ABB VD4 grandinės pertraukiklio veikimo mechanizmo struktūra ir principas

The VD4, garsus ABB vidutinės įtampos jungtuvas, visame pasaulyje parduotas beveik milijonas vienetų. Nepaisant patikimumo, pasitaiko gedimų, ypač valdymo mechanizme. Techninės priežiūros personalas vadovaujasi ABB vadovu, tačiau išsamių vadovų trūksta. Išanalizavęs nebenaudojamą VD4 jungiklį, autorius pateikia įžvalgų, kurios padės praktiniame darbe.

VD4 mechanizme yra plokščia slinkties spyruoklė ir pagrindinis velenas su daugiapakopiu išjungimu padėties palaikymui ir konvertavimui, kuris perduodamas per kumštelinę svirtį.

1.Energijos kaupimas:

VD4 naudoja stabilias plokštumines spyruokles, kurios pagerina mechanizmo efektyvumą, palyginti su tradicinėmis spyruoklėmis.

Redaguotas tekstas:

1 pav.: Plokštumos spyruoklinė spyruoklė

Kaip parodyta 1 paveiksle, vienas plokščios spyruoklinės spyruoklės galas pritvirtintas prie pagrindinio veleno, o kitas – prie spyruoklės korpuso. Energijos kaupimo metu spiralinės spyruoklės pagrindinio veleno galas nejuda, o energijos kaupimo variklis arba energijos kaupimo svirtis suka spyruoklės korpusą pagal laikrodžio rodyklę (žiūrint iš mechanizmo kairės pusės; ta pati orientacija taikoma visame mechanizme) per reketo skląstį, grandinę ir didelę pavarą, taip įtempdami spyruoklinę spyruoklę.

Atidarymo ir uždarymo metu spyruoklinės spyruoklės korpuso galas yra fiksuotas, o atleidus išjungimo mechanizmą, pagrindinis velenas, veikiant spyruoklei, sukasi pagal laikrodžio rodyklę, išskirdamas sukauptą energiją.

Kadangi VD4 naudoja plokštuminę spyruoklinę spyruoklę, perėjimas tarp spyruoklės „neįkrautos“ ir „kauptos“ būsenų skiriasi nuo daugumos spyruoklinių mechanizmų. Jame yra fiksuoto tarpo išdėstymas ant spyruoklinės spyruoklės korpuso, kurį palengvina disko, prie pagrindinio veleno pritvirtinto pagalbinio kumštelio ir ant energijos kaupimo švaistiklio sumontuoto volelio koordinacija. Paprasčiau tariant, kai energijos kaupimas baigtas, volelis, varomas energijos kaupimo švaistiklio, įsijungia į disko įpjovą. Dėl to energijos kaupimo švaistiklis pasisuka tam tikru kampu, todėl susijęs energijos kaupimo pagalbinis kontaktas ir energijos kaupimo mechaninis indikatorius persijungia į „Energijos kaupimo“ būseną. Ir atvirkščiai, automatinio jungiklio įjungimo proceso metu didžiausias pagalbinio kumštelio spindulys kerta disko tarpą, stumdamas volelį atgal į išorinį disko kraštą. Šis veiksmas grąžina energijos kaupimo švaistiklį į pradinį kampą, todėl energijos kaupimo pagalbinis kontaktas ir energijos kaupimo mechaninis indikatorius grįžta į „Energijos nekaupimo“ būseną.

2 pav.: Energijos kaupimo būsenos perėjimo schema

Svarbu atkreipti dėmesį, kad tradicinio VD4 jungiklio, kuris yra atviroje padėtyje be energijos kaupimo sistemos, atveju plokštuminėje spyruoklėje lieka sukaupta didelė energijos dalis. Todėl vis tiek reikia imtis saugos priemonių.

2. Kelionės modulis

VD4 jungiklio valdymo mechanizmo išjungimo modulis pasižymi elegantišku ir išskirtiniu dizainu. Nepaisant akivaizdaus sudėtingumo, jį išardžius ir išanalizavus, visą išjungimo modulį galima suskirstyti į tris pagrindines išjungimo struktūras:

Pirmojo etapo išjungimo struktūrą sudaro priekinis volelis ir didelės vėduoklės formos plokštės stabdžių diskas, kuris atlieka specializuotos „fiksatoriaus + volelio“ išjungimo struktūros funkciją. Antrąjį etapą sudaro didelė vėduoklės formos plokštė ir didelis pusašis, sudarantys tipinę „pusašio + vėduoklės formos plokštės“ išjungimo struktūrą. Trečiajame etape yra atidaromas pusašis, atidaroma vėduoklės formos plokštė, uždaromas pusašis ir uždaroma vėduoklės formos plokštė, kurios kartu sudaro du „pusašio + vėduoklės formos plokštės“ išjungimo spaustukų derinių rinkinius.

