Analisis dan Perbincangan tentang Kerosakan Poros Utama Pemutus Litar Hampa dalam Mekanisme EIB

Pemutus litar vakum adalah jenis pemutus litar di mana medium pemadam lengkung dan medium pengasingan dalam jurang antara kontak selepas pemadaman lengkung adalah vakum. Sebagai unit perlindungan dan kawalan untuk peralatan kuasa dan peralatan yang didorong oleh kuasa di syarikat industri dan pertambangan, pemutus litar vakum tekanan tinggi dalaman mempunyai pelbagai aplikasi dan boleh dipasang dalam kabinet tetap, kabinet tengah, dan kabinet dua lapis. Sebagai peranti elektrik penting di kalangan peralatan beralih, pemutus litar tekanan tinggi sesuai untuk tempat yang memerlukan operasi sering pada arus bekerja berperingkat atau pemutusan berulang kali arus pendek.

Kertas ini menganalisis masalah beralih pemutus litar vakum IEE-Business gagal dibuka atau ditutup dengan betul disebabkan operasi sering. Melalui eksperimen, didapati bahawa pegas trip yang jatuh dari sisi kanan poros utama adalah penyebab pemutus litar gagal dibuka atau ditutup dengan betul. Suatu langkah penambahbaikan dengan memasang cincin penyesuaian dicadangkan untuk memastikan operasi normal pemutus litar, yang mempunyai kepentingan rujukan tertentu bagi pembinaan keselamatan pengeluaran syarikat.

Struktur Pemutus Litar Vakum

Pemutus litar vakum terutamanya terdiri daripada komponen-komponen seperti ruang pemadam lengkung vakum, mekanisme operasi, dan sokongan.

Ruang Pemadam Lengkung Vakum

Juga dikenali sebagai tiub beralih vakum, prinsip kerja ruang pemadam lengkung vakum adalah menggunakan sifat pengasingan yang sangat baik dari medium vakum di dalam tiub, membolehkan litar menengah dan tekanan tinggi memadamkan lengkung dan memutuskan arus dengan cepat selepas bekalan kuasa diputus. Struktur utamanya adalah seperti berikut:

• Sistem Pengasingan Ketat: Ini adalah bekas tertutup dalam persekitaran vakum, terutamanya terdiri daripada silinder pengasingan ketat, plat penutup hujung gerak, plat penutup hujung tetap, dan bellows stainless steel. Untuk memastikan kedap udara, proses operasi yang ketat diperlukan untuk sambungan penyegelan. Selain itu, bahan dengan daya tembus udara yang sangat rendah diperlukan, dan jumlah pelepasan gas dalaman juga perlu dibatasi kepada nilai minimum.

• Sistem Konduktif: Terutamanya terdiri daripada elektrod tetap dan elektrod bergerak. Elektrod tetap termasuk kontak tetap, batang konduksi tetap, dan permukaan larian lengkung tetap, manakala elektrod bergerak termasuk kontak bergerak, batang konduksi bergerak, dan permukaan larian lengkung bergerak. Jenis struktur kontak boleh dibahagikan secara kasar menjadi jenis medan magnet melintang dengan permukaan larian lengkung berbentuk spiral, jenis medan magnet longitudinal, dan jenis silinder. Mekanisme operasi membuat kedua-dua kontak bertemu melalui pergerakan batang konduksi bergerak, sehingga menyelesaikan sambungan litar.

• Sistem Penyekat: Terutamanya terdiri daripada silinder penyekat, penutup penyekat, dan peranti lain. Penutup penyekat yang biasa digunakan saat ini termasuk jenis penutup penyekat bellows dan penutup penyekat utama yang mengelilingi kontak. Penutup penyekat utama dapat mengurangkan kekuatan medan setempat, meningkatkan keuniforman taburan medan elektrik dalaman ruang pemadam lengkung, yang berguna untuk miniaturisasi ruang pemadam lengkung vakum. Pada masa yang sama, ia dapat mencegah produk lengkung percikan ke dinding dalaman rumah pengasingan semasa proses lengkung, memastikan kesan pengasingan rumah tidak terjejas oleh pelepasan lengkung. Ia juga dapat menyerap tenaga lengkung, mengumpulkan produk lengkung, dan mempercepat pemulihan kekuatan dielektrik dalam jurang pasca-lengkung.

