Vakuumski prekidač: uređaj i princip rada + nijanse odabira i povezivanja

Električni uređaj, vakuumski prekidač, je uređaj namijenjen za rad u sklopu električnih visokonaponskih mreža.Ime je dobio po značajci dizajna - vakuumskoj komori, zahvaljujući kojoj se postiže trenutno gašenje električnog luka.

Uređaj se koristi kao sklopka dizajnirana za isključivanje opreme u slučaju hitnih situacija ili kao dio rutinskog rada. Pogledajmo pobliže što je vakuumski komutator i zašto je potreban.

Kako radi visokonaponski vakuumski prekidač?

Osnova funkcionalnosti vakuumskih komora korištenih u dizajnu prekidača su fizikalna svojstva plina u ispražnjenom stanju. Pod takvim uvjetima, svojstvo plina, okarakterizirano kao električna čvrstoća, značajno se mijenja prema povećanju.

Ovaj učinak vrlo rijetkog okoliša (raspon od 10^-6 do 10^-8 N/cm²) uspješno se koristi u dizajnu prekidača dopunjenim plinskim vakuumskim komorama kroz koje prolaze električne kontaktne skupine.

Jedan od modela vakuumskog prekidača je uređaj koji se koristi u radu energetskih električnih mreža. Uređaj se smatra modernijim i pouzdanijim u usporedbi sa sličnim uređajima, ali drugačijeg tipa.

Struja koja teče kroz kontaktne skupine (u trenutku kada je kontakt isključen) stvara električno pražnjenje - luk.Sagorijevanje luka nastaje zbog djelomične ionizacije metalnih para, neizbježno formiranih od visoke temperature. Prolaz struje između kontakata kroz formiranu plazmu održava se sve dok struja ne prijeđe na nultu sabirnicu.

Čim dođe trenutak prijelaza kroz "nulu", električni luk se gasi. Ukupni proces ne traje više od 7-10 mikrosekundi.

Projektiranje vakuumskih sklopki

Raznolikost vakuumskih prekidača, uzimajući u obzir njihov dizajn, prilično je velika. Stoga je teško dati karakteristike ovih uređaja u cjelini. U međuvremenu, bez obzira na razlike u dizajnu, princip rada ostaje nepromijenjen.

Blok shema eksploziva: 1 – gornji terminal; 2 – vakuumska komora; 3 – polimerni izolator; 4 – donji učinak; 5 – kontakt trake; 6 – pogonska opruga; 7 – vučna šipka; 8 – isklopna opruga; 9 – ručica mjenjača; 10 – pogonsko vratilo; 11 – oslobađanje; 12 - tijelo

Razmotrimo radi općih informacija tropolni vakuumski prekidač, opremljen pogonom s opružnim motorom. Ovaj uređaj je dizajniran za unutarnju ili vanjsku ugradnju. U svakom slučaju, njegova instalacija se provodi unutar posebnih razvodnih metalnih kutija.

Uređaji se mogu koristiti u različitim područjima nacionalnog gospodarstva. Međutim, postoje neka ograničenja.

Dakle, vakuumski prekidači nisu namijenjeni za ugradnju i naknadni rad u sljedećim uvjetima:

• prostorije u kojima postoji vatra ili eksplozivna atmosfera;
• instalacije koje su dizajnirane da omoguće često prebacivanje;
• mobilne (pokretne) instalacije tipa;
• energetski sustavi morskih i riječnih plovila.

Vakuumski prekidači obično imaju dvije vrste dizajna:

1. Za trajnu ugradnju.
2. Za ugradnju s kolicima za hardver.

Bez obzira na dizajn, područje tijela uređaja sadrži tri pola opremljena komorama za gašenje luka.

Unutar vakuumskih komora nalaze se pomični kontaktori koje pokreće mehanizam s opružnim motorom. Tijelo uređaja dopunjeno je prednjom pločom koja sadrži elemente prikaza i upravljačke uređaje.

Vanjski glavni elementi sklopke: 1 – polovi uređaja; 2 – mehanizam za zaključavanje aktiviranja; 3 – prozor za podizanje; 4 – mehanička ručka koja blokira vanjske strujne krugove

Tri pola glavnog strujnog kruga izrađena su u obliku stupova. Položaj polova obično je na stražnjoj strani šasije s opružnim motorom. Svaki stup je opremljen komorom za gašenje luka, koja je zatvorena unutar polimernog izolatora. Kako bi se povećala električna čvrstoća, tijelo izolatora ima rebrasti oblik.

Unutar svake vakuumske komore montirana je kontaktna skupina od dva elementa - pomična i fiksna. Pokretni kontaktni element povezan je s sklopnim mehanizmom preko vučnog izolatora. Sljedeći je spoj s donjim kontaktnim pinom. Fiksni kontakt spojen je konusnim spojem na gornji kontaktni terminal uređaja.

Kako radi pogon prekidača?

Pokretni kontakti vakuumskih komora mehanički su povezani s osovinom opružno-motornog pogona. Zbog pogonske opruge, koja je prethodno napeta (namještena u stanje napetosti), pogon se može jednostavno aktivirati jednostavnim pritiskom na upravljačku tipku ili neki drugi mehanizam.

