סקירה כללית של הפיתוח והמאפיינים של מפסק ואקום

[סקירה כללית על ההתפתחות והמאפיינים של מפסק ואקום]: מפסק ואקום מתייחס למפסק שהמגעים שלו סגורים ונפתחים בוואקום.מפסקי ואקום נחקרו בתחילה על ידי בריטניה וארצות הברית, ולאחר מכן התפתחו ליפן, גרמניה, ברית המועצות לשעבר ומדינות אחרות.סין החלה ללמוד את התיאוריה של מפסק ואקום משנת 1959, וייצרה פורמלית מפסקי ואקום שונים בתחילת שנות ה-70

מפסק ואקום מתייחס למפסק שהמגעים שלו סגורים ונפתחים בוואקום.

מפסקי ואקום נחקרו בתחילה על ידי בריטניה וארצות הברית, ולאחר מכן התפתחו ליפן, גרמניה, ברית המועצות לשעבר ומדינות אחרות.סין החלה ללמוד את התיאוריה של מפסקי ואקום ב-1959, וייצרה רשמית סוגים שונים של מפסקי ואקום בתחילת שנות ה-70.החידוש והשיפור המתמשך של טכנולוגיות ייצור כמו מפסק ואקום, מנגנון הפעלה ורמת בידוד גרמו למפסק הוואקום להתפתח במהירות, ושורה של הישגים משמעותיים הושגו במחקר של קיבולת גדולה, מזעור, אינטליגנציה ואמינות.

עם היתרונות של מאפייני כיבוי קשת טובים, מתאימים לפעולה תכופה, חיים חשמליים ארוכים, אמינות פעולה גבוהה ותקופת זמן ללא תחזוקה ארוכה, נעשה שימוש נרחב במפסקי ואקום בשינוי רשת החשמל העירונית והכפרית, תעשייה כימית, מתכות, רכבת תעשיות חשמל, כרייה ותעשיות אחרות בתעשיית החשמל של סין.המוצרים נעים מכמה זנים של ZN1-ZN5 בעבר ועד לעשרות דגמים וזנים כיום.הזרם הנקוב מגיע ל-4000A, זרם השבירה מגיע ל-5OKA, אפילו 63kA, והמתח מגיע ל-35kV.

הפיתוח והמאפיינים של מפסק ואקום ייראו מכמה היבטים עיקריים, ביניהם פיתוח מפסק ואקום, פיתוח מנגנון הפעלה ופיתוח מבנה בידוד.

פיתוח ומאפיינים של מפסקי ואקום

2.1פיתוח מפסקי ואקום

הרעיון להשתמש בתווך ואקום לכיבוי הקשת הועלה בסוף המאה ה-19, ומפסק הוואקום המוקדם ביותר יוצר בשנות העשרים.עם זאת, בשל המגבלות של טכנולוגיית ואקום, חומרים ורמות טכניות אחרות, זה לא היה מעשי באותה תקופה.מאז שנות ה-50, עם התפתחות הטכנולוגיה החדשה, נפתרו בעיות רבות בייצור מפסקי ואקום, ומתג הוואקום הגיע בהדרגה לרמה המעשית.באמצע שנות ה-50, חברת ג'נרל אלקטריק מארצות הברית ייצרה אצווה של מפסקי ואקום עם זרם שבירה נקוב של 12KA.לאחר מכן, בסוף שנות ה-50, עקב התפתחותם של מפסקי ואקום עם מגעי שדה מגנטי רוחבי, הועלה זרם השבירה המדורג ל-3OKA.לאחר שנות ה-70, חברת החשמל של טושיבה מיפן פיתחה בהצלחה מפסק ואקום עם מגעי שדה מגנטי אורכי, שהגדיל עוד יותר את זרם השבירה המדורג ליותר מ-5OKA.כיום נעשה שימוש נרחב במפסקי ואקום במערכות חלוקת חשמל של 1KV ו-35kV, וזרם השבירה המדורג יכול להגיע ל-5OKA-100KAo.חלק מהמדינות ייצרו גם מפסקי ואקום של 72kV/84kV, אך המספר קטן.גנרטור מתח גבוה DC

