Struktura i princip rada ABB VD4 prekidača

The VD4, poznati ABB-ov prekidač srednjeg napona, prodan je u skoro milion jedinica širom svijeta. Uprkos njegovoj pouzdanosti, javljaju se kvarovi, posebno u mehanizmu rada. Osoblje za održavanje oslanja se na ABB-ov priručnik, ali detaljni vodiči su rijetki. Analizirajući rashodovani VD4, autor pruža uvide koji će pomoći u praktičnom radu.

VD4 mehanizam ima planarnu spiralnu oprugu i glavnu osovinu, s višestepenim isključivanjem za održavanje i konverziju položaja, a izlaz se vrši putem poluge ekscentra.

1. Skladištenje energije:

VD4 koristi stabilne planarne spiralne opruge, poboljšavajući efikasnost mehanizma u poređenju sa tradicionalnim oprugama.

Uređeni tekst:

Slika 1: Opruga za ravnu spiralnu rotaciju

Kao što je prikazano na Slici 1, jedan kraj ravne spiralne opruge je pričvršćen za glavnu osovinu, dok je drugi kraj pričvršćen za kućište opruge. Tokom skladištenja energije, kraj glavne osovine spiralne opruge ostaje nepomičan, a motor za skladištenje energije ili klackalica za skladištenje energije okreće kućište opruge u smjeru kazaljke na satu (gledano s lijeve strane mehanizma; ista orijentacija se primjenjuje u cijelom mehanizmu) putem zupčaste papučice, lanca i velikog zupčanika, čime se zateže spiralna opruga.

Kada su u pitanju operacije otvaranja i zatvaranja, kraj spiralne opruge na strani kućišta je fiksiran, a nakon otpuštanja mehanizma za aktiviranje, glavna osovina se okreće u smjeru kazaljke na satu pod pogonom spiralne opruge, oslobađajući svoju uskladištenu energiju.

S obzirom na to da VD4 koristi planarnu spiralnu oprugu, prelaz između "nenabijenog" i "uskladištenog" stanja opruge razlikuje se od većine mehanizama koji se pokreću oprugom. Uključuje fiksirani raspored na kućištu spiralne opruge, što je olakšano koordinacijom diska, pomoćnog grebena pričvršćenog na glavnu osovinu i valjka montiranog na klipnjaču za skladištenje energije. Jednostavnije rečeno, kada se skladištenje energije završi, valjak, pokretan klipnjačom za skladištenje energije, ulazi u zarez na disku. Posljedično, klipnjača za skladištenje energije rotira se pod određenim uglom, što dovodi do toga da se povezani pomoćni kontakt za skladištenje energije i mehanički indikator za skladištenje energije prebace u stanje "Uskladištena energija". Suprotno tome, tokom procesa zatvaranja prekidača, maksimalni radijus pomoćnog grebena prelazi preko ugla diska, gurajući valjak nazad do vanjske ivice diska. Ova radnja vraća klipnjaču za skladištenje energije u prvobitni ugao, uzrokujući da se pomoćni kontakt za skladištenje energije i mehanički indikator za skladištenje energije vrate u stanje "Neuskladištena energija".

Slika 2: Šematski dijagram prelaza stanja skladištenja energije

Važno je napomenuti da, u slučaju tradicionalnog VD4 prekidača koji je u otvorenom položaju bez skladištenja energije, značajna količina energije ostaje uskladištena unutar planarne spiralne opruge. Stoga se i dalje moraju poduzeti sigurnosne mjere.

2. Modul putovanja

Modul za isključivanje mehanizma prekidača VD4 može se pohvaliti elegantnim i prepoznatljivim dizajnom. Uprkos svojoj očiglednoj složenosti, nakon rastavljanja i analize, cijeli modul za isključivanje može se podijeliti na tri osnovne strukture za isključivanje:

Prvostepena okidačka struktura sastoji se od prednjeg valjka i kočionog diska velike lepezaste ploče, koja funkcionira kao specijalizirana okidačka struktura "zaporni element + valjak". Druga faza sastoji se od velike lepezaste ploče i velike poluosovine, formirajući tipičnu okidačku strukturu "poluosovine + lepezaste ploče". Treća faza uključuje otvarajuću poluosovinu, otvarajuću lepezastu ploču, zatvarajuću poluosovinu i zatvarajuću lepezastu ploču, koje zajedno čine dva seta kombinacija okidačkih stezaljki "poluosovine + lepezaste ploče".

