Estrutura e principio do mecanismo de funcionamento do interruptor automático ABB VD4

O/A VD4, o recoñecido interruptor automático de media tensión de ABB, vendeu case un millón de unidades en todo o mundo. Malia a súa fiabilidade, prodúcense fallos, especialmente no mecanismo de accionamento. O persoal de mantemento baséase no manual de ABB, pero as guías detalladas son escasas. Ao analizar un VD4 desguazado, o autor proporciona información para axudar no traballo práctico.

O mecanismo VD4 presenta un resorte de espiral planar e un eixe principal, con disparo multietapa para o mantemento e a conversión da posición, que emite a través dunha panca de leva.

1. Almacenamento de enerxía:

O VD4 emprega resortes de espiral plana estables, o que mellora a eficiencia do mecanismo en comparación cos resortes tradicionais.

Texto editado:

Figura 1: Resorte de espiral plana

Como se ilustra na Figura 1, un extremo do resorte de espiral plano está fixado ao eixe principal, mentres que o outro extremo está unido á carcasa do resorte. Durante o almacenamento de enerxía, o extremo do eixe principal do resorte en espiral permanece estacionario e o motor de almacenamento de enerxía ou o balancín de almacenamento de enerxía xira a carcasa do resorte no sentido horario (visto desde o lado esquerdo do mecanismo; a mesma orientación aplícase en todo o mecanismo) mediante o trinquete, a cadea e a engrenaxe grande, tensando así o resorte de espiral.

Cando se trata de operacións de apertura e peche, o extremo da cuncha do resorte de enrolamento está fixo e, ao soltar o mecanismo de disparo, o eixe principal xira no sentido horario baixo o accionamento do resorte de enrolamento, liberando a enerxía almacenada.

Dado que o VD4 emprega un resorte de espiral planar, a transición entre os estados "descargado" e "almacenado" do resorte difire da maioría dos mecanismos accionados por resortes. Implica unha disposición fixada con espazo na carcasa do resorte de espiral, facilitada pola coordinación dun disco, unha leva auxiliar fixada ao eixe principal e un rodillo montado na biela de almacenamento de enerxía. En termos máis sinxelos, unha vez que se completa o almacenamento de enerxía, o rodillo, accionado pola biela de almacenamento de enerxía, encaixa nunha muesca no disco. En consecuencia, a biela de almacenamento de enerxía xira a un ángulo específico, o que fai que o contacto auxiliar de almacenamento de enerxía asociado e o indicador mecánico de almacenamento de enerxía cambien ao estado "Enerxía almacenada". Pola contra, durante o proceso de peche do interruptor, o raio máximo da leva auxiliar atravesa o espazo do disco, empurrando o rodillo cara ao bordo exterior do disco. Esta acción fai que a biela de almacenamento de enerxía volva ao seu ángulo orixinal, facendo que o contacto auxiliar de almacenamento de enerxía e o indicador mecánico de almacenamento de enerxía volvan ao estado "Sen enerxía almacenada".

Figura 2: Diagrama esquemático da transición do estado de almacenamento de enerxía

É importante ter en conta que, no caso dun interruptor VD4 tradicional que está na posición aberta sen almacenamento de enerxía, unha cantidade significativa de enerxía permanece almacenada dentro do resorte de espiral planar. Polo tanto, débense seguir tomando precaucións de seguridade.

2. Módulo de viaxe

O módulo de disparo do mecanismo de accionamento do interruptor VD4 presume dun deseño elegante e distintivo. Malia a súa aparente complexidade, tras desmontalo e analizalo, o módulo de disparo completo pódese dividir en tres estruturas de disparo fundamentais:

A estrutura de disparo da primeira etapa consiste no rodillo dianteiro e o disco de freo da placa grande en forma de abano, que funciona como unha estrutura de disparo especializada de "retención + rodillo". A segunda etapa comprende a placa grande en forma de abano e o semieixe grande, formando unha estrutura de disparo típica de "semieixe + placa en forma de abano". A terceira etapa inclúe o semieixe de apertura, a placa de apertura en forma de abano, o semieixe de peche e a placa de peche en forma de abano, que xuntos constitúen dous conxuntos de combinacións de abrazaderas de disparo de "semieixe + placa en forma de abano".

Figura 3: Diagrama estrutural do módulo de disparo

O módulo de disparo do mecanismo de accionamento do interruptor VD4 serve tanto para manter como para disparar. Afondaremos nestas funcións en detalle.

Función de retención:

Tomando como exemplo a posición de peche, unha vez completada a acción de peche, o rodillo dianteiro da placa grande en forma de abano cae na ranura correspondente do disco de freo. Neste punto, o semieixe grande queda firmemente suxeito no seu lugar pola estrutura de pinzas formada polas placas sectoriais de apertura e peche. Isto impide que os rodillo dianteiros das placas sectoriais grandes se levanten, bloqueando eficazmente o disco de freo e mantendo o eixe principal na posición de peche.