בשנים האחרונות גם ייצור מפסקי ואקום בסין התפתח במהירות.נכון להיום, הטכנולוגיה של מפסקי ואקום מקומיים שווה לזו של מוצרים זרים.ישנם מפסקים בוואקום בטכנולוגיית שדה מגנטי אנכי ואופקי וטכנולוגיית מגע הצתה מרכזית.המגעים העשויים מחומרים מסגסוגת Cu Cr ניתקו בהצלחה את מפסקי הוואקום 5OKA ו-63kAo בסין, שהגיעו לרמה גבוהה יותר.מפסק הוואקום יכול להשתמש לחלוטין במפסקי ואקום ביתיים.

2.2מאפיינים של מפסק ואקום

תא הכיבוי של קשת הוואקום הוא המרכיב העיקרי של מפסק הוואקום.הוא נתמך ואטום על ידי זכוכית או קרמיקה.ישנם מגעים דינמיים וסטטיים וכיסויי מיגון בפנים.יש לחץ שלילי בתא.דרגת הוואקום היא 133 × 10 Nine 133 × LOJPa, כדי להבטיח את ביצועי כיבוי הקשת ורמת הבידוד שלו בעת שבירה.כאשר דרגת הוואקום יורדת, ביצועי השבירה שלו יופחתו משמעותית.לכן, תא הכיבוי של קשת הוואקום לא יושפע מכוח חיצוני כלשהו, ​​ולא יידפקו או יחבטו אותו בידיים.זה לא יילחץ במהלך הובלה ותחזוקה.חל איסור לשים דבר על מפסק הוואקום כדי למנוע פגיעה בתא כיבוי קשת הוואקום בעת נפילה.לפני המסירה, מפסק הוואקום יעבור בדיקת מקביליות קפדנית והרכבה.במהלך תחזוקה, כל הברגים של תא כיבוי הקשת יהיו מהודקים כדי להבטיח מתח אחיד.

מפסק הוואקום קוטע את הזרם ומכבה את הקשת בתא כיבוי קשת הוואקום.עם זאת, למפסק הוואקום עצמו אין מכשיר לניטור איכותי וכמותי של מאפייני דרגות הוואקום, ולכן תקלת הפחתת דרגות הוואקום היא תקלה נסתרת.יחד עם זאת, הפחתת דרגת הוואקום תשפיע באופן רציני על יכולתו של מפסק הוואקום לנתק את זרם היתר, ותוביל לירידה חדה בחיי השירות של המפסק, מה שיוביל לפיצוץ המתג כשהוא רציני.

לסיכום, הבעיה העיקרית של מפסק הוואקום היא שמידת הוואקום מצטמצמת.הסיבות העיקריות להפחתת ואקום הן כדלקמן.

(1) מפסק הוואקום הוא רכיב עדין.לאחר עזיבת המפעל, במפעל הצינורות האלקטרוניים עלולה להיות דליפה של אטמי זכוכית או קרמיקה לאחר פעמים רבות של בליטות הובלה, זעזועים בהתקנה, התנגשויות מקריות וכו'.

(2) יש בעיות בחומר או בתהליך הייצור של מפסק הוואקום, ונקודות דליפה מופיעות לאחר מספר פעולות.

(3) עבור מפסק הוואקום מסוג מפוצל, כגון מנגנון ההפעלה האלקטרומגנטי, בעת הפעלה, בשל המרחק הגדול של הצמדה ההפעלה, הוא משפיע ישירות על הסנכרון, ההקפצה, המעבר ומאפיינים אחרים של המתג כדי להאיץ את הפחתת מעלות ואקום.גנרטור מתח גבוה DC

שיטת טיפול להפחתת דרגת הוואקום של מפסק הוואקום:

התבונן בתדירות גבוהה במפסק הוואקום, והשתמש בקביעות בבוחן הוואקום של מתג הוואקום כדי למדוד את דרגת הוואקום של מפסק הוואקום, כדי להבטיח שדרגת הוואקום של מפסק הוואקום נמצאת בטווח שצוין;כאשר דרגת הוואקום יורדת, יש להחליף את מפסק הוואקום ולבצע היטב את הבדיקות האופייניות כמו שבץ, סנכרון והקפצה.

