ABB VD4 -katkaisijan käyttömekanismin rakenne ja periaate

The VD4, ABB:n tunnettu keskijännitekatkaisija, on myynyt lähes miljoona yksikköä maailmanlaajuisesti. Luotettavuudestaan ​​huolimatta vikoja esiintyy, erityisesti käyttömekanismissa. Kunnossapitohenkilöstö luottaa ABB:n käsikirjaan, mutta yksityiskohtaisia ​​oppaita on niukasti. Kirjoittaja tarjoaa näkemyksiä käytännön työn tueksi analysoimalla romutettua VD4-katkaisijaa.

VD4-mekanismissa on tasomainen vieritysjousi ja pääakseli, jossa on monivaiheinen laukaisu asennon ylläpitämiseksi ja muuntamiseksi, ja se syötetään ulos nokkavivun kautta.

1.Energian varastointi:

VD4 käyttää vakaita tasomaisia ​​kierrejousia, mikä parantaa mekanismin tehokkuutta perinteisiin jousiin verrattuna.

Muokattu teksti:

Kuva 1: Tasomainen vieritysjousi

Kuten kuvassa 1 on esitetty, tasoviippajousen toinen pää on kiinnitetty pääakseliin ja toinen pää jousikoteloon. Energian varastoinnin aikana kierukkajousen pääakselin pää pysyy paikallaan, ja energian varastointimoottori tai energian varastointivipu pyörittää jousikoteloa myötäpäivään (mekanismin vasemmalta puolelta katsottuna; sama suuntaus pätee kaikkialla) räikkäsalvan, ketjun ja suuren hammaspyörän avulla, mikä kiristää vieritysjousta.

Avautumis- ja sulkemistoimintoja varten vieritysjousen vaippapää on kiinteä, ja laukaisumekanismin vapautuessa pääakseli pyörii myötäpäivään vieritysjousen voiman alla ja luovuttaa varastoitua energiaansa.

Koska VD4 käyttää tasomaista vieritysjousta, jousen "lataamattoman" ja "varatun" tilan välinen siirtymä eroaa useimmista jousikäyttöisistä mekanismeista. Siinä vieritysjousen kuoressa on rakokiinnitetty järjestely, jota helpottaa kiekon, pääakseliin kiinnitetyn apunakangen ja energian varastointiin tarkoitetun kiertokangen rullan koordinointi. Yksinkertaisemmin sanottuna, kun energian varastointi on valmis, energian varastointiin tarkoitetun kiertokangen pyörittämä rulla kytkeytyy kiekon loveen. Tämän seurauksena energian varastointiin tarkoitettu kiertokanki pyörii tiettyyn kulmaan, jolloin siihen liittyvä energian varastointiin tarkoitettu apukosketin ja mekaaninen energian varastointi-indikaattori siirtyvät "Energia varastoitu" -tilaan. Kääntäen, katkaisijan sulkeutumisprosessin aikana apunokan suurin säde kulkee kiekon raon poikki työntäen rullan takaisin kiekon ulkoreunaan. Tämä toiminto työntää energian varastointiin tarkoitetun kiertokangen takaisin alkuperäiseen kulmaansa, jolloin energian varastointiin tarkoitettu apukosketin ja mekaaninen energian varastointi-indikaattori palautuvat "Ei-energia varastoitu" -tilaan.

Kuva 2: Kaaviokuva energian varastointitilan siirtymästä

On tärkeää huomata, että perinteisen VD4-kytkimen ollessa avoimessa asennossa ilman energian varastointia tasomaiseen kierrejouseen jää merkittävä määrä energiaa varastoituna. Siksi turvatoimia on silti noudatettava.

2. Matkamoduuli

VD4-kytkimen käyttömekanismin laukaisumoduuli on tyylikkään ja omaleimaisen muotoilunsa ansiosta. Näennäisestä monimutkaisuudestaan ​​huolimatta koko laukaisumoduuli voidaan purkamisen ja analysoinnin jälkeen jakaa kolmeen perusrakenteeseen:

Ensimmäisen vaiheen laukaisurakenne koostuu suuren viuhkamaisen levyn eturullasta ja jarrulevystä, jotka toimivat erikoisena "pidätin + rulla" -laukaisurakenteena. Toinen vaihe käsittää suuren viuhkamaisen levyn ja suuren puoliakselin, jotka muodostavat tyypillisen "puoliakseli + viuhkamaisen levyn" laukaisurakenteen. Kolmas vaihe sisältää avautuvan puoliakselin, avautuvan viuhkamaisen levyn, sulkeutuvan puoliakselin ja sulkeutuvan viuhkamaisen levyn, jotka yhdessä muodostavat kaksi "puoliakseli + viuhkamaisen levyn" laukaisukiinnitysyhdistelmien sarjaa.