3 pav.: Kelionės modulio struktūrinė schema

VD4 jungiklio valdymo mechanizmo išjungimo modulis atlieka ir laikymo, ir išjungimo funkcijas. Panagrinėkime šias funkcijas išsamiau.

Laikymo funkcija:

Pavyzdžiui, uždarymo padėtyje, kai uždarymo veiksmas baigtas, didelės vėduoklės formos plokštės priekinis ritinėlis įkrenta į atitinkamą stabdžių disko angą. Šiuo metu didelis pusašį tvirtai laiko žnyplių konstrukcija, kurią sudaro atidarymo ir uždarymo sektoriaus plokštės. Tai neleidžia pakilti didelių sektoriaus plokščių priekiniams ritinėliams, efektyviai užrakina stabdžių diską ir išlaiko pagrindinį veleną uždarymo padėtyje.

Išjungimo funkcija:

Dabar panagrinėkime išjungimo funkciją, pateikdami atidarymo veiksmo pavyzdį. Kai mechanizmas gauna atidarymo komandą, atidarymo pusašė pasisuka pagal laikrodžio rodyklę tam tikru kampu. Dėl šio judesio atidarymo ventiliatoriaus plokštė praranda savo laikiną atramos tašką ir pasisuka pagal laikrodžio rodyklę, suardydama žnyplės formos atraminę konstrukciją, kurią sudaro atidarymo ir uždarymo ventiliatoriaus formos plokštės. Dėl to, veikiant grąžinimo spyruoklei, didžioji pusašė sukasi prieš laikrodžio rodyklę, atlaisvindama didelę ventiliatoriaus formos plokštę. Tada, veikiant grąžinimo spyruoklei, didelė ventiliatoriaus formos plokštė pakelia priekinį volelį, atlaisvindama stabdžių diską. Stabdžių diskas, veikiant slenkančia spyruoklei, sukasi pagal laikrodžio rodyklę, inicijuodamas atidarymo veiksmą.

Atidarymo proceso metu atidarymo ir uždarymo padėties pagalbinio veleno jungiamasis strypas (kaip parodyta 4 paveiksle) stumia atidarymo sektoriaus plokštę, kad ji atsistatytų į pradinę padėtį, ir vėl ją užfiksuoja atidarymo pusašyje. Tai atkuria spaustuko formos atraminę konstrukciją, kurią sudaro atidarymo ir uždarymo sektoriaus plokštės, ir stumia didelį pusašį atgal į pradinį kampą. Tuo pačiu metu pagalbiniai diskai abiejose stabdžių disko pusėse veikia didelės vėduoklės formos plokštės galinius ritinėlius, jiems sukantis kartu su pagrindiniu velenu. Tai pakelia didelės vėduoklės formos plokštės galinę dalį ir nuleidžia priekinę dalį, paruošdama ją kitam priekinio ritinėlio užfiksuojimui prie stabdžių disko.

4 pav.: Pagalbinio veleno švaistiklio atidarymo ir uždarymo padėtis

Pagalbinio veleno švaistiklis atlieka lemiamą vaidmenį VD4 jungiklio mechanizmo veikime. Jis užtikrina sklandų perėjimą tarp atidarymo ir uždarymo padėčių, sujungdamas atidarymo ir uždarymo sektoriaus plokštes ir palengvindamas jų judėjimą.

3. Išvesties modulis

VD4 valdymo mechanizmo išvesties modulis yra gyvybiškai svarbus komponentas, kuris pagrindinio veleno sukamąjį judesį paverčia tiesiniu judesiu, reikalingu automatiniam jungikliui atidaryti ir uždaryti. Jį sudaro trys ant pagrindinio veleno sumontuoti kumšteliniai diskai ir trys dvigubos svirties judančios jungtys, esančios mechanizmo apačioje.

Dvigubos svirties judanti jungtis atlieka svirties funkciją, kurios atramos taškas yra per vidurį. Priekinį svirties galą veikia pagrindinio veleno kumštelinis diskas, o galinis galas sujungtas su vakuuminio burbulo izoliaciniu traukimo strypu ir atidarymo spyruokle.