3. פיתוח מנגנון הפעלה

מנגנון הפעלה הוא אחד ההיבטים החשובים להערכת הביצועים של מפסק ואקום.הסיבה העיקרית המשפיעה על האמינות של מפסק ואקום היא המאפיינים המכניים של מנגנון ההפעלה.על פי פיתוח מנגנון ההפעלה, ניתן לחלק אותו לקטגוריות הבאות.גנרטור מתח גבוה DC

3.1מנגנון הפעלה ידני

מנגנון ההפעלה המסתמך על סגירה ישירה נקרא מנגנון הפעלה ידני, המשמש בעיקר להפעלת מפסקי זרם עם רמת מתח נמוכה וזרם שבירה נמוך.המנגנון הידני שימש לעתים רחוקות במחלקות חשמל חיצוניות למעט מפעלי תעשייה וכרייה.מנגנון ההפעלה הידני פשוט במבנהו, אינו דורש ציוד עזר מורכב ובעל החיסרון שהוא אינו יכול לסגור מחדש באופן אוטומטי וניתן להפעילו רק באופן מקומי, דבר שאינו בטוח מספיק.לכן, מנגנון ההפעלה הידני כמעט הוחלף במנגנון ההפעלה הקפיץ עם אגירת אנרגיה ידנית.

3.2מנגנון הפעלה אלקטרומגנטי

מנגנון ההפעלה שנסגר בכוח אלקטרומגנטי נקרא מנגנון הפעלה אלקטרומגנטי ד.מנגנון CD17 פותח בתיאום עם מוצרי ZN28-12 מקומיים.במבנה, הוא מסודר גם לפני ומאחורי מפסק הוואקום.

היתרונות של מנגנון ההפעלה האלקטרומגנטי הם מנגנון פשוט, פעולה אמינה ועלות ייצור נמוכה.החסרונות הם שההספק שצורך סליל הסגירה גדול מדי, ויש להכין אותו [סקירה של התפתחות ומאפייני מפסק הוואקום]: מפסק הוואקום מתייחס למפסק שהמגע שלו סגור ונפתח בוואקום.מפסקי ואקום נחקרו בתחילה על ידי בריטניה וארצות הברית, ולאחר מכן התפתחו ליפן, גרמניה, ברית המועצות לשעבר ומדינות אחרות.סין החלה ללמוד את התיאוריה של מפסק ואקום משנת 1959, וייצרה פורמלית מפסקי ואקום שונים בתחילת שנות ה-70

סוללות יקרות, זרם סגירה גדול, מבנה מגושם, זמן פעולה ארוך ונתח שוק מופחת בהדרגה.

3.3מנגנון תפעול קפיץ גנרטור מתח גבוה DC

מנגנון ההפעלה של הקפיץ משתמש בקפיץ האנרגיה האגור ככוח לגרום למתג לממש פעולת סגירה.זה יכול להיות מונע על ידי כוח אדם או מנועי AC ו-DC בכוח קטן, כך שכוח הסגירה בעצם אינו מושפע מגורמים חיצוניים (כגון מתח אספקת חשמל, לחץ אוויר של מקור האוויר, לחץ הידראולי של מקור לחץ הידראולי), אשר יכול לא רק להשיג מהירות סגירה גבוהה, אך גם לממש פעולת סגירה אוטומטית חוזרת ומהירה;בנוסף, בהשוואה למנגנון ההפעלה האלקטרומגנטי, למנגנון ההפעלה של הקפיץ יש עלות נמוכה ומחיר נמוך.זהו מנגנון ההפעלה הנפוץ ביותר במפסק הוואקום, והיצרנים שלו גם יותר, המשתפרים כל הזמן.מנגנוני CT17 ו-CT19 אופייניים, ושימוש בהם ZN28-17, VS1 ו-VGl.

