एबीबी वीडी4 सर्किट ब्रेकर संचालन तंत्र की संरचना और सिद्धांत

वीडी4एबीबी के प्रसिद्ध मध्यम-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर, की दुनिया भर में लगभग दस लाख इकाइयाँ बिक चुकी हैं। इसकी विश्वसनीयता के बावजूद, इसमें खामियाँ आती रहती हैं, खासकर इसके संचालन तंत्र में। रखरखाव कर्मी एबीबी के मैनुअल पर भरोसा करते हैं, लेकिन विस्तृत गाइड दुर्लभ हैं। एक खराब हो चुके वीडी4 का विश्लेषण करके, लेखक व्यावहारिक कार्य में सहायता के लिए अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

वीडी4 तंत्र में एक प्लैनर स्क्रॉल स्प्रिंग और मुख्य शाफ्ट है, जिसमें स्थिति रखरखाव और रूपांतरण के लिए बहु-चरण ट्रिपिंग है, जो कैम लीवर के माध्यम से आउटपुट करता है।

1.ऊर्जा भंडारण:

वीडी4 में स्थिर प्लानर स्क्रॉल स्प्रिंग्स का उपयोग किया गया है, जो पारंपरिक स्प्रिंग्स की तुलना में तंत्र दक्षता में सुधार करता है।

संपादित पाठ:

चित्र 1: समतल स्क्रॉल स्प्रिंग

जैसा कि चित्र 1 में दर्शाया गया है, समतल स्क्रॉल स्प्रिंग का एक सिरा मुख्य शाफ्ट से जुड़ा होता है, जबकि दूसरा सिरा स्प्रिंग आवरण से जुड़ा होता है। ऊर्जा भंडारण के दौरान, वोल्यूट स्प्रिंग का मुख्य शाफ्ट सिरा स्थिर रहता है, और ऊर्जा भंडारण मोटर या ऊर्जा भंडारण रॉकर, रैचेट पॉवल, चेन और बड़े गियर के माध्यम से स्प्रिंग आवरण को दक्षिणावर्त घुमाता है (जैसा कि तंत्र के बाईं ओर से देखा जाता है; यही दिशा पूरे तंत्र में लागू होती है), जिससे स्क्रॉल स्प्रिंग में तनाव उत्पन्न होता है।

जब खोलने और बंद करने की बात आती है, तो स्क्रॉल स्प्रिंग का खोल वाला सिरा स्थिर रहता है, और ट्रिपिंग तंत्र के मुक्त होने पर, मुख्य शाफ्ट स्क्रॉल स्प्रिंग के संचालन के तहत दक्षिणावर्त घूमता है, तथा अपनी संग्रहीत ऊर्जा को बाहर निकालता है।

चूँकि VD4 में एक समतलीय स्क्रॉल स्प्रिंग का उपयोग होता है, स्प्रिंग की "अनावेशित" और "संग्रहीत" अवस्थाओं के बीच का संक्रमण अधिकांश स्प्रिंग-संचालित तंत्रों से भिन्न होता है। इसमें स्क्रॉल स्प्रिंग शेल पर एक गैप-स्थिर व्यवस्था शामिल होती है, जिसे एक डिस्क, मुख्य शाफ्ट से जुड़े एक सहायक कैम और ऊर्जा भंडारण कनेक्टिंग रॉड पर लगे एक रोलर के समन्वय द्वारा सुगम बनाया जाता है। सरल शब्दों में, एक बार ऊर्जा भंडारण पूरा हो जाने पर, ऊर्जा भंडारण कनेक्टिंग रॉड द्वारा संचालित रोलर, डिस्क पर एक खांचे में लग जाता है। परिणामस्वरूप, ऊर्जा भंडारण कनेक्टिंग रॉड एक विशिष्ट कोण पर घूमती है, जिससे संबंधित ऊर्जा भंडारण सहायक संपर्क और ऊर्जा भंडारण यांत्रिक सूचक "ऊर्जा संग्रहित" अवस्था में चले जाते हैं। इसके विपरीत, सर्किट ब्रेकर के बंद होने की प्रक्रिया के दौरान, सहायक कैम की अधिकतम त्रिज्या डिस्क के गैप को पार करती है, जिससे रोलर डिस्क के बाहरी किनारे पर वापस चला जाता है। यह क्रिया ऊर्जा भंडारण कनेक्टिंग रॉड को उसके मूल कोण पर वापस ले जाती है, जिससे ऊर्जा भंडारण सहायक संपर्क और ऊर्जा भंडारण यांत्रिक संकेतक "गैर-ऊर्जा संग्रहीत" स्थिति में वापस आ जाते हैं।

