تحلیل اصولی|تجزیه و تحلیل عمیق مدارشکن های خلاء

1، ویژگی های عایق خلاء

وکیوم دارای خواص عایق قوی است. در کلیدهای خلاء، گاز بسیار نازک است و حرکت آزاد مولکول های گاز نسبتا زیاد است و در نتیجه احتمال برخورد با یکدیگر کم است. بنابراین، تفکیک برخورد علت اصلی شکست واقعی شکاف فضایی نیست، بلکه ذرات فلزی که توسط الکترودها تحت اثر میدان الکتریکی با قدرت بالا رسوب می‌کنند، عوامل اصلی آسیب عایق هستند.

استحکام عایق در یک شکاف خلاء نه تنها به اندازه شکاف و یکنواختی میدان الکتریکی مربوط می شود، بلکه تا حد زیادی تحت تأثیر خواص و شرایط سطح ماده الکترود است. شکاف خلاء دارای ویژگی های عایق بالاتری نسبت به هوای فشار قوی و گاز SF6 در فاصله های کوچک ({1}} میلی متر) است، به همین دلیل است که فاصله باز شدن تماس قطع کننده های مدار خلاء معمولاً زیاد نیست.

تأثیر مواد الکترود بر ولتاژ شکست عمدتاً در استحکام مکانیکی (استحکام کششی) ماده و نقطه ذوب مواد فلزی آشکار می شود. هر چه استحکام کششی و نقطه ذوب بیشتر باشد، استحکام عایق الکترود در خلاء بالاتر است.

آزمایش نشان می دهد که هر چه درجه خلاء بالاتر باشد، ولتاژ شکست شکاف گاز بیشتر است، اما اساساً بدون تغییر در بالای 10 تا 4 تور باقی می ماند. بنابراین برای حفظ استحکام عایق قطع کننده خلاء، درجه خلاء آن نباید کمتر از 10 تا 4 تور باشد.

2، تشکیل و خاموش شدن قوس الکتریکی در خلاء

بین پدیده قوس خلاء و تخلیه قوس گاز که قبلاً آموختیم تفاوت معنی داری وجود دارد. تفکیک گاز عامل اصلی ایجاد قوس نیست و تخلیه قوس خلاء در بخار فلز تبخیر شده از الکترود تماسی تشکیل می شود. در عین حال، ویژگی های عملکرد قوس بسته به بزرگی جریان شکست متفاوت است. ما به طور کلی آن را به قوس خلاء جریان کم و قوس خلاء جریان بالا طبقه بندی می کنیم.

1. قوس خلاء جریان کم

هنگامی که تماس در خلاء قطع می شود، یک نقطه کاتدی با غلظت جریان و انرژی بالا ایجاد می شود و مقدار زیادی بخار فلز از نقطه کاتد تبخیر می شود. چگالی اتم های فلز و ذرات باردار در نقطه زیاد است و قوس در آن می سوزد. در همان زمان، بخار فلز و ذرات باردار داخل ستون قوس همچنان به سمت بیرون پخش می شوند و الکترود نیز به طور مداوم ذرات جدید را برای تکمیل تبخیر می کند. وقتی جریان از صفر می گذرد، انرژی قوس کاهش می یابد، دمای الکترود کاهش می یابد، اثر تبخیر کاهش می یابد و چگالی ذرات در داخل ستون قوس کاهش می یابد. در نهایت وقتی جریان از صفر می گذرد، نقطه کاتد ناپدید می شود و قوس خاموش می شود.

گاهی اوقات تبخیر نمی تواند سرعت انتشار ستون قوس را حفظ کند و قوس ناگهان خاموش می شود و منجر به وقوع قطع جریان می شود.

