The sustainable future in our already electrified world includes solar power generation, battery storage, and electric vehicles all which requires DC systems. DC breakers play a key role in operation and protection within the DC system. Current interruption in DC systems is more challenging than in AC systems due to the absence of natural zero crossing. Some existing interruption techniques are current injection, the use of semiconductors, and arc voltage increase. This thesis project investigates how ventilation geometry, radius, and current level affect the pressure and counterforce in a cylindrical design of a current interruption device based on arc squeezing technology that uses polymer ablation to increase the arc voltage. The purpose is to collect useful data for future product development in this relatively new technology area. The project consists of a pre-study about arc interruption, polymer ablation, and test circuit theory, the test object design phase, the experiments, and this report. The results experiments show that ventilation at the center of the cylindrical arc chamber reduces the pressure by three times compare to a non-ventilated center at the highest test current level. The radius variations did not affect the pressure, it was however seen that the thicker tube, with a higher mass, had a lower initial speed and a slightly higher counterforce. The pressure measurement implemented in the design allow for an additional quantity to analyze in relation to the previously available quantities. Further testing with other design parameter variations such as the length of the stroke, or size of the ventilation holes is the next step for future work. / Dagens samhälle strävar mot en hållbar framtid där elektrifiering är en stor del. Redan idag finns lösningar så som förnybara energikällor till exempel solenergi, smarta energilagringslösningar bland annat batterilager och elbilar. Fler och fler av dessa system är baserade på likström. Oavsett system är säkerhet, pålitlighet och manövrering av högsta prioritet. Systemen kräver strömbrytare som är säkra och effektiva. Likström är svårare att bryta jämfört med växelström som majoriteten av dagens apparater och system använder. Anledningen är att likströmmen saknar den naturliga nollgenomgången som växelströmmen har. Nollgenomgången måste skapas aktivt genom att exempelvis injicera ström, använda halvledare eller öka ljusbågsspänningen. Det här examensarbetet täcker en parameterstudie av hur ventilationsgeometrin och radien påverkar trycket och motkraften i en cylinderformad strömbrytare som använder sig av ljusbågssläckning skapad av ablerande polymermaterial som ökar ljusbågsspänningen. Syftet med studien är att samla in användbar data för framtida produktutveckling inom denna relativt nya brytningsteknik. Examensarbetet består av en förstudie om ljusbågsbrytning, polymerablation and provkretsteori, en designfas, en serie experiment och slutligen denna rapport. Resultaten från experimenten visar att ventilation av ljusbågskammarens centrum minskar trycket som byggs upp emellan kammaren och tuben. För den högsta testströmnivån är skillnaden tre gånger så högt tryck för ett oventilerat centrum jämfört med ett ventilerat centrum. Radien, och därmed tjockleken av tuben, har ingen tydlig påverkan på tryckuppbyggnaden i ljusbågskammaren. Däremot påverkar tjockleken vikten av tuben som i sin tur påverkar hastigheten tuben förs in i kammaren med. En tjockare tub har en lägre initial hastighet och även en något högre motkraft. Den implementerade tryckmätningen öppnar upp för ytterligare en mätstorhet att analysera och relatera till övriga tidigare mätta storheter. Framtida studier inom området är att variera andra parametrar så som tubens slaglängd and storleken på ventilationshålen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-320920 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Olsson, Johanna |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:784 |
Page generated in 0.0023 seconds