Štruktúra a princíp ovládacieho mechanizmu ističa ABB VD4

Ten/Tá/To VD4, renomovaný strednonapäťový istič od spoločnosti ABB, sa predal po celom svete takmer milión kusov. Napriek jeho spoľahlivosti sa vyskytujú poruchy, najmä v ovládacom mechanizme. Údržbársky personál sa spolieha na manuál od spoločnosti ABB, ale podrobné návody sú vzácne. Autor rozoberá zošrotovaný VD4 a poskytuje poznatky, ktoré mu pomôžu v praktickej práci.

Mechanizmus VD4 je vybavený planárnou špirálovou pružinou a hlavným hriadeľom s viacstupňovým vypínaním pre udržiavanie a konverziu polohy, pričom výstup je zabezpečený vačkovou pákou.

1. Skladovanie energie:

VD4 používa stabilné planárne špirálové pružiny, čo zlepšuje účinnosť mechanizmu v porovnaní s tradičnými pružinami.

Upravený text:

Obrázok 1: Rovinná špirálová pružina

Ako je znázornené na obrázku 1, jeden koniec rovinnej špirálovej pružiny je pripevnený k hlavnému hriadeli, zatiaľ čo druhý koniec je pripevnený k puzdru pružiny. Počas akumulácie energie zostáva koniec hlavného hriadeľa špirálovej pružiny nehybný a motor akumulácie energie alebo vahadlo akumulácie energie otáča puzdrom pružiny v smere hodinových ručičiek (pri pohľade z ľavej strany mechanizmu; rovnaká orientácia platí v celom rozsahu) prostredníctvom západky rohatky, reťaze a veľkého ozubeného kolesa, čím sa špirálová pružina napína.

Pri otváraní a zatváraní je koniec plášťa špirálovej pružiny pevný a po uvoľnení spúšťacieho mechanizmu sa hlavný hriadeľ otáča v smere hodinových ručičiek pod pohonom špirálovej pružiny, čím uvoľňuje svoju uloženú energiu.

Vzhľadom na to, že VD4 používa planárnu špirálovú pružinu, prechod medzi stavom „nenabitý“ a „uložený“ pružiny sa líši od väčšiny mechanizmov ovládaných pružinou. Zahŕňa usporiadanie s pevnou medzerou na puzdre špirálovej pružiny, ktoré je uľahčené koordináciou disku, pomocnej vačky pripevnenej k hlavnému hriadeli a valčeka namontovaného na ojnici akumulácie energie. Jednoducho povedané, po dokončení akumulácie energie sa valček, poháňaný ojnicou akumulácie energie, zasunie do zárezu na disku. V dôsledku toho sa ojnica akumulácie energie otočí o určitý uhol, čo spôsobí, že príslušný pomocný kontakt akumulácie energie a mechanický indikátor akumulácie energie prepnú do stavu „Uložená energia“. Naopak, počas procesu zapínania ističa, maximálny polomer pomocnej vačky prechádza medzerou disku a tlačí valček späť k vonkajšiemu okraju disku. Táto akcia vráti ojnicu akumulácie energie späť do pôvodného uhla, čo spôsobí, že pomocný kontakt akumulácie energie a mechanický indikátor akumulácie energie sa vrátia do stavu „Neuložený“.

Obrázok 2: Schematický diagram prechodu stavu skladovania energie

Je dôležité poznamenať, že v prípade tradičného spínača VD4, ktorý je v otvorenej polohe bez akumulácie energie, zostáva v planárnej špirálovej pružine uložené značné množstvo energie. Preto je potrebné stále dodržiavať bezpečnostné opatrenia.

2. Modul cesty

Vypínací modul ovládacieho mechanizmu spínača VD4 sa pýši elegantným a charakteristickým dizajnom. Napriek zdanlivej zložitosti možno po demontáži a analýze celý vypínací modul rozdeliť na tri základné vypínacie štruktúry:

Prvý stupeň vypínacej konštrukcie pozostáva z predného valčeka a brzdového kotúča veľkej vejárovitej dosky, ktorá funguje ako špecializovaná vypínacia konštrukcia „zádržka + valček“. Druhý stupeň zahŕňa veľkú vejárovitú dosku a veľkú poloos, ktoré tvoria typickú vypínaciu konštrukciu „polos + vejárovitá doska“. Tretí stupeň zahŕňa otváraciu poloos, otváraciu vejárovitú dosku, uzatváraciu poloos a uzatváraciu vejárovitú dosku, ktoré spolu tvoria dve sady kombinácií vypínacích svoriek „polos + vejárovitá doska“.

