Struktur og princip for ABB VD4-afbryderens betjeningsmekanisme

De VD4, ABB's berømte mellemspændingsafbryder, har solgt næsten en million enheder på verdensplan. Trods dens pålidelighed opstår der fejl, især i betjeningsmekanismen. Vedligeholdelsespersonalet bruger ABB's manual, men detaljerede vejledninger er sjældne. Ved at dissekere en kasseret VD4 giver forfatteren indsigt, der kan hjælpe i det praktiske arbejde.

VD4-mekanismen har en plan scrollfjeder og hovedaksel med flertrinsudløsning til positionsvedligeholdelse og -konvertering, der udsendes via en kamstang.

1. Energilagring:

VD4 bruger stabile plane scrollfjedre, hvilket forbedrer mekanismens effektivitet sammenlignet med traditionelle fjedre.

Redigeret tekst:

Figur 1: Plan spiralfjeder

Som illustreret i figur 1 er den ene ende af den plane spiralfjeder fastgjort til hovedakslen, mens den anden ende er fastgjort til fjederhuset. Under energilagring forbliver hovedakselenden af ​​den spiralformede fjeder stationær, og energilagringsmotoren eller energilagringsvippen roterer fjederhuset med uret (set fra venstre side af mekanismen; samme retning gælder overalt) via skraldepalen, kæden og det store tandhjul, hvorved spiralfjederen spændes.

Når det kommer til åbning og lukning, er skalenden af ​​​​scrollfjederen fast, og når udløsningsmekanismen udløses, roterer hovedakslen med uret under drev af scrollfjederen og afgiver sin lagrede energi.

Da VD4 anvender en plan scrollfjeder, adskiller overgangen mellem fjederens "uopladede" og "lagrede" tilstand sig fra de fleste fjederbetjente mekanismer. Det involverer et mellemrumsfast arrangement på scrollfjederskallen, der muliggøres af koordineringen af ​​en skive, en hjælpekam fastgjort til hovedakslen og en rulle monteret på energilagringsplejlstangen. Enklere sagt, når energilagringen er afsluttet, griber rullen, drevet af energilagringsplejlstangen, ind i et hak på skiven. Følgelig roterer energilagringsplejlstangen til en bestemt vinkel, hvilket får den tilhørende energilagringshjælpekontakt og den mekaniske energilagringsindikator til at skifte til "Energilagret" tilstand. Omvendt, under afbryderens lukkeproces, krydser den maksimale radius af hjælpekamskiven skivens mellemrum og skubber rullen tilbage til skivens ydre kant. Denne handling driver energilagringsplejlstangen tilbage til sin oprindelige vinkel, hvilket får energilagringshjælpekontakten og den mekaniske energilagringsindikator til at vende tilbage til "Ikke-energilagret" tilstand.

Figur 2: Skematisk diagram over overgangen til energilagringstilstand

Det er vigtigt at bemærke, at i tilfælde af en traditionel VD4-afbryder, der er i åben position uden energilagring, forbliver en betydelig mængde energi lagret i den plane scrollfjeder. Derfor skal der stadig træffes sikkerhedsforanstaltninger.

2. Tripmodul

Udløsermodulet i VD4-afbryderens betjeningsmekanisme har et elegant og karakteristisk design. Trods sin tilsyneladende kompleksitet kan hele udløsermodulet, efter at det er blevet demonteret og analyseret, opdeles i tre grundlæggende udløserstrukturer:

Førstetrins udløsningsstruktur består af den forreste rulle og bremseskiven på den store vifteformede plade, der fungerer som en specialiseret "spærre + rulle" udløsningsstruktur. Det andet trin består af den store vifteformede plade og den store halvaksel, der danner en typisk "halvaksel + vifteformet plade" udløsningsstruktur. Det tredje trin omfatter den åbnende halvaksel, den åbnende vifteformede plade, den lukkende halvaksel og den lukkende vifteformede plade, som tilsammen udgør to sæt af "halvaksel + vifteformet plade" udløsningsklemmekombinationer.

Figur 3: Strukturdiagram over turmodulet

Udløsermodulet i VD4-afbryderens betjeningsmekanisme tjener både en holde- og en udløserfunktion. Lad os dykke ned i disse funktioner i detaljer.

Holdefunktion:

Hvis vi tager lukkepositionen som eksempel, falder den forreste rulle på den store vifteformede plade ned i det tilsvarende hul på bremseskiven, når lukningen er fuldført. På dette tidspunkt holdes den store halvaksel sikkert på plads af tangstrukturen, der dannes af åbne- og lukkesektorpladerne. Dette forhindrer, at de forreste ruller på de store sektorplader løftes, hvilket effektivt låser bremseskiven og holder hovedakslen i lukkepositionen.