2. قوس خلاء جریان بالا

هنگامی که کنتاکت جریان زیادی را قطع می کند، انرژی قوس افزایش می یابد و آند نیز گرمای شدید تولید می کند و یک ستون قوس متمرکز قوی را تشکیل می دهد. در عین حال، نقش الکترودینامیک نیز مشهود است، بنابراین، برای قوس‌های خلاء جریان بالا، توزیع میدان مغناطیسی بین کنتاکت‌ها تأثیر تعیین‌کننده‌ای بر پایداری و عملکرد خاموش کردن قوس دارد. اگر جریان بیش از حد زیاد باشد و از حد مجاز عبور کند، باعث خرابی قطع می شود. در این مرحله، کنتاکت به شدت گرم می‌شود و حتی پس از عبور جریان از صفر، همچنان تبخیر می‌شود و بازیابی محیط را دشوار می‌کند و نمی‌تواند جریان را قطع کند.

3، ساختار و اصل کار قطع کننده های مدار

سازندگان و مدل های زیادی از کلیدهای خلاء وجود دارد. با توجه به شرایط استفاده، به دو نوع داخلی (ZNx - * *) و فضای باز (ZWx - * *) تقسیم می شود. این عمدتا از یک بخش قاب، یک بخش محفظه خاموش کننده قوس (حباب خلاء) و یک بخش مکانیزم عملیاتی تشکیل شده است.

بدنه قطع کننده مدار از یک مدار رسانا، یک سیستم عایق، مهر و موم و یک پوسته تشکیل شده است. ساختار کلی از نوع جعبه مشترک سه فاز است. حلقه رسانا با اتصال قطب های رسانای خط ورودی و خروجی، تکیه گاه های عایق خط ورودی و خروجی، گیره های رسانا و اتصالات نرم به محفظه خاموش کننده قوس خلاء تشکیل می شود.

مکانیزم ذخیره انرژی الکتریکی، باز و بسته شدن برقی است و عملکرد دستی نیز دارد. کل سازه از فنرهای بسته، سیستم های ذخیره انرژی، جریان اضافه آزاد، سیم پیچ های باز و بسته، سیستم های باز و بسته شدن دستی، کلیدهای کمکی، نشانگرهای ذخیره انرژی و سایر اجزا تشکیل شده است.

اصل کار

هنگامی که یک مدارشکن خلاء از جریان هوا با وفاداری بالا برای عبور از صفر استفاده می کند، پلاسما به سرعت قوس را منتشر کرده و خاموش می کند و هدف قطع جریان را تکمیل می کند.

اصل عمل

فرآیند ذخیره انرژی: هنگامی که موتور ذخیره انرژی 14 به منبع تغذیه متصل می شود، موتور چرخ خارج از مرکز را به چرخش در می آورد و غلتک 10 در کنار چرخ خارج از مرکز، بازوی میل لنگ 9 و صفحه اتصال 7 را به چرخش می رساند و انرژی را فشار می دهد. چرخاندن گیره ذخیره سازی 6 باعث چرخش جغجغه 11 می شود. هنگامی که پین ​​روی جغجغه 11 در مقابل صفحه آستین محور ذخیره انرژی 32 قرار دارد، این دو با هم حرکت می کنند و باعث می شود که فنر بسته 21 آویزان شده روی آستین محور ذخیره انرژی 32 کشیده شود. آستین محور ذخیره انرژی 32 توسط یک پین موقعیت یابی 13 ثابت می شود تا حالت ذخیره انرژی حفظ شود. در همان زمان، بازوی میل لنگ روی آستین میل ذخیره انرژی 32 سوئیچ مسافرتی 5 را فشار می دهد تا منبع تغذیه موتور ذخیره انرژی 14 را قطع کند و گیره ذخیره انرژی برای جدا شدن قابل اطمینان از چرخ ضامن دار بلند می شود.

فرآیند بسته شدن: هنگامی که مکانیزم سیگنال بسته شدن را دریافت می کند (سوئیچ در حالت انرژی قطع شده و ذخیره شده است)، هسته آهنی آهنربای الکتریکی بسته کننده 15 به سمت پایین مکیده می شود و جزء موقعیت یابی 13 برای چرخش در خلاف جهت عقربه های ساعت کشیده می شود تا انرژی آزاد شود. نگهداری ذخیره سازی فنر بسته 21 آستین محور ذخیره انرژی 32 را به چرخش در خلاف جهت عقربه های ساعت هدایت می کند و بادامک آن آستین محور انتقال 30 را فشار می دهد تا صفحه اتصال 29 و بازوی راکر 27 را به حرکت درآورد و باعث می شود بازوی راکر 27 روی نیم شفت 25 کمانش کند. باعث می شود مکانیسم در حالت بسته باشد. در این مرحله، دستگاه به هم قفل کننده 28 جزء موقعیت یابی را قفل می کند، از چرخش گاو موقعیت یابی در خلاف جهت عقربه های ساعت جلوگیری می کند، به هدف اتصال مکانیسم دست می یابد و اطمینان حاصل می کند که مکانیسم نمی تواند در موقعیت بسته بسته شود.