Slika 3: Strukturni dijagram putnog modula

Modul za isključivanje mehanizma prekidača VD4 služi i za držanje i za isključivanje. Pogledajmo detaljnije ove funkcije.

Funkcija držanja:

Uzimajući za primjer položaj zatvaranja, nakon što je postupak zatvaranja završen, prednji valjak velike lepezaste ploče pada u odgovarajući utor na kočionom disku. U ovom trenutku, velika poluosovina je sigurno držana na mjestu pomoću kliještaste strukture koju formiraju sektorske ploče za otvaranje i zatvaranje. To sprječava podizanje prednjih valjaka velikih sektorskih ploča, efektivno blokirajući kočioni disk i održavajući glavnu osovinu u položaju zatvaranja.

Funkcija isključivanja:

Sada, razmotrimo funkciju okidanja koristeći akciju otvaranja kao primjer. Kada mehanizam primi komandu za otvaranje, poluosa otvaranja se okreće u smjeru kazaljke na satu za određeni ugao. Ovo kretanje uzrokuje da ploča ventilatora za otvaranje izgubi svoju privremenu tačku oslonca i okrene se u smjeru kazaljke na satu, raspadajući potpornu strukturu u obliku kliješta koju formiraju ploče u obliku lepeze za otvaranje i zatvaranje. Kao rezultat toga, velika poluosa se okreće suprotno od kazaljke na satu pod djelovanjem povratne opruge, oslobađajući veliku ploču u obliku lepeze. Velika ploča u obliku lepeze zatim podiže prednji valjak pod djelovanjem povratne opruge, oslobađajući kočioni disk. Kočioni disk se okreće u smjeru kazaljke na satu pod djelovanjem spiralne opruge, pokrećući akciju otvaranja.

Tokom procesa otvaranja, klipnjača na pomoćnoj osovini položaja otvaranja i zatvaranja (kao što je prikazano na slici 4) gura ploču sektora otvaranja da bi se resetovala i ponovo je spojila sa poluosovinom otvaranja. Ovo ponovo uspostavlja potpornu strukturu u obliku stezaljke koju formiraju ploče sektora otvaranja i zatvaranja i gura veliku poluosovinu nazad u njen prvobitni ugao. Istovremeno, pomoćni diskovi sa obje strane kočionog diska djeluju na zadnje valjke velike lepezaste ploče dok se okreću sa glavnom osovinom. Ovo podiže zadnji dio velike lepezaste ploče i spušta prednji dio, pripremajući je za sljedeće zaključavanje prednjeg valjka na kočioni disk.

Slika 4: Klipnjača pomoćnog vratila u položaju otvaranja i zatvaranja

Klipnjača pomoćnog vratila igra ključnu ulogu u radu mehanizma prekidača VD4. Ona osigurava nesmetan prijelaz između položaja otvaranja i zatvaranja povezivanjem ploča sektora otvaranja i zatvaranja i olakšavanjem njihovog kretanja.

3. Izlazni modul

Izlazni modul VD4 operativnog mehanizma je vitalna komponenta koja pretvara rotaciono kretanje glavne osovine u linearno kretanje potrebno za otvaranje i zatvaranje prekidača. Sastoji se od tri grebenasta diska montirana na glavnoj osovini i tri dvokrake pokretne karike smještene na dnu mehanizma.

Dvokraka pokretna karika funkcionira kao poluga, s oslonicom u sredini. Prednji kraj poluge je pod utjecajem bregastog diska na glavnoj osovini, dok je stražnji kraj povezan s izolacijskom vučnom šipkom vakuumskog mjehurića i oprugom za otvaranje.