चित्र 2: ऊर्जा भंडारण अवस्था संक्रमण का योजनाबद्ध आरेख

यह ध्यान रखना ज़रूरी है कि, ऊर्जा भंडारण के बिना खुली स्थिति में रखे गए पारंपरिक VD4 स्विच के मामले में, प्लैनर स्क्रॉल स्प्रिंग में काफ़ी मात्रा में ऊर्जा संग्रहित रहती है। इसलिए, सुरक्षा सावधानियाँ बरतनी ज़रूरी हैं।

2. ट्रिप मॉड्यूल

VD4 स्विच ऑपरेटिंग मैकेनिज्म का ट्रिप मॉड्यूल एक आकर्षक और विशिष्ट डिज़ाइन का दावा करता है। इसकी स्पष्ट जटिलता के बावजूद, इसे अलग करने और विश्लेषण करने पर, पूरे ट्रिपिंग मॉड्यूल को तीन मूलभूत ट्रिपिंग संरचनाओं में विभाजित किया जा सकता है:

पहले चरण की ट्रिपिंग संरचना में आगे का रोलर और बड़ी पंखे के आकार की प्लेट का ब्रेक डिस्क शामिल है, जो एक विशिष्ट "डिटेन्ट + रोलर" ट्रिपिंग संरचना के रूप में कार्य करता है। दूसरे चरण में बड़ी पंखे के आकार की प्लेट और बड़ा अर्ध-शाफ्ट शामिल है, जो एक विशिष्ट "अर्ध-शाफ्ट + पंखे के आकार की प्लेट" ट्रिपिंग संरचना बनाता है। तीसरे चरण में खुलने वाला अर्ध-शाफ्ट, खुलने वाला पंखे के आकार का प्लेट, बंद होने वाला अर्ध-शाफ्ट और बंद होने वाला पंखे के आकार का प्लेट शामिल है, जो मिलकर "अर्ध-शाफ्ट + पंखे के आकार की प्लेट" ट्रिपिंग क्लैंप संयोजनों के दो सेट बनाते हैं।

चित्र 3: ट्रिप मॉड्यूल का संरचनात्मक आरेख

VD4 स्विच ऑपरेटिंग मैकेनिज्म का ट्रिप मॉड्यूल होल्डिंग और ट्रिपिंग दोनों कार्य करता है। आइए इन कार्यों पर विस्तार से चर्चा करें।

होल्डिंग फ़ंक्शन:

उदाहरण के तौर पर, बंद करने की क्रिया पूरी होने के बाद, बड़े पंखे के आकार की प्लेट का अगला रोलर ब्रेक डिस्क पर बने स्लॉट में आ जाता है। इस बिंदु पर, खुलने और बंद होने वाली सेक्टर प्लेटों द्वारा निर्मित पिंसर संरचना द्वारा बड़ा अर्ध-शाफ्ट सुरक्षित रूप से अपनी जगह पर टिका रहता है। यह बड़े सेक्टर प्लेटों के अगले रोलर्स को ऊपर उठने से रोकता है, जिससे ब्रेक डिस्क प्रभावी रूप से लॉक हो जाती है और मुख्य शाफ्ट बंद होने की स्थिति में बना रहता है।

ट्रिपिंग फ़ंक्शन:

अब, आइए खोलने की क्रिया का उपयोग करके ट्रिपिंग फ़ंक्शन को एक उदाहरण के रूप में देखें। जब तंत्र को खोलने का आदेश मिलता है, तो खोलने वाला अर्ध-अक्ष एक विशिष्ट कोण पर दक्षिणावर्त घूमता है। इस गति के कारण खोलने वाला पंखा प्लेट अपना अस्थायी आधार खो देता है और दक्षिणावर्त घूमता है, जिससे खुलने और बंद होने वाले पंखे के आकार की प्लेटों द्वारा निर्मित पिंसर के आकार का आधार संरचना विघटित हो जाती है। परिणामस्वरूप, रिटर्न स्प्रिंग की क्रिया के तहत बड़ा अर्ध-अक्ष वामावर्त घूमता है, जिससे बड़ी पंखे के आकार की प्लेट मुक्त हो जाती है। फिर बड़ी पंखे के आकार की प्लेट रिटर्न स्प्रिंग की क्रिया के तहत सामने वाले रोलर को ऊपर उठाती है, जिससे ब्रेक डिस्क मुक्त हो जाती है। ब्रेक डिस्क स्क्रॉल स्प्रिंग की क्रिया के तहत दक्षिणावर्त घूमती है, जिससे खुलने की क्रिया शुरू होती है।

