Estructura i principi del mecanisme de funcionament de l'interruptor de circuit ABB VD4
El VD4, el famós interruptor automàtic de mitja tensió d'ABB, ha venut gairebé un milió d'unitats a tot el món. Malgrat la seva fiabilitat, es produeixen avaries, especialment en el mecanisme d'operació. El personal de manteniment es basa en el manual d'ABB, però les guies detallades són escasses. En disseccionar un VD4 desballestat, l'autor proporciona informació per ajudar en el treball pràctic.
El mecanisme VD4 presenta una molla de voluta plana i un eix principal, amb disparador multietapa per al manteniment i la conversió de posició, que surt a través d'una palanca de lleva.
1. Emmagatzematge d'energia:
El VD4 utilitza molles planes estables, millorant l'eficiència del mecanisme en comparació amb les molles tradicionals.
Text editat:
Figura 1: Molla de voluta plana
Com s'il·lustra a la Figura 1, un extrem de la molla de voluta plana està fixat a l'eix principal, mentre que l'altre extrem està unit a la carcassa de la molla. Durant l'emmagatzematge d'energia, l'extrem de l'eix principal de la molla de voluta roman immòbil, i el motor d'emmagatzematge d'energia o el balancín d'emmagatzematge d'energia gira la carcassa de la molla en sentit horari (vist des del costat esquerre del mecanisme; la mateixa orientació s'aplica a tot arreu) mitjançant el trinquet, la cadena i l'engranatge gran, tensant així la molla de voluta.
Quan es tracta d'operacions d'obertura i tancament, l'extrem de la carcassa de la molla de desplaçament està fix i, en alliberar el mecanisme de disparament, l'eix principal gira en sentit horari sota l'accionament de la molla de desplaçament, alliberant l'energia emmagatzemada.
Donat que el VD4 utilitza una molla de espiral plana, la transició entre els estats "descarregat" i "emmagatzemat" de la molla difereix de la majoria dels mecanismes accionats per molla. Implica una disposició fixada a la carcassa de la molla de espiral, facilitada per la coordinació d'un disc, una lleva auxiliar fixada a l'eix principal i un corró muntat a la biela d'emmagatzematge d'energia. En termes més senzills, un cop finalitzat l'emmagatzematge d'energia, el corró, accionat per la biela d'emmagatzematge d'energia, s'enganxa en una osca del disc. En conseqüència, la biela d'emmagatzematge d'energia gira a un angle específic, cosa que fa que el contacte auxiliar d'emmagatzematge d'energia associat i l'indicador mecànic d'emmagatzematge d'energia canviïn a l'estat "Energia emmagatzemada". Per contra, durant el procés de tancament de l'interruptor, el radi màxim de la lleva auxiliar travessa l'espai del disc, empenyent el corró cap a la vora exterior del disc. Aquesta acció fa que la biela d'emmagatzematge d'energia torni al seu angle original, cosa que fa que el contacte auxiliar d'emmagatzematge d'energia i l'indicador mecànic d'emmagatzematge d'energia tornin a l'estat "Sense energia emmagatzemada".
Figura 2: Diagrama esquemàtic de la transició d'estat d'emmagatzematge d'energia
És important tenir en compte que, en el cas d'un interruptor VD4 tradicional que es troba en la posició oberta sense emmagatzematge d'energia, una quantitat significativa d'energia roman emmagatzemada dins de la molla de espiral planar. Per tant, cal prendre mesures de seguretat.