Kuva 3: Laukaisumoduulin rakennekaavio

VD4-kytkimen käyttömekanismin laukaisumoduulilla on sekä pito- että laukaisutoiminto. Perehdytään näihin toimintoihin tarkemmin.

Pitotoiminto:

Esimerkkinä sulkeutumisasennosta, kun sulkeutumistoiminto on valmis, suuren viuhkanmuotoisen levyn eturulla putoaa vastaavaan jarrulevyn uraan. Tässä vaiheessa suuri vetoakseli pysyy tukevasti paikallaan avaus- ja sulkeutumissektorilevyjen muodostaman puristinrakenteen avulla. Tämä estää suurten sektorilevyjen eturullien nousemisen, lukitsee jarrulevyn tehokkaasti ja pitää pääakselin sulkeutumisasennossa.

Laukaisutoiminto:

Tarkastellaan nyt laukaisutoimintoa esimerkkinä avausliikkeestä. Kun mekanismi vastaanottaa avauskäskyn, avauspuoliakseli pyörii myötäpäivään tietyn kulman. Tämä liike aiheuttaa sen, että avausviuhkalevy menettää väliaikaisen tukipisteensä ja pyörii myötäpäivään, jolloin avaus- ja sulkeutumisviuhkalevyjen muodostama pihtimäinen tukirakenne hajoaa. Tämän seurauksena suurempi puoliakseli pyörii vastapäivään palautusjousen vaikutuksesta, jolloin suuri viuhkalevy vapautuu. Suuri viuhkalevy nostaa sitten eturullan palautusjousen vaikutuksesta, jolloin jarrulevy vapautuu. Jarrulevy pyörii myötäpäivään vieritysjousen vaikutuksesta, jolloin avausliike käynnistyy.

Avautumisprosessin aikana avaus- ja sulkemisasennon apuakselin yhdystanko (kuten kuvassa 4 on esitetty) työntää avaussektorilevyä takaisin alkuasentoonsa ja kytkeytyy uudelleen avauspuoliakseliin. Tämä palauttaa avaus- ja sulkemissektorilevyjen muodostaman puristinmaisen tukirakenteen ja työntää suuren puoliakselin takaisin alkuperäiseen kulmaansa. Samanaikaisesti jarrulevyn molemmin puolin olevat apulevyt vaikuttavat suuren viuhkamaisen levyn takarulliin, kun ne pyörivät pääakselin mukana. Tämä nostaa suuren viuhkamaisen levyn takaosaa ja laskee etuosaa, valmistaen sitä eturullan seuraavaa lukittumista varten jarrulevyyn.

Kuva 4: Apuakselin kiertokangen avaus- ja sulkemisasento

Apuakselin kiertokanki on ratkaisevan tärkeä VD4-kytkinmekanismin toiminnassa. Se varmistaa sujuvan siirtymisen avaus- ja sulkeutumisasentojen välillä yhdistämällä avaus- ja sulkeutumissektorilevyt ja helpottamalla niiden liikettä.

3. Lähtömoduuli

VD4-käyttömekanismin lähtömoduuli on tärkeä komponentti, joka muuntaa pääakselin pyörimisliikkeen katkaisijan avaamiseen ja sulkemiseen tarvittavaksi lineaariliikkeeksi. Se koostuu kolmesta pääakselille asennetusta nokkalevystä ja kolmesta mekanismin pohjassa sijaitsevasta kaksoisvarsisesta liikkuvasta lenkistä.

Kaksivartinen liikkuva nivel toimii vipuna, jonka tukipiste sijaitsee keskellä. Vivun etupäähän vaikuttaa pääakselin nokka-akseli, kun taas takapää on yhdistetty tyhjiökuplan eristävään vetotankoon ja avausjouseen.