खोलने की प्रक्रिया के दौरान, खोलने और बंद करने की स्थिति (जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है) के सहायक शाफ्ट पर स्थित कनेक्टिंग रॉड, खुलने वाले सेक्टर प्लेट को रीसेट करने के लिए धक्का देती है और उसे खुलने वाले अर्ध-शाफ्ट के साथ फिर से जोड़ देती है। यह खुलने और बंद होने वाले सेक्टर प्लेटों द्वारा निर्मित क्लैंप के आकार की सहायक संरचना को पुनः स्थापित करता है और बड़े अर्ध-शाफ्ट को उसके मूल कोण पर वापस धकेलता है। इसके साथ ही, ब्रेक डिस्क के दोनों ओर स्थित सहायक डिस्क, मुख्य शाफ्ट के साथ घूमते हुए, बड़े पंखे के आकार की प्लेट के पिछले रोलर्स पर कार्य करती हैं। यह बड़े पंखे के आकार की प्लेट के पिछले हिस्से को ऊपर उठाता है और आगे के हिस्से को नीचे करता है, जिससे यह ब्रेक डिस्क पर अगले रोलर के अगले लॉकिंग के लिए तैयार हो जाता है।

चित्र 4: खोलने और बंद करने की स्थिति सहायक शाफ्ट कनेक्टिंग रॉड

VD4 स्विच तंत्र के संचालन में सहायक शाफ्ट कनेक्टिंग रॉड एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह खुलने और बंद होने वाली सेक्टर प्लेटों को जोड़कर और उनकी गति को सुगम बनाकर खुलने और बंद होने की स्थिति के बीच सुचारू संक्रमण सुनिश्चित करती है।

3. आउटपुट मॉड्यूल

VD4 ऑपरेटिंग मैकेनिज्म का आउटपुट मॉड्यूल एक महत्वपूर्ण घटक है जो मुख्य शाफ्ट की घूर्णी गति को सर्किट ब्रेकर को खोलने और बंद करने के लिए आवश्यक रैखिक गति में परिवर्तित करता है। इसमें मुख्य शाफ्ट पर लगे तीन कैम डिस्क और मैकेनिज्म के निचले भाग में स्थित तीन डबल-आर्म मूविंग लिंक होते हैं।

डबल-आर्म मूविंग लिंक एक लीवर की तरह काम करता है, जिसका आलंब बीच में स्थित होता है। लीवर का अगला सिरा मुख्य शाफ्ट पर लगे कैम डिस्क से प्रभावित होता है, जबकि पिछला सिरा वैक्यूम बबल और ओपनिंग स्प्रिंग के इंसुलेटिंग पुल रॉड से जुड़ा होता है।

बंद करने की प्रक्रिया के दौरान, कैम डिस्क मुख्य शाफ्ट के साथ घूमती है और डबल-आर्म मूविंग लिंक के अगले सिरे पर लगे रोलर्स पर दबाव डालती है। यह क्रिया लिंक के पिछले सिरे को ऊपर उठाती है, इंसुलेटिंग पुल रॉड को ऊपर की ओर धकेलती है और वैक्यूम बबल के भीतर गतिशील और स्थिर संपर्कों को बंद कर देती है। साथ ही, खुलने वाली स्प्रिंग भी संपीड़ित होती है, जिससे आगे की खोलने की प्रक्रिया के लिए ऊर्जा संग्रहित होती है।

इसके विपरीत, खोलने की प्रक्रिया के दौरान, कैम डिस्क विपरीत दिशा में घूमती है, जिससे डबल-आर्म मूविंग लिंक के अगले सिरे पर लगे रोलर्स मुक्त हो जाते हैं। इससे ओपनिंग स्प्रिंग फैल जाती है, जिससे गतिशील और स्थिर संपर्क अलग हो जाते हैं और सर्किट खुल जाता है।

4. लॉकिंग फ़ंक्शन

VD4 ऑपरेटिंग मैकेनिज्म में एक व्यापक लॉकिंग फ़ंक्शन शामिल है जो सुरक्षा और विश्वसनीयता को बढ़ाता है। यहाँ प्रत्येक लॉकिंग विशेषता पर एक नज़दीकी नज़र डाली गई है:

