Actuator PM มีความน่าเชื่อถือหรือไม่? เปรียบเทียบประเภทและประโยชน์

ประสิทธิภาพของกลไกการทำงานของตัวตัดวงจรเป็นสิ่งที่มีความสำคัญสำหรับการจ่ายไฟฟ้าที่เชื่อถือได้และปลอดภัย แม้ว่ากลไกต่าง ๆ จะมีข้อดีของตนเอง แต่การปรากฏขึ้นของประเภทใหม่ไม่ได้ทำให้กลไกแบบดั้งเดิมหายไปอย่างสมบูรณ์ เช่น แม้จะมีการเพิ่มขึ้นของวัสดุฉนวนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม หน่วยควบคุมวงจรหลักที่ใช้วัสดุฉนวนแข็งยังคงครองส่วนแบ่งตลาดประมาณ 8% แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีใหม่แทบจะไม่สามารถแทนที่โซลูชันที่มีอยู่อย่างสมบูรณ์

ตัวกระตุ้นแม่เหล็กถาวร (PMA) ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร คอยล์ปิด และคอยล์เปิด มันกำจัดการเชื่อมโยงทางกลไก การทริปและการล็อกที่พบในกลไกที่ใช้สปริง ทำให้มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและมีชิ้นส่วนน้อยมาก ชิ้นส่วนเคลื่อนที่หลักเพียงชิ้นเดียวทำงานระหว่างการสลับ ซึ่งให้ความน่าเชื่อถือสูง มันใช้แม่เหล็กถาวรในการรักษาตำแหน่งของตัวตัดวงจร ซึ่งอยู่ในหมวดหมู่ของการกระทำด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าพร้อมการล็อกด้วยแม่เหล็กถาวรและการควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการปิดและการเปิดสูง จึงจำเป็นต้องใช้คาปาซิเตอร์เก็บพลังงานขนาดใหญ่

กลไก PMA ถูกแบ่งออกเป็นประเภทต่าง ๆ หลัก ๆ คือแบบมั่นคงเดี่ยวและแบบมั่นคงคู่ รวมถึงการกำหนดค่าแบบคอยล์เดียวหรือคอยล์คู่ โดยไม่มีความเหนือกว่าอย่างชัดเจน

กลไกแม่เหล็กถาวรมั่นคงคู่ใช้แม่เหล็กถาวรทั้งในการล็อกตำแหน่งปิดและเปิด การปิดและการเปิดดำเนินการโดยการจ่ายไฟให้กับคอยล์กระตุ้นแยกต่างหากเพื่อขับเคลื่อนแกนเหล็กที่เคลื่อนที่ ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน แบบมั่นคงคู่มีกระแสปิดสูงสุดที่ต่ำกว่า กระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่านี้ทำให้ระบบวงจรควบคุมง่ายขึ้น เพิ่มความน่าเชื่อถือ และลดความเสี่ยงของการเสียหายของตัวควบคุม นอกจากนี้ ยังต้องการความจุของคาปาซิเตอร์ที่น้อยลง—โดยทั่วไปแล้วคาปาซิเตอร์อิเล็กโทรไลต์ขนาด 100V/100,000μF สามารถรองรับการปิดซ้ำได้ อย่างไรก็ตาม ความเร็วในการเปิดเริ่มต้นของตัวตัดวงจรแบบมั่นคงคู่ PMA ต่ำกว่าความเร็วเฉลี่ยตลอดการเดินทางของคอนแทคเต็มระยะ

กลไกแม่เหล็กถาวรมั่นคงเดี่ยวใช้แม่เหล็กถาวรในการล็อกตำแหน่งปิด ในขณะที่สปริงรักษาตำแหน่งเปิด การปิดดำเนินการโดยการจ่ายไฟให้กับคอยล์ปิดเพื่อขับเคลื่อนแกนที่เคลื่อนที่ พร้อมกับการเก็บพลังงานในสปริงเปิด การเปิดดำเนินการโดยการปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในสปริง

เนื่องจาก PMA มั่นคงเดี่ยวพึ่งพาสปริงในการเปิด ความเร็วในการเปิดเริ่มต้นและความเร็วเฉลี่ยในการเปิดของมันเหนือกว่าแบบมั่นคงคู่ ตรงกับลักษณะแรงต้านทานในการเปิดของตัวตัดวงจรได้ดีกว่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้องเก็บพลังงานในสปริงเปิดระหว่างการปิด กระแสปิดสูงสุดจะสูงกว่ากลไกมั่นคงคู่ภายใต้เงื่อนไขที่เท่าเทียมกันอย่างมาก

ตัวตัดวงจร AMVAC ที่ขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กถาวรมีแรงดันจัดอันดับสูงสุด 27kV โมเดล 15kV รองรับกระแสจัดอันดับสูงสุด 3000A กระแสตัดวงจรสั้น 50kA และกระแสต่อวงจรสั้น 130kA

ทำไมจึงไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง?

1. ความคุ้มค่า (คุณค่าทางเศรษฐกิจ)

ตัวตัดวงจร PMA มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่น้อย โครงสร้างที่เรียบง่าย และลักษณะของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่เหมาะสมกับตัวตัดวงจรแบบสุญญากาศ มันให้ความทนทานทางกลไกที่สูงกว่า 100,000 ครั้ง—สูงกว่า 30,000 ครั้งที่พบในกลไกสปริง ทำให้มันเหมาะสำหรับการสลับที่บ่อยและแอปพลิเคชันที่มีการปฏิบัติงานสูง การควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ยังสนับสนุนการอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม ตัวตัดวงจร PMA ที่มีคุณภาพสูงมีราคาแพงมาก ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จึงใช้เฉพาะในแอปพลิเคชันระดับพรีเมียมในต่างประเทศ เช่น ในโรงงานปิโตรเคมีและแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง ที่การดำเนินงานโดยไม่ต้องบำรุงรักษา ความน่าเชื่อถือสูง และการปรับปรุงความต่อเนื่องของพลังงานเป็นสิ่งที่สำคัญ

2. ปัญหาเรื่องคุณภาพ

ตัวตัดวงจร PMA ต้องการชิ้นส่วนที่มีคุณภาพสูงมาก รวมถึงคาปาซิเตอร์ แม่เหล็กถาวร แม่เหล็กไฟฟ้า และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ การเปรียบเทียบตัวตัดวงจร PMA ระดับต่ำกับกลไกสปริงมาตรฐานไม่เป็นธรรมและทำให้เข้าใจผิด การใช้คาปาซิเตอร์หรือชิ้นส่วนอื่น ๆ ที่มีคุณภาพต่ำจะทำให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์โดยรวมลดลง ต่างจากกลไกสปริงที่สามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนและซ่อมแซมได้ กลไก PMA ยากและมีค่าใช้จ่ายสูงในการซ่อมแซม ค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนทดแทนที่สูงนี้ยิ่งทำให้ตัวตัดวงจร PMA ไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง