Az ABB VD4 megszakító működési mechanizmusának felépítése és alapelve

A VD4, az ABB neves középfeszültségű megszakítója, közel egymillió darabot adott el világszerte. Megbízhatósága ellenére hibák előfordulhatnak, különösen a működtető mechanizmusban. A karbantartó személyzet az ABB kézikönyvére támaszkodik, de részletes útmutatók szűkösek. Egy selejtezett VD4 boncolgatásával a szerző betekintést nyújt a gyakorlati munkába.

A VD4 mechanizmus sík görgőrugóval és főtengellyel rendelkezik, többlépcsős kioldással a pozíció fenntartása és átalakítása érdekében, egy bütykös karon keresztül.

1. Energiatárolás:

A VD4 stabil sík görgőrugókat használ, ami javítja a mechanizmus hatékonyságát a hagyományos rugókhoz képest.

Szerkesztett szöveg:

1. ábra: Sík görgőrugó

Amint az 1. ábrán látható, a sík görgőrugó egyik vége a főtengelyhez, míg a másik vége a rugóházhoz van rögzítve. Energiatárolás közben a spirálrugó főtengelyének vége mozdulatlan marad, és az energiatároló motor vagy az energiatároló billenőkar a racsnis pecek, a lánc és a nagy fogaskerék segítségével az óramutató járásával megegyezően forgatja a rugóházat (a mechanizmus bal oldaláról nézve; ugyanaz az orientáció érvényesül mindenhol), ezáltal feszítve a görgőrugót.

Nyitás és zárás közben a görgőrugó ház felőli vége rögzített, és a kioldó mechanizmus kioldásakor a főtengely a görgőrugó hajtása alatt az óramutató járásával megegyezően forog, leadva a tárolt energiát.

Mivel a VD4 sík görgőrugót alkalmaz, a rugó „töltésmentes” és „tárolt” állapota közötti átmenet eltér a legtöbb rugós mechanizmustól. Ez egy réssel rögzített elrendezést foglal magában a görgőrugó héján, amelyet egy tárcsa, egy a főtengelyhez rögzített segédbütyök és egy az energiatároló összekötő rúdjára szerelt görgő koordinációja tesz lehetővé. Egyszerűbben fogalmazva, miután az energiatárolás befejeződött, a görgő, amelyet az energiatároló összekötő rúd hajtott, a tárcsa egy bevágásába illeszkedik. Következésképpen az energiatároló összekötő rúd egy meghatározott szögbe elfordul, ami arra készteti a hozzá tartozó energiatároló segédérintkezőt és az energiatároló mechanikus kijelzőt, hogy „Energiatárolt” állapotba kapcsoljanak. Fordítva, a megszakító zárási folyamata során a segédbütyök maximális sugara áthalad a tárcsa résében, és a görgőt visszanyomja a tárcsa külső szélére. Ez a művelet az energiatároló összekötő rudat visszahajtja eredeti szögébe, aminek következtében az energiatároló segédérintkező és az energiatároló mechanikus kijelző visszatér „Nem energiatárolt” állapotba.

2. ábra: Az energiatárolási állapotátmenet vázlatos rajza

Fontos megjegyezni, hogy egy hagyományos VD4 kapcsoló esetében, amely nyitott helyzetben van energiatárolás nélkül, jelentős mennyiségű energia marad tárolva a sík görgőrugóban. Ezért továbbra is biztonsági óvintézkedéseket kell tenni.

2. Útvonaltervező modul

A VD4 kapcsolóműködtető mechanizmus kioldómodulja elegáns és jellegzetes kialakítású. Látszólagos összetettsége ellenére szétszerelés és elemzés után a teljes kioldómodul három alapvető kioldószerkezetre bontható:

Az első fokozatú kioldószerkezet a nagy legyező alakú lemez első görgőjéből és féktárcsájából áll, amely egy speciális "reteszelő + görgő" kioldószerkezetként funkcionál. A második fokozat a nagy legyező alakú lemezből és a nagy féltengelyből áll, amelyek egy tipikus "féltengely + legyező alakú lemez" kioldószerkezetet alkotnak. A harmadik fokozat magában foglalja a nyitó féltengelyt, a nyitó legyező alakú lemezt, a záró féltengelyt és a záró legyező alakú lemezt, amelyek együttesen két "féltengely + legyező alakú lemez" kioldóbilincs-kombinációt alkotnak.