Mekanisme Operasi

Jenis pemutus litar yang berbeza menggunakan mekanisme operasi yang berbeza. Mekanisme operasi yang biasa digunakan termasuk mekanisme operasi pegas, mekanisme operasi pegas-energi-simpanan IEE-Business, mekanisme operasi pegas-energi-simpanan CT8, mekanisme operasi pegas-energi-simpanan CT19, mekanisme operasi elektromagnetik CD10, mekanisme operasi elektromagnetik CD17, dll. Di antaranya, mekanisme operasi pegas mempunyai kelebihan saiz kecil, arus penutupan kecil, dan kebolehpercayaan tinggi, dan kini luas digunakan dalam peralatan beralih pada tahap voltan yang berbeza.

Fungsi dan Prinsip Pemutus Litar Vakum

Fungsi dan Ciri-ciri

Dalam keadaan operasi normal, pemutus litar vakum yang memenuhi julat parameter teknikal boleh memastikan operasi selamat dan boleh dipercayai dalam rangkaian kuasa pada tahap voltan yang sepadan. Umur mekanikal pemutus litar vakum adalah kira-kira 20,000 kali, dan bilangan pemutusan arus pendek penuh adalah 50 kali. Ia boleh dioperasikan sering atau memutuskan arus pendek berulang kali dalam julat arus bekerja. Pemutus litar vakum tekanan tinggi mempunyai kelebihan kebolehpercayaan tinggi, operasi sepanjang masa, tanpa perlu pemeliharaan, fungsi lengkap, pertukaran yang baik, dan keluwesan yang kuat, dan boleh digunakan untuk operasi penutupan semula dengan pelbagai ciri. Pemutus litar vakum menggunakan silinder pengasingan tegak dan struktur pengasingan padat - tiang tiub padat tertutup, yang boleh menolak pengaruh pelbagai persekitaran khas dan tanpa perlu pemeliharaan. Sementara itu, pemutus litar vakum mempunyai pelbagai cara penggunaan, yang boleh dipasang dengan cara tetap, digunakan dalam cara ditarik, atau dipasang pada rangka.

Pengenalan Prinsip

Apabila kontak bergerak dan statik pemutus litar vakum dibuka semasa dibebankan, lengkung vakum akan terhasil antara kontak. Lengkung meningkatkan suhu permukaan kontak, menyebabkan wap logam muncul pada permukaan kontak. Berdasarkan bentuk khusus kontak, apabila arus melalui, di bawah tindakan medan magnet yang dihasilkan, lengkung bergerak dengan cepat sepanjang arah tangen permukaan kontak. Wap logam dan zarah bercas dalam lajur lengkung berterusan mencabar keluar, dan kepadatan wap logam dan zarah bercas terus berkurang. Apabila lengkung secara semula jadi melalui sifar, medium antara kontak dengan cepat pulih dari konduktor kepada insulator, arus diputus, dan lengkung dipadam.

Ringkasan dan Analisis Punca Kerosakan

Menganalisis situasi di mana pemutus litar vakum gagal dibuka atau gagal dibuka sepenuhnya disebabkan operasi sering, pemeriksaan di tapak menunjukkan bahawa bolt di hujung kanan poros utama beralih jatuh, menyebabkan pegas trip kanan jatuh dan tersangkut pada poros utama pada masa yang sama. Mekanisme trip hanya bergantung pada pegas trip di sisi kiri poros utama, menyebabkan beralih tidak dibuka sepenuhnya. Walaupun kebarangkalian kerosakan ini berlaku agak kecil, kejadian ini masih boleh menyebabkan kemalangan keselamatan pengeluaran. Oleh itu, perlu menganalisis punca kerosakan, menghapuskan ancaman keselamatan, dan memastikan pengeluaran selamat.