Obrázok 3: Štrukturálna schéma modulu Trip

Vypínací modul ovládacieho mechanizmu spínača VD4 slúži na funkciu držania aj vypínania. Pozrime sa na tieto funkcie podrobnejšie.

Funkcia podržania:

Vezmime si ako príklad zatváraciu polohu. Po dokončení zatvárania predný valec veľkej vejárovitej dosky spadne do príslušnej drážky na brzdovom kotúči. V tomto bode je veľká poloos bezpečne držaná na mieste kliešťovou štruktúrou tvorenou otváracími a zatváracími sektorovými doskami. To zabraňuje zdvihnutiu predných valčekov veľkých sektorových dosiek, čím sa účinne zablokuje brzdový kotúč a udrží sa hlavný hriadeľ v zatváracej polohe.

Vypínacia funkcia:

Teraz si pozrime funkciu vypnutia na príklade otvárania. Keď mechanizmus dostane príkaz na otvorenie, otváracia poloos sa otočí v smere hodinových ručičiek o určitý uhol. Tento pohyb spôsobí, že otváracia vejárová doska stratí svoj dočasný bod otáčania a otočí sa v smere hodinových ručičiek, čím sa rozpadne kliešťová nosná štruktúra tvorená otváracími a zatváracími vejárovými doskami. V dôsledku toho sa veľká poloos otáča proti smeru hodinových ručičiek pôsobením vratnej pružiny a uvoľňuje veľkú vejárovú dosku. Veľká vejárová doska potom pôsobením vratnej pružiny zdvihne predný valec a uvoľní brzdový kotúč. Brzdový kotúč sa pôsobením špirálovej pružiny otáča v smere hodinových ručičiek a spustí otváranie.

Počas procesu otvárania ojnica na pomocnom hriadeli v otváracej a zatváracej polohe (ako je znázornené na obrázku 4) tlačí na otváraciu sektorovú dosku, aby sa resetovala a opäť sa zapojila do otváracej polohriadele. Tým sa obnoví nosná štruktúra v tvare svorky tvorená otváracími a zatváracími sektorovými doskami a veľká polohriadeľ sa zatlačí späť do pôvodného uhla. Súčasne pomocné kotúče na oboch stranách brzdového kotúča pôsobia na zadné valčeky veľkej vejárovitej dosky, keď sa otáčajú s hlavným hriadeľom. Tým sa zdvihne zadná časť veľkej vejárovitej dosky a spustí sa predná časť, čím sa pripraví na ďalšie zablokovanie prednej valčeky k brzdovému kotúču.

Obrázok 4: Otváracia a zatváracia poloha ojnice pomocného hriadeľa

Ojnica pomocného hriadeľa zohráva kľúčovú úlohu v činnosti spínacieho mechanizmu VD4. Zaisťuje plynulý prechod medzi otváracou a zatváracou polohou spájaním otváracích a zatváracích sektorových dosiek a uľahčovaním ich pohybu.

3. Výstupný modul

Výstupný modul ovládacieho mechanizmu VD4 je dôležitou súčasťou, ktorá premieňa rotačný pohyb hlavného hriadeľa na lineárny pohyb potrebný na vypínanie a zapínanie ističa. Pozostáva z troch vačkových kotúčov namontovaných na hlavnom hriadeli a troch dvojramenných pohyblivých článkov umiestnených v spodnej časti mechanizmu.

Dvojramenný pohyblivý článok funguje ako páka s otočným bodom umiestneným v strede. Predný koniec páky je ovplyvňovaný vačkovým kotúčom na hlavnom hriadeli, zatiaľ čo zadný koniec je spojený s izolačnou tiahlom vákuovej bubliny a otváracou pružinou.