2. Mòdul de viatge
El mòdul de disparador del mecanisme d'accionament de l'interruptor VD4 presumeix d'un disseny elegant i distintiu. Malgrat la seva aparent complexitat, després de desmuntar-lo i analitzar-lo, tot el mòdul de disparador es pot descompondre en tres estructures de disparador fonamentals:
L'estructura de disparament de la primera etapa consisteix en el corró davanter i el disc de fre de la placa gran en forma de ventall, que funciona com una estructura de disparament especialitzada de "retenció + corró". La segona etapa comprèn la placa gran en forma de ventall i el semieix gran, formant una estructura de disparament típica de "mig eix + placa en forma de ventall". La tercera etapa inclou el semieix d'obertura, la placa d'obertura en forma de ventall, el semieix de tancament i la placa de tancament en forma de ventall, que junts constitueixen dos conjunts de combinacions de brides de disparament de "mig eix + placa en forma de ventall".
Figura 3: Diagrama estructural del mòdul de desplaçament
El mòdul de disparador del mecanisme operatiu de l'interruptor VD4 té tant una funció de retenció com de disparador. Aprofundim en aquestes funcions en detall.
Funció de retenció:
Prenent com a exemple la posició de tancament, un cop finalitzada l'acció de tancament, el rodet frontal de la placa gran en forma de ventall cau a la ranura corresponent del disc de fre. En aquest punt, el semieix gran es manté fermament al seu lloc mitjançant l'estructura de pinces formada per les plaques del sector d'obertura i tancament. Això impedeix que els rodets frontals de les plaques del sector gran s'aixequin, bloquejant eficaçment el disc de fre i mantenint l'eix principal en la posició de tancament.
Funció de desenganxament:
Ara, considerem la funció de disparament utilitzant l'acció d'obertura com a exemple. Quan el mecanisme rep una ordre d'obertura, el semieix d'obertura gira en sentit horari un angle específic. Aquest moviment fa que la placa del ventilador d'obertura perdi el seu fulcre temporal i giri en sentit horari, desintegrant l'estructura de suport en forma de pinça formada per les plaques en forma de ventall d'obertura i tancament. Com a resultat, el semieix gran gira en sentit antihorari sota l'acció de la molla de retorn, alliberant la placa gran en forma de ventall. La placa gran en forma de ventall aixeca llavors el corró davanter sota l'acció de la molla de retorn, alliberant el disc de fre. El disc de fre gira en sentit horari sota l'acció de la molla de desplaçament, iniciant l'acció d'obertura.
Durant el procés d'obertura, la biela de l'eix auxiliar de la posició d'obertura i tancament (com es mostra a la Figura 4) empeny la placa del sector d'obertura per reiniciar-la i tornar-la a encaixar amb el semieix d'obertura. Això restableix l'estructura de suport en forma de pinça formada per les plaques del sector d'obertura i tancament i empeny el semieix gran de tornada al seu angle original. Simultàniament, els discs auxiliars a banda i banda del disc de fre actuen sobre els rodets posteriors de la placa gran en forma de ventall mentre giren amb l'eix principal. Això aixeca la part posterior de la placa gran en forma de ventall i baixa la part davantera, preparant-la per al següent bloqueig del rodet davanter al disc de fre.
Figura 4: Posició d'obertura i tancament de la biela de l'eix auxiliar
La biela de l'eix auxiliar juga un paper crucial en el funcionament del mecanisme d'interruptor VD4. Assegura una transició suau entre les posicions d'obertura i tancament connectant les plaques del sector d'obertura i tancament i facilitant el seu moviment.
3. Mòdul de sortida
El mòdul de sortida del mecanisme operatiu VD4 és un component vital que converteix el moviment de rotació de l'eix principal en el moviment lineal necessari per obrir i tancar l'interruptor. Consta de tres discs de lleves muntats a l'eix principal i tres enllaços mòbils de doble braç situats a la part inferior del mecanisme.
L'enllaç mòbil de doble braç funciona com una palanca, amb el seu fulcre situat al mig. L'extrem frontal de la palanca està influenciat pel disc de lleva de l'eix principal, mentre que l'extrem posterior està connectat a la vareta aïllant de la bombolla de buit i a la molla d'obertura.