Penyelesaian dan Rancangan Pengesahan

Screw yang mengekalkan pegas trip di kedua-dua sisi poros utama beralih pemutus litar IEE-Business adalah screw biasa + washer pegas (lihat Gambar 1). Selepas bertahun-tahun operasi beralih sering, screw yang mengekalkan pegas trip di sisi kanan poros utama jatuh disebabkan getaran, menyebabkan pegas trip kanan jatuh dan tersangkut pada poros utama pada masa yang sama. Mekanisme trip hanya bergantung pada pegas trip di sisi kiri poros utama, menyebabkan beralih tidak dibuka sepenuhnya. Melalui penyiasatan di tapak, didapati ada perbezaan panjang aksial kira-kira 4mm antara shaft spline di sisi kanan poros utama dan casing luar, dan tutup akhir telah berubah bentuk dan cekung ke dalam (lihat Gambar 2). Sebagai tindak balas kepada kerosakan ini, iaitu kerosakan pemutus litar disebabkan oleh pegas trip jatuh disebabkan longgaran screw hujung penutupan dan pembukaan poros utama, untuk mengesahkan, pemutus litar dengan struktur yang sepadan kemudian dirakit semula untuk simulasi kerosakan:

Tetapkan panjang aksial antara shaft spline di sisi kanan poros utama pemutus litar simulasi ini dan casing luar untuk mencipta jurang kira-kira 4mm (lihat Gambar 3), dan gunakan alat kunci tork untuk mengencangkannya dengan tork 45Nm. Dorong ke dalam bilik operasi mekanikal. Bacaan awal counter adalah 26 kali, dan tutup akhir menunjukkan fenomena sedikit cekung selepas dikencangkan. Proses ditunjukkan dalam Gambar 4.

Kesimpulannya, apabila tork yang ditetapkan adalah 45 Nm, walaupun panjang aksial antara sleve dan shaft spline mencapai 4 mm dan tutup akhir berubah bentuk dan cekung, ia tetap terkekang dengan baik sehingga lebih daripada 2,200 operasi. Kemudian, ia berlanjut ke pengesahan tahap kedua.

Tetapkan panjang aksial antara shaft spline di sisi kanan poros utama pemutus litar simulasi ini dan casing luar untuk mencipta jurang 4-mm. Gunakan alat kunci tork untuk mengencangkannya dengan tork 35 Nm, dan gunakan tutup akhir yang berubah bentuk dan cekung dari tahap 1. Tandakan dengan garisan goresan. Dorong ke dalam bilik operasi mekanikal. Bacaan awal adalah 2,252. Kesimpulannya, apabila tork adalah 35 Nm, walaupun panjang aksial antara sleve dan shaft spline mencapai 4 mm dan tutup akhir berubah bentuk dan cekung, ia tetap terkekang dengan baik sehingga lebih daripada 1,887 operasi. Kemudian, ia berlanjut ke pengesahan tahap ketiga (lihat Gambar 6).

Tetapkan panjang aksial antara shaft spline di sisi kanan poros utama pemutus litar simulasi ini dan casing luar untuk mencipta jurang 4-mm. Gunakan alat kunci tork untuk mengencangkannya dengan tork 20 Nm, dan gunakan tutup akhir yang berubah bentuk dan cekung dari tahap ketiga. Tandakan dengan garisan goresan. Dorong ke dalam bilik operasi mekanikal. Bacaan awal adalah 4,139 (lihat Gambar 7).

Kesimpulannya, apabila tork adalah 20 Nm, walaupun panjang aksial antara sleve dan shaft spline mencapai 4 mm dan tutup akhir berubah bentuk dan cekung, ia tetap terkekang dengan baik sehingga lebih daripada 1,671 operasi. Kemudian, ia berlanjut ke pengesahan tahap keempat (lihat Gambar 8 dan Gambar 9).

Tetapkan panjang aksial antara shaft spline di sisi kanan poros utama pemutus litar simulasi ini dan casing luar untuk mencipta jurang 4-mm. Gunakan alat kunci tork untuk mengencangkannya dengan tork 10 Nm, dan gunakan tutup akhir yang berubah bentuk dan cekung dari tahap keempat. Tandakan dengan garisan goresan. Dorong ke dalam bilik operasi mekanikal. Bacaan awal adalah 5,810 (lihat Gambar 10).

Semasa proses ujian, didapati bahawa apabila counter mencapai 551 operasi, tutup akhir mula berputar sedikit relatif kepada kedudukan asal (lihat Gambar 11); apabila bacaan meningkat kepada 820 operasi, tutup akhir berputar sedikit relatif kepada kedudukan pada 551 operasi (lihat Gambar 12); apabila bacaan mencapai 1,122 operasi, pegas trip terlihat longgar dengan mata kasar (lihat Gambar 13); apabila bacaan meningkat kepada 1,261 operasi, pegas trip jatuh (lihat Gambar 14).