Počas zatvárania sa vačkový kotúč otáča spolu s hlavným hriadeľom a tlačí na valčeky na prednom konci dvojramenného pohyblivého článku. Táto akcia zdvihne zadný koniec článku, čím sa izolačná ťažná tyč tlačí nahor a zatvárajú sa dynamické a statické kontakty vo vákuovej bubline. Súčasne sa stlačí otváracia pružina, ktorá ukladá energiu pre následné otváranie.

Naopak, počas otvárania sa vačkový kotúč otáča v opačnom smere, čím sa uvoľnia valčeky na prednom konci dvojramenného pohyblivého článku. To umožňuje roztiahnutie otváracej pružiny, oddelenie dynamických a statických kontaktov a otvorenie obvodu.

4. Funkcia uzamknutia

Ovládací mechanizmus VD4 obsahuje komplexnú funkciu uzamykania, ktorá zvyšuje bezpečnosť a spoľahlivosť. Tu je bližší pohľad na jednotlivé funkcie uzamykania:

1. Zákaz zatvárania, keď je ručný vozík v strednej polohe:
   • Je nainštalovaný zatvárací blokovací elektromagnet (Y1).
   • Koncové spínače (S8 a S9) sú zapojené paralelne s elektromagnetom zatvárania a vytvárajú obvod zatvárania a uzamykania.
   • Keď je ručný vozík v testovacej alebo pracovnej polohe, buď S8, alebo S9 sa pripojí k obvodu zatváracieho blokovania, čím sa nabije elektromagnet zatváracieho blokovania a uvoľní sa mechanické blokovanie zatváracej poloosi.
   • Pomocný spínač (S2) v zapínacom obvode ističa je zapojený sériovo s pohyblivým železným jadrom zapínacieho blokovacieho elektromagnetu, čím pripravuje obvod na vykonanie zapínacieho príkazu. Vyššie uvedené opatrenie kombinuje mechanické blokovanie a elektrické blokovanie, čo predstavuje komplexnú schému blokovania.

Uvedený popis podrobne popisuje dôležitosť a funkčnosť pomocného spínača S2 v zapínacom obvode schémy zapojenia elektrického ovládania VD4 pre istič ručného typu. Tu je stručné zhrnutie a vysvetlenie kľúčových bodov:

Pomocný spínač S2 v uzatváracom obvode

1. Zvýšená spoľahlivosť uzamykania:
   • Pomocný spínač S2 sa používa v spojení s mechanickým blokovaním, ktoré zabezpečuje zatvárací blokovací elektromagnet Y1.
   • Tento dvojitý blokovací mechanizmus zvyšuje spoľahlivosť blokovacej funkcie ističa.
2. Prevencia prehriatia a poškodenia:
   • Ak S2 nie je zahrnutý v zapínacom obvode a ručný vozík s ističom dostane zapínací príkaz, keď je v strednej polohe, zapínací obvod bude pod napätím.
   • V dôsledku blokovacej činnosti zapínacieho blokovacieho elektromagnetu Y1 sa zapínacia poloosa nemôže otáčať, čo bráni zapnutiu ističa.
   • To by viedlo k dlhšiemu zapnutiu uzatváracieho elektromagnetu, čo by spôsobilo jeho prehriatie a potenciálne spálenie.
3. Úloha pomocného spínača:
   • Zahrnutím S2 do obvodu sa zabezpečí, že zapínací elektromagnet bude napájaný iba vtedy, keď je istič v správnej polohe na zapnutie.
   • Tým sa zabráni zbytočnému napájaniu a možnému poškodeniu elektromagnetu.

Zatvárací mechanizmus blokovania

1. Mechanické zamykanie:
   • Mechanizmus zatváracieho blokovania je čisto mechanický systém, ktorý využíva štvorčlánkovú štruktúru zloženú z blokovacej dosky ističa, blokovacej páky a blokovacej páky.
   • Tento mechanizmus je umiestnený medzi vodiacou skrutkou podvozku vozidla a uzatváracou polovicou hriadeľa ističa.
2. Funkčnosť:
   • Keď je ručný vozík s ističom v testovacej alebo pracovnej polohe, blokovacia doska ističa v podvozku je vodorovná, čo umožňuje voľné otáčanie zapínacieho poloosi.
   • Keď je ručný vozík v strednej polohe, blokovacia doska sa zdvihne pomocou vodiacej skrutky, čo spôsobí, že blokovacia páka zapadne do plastovej vačky uzatváracieho poloosi a zablokuje jeho otáčanie.