בדרך כלל, למנגנון ההפעלה של הקפיץ יש מאות חלקים, ומנגנון ההולכה מורכב יחסית, עם שיעור כשל גבוה, חלקים נעים רבים ודרישות תהליכי ייצור גבוהות.בנוסף, מבנה מנגנון הפעלת הקפיץ מורכב, וישנם משטחי חיכוך הזזה רבים, ורובם בחלקים מרכזיים.במהלך פעולה ארוכת טווח, הבלאי והקורוזיה של חלקים אלה, כמו גם אובדן וריפוי של חומרי סיכה, יובילו לטעויות תפעוליות.יש בעיקר את החסרונות הבאים.

(1) המפסק מסרב לפעול, כלומר, הוא שולח אות פעולה למפסק ללא סגירה או פתיחה.

(2) לא ניתן לסגור את המתג או שהוא מנותק לאחר הסגירה.

(3) במקרה של תאונה, לא ניתן לנתק את פעולת הגנת הממסר ומפסק החשמל.

(4) לשרוף את סליל הסגירה.

ניתוח סיבת כשל של מנגנון ההפעלה:

המפסק מסרב לפעול, מה שעלול להיגרם מאיבוד מתח או תת-מתח של מתח ההפעלה, ניתוק מעגל ההפעלה, ניתוק סליל הסגירה או סליל הפתיחה, ומגע לקוי של מגעי מתג העזר. על המנגנון.

לא ניתן לסגור את המתג או שהוא נפתח לאחר סגירה, מה שעלול להיגרם מתת-מתח של ספק הכוח הפועל, מהלך מגע מופרז של המגע הנע של מפסק החשמל, ניתוק מגע הנעילה של מתג העזר וכמות קטנה מדי של חיבור בין חצי הפיר של מנגנון ההפעלה לבין הכפתור;

במהלך התאונה לא ניתן היה לנתק את פעולת הגנת הממסר ואת מפסק החשמל.יכול להיות שיש גורמים זרים בליבת הברזל הפותחת שמנעו מליבת הברזל לפעול בצורה גמישה, חצי הפיר המתפתל של הפתח לא יכול היה להסתובב בצורה גמישה, ומעגל פעולת הפתיחה נותק.

הסיבות האפשריות לשריפת סליל הסגירה הן: לא ניתן לנתק את מגע DC לאחר הסגירה, מתג העזר אינו פונה למצב פתיחה לאחר הסגירה, ומתג העזר רופף.

3.4מנגנון מגנט קבוע

מנגנון המגנט הקבוע משתמש בעקרון עבודה חדש כדי לשלב באופן אורגני את המנגנון האלקטרומגנטי עם המגנט הקבוע, תוך הימנעות מהגורמים השליליים הנגרמים על ידי מעידה מכנית במצב הסגירה והפתיחה ומערכת הנעילה.כוח האחיזה שנוצר על ידי המגנט הקבוע יכול לשמור את מפסק הוואקום במצבי סגירה ופתיחה כאשר נדרשת אנרגיה מכנית כלשהי.הוא מצויד במערכת בקרה למימוש כל הפונקציות הנדרשות על ידי מפסק הוואקום.ניתן לחלק אותו בעיקר לשני סוגים: מפעיל מגנטי קבוע חד יציב ומפעיל מגנטי קבוע דו יציב.עקרון העבודה של מפעיל מגנטי קבוע דו יציב הוא שהפתיחה והסגירה של המפעיל תלויים בכוח מגנטי קבוע;עקרון העבודה של מנגנון הפעלת המגנט הקבוע המונו-יציב הוא להיפתח במהירות בעזרת קפיץ אגירת האנרגיה ולשמור על מצב הפתיחה.רק סגירה יכולה לשמור על הכוח המגנטי הקבוע.המוצר העיקרי של Trede Electric הוא מפעיל המגנט הקבוע החד-יציב, והמפעלים המקומיים מפתחים בעיקר את מפעיל המגנט הקבוע הבי-יציב.