Udløsningsfunktion:

Lad os nu betragte udløsningsfunktionen ved hjælp af åbningshandlingen som et eksempel. Når mekanismen modtager en åbningskommando, roterer åbningshalvaksen med uret gennem en bestemt vinkel. Denne bevægelse får åbningsviftepladen til at miste sit midlertidige omdrejningspunkt og rotere med uret, hvilket nedbryder den tangformede støttestruktur, der dannes af de åbnende og lukkende vifteformede plader. Som følge heraf roterer den store halvakse mod uret under påvirkning af returfjederen og frigiver den store vifteformede plade. Den store vifteformede plade løfter derefter den forreste rulle under påvirkning af returfjederen og frigiver bremseskiven. Bremseskiven roterer med uret under påvirkning af rullefjederen og starter åbningshandlingen.

Under åbningsprocessen skubber forbindelsesstangen på hjælpeakslen i åbnings- og lukkepositionen (som vist i figur 4) åbningssektorpladen for at nulstille den og sætte den i indgreb med åbningshalvakslen. Dette genetablerer den klemmeformede støttestruktur, der dannes af åbnings- og lukkesektorpladerne, og skubber den store halvaksel tilbage til sin oprindelige vinkel. Samtidig virker hjælpeskiverne på begge sider af bremseskiven på de bagerste ruller på den store vifteformede plade, mens de roterer med hovedakslen. Dette løfter den bageste del af den store vifteformede plade og sænker den forreste del og forbereder den til den næste låsning af den forreste rulle på bremseskiven.

Figur 4: Åbnings- og lukkeposition for hjælpeakselplejlstang

Hjælpeakslens plejlstang spiller en afgørende rolle i VD4-kontaktmekanismens funktion. Den sikrer en jævn overgang mellem åbne- og lukkepositionen ved at forbinde åbne- og lukkesektorpladerne og lette deres bevægelse.

3. Udgangsmodul

Udgangsmodulet til VD4-betjeningsmekanismen er en vital komponent, der omdanner hovedakslens rotationsbevægelse til den lineære bevægelse, der kræves for at åbne og lukke afbryderen. Det består af tre knastskiver monteret på hovedakslen og tre dobbeltarmede bevægelige led placeret i bunden af ​​mekanismen.

Det dobbeltarmede bevægelige led fungerer som en håndtag med omdrejningspunktet placeret i midten. Håndtagets forende påvirkes af knastskiven på hovedakslen, mens den bageste ende er forbundet med vakuumboblens isolerende trækstang og åbningsfjederen.

Under lukningen roterer knastskiven sammen med hovedakslen og trykker ned på rullerne i den forreste ende af det dobbeltarmede bevægelige led. Denne handling løfter den bageste ende af leddet, skubber den isolerende trækstang opad og lukker de dynamiske og statiske kontakter i vakuumboblen. Samtidig komprimeres åbningsfjederen og lagrer energi til den efterfølgende åbning.

Omvendt roterer knastskiven i den modsatte retning under åbningen, hvilket frigiver rullerne i den forreste ende af det dobbeltarmede bevægelige led. Dette tillader åbningsfjederen at udvide sig, adskille de dynamiske og statiske kontakter og åbne kredsløbet.

4. Låsefunktion

VD4-betjeningsmekanismen inkluderer en omfattende låsefunktion, der forbedrer sikkerhed og pålidelighed. Her er et nærmere kig på hver af låsefunktionerne:

1. Forbud mod lukning, når vognen er i midterposition:
   • En lukkende låseelektromagnet (Y1) er installeret.
   • Grænseafbrydere (S8 og S9) er parallelforbundet med lukke-låseelektromagneten for at danne lukke-låsekredsløbet.
   • Når sækkevognen er i testposition eller arbejdsposition, forbindes enten S8 eller S9 til lukkelåsekredsløbet, hvilket oplader lukkelåseelektromagneten og udløser den mekaniske låsning af lukkehalvaksen.
   • En hjælpeafbryder (S2) i afbryderens lukkekredsløb er serieforbundet med den bevægelige jernkerne i den lukkende låseelektromagnet, hvilket forbereder kredsløbet til at udføre lukkekommandoen. Som nævnt ovenfor kombinerer foranstaltningen mekanisk låsning og elektrisk låsning, hvilket er en omfattende låseordning.

