Vakuumsko stikalo: naprava in načelo delovanja + nianse izbire in povezave

Električna naprava, vakuumski odklopnik, je naprava, namenjena delovanju v sklopu električnih visokonapetostnih omrežij.Ime je dobil po konstrukcijski značilnosti - vakuumski komori, zahvaljujoč kateri se doseže takojšnje izumrtje električnega obloka.

Naprava se uporablja kot stikalo za izklop opreme v primeru izrednih razmer ali kot del rutinskega delovanja. Oglejmo si podrobneje, kaj je vakuumski komutator in zakaj je potreben.

Kako deluje visokonapetostno vakuumsko stikalo?

Osnova za funkcionalnost vakuumskih komor, ki se uporabljajo pri načrtovanju stikal, so fizikalne lastnosti plina v izpraznjenem stanju. Pod takimi pogoji se lastnost plina, označena kot električna trdnost, bistveno spremeni v smeri povečanja.

Ta učinek zelo redkega okolja (razpon od 10^-6 do 10^-8 N/cm²) se uspešno uporablja v konstrukcijah stikal, dopolnjenih s plinskimi vakuumskimi komorami, skozi katere potekajo električne kontaktne skupine.

Eden od modelov vakuumskega odklopnika je naprava, ki se uporablja pri delovanju močnostnih električnih omrežij. Naprava velja za bolj sodobno in zanesljivo v primerjavi s podobnimi napravami, vendar drugačne vrste.

Tok, ki teče skozi kontaktne skupine (v trenutku, ko je kontakt odklopljen), tvori električni izpust - lok.Do zgorevanja obloka pride zaradi delne ionizacije kovinskih hlapov, ki neizogibno nastanejo zaradi visoke temperature. Prehod toka med kontakti skozi oblikovano plazmo se ohranja, dokler tok ne preide na ničelno vodilo.

Takoj, ko pride trenutek prehoda skozi "ničlo", električni oblok ugasne. Celoten postopek ne traja več kot 7-10 mikrosekund.

Načrtovanje vakuumskih stikal

Raznolikost vakuumskih odklopnikov, ob upoštevanju njihove zasnove, je precej velika. Zato je težko podati značilnosti teh naprav kot celote. Medtem, ne glede na oblikovne razlike, načelo delovanja ostaja nespremenjeno.

Blokovna shema eksploziva: 1 – zgornji terminal; 2 – vakuumska komora; 3 – polimerni izolator; 4 – spodnji izhod; 5 – tračni kontakt; 6 – pogonska vzmet; 7 – vlečna palica; 8 – sprožilna vzmet; 9 – prestavna ročica; 10 – pogonska gred; 11 – sprostitev; 12 - telo

Razmislimo za splošne informacije tripolno vakuumsko stikalo, opremljen z vzmetnim motornim pogonom. Ta naprava je zasnovana za notranjo ali zunanjo namestitev. V vsakem primeru se njegova namestitev izvaja v posebnih razdelilnih kovinskih škatlah.

Naprave se lahko uporabljajo na različnih področjih nacionalnega gospodarstva. Vendar pa obstajajo nekatere omejitve.

Vakuumski odklopniki torej niso namenjeni za namestitev in naknadno delovanje v naslednjih pogojih:

• prostori, kjer obstaja požar ali eksplozivna atmosfera;
• naprave, ki so zasnovane tako, da zagotavljajo pogosto preklapljanje;
• mobilne (mobilne) naprave;
• energetski sistemi morskih in rečnih plovil.

Vakuumski odklopniki imajo običajno dve vrsti zasnove:

1. Za trajno namestitev.
2. Za namestitev z vozičkom za strojno opremo.

Ne glede na zasnovo, telo naprave vsebuje tri pole, opremljene s komorami za gašenje obloka.

Znotraj vakuumskih komor so premični kontaktorji, ki jih poganja mehanizem vzmetnega motorja. Telo naprave dopolnjuje sprednja plošča, ki vsebuje prikazovalne elemente in krmilne naprave.

Zunanji glavni elementi stikala: 1 – poli naprave; 2 – mehanizem zaklepanja aktiviranja; 3 – okno za dviganje; 4 – mehanski ročaj, ki blokira zunanje tokokroge

Trije poli glavnega tokokroga so izdelani v obliki stebrov. Položaj polov je običajno na zadnji strani ohišja vzmetnega motorja. Vsak pol je opremljen s komoro za gašenje obloka, ki je zaprta v polimernem izolatorju. Za povečanje električne trdnosti ima telo izolatorja rebrasto obliko.

V vsaki vakuumski komori je nameščena kontaktna skupina dveh elementov - premična in fiksna. Premični kontaktni element je povezan s preklopnim mehanizmom preko vlečnega izolatorja. Sledi povezava s spodnjim kontaktnim zatičem. In fiksni kontakt je povezan s stožčastim prileganjem na zgornji kontaktni priključek naprave.

Kako deluje preklopni pogon?

