Структура и принцип на действието на прекъсвача ABB VD4

The VD4, известният прекъсвач за средно напрежение на ABB, е продал близо един милион бройки по целия свят. Въпреки надеждността му, възникват повреди, особено в работния механизъм. Персоналът по поддръжката разчита на ръководството на ABB, но подробните ръководства са оскъдни. Чрез анализ на бракуван VD4, авторът предоставя информация, която да подпомогне практическата работа.

Механизмът VD4 разполага с планарна спирална пружина и главен вал, с многостепенно изключване за поддържане и преобразуване на позицията, като изходът се осъществява чрез гърбичен лост.

1. Съхранение на енергия:

VD4 използва стабилни планарни спираловидни пружини, подобрявайки ефективността на механизма в сравнение с традиционните пружини.

Редактиран текст:

Фигура 1: Плоска спираловидна пружина

Както е показано на Фигура 1, единият край на плоската спиралкова пружина е закрепен към главния вал, докато другият край е прикрепен към корпуса на пружината. По време на съхранение на енергия, краят на главния вал на спиралната пружина остава неподвижен, а двигателят за съхранение на енергия или кобилицата за съхранение на енергия завърта корпуса на пружината по посока на часовниковата стрелка (гледано от лявата страна на механизма; същата ориентация важи навсякъде) чрез палеца на тресчотката, веригата и голямото зъбно колело, като по този начин опъва спиралковата пружина.

Когато става въпрос за операции по отваряне и затваряне, краят на спиралната пружина е фиксиран и при освобождаване на задействащия механизъм, главният вал се завърта по посока на часовниковата стрелка под задвижването на спиралната пружина, освобождавайки съхранената си енергия.

Като се има предвид, че VD4 използва планарна спирална пружина, преходът между състоянията „незаредено“ и „съхранено“ на пружината се различава от повечето пружинно задвижвани механизми. Той включва фиксирана междина върху корпуса на спиралната пружина, улеснена от координацията на диск, спомагателен ексцентрик, закрепен към главния вал, и ролка, монтирана върху свързващия прът за съхранение на енергия. По-просто казано, след като съхранението на енергия е завършено, ролката, задвижвана от свързващия прът за съхранение на енергия, се зацепва в жлеб на диска. Следователно, свързващият прът за съхранение на енергия се завърта до определен ъгъл, което кара свързания спомагателен контакт за съхранение на енергия и механичния индикатор за съхранение на енергия да преминат в състояние „Съхранена енергия“. Обратно, по време на процеса на затваряне на прекъсвача, максималният радиус на спомагателния ексцентрик пресича междината на диска, избутвайки ролката обратно към външния ръб на диска. Това действие връща свързващия прът за съхранение на енергия до първоначалния му ъгъл, което кара спомагателния контакт за съхранение на енергия и механичния индикатор за съхранение на енергия да се върнат в състояние „Несъхранена енергия“.

Фигура 2: Схематична диаграма на прехода на състоянието на съхранение на енергия

Важно е да се отбележи, че в случай на традиционен VD4 превключвател, който е в отворено положение без съхранение на енергия, значително количество енергия остава съхранено в планарната спирална пружина. Следователно, все пак трябва да се вземат предпазни мерки.

2. Модул за пътуване

Изключващият модул на оперативния механизъм на превключвателя VD4 се отличава с елегантен и отличителен дизайн. Въпреки привидната си сложност, след разглобяване и анализ, целият изключващ модул може да бъде разделен на три основни изключващи структури:

Първата степен на изключваща конструкция се състои от предната ролка и спирачния диск на голямата ветрилообразна плоча, която функционира като специализирана изключваща конструкция „фиксатор + ролка“. Втората степен се състои от голямата ветрилообразна плоча и голямата полуос, образувайки типична изключваща конструкция „полуос + ветрилообразна плоча“. Третата степен включва отварящата полуос, отварящата ветрилообразна плоча, затварящата полуос и затварящата ветрилообразна плоча, които заедно представляват два комплекта комбинации от изключващи скоби „полуос + ветрилообразна плоча“.

Фигура 3: Структурна схема на модула за пътуване

Модулът за изключване на механизма за управление на превключвателя VD4 изпълнява както функция на задържане, така и функция на изключване. Нека разгледаме тези функции по-подробно.

Функция за задържане:

Вземайки за пример затварящата позиция, след като действието на затваряне е завършено, предната ролка на голямата ветрилообразна плоча попада в съответния слот на спирачния диск. В този момент голямата полуос е здраво задържана на място от щипковата структура, образувана от отварящите и затварящите секторни плочи. Това предотвратява повдигането на предните ролки на големите секторни плочи, като ефективно заключва спирачния диск и поддържа главния вал в затворена позиция.