Tokom operacije zatvaranja, disk grebenaste osovine rotira zajedno s glavnom osovinom, pritiskajući valjke na prednjem kraju dvokrake pokretne karike. Ova radnja podiže zadnji kraj karike, gurajući izolacijsku vučnu šipku prema gore i zatvarajući dinamičke i statičke kontakte unutar vakuumskog mjehurića. Istovremeno, opruga za otvaranje se komprimira, pohranjujući energiju za sljedeću operaciju otvaranja.

Suprotno tome, tokom operacije otvaranja, disk ekscentra se okreće u suprotnom smjeru, oslobađajući valjke na prednjem kraju pokretne veze s dvostrukim krakom. To omogućava otvarajućoj opruzi da se proširi, odvajajući dinamičke i statičke kontakte i otvarajući strujni krug.

4. Funkcija zaključavanja

VD4 operativni mehanizam uključuje sveobuhvatnu funkciju zaključavanja koja poboljšava sigurnost i pouzdanost. Evo detaljnijeg pogleda na svaku od karakteristika zaključavanja:

1. Zabrana zatvaranja kada su ručna kolica u srednjem položaju:
   • Instaliran je elektromagnet za zaključavanje (Y1).
   • Granični prekidači (S8 i S9) su spojeni paralelno s elektromagnetom za zatvaranje i zaključavanje kako bi formirali strujni krug za zatvaranje i zaključavanje.
   • Kada se ručna kolica nalaze u ispitnom ili radnom položaju, S8 ili S9 se spajaju na strujni krug za zaključavanje zatvaranja, puneći elektromagnet za zaključavanje zatvaranja i otpuštajući mehaničko zaključavanje poluosi zatvaranja.
   • Pomoćni prekidač (S2) u strujnom krugu za zatvaranje prekidača spojen je serijski s pokretnom željeznom jezgrom elektromagneta za zaključavanje, pripremajući strujni krug za izvršavanje naredbe za zatvaranje. Kao što je gore navedeno, mjera kombinira mehaničko i električno zaključavanje, što predstavlja sveobuhvatnu shemu zaključavanja.

U opisu se detaljno opisuje važnost i funkcionalnost pomoćnog prekidača S2 u strujnom krugu zatvaranja VD4 dijagrama ožičenja električne kontrole za prekidač tipa ručnih kolica. Evo sažetog sažetka i objašnjenja ključnih tačaka:

Pomoćni prekidač S2 u završnom strujnom krugu

1. Poboljšana pouzdanost zaključavanja:
   • Pomoćni prekidač S2 se koristi zajedno s mehaničkim zaključavanjem koje omogućava elektromagnet za zaključavanje Y1.
   • Ovaj dvostruki mehanizam zaključavanja povećava pouzdanost funkcije zaključavanja prekidača.
2. Sprečavanje pregrijavanja i oštećenja:
   • Ako S2 nije uključen u strujni krug za zatvaranje, a ručna kolica s prekidačem prime naredbu za zatvaranje dok su u srednjem položaju, strujni krug za zatvaranje će biti pod naponom.
   • Zbog blokirajućeg djelovanja elektromagneta za zaključavanje Y1, poluosa zatvaranja se ne može okretati, što sprječava zatvaranje prekidača.
   • To bi dovelo do produženog napajanja elektromagneta za zatvaranje, uzrokujući njegovo pregrijavanje i potencijalno pregorijevanje.
3. Uloga pomoćnog prekidača:
   • Uključivanjem S2 u strujno kolo, osigurava se da se elektromagnet za zatvaranje napaja samo kada je prekidač u ispravnom položaju za zatvaranje.
   • Ovo sprečava nepotrebno napajanje i potencijalno oštećenje elektromagneta.

Mehanizam za zatvaranje i blokadu

1. Mehaničko zaključavanje:
   • Mehanizam za blokiranje zatvaranja je čisto mehanički sistem koji koristi strukturu sa četiri karike sastavljenu od ploče za blokiranje prekidača, poluge za blokiranje i poluge za zaključavanje.
   • Ovaj mehanizam je uspostavljen između vodećeg vijka šasije automobila i poluosovine za zatvaranje prekidača.
2. Funkcionalnost:
   • Kada se kolica s prekidačem nalaze u ispitnom ili radnom položaju, ploča za blokiranje prekidača u šasiji je horizontalna, što omogućava slobodno okretanje poluosovine za zatvaranje.
   • Kada se ručna kolica nalaze u srednjem položaju, ploča za blokiranje se podiže pomoću vodećeg vijka, uzrokujući da se poluga za zaključavanje zahvati u plastični greben zatvarajuće poluosovine, blokirajući njenu rotaciju.

