Är PM-aktuatorer tillförlitliga? Jämför typer och fördelar
Kretssäkringsdrivningsmekanismernas prestanda är avgörande för en pålitlig och säker strömförsörjning. Medan olika mekanismer var och en har sina fördelar, ersätter uppkomsten av en ny typ sällan helt de traditionella. Till exempel, trots ökningen av miljövänlig gasisolering, utgör fasta isolerade ringhuvuden fortfarande ungefär 8% av marknaden, vilket visar att nya teknologier sällan fullständigt ersätter befintliga lösningar.
Den permanenta magnetdrivaren (PMA) består av permanenta magneter, en stängningsspole och en öppningsspole. Den eliminerar mekaniska kopplingar, utfall- och fasthållningsmekanismer som finns i fjädradrivna mekanismer, vilket resulterar i en enkel struktur med mycket få delar. Endast en primär rörlig komponent fungerar under växling, vilket ger hög tillförlitlighet. Den använder permanenta magneter för att hålla brytarens position, vilket tillhör kategorin elektromagnetisk drivning med permanent magnetfasthållning och elektronisk kontroll. Emellertid, på grund av den höga elektromagnetiska energi som krävs för stängning och öppning, behövs vanligtvis en stor kapacitetsenergilagringsekondensator.
PMA-mekanismer indelas i olika typer, huvudsakligen enstabil och bistabil, samt enskilda eller dubbla spolkonfigurationer, utan någon tydlig överlägsenhet mellan dem.
En bistabil permanent magnetmekanism använder permanenta magneter vid både stängnings- och öppningspositionerna för fasthållning. Stängning och öppning åstadkommas genom att energisera separata anslutningskretsar för att driva den rörliga järnkärnan. Under samma villkor har den bistabila typen en lägre toppstängström. Mindre strömmar förenklar styrcirkuiterna, ökar tillförlitligheten och minskar risken för skada på styrenheten. Dessutom krävs mindre kondensatorkapacitet—vanligtvis kan en 100V/100000μF-elektrolytkondensator stödja omställningsoperationer. Men den initiala öppningshastigheten för en bistabil PMA-vakuumbrytare är lägre än dess genomsnittliga hastighet under hela kontaktresan.
En enstabil permanent magnetmekanism använder en permanent magnet för fasthållning vid stängningspositionen, medan en fjäder håller den öppna positionen. Stängning åstadkommes genom att energisera stängningsspolen för att driva den rörliga kärnan, samtidigt lagrar energi i öppningsfjädern. Öppning åstadkommes genom att frigöra den lagrade energin i fjädern.
Eftersom den enstabila PMA:n beror på en fjäder för öppning, är dess initiala öppningshastighet och genomsnittliga öppningshastighet bättre än de för den bistabila typen, vilket bättre matchar brytarens motståndsdragsegenskaper vid öppning. Men eftersom energi måste lagras i öppningsfjädern under stängning, är toppstängströmmen betydligt högre än för en bistabil mekanism under jämförbara villkor.
AMVAC:s permanentmagnetdrivna vakuumbrytare har en maximal nomspröfvolt på 27kV. 15kV-modellen stödjer en nombeloppström upp till 3000A, en kortslutningsbrytström på 50kA och en kortslutningsstängström på 130kA.
Varför har det inte blivit brett antaget?
1. Kostnadseffektivitet (värdet för pengarna)
PMA-brytare har färre rörliga delar, en enklare struktur och elektromagnetiska kraftegenskaper som passar väl ihop med vakuumavbrytare. De erbjuder mekanisk livslängd över 100000 operationer—signifikant högre än de 30000 operationer som är typiska för fjädrad mekanism. Det gör dem idealiska för frekventa växlingar och hög-operationstillämpningar. Deras elektroniska kontroll underlättar också automatisering. Emellertid är högkvalitativa PMA-brytare betydligt dyrare. Som ett resultat används de främst i premiumtillämpningar utomlands, såsom i petrokemiska anläggningar och offshoreplattformar, där driftfri drift, hög tillförlitlighet och förbättrad strömförsörjningskontinuitet är kritiska.
2. Kvalitetsproblem
PMA-brytare kräver extremt högkvalitativa komponenter, inklusive kondensatorer, permanenta magneter, elektromagneter och elektroniska kretsar. Att jämföra lågprisade PMA-brytare med standardfjädrad mekanism är orättvist och missvisande. Användandet av sämre kondensatorer eller andra komponenter komprometterar den totala produktkvaliteten. I motsats till fjädrad mekanism, som tillåter individuell komponentbyte och reparation, är PMA-mekanismer svåra och dyra att reparera. Denna höga ersättningskostnad hindrar ytterligare en bredare acceptans av PMA-brytare.
