ما هو الدور الذي تلعبه سكينة الاتصال بالجسم الأسطواني أثناء عملية نفخ المصهر؟

أولاً، دعونا نتفحص عملية الصهر الزائد. عندما يحدث تيار زائد مستمر في الدائرة، يبدأ عنصر المصهر الموجود داخل جسم المصهر في التسخين بشكل غير طبيعي. نظرًا لأن تيار الحمل الزائد يتراوح عادةً من 1.3 إلى 2 أضعاف التيار المقنن، فإن عملية التسخين تكون تدريجية؛ وبالتالي، فإن فترة ما قبل-الانحناء تكون طويلة نسبيًا-تدوم من بضع ثوانٍ إلى عدة دقائق-اعتمادًا على خطورة التحميل الزائد. خلال مرحلة ما قبل-القوس، تصل أجزاء معينة من عنصر المصهر إلى نقطة الانصهار أولاً وتبدأ في الذوبان، ويصاحب ذلك توليد قوس كهربائي. يُطلق على هذه المرحلة اسم -الزمن المسبق، وهي تمثل أول تمييز رئيسي بين الصهر الزائد ودمج الدائرة القصيرة-. في الصمامات التي تتميز بهيكل سكين تلامس الجسم الأسطواني، يؤثر تصميم واجهة الاتصال بين عنصر المصهر والغطاء الطرفي المعدني على كفاءة التوصيل الحراري، وبالتالي يؤثر على مدة -الزمن المسبق.

بمجرد توليد القوس الكهربائي، تدخل العملية مرحلة الانحناء الزمني. في هذه المرحلة، يتم تشغيل مادة حشو التبريد-القوسية (عادةً رمل الكوارتز) الموجودة داخل جسم المصهر؛ من خلال امتصاص طاقة القوس وتبريد قناة القوس، فإنه يطفئ القوس خلال فترة زمنية قصيرة للغاية، وبالتالي استكمال انقطاع التيار. يتم تعريف الفاصل الزمني الممتد من توليد القوس إلى انقراضه الكامل على أنه وقت الانحناء. إجمالي وقت الصهر هو مجموع-وقت الانحناء ووقت الانحناء. في ظل ظروف التحميل الزائد، نظرًا لكمية الحرارة المتولدة المحدودة نسبيًا، يكون إجمالي وقت الصهر عادةً طويلًا جدًا-من المحتمل أن يتراوح من 1 إلى 4 ساعات. تعد هذه الظاهرة بمثابة مظهر من مظاهر خاصية الوقت العكسي-للصمام: كلما زاد الحمل الزائد، زادت سرعة حدوث الصهر. في التطبيقات التي تستخدم وصلات منصهرة من النوع NH- مع وصلات سكينية، تعتبر خاصية التأخير هذه المرة- حاسمة بشكل خاص، لأنها تمنع التعثر المزعج الناتج عن تيارات التدفق العابرة، مثل تلك التي يتم توليدها أثناء بدء تشغيل المحرك.

بعد ذلك، نقوم بتحليل -عملية صهر الدائرة القصيرة-السيناريو التشغيلي الأكثر تطلبًا للمصهر. عند حدوث دائرة كهربائية قصيرة، يمكن أن يرتفع التيار إلى عشرات أو حتى مئات أضعاف قيمته المقدرة؛ وبالتالي فإن جميع عناصر المصهر الموجودة داخل جسم المصهر تصل إلى نقطة انصهارها وتذوب بشكل متزامن ولحظي تقريبًا، ويصاحب ذلك توليد قوس كهربائي قوي. بالمقارنة مع سيناريوهات التحميل الزائد، يكون وقت ما قبل الحمل-قصيرًا للغاية، ويتم قياسه عادةً بالمللي ثانية. بالنسبة إلى الصمامات سريعة المفعول من نوع aR-type-والمصممة لحماية أشباه الموصلات، يمكن التحكم في العملية بأكملها-من بداية العطل إلى الانقطاع الكامل لتيار الدائرة القصيرة--في غضون 10 مللي ثانية. خلال هذه العملية، تتعرض مادة وهيكل وصلات المصهر إلى قوى كهروديناميكية هائلة وضغوط حرارية؛ تحدد جودتها بشكل مباشر ما إذا كان المصهر يمكنه مقاطعة الدائرة بشكل موثوق.

وبالمثل، تهيمن مادة حشو التبريد-القوسية على مرحلة الإطفاء القوسي؛ ومع ذلك، نظرًا لأن طاقة قوس الدائرة القصيرة- أكبر بكثير من طاقة قوس الحمل الزائد، فإن متطلبات الأداء لمواد التبريد تكون أكثر صرامة بشكل ملحوظ. يجب أن يمتص رمل الكوارتز كمية هائلة من طاقة القوس خلال إطار زمني قصير للغاية وينشئ قوة عازلة كافية لمنع القوس من إعادة الاشتعال. بمجرد اكتمال عملية القطع، يذوب عنصر المصهر الموجود داخل جسم المصهر تمامًا، مما يؤدي إلى إنشاء فصل عازل موثوق بين أغطية الأطراف المعدنية. في تصميم وصلات سكين المصهر، تتكون مادة التلامس عادةً من النحاس المطلي بالفضة- أو النحاس المطلي بالفضة-، وهو اختيار يوازن بين التوصيل الكهربائي العالي ومقاومة التآكل القوسي.

يعد اختيار مواد الاتصال أمرًا بالغ الأهمية أثناء عملية الصهر. نظرًا لأن الواجهة التي تربط المصهر بالدائرة الخارجية، فإن مقاومة التلامس لأطراف المصهر تؤثر بشكل مباشر على كمية الحرارة المتولدة أثناء التشغيل العادي. تستخدم جهات الاتصال عالية الأداء- بشكل متكرر وصلات السكين النحاسية المطلية بالفضة-، مما يزيد من الموصلية العالية للفضة لتقليل مقاومة التلامس مع الاعتماد على القوة الميكانيكية العالية للنحاس لضمان الموثوقية الميكانيكية. على العكس من ذلك، في التطبيقات التي تتطلب-تحمل درجات حرارة عالية، غالبًا ما يتم تفضيل وصلات السكاكين النحاسية المطلية بالفضة- نظرًا للمقاومة الفائقة للحرارة للركيزة النحاسية. علاوة على ذلك، فإن استخدام أجراس نهاية سبائك النحاس المطلية بالفضة - في أطراف المصهر يمنع بشكل فعال أغطية النهاية من التشوه بسبب تآكل القوس بعد انقطاع الدوائر المتعددة.