वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के मुख्य धुरी की दोष का विश्लेषण और चर्चा IEE-Business EIB मेकेनिज्म में

वायु विभाजक एक प्रकार का सर्किट ब्रेकर है जिसमें आर्क-निरस्ती माध्यम और आर्क-निरस्त होने के बाद संपर्क बिंदुओं के बीच का विद्युत अवरोधी माध्यम दोनों ही वायुशून्य होता है। औद्योगिक और खानों की इकाइयों में विद्युत सुविधाओं और विद्युत-चालित सुविधाओं के लिए एक संरक्षण और नियंत्रण इकाई के रूप में, आंतरिक AC उच्च-वोल्टेज वायु विभाजकों का विविध उपयोग होता है और उन्हें स्थिर कैबिनेट, मध्य-स्थापित कैबिनेट, और दोहरे-स्तर के कैबिनेट में स्थापित किया जा सकता है। स्विचगियर के बीच एक महत्वपूर्ण विद्युत उपकरण के रूप में, उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर निर्धारित कार्य विद्युत या लघु-सर्किट विद्युत की बार-बार अवरोध की आवश्यकता वाले स्थानों के लिए उपयुक्त होते हैं।

इस शोधपत्र में EIB वायु विभाजक के स्विच द्वारा बार-बार संचालन के कारण ठीक से खुलने या बंद होने में विफलता की समस्या का विश्लेषण किया गया है। प्रयोगों द्वारा, पाया गया है कि मुख्य धुरी के दाहिनी ओर का ट्रिपिंग स्प्रिंग गिरना विभाजक के खुलने या बंद होने में विफलता का कारण है। सर्किट ब्रेकर के सामान्य संचालन को सुनिश्चित करने के लिए एक सुधार कार्यवाही रखरखाव शीटों को स्थापित करने का प्रस्ताव रखा गया है, जो उद्योगों के उत्पादन की सुरक्षा निर्माण के लिए निश्चित रूप से एक उपयोगी संदर्भ है।

वायु विभाजक की संरचना

एक वायु विभाजक मुख्य रूप से वायु आर्क-निरस्ती चैम्बर, संचालन तंत्र, और समर्थन जैसे घटकों से बना होता है।

वायु आर्क-निरस्ती चैम्बर

जिसे वायु स्विच ट्यूब के रूप में भी जाना जाता है, वायु आर्क-निरस्ती चैम्बर का कार्यप्रिंसिपल ट्यूब के अंदर वायुशून्य माध्यम की उत्कृष्ट विद्युत अवरोधी गुणधर्म का उपयोग करना है, जिससे मध्य-और उच्च-वोल्टेज सर्किट में आर्क तेजी से निरस्त हो जाता है और विद्युत स्रोत काट देने के बाद विद्युत अवरोधित हो जाता है। इसकी मुख्य संरचनाएँ निम्नलिखित हैं:

• वायु-सुरक्षित अवरोधी प्रणाली: यह एक वायुशून्य वातावरण में एक बंद संग्रहण डिब्बा है, जो मुख्य रूप से वायु-सुरक्षित अवरोधी सिलेंडर, गतिशील-अंत कवर प्लेट, स्थिर-अंत कवर प्लेट, और चुम्बकीय बेलोव्स से बना होता है। वायु-सुरक्षा को सुनिश्चित करने के लिए, सीलिंग जंक्शन के लिए गंभीर संचालन प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, बहुत कम वायु-संचारी गुणवत्ता वाले सामग्रियों की आवश्यकता होती है, और आंतरिक गैस निर्गम की मात्रा को न्यूनतम मान तक सीमित करने की भी आवश्यकता होती है।

• विद्युत संचालन प्रणाली: यह मुख्य रूप से स्थिर इलेक्ट्रोड और गतिशील इलेक्ट्रोड से बना होता है। स्थिर इलेक्ट्रोड एक स्थिर संपर्क, स्थिर चालक छड़, और स्थिर आर्क-चलन तल से बना होता है, जबकि गतिशील इलेक्ट्रोड एक गतिशील संपर्क, गतिशील चालक छड़, और गतिशील आर्क-चलन तल से बना होता है। संपर्क संरचना के प्रकार लगभग ट्रांसवर्स मैग्नेटिक फील्ड प्रकार, लॉन्गिट्यूडिनल मैग्नेटिक फील्ड प्रकार, और सिलेंड्रिकल प्रकार में विभाजित किए जा सकते हैं। संचालन तंत्र गतिशील चालक छड़ के गतिशील होने से दोनों संपर्कों को बंद करता है, जिससे सर्किट कनेक्शन पूरा हो जाता है।