روند عملیات باز کردن: پس از بسته شدن مدار شکن، آهنربای الکتریکی باز کننده سیگنالی دریافت می کند، هسته آهنی به داخل می کشد و میله بالایی در دریچه بازشو 19 به سمت بالا حرکت می کند و باعث می شود شفت رهاسازی 16 بچرخد و میله بالایی 18 را به سمت بالا هدایت می کند. به سمت بالا حرکت کنید، صفحه خمشی 26 را فشار دهید و نیم شفت 25 را به چرخش در خلاف جهت عقربه های ساعت هدایت کنید.

نیم محور 25 و بازوی راکر 27 رها می شوند و تحت عمل فنر بازشو، مدارشکن عملیات باز شدن را کامل می کند.

4، اشکال زدایی کلیدهای مدار

اندازه‌گیری فاصله باز شدن و حرکت بیش از حد یک کلید مدار را می‌توان بر اساس شکل 3 انجام داد. عبور بیش از حد کلید مدار روش تنظیم این است که میله عملیاتی عایق شده 3 یا میله اتصال بین مکانیزم و اسپیندل را بلند یا کوتاه کنید.

تنظیم مکانیسم باز و بسته شدن

1. میزان اتصال بین بازوی راکر 27 و نیم شافت 25 1.{4}}.5 میلی متر است که با تنظیم پیچ 24 می توان به آن رسید.

2. هنگامی که آستین شفت گیربکس 30 در حداکثر زاویه خود می چرخد، باید یک شکاف 1.{3}} میلی متری بین بازوی راکر 27 و نیم شفت وجود داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که وقتی آستین میل انتقال به حالت بسته می افتد. در موقعیت، بازوی راکر 27 می تواند به طور خودکار روی نیم شفت 25 کمانش کند، که می تواند توسط پیچ 31 تنظیم شود.

3-تبدیل کلید کمکی 2 باید دقیق و قابل اعتماد باشد که با تنظیم موقعیت بازوی میل لنگ 3 و طول اهرم 4 کلید کمکی 2 می توان به آن دست یافت.

4. در طول فرآیند ذخیره سازی انرژی، زمانی که پنجه به بالاترین نقطه آخرین دندان می رسد، باید اطمینان حاصل شود که بازوی میل لنگ روی آستین میل ذخیره انرژی 32 می تواند به طور قابل اعتماد مخاطبین سوئیچ سفر را تغییر دهد و برق موتور را قطع کند. تامین کنید و با تنظیم موقعیت های بالا، پایین، جلو و عقب سوئیچ مسافرتی 5 به این امر دست یابید.

5. طول پیش کشش فنر باز و بسته را تنظیم کنید تا از باز و بسته شدن مطمئن مدارشکن اطمینان حاصل کنید و اطمینان حاصل کنید که سرعت باز و بسته شدن به مقدار مشخص شده می رسد.

5، مدار کنترل مدار شکن

در پست استاندارد شده 35 کیلوولت شبکه برق روستایی چین، اصل جداسازی شینه کنترل و شینه بسته شدن پذیرفته شده است.

یک جفت کنتاکت معمولی باز سوئیچ حرکت ذخیره انرژی کلید مدار را به صورت سری به مدار کنترل بین کنتاکت معمولی بسته مدارشکن و سیم پیچ بسته شدن وصل کنید. به این ترتیب عملیات بسته شدن بدون ذخیره انرژی در مدارشکن قابل انجام نیست. از بسته شدن بدون ذخیره انرژی در مدار شکن، حفظ مدار بسته شدن و سوزاندن سیم پیچ بسته شدن جلوگیری می کند.