3. ábra: A trip modul szerkezeti diagramja

A VD4 kapcsolóműködtető mechanizmus kioldómodulja tartási és kioldási funkciót is ellát. Vizsgáljuk meg ezeket a funkciókat részletesebben.

Tartó funkció:

Példaként a zárási helyzetet véve, a zárási művelet befejezése után a nagy, legyező alakú lemez első görgője a féktárcsa megfelelő nyílásába esik. Ezen a ponton a nagy féltengelyt biztonságosan rögzíti a nyitó és záró szektorlemezek által alkotott fogószerkezet. Ez megakadályozza, hogy a nagy szektorlemezek első görgői felemelkedjenek, hatékonyan rögzítve a féktárcsát és a főtengelyt zárási helyzetben tartva.

Kioldási funkció:

Most vizsgáljuk meg a kioldó funkciót a nyitási művelet példaként történő használatával. Amikor a mechanizmus nyitási parancsot kap, a nyitó féltengely egy meghatározott szöggel elfordul az óramutató járásával megegyezően. Ez a mozgás azt okozza, hogy a nyitó ventilátorlap elveszíti ideiglenes támaszpontját, és az óramutató járásával megegyezően elfordul, szétesve a nyitó és záró legyező alakú lemezek által alkotott csipesz alakú tartószerkezetet. Ennek eredményeként a nagy féltengely a visszatérítő rugó hatására az óramutató járásával ellentétes irányba forog, kioldva a nagy legyező alakú lemezt. A nagy legyező alakú lemez ezután a visszatérítő rugó hatására felemeli az első görgőt, kioldva a féktárcsát. A féktárcsa a görgős rugó hatására az óramutató járásával megegyezően forog, megindítva a nyitási műveletet.

A nyitási folyamat során a nyitó és záró helyzet segédtengelyén lévő összekötő rúd (ahogy a 4. ábrán látható) a nyitó szektorlemezt visszanyomja, majd újra összekapcsolja a nyitó féltengelyével. Ez visszaállítja a nyitó és záró szektorlemezek által alkotott szorító alakú tartószerkezetet, és a nagy féltengelyt visszanyomja eredeti szögébe. Ezzel egyidejűleg a féktárcsa két oldalán található segédtárcsák a nagy legyező alakú lemez hátsó görgőire hatnak, miközben azok a főtengellyel együtt forognak. Ez megemeli a nagy legyező alakú lemez hátsó részét, és leengedi az első részét, előkészítve azt az első görgő féktárcsához való következő reteszelésére.

4. ábra: Nyitási és zárási helyzet Segédtengely-hajtórúd

A segédtengely-hajtórúd kulcsfontosságú szerepet játszik a VD4 kapcsolómechanizmus működésében. A nyitó és záró szektorlemezek összekapcsolásával és mozgásuk megkönnyítésével biztosítja a nyitó és záró helyzet közötti zökkenőmentes átmenetet.

3. Kimeneti modul

A VD4 működtető mechanizmus kimeneti modulja létfontosságú alkatrész, amely a főtengely forgómozgását a megszakító nyitásához és zárásához szükséges lineáris mozgássá alakítja. A modul három, a főtengelyre szerelt bütykös tárcsából és a mechanizmus alján elhelyezkedő három kettős karú mozgó összekötőből áll.

A kettős karú mozgó összekötő karként működik, amelynek forgáspontja középen található. A kar elülső végét a főtengelyen lévő bütyköstárcsa befolyásolja, míg a hátsó vége a vákuumbuborék szigetelő húzórúdjához és a nyitórugóhoz van csatlakoztatva.

