Struktur og prinsipp for ABB VD4-bryterens betjeningsmekanisme

De VD4, ABBs anerkjente mellomspenningsbryter, har solgt nesten én million enheter over hele verden. Til tross for påliteligheten oppstår det feil, spesielt i betjeningsmekanismen. Vedlikeholdspersonell er avhengige av ABBs manual, men detaljerte veiledninger er mangelvare. Ved å dissekere en utrangert VD4 gir forfatteren innsikt som hjelper i praktisk arbeid.

VD4-mekanismen har en plan spiralfjær og hovedaksel, med flertrinns utløsning for posisjonsvedlikehold og konvertering, som mates ut gjennom en kamspak.

1. Energilagring:

VD4 bruker stabile plane spiralfjærer, noe som forbedrer mekanismens effektivitet sammenlignet med tradisjonelle fjærer.

Redigert tekst:

Figur 1: Plan spiralfjær

Som illustrert i figur 1, er den ene enden av den plane spiralfjæren festet til hovedakselen, mens den andre enden er festet til fjærhuset. Under energilagring forblir hovedakselenden av den spiralformede fjæren stasjonær, og energilagringsmotoren eller energilagringsvippen roterer fjærhuset med klokken (sett fra venstre side av mekanismen; samme retning gjelder overalt) via sperrehaken, kjedet og det store giret, og strammer dermed spiralfjæren.

Når det gjelder åpning og lukking, er skallenden av spiralfjæren fast, og når utløsermekanismen slippes, roterer hovedakselen med klokken under driften av spiralfjæren, og avgir sin lagrede energi.

Siden VD4 bruker en plan spiralfjær, er overgangen mellom fjærens "uladede" og "lagrede" tilstander forskjellig fra de fleste fjærdrevne mekanismer. Den involverer et gap-fast arrangement på spiralfjærskallet, muliggjort av koordineringen av en skive, en hjelpekam festet til hovedakselen og en rulle montert på energilagringskoblingsstangen. Enklere sagt, når energilagringen er fullført, griper rullen, drevet av energilagringskoblingsstangen, inn i et hakk på skiven. Følgelig roterer energilagringskoblingsstangen til en bestemt vinkel, noe som får den tilhørende energilagringshjelpekontakten og den mekaniske energilagringsindikatoren til å bytte til "Energilagret"-tilstand. Motsatt, under sikringsbryterens lukkeprosess, krysser den maksimale radiusen til hjelpekammen skivens gap og skyver rullen tilbake til skivens ytterkant. Denne handlingen driver energilagringskoblingsstangen tilbake til sin opprinnelige vinkel, noe som får energilagringshjelpekontakten og den mekaniske energilagringsindikatoren til å gå tilbake til "Ikke-energilagret"-tilstand.

Figur 2: Skjematisk diagram av overgangen til energilagringstilstand

Det er viktig å merke seg at i tilfelle en tradisjonell VD4-bryter som er i åpen posisjon uten energilagring, forblir en betydelig mengde energi lagret i den plane spiralfjæren. Derfor må sikkerhetsforanstaltninger fortsatt tas.

2. Trippmodul

Utløsermodulen til VD4-bryterens betjeningsmekanisme har et elegant og særegent design. Til tross for den tilsynelatende kompleksiteten, kan hele utløsermodulen deles inn i tre grunnleggende utløserstrukturer ved demontering og analyse:

Førstetrinnets utløserstruktur består av den fremre rullen og bremseskiven til den store vifteformede platen, som fungerer som en spesialisert utløserstruktur med "sperre + rulle". Det andre trinnet består av den store vifteformede platen og den store halvakselen, som danner en typisk utløserstruktur med "halvaksel + vifteformet plate". Det tredje trinnet inkluderer den åpnende halvakselen, den åpnende vifteformede platen, den lukkende halvakselen og den lukkende vifteformede platen, som til sammen utgjør to sett med utløserklemmekombinasjoner med "halvaksel + vifteformet plate".

Figur 3: Strukturdiagram av turmodulen

Utløsermodulen til VD4-bryterens betjeningsmekanisme har både en holde- og en utløserfunksjon. La oss se nærmere på disse funksjonene.

Holdefunksjon:

Hvis vi tar lukkeposisjonen som et eksempel, faller den fremre rullen på den store vifteformede platen inn i det tilsvarende sporet på bremseskiven når lukkebevegelsen er fullført. På dette tidspunktet holdes den store halvakselen sikkert på plass av tangstrukturen som dannes av sektorplatene som åpner og lukker. Dette forhindrer at de fremre rullene på de store sektorplatene løftes, noe som effektivt låser bremseskiven og holder hovedakselen i lukkeposisjon.

