Tipi di bobine e guasti dei disjunitori a bassa tensione a vuoto

Bobine di Trip e Chiusura nei Disgiuntori a Vuoto a Basso Tensione

Le bobine di trip e chiusura sono i componenti chiave che controllano lo stato di commutazione dei disgiuntori a vuoto a bassa tensione. Quando la bobina viene alimentata, genera una forza magnetica che aziona un collegamento meccanico per completare l'operazione di apertura o chiusura. Strutturalmente, la bobina è solitamente realizzata avvolgendo filo smaltato su un rocchetto isolante, con uno strato protettivo esterno, e i terminali sono fissati al contenitore. La bobina funziona sia con alimentazione in corrente continua (CC) che in corrente alternata (CA), con tensioni comuni come 24V, 48V, 110V e 220V.

La bruciatura della bobina è un guasto ad alta frequenza. L'alimentazione prolungata causa un aumento eccessivo della temperatura, portando alla carbonizzazione dello strato isolante e causando cortocircuiti. Quando la temperatura ambiente supera i 40°C o vengono eseguite più di cinque operazioni consecutive, la durata della vita della bobina può essere ridotta del 30%. Lo stato della bobina può essere valutato misurandone la resistenza, con una tolleranza del ±10% per i valori normali. Ad esempio, per una bobina con una resistenza nominale di 220Ω, un valore misurato inferiore a 198Ω potrebbe indicare un cortocircuito tra spire, mentre un valore superiore a 242Ω suggerisce un cattivo contatto.

Durante l'installazione, è necessario prestare attenzione alla direzione della polarità della bobina, poiché una connessione invertita può causare l'annullamento della forza magnetica. Durante la manutenzione, pulire le parti mobili del nucleo di ferro con alcol anidro e mantenere un gioco di movimento libero di 0,3-0,5 mm. Quando si sostituisce con una nuova bobina, verificare i parametri di tensione; la connessione di una bobina CC a una fonte CA causerà immediatamente la bruciatura. Per i modelli dotati di un pulsante di trip manuale, eseguire tre test manuali al mese per prevenire l'inceppaggio meccanico.

Quando un disgiuntore trippa frequentemente, prima di tutto eliminare i fattori diversi dal guasto della bobina. Misurare se la tensione del circuito di controllo è stabile e verificare se i contatti dell'interruttore ausiliario sono ossidati. In una sottostazione, si verificarono ripetute bruciature delle bobine, e la causa radice fu infine ricondotta all'adattamento troppo alto della pre-carica della molla di trip, causando un carico meccanico eccessivo.

Gli ambienti umidi possono facilmente innescare guasti delle bobine. Quando l'umidità supera l'85%, si consiglia di installare un dispositivo di riscaldamento antiumidità. In una stanza di distribuzione costiera, dopo il passaggio a bobine sigillate, il tasso di guasti diminuì da una media di 7 volte all'anno a zero. Per le località con forti vibrazioni, la bobina dovrebbe essere incapsulata con resina epossidica per prevenire la rottura del filo.

Quando si seleziona un componente di sostituzione, fare attenzione a tre parametri: tensione nominale, potenza di attivazione e tempo di risposta. Quando si sostituisce con una bobina di un'altra marca, verificare le dimensioni di adattamento meccanico; ci sono stati casi in cui una differenza di 2 mm nella lunghezza del pistone ha causato un trip incompleto. Se necessario, può essere realizzato un supporto di transizione personalizzato, ma il momento di trazione elettromagnetico deve essere ricontrollato.

Da un punto di vista strategico del sistema, si consiglia di stabilire un registro del ciclo di vita della bobina. Registrare la temperatura ambiente, il numero di operazioni e le variazioni del valore di resistenza per ogni operazione. Un ufficio di approvvigionamento ha scoperto attraverso l'analisi dei big data che quando il tasso di variazione della resistenza della bobina raggiunge il 15%, la probabilità di guasto entro i prossimi tre mesi aumenta all'82%.

Il pensiero critico deve pervadere l'intero processo di analisi dei guasti. Quando una bobina brucia, non limitarsi a sostituirla, ma rintracciare la causa radice. Una fabbrica ha subito ripetute bruciature delle bobine, e l'indagine finale ha rivelato un difetto di progettazione nel circuito di controllo che ha impedito al segnale di trip di liberarsi in tempo, causando uno stato continuo di alimentazione.