در همین حال، در طول فرآیند سیم‌کشی، مهم است که اطمینان حاصل شود که قطبیت بین شینه بسته شدن و شینه کنترل در کنتاکت‌های سوئیچ سفر ذخیره انرژی ثابت است، تا از شکستن قوس در مدار بسته شدن از طریق سوئیچ سفر در حین جلوگیری شود. ذخیره انرژی، باعث فیوز شدن فیوز کنترل یا خاموش شدن سوئیچ هوای کنترل می شود.

این امر به ویژه در پست های اتوماسیون یکپارچه باید مورد توجه قرار گیرد.

6، تست تعمیر و نگهداری عملیات

مدارشکن های خلاء دارای زمان قوس کوتاه، استحکام عایق بالا، طول عمر الکتریکی بالا، فاصله تماس و ضربه کم و انرژی عملکرد پایین هستند، بنابراین عمر مکانیکی آنها نیز بالا است. در عملیات روزانه، حجم کار تعمیر و نگهداری بسیار کم است، عمدتاً سایش قطعات متحرک مکانیزم، شل بودن بست ها، حذف گرد و غبار از سطح عایق و تزریق مقداری گریس روان کننده به قطعات متحرک بررسی می شود.

در تست پیشگیرانه بازرسی فنر، تست مقاومت DC سوئیچ باید با داده های تاریخی مقایسه شود و مشکلات باید به سرعت رسیدگی و جایگزین شوند. تست ولتاژ مقاومت فرکانس توان شکست یک روش موثر برای بررسی نشتی حباب خلاء است. (شکن های مدار خلاء داخلی می توانند به رنگ چراغ چشمک زن داخل حباب خلاء در هنگام قطع بار اشاره کنند تا درجه خلاء حباب خلاء را به طور اولیه مشخص کنند. هنگامی که رنگ قرمز تیره است نشان دهنده کاهش درجه خلاء است و هنگامی که رنگ آبی روشن است، نشان‌دهنده درجه خلاء خوب است.) هنگام تأیید حفاظت و نصب قطع کننده مدار، یک آزمایش روشن-خاموش ولتاژ پایین انجام می‌شود تا بررسی شود که آیا سوئیچ در هنگام کاهش ولتاژ در هنگام خطای شینه به طور قابل اعتماد کار می‌کند یا خیر. حالت.

تجزیه و تحلیل توسعه و عملکرد قطع کننده های مدار خلاء

1، قطع کننده مدار خلاء اختصاصی

در مواجهه با وظایف قطعی بسیار متفاوت، قطع کننده های مدار تخصصی جدید پدید آمده اند. اگر مدارشکن خلاء با ظرفیت فوق‌العاده بزرگ (با جریان قطع اتصال کوتاه 63-80 کیلو آمپر یا بالاتر) برای مدارشکن حفاظتی ژنراتور استفاده می‌شود، مدار شکن خلاء استاندارد (با جریان قطع اتصال کوتاه {{) 3}}kA)، قطع کننده مدار خلاء اقتصادی (با جریان قطع اتصال کوتاه 16-25 kA)، قطع کننده مدار خلاء مکرر (با فرکانس کاری 50000 تا 60000 بار)، و فوق مکرر و مدار شکن خلاء پیچیده (با فرکانس کاری 100000 تا 150000 بار). به عنوان مثال، قطع کننده های مدار سری 3AH زیمنس بر اساس کاربردشان به پنج مدل تقسیم می شوند. مدل های 3AH1 و 3AH3 استاندارد با 10000 کارکرد، مدل 3AHZ مکرر با 60000 کارکرد، مدل 3AH4 با 120000 کار اورکلاک و مدل 3AH5 مقرون به صرفه با قیمت پایین است.

2، قطع کننده مدار خلاء نوع اضافه ولتاژ پایین

همانطور که مشخص است، قطع کننده های مدار خلاء می توانند باعث قطع ولتاژ به دلیل قطع جریان شوند، به ویژه در هنگام قطع وقفه های منفی القایی کوچک مانند موتورهای الکتریکی. به طور کلی، دستگاه های جذب اضافه ولتاژ مانند Sic، مدار RC، صاعقه گیر ZnO و غیره برای محدود کردن اضافه ولتاژ در قطع کننده های مدار خلاء مجهز شده اند که باعث می شود ساختار مدار شکن بزرگ و پیچیده باشد و برخی ولتاژ اضافی را محدود نمی کنند.

چندین شرکت ژاپنی مسیر متفاوتی را در پیش گرفته اند و مدارشکن های خلاء اضافه ولتاژ پایین را توسعه داده اند. نیازی به افزودن دستگاه های جذب اضافه ولتاژ ندارد و از مواد تماس جدید توسعه یافته برای محدود کردن اضافه ولتاژ به یک دهم مقدار معمولی استفاده می کند. مواد تماس اضافه ولتاژ پایین: توشیبا AgWC است، هیتاچی Co Ag Se، و میتسوبیشی Cu Cr Bi - است، فوجی یک ماده CuCr به علاوه بخار بالا است. این شرکت ها به طور کلی به 20 کیلو آمپر در 7.2 کیلو ولت می رسند و تنها توشیبا در 7.2 کیلو ولت به 40 کیلو آمپر می رسد.

3، قطع کننده مدار خلاء چند منظوره

همانطور که مشخص است، قطع کننده های مدار خلاء تا کنون وظایف بسته شدن و شکستن را در دو موقعیت I (یعنی بسته شدن و باز کردن) انجام داده اند. اکنون کلیدهای خلاء چند منظوره ظهور کرده اند که به آنها عملکردهای متعددی می دهد، مانند بستن زمین جداکننده باز و غیره. زیمنس، آلستوم و هیتاچی همگی چنین محصولاتی دارند. جدیدترین قطع کننده مدار خلاء مدولار NXACT زیمنس دارای عملکردهای متعددی است: ایجاد یکپارچه، شکستن، جداسازی، زمین و قفل کردن. کلید وکیوم مجهز شرکت آلستوم با کلید VISAX در سه حالت I (ایزولاسیون بازشو بسته شدن) می باشد. مدارشکن خلاء 24 کیلو ولتی که توسط هیتاچی با همکاری شرکت برق توکیو ساخته شده است دارای چهار موقعیت I (بسته شدن اتصال به زمین ایزوله) می باشد.

برای چند منظوره بودن محصول از دیدگاه محصولات موجود دو روش وجود دارد: اولاً ستون فاز مدارشکن خلاء پس از باز شدن حرکت کرده یا می چرخد ​​و جداسازی و اتصال به زمین را تشکیل می دهد. مورد دیگر چرخش کنتاکت ها در محفظه خاموش کننده قوس خلاء برای جداسازی کامل و اتصال به زمین است. محصولات زیمنس NXACT با جابجایی ستون فاز پس از قطع، جداسازی و اتصال به زمین را کامل می کنند، در حالی که آلستوم با چرخاندن ستون فاز پس از قطع، کار ایزولاسیون را تکمیل می کند و هیتاچی با چرخش کنتاکت در محفظه خاموش کننده قوس، کار ایزولاسیون و زمین را تکمیل می کند.

4، قطع کننده مدار سنکرون

قطع کننده های مدار سنکرون به عنوان قطع کننده های مدار خلاء انتخابی فاز یا مدارشکن های خلاء کنترل شده نیز شناخته می شوند. اصل اساسی این است که مدار شکن خلاء را در مطلوب ترین لحظه ولتاژ یا جریان ببندید یا باز کنید.

در مقایسه با قطع کننده های مدار خلاء معمولی، قطع کننده های مدار سنکرون دارای مزایای زیر هستند: 1. کاهش بارهای اضافه ولتاژ گذرا در شبکه برق. 2. بهبود کیفیت منبع تغذیه در شبکه برق. 3. بهبود عمر الکتریکی و عملکرد قطع کننده مدار. 4. طراحی ساده شبکه برق، در نتیجه کاهش هزینه کلی سیستم.

ABB قطع کننده های مدار خلاء سنکرون را با استفاده از دستگاه های الکترونیکی دیجیتال و مکانیسم های عملکرد مغناطیسی توسعه داده است که شروع خوبی است.