Premični kontakti vakuumskih komor so mehansko povezani z gredjo pogona vzmetnega motorja. Zaradi pogonske vzmeti, ki je prednapeta (nastavljena na napeto stanje), se pogon enostavno aktivira s preprostim pritiskom na upravljalni gumb ali drug mehanizem.

Blokovna shema vakuumske komore: 1 – priključni blok s fiksnimi kontakti; 2 – fiksni kontakt; 3 – premični kontakt; 4 – kovinski zaslon; 5 – keramični (polimerni) izolator; 6 – meh; 7 – sponka s premičnimi kontakti

Vzmet (običajno dve vzmeti) se polni z verižnim pogonom. Običajni način delovanja opreme vključuje polnjenje vzmeti z električnim motorjem, opremljenim z menjalnikom. Hkrati je tu ročaj za napenjanje, ki se uporablja v primeru nesreče ali izgube moči.

Napeta vzmet je pritrjena s sprožilnim mehanizmom. Ta mehanizem se krmili preko elektromagnetnega pogona ali preko gumba za vklop. Takoj, ko je aktiviran način aktiviranja, se zaklep sprosti, natezna sila vzmeti aktivira odmični mehanizem. Ta pa deluje na gred, ki je mehansko povezana s preklopnim mehanizmom gibljivih kontaktov vakuumskih komor.

Postopek izklopa vakuumskega odklopnika se izvede z aktiviranjem načina "Izklop" - z elektromagnetom ali gumbom. Zaporedje dejanj je skoraj enako kot v prvem načinu. Tu so vključene tudi sprožilne vzmeti, katerih stanje se nastavi s sprožilcem.

Elementi nadzorne plošče in indikacije: 1 – način vklopa; 2 – način "izklop"; 3 – napeto stanje vzmeti; 4 - stanje sproščene vzmeti

Udobje upravljanja in nadzor nad delovanjem naprave zagotavlja nadzorna plošča. Na sprednji strani plošče so elementi: števec ciklov, indikator stanja polnilne vzmeti in indikator stanja vakuumskega stikala.

Značilnosti izvlečnih konstrukcij

Izvlečna oprema je sestavljena na podlagi posebnega vozička za opremo. S tem dodatkom se stikalo vstavi v omarico ali iz nje.

Strojni voziček ne deluje samo kot transport za napravo, ampak deluje tudi kot krmilnik za preklop naprave v testni način ali v način delovanja, takoj ko stikalo potisnete v omarico.

Strojni voziček: 1 – valj (4 kosi); 2 – osnova; 3, A – premična podlaga; 4 – ročaj (2 kos.); 5 – vtičnica gumba; 6 – blokirna palica; 7 – pritrdilni element; 8 – priključek za sekundarni krog; 9 – mehanika zaklepanja naprave; 10 – blokirni kontakti; 11 – vijačna pritrdilna palica; B – fiksni del

Vakuumsko stikalo je pritrjeno neposredno na gibljivi del vozička. Pritrditev se izvede z uporabo vijačnih povezav. Medtem ima strojni voziček tudi stacionarni del, kjer je pritrjen pogon gibljivega dela. Gibanje premičnega modula glede na stacionarno izvede vijak krmilne ročice vozička.

Gibljivi del je kovinska osnova na štirih kolesih, obdelana z galvansko prevleko. Obstaja zunanja mehanska blokada (tlačna palica) ozemljitvene elektrode, ključavnica pogonskega vijaka, blok kontaktov, mehanizem za zaklepanje stikala in drugi elementi, ki zagotavljajo premikanje ali fiksacijo.

Namestitev in priklop naprave

Pred začetkom montaže vakuumskega odklopnika je potrebno pregledati vse zunanje dostopne elemente, da se prepričamo, da ni poškodb ali okvar. Nato se izolacijske površine drogov očistijo s suho krpo, ki ne pušča vlaken.

V sistem ni dovoljeno vnašati opreme, če so na izolacijskih površinah čipi, razpoke ali deformirana območja. Preveriti je treba vezje sekundarnih tokokrogov, kot tudi povezavo vodila šasije.

Preverjanje nameščene naprave. Tukaj je pomembno skrbno preveriti vsako podrobnost, vsak pritrdilni element. Visokonapetostne naprave ne odpuščajo niti najmanjše napake

Pred namestitvijo preverite delovanje stikala z ročnim vklopom (mirovanje brez napajanja) in se prepričajte, da so indikatorji na nadzorni plošči v pravilnem položaju. Nato morate preveriti prisotnost pokrovov drogov. Če se uporablja oprema z nazivno močjo 1600 A in več, je treba pred namestitvijo odstraniti zaščitne pokrove.

Povežite se neposredno z omrežjem

Sponke kontaktnih konic vodnikov napajalnega kabla je treba očistiti pred priključitvijo na sponke stikala.

Postopek odstranjevanja se razlikuje glede na uporabljeni material terminala:

• Pri bakrenih in aluminijastih sponkah brez dodatnega premaza se čiščenje izvede z brusnim papirjem zrnatosti M20 ali manj, čemur sledi razmaščevanje kovinske površine.
• Če so bakreni ali aluminijasti priključki prevlečeni s plastjo srebra, je dovolj, da jih očistite s krpo, ki ne pušča vlaken.