A zárási művelet során a bütyköstárcsa a főtengellyel együtt forog, és lenyomja a kettős karú mozgó összekötőelem elülső végén található görgőket. Ez a művelet felemeli a összekötőelem hátsó végét, felfelé nyomja a szigetelő húzórudat, és zárja a dinamikus és statikus érintkezőket a vákuumbuborékban. Ezzel egyidejűleg a nyitórugó összenyomódik, energiát tárolva a következő nyitási művelethez.

Fordítva, a nyitási művelet során a bütyköstárcsa az ellenkező irányba forog, elengedve a kettős karú mozgó összekötő elülső végén lévő görgőket. Ez lehetővé teszi a nyitórugó kitágulását, elválasztva a dinamikus és a statikus érintkezőket, és megnyitva az áramkört.

4. Zárolási funkció

A VD4 működtető mechanizmus átfogó reteszelő funkcióval rendelkezik, amely fokozza a biztonságot és a megbízhatóságot. Íme egy közelebbi pillantás az egyes reteszelő funkciókra:

1. A kézikocsi középső állásában történő bezárásának tilalma:
   • Egy záró reteszelő elektromágnes (Y1) van beszerelve.
   • A végálláskapcsolók (S8 és S9) párhuzamosan vannak kötve a záró reteszelő elektromágnessel, így alkotják a záró reteszelő áramkört.
   • Amikor a kézikocsi teszt- vagy munkahelyzetben van, az S8 vagy az S9 csatlakozik a záró reteszelő áramkörhöz, feltölti a záró reteszelő elektromágnest, és kioldja a záró féltengely mechanikus reteszelését.
   • A megszakító záró áramkörében egy segédkapcsoló (S2) sorba van kötve a záró reteszelő elektromágnes mozgó vasmagjával, előkészítve az áramkört a záróparancs végrehajtására. A fent említett intézkedés a mechanikus reteszelést és az elektromos reteszelést ötvözi, ami egy átfogó reteszelési séma.

A leírás részletezi az S2 segédkapcsoló fontosságát és működését egy kézikocsis megszakító VD4 elektromos vezérlő kapcsolási rajzának záró áramkörében. Íme a főbb pontok tömör összefoglalása és magyarázata:

S2 segédkapcsoló a záró áramkörben

1. Fokozott zárási megbízhatóság:
   • Az S2 segédkapcsolót az Y1 záró reteszelő elektromágnes által biztosított mechanikus reteszeléssel együtt használják.
   • Ez a kettős reteszelő mechanizmus növeli a megszakító reteszelő funkciójának megbízhatóságát.
2. A túlmelegedés és a károsodás megelőzése:
   • Ha az S2 nincs benne a záró áramkörben, és a megszakító kézikocsija középső helyzetben kap záró parancsot, akkor a záró áramkör feszültség alá kerül.
   • Az Y1 záró reteszelő elektromágnes blokkoló hatása miatt a záró féltengely nem tud elfordulni, így a megszakító nem tud bezáródni.
   • Ez a záró elektromágnes hosszan tartó gerjesztéséhez vezetne, ami túlmelegedéshez és potenciális kiégéshez vezethet.
3. Segédkapcsoló szerepe:
   • Az S2 áramkörbe való beépítésével biztosítható, hogy a záró elektromágnes csak akkor legyen gerjesztve, amikor a megszakító a megfelelő zárási helyzetben van.
   • Ez megakadályozza a felesleges feszültség alá helyezést és az elektromágnes esetleges károsodását.

Záró reteszelő mechanizmus

1. Mechanikus zárás:
   • A záró reteszelő mechanizmus egy tisztán mechanikus rendszer, amely egy négyláncos szerkezetet használ, amely a megszakító reteszelőlemezéből, a reteszelőkarból és a reteszelőkarból áll.
   • Ez a mechanizmus az alvázautó vezérorsója és a megszakító záró féltengelye között jön létre.
2. Funkcionalitás:
   • Amikor a megszakító kézikocsija teszt- vagy üzemi helyzetben van, a vázban található megszakító reteszelőlemeze vízszintes, lehetővé téve a záró féltengely szabad forgását.
   • Amikor a kézikocsi középső helyzetben van, a reteszelőlemezt a vezérorsó felemeli, aminek következtében a reteszelőkar a záró féltengely műanyag bütyköjébe kapaszkodik, rögzítve annak forgását.

