Чи надійні актуютори PM? Порівняння типів та переваг

Ефективність механізмів виконання автоматичних вимикачів є вирішальною для надійного та безпечного електропостачання. Хоча різні механізми мають свої переваги, появу нового типу не завжди замінює традиційні. Наприклад, незважаючи на зростання екологічно чистих газових ізоляторів, колісні кабінети з твердотільною ізоляцією все ще займають близько 8% ринку, що показує, що нові технології рідко повністю замінюють існуючі рішення.

Постійний магнітний актуатор (PMA) складається з постійних магнітів, спирали закриття та спирали відкриття. Він усуває механічні зв'язки, механізми запуску та зачеплення, які присутні в пружинних механізмах, що призводить до простий конструкції з дуже малою кількістю деталей. Лише один основний рухомий компонент працює під час комутації, забезпечуючи високу надійність. Він використовує постійні магніти для підтримки положення вимикача, належачи до категорії електромагнітного актування з постійним магнітним зачепленням та електронним контролем. Однак через високу електромагнітну енергію, потрібну для закриття та відкриття, зазвичай потрібен великий енергетичний конденсатор.

Механізми PMA поділяються на різні типи, головним чином одностабільні та двостабільні, а також односпіральні або двоспіральні конфігурації, без чіткої переваги серед них.

Двостабільний постійний магнітний механізм використовує постійні магніти як для закриття, так і для відкриття для зачеплення. Дії закриття та відкриття досягаються шляхом живлення окремих спиральних контурів для переміщення рухомого залізного сердечника. При однакових умовах, двостабільний тип має нижчий піковий струм закриття. Менші струми спрощують керувальні схеми, підвищують надійність та зменшують ризик пошкодження контролера. Крім того, потрібна менша ємність конденсатора—зазвичай електролітичний конденсатор 100V/100,000μF може підтримувати операції повторного закриття. Однак початкова швидкість відкриття двостабільного PMA вакуумного вимикача нижча, ніж його середня швидкість протягом всього ходу контакту.

Одностабільний постійний магнітний механізм використовує постійний магніт для зачеплення у положенні закриття, а пружина підтримує відкрите положення. Закриття досягається шляхом живлення спирали закриття для переміщення рухомого сердечника, одночасно зберігаючи енергію в пружині відкриття. Відкриття відбувається шляхом відпускання збереженої енергії в пружині.

Оскільки одностабільний PMA спирається на пружину для відкриття, його початкова швидкість відкриття та середня швидкість відкриття кращі, ніж у двостабільного типу, краще відповідаючи характеристикам протилежної сили відкриття вимикача. Однак, оскільки енергія повинна зберігатися в пружині відкриття під час закриття, піковий струм закриття значно вищий, ніж у двостабільного механізму при порівнянних умовах.

Вакуумний вимикач AMVAC з актуатором постійного магніта має максимальне номінальне напругу 27кВ. Модель 15кВ підтримує номінальний струм до 3000А, струм короткого замикання 50кА та струм встановлення короткого замикання 130кА.

Чому він не отримав широкого поширення?

1. Економічність (вартість)

Автоматичні вимикачі PMA мають меншу кількість рухомих частин, простішу конструкцію та характеристики електромагнітної сили, які добре відповідають вакуумним переривачам. Вони надають механічну витривалість, що перевищує 100,000 операцій—значно більше, ніж 30,000 операцій, типові для пружинних механізмів. Це робить їх ідеальними для частого комутування та застосувань з високою кількістю операцій. Їх електронний контроль також сприяє автоматизації. Однак, високоякісні вимикачі PMA значно дорожчі. В результаті вони в основному використовуються в преміальних застосуваннях за кордоном, таких як нафтові заводи та офшорні платформи, де важливі безперервна робота, висока надійність та покращена безперервність електропостачання.

2. Якісні питання

Автоматичні вимикачі PMA потребують надзвичайно якісних компонентів, включаючи конденсатори, постійні магніти, електромагніти та електронні схеми. Порівняння низькорангових вимикачів PMA зі стандартними пружинними механізмами є несправедливим та плутаним. Використання низькоякісних конденсаторів або інших компонентів погіршує загальну якість продукту. На відміну від пружинних механізмів, які дозволяють заміну та ремонт окремих компонентів, механізми PMA важко та дорого ремонтувати. Ця висока вартість заміни ще більше заважає широкому поширенню вимикачів PMA.