Función de disparo:

Agora, consideremos a función de disparo usando a acción de apertura como exemplo. Cando o mecanismo recibe unha orde de apertura, o semieixe de apertura xira no sentido horario un ángulo específico. Este movemento fai que a placa do abanico de apertura perda o seu fulcro temporal e xire no sentido horario, desintegrando a estrutura de soporte en forma de pinza formada polas placas en forma de abanico de apertura e peche. Como resultado, o semieixe grande xira no sentido antihorario baixo a acción do resorte de retorno, liberando a placa grande en forma de abanico. A placa grande en forma de abanico levanta entón o rodillo dianteiro baixo a acción do resorte de retorno, liberando o disco de freo. O disco de freo xira no sentido horario baixo a acción do resorte de enrolamento, iniciando a acción de apertura.

Durante o proceso de apertura, a biela do eixe auxiliar da posición de apertura e peche (como se mostra na Figura 4) empurra a placa do sector de apertura para que se reinicie e a volva a encaixar co semieixe de apertura. Isto restablece a estrutura de soporte en forma de abrazadera formada polas placas do sector de apertura e peche e empurra o semieixe grande de volta ao seu ángulo orixinal. Simultaneamente, os discos auxiliares a ambos os dous lados do disco de freo actúan sobre os rodillos traseiros da placa grande en forma de abano mentres xiran co eixe principal. Isto eleva a parte traseira da placa grande en forma de abano e baixa a parte dianteira, preparándoa para o seguinte bloqueo do rodillo dianteiro ao disco de freo.

Figura 4: Posición de apertura e peche da biela do eixe auxiliar

A biela do eixe auxiliar xoga un papel crucial no funcionamento do mecanismo de interruptor VD4. Garante unha transición suave entre as posicións de apertura e peche conectando as placas do sector de apertura e peche e facilitando o seu movemento.

3. Módulo de saída

O módulo de saída do mecanismo de accionamento VD4 é un compoñente vital que converte o movemento de rotación do eixe principal no movemento lineal necesario para abrir e pechar o interruptor automático. Consta de tres discos de leva montados no eixe principal e tres enlaces móbiles de dobre brazo situados na parte inferior do mecanismo.

A articulación móbil de dobre brazo funciona como unha panca, co seu fulcro situado no medio. O extremo dianteiro da panca está influenciado polo disco de leva no eixe principal, mentres que o extremo traseiro está conectado á vara de tracción illante da burbulla de baleiro e ao resorte de apertura.

Durante a operación de peche, o disco de leva xira co eixe principal, presionando os rodillos no extremo dianteiro da articulación móbil de dobre brazo. Esta acción levanta o extremo traseiro da articulación, empurrando a vara de tracción illante cara arriba e pechando os contactos dinámicos e estáticos dentro da burbulla de baleiro. Simultaneamente, o resorte de apertura comprímese, almacenando enerxía para a operación de apertura posterior.

Pola contra, durante a operación de apertura, o disco de leva xira na dirección oposta, liberando os rodillos no extremo dianteiro da articulación móbil de dobre brazo. Isto permite que o resorte de apertura se expanda, separando os contactos dinámicos e estáticos e abrindo o circuíto.

4. Función de bloqueo

O mecanismo operativo VD4 inclúe unha función de bloqueo integral que mellora a seguridade e a fiabilidade. Aquí tes unha ollada máis detallada a cada unha das características de bloqueo:

1. Prohibición de peche cando o carro de man está en posición media:
   • Está instalado un electroimán de bloqueo de peche (Y1).
   • Os interruptores de límite (S8 e S9) están conectados en paralelo co electroimán de bloqueo de peche para formar o circuíto de bloqueo de peche.
   • Cando o carro de man está na posición de proba ou na posición de traballo, S8 ou S9 conéctase ao circuíto de bloqueo de peche, cargando o electroimán de bloqueo de peche e liberando o bloqueo mecánico do semieixe de peche.
   • Un interruptor auxiliar (S2) no circuíto de peche do disxuntor está conectado en serie co núcleo de ferro móbil do electroimán de bloqueo de peche, preparando o circuíto para executar a orde de peche. Como se mencionou anteriormente, a medida combina o bloqueo mecánico e o bloqueo eléctrico, o que constitúe un esquema de bloqueo completo.

A descrición proporcionada detalla a importancia e a funcionalidade do interruptor auxiliar S2 no circuíto de peche dun diagrama de cableado de control eléctrico VD4 para un interruptor automático de tipo carro de man. Aquí tes un resumo conciso e unha explicación dos puntos clave:

Interruptor auxiliar S2 no circuíto de peche

1. Fiabilidade de bloqueo mellorada:
   • O interruptor auxiliar S2 utilízase xunto co bloqueo mecánico proporcionado polo electroimán de bloqueo de peche Y1.
   • Este mecanismo de dobre bloqueo aumenta a fiabilidade da función de bloqueo do interruptor automático.
2. Prevención de sobrequecemento e danos:
   • Se S2 non está incluído no circuíto de peche e o carro manual do disxuntor recibe unha orde de peche mentres está na posición media, o circuíto de peche estará energizado.
   • Debido á acción de bloqueo do electroimán de peche Y1, o semieixe de peche non pode xirar, o que impide que o interruptor se peche.
   • Isto levaría a unha activación prolongada do electroimán de peche, o que provocaría que se sobrequentase e potencialmente se queimase.
3. Función do interruptor auxiliar:
   • Ao incluír S2 no circuíto, garántese que o electroimán de peche só se active cando o interruptor automático estea na posición correcta para o peche.
   • Isto evita a energización innecesaria e os posibles danos ao electroimán.