Den givne beskrivelse beskriver vigtigheden og funktionaliteten af ​​hjælpeafbryderen S2 i lukkekredsløbet for et VD4 elektrisk styreledningsdiagram for en håndvognstype afbryder. Her er en kortfattet opsummering og forklaring af hovedpunkterne:

Hjælpeafbryder S2 i lukkekredsløbet

1. Forbedret låsepålidelighed:
   • Hjælpeafbryderen S2 bruges sammen med den mekaniske låsning, der leveres af lukke-låseelektromagneten Y1.
   • Denne dobbelte låsemekanisme øger pålideligheden af ​​​​afbryderens låsefunktion.
2. Forebyggelse af overophedning og skader:
   • Hvis S2 ikke er inkluderet i lukkekredsløbet, og afbryderens håndvogn modtager en lukkekommando, mens den er i midterpositionen, vil lukkekredsløbet blive aktiveret.
   • På grund af den blokerende virkning af den lukkende låseelektromagnet Y1 kan den lukkende halvakse ikke rotere, hvilket forhindrer afbryderen i at lukke.
   • Dette ville føre til langvarig aktivering af den lukkende elektromagnet, hvilket ville få den til at overophede og potentielt brænde ud.
3. Hjælpekontaktens rolle:
   • Ved at inkludere S2 i kredsløbet sikres det, at lukkeelektromagneten kun aktiveres, når afbryderen er i den korrekte position til lukning.
   • Dette forhindrer unødvendig energitilførsel og potentiel skade på elektromagneten.

Lukkemekanisme for lås

1. Mekanisk låsning:
   • Lukkemekanismen er et rent mekanisk system, der bruger en fireledsstruktur bestående af afbryderens låseplade, låsehåndtag og låsehåndtag.
   • Denne mekanisme er etableret mellem føringsskruen på chassisbilen og lukkehalvdelen af ​​​​afbryderen.
2. Funktionalitet:
   • Når afbryderens håndvogn er i test- eller arbejdsposition, er afbryderens låsepladen i chassiset vandret, hvilket tillader den lukkende halvaksel at rotere frit.
   • Når trækvognen er i midterpositionen, løftes låsepladen af ​​ledeskruen, hvilket får låsehåndtaget til at gribe ind i plastikknasten på den lukkende halvaksel og låser dens rotation.

Afslutningsvis er hjælpeafbryderen S2 i lukkekredsløbet og lukkespærremekanismen begge afgørende komponenter, der sikrer sikker og pålidelig drift af afbryderens håndvogn. De arbejder sammen for at forhindre uautoriserede eller usikre lukkeoperationer og beskytte udstyret mod potentiel skade.

Figur 6 Lukkemekanisme til spærremekanisme

Den givne beskrivelse giver et detaljeret overblik over VD4-håndvognens chassiskomponenter og deres funktioner, med særligt fokus på sikkerhedsmekanismer og driftsmæssige begrænsninger. Her er en opsummering og forklaring af hovedpunkterne:

1. Chassisdeformation og vedligeholdelse:
   • Undersøgelsen viste, at deformation eller fastklemning af chassis kan forhindre den mekaniske lås i at udløses korrekt, hvilket fører til afbrænding af lukkespolen.
   • For at forhindre dette bør der udføres regelmæssig inspektion og vedligeholdelse af relaterede komponenter for at sikre, at chassiset er i god stand.
2. Blokering af trækvognsbevægelse, når afbryderen er lukket:
   • VD4-afbryderen bruger en mekanisk låsemekanisme til at forhindre, at trækvognen kan flyttes ind eller ud, når afbryderen er lukket.
   • Dette opnås gennem samarbejdet mellem låserammen på sammenkoblingspladen og de forreste ruller på B-fase dobbeltarmet bevægeligt led.
   • Når afbryderen er lukket, presses de forreste ruller ned, hvilket skaber et lille mellemrum til låserammen. Forsøg på at bevæge sækkevognen vil få ledeskruen til at presse mod låsepladen, som igen reagerer på ledeskruen og blokerer bevægelsen.
3. Blokerende lukkekontakt uden energilagring:
   • Det er afgørende, at afbryderen har tilstrækkelig energi lagret, før den kan lukkes.
   • Uden energilagring eller ufuldstændig energilagring vil lukkehastigheden og -kraften falde, hvilket potentielt kan føre til lukkefejl.
   • VD4-kontakten bruger et samarbejde mellem energilagringens låsepladen og forlængerpladen på den vifteformede lukkeplade til at blokere lukningen, når der ikke er energilagring.
   • Når energilagringen er fuldført, griber rullen på energilagringens plejlstang ind i skiven, hvilket gør det muligt for afbryderen at lukke normalt.

Kort sagt inkluderer VD4-håndvognens chassiskomponenter sikkerhedsmekanismer, der forhindrer forkert drift, såsom at blokere bevægelse, når afbryderen er lukket, og forhindre lukning uden tilstrækkelig energilagring. Regelmæssig vedligeholdelse og inspektion af disse komponenter er afgørende for at sikre udstyrets sikre og pålidelige drift.

Figur 8 en Position af energilagringslåspladen, når energien lagres

Revideret tekst:

Figur 8(b) illustrerer positionen af ​​energilagringslåspladen, når der ikke er lagret energi.

For at supplere den førnævnte mekaniske låsemekanisme er VD4-afbryderen også serieforbundet med energilagringshjælpeafbryderen S1 (som vist i figur 5) i lukkekredsløbet. Dette arrangement forbedrer den elektriske låsefunktion og beskytter mod potentiel udbrænding af lukkeelektromagneten.