המבנה של מפעיל המגנט הקבוע הדו-יציב משתנה, אך ישנם רק שני סוגים של עקרונות: סוג סליל כפול (סוג סימטרי) וסוג סליל יחיד (סוג א-סימטרי).שני מבנים אלה מוצגים בקצרה להלן.

(1) מנגנון מגנט קבוע כפול סליל

מנגנון המגנט הקבוע כפול סליל מתאפיין ב: שימוש במגנט קבוע לשמירה על מפסק הוואקום במצב הגבול של פתיחה וסגירה בהתאמה, שימוש בסליל עירור לדחיפת ליבת הברזל של המנגנון ממצב הפתיחה למצב הסגירה, ושימוש בסליל עירור. סליל עירור נוסף כדי לדחוף את ליבת הברזל של המנגנון ממצב הסגירה למצב הפתיחה.לדוגמה, מנגנון מתג VMl של ABB מאמץ את המבנה הזה.

(2) מנגנון מגנט קבוע סליל יחיד

מנגנון המגנט הקבוע עם סליל יחיד משתמש גם במגנטים קבועים כדי לשמור על מפסק הוואקום במצבי הגבול של פתיחה וסגירה, אך סליל מרגש אחד משמש לפתיחה וסגירה.ישנם גם שני סלילי עירור לפתיחה וסגירה, אך שני הסלילים נמצאים באותו צד, וכיוון הזרימה של הסליל המקביל הוא הפוך.העיקרון שלו זהה לזה של מנגנון מגנט קבוע סליל יחיד.אנרגיית הסגירה מגיעה בעיקר מסליל העירור, ואנרגיית הפתיחה מגיעה בעיקר מקפיץ הפתיחה.לדוגמה, מפסק הוואקום המותקן על עמוד GVR שהושק על ידי חברת Whipp&Bourne בבריטניה מאמץ את המנגנון הזה.

על פי המאפיינים לעיל של מנגנון המגנט הקבוע, ניתן לסכם את יתרונותיו וחסרונותיו.היתרונות הם שהמבנה פשוט יחסית, בהשוואה למנגנון הקפיץ מרכיביו מופחתים בכ-60%;עם פחות רכיבים, גם שיעור הכשלים יופחת, כך שהאמינות גבוהה;חיי שירות ארוכים של מנגנון;גודל קטן וקל משקל.החיסרון הוא שמבחינת מאפייני הפתיחה, מכיוון שליבת הברזל הנעה משתתפת בתנועת הפתיחה, אינרצית התנועה של המערכת הנעה גדלה משמעותית בעת הפתיחה, וזה מאוד לא חיובי לשיפור מהירות הפתיחה הנוקשה;בשל כוח הפעלה גבוה, הוא מוגבל על ידי קיבולת קבלים.

4. פיתוח מבנה בידוד

לפי הסטטיסטיקה והניתוח של סוגי התאונות בהפעלת מפסקי מתח גבוה במערכת החשמל הארצית על סמך נתונים היסטוריים רלוונטיים, אי הפתיחה מהווה 22.67%;סירוב לשיתוף פעולה היווה 6.48%;תאונות השבירה והביצוע היוו 9.07%;תאונות בידוד היוו 35.47%;תאונת ניתוח שגוי היווה 7.02%;תאונות סגירת נחל מהוות 7.95%;תאונות כוח חיצוני ואחרות היוו 11.439 ברוטו, מתוכן תאונות בידוד ודחיית הפרדה היו הבולטות ביותר, שהיוו כ-60% מכלל התאונות.לכן, מבנה בידוד הוא גם נקודת מפתח של מפסק ואקום.על פי השינויים והפיתוח של בידוד עמודי פאזה, ניתן לחלק אותו בעצם לשלושה דורות: בידוד אוויר, בידוד מרוכב ובידוד מוט אטום מוצק.