Utløsningsfunksjon:

La oss nå se på utløsningsfunksjonen ved å bruke åpningsbevegelsen som et eksempel. Når mekanismen mottar en åpningskommando, roterer åpningshalvaksen med klokken en bestemt vinkel. Denne bevegelsen fører til at åpningsvifteplaten mister sitt midlertidige omdreiningspunkt og roterer med klokken, noe som fører til at den tangformede støttestrukturen som dannes av de vifteformede platene som åpner og lukker seg, går i oppløsning. Som et resultat roterer den store halvaksen mot klokken under påvirkning av returfjæren, og frigjør den store vifteformede platen. Den store vifteformede platen løfter deretter den fremre rullen under påvirkning av returfjæren, og frigjør bremseskiven. Bremseskiven roterer med klokken under påvirkning av rullefjæren, og starter åpningsbevegelsen.

Under åpningsprosessen skyver forbindelsesstangen på hjelpeakselen i åpnings- og lukkeposisjon (som vist i figur 4) åpningssektorplaten for å tilbakestille den og koble den til igjen med åpningshalvakselen. Dette gjenoppretter den klemmeformede støttestrukturen som dannes av åpnings- og lukkesektorplatene og skyver den store halvakselen tilbake til sin opprinnelige vinkel. Samtidig virker hjelpeskivene på begge sider av bremseskiven på de bakre rullene på den store vifteformede platen mens de roterer med hovedakselen. Dette løfter den bakre delen av den store vifteformede platen og senker den fremre delen, og forbereder den for neste låsing av den fremre rullen til bremseskiven.

Figur 4: Åpnings- og lukkeposisjon for hjelpeakselens forbindelsesstang

Hjelpeakselens forbindelsesstang spiller en avgjørende rolle i driften av VD4-brytermekanismen. Den sikrer en jevn overgang mellom åpnings- og lukkeposisjonene ved å koble sammen åpnings- og lukkesektorplatene og legge til rette for bevegelsen deres.

3. Utgangsmodul

Utgangsmodulen til VD4-betjeningsmekanismen er en viktig komponent som omdanner rotasjonsbevegelsen til hovedakselen til den lineære bevegelsen som kreves for å åpne og lukke effektbryteren. Den består av tre kamskiver montert på hovedakselen og tre dobbeltarmede bevegelige ledd plassert nederst på mekanismen.

Den dobbeltarmede bevegelige lenken fungerer som en spak, med omdreiningspunktet plassert i midten. Den fremre enden av spaken påvirkes av kamskiven på hovedakselen, mens den bakre enden er koblet til den isolerende trekkstangen til vakuumboblen og åpningsfjæren.

Under lukkeoperasjonen roterer kamskiven sammen med hovedakselen og presser ned på rullene i den fremre enden av den dobbeltarmede bevegelige lenken. Denne handlingen løfter den bakre enden av lenken, skyver den isolerende trekkstangen oppover og lukker de dynamiske og statiske kontaktene i vakuumboblen. Samtidig komprimeres åpningsfjæren og lagrer energi for den påfølgende åpningsoperasjonen.

Motsatt, under åpningsoperasjonen, roterer kamskiven i motsatt retning, og frigjør rullene i den fremre enden av den dobbeltarmede bevegelige lenken. Dette lar åpningsfjæren utvide seg, separere de dynamiske og statiske kontaktene og åpne kretsen.

4. Låsefunksjon

VD4-betjeningsmekanismen inkluderer en omfattende låsefunksjon som forbedrer sikkerhet og pålitelighet. Her er en nærmere titt på hver av låsefunksjonene:

1. Forbud mot lukking når håndvognen er i midtre posisjon:
   • En lukkende låseelektromagnet (Y1) er installert.
   • Grensebrytere (S8 og S9) er koblet parallelt med lukkeelektromagneten for å danne lukkelåsekretsen.
   • Når håndvognen er i testposisjon eller arbeidsposisjon, kobles enten S8 eller S9 til lukkelåsekretsen, og lader lukkelåseelektromagneten og utløser den mekaniske låsingen av lukkehalvaksen.
   • En hjelpebryter (S2) i lukkekretsen til effektbryteren er seriekoblet med den bevegelige jernkjernen til lukke-låseelektromagneten, og forbereder kretsen for å utføre lukkekommandoen. Som nevnt ovenfor kombinerer tiltaket mekanisk låsing og elektrisk låsing, som er et omfattende låseskjema.