Uždarymo metu kumštelinis diskas sukasi kartu su pagrindiniu velenu, spausdamas žemyn ritinėlius, esančius dvigubos svirties judančios jungties priekiniame gale. Šis veiksmas pakelia jungties galinį galą, stumdamas izoliacinį traukimo strypą aukštyn ir uždarydamas dinaminius bei statinius kontaktus vakuuminiame burbule. Tuo pačiu metu atidarymo spyruoklė suspaudžiama, kaupiant energiją vėlesnei atidarymo operacijai.

Ir atvirkščiai, atidarymo metu kumštelinis diskas sukasi priešinga kryptimi, atlaisvindamas ritinėlius dvigubos svirties judančios jungties priekiniame gale. Tai leidžia atidarymo spyruoklei išsiplėsti, atskiriant dinaminius ir statinius kontaktus ir atidarant grandinę.

4. Užrakinimo funkcija

VD4 valdymo mechanizmas turi išsamią užrakinimo funkciją, kuri padidina saugumą ir patikimumą. Čia atidžiau pažvelkime į kiekvieną užrakinimo funkciją:

1. Draudimas uždaryti, kai rankinis vežimėlis yra vidurinėje padėtyje:
   • Įrengtas uždarymo fiksavimo elektromagnetas (Y1).
   • Ribiniai jungikliai (S8 ir S9) yra sujungti lygiagrečiai su uždarymo fiksavimo elektromagnetu, kad sudarytų uždarymo fiksavimo grandinę.
   • Kai rankinis vežimėlis yra bandymo arba darbinėje padėtyje, S8 arba S9 prisijungia prie uždarymo fiksavimo grandinės, įkrauna uždarymo fiksavimo elektromagnetą ir atleidžia mechaninį uždarymo pusašio fiksavimą.
   • Automatinio jungiklio įjungimo grandinėje esantis pagalbinis jungiklis (S2) yra nuosekliai sujungtas su uždarymo fiksavimo elektromagneto judančia geležine šerdimi, paruošdamas grandinę įjungimo komandos vykdymui. Minėta priemonė sujungia mechaninį ir elektrinį fiksavimą, todėl tai yra išsami užrakinimo schema.

Pateiktame aprašyme išsamiai aprašoma pagalbinio jungiklio S2 svarba ir funkcionalumas rankinio vežimėlio tipo automatinio jungiklio VD4 elektros valdymo schemos uždarymo grandinėje. Pateikiame glaustą pagrindinių punktų santrauką ir paaiškinimą:

Pagalbinis jungiklis S2 uždarymo grandinėje

1. Patobulintas užrakinimo patikimumas:
   • Pagalbinis jungiklis S2 naudojamas kartu su mechaniniu fiksavimu, kurį užtikrina uždarymo fiksavimo elektromagnetas Y1.
   • Šis dvigubas fiksavimo mechanizmas padidina automatinio jungiklio fiksavimo funkcijos patikimumą.
2. Perkaitimo ir pažeidimų prevencija:
   • Jei S2 nėra įtrauktas į įjungimo grandinę ir grandinės pertraukiklio rankinis vežimėlis gauna įjungimo komandą būdamas vidurinėje padėtyje, įjungimo grandinė bus įjungta.
   • Dėl uždarymo fiksavimo elektromagneto Y1 blokavimo veikimo uždarymo pusašė negali pasisukti, todėl automatinis jungiklis negali užsidaryti.
   • Dėl to užsidarantis elektromagnetas būtų ilgai įjungtas, todėl jis perkaistų ir galėtų perdegti.
3. Pagalbinio jungiklio vaidmuo:
   • Į grandinę įtraukus S2, užtikrinama, kad uždarymo elektromagnetas būtų įjungtas tik tada, kai grandinės pertraukiklis yra teisingoje uždarymo padėtyje.
   • Tai apsaugo nuo nereikalingo energijos tiekimo ir galimo elektromagneto pažeidimo.

Uždarymo blokavimo mechanizmas

1. Mechaninis užraktas:
   • Uždarymo blokavimo mechanizmas yra grynai mechaninė sistema, naudojanti keturių jungčių struktūrą, sudarytą iš automatinio jungiklio blokavimo plokštės, blokavimo svirties ir fiksavimo svirties.
   • Šis mechanizmas nustatomas tarp važiuoklės automobilio švino varžto ir automatinio jungiklio uždaromojo pusašio.
2. Funkcionalumas:
   • Kai automatinio jungiklio rankinis vežimėlis yra bandymo arba darbinėje padėtyje, važiuoklės automatinio jungiklio blokavimo plokštė yra horizontalioje padėtyje, todėl uždaromasis pusašys gali laisvai suktis.
   • Kai rankinis vežimėlis yra vidurinėje padėtyje, fiksavimo plokštė pakeliama švino varžtu, todėl fiksavimo svirtis susijungia su uždaromojo pusašio plastikiniu kumšteliu ir užfiksuoja jo sukimąsi.