Záverom možno povedať, že pomocný spínač S2 v zapínacom obvode a mechanizmus blokovania zapínania sú kľúčovými komponentmi, ktoré zabezpečujú bezpečnú a spoľahlivú prevádzku ručného vozíka s ističom. Spoločne fungujú, aby zabránili neoprávneným alebo nebezpečným zapínacím operáciám a chránili zariadenie pred potenciálnym poškodením.

Obrázok 6 Zatvárací mechanizmus blokovania

Uvedený popis poskytuje podrobný prehľad komponentov podvozku ručného vozíka VD4 a ich funkcií, so zameraním najmä na bezpečnostné mechanizmy a prevádzkové obmedzenia. Tu je zhrnutie a vysvetlenie kľúčových bodov:

1. Deformácia a údržba podvozku:
   • Štúdia odhalila, že deformácia alebo zaseknutie podvozku môže zabrániť správnemu uvoľneniu mechanického zámku, čo vedie k spáleniu zatváracej cievky.
   • Aby sa tomu predišlo, mala by sa vykonávať pravidelná kontrola a údržba súvisiacich komponentov, aby sa zabezpečilo, že podvozok je v dobrom prevádzkovom stave.
2. Blokovanie pohybu ručného vozíka pri zapnutom ističi:
   • Spínač VD4 používa mechanický blokovací mechanizmus, ktorý zabraňuje zasunutiu alebo vysunutiu ručného vozíka, keď je istič zapnutý.
   • Toto sa dosahuje spoluprácou medzi blokovacím rámom na blokovacej doske a prednými valčekmi pohyblivého článku s dvoma ramenami fázy B.
   • Keď je istič zapnutý, predné valčeky sú stlačené nadol, čím sa vytvorí malá medzera s blokovacím rámom. Pokus o pohyb ručného vozíka spôsobí, že vodiaca skrutka bude tlačiť na blokovaciu dosku, ktorá následne reaguje na vodiacu skrutku a blokuje pohyb.
3. Blokovací zatvárací spínač bez akumulácie energie:
   • Je nevyhnutné, aby istič mal pred zapnutím dostatočnú zásobu energie.
   • Bez akumulácie energie alebo s neúplnou akumuláciou energie sa rýchlosť a sila zatvárania znížia, čo môže viesť k zlyhaniu zatvárania.
   • Spínač VD4 využíva spoluprácu medzi blokovacou doskou na akumuláciu energie a predlžovacou doskou vejárovitého zatváracieho dosku na zablokovanie zatvorenia, keď nie je k dispozícii žiadna akumulácia energie.
   • Po dokončení akumulácie energie sa valček na ojnici akumulácie energie dostane do záberu s kotúčom, čo umožní normálne zapnutie ističa.

Stručne povedané, komponenty podvozku ručného vozíka VD4 obsahujú bezpečnostné mechanizmy, ktoré zabraňujú nesprávnej prevádzke, ako napríklad blokovanie pohybu pri zapnutom ističi a zabránenie zapnutiu bez dostatočného nabitia energie. Pravidelná údržba a kontrola týchto komponentov sú nevyhnutné pre zabezpečenie bezpečnej a spoľahlivej prevádzky zariadenia.

Obrázok 8a Poloha uzamykacej dosky akumulácie energie pri akumulácii energie

Revidovaný text:

Obrázok 8(b) znázorňuje polohu blokovacej dosky akumulácie energie, keď nie je energia uskladnená.

Na doplnenie vyššie uvedeného mechanického blokovacieho mechanizmu je spínač VD4 tiež zapojený do série s pomocným spínačom S1 na akumuláciu energie (ako je znázornené na obrázku 5) v rámci zatváracieho obvodu. Toto usporiadanie zlepšuje funkciu elektrického blokovania a chráni pred potenciálnym prepálením zatváracieho elektromagnetu.