1. जब ठेला बीच में हो तो उसे बंद करने पर रोक:
   • एक क्लोजिंग लॉकिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट (Y1) स्थापित किया गया है।
   • सीमा स्विच (S8 और S9) को क्लोजिंग लॉकिंग विद्युत चुंबक के साथ समानांतर में जोड़कर क्लोजिंग लॉकिंग सर्किट बनाया जाता है।
   • जब हैंडकार्ट परीक्षण स्थिति या कार्यशील स्थिति में होता है, तो S8 या S9 क्लोजिंग लॉकिंग सर्किट से जुड़ जाता है, क्लोजिंग लॉकिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट को चार्ज करता है और क्लोजिंग सेमी-एक्सिस के मैकेनिकल लॉकिंग को रिलीज करता है।
   • सर्किट ब्रेकर के क्लोजिंग सर्किट में एक सहायक स्विच (S2) क्लोजिंग लॉकिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट के मूविंग आयरन कोर के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, जो क्लोजिंग कमांड को निष्पादित करने के लिए सर्किट तैयार करता है। ऊपर वर्णित, उपाय यांत्रिक लॉकिंग और विद्युत लॉकिंग को जोड़ता है, जो एक व्यापक लॉकिंग योजना है।

दिया गया विवरण, हैंडकार्ट-प्रकार के सर्किट ब्रेकर के लिए VD4 विद्युत नियंत्रण वायरिंग आरेख के क्लोजिंग सर्किट में सहायक स्विच S2 के महत्व और कार्यक्षमता का विवरण देता है। यहाँ मुख्य बिंदुओं का संक्षिप्त सारांश और व्याख्या दी गई है:

समापन सर्किट में सहायक स्विच S2

1. उन्नत लॉकिंग विश्वसनीयता:
   • सहायक स्विच S2 का उपयोग क्लोजिंग लॉकिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट Y1 द्वारा प्रदान की गई यांत्रिक लॉकिंग के साथ संयोजन में किया जाता है।
   • यह दोहरी लॉकिंग प्रणाली सर्किट ब्रेकर के लॉकिंग फ़ंक्शन की विश्वसनीयता को बढ़ाती है।
2. अति ताप और क्षति की रोकथाम:
   • यदि S2 को क्लोजिंग सर्किट में शामिल नहीं किया जाता है, और सर्किट ब्रेकर हैंडकार्ट को मध्य स्थिति में रहते हुए क्लोजिंग कमांड प्राप्त होता है, तो क्लोजिंग सर्किट सक्रिय हो जाएगा।
   • क्लोजिंग लॉकिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट Y1 की अवरोधक क्रिया के कारण, क्लोजिंग अर्ध-अक्ष घूम नहीं सकता, जिससे सर्किट ब्रेकर बंद नहीं हो पाता।
   • इससे बंद होने वाले विद्युत चुम्बक में लम्बे समय तक विद्युतीकरण बना रहेगा, जिससे वह अत्यधिक गर्म हो जाएगा और संभवतः जल जाएगा।
3. सहायक स्विच भूमिका:
   • सर्किट में S2 को शामिल करके, यह सुनिश्चित किया जाता है कि बंद होने वाला विद्युत चुंबक केवल तभी सक्रिय हो जब सर्किट ब्रेकर बंद होने के लिए सही स्थिति में हो।
   • इससे विद्युत चुम्बक को अनावश्यक ऊर्जा मिलने और संभावित क्षति से बचाव होता है।

क्लोजिंग इंटरलॉक मैकेनिज्म

1. यांत्रिक लॉकिंग:
   • क्लोजिंग इंटरलॉक तंत्र एक विशुद्ध यांत्रिक प्रणाली है जो सर्किट ब्रेकर इंटरलॉक प्लेट, इंटरलॉक लीवर और लॉकिंग लीवर से बनी चार-लिंक संरचना का उपयोग करती है।
   • यह तंत्र चेसिस कार के लीड स्क्रू और सर्किट ब्रेकर के क्लोजिंग हाफ-शाफ्ट के बीच स्थापित किया जाता है।
2. कार्यक्षमता:
   • जब सर्किट ब्रेकर हैंडकार्ट परीक्षण या कार्यशील स्थिति में होता है, तो चेसिस में सर्किट ब्रेकर इंटरलॉक प्लेट क्षैतिज होती है, जिससे बंद होने वाला अर्ध-शाफ्ट स्वतंत्र रूप से घूम सकता है।
   • जब हैंडकार्ट मध्य स्थिति में होता है, तो इंटरलॉक प्लेट को लीड स्क्रू द्वारा ऊपर उठा दिया जाता है, जिससे लॉकिंग लीवर बंद होने वाले अर्ध-शाफ्ट के प्लास्टिक कैम के साथ जुड़ जाता है, जिससे उसका घूर्णन लॉक हो जाता है।

निष्कर्षतः, क्लोजिंग सर्किट में सहायक स्विच S2 और क्लोजिंग इंटरलॉक मैकेनिज्म, दोनों ही महत्वपूर्ण घटक हैं जो सर्किट ब्रेकर हैंडकार्ट के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करते हैं। ये दोनों मिलकर अनधिकृत या असुरक्षित क्लोजिंग संचालन को रोकते हैं और उपकरण को संभावित क्षति से बचाते हैं।