Функция за изключване:

Сега, нека разгледаме функцията за изключване, използвайки като пример действието на отваряне. Когато механизмът получи команда за отваряне, полуосът на отваряне се завърта по часовниковата стрелка на определен ъгъл. Това движение кара отварящата се вентилаторна плоча да загуби временната си опорна точка и да се завърти по часовниковата стрелка, разрушавайки клещовидната опорна структура, образувана от отварящите и затварящите се ветрилообразни плочи. В резултат на това голямата полуос се завърта обратно на часовниковата стрелка под действието на възвратната пружина, освобождавайки голямата ветрилообразна плоча. След това голямата ветрилообразна плоча повдига предния валяк под действието на възвратната пружина, освобождавайки спирачния диск. Спирачният диск се завърта по часовниковата стрелка под действието на спиралната пружина, инициирайки действието на отваряне.

По време на процеса на отваряне, свързващият прът на спомагателния вал в позиция за отваряне и затваряне (както е показано на Фигура 4) избутва отварящата секторна плоча, за да я върне в първоначалното си положение, и я зацепва отново с отварящата полуостров. Това възстановява скобообразната опорна структура, образувана от отварящите и затварящите секторни плочи, и избутва голямата полуостров обратно до първоначалния ѝ ъгъл. Едновременно с това, спомагателните дискове от двете страни на спирачния диск действат върху задните ролки на голямата ветрилообразна плоча, докато те се въртят заедно с главния вал. Това повдига задната част на голямата ветрилообразна плоча и спуска предната част, подготвяйки я за следващото заключване на предната ролка към спирачния диск.

Фигура 4: Отваряне и затваряне на спомагателния вал на свързващия прът

Мотовилката на спомагателния вал играе решаваща роля в работата на превключвателния механизъм VD4. Тя осигурява плавен преход между отворено и затворено положение, като свързва отварящите и затварящите секторни пластини и улеснява тяхното движение.

3. Изходен модул

Изходният модул на оперативния механизъм VD4 е жизненоважен компонент, който преобразува въртеливото движение на главния вал в линейно движение, необходимо за отваряне и затваряне на прекъсвача. Той се състои от три гърбични диска, монтирани на главния вал, и три двураменни подвижни звена, разположени в долната част на механизма.

Двураменната подвижна връзка функционира като лост, като опорната ѝ точка е разположена в средата. Предният край на лоста се влияе от гърбичния диск на главния вал, докато задният край е свързан с изолиращия теглич на вакуумния балон и отварящата пружина.

По време на затварянето, гърбичният диск се върти заедно с главния вал, притискайки ролките в предния край на двураменната подвижна връзка. Това действие повдига задния край на връзката, избутвайки изолиращия лост нагоре и затваряйки динамичните и статичните контакти във вакуумния мехур. Едновременно с това, отварящата пружина се компресира, съхранявайки енергия за последващото отваряне.

Обратно, по време на операцията по отваряне, гърбичният диск се върти в обратна посока, освобождавайки ролките в предния край на двураменната подвижна връзка. Това позволява на отварящата пружина да се разшири, разделяйки динамичните и статичните контакти и отваряйки веригата.

4. Функция за заключване

Работният механизъм VD4 включва цялостна заключваща функция, която повишава безопасността и надеждността. Ето по-подробен поглед върху всяка от заключващите функции:

1. Забрана за затваряне, когато ръчната количка е в средно положение:
   • Монтиран е заключващ електромагнит (Y1).
   • Крайните изключватели (S8 и S9) са свързани паралелно с електромагнита за заключване при затваряне, за да образуват веригата за заключване при затваряне.
   • Когато ръчната количка е в тестово или работно положение, S8 или S9 се свързва към веригата за заключване при затваряне, зареждайки електромагнита за заключване при затваряне и освобождавайки механичното заключване на полуоската при затваряне.
   • Спомагателен превключвател (S2) във веригата за заключване на прекъсвача е свързан последователно с подвижното желязно ядро ​​на заключващия електромагнит за заключване, подготвяйки веригата за изпълнение на командата за заключване. Споменато по-горе, мярката комбинира механично заключване и електрическо заключване, което представлява цялостна схема за заключване.

Предоставеното описание подробно описва значението и функционалността на спомагателния превключвател S2 в заключващата верига на схема за електрическо управление VD4 за прекъсвач тип ръчна количка. Ето кратко обобщение и обяснение на ключовите моменти:

Спомагателен превключвател S2 в заключващата верига

1. Подобрена надеждност на заключване:
   • Спомагателният превключвател S2 се използва заедно с механичното заключване, осигурено от заключващия електромагнит Y1.
   • Този двоен заключващ механизъм повишава надеждността на заключващата функция на прекъсвача.
2. Предотвратяване на прегряване и повреди:
   • Ако S2 не е включен в затварящата верига и ръчната количка на прекъсвача получи команда за затваряне, докато е в средно положение, затварящата верига ще бъде захранена.
   • Поради блокиращото действие на заключващия електромагнит Y1, заключващата полуос не може да се върти, което предотвратява затварянето на прекъсвача.
   • Това би довело до продължително захранване на затварящия електромагнит, причинявайки прегряване и потенциално изгаряне.
3. Роля на спомагателния превключвател:
   • Чрез включването на S2 във веригата се гарантира, че затварящият електромагнит се захранва само когато прекъсвачът е в правилното положение за затваряне.
   • Това предотвратява ненужно захранване и потенциално повреждане на електромагнита.

