزمن-التيار خاصية أسيّة سالبة.
درجة الحرارة المحيطة: مع كل زيادة قدرها 10 درجات مئوية في درجة الحرارة، تنخفض كفاءة تبديد الحرارة لدعامة المادة المركبة العضوية بنسبة 8%.
... يتم إنشاء نموذج ديناميكي يعتمد على الحفاظ على الطاقة المعادلة:
Cpmdt/dT=I²R(T)−hA(T−Ta)
حيث R(T) هو معامل درجة حرارة مقاومة الانصهار (سبيكة فضية α=3.9×10⁻³/℃)، وh هو معامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري (12 واط/م²·ك). تُظهر محاكاة العناصر المحدودة أنه تحت تيار قصر كهربي قدره 10 كيلو أمبير، فإن الوقت اللازم لوصول مصهور قطره 3 مم إلى نقطة الانصهار هو 32 مللي ثانية، وخطأ القيمة المقاسة هو ≤5%.
... ... حافظ على فرق خطوة يزيد عن ٠٫٣ ثانية مع قاطع الدائرة العلوي لتجنب تجاوز الحد الأقصى للفصل.
يجب اختيار المصهر على جانب الجهد العالي لمحول التوزيع وفقًا لجهد يتراوح بين ١٫٥ و٢ ضعف التيار المقنن.
... التأثير: عندما يتجاوز محتوى التوافقي الثالث 15٪، يجب زيادة مساحة المقطع العرضي للصهر بمقدار ١٠٪
... ... وقت المصهر الانجراف
رمل الكوارتز رطب، مما يُطيل زمن إطفاء القوس: قِس محتوى الرطوبة في الوسط بانتظام (التحكم ≤ 0.03%).
أكسدة التلامس تزيد من مقاومة التلامس: عملية طلاء الفضة (السمك) ≥50 ميكرومتر)
... ...سادسا. اتجاهات التطور التكنولوجي ... ... مادة جديدة لإطفاء القوس الكهربائي
من خلال ملء رمل الكوارتز بأنابيب نانوية من نتريد البورون، يمكن زيادة جهد القوس الكهربائي إلى 800 فولت/سم، مع تقليل وقت إطفاء القوس الكهربائي بنسبة 40%. ٧. الخاتمة ... ...