Blok shema vakuumske komore: 1 – stezaljka s fiksnim kontaktima; 2 – fiksni kontakt; 3 – pokretni kontakt; 4 – metalni zaslon; 5 – keramički (polimerni) izolator; 6 – mijeh; 7 – stezaljka s pokretnim kontaktima

Opruga (obično dvije opruge) nabijena je lančanim pogonom. Uobičajeni način rada opreme uključuje punjenje opruge pomoću elektromotora opremljenog mjenjačem. Istodobno, postoji ručka za ručno napinjanje, koja se koristi u slučaju nesreće ili gubitka snage.

Napeta opruga je fiksirana pomoću mehanizma za okidanje. Ovim se mehanizmom upravlja preko elektromagnetskog pogona ili preko tipke za napajanje. Čim se aktivira način aktiviranja, zaključavanje se oslobađa, vlačna sila opruge aktivira ekscentrični mehanizam. Ovo pak djeluje na osovinu koja je mehanički povezana s mehanizmom za prebacivanje pomičnih kontakata vakuumskih komora.

Operacija isključivanja vakuumskog prekidača izvodi se aktiviranjem načina rada "Isključeno" - elektromagnetom ili gumbom. Redoslijed radnji gotovo je isti kao u prvom načinu. Ovdje su uključene i okidačke opruge, čije se stanje podešava okidačem za okidanje.

Elementi upravljačke ploče i indikacije: 1 – način rada “uključeno”; 2 – način rada “isključeno”; 3 – napeto stanje opruge; 4 - stanje otpuštene opruge

Pogodnost rada i kontrole rada uređaja osigurava upravljačka ploča. Duž prednje strane ploče nalaze se elementi: brojač ciklusa, indikator statusa opruge punjenja i indikator statusa vakuumske sklopke.

Značajke izvlačnih konstrukcija

Oprema koja se izvlači montira se na temelju posebnih kolica za opremu. Pomoću ovog pribora prekidač se umeće u ormar ili iz njega.

Hardverska kolica djeluju ne samo kao transport za uređaj, već također djeluju i kao kontroler za prebacivanje uređaja u testni način rada ili u radni način rada čim se prekidač gurne u ormarić.

Kolica za hardver: 1 – valjak (4 kom.); 2 – baza; 3, A – pomična baza; 4 – ručka (2 kom.); 5 – utičnica gumba; 6 – zaporna šipka; 7 – element za pričvršćivanje; 8 – konektor za sekundarni krug; 9 – mehanika zabravljivanja uređaja; 10 – kontakti za blokiranje; 11 – šipka za pričvršćivanje vijaka; B – fiksni dio

Vakuumski prekidač je pričvršćen izravno na pokretni dio kolica. Pričvršćivanje se vrši pomoću vijčanih spojeva. U međuvremenu, hardverska kolica također imaju stacionarni dio, gdje je pogon pokretnog dijela fiksiran. Pomicanje pomičnog modula u odnosu na stacionarni vrši se pomoću vijka upravljačke ručke kolica.

Pokretni dio je metalna baza na četiri kotača, obrađena galvanskim premazom. Postoji vanjsko mehaničko zaključavanje (tlačna šipka) elektrode za uzemljenje, zaključavanje pogonskog vijka, blok kontakti, mehanizam za zaključavanje prekidača i drugi elementi koji osiguravaju kretanje ili fiksaciju.

Montaža i spajanje uređaja

Prije početka montaže vakuumskog prekidača potrebno je pregledati sve izvana dostupne elemente kako bi se uvjerili da nema oštećenja ili nedostataka. Zatim se izolacijske površine stupova čiste suhom krpom koja ne ostavlja dlačice.

Nije dopušteno uvođenje opreme u sustav ako na izolacijskim površinama postoje strugotine, pukotine ili deformirana područja. Mora se provjeriti strujni krug sekundarnih krugova, kao i spoj sabirnice šasije.

Provjera instaliranog uređaja. Ovdje je važno pažljivo provjeriti svaki detalj, svaki element pričvršćivača. Visokonaponski uređaji ne opraštaju ni najmanju grešku

Prije ugradnje treba provjeriti funkcionalnost sklopke ručnim uključivanjem (mirovanje bez napajanja) i uvjeriti se da su indikatori na upravljačkoj ploči u ispravnom položaju. Zatim morate provjeriti prisutnost poklopaca stupova. Ako se koristi oprema s nazivnim 1600A i višim, zaštitni poklopci se moraju ukloniti prije instalacije.

Spojite se izravno na mrežu

Stezaljke kontaktnih vrhova vodiča kabela za napajanje moraju se očistiti prije spajanja na stezaljke prekidača.

Postupak skidanja izolacije razlikuje se ovisno o korištenom materijalu terminala:

• Za bakrene i aluminijske terminale bez dodatnog premaza, čišćenje se provodi brusnim papirom granulacije M20 ili niže, nakon čega slijedi odmašćivanje metalne površine.
• Ako su bakreni ili aluminijski terminali presvučeni slojem srebra, dovoljno ih je očistiti krpom koja ne ostavlja dlačice.