Механизъм за заключване на затваряне

1. Механично заключване:
   • Механизмът за блокиране при заключване е чисто механична система, която използва четиризвенна структура, съставена от блокираща плоча на прекъсвача, блокиращ лост и заключващ лост.
   • Този механизъм е установен между водещия винт на шасито на автомобила и заключващия полувал на прекъсвача.
2. Функционалност:
   • Когато ръчната количка на прекъсвача е в тестово или работно положение, блокиращата плоча на прекъсвача в шасито е хоризонтална, което позволява на заключващия полувал да се върти свободно.
   • Когато ръчната количка е в средно положение, блокиращата плоча се повдига от водещия винт, което кара заключващия лост да се зацепи с пластмасовата гърбица на затварящия полувал, блокирайки въртенето му.

В заключение, спомагателният превключвател S2 във веригата за заключване и механизмът за блокиране на заключването са ключови компоненти, които осигуряват безопасната и надеждна работа на ръчната количка на прекъсвача. Те работят заедно, за да предотвратят неоторизирани или опасни операции по заключване и да предпазят оборудването от потенциални повреди.

Фигура 6 Механизъм за заключване на затварянето

Предоставеното описание дава подробен преглед на компонентите на шасито на ръчната количка VD4 и техните функции, като се обръща специално внимание на механизмите за безопасност и оперативните ограничения. Ето обобщение и обяснение на ключовите моменти:

1. Деформация и поддръжка на шасито:
   • Проучването разкри, че деформацията или заклинването на шасито може да попречи на правилното освобождаване на механичната ключалка, което води до изгаряне на заключващата бобина.
   • За да се предотврати това, трябва да се извършват редовни проверки и поддръжка на свързаните компоненти, за да се гарантира, че шасито е в добро работно състояние.
2. Блокиране на движението на ръчната количка, когато прекъсвачът е затворен:
   • Превключвателят VD4 използва механичен заключващ механизъм, за да предотврати придвижването на ръчната количка навътре или навън, когато прекъсвачът е включен.
   • Това се постига чрез взаимодействието между заключващата рамка на заключващата плоча и предните ролки на подвижната връзка с двойно рамо B-фаза.
   • Когато прекъсвачът е включен, предните ролки се натискат надолу, създавайки малка хлабина със заключващата рамка. Опитът за преместване на ръчната количка ще накара водещия винт да се натисне срещу заключващата плоча, която от своя страна реагира върху водещия винт, блокирайки движението.
3. Блокиращ заключващ превключвател без съхранение на енергия:
   • Изключително важно е прекъсвачът да има достатъчно съхранена енергия, преди да може да бъде включен.
   • Без съхранение на енергия или с непълно съхранение на енергия, скоростта и силата на затваряне ще намалеят, което потенциално ще доведе до неуспешно затваряне.
   • Превключвателят VD4 използва сътрудничество между заключващата плоча за съхранение на енергия и удължителната плоча на ветрилообразната затваряща плоча, за да блокира затварянето, когато няма съхранение на енергия.
   • Когато съхранението на енергия е завършено, ролката на свързващия прът за съхранение на енергия се зацепва с диска, позволявайки на прекъсвача да се затвори нормално.

В обобщение, компонентите на шасито на ръчната количка VD4 включват предпазни механизми за предотвратяване на неправилна работа, като например блокиране на движението, когато прекъсвачът е включен, и предотвратяване на затваряне без достатъчно съхранение на енергия. Редовната поддръжка и проверка на тези компоненти са от съществено значение за осигуряване на безопасната и надеждна работа на оборудването.

Фигура 8a Положение на заключващата плоча за съхранение на енергия, когато енергията е съхранена

Ревизиран текст:

Фигура 8(b) илюстрира положението на заключващата плоча за съхранение на енергия, когато не се съхранява енергия.

В допълнение към гореспоменатия механичен заключващ механизъм, превключвателят VD4 е свързан последователно и с помощния превключвател за съхранение на енергия S1 (както е показано на Фигура 5) в рамките на затварящата верига. Тази конструкция подобрява функцията на електрическо заключване и предпазва от потенциално изгаряне на затварящия електромагнит.