Beskrivelsen som er gitt beskriver viktigheten og funksjonaliteten til hjelpebryteren S2 i lukkekretsen til et VD4 elektrisk kontrollkoblingsskjema for en håndkjerre-type effektbryter. Her er et kortfattet sammendrag og forklaring av hovedpunktene:

Hjelpebryter S2 i lukkekretsen

1. Forbedret låsepålitelighet:
   • Hjelpebryteren S2 brukes sammen med den mekaniske låsingen som leveres av lukkeelektromagneten Y1.
   • Denne doble låsemekanismen øker påliteligheten til sikringsbryterens låsefunksjon.
2. Forebygging av overoppheting og skade:
   • Hvis S2 ikke er inkludert i lukkekretsen, og sikringsbryterens håndvogn mottar en lukkekommando mens den er i midtposisjon, vil lukkekretsen bli aktivert.
   • På grunn av blokkeringsvirkningen til den lukkende låseelektromagneten Y1, kan ikke den lukkende halvaksen rotere, noe som forhindrer at effektbryteren lukkes.
   • Dette vil føre til langvarig energisering av den lukkende elektromagneten, noe som kan føre til overoppheting og potensielt utbrenning.
3. Hjelpebryterens rolle:
   • Ved å inkludere S2 i kretsen sikrer det at lukkeelektromagneten bare aktiveres når effektbryteren er i riktig posisjon for lukking.
   • Dette forhindrer unødvendig energitilførsel og potensiell skade på elektromagneten.

Lukkemekanisme for låsing

1. Mekanisk låsing:
   • Lukkemekanismen er et rent mekanisk system som bruker en fireleddsstruktur bestående av sikringsbryterens låseplate, låsespak og låsespak.
   • Denne mekanismen er etablert mellom ledeskruen på chassisbilen og den lukkende halvakselen til sikringsbryteren.
2. Funksjonalitet:
   • Når håndvognen til sikringsbryteren er i test- eller arbeidsposisjon, er sikringsplaten til sikringsbryteren i chassiset horisontal, slik at den lukkende halvakselen kan rotere fritt.
   • Når håndvognen er i midtposisjon, løftes sperreplaten av ledeskruen, noe som får låsehendelen til å gripe inn i plastkammen på den lukkende halvakselen og låse rotasjonen.

Avslutningsvis er hjelpebryteren S2 i lukkekretsen og lukkemekanismen viktige komponenter som sikrer sikker og pålitelig drift av sikringsbryterens håndvogn. De samarbeider for å forhindre uautoriserte eller utrygge lukkeoperasjoner og beskytte utstyret mot potensiell skade.

Figur 6 Lukkemekanisme for sperre

Beskrivelsen som er gitt gir en detaljert oversikt over komponentene i VD4-håndkjerre-chassiset og deres funksjoner, med særlig fokus på sikkerhetsmekanismer og driftsbegrensninger. Her er et sammendrag og en forklaring av hovedpunktene:

1. Chassisdeformasjon og vedlikehold:
   • Studien viste at deformasjon eller fastkjøring av chassis kan forhindre at den mekaniske låsen utløses ordentlig, noe som fører til at lukkespolen brenner seg.
   • For å forhindre dette bør regelmessig inspeksjon og vedlikehold av relaterte komponenter utføres for å sikre at chassiset er i god stand.
2. Blokkering av håndvognbevegelse når sikringen er lukket:
   • VD4-bryteren bruker en mekanisk låsemekanisme for å forhindre at håndvognen flyttes inn eller ut når sikringen er lukket.
   • Dette oppnås gjennom samarbeidet mellom låserammen på sammenkoblingsplaten og de fremre rullene på B-fase dobbeltarms bevegelige lenke.
   • Når sikringen er lukket, presses de fremre rullene ned, noe som skaper et lite mellomrom med låserammen. Forsøk på å bevege håndvognen vil føre til at ledeskruen presser mot sperreplaten, som igjen reagerer på ledeskruen og blokkerer bevegelsen.
3. Blokkerende lukkebryter uten energilagring:
   • Det er avgjørende at effektbryteren har tilstrekkelig lagret energi før den kan lukkes.
   • Uten energilagring eller ufullstendig energilagring vil lukkehastigheten og -kraften avta, noe som potensielt kan føre til at lukkemekanismen mislykkes.
   • VD4-bryteren bruker et samarbeid mellom låseplaten for energilagring og forlengelsesplaten på den vifteformede lukkeplaten for å blokkere lukking når det ikke er energilagring.
   • Når energilagringen er fullført, griper rullen på energilagringsstangen inn i skiven, slik at effektbryteren lukkes normalt.

Oppsummert inkluderer VD4-håndvognchassiskomponentene sikkerhetsmekanismer for å forhindre feil bruk, for eksempel å blokkere bevegelse når effektbryteren er lukket og forhindre lukking uten tilstrekkelig energilagring. Regelmessig vedlikehold og inspeksjon av disse komponentene er avgjørende for å sikre sikker og pålitelig drift av utstyret.

Figur 8 en Plassering av låseplaten for energilagring når energi lagres

Revidert tekst:

Figur 8(b) illustrerer plasseringen av energilagringslåsplaten når det ikke er lagret energi.

For å utfylle den ovennevnte mekaniske låsemekanismen er VD4-bryteren også seriekoblet med energilagringshjelpebryteren S1 (som vist i figur 5) i lukkekretsen. Denne anordning forbedrer den elektriske låsefunksjonen og beskytter mot potensiell utbrenthet av lukkeelektromagneten.