Neprihvatljivo je koristiti kabele čiji je srebrni premaz na stezaljkama oštećen na površini većoj od 5%. U tom slučaju oštećeni element mora se zamijeniti. Više informacija o terminalima za spajanje žica možete pronaći u ovaj materijal.

Na stezaljke vakuumske sklopke spojeni su vanjski vodiči na način da se na stezaljkama uređaja ne stvaraju mehaničke sile od vanjskih vodiča. Priključci se izvode pomoću vijčane spojnice pomoću ravnih elastičnih metalnih podloški.

Kako se vrši uzemljenje?

Stacionarni uređaji spojeni su na platformu "uzemljenje" pomoću vijčane veze (M12) izravno na mjestu označenom s "Uzemljenje".

Strukturni elementi kolica opreme i šasije prekidača preko kojih se uređaj uzemljuje. U pravilu su te točke označene odgovarajućim znakom uz element

Područje kontaktne točke "Uzemljenje" mora se odmastiti prije spajanja. Vodič za uzemljenje trebao bi biti sabirnica dovoljnog presjeka (Pravila za električnu instalaciju), savitljiva žica ili pleteni vodič. Prije postavljanja vodiča na kontaktnu podlogu podmažite kontaktne površine posebnim mazivom (CIATIM-203).

Dizajn izvlačnog tipa uzemljen je pomoću elemenata kolica za opremu. Uzemljenje vakuumskog prekidača provodi se kroz strukturu hardverskih kolica, za koje postoje i elementi za pričvršćivanje.

Puštanje uređaja u rad

Uređaj se pušta u rad nakon dodatne provjere ugrađene i pripremljene opreme. Posebno se provjerava pouzdanost uzemljenja, stanje pričvršćenja komponenti sklopa i pristup rashladnog medija potencijalno grijaćim elementima.

Površine strujnih šipki koje su u dodiru s lamelama rozetnih kontaktnih skupina moraju se tretirati s malom količinom CIATIM maziva. Općenito, potrebno je provesti sve postupke predviđene PES-om u slučaju ispitivanja prihvaćanja i osigurati da radni napon odgovara dopuštenim granicama.

Ugradnja vakuumskog prekidača. Instalacijske radove izvodi samo kvalificirano osoblje. Isti zahtjevi vrijede za osoblje koje je odabrano za servisiranje visokonaponske opreme.

Osoblje koje ima dopuštenje za servisiranje električnih instalacija koje rade na naponu iznad 1000 volti smije rukovati vakuumskim prekidačem. Odobrena pristupna grupa za servisno osoblje ne smije biti niža od treće. Prije početka rada s opremom, osoblje prolazi tehnički minimum kako bi proučilo zamršenosti određenog modela opreme.

Kako odabrati vakuumski prekidač?

Uređaj se odabire uzimajući u obzir njegove nazivne parametre, koji se razmatraju u odnosu na parametre postojeće mreže na mjestu instalacije. Izbor se vrši prema kriteriju maksimalno opterećenih režima rada koji se očekuju za radne uvjete.

Dopušteno je da nazivni napon vakuumskog prekidača bude jednak (ili povećan) u odnosu na nazivni napon sustava koji se napaja preko prekidača.

Parametar nazivne dugotrajne struje odabran je veći od nazivne struje napajanog sustava. Parametar nazivne granične struje odabran je iznad maksimalne vrijednosti nazivna struja Kratki spoj (uzima se u obzir trenutak divergencije kontakta).

Pločica s tehničkim podacima prva je stvar na koju morate obratiti pozornost pri odabiru prekidača. Na temelju vrijednosti parametara već možete odrediti je li uređaj prikladan za određenu instalaciju ili ne

S gledišta mogućih uvjeta kratkog spoja, izbor se vrši uzimajući u obzir najteže uvjete.

Vrijednost aperiodične komponente izračunava se uzimajući u obzir uvjete kratkog spoja s nultim naponom u bilo kojoj od faznih linija. U tom slučaju treba uzeti u obzir parametar aperiodične struje koji je postavio proizvođač opreme.

Zaključci i koristan video na tu temu

Još više materijala o dizajnu, principu rada i uvjetima ugradnje vakuumskog prekidača možete saznati iz sljedećeg videa:

Vakuumski prekidači razlikuju se od ostalih vrsta uređaja po svojoj relativno jednostavnoj i pouzdanoj strukturi. Stoga ova vrsta opreme služi dugo vremena bez ikakvih pritužbi. Vijek prirodnog trošenja određen je brojem operacija jednakim najmanje 20 000. Pod uvjetom da se održavanje provodi pravodobno, taj se vijek povećava za 5-10%.U međuvremenu, eksplozivno održavanje ograničeno je na mali broj lakih operacija.

Ako tijekom čitanja informacija imate pitanja o temi članka ili imate vrijedne informacije koje možete podijeliti s našim čitateljima, ostavite svoje komentare, podijelite svoje iskustvo i postavite pitanja u bloku ispod članka.