चित्र 6 क्लोजिंग इंटरलॉक मैकेनिज्म

प्रदान किया गया विवरण VD4 हैंडकार्ट चेसिस के घटकों और उनके कार्यों का विस्तृत अवलोकन प्रदान करता है, विशेष रूप से सुरक्षा तंत्र और परिचालन संबंधी बाधाओं पर ध्यान केंद्रित करते हुए। यहाँ मुख्य बिंदुओं का सारांश और व्याख्या दी गई है:

1. चेसिस विरूपण और रखरखाव:
   • अध्ययन से पता चला कि चेसिस का विरूपण या जाम होना यांत्रिक लॉक को ठीक से खुलने से रोक सकता है, जिसके परिणामस्वरूप क्लोजिंग कॉइल जल सकता है।
   • इसे रोकने के लिए, संबंधित घटकों का नियमित निरीक्षण और रखरखाव किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि चेसिस अच्छी कार्यशील स्थिति में है।
2. सर्किट ब्रेकर बंद होने पर हाथगाड़ी की आवाजाही को रोकना:
   • वीडी4 स्विच एक यांत्रिक लॉकिंग तंत्र का उपयोग करता है, जो सर्किट ब्रेकर बंद होने पर हैंडकार्ट को अंदर या बाहर जाने से रोकता है।
   • यह इंटरलॉकिंग प्लेट पर लॉकिंग फ्रेम और बी-चरण दोहरे-आर्म मूविंग लिंक के फ्रंट रोलर्स के बीच सहयोग के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
   • जब सर्किट ब्रेकर बंद होता है, तो आगे के रोलर्स नीचे दब जाते हैं, जिससे लॉकिंग फ्रेम के साथ एक छोटा सा गैप बन जाता है। हैंडकार्ट को हिलाने की कोशिश करने पर लीड स्क्रू इंटरलॉक प्लेट से टकराता है, जिससे लीड स्क्रू पर प्रतिक्रिया होती है और गति अवरुद्ध हो जाती है।
3. ऊर्जा भंडारण के बिना बंद स्विच को अवरुद्ध करना:
   • यह महत्वपूर्ण है कि सर्किट ब्रेकर को बंद करने से पहले उसमें पर्याप्त ऊर्जा संग्रहित हो।
   • ऊर्जा भंडारण के बिना या अपूर्ण ऊर्जा भंडारण के कारण, बंद करने की गति और बल कम हो जाएगा, जिससे बंद करने में विफलता की संभावना हो सकती है।
   • VD4 स्विच ऊर्जा भंडारण लॉकिंग प्लेट और बंद करने वाले पंखे के आकार की प्लेट के विस्तार प्लेट के बीच सहयोग का उपयोग करता है, ताकि ऊर्जा भंडारण न होने पर बंद होने से रोका जा सके।
   • जब ऊर्जा भंडारण पूरा हो जाता है, तो ऊर्जा भंडारण कनेक्टिंग रॉड पर रोलर डिस्क के साथ जुड़ जाता है, जिससे सर्किट ब्रेकर सामान्य रूप से बंद हो जाता है।

संक्षेप में, VD4 हैंडकार्ट चेसिस घटकों में अनुचित संचालन को रोकने के लिए सुरक्षा तंत्र शामिल हैं, जैसे सर्किट ब्रेकर बंद होने पर गति को अवरुद्ध करना और पर्याप्त ऊर्जा भंडारण के बिना बंद होने से रोकना। उपकरण के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए इन घटकों का नियमित रखरखाव और निरीक्षण आवश्यक है।

चित्र 8 (a) ऊर्जा भंडारण लॉक प्लेट की स्थिति जब ऊर्जा संग्रहीत होती है

संशोधित पाठ:

चित्र 8(बी) ऊर्जा भंडारण लॉकआउट प्लेट की स्थिति को दर्शाता है जब कोई ऊर्जा संग्रहीत नहीं होती है।

उपर्युक्त यांत्रिक लॉकिंग तंत्र के पूरक के रूप में, VD4 स्विच को क्लोजिंग सर्किट के भीतर ऊर्जा भंडारण सहायक स्विच S1 (जैसा कि चित्र 5 में दर्शाया गया है) के साथ श्रेणीक्रम में जोड़ा गया है। यह व्यवस्था विद्युत लॉकिंग कार्य को बढ़ाती है और क्लोजिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट के संभावित बर्नआउट से सुरक्षा प्रदान करती है।