Durant l'operació de tancament, el disc de lleva gira amb l'eix principal, pressionant els rodets de l'extrem frontal de l'enllaç mòbil de doble braç. Aquesta acció aixeca l'extrem posterior de l'enllaç, empenyent la vareta aïllant cap amunt i tancant els contactes dinàmics i estàtics dins de la bombolla de buit. Simultàniament, la molla d'obertura es comprimeix, emmagatzemant energia per a la posterior operació d'obertura.
Per contra, durant l'operació d'obertura, el disc de lleva gira en la direcció oposada, alliberant els rodets de l'extrem frontal de l'enllaç mòbil de doble braç. Això permet que la molla d'obertura s'expandeixi, separant els contactes dinàmics i estàtics i obrint el circuit.
4. Funció de bloqueig
El mecanisme operatiu VD4 inclou una funció de bloqueig completa que millora la seguretat i la fiabilitat. A continuació, es mostra una anàlisi més detallada de cadascuna de les funcions de bloqueig:
- Prohibició de tancament quan el carretó de mà està en posició central:
- Hi ha instal·lat un electroimant de bloqueig de tancament (Y1).
- Els interruptors de límit (S8 i S9) estan connectats en paral·lel amb l'electroimant de bloqueig de tancament per formar el circuit de bloqueig de tancament.
- Quan el carretó manual es troba en la posició de prova o en la posició de treball, S8 o S9 es connecta al circuit de bloqueig de tancament, carregant l'electroimant de bloqueig de tancament i alliberant el bloqueig mecànic del semieix de tancament.
- Un interruptor auxiliar (S2) al circuit de tancament de l'interruptor està connectat en sèrie amb el nucli de ferro mòbil de l'electroimant de bloqueig de tancament, preparant el circuit per executar l'ordre de tancament. Tal com s'ha esmentat anteriorment, la mesura combina el bloqueig mecànic i el bloqueig elèctric, que és un esquema de bloqueig complet.
La descripció proporcionada detalla la importància i la funcionalitat de l'interruptor auxiliar S2 en el circuit de tancament d'un diagrama de cablejat de control elèctric VD4 per a un interruptor automàtic tipus carretó manual. Aquí teniu un resum concís i una explicació dels punts clau:
Interruptor auxiliar S2 al circuit de tancament
- Fiabilitat de bloqueig millorada:
- L'interruptor auxiliar S2 s'utilitza conjuntament amb el bloqueig mecànic proporcionat per l'electroimant de bloqueig de tancament Y1.
- Aquest mecanisme de doble bloqueig augmenta la fiabilitat de la funció de bloqueig de l'interruptor.
- Prevenció de sobreescalfament i danys:
- Si S2 no s'inclou al circuit de tancament i el carretó manual de l'interruptor automàtic rep una ordre de tancament mentre es troba en la posició central, el circuit de tancament s'energitzarà.
- A causa de l'acció de bloqueig de l'electroimant de bloqueig de tancament Y1, el semieix de tancament no pot girar, cosa que impedeix que l'interruptor es tanqui.
- Això provocaria una energització prolongada de l'electroimant de tancament, cosa que provocaria un sobreescalfament i possiblement la seva cremada.
- Funció de l'interruptor auxiliar:
- En incloure S2 al circuit, s'assegura que l'electroimant de tancament només s'energitzi quan l'interruptor automàtic estigui en la posició correcta per tancar.
- Això evita l'energització innecessària i possibles danys a l'electroimant.
Mecanisme d'enclavament de tancament
- Bloqueig mecànic:
- El mecanisme d'enclavament de tancament és un sistema purament mecànic que utilitza una estructura de quatre enllaços composta per la placa d'enclavament de l'interruptor, la palanca d'enclavament i la palanca de bloqueig.
- Aquest mecanisme s'estableix entre el cargol de guia del cotxe xassís i el semieix de tancament de l'interruptor.
- Funcionalitat:
- Quan el carretó manual de l'interruptor automàtic es troba en la posició de prova o de treball, la placa d'enclavament de l'interruptor automàtic del xassís és horitzontal, cosa que permet que el semieix de tancament giri lliurement.