Ringkasan Proses Ujian

Reka bentuk poros utama mekanisme operasi pegas IEE-Business berdasarkan reka bentuk syarikat EIB Belgium. Setelah lengan engkol ditempatkan dengan tepat, screw di kedua-dua sisi dikencangkan kepada nilai tork yang ditetapkan. Washer pegas (dibuat daripada spring steel) digunakan untuk anti-longgar melalui geseran. Selepas perakitan, washer diluruskan, dan daya pantulan mereka mengekalkan daya clamping dan geseran antara benang. Reka bentuk struktur poros ini dan langkah-langkah anti-longgar telah terbukti boleh dipercayai dalam ujian hidup mekanikal di Institut Penyelidikan Kuasa Elektrik China (CEPRI).

Masalah Proses Awal Poros Utama Mekanisme IEE-Business

Dalam proses perakitan awal, pekerja perlu menyesuaikan sleve dengan grad kelonggaran yang berbeza untuk menyeimbangkan dimensi, menjadikan kualiti perakitan tidak seragam dan sukar dikawal. Selepas poros utama pemutus litar dirakit, ralat kumulatif menyebabkan perbezaan panjang aksial antara shaft spline dalaman dan sleve luar. Apabila screw dikencangkan kepada tork yang ditetapkan, tengah tutup akhir akan cekung ke dalam. Kerana tutup akhir dibuat daripada bahan elastik bukan spring steel, ia tidak dapat pulih selepas berubah bentuk. Selain itu, sleve poros mungkin merayau disebabkan impak semasa operasi, yang mungkin secara beransur-ansur mengurangkan tork pengencangan screw (tanpa perubahan yang ketara pada pengencang seperti screw dan tutup akhir sehingga tork lemah secara signifikan). Pemeliharaan biasa juga sukar mengaplikasikan tork yang cukup dengan kunci biasa. Akhirnya, apabila tork turun di bawah 10 Nm, tutup akhir mempercepatkan longgar, menghancurkan kesan anti-longgar washer pegas.

Proses Diperbaiki

Untuk menghapuskan pengurangan tork disebabkan cekungan tutup akhir, proses diubah: selepas perakitan keseluruhan, cincin penyesuaian ditambah secara seragam untuk menyeimbangkan. Adhesif penguncian benang diterapkan pada screw, yang kemudian dikencangkan kepada 45 Nm dengan alat kunci tork. Dengan cincin penyesuaian dipasang, tidak ada ruang lagi untuk tutup akhir cekung ke dalam. Tutup akhir tidak akan secara beransur-ansur mengurangkan tork pengencatan disebabkan deformasi plastik, memastikan operasi stabil dan boleh dipercayai pemutus litar sepanjang hayat layanan dengan tork yang mencukupi.

Tindakan Pembetulan

Untuk pemutus litar dengan kerosakan ini, seperti ditunjukkan dalam Gambar 15, pasang cincin penyesuaian. Selepas menyejajarkan muka akhir poros utama dalaman dengan sleve luar, kunci dengan screw. Terapkan adhesif penguncian benang pada screw dan gunakan alat kunci tork untuk mengencangkannya kepada tork 45 Nm.

Untuk mencegah berlakunya peristiwa berkebarangkalian rendah ini, lakukan pemeriksaan menyeluruh pada pemutus litar yang telah diletakkan dalam operasi, dan pasang cincin penyesuaian dengan betul untuk memastikan pemutus litar yang diletakkan dalam operasi boleh berfungsi normal dan boleh dipercayai.

Kesimpulan

Kertas ini fokus pada situasi pemutus litar vakum tekanan tinggi AC gagal dibuka dengan betul. Melalui analisis simulasi dan pengesahan eksperimen, ia menganalisis punca-punca pegas trip jatuh. Didapati bahawa gasket akhir berubah bentuk disebabkan jurang poros utama, dan kemudian, selepas getaran penutupan dan pembukaan jangka panjang, pegas trip jatuh, menyebabkan pemutus litar tidak dapat dibuka. Untuk ini, penyelesaian dicadangkan, dan kelayakan penyelesaian tersebut diperlihatkan secara mendetail. Langkah-langkah pembetulan yang berkaitan dicadangkan, agar menghapuskan kerosakan, memulihkan penggunaan normal pemutus litar vakum tekanan tinggi, dan memastikan pengeluaran normal syarikat.