5، مدارشکن خلاء هوشمند

هوشمندی مدارشکن های خلاء مبتنی بر فناوری سنجش مدرن و فناوری کنترل دیجیتال است. شرکت های تولیدی خارجی محصولات خود را هوشمند ساخته اند که این امر نه تنها برای اتوماسیون توزیع ضروری است، بلکه برای کنترل و محافظت از خود کلیدهای مدار نیز ضروری است. به عنوان مثال، دستگاه کنترل دیجیتال قابل برنامه ریزی DCX Alstom، دستگاه کنترل و حفاظت REF542 ABB، و دستگاه حفاظت دیجیتال نسل دوم زیمنس.

با توجه به مطالب فوق می توان دریافت که کلیدهای خلاء به سرعت توسعه یافته اند. اگرچه دلایل زیادی برای این وجود دارد، اما دو دلیل اساسی وجود دارد: اول، پیشرفت فناوری محفظه خاموش کردن قوس خلاء. دوم پیشرفت فناوری مکانیسم عملیاتی است. محفظه خاموش کننده قوس خلاء قلب یک مدارشکن خلاء است. پیشرفت محفظه های خاموش کننده قوس خلاء در تبدیل مواد تماس از CuBi به CuCr منعکس می شود که توانایی شکستن را بهبود می بخشد و مقدار قطع را کاهش می دهد. در عین حال، میدان مغناطیسی از میدان مغناطیسی عرضی به میدان مغناطیسی طولی تغییر می کند و توانایی شکستن را بهبود می بخشد و از دست دادن سوزش تماس را کاهش می دهد. از نظر فناوری، اتخاذ یک فرآیند آب بندی یک بار مصرف، عملکرد و قابلیت اطمینان محفظه خاموش کننده قوس را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

مکانیسم عملکرد سیستم عصبی مرکزی قطع کننده مدار خلاء نامیده می شود. در اصل با استفاده از مکانیزم های الکترومغناطیسی، مکانیسم های فنری پدیدار شده اند و آخرین آنها ظهور مکانیسم های آهنربای دائمی است. مکانیسم فنر دارای ساختار پیچیده ای با تعداد زیادی قطعه (تا 200)، دقت ماشینکاری بالا است و ویژگی های خروجی مکانیزم فنر با ویژگی های بار مدار شکن خلاء مطابقت ندارد. بنابراین، طراحی منطقی آن بر روی منحنی کانتور بادامک و ساختار شاتون ضروری است. ساختار مکانیکی مکانیسم‌های آهنربای دائمی بسیار ساده است، با اجزای کمتری نسبت به هر مکانیزم دیگری، و تعداد قطعات متحرک را می‌توان به یک کاهش داد، که در نتیجه قابلیت اطمینان مکانیکی بالایی دارد. علاوه بر این، عملکرد خروجی مکانیسم‌های آهنربای دائمی به خوبی با ویژگی‌های بار مدارشکن‌های خلاء مطابقت دارد. مکانیزم آهنربای دائم از قفل آهنربای دائمی، خازن (یا منبع تغذیه صفحه نمایش DC) برای ذخیره انرژی استفاده می کند و به صورت الکترونیکی کنترل می شود. مکانیسم های آهنربای دائم به ویژه برای عملیات های مکرر مانند 60000 تا 150000 بار مناسب هستند.

عکس محصول

لینک محصول

http://www.switchgear-china.com/vacuum-circuit-breaker/indoor-vacuum-circuit-breaker/10kv-indoor-highvoltage-vacuum-circuit.html

این محصول معمولا سفارشی می شود.
ما یک تولید کننده هستیم و یک بخش فنی حرفه ای داریم که می تواند با توجه به نیاز مشتری راه حل هایی را طراحی و ارائه دهد.
لطفا برای دریافت نقشه های طراحی با پرسنل فروش ما تماس بگیرید

در اینجا نمونه هایی از مشتریان ما برای مرجع شما آورده شده است

در صورت نیاز به جزئیات بیشتر، لطفا با ما تماس بگیرید