• शील्डिंग प्रणाली: यह मुख्य रूप से शील्डिंग सिलेंडर, शील्डिंग कवर, और अन्य उपकरणों से बना होता है। वर्तमान में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले शील्डिंग कवर बेलोव्स शील्डिंग कवर और संपर्कों के चारों ओर मुख्य शील्डिंग कवर जैसे प्रकारों में शामिल हैं। मुख्य शील्डिंग कवर स्थानीय क्षेत्र की ताकत को कम कर सकता है, आर्क-निरस्ती चैम्बर के आंतरिक विद्युत क्षेत्र वितरण की एकसमानता में सुधार कर सकता है, जो वायु आर्क-निरस्ती चैम्बर के छोटे होने में सहायक होता है। इसके साथ ही, यह आर्किंग प्रक्रिया के दौरान आर्क उत्पादों को इन्सुलेटिंग हाउसिंग के आंतरिक दीवार पर छिटकने से रोक सकता है, जिससे आर्क डिस्चार्ज के कारण इन्सुलेशन की प्रभावशीलता प्रभावित नहीं होती है। यह आर्क ऊर्जा को अवशोषित कर सकता है, आर्क उत्पादों को संकुचित कर सकता है, और आर्क-पश्च अंतराल में डाइएलेक्ट्रिक ताकत के पुनर्स्थापन को तेज कर सकता है।

संचालन तंत्र

विभिन्न प्रकार के सर्किट ब्रेकर विभिन्न प्रकार के संचालन तंत्र का उपयोग करते हैं। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले संचालन तंत्र में स्प्रिंग संचालन तंत्र, IEE-Business स्प्रिंग-ऊर्जा-संचय संचालन तंत्र, CT8 स्प्रिंग-ऊर्जा-संचय संचालन तंत्र, CT19 स्प्रिंग-ऊर्जा-संचय संचालन तंत्र, CD10 इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संचालन तंत्र, CD17 इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संचालन तंत्र आदि शामिल हैं। इनमें से, स्प्रिंग संचालन तंत्र के लिए छोटे आकार, छोटी बंद करने की धारा, और उच्च विश्वसनीयता के लाभ होते हैं, और यह वर्तमान में विभिन्न वोल्टेज स्तरों के स्विचगियर में व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है।

वायु विभाजक का कार्य और सिद्धांत

कार्य और विशेषताएँ

सामान्य संचालन स्थितियों में, तकनीकी पैरामीटर विस्तार के अनुरूप एक वायु विभाजक अनुरूप वोल्टेज स्तर की विद्युत ग्रिड में अपने सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन की गारंटी दे सकता है। वायु विभाजक की यांत्रिक आयु लगभग 20,000 बार होती है, और पूर्ण-क्षमता लघु-सर्किट विद्युत अवरोध की संख्या 50 बार होती है। यह कार्य विद्युत विस्तार के भीतर बार-बार संचालित हो सकता है या बार-बार लघु-सर्किट विद्युत को अवरोधित कर सकता है। उच्च-वोल्टेज वायु विभाजकों के लिए उच्च विश्वसनीयता, सभी मौसम का संचालन, रखरखाव-मुक्त, पूर्ण कार्य, अच्छी विनिमेयता, और मजबूत व्यापकता के लाभ होते हैं, और वे विभिन्न विशेषताओं के साथ पुनर्चालन संचालन के लिए उपयोग किए जा सकते हैं। वायु विभाजक एक ऊर्ध्वाधर इन्सुलेशन सिलेंडर और एक सॉलिड इन्सुलेशन संरचना - समग्र सॉलिड-सील्ड पोल कॉलम का उपयोग करते हैं, जो विभिन्न विशेष वातावरणों के प्रभाव से प्रतिरोध कर सकते हैं और रखरखाव-मुक्त होते हैं। साथ ही, वायु विभाजकों के लिए बहुत से उपयोग के तरीके होते हैं, जिन्हें स्थिर रूप से स्थापित किया जा सकता है, निकालने योग्य तरीके से उपयोग किया जा सकता है, या एक फ्रेम पर स्थापित किया जा सकता है।