Apibendrinant galima teigti, kad pagalbinis jungiklis S2 įjungimo grandinėje ir įjungimo blokavimo mechanizmas yra svarbiausi komponentai, užtikrinantys saugų ir patikimą grandinės pertraukiklio rankinio vežimėlio veikimą. Jie veikia kartu, kad būtų išvengta neleistinų ar nesaugių įjungimo operacijų ir apsaugota įranga nuo galimos žalos.

6 pav. Uždarymo blokavimo mechanizmas

Pateiktame aprašyme pateikiama išsami VD4 rankinio vežimėlio važiuoklės komponentų ir jų funkcijų apžvalga, ypatingą dėmesį skiriant saugos mechanizmams ir eksploatavimo apribojimams. Pateikiame pagrindinių punktų santrauką ir paaiškinimą:

1. Važiuoklės deformacija ir priežiūra:
   • Tyrimas atskleidė, kad važiuoklės deformacija arba užstrigimas gali neleisti tinkamai atlaisvinti mechaninio užrakto, todėl uždarymo ritė gali perdegti.
   • Siekiant to išvengti, reikia reguliariai tikrinti ir prižiūrėti susijusius komponentus, kad važiuoklė būtų geros darbinės būklės.
2. Rankinio vežimėlio judėjimo blokavimas, kai grandinės pertraukiklis yra įjungtas:
   • VD4 jungiklis naudoja mechaninį fiksavimo mechanizmą, kad rankinis vežimėlis nebūtų perkeltas arba perkeltas, kai grandinės pertraukiklis yra įjungtas.
   • Tai pasiekiama bendradarbiaujant fiksavimo rėmui ant blokavimo plokštės ir B fazės dvigubos svirties judančios jungties priekiniams ritinėliams.
   • Kai automatinis jungiklis yra įjungtas, priekiniai ritinėliai yra paspaudžiami žemyn, sukurdami nedidelį tarpą su fiksavimo rėmu. Bandant pajudinti rankinį vežimėlį, srieginis sraigtas prispaudžiamas prie blokavimo plokštės, kuri savo ruožtu reaguoja į srieginį sraigtą ir blokuoja judėjimą.
3. Blokuojantis uždarymo jungiklis be energijos kaupimo:
   • Labai svarbu, kad grandinės pertraukiklis būtų sukaupęs pakankamai energijos, prieš jį įjungiant.
   • Be energijos kaupimo arba nepilno energijos kaupimo, uždarymo greitis ir jėga sumažės, o tai gali sukelti uždarymo gedimą.
   • VD4 jungiklis naudoja energijos kaupimo fiksavimo plokštės ir uždarymo vėduoklės formos plokštės prailginimo plokštės sąveiką, kad blokuotų uždarymą, kai nėra energijos kaupimo.
   • Kai energijos kaupimas baigtas, energijos kaupimo jungiamojo strypo volelis susijungia su disku, leisdamas automatiniam jungikliui normaliai užsidaryti.

Apibendrinant galima teigti, kad VD4 rankinio vežimėlio važiuoklės komponentai turi saugos mechanizmus, kurie neleidžia netinkamai veikti, pvz., blokuoja judėjimą, kai grandinės pertraukiklis yra įjungtas, ir neleidžia įjungti, jei nėra pakankamai energijos kaupimo. Reguliarus šių komponentų techninis aptarnavimas ir patikra yra būtini siekiant užtikrinti saugų ir patikimą įrangos veikimą.

8 pav. Energijos kaupimo fiksavimo plokštelės padėtis, kai energija kaupiama.

Pataisytas tekstas:

8(b) paveiksle pavaizduota energijos kaupimo blokavimo plokštės padėtis, kai energija nekaupiama.

Siekiant papildyti minėtą mechaninį fiksavimo mechanizmą, VD4 jungiklis taip pat yra nuosekliai sujungtas su energijos kaupimo pagalbiniu jungikliu S1 (kaip parodyta 5 paveiksle) uždarymo grandinėje. Šis išdėstymas pagerina elektrinio fiksavimo funkciją ir apsaugo nuo galimo uždarymo elektromagneto perdegimo.