Zaključno, pomoćni prekidač S2 u strujnom krugu za zatvaranje i mehanizam za blokadu za zatvaranje su ključne komponente koje osiguravaju siguran i pouzdan rad ručnih kolica s prekidačem. Oni rade zajedno kako bi spriječili neovlaštene ili nesigurne operacije zaklapanja i zaštitili opremu od potencijalnih oštećenja.

Slika 6 Mehanizam za blokiranje zatvaranja

Opis daje detaljan pregled komponenti šasije ručnih kolica VD4 i njihovih funkcija, s posebnim fokusom na sigurnosne mehanizme i operativna ograničenja. Evo sažetka i objašnjenja ključnih tačaka:

1. Deformacija i održavanje šasije:
   • Studija je otkrila da deformacija ili zaglavljivanje šasije može spriječiti pravilno otpuštanje mehaničke brave, što dovodi do pregorijevanja zavojnice za zatvaranje.
   • Da bi se to spriječilo, treba provoditi redovne preglede i održavanje povezanih komponenti kako bi se osiguralo da je šasija u dobrom radnom stanju.
2. Blokiranje kretanja ručnih kolica kada je prekidač zatvoren:
   • VD4 prekidač koristi mehanički mehanizam zaključavanja kako bi se spriječilo pomicanje ručnih kolica unutra ili van kada je prekidač zatvoren.
   • To se postiže saradnjom između okvira za zaključavanje na ploči za međusobno zaključavanje i prednjih valjaka pokretne veze s dvostrukom rukom B-faze.
   • Kada je prekidač uključen, prednji valjci se pritiskaju prema dolje, stvarajući mali razmak s okvirom za zaključavanje. Pokušaj pomicanja ručnih kolica uzrokovat će da vodeći vijak pritisne ploču za blokiranje, koja zauzvrat reagira na vodeći vijak, blokirajući kretanje.
3. Blokada zatvaranja prekidača bez skladištenja energije:
   • Ključno je da prekidač ima dovoljno uskladištene energije prije nego što se može uključiti.
   • Bez skladištenja energije ili nepotpunog skladištenja energije, brzina i sila zatvaranja će se smanjiti, što potencijalno može dovesti do neuspjeha u zatvaranju.
   • VD4 prekidač koristi saradnju između ploče za zaključavanje pohrane energije i produžne ploče lepezaste ploče za zatvaranje kako bi blokirao zatvaranje kada nema pohrane energije.
   • Kada je skladištenje energije završeno, valjak na klipnjači za skladištenje energije stupa u kontakt s diskom, omogućavajući prekidaču da se normalno zatvori.

Ukratko, komponente šasije ručnih kolica VD4 uključuju sigurnosne mehanizme za sprječavanje nepravilnog rada, kao što je blokiranje kretanja kada je prekidač uključen i sprječavanje zatvaranja bez dovoljnog skladištenja energije. Redovno održavanje i pregled ovih komponenti su neophodni za osiguranje sigurnog i pouzdanog rada opreme.

Slika 8 a Položaj ploče za zaključavanje skladištenja energije kada je energija uskladištena

Revidirani tekst:

Slika 8(b) ilustruje položaj ploče za blokiranje skladištenja energije kada se energija ne skladišti.

Kao dopuna prethodno spomenutom mehaničkom mehanizmu zaključavanja, prekidač VD4 je također serijski spojen s pomoćnim prekidačem S1 za skladištenje energije (kao što je prikazano na slici 5) unutar kruga zatvaranja. Ovaj raspored poboljšava funkciju električnog zaključavanja i štiti od potencijalnog pregorijevanja elektromagneta za zatvaranje.