- Quan el carretó manual es troba en la posició central, la placa d'enclavament s'aixeca mitjançant el cargol de guia, fent que la palanca de bloqueig enganxi amb la lleva de plàstic del semieix de tancament, bloquejant-ne la rotació.
En conclusió, l'interruptor auxiliar S2 del circuit de tancament i el mecanisme d'interbloqueig de tancament són components crucials que garanteixen el funcionament segur i fiable del carretó manual de l'interruptor automàtic. Treballen conjuntament per evitar operacions de tancament no autoritzades o insegures i protegir l'equip de possibles danys.
Figura 6 Mecanisme d'enclavament de tancament
La descripció proporcionada ofereix una visió general detallada dels components del xassís del carretó de mà VD4 i les seves funcions, centrant-se especialment en els mecanismes de seguretat i les restriccions operatives. Aquí teniu un resum i una explicació dels punts clau:
- Deformació i manteniment del xassís:
- L'estudi va revelar que la deformació o l'encallament del xassís poden impedir que el bloqueig mecànic s'alliberi correctament, cosa que pot provocar la crema de la bobina de tancament.
- Per evitar això, s'ha de dur a terme una inspecció i un manteniment regulars dels components relacionats per garantir que el xassís estigui en bon estat de funcionament.
- Bloqueig del moviment del carretó manual quan l'interruptor està tancat:
- L'interruptor VD4 utilitza un mecanisme de bloqueig mecànic per evitar que el carretó manual es mogui cap a dins o cap a fora quan l'interruptor està tancat.
- Això s'aconsegueix mitjançant la cooperació entre el marc de bloqueig de la placa d'enclavament i els rodets frontals de l'enllaç mòbil de doble braç de fase B.
- Quan l'interruptor està tancat, els rodets frontals es pressionen cap avall, creant un petit espai amb el marc de bloqueig. Si intenteu moure el carretó manual, el cargol de guia empenyerà contra la placa d'enclavament, que al seu torn reacciona sobre el cargol de guia, bloquejant el moviment.
- Interruptor de tancament de bloqueig sense emmagatzematge d'energia:
- És crucial que l'interruptor tingui prou energia emmagatzemada abans de poder-se tancar.
- Sense emmagatzematge d'energia o un emmagatzematge d'energia incomplet, la velocitat i la força de tancament disminuiran, cosa que podria provocar un error de tancament.
- L'interruptor VD4 utilitza una cooperació entre la placa de bloqueig d'emmagatzematge d'energia i la placa d'extensió de la placa de tancament en forma de ventall per bloquejar el tancament quan no hi ha emmagatzematge d'energia.
- Quan l'emmagatzematge d'energia s'ha completat, el corró de la biela d'emmagatzematge d'energia s'acobla al disc, permetent que l'interruptor es tanqui normalment.
En resum, els components del xassís del carretó manual VD4 inclouen mecanismes de seguretat per evitar un funcionament incorrecte, com ara bloquejar el moviment quan l'interruptor està tancat i evitar el tancament sense un emmagatzematge d'energia suficient. El manteniment i la inspecció regulars d'aquests components són essencials per garantir el funcionament segur i fiable de l'equip.
Figura 8 a Posició de la placa de bloqueig d'emmagatzematge d'energia quan s'emmagatzema energia
Text revisat:
La figura 8(b) il·lustra la posició de la placa de bloqueig de l'emmagatzematge d'energia quan no s'emmagatzema energia.
Per complementar el mecanisme de bloqueig mecànic esmentat anteriorment, l'interruptor VD4 també està connectat en sèrie amb l'interruptor auxiliar d'emmagatzematge d'energia S1 (com es mostra a la Figura 5) dins del circuit de tancament. Aquesta disposició millora la funció de bloqueig elèctric i protegeix contra la possible cremada de l'electroimant de tancament.