Sulkemisliikkeen aikana nokka-akseli pyörii pääakselin mukana ja painaa alas kaksoisvartisen liikkuvan lenkin etupäässä olevia rullia. Tämä nostaa lenkin takapäätä, työntää eristävää vetotankoa ylöspäin ja sulkee tyhjiökuplan sisällä olevat dynaamiset ja staattiset koskettimet. Samanaikaisesti avausjousi puristuu kokoon, jolloin energiaa varastoituu seuraavaa avausliikettä varten.

Kääntäen, avaustoiminnon aikana nokka-akseli pyörii vastakkaiseen suuntaan, jolloin kaksivartisen liikkuvan lenkin etupäässä olevat rullat vapautuvat. Tämä sallii avausjousen laajenemisen, jolloin dynaaminen ja staattinen kosketin erottuvat toisistaan ​​ja virtapiiri avautuu.

4. Lukitustoiminto

VD4-käyttömekanismi sisältää kattavan lukitustoiminnon, joka parantaa turvallisuutta ja luotettavuutta. Tässä on tarkempi katsaus jokaiseen lukitusominaisuuteen:

1. Sulkemisen kielto, kun käsikärry on keskiasennossa:
   • Sulkeutuva lukitusmagneetti (Y1) on asennettu.
   • Rajakytkimet (S8 ja S9) on kytketty rinnan sulkeutuvan lukitussähkömagneetin kanssa muodostaen sulkeutuvan lukituspiirin.
   • Kun käsikärry on testiasennossa tai työasennossa, joko S8 tai S9 kytkeytyy sulkeutuvaan lukituspiiriin, lataa sulkeutuvan lukitussähkömagneetin ja vapauttaa sulkeutuvan puoliakselin mekaanisen lukituksen.
   • Katkaisijan sulkeutumispiirin apukytkin (S2) on kytketty sarjaan sulkeutuvan lukitussähkömagneetin liikkuvan rautasydämen kanssa, mikä valmistelee piirin sulkemiskomennon suorittamiseen. Edellä mainittu toimenpide yhdistää mekaanisen lukituksen ja sähköisen lukituksen, mikä on kattava lukitusjärjestelmä.

Annettu kuvaus kuvaa yksityiskohtaisesti apukytkimen S2 tärkeyden ja toiminnallisuuden käsikärrytyyppisen katkaisijan VD4-sähköohjauskaavion sulkupiirissä. Tässä on ytimekäs yhteenveto ja selitys keskeisistä kohdista:

Apukytkin S2 sulkeutumispiirissä

1. Parannettu lukitusluotettavuus:
   • Apukytkintä S2 käytetään yhdessä mekaanisen lukituksen kanssa, jonka tarjoaa sulkeutuva lukitussähkömagneetti Y1.
   • Tämä kaksoislukitusmekanismi lisää katkaisijan lukitustoiminnon luotettavuutta.
2. Ylikuumenemisen ja vaurioiden estäminen:
   • Jos S2 ei ole mukana sulkemispiirissä ja katkaisijan käsikärry vastaanottaa sulkemiskomennon keskiasennossa, sulkemispiiri vetää.
   • Sulkeutuvan lukitussähkömagneetin Y1 estovaikutuksen vuoksi sulkeutuva puoliakseli ei voi pyöriä, mikä estää katkaisijaa sulkeutumasta.
   • Tämä johtaisi sulkeutuvan sähkömagneetin pitkittyneeseen jännitteellisyyteen, mikä aiheuttaisi sen ylikuumenemisen ja mahdollisesti palamisen.
3. Apukytkimen rooli:
   • Sisällyttämällä S2:n piiriin varmistetaan, että sulkeutuva sähkömagneetti saa virtaa vain, kun katkaisija on oikeassa sulkemisasennossa.
   • Tämä estää tarpeettoman jännitteen nousun ja sähkömagneetin mahdollisen vaurioitumisen.

Sulkemislukitusmekanismi

1. Mekaaninen lukitus:
   • Sulkeutuva lukitusmekanismi on puhtaasti mekaaninen järjestelmä, jossa on nelilenkkinen rakenne, joka koostuu katkaisijan lukituslevystä, lukitusvivusta ja lukitusvivusta.
   • Tämä mekanismi muodostetaan alustavaunun johtoruuvin ja katkaisijan sulkeutuvan puoliakselin väliin.
2. Toiminnallisuus:
   • Kun katkaisijan käsikärry on testi- tai työasennossa, katkaisijan rungon lukituslevy on vaakasuorassa, jolloin sulkeutuva puoliakseli voi pyöriä vapaasti.
   • Kun käsikärry on keskiasennossa, lukituslevy nousee johtoruuvin avulla, jolloin lukitusvipu kytkeytyy sulkeutuvan puoliakselin muoviseen nokkaan ja lukitsee sen pyörimisen.

