Надежны ли приводы PM? Сравнение типов и преимуществ

Производительность механизмов управления выключателями имеет решающее значение для надежного и безопасного электроснабжения. Хотя различные механизмы имеют свои преимущества, появление нового типа не полностью заменяет традиционные. Например, несмотря на рост экологически чистой газовой изоляции, кольцевые распределительные устройства с твердой изоляцией все еще занимают около 8% рынка, что показывает, что новые технологии редко полностью вытесняют существующие решения.

Магнитный привод постоянных магнитов (PMA) состоит из постоянных магнитов, катушки закрытия и катушки открытия. Он исключает механические связи, механизмы расцепления и защелки, которые присутствуют в пружинных механизмах, что приводит к простой конструкции с очень небольшим количеством деталей. Только один основной движущийся компонент работает при переключении, обеспечивая высокую надежность. Используется постоянные магниты для поддержания положения выключателя, относясь к категории электромагнитного привода с фиксацией постоянными магнитами и электронным управлением. Однако, из-за высокой электромагнитной энергии, необходимой для закрытия и открытия, обычно требуется конденсатор большой емкости для хранения энергии.

Механизмы PMA классифицируются на разные типы, главным образом одностабильные и бистабильные, а также одно- или двухкатушечные конфигурации, без явного превосходства одного над другим.

Бистабильный магнитный механизм использует постоянные магниты как для закрытия, так и для открытия для фиксации. Закрытие и открытие достигаются путем питания отдельных возбуждающих катушек для перемещения подвижного железного сердечника. При одинаковых условиях бистабильный тип имеет более низкий пиковый ток закрытия. Меньшие токи упрощают схему управления, повышают надежность и снижают риск повреждения контроллера. Кроме того, требуется меньшая емкость конденсатора — обычно электролитический конденсатор на 100В/100000 мкФ может поддерживать повторное закрытие. Однако начальная скорость открытия бистабильного PMA вакуумного выключателя ниже, чем его средняя скорость за полный ход контактов.

Одностабильный магнитный механизм использует постоянный магнит для фиксации в закрытом положении, в то время как пружина поддерживает открытое положение. Закрытие достигается путем питания катушки закрытия для перемещения подвижного сердечника, одновременно накапливая энергию в пружине открытия. Открытие осуществляется путем высвобождения накопленной энергии в пружине.

Поскольку одностабильный PMA полагается на пружину для открытия, его начальная скорость открытия и средняя скорость открытия превосходят те, которые характерны для бистабильного типа, лучше соответствуя характеристикам противодействия открытия выключателя. Однако, поскольку энергия должна накапливаться в пружине открытия во время закрытия, пиковый ток закрытия значительно выше, чем у бистабильного механизма в сопоставимых условиях.

Вакуумный выключатель AMVAC с магнитным приводом постоянных магнитов имеет максимальное номинальное напряжение 27 кВ. Модель на 15 кВ поддерживает номинальный ток до 3000 А, ток короткого замыкания 50 кА и ток коммутации короткого замыкания 130 кА.

Почему он не получил широкого распространения?

1. Экономическая эффективность (цена-качество)

Выключатели PMA имеют меньше движущихся частей, более простую структуру и характеристики электромагнитных сил, хорошо сочетающиеся с вакуумными прерывателями. Они обеспечивают механическую долговечность, превышающую 100 000 операций — значительно больше, чем 30 000 операций, типичных для пружинных механизмов. Это делает их идеальными для частых переключений и применения с большим числом операций. Их электронное управление также облегчает автоматизацию. Однако качественные выключатели PMA значительно дороже. В результате они в основном используются в премиальных применениях за рубежом, таких как на нефтеперерабатывающих заводах и морских платформах, где важны бесперебойная работа, высокая надежность и улучшенная непрерывность питания.

2. Проблемы с качеством

Выключатели PMA требуют компонентов очень высокого качества, включая конденсаторы, постоянные магниты, электромагниты и электронные цепи. Сравнение низкокачественных выключателей PMA со стандартными пружинными механизмами несправедливо и вводит в заблуждение. Использование некачественных конденсаторов или других компонентов снижает общее качество продукта. В отличие от пружинных механизмов, которые позволяют замену и ремонт отдельных компонентов, механизмы PMA трудно и дорого ремонтировать. Высокая стоимость замены дополнительно препятствует широкому распространению выключателей PMA.