Mecanismo de bloqueo de peche

1. Bloqueo mecánico:
   • O mecanismo de interbloqueo de peche é un sistema puramente mecánico que emprega unha estrutura de catro elos composta pola placa de interbloqueo do disxuntor, a panca de interbloqueo e a panca de bloqueo.
   • Este mecanismo establécese entre o parafuso de avance do coche-chasis e o semieixe de peche do disxuntor.
2. Funcionalidade:
   • Cando o carro manual do disxuntor está na posición de proba ou de traballo, a placa de interbloqueo do disxuntor no chasis está horizontal, o que permite que o semieixe de peche xire libremente.
   • Cando o carro de man está na posición central, a placa de interbloqueo é levantada polo parafuso de avance, facendo que a panca de bloqueo enganche coa leva de plástico do semieixe de peche, bloqueando a súa rotación.

En conclusión, o interruptor auxiliar S2 no circuíto de peche e o mecanismo de bloqueo de peche son compoñentes cruciais que garanten o funcionamento seguro e fiable do carro manual do interruptor automático. Traballan conxuntamente para evitar operacións de peche non autorizadas ou inseguras e protexer o equipo de posibles danos.

Figura 6 Mecanismo de bloqueo de peche

A descrición proporcionada ofrece unha visión xeral detallada dos compoñentes do chasis do carro de man VD4 e as súas funcións, centrándose especialmente nos mecanismos de seguridade e as restricións operativas. Aquí tes un resumo e unha explicación dos puntos clave:

1. Deformación e mantemento do chasis:
   • O estudo revelou que a deformación ou o atasco do chasis poden impedir que o bloqueo mecánico se libere correctamente, o que provoca a queima da bobina de peche.
   • Para evitalo, débese realizar unha inspección e un mantemento regulares dos compoñentes relacionados para garantir que o chasis estea en boas condicións de funcionamento.
2. Bloqueo do movemento da carreta manual cando o disxuntor está pechado:
   • O interruptor VD4 usa un mecanismo de bloqueo mecánico para evitar que o carro de man se mova cara a dentro ou cara a fóra cando o disxuntor está pechado.
   • Isto conséguese mediante a cooperación entre o marco de bloqueo na placa de entrelazado e os rodillos dianteiros da ligazón móbil de dobre brazo de fase B.
   • Cando o disyuntor está pechado, os rodillos frontais son presionados cara abaixo, creando un pequeno espazo co marco de bloqueo. Ao intentar mover o carro manual, o parafuso de avance empurrará contra a placa de interbloqueo, que á súa vez reacciona sobre o parafuso de avance, bloqueando o movemento.
3. Interruptor de peche de bloqueo sen almacenamento de enerxía:
   • É fundamental que o interruptor automático teña enerxía almacenada dabondo antes de poder pechalo.
   • Sen almacenamento de enerxía ou cun almacenamento de enerxía incompleto, a velocidade e a forza de peche diminuirán, o que podería provocar un fallo de peche.
   • O interruptor VD4 usa unha cooperación entre a placa de bloqueo do almacenamento de enerxía e a placa de extensión da placa de peche en forma de abano para bloquear o peche cando non hai almacenamento de enerxía.
   • Cando se completa o almacenamento de enerxía, o rodillo da biela de almacenamento de enerxía encaixa co disco, o que permite que o disxuntor se peche normalmente.

En resumo, os compoñentes do chasis do carro de man VD4 inclúen mecanismos de seguridade para evitar un funcionamento incorrecto, como o bloqueo do movemento cando o interruptor automático está pechado e a prevención do peche sen un almacenamento de enerxía suficiente. O mantemento e a inspección regulares destes compoñentes son esenciais para garantir o funcionamento seguro e fiable do equipo.

Figura 8 a Posición da placa de bloqueo do almacenamento de enerxía cando se almacena enerxía

Texto revisado:

A figura 8(b) ilustra a posición da placa de bloqueo do almacenamento de enerxía cando non hai enerxía almacenada.

Para complementar o mecanismo de bloqueo mecánico mencionado anteriormente, o interruptor VD4 tamén está conectado en serie co interruptor auxiliar de almacenamento de enerxía S1 (como se mostra na Figura 5) dentro do circuíto de peche. Esta disposición mellora a función de bloqueo eléctrico e protexe contra a posible queimadura do electroimán de peche.