Összefoglalva, a záró áramkörben található S2 segédkapcsoló és a záró reteszelő mechanizmus egyaránt kulcsfontosságú alkatrészek, amelyek biztosítják a megszakító kézikocsijának biztonságos és megbízható működését. Együttesen működnek a jogosulatlan vagy nem biztonságos záróműveletek megakadályozása és a berendezés esetleges károsodásának megakadályozása érdekében.

6. ábra Záró reteszelő mechanizmus

A leírás részletes áttekintést nyújt a VD4 kézikocsi alvázának alkatrészeiről és azok funkcióiról, különös tekintettel a biztonsági mechanizmusokra és a működési korlátokra. Íme a főbb pontok összefoglalása és magyarázata:

1. Alváz deformációja és karbantartása:
   • A tanulmány kimutatta, hogy az alváz deformációja vagy beszorulása megakadályozhatja a mechanikus zár megfelelő kioldását, ami a zárótekercs kiégéséhez vezethet.
   • Ennek elkerülése érdekében rendszeresen ellenőrizni és karbantartani kell a kapcsolódó alkatrészeket, hogy biztosítsuk az alváz jó működőképességét.
2. Kézikocsi mozgásának blokkolása, amikor az áramkör-megszakító zárva van:
   • A VD4 kapcsoló mechanikus reteszelő mechanizmust használ, hogy megakadályozza a kézikocsi be- vagy kimozdulását, amikor a megszakító zárva van.
   • Ez a reteszelőlemezen lévő reteszelőkeret és a B-fázisú kettős karú mozgó összekötőelem elülső görgőinek együttműködésével érhető el.
   • Amikor a megszakító zárva van, az első görgők lenyomódnak, kis rést hozva létre a reteszelőkerettel. A kézikocsi mozgatására tett kísérlet a vezérorsónak a reteszelőlemezhez való nyomását okozza, ami viszont reagál a vezérorsóra, blokkolva a mozgást.
3. Blokkoló Záró Kapcsoló Energiatárolás Nélkül:
   • Létfontosságú, hogy a megszakító elegendő energiával rendelkezzen, mielőtt be lehetne kapcsolni.
   • Energiatárolás nélkül vagy hiányos energiatárolás esetén a zárási sebesség és erő csökken, ami zárási hibához vezethet.
   • A VD4 kapcsoló az energiatároló reteszelőlemez és a záró legyező alakú lemez toldólemezének együttműködését használja ki a zárás blokkolására, amikor nincs energiatároló.
   • Amikor az energiatárolás befejeződött, az energiatároló összekötő rúdján lévő görgő összekapcsolódik a tárcsával, lehetővé téve a megszakító normál zárását.

Összefoglalva, a VD4 kézikocsi alvázának alkatrészei biztonsági mechanizmusokat tartalmaznak a nem megfelelő működés megakadályozására, például a mozgás blokkolására, amikor a megszakító zárva van, és a megfelelő energiatárolás nélküli zárás megakadályozására. Ezen alkatrészek rendszeres karbantartása és ellenőrzése elengedhetetlen a berendezés biztonságos és megbízható működésének biztosításához.

8. ábra a Energiatároló reteszelőlemezének helyzete energiatárolás közben

Módosított szöveg:

A 8(b) ábra az energiatároló reteszelő lemez helyzetét szemlélteti, amikor nincs tárolt energia.

A fent említett mechanikus reteszelő mechanizmus kiegészítéseként a VD4 kapcsoló sorba van kötve az S1 energiatároló segédkapcsolóval (ahogy az az 5. ábrán látható) a záró áramkörön belül. Ez az elrendezés fokozza az elektromos reteszelő funkciót, és védelmet nyújt a záró elektromágnes esetleges kiégése ellen.