Nesprejemljivo je uporabljati kable, katerih srebrna prevleka na sponkah je poškodovana na površini več kot 5%. V tem primeru je treba poškodovani element zamenjati. Več informacij o sponkah za povezovanje žic najdete v ta material.

Zunanji vodniki so povezani s sponkami vakuumskega stikala tako, da na sponkah naprave ne nastajajo mehanske sile zunanjih vodnikov. Priključki so izvedeni s pomočjo vijačne spojke z uporabo ploščatih elastičnih kovinskih podložk.

Kako poteka ozemljitev?

Stacionarne naprave so povezane z ozemljitveno ploščadjo z vijačno povezavo (M12) neposredno na točki z oznako "Ozemljitev".

Strukturni elementi vozička opreme in ohišja stikala, skozi katerega je naprava ozemljena. Te točke so praviloma označene z ustreznim znakom poleg elementa

Območje kontaktne točke "Ozemljitev" je treba pred priključitvijo razmastiti. Ozemljitveni vodnik mora biti vodilo zadostnega preseka (Pravila za električno napeljavo), gibljiva žica ali pleten vodnik. Pred namestitvijo vodnika na kontaktno ploščo kontaktne površine namažite s posebnim mazivom (CIATIM-203).

Zasnova izvlečnega tipa je ozemljena z elementi vozička opreme. Ozemljitev vakuumskega odklopnika se izvede preko konstrukcije strojnega vozička, za katerega so tudi pritrdilni elementi.

Zagon naprave

Naprava se zažene po dodatni kontroli vgrajene in pripravljene opreme. Zlasti se preverja zanesljivost ozemljitve, stanje pritrditve sestavnih delov in dostop hladilnega medija do potencialno grelnih elementov.

Površine tokovnih palic, ki so v stiku z lamelami rozetnih kontaktnih skupin, je treba obdelati z majhno količino maziva CIATIM. Na splošno je treba izvesti vse postopke, ki jih predvideva PES v primeru sprejemnih preskusov in zagotoviti, da delovna napetost ustreza dovoljenim mejam.

Namestitev vakuumskega odklopnika. Montažna dela izvaja samo usposobljeno osebje. Enake zahteve veljajo za osebje, ki je izbrano za servisiranje visokonapetostne opreme.

Osebje, ki ima dovoljenje za servisiranje električnih inštalacij, ki delujejo pri napetostih nad 1000 voltov, sme upravljati vakuumski odklopnik. Odobrena skupina dostopa za servisno osebje ne sme biti nižja od tretje. Pred začetkom dela z opremo osebje opravi tehnični minimum, da preuči podrobnosti določenega modela opreme.

Kako izbrati vakuumski odklopnik?

Naprava je izbrana ob upoštevanju njenih nominalnih parametrov, ki se upoštevajo glede na parametre obstoječega omrežja na mestu namestitve. Izbira je narejena glede na kriterij maksimalno obremenjenih načinov delovanja, pričakovanih za pogoje delovanja.

Dovoljeno je, da je nazivna napetost vakuumskega odklopnika enaka (ali povečana) glede na nazivno napetost sistema, ki se napaja prek odklopnika.

Parameter nazivnega dolgotrajnega toka je izbran višji od nazivnega toka dobavljenega sistema. Parameter nazivnega izklopnega toka je izbran nad največjo vrednostjo nazivni tok Kratek stik (upošteva se trenutek razhajanja kontakta).

Ploščica s tehničnimi podatki je prva stvar, na katero ste pozorni pri izbiri stikala. Na podlagi vrednosti parametrov lahko že ugotovite, ali je naprava primerna za določeno namestitev ali ne

Z vidika možnih pogojev kratkega stika je izbira narejena ob upoštevanju najtežjih pogojev.

Vrednost aperiodične komponente se izračuna ob upoštevanju pogojev kratkega stika z ničelno napetostjo v kateri koli od faznih linij. V tem primeru je treba upoštevati parameter aperiodičnega toka, ki ga je določil proizvajalec opreme.

Zaključki in uporaben video na to temo

Še več gradiva o napravi, principu delovanja in pogojih namestitve vakuumskega odklopnika lahko izveste iz naslednjega videoposnetka:

Vakuumska stikala se od drugih vrst naprav razlikujejo po relativno enostavni in zanesljivi strukturi. Zato ta vrsta opreme služi dolgo časa brez kakršnih koli pritožb. Življenjska doba naravne obrabe je določena s številom operacij, ki je enaka najmanj 20 000. Pod pogojem, da se vzdrževanje izvaja pravočasno, se ta življenjska doba poveča za 5-10%.Medtem je eksplozivno vzdrževanje omejeno na majhno število lažjih operacij.

Če imate med branjem informacij vprašanja o temi članka ali imate dragocene informacije, ki jih lahko delite z našimi bralci, pustite svoje komentarje, delite svoje izkušnje in postavite vprašanja v bloku pod člankom.