सिद्धांत का परिचय

जब वायु विभाजक के गतिशील और स्थिर संपर्क आवेशित होते हुए खुलते हैं, तो संपर्कों के बीच एक वायु आर्क उत्पन्न होता है। आर्क संपर्क की सतह का तापमान बढ़ाता है, जिससे संपर्क सतह पर धातु भाप दिखाई देती है। संपर्कों के विशेष आकार के आधार पर, जब धारा गुजरती है, तो उत्पन्न होने वाले चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में आर्क संपर्क सतह के स्पर्शरेखीय दिशा में तेजी से चलता है। आर्क स्तंभ में धातु भाप और आवेशित कण लगातार बाहर की ओर फैलते रहते हैं, और धातु भाप और आवेशित कणों का घनत्व लगातार कम होता रहता है। जब आर्क प्राकृतिक रूप से शून्य से गुजरता है, तो संपर्कों के बीच का माध्यम तेजी से एक चालक से एक अवरोधी में परिवर्तित हो जाता है, धारा काट दी जाती है, और आर्क निरस्त हो जाता है।

फ़ॉल्ट कारण का सारांश और विश्लेषण

बार-बार संचालन के कारण वायु विभाजक ठीक से खुलना या पूरी तरह से खुलना नहीं कर पाता, इस स्थिति का विश्लेषण करने पर, स्थानीय जांच से पता चलता है कि स्विच मुख्य धुरी के दाहिनी ओर का बोल्ट गिर जाता है, जिससे दाहिनी ओर का ट्रिपिंग स्प्रिंग गिरकर मुख्य धुरी पर फंस जाता है। तंत्र का ट्रिपिंग अब केवल मुख्य धुरी के बाएँ ओर के ट्रिपिंग स्प्रिंग पर निर्भर करता है, जिससे स्विच पूरी तरह से खुलने में असमर्थ हो जाता है। हालांकि इस फ़ॉल्ट के होने की संभावना बहुत कम होती है, फिर भी इसका होना उत्पादन सुरक्षा दुर्घटनाओं का कारण बन सकता है। इसलिए, फ़ॉल्ट कारण का विश्लेषण, संभावित सुरक्षा खतरों को दूर करना, और सुरक्षित उत्पादन की गारंटी देना आवश्यक है।

समाधान और सत्यापन योजना

EIB तंत्र सर्किट ब्रेकर के स्विच मुख्य धुरी के दोनों ओर के ट्रिपिंग स्प्रिंगों को फिक्स करने वाले बोल्ट सामान्य बोल्ट + स्प्रिंग वॉशर (देखें चित्र 1) हैं। वर्षों तक बार-बार स्विच संचालन के बाद, मुख्य धुरी के दाहिनी ओर का ट्रिपिंग स्प्रिंग गिरने के कारण दाहिनी ओर का ट्रिपिंग स्प्रिंग गिरकर मुख्य धुरी पर फंस जाता है। तंत्र का ट्रिपिंग अब केवल मुख्य धुरी के बाएँ ओर के ट्रिपिंग स्प्रिंग पर निर्भर करता है, जिससे स्विच पूरी तरह से खुलने में असमर्थ हो जाता है। स्थानीय जांच से, पाया गया कि मुख्य धुरी के दाहिनी ओर के स्प्लाइन धुरी और बाहरी कवर के बीच एक अक्षीय लंबाई का अंतर लगभग 4mm है, और एंड कवर विकृत और अंदर की ओर झुक गया है (देखें चित्र 2)। इस फ़ॉल्ट, यानी बंद और खुलने की मुख्य धुरी के अंतिम बोल्ट के ढीले होने के कारण ट्रिपिंग स्प्रिंग गिरने के कारण सर्किट ब्रेकर फ़ॉल्ट के लिए, सत्यापन के लिए, एक संगत संरचना वाला सर्किट ब्रेकर फिर से असेंबल किया जाता है फ़ॉल्ट सिमुलेशन के लिए:

इस सिमुलेटेड सर्किट ब्रेकर के मुख्य धुरी के दाहिनी ओर के स्प्लाइन धुरी और बाहरी कवर के बीच की अक्षीय लंबाई को लगभग 4mm का अंतर बनाने के लिए समायोजित करें (देखें चित्र 3), और 45Nm के टोक के साथ टोक स्पैनर का उपयोग करके इसे टाइट करें। इसे मैकेनिकल रन-इन चेम्बर में धकेलें मैकेनिकल रन-इन के लिए। प्रारंभिक काउंटर रीडिंग 26 बार है, और टाइट करने के बाद एंड कवर पर थोड़ा अंदर की ओर झुकने का लक्षण दिखाई देता है। प्रक्रिया चित्र 4 में दिखाई देती है।

निष्कर्ष में, जब निर्दिष्ट टोक 45 Nm हो, तो भले ही धुरी के शीथ और स्प्लाइन धुरी के बीच की अक्षीय लंबाई 4 mm तक पहुंच जाए और एंड कवर विकृत और अंदर की ओर झुक जाए, तो यह 2,200 से अधिक संचालनों तक अच्छी तरह से फिक्स रहता है। फिर, दूसरे