Yhteenvetona voidaan todeta, että sekä sulkemispiirin apukytkin S2 että sulkemisen lukitusmekanismi ovat tärkeitä komponentteja, jotka varmistavat katkaisijan käsikärryn turvallisen ja luotettavan toiminnan. Ne toimivat yhdessä estääkseen luvattomat tai vaaralliset sulkemistoiminnot ja suojatakseen laitteita mahdollisilta vaurioilta.

Kuva 6 Sulkeutuvan lukitusmekanismin

Annettu kuvaus antaa yksityiskohtaisen yleiskatsauksen VD4-käsikärryn alustan osista ja niiden toiminnoista, keskittyen erityisesti turvamekanismeihin ja käyttörajoituksiin. Tässä on yhteenveto ja selitys tärkeimmistä kohdista:

1. Alustan muodonmuutos ja huolto:
   • Tutkimus paljasti, että rungon muodonmuutos tai jumiutuminen voi estää mekaanisen lukon avautumisen oikein, mikä johtaa sulkukelan palamiseen.
   • Tämän estämiseksi on suoritettava säännöllisiä tarkastuksia ja huoltoja asiaankuuluville komponenteille, jotta alusta on hyvässä toimintakunnossa.
2. Käsikärryn liikkeen estäminen, kun sulake on suljettu:
   • VD4-kytkimessä on mekaaninen lukitusmekanismi, joka estää käsikärryn liikkumisen sisään tai ulos, kun katkaisija on suljettu.
   • Tämä saavutetaan lukituslevyn lukituskehyksen ja B-vaiheen kaksivartisen liikkuvan lenkin eturullien yhteistyöllä.
   • Kun katkaisija on kiinni, eturullat painautuvat alas, jolloin lukituskehykseen jää pieni rako. Käsikärryn liikuttamisyritys saa johtoruuvin painautumaan lukituslevyä vasten, joka puolestaan ​​reagoi johtoruuviin ja estää liikkeen.
3. Estävä sulkeutumiskytkin ilman energian varastointia:
   • On ratkaisevan tärkeää, että katkaisijassa on riittävästi energiaa varastoituna ennen kuin se voidaan sulkea.
   • Ilman energian varastointia tai epätäydellistä energian varastointia sulkeutumisnopeus ja -voima hidastuvat, mikä voi johtaa sulkeutumisen epäonnistumiseen.
   • VD4-kytkin hyödyntää energian varastoinnin lukituslevyn ja sulkeutuvan viuhkanmuotoisen levyn jatkolevyn välistä yhteistyötä estääkseen sulkeutumisen, kun energian varastointia ei ole.
   • Kun energian varastointi on valmis, energian varastoinnin kiertokangen rulla kytkeytyy kiekkoon, jolloin katkaisija voi sulkeutua normaalisti.

Yhteenvetona voidaan todeta, että VD4-käsikärryn alustan komponentit sisältävät turvamekanismeja, jotka estävät väärän toiminnan, kuten liikkeen estämisen, kun katkaisija on suljettu, ja sulkeutumisen estämisen ilman riittävää energian varastointia. Näiden komponenttien säännöllinen huolto ja tarkastus ovat välttämättömiä laitteen turvallisen ja luotettavan toiminnan varmistamiseksi.

Kuva 8 a Energian varastoinnin lukituslevyn asento, kun energiaa on varastoitu

Tarkistettu teksti:

Kuvio 8(b) havainnollistaa energian varastoinnin lukituslevyn asentoa, kun energiaa ei ole varastoitu.

Edellä mainitun mekaanisen lukitusmekanismin täydentämiseksi VD4-kytkin on myös kytketty sarjaan energian varastointiapukytkimen S1 kanssa (kuten kuvassa 5 on esitetty) sulkemispiirissä. Tämä järjestely parantaa sähköistä lukitustoimintoa ja suojaa sulkeutuvan sähkömagneetin mahdolliselta palamiselta.