Per la gestione d'emergenza, può essere utilizzato temporaneamente un metodo di resistenza parallela. Connettere una resistenza da 200W in parallelo ai terminali della bobina bruciata per mantenere temporaneamente la funzionalità operativa, ma la bobina deve essere sostituita entro 24 ore. Questo metodo è applicabile solo alle bobine CC e non deve essere utilizzato per le bobine CA. È necessario indossare guanti isolanti durante l'operazione per prevenire shock elettrici da tensione residua.

Ci sono tecniche per il test di aumento di temperatura delle bobine. Quando si utilizza un termometro a infrarossi per il monitoraggio, mirare al centro della bobina. Gli standard consentiti di aumento di temperatura sono: 75°C per l'isolamento di Classe A e 100°C per l'isolamento di Classe F. Il test dovrebbe essere eseguito immediatamente dopo tre operazioni consecutive, poiché la temperatura è più vicina al suo picco in quel momento.

In termini di miglioramenti di progettazione, nuove bobine a doppio avvolgimento stanno iniziando ad essere applicate. L'avvolgimento principale è responsabile della generazione della forza magnetica, mentre l'avvolgimento ausiliario viene utilizzato per il monitoraggio delle condizioni. Quando si verifica un cortocircuito tra spire nell'avvolgimento principale, la variazione dell'induttanza dell'avvolgimento ausiliario attiva un segnale di allarme anticipato, consentendo la previsione del guasto 20 giorni prima rispetto alle bobine tradizionali.

La convenienza economica della manutenzione deve essere considerata in modo complessivo. Il prezzo di mercato di una bobina standard è approssimativamente di 80-150 RMB, con un costo di mano d'opera per la sostituzione di circa 200 RMB. Se i guasti annuali superano tre volte, si consiglia di passare a una bobina resistente a temperature elevate (prezzata intorno ai 280 RMB), poiché la sua durata è estesa per tre volte. Per i nodi di energia critici, una configurazione a doppia bobina ridondante è più affidabile.

I punti chiave per la formazione operativa includono: non inserire o rimuovere i connettori delle bobine sotto tensione, mantenere almeno un intervallo di 15 secondi tra le operazioni di trip/chiusura per la dissipazione del calore, e intensificare i test di isolamento durante la stagione piovosa. Un team di manutenzione non ha rispettato il requisito di tempo di raffreddamento, causando la bruciatura di una bobina sostituita di recente entro due giorni.

Una tendenza di innovazione tecnica sta emergendo. Le bobine magnetiche a scatto stanno iniziando a sostituire le strutture tradizionali, utilizzando magneti permanenti per mantenere lo stato di trip o chiusura, riducendo il consumo di energia del 90%. Tuttavia, tali bobine richiedono requisiti più elevati per i segnali di controllo e necessitano di un modulo di driver dedicato, aumentando i costi di retrofit di circa il 40%.

È altamente consigliabile portare un ponte digitale per la diagnosi sul campo. Può non solo misurare la resistenza in corrente continua, ma anche rilevare l'induttanza della bobina. Il range normale di fluttuazione dell'induttanza dovrebbe essere entro il ±5%. Se si rileva un calo significativo dell'induttanza, la bobina dovrebbe essere sostituita anche se il valore di resistenza appare normale.

Le misure di protezione non devono essere trascurate. Nelle cementerie con alti livelli di polvere, l'installazione di un filtro a nanofibre sulla bobina blocca efficacemente le particelle superiori a 0,3 micron. Per le impianti chimici, si consiglia di utilizzare carta pH per controllare l'acidità o basicità della superficie della bobina trimestralmente, e di eseguire trattamenti anticorrosivi immediatamente se si rilevano segni di corrosione.

I modelli di previsione della durata stanno diventando sempre più diffusi. Algoritmi basati sul numero di operazioni, sui parametri ambientali e sui tassi di variazione della resistenza hanno raggiunto oltre il 75% di accuratezza. Un disgiuntore intelligente ha già raggiunto un avviso anticipato di 30 giorni per il guasto della bobina, prevenendo interruzioni di energia non pianificate.

I criteri di accettazione dopo la manutenzione includono: forza operativa manuale non superiore a 50N, livello di rumore inferiore a 65 dB durante l'operazione elettrica, e assenza di inceppaggi durante 10 operazioni consecutive. Durante l'accettazione, utilizzare un oscilloscopio per catturare la forma d'onda della corrente della bobina. Una forma d'onda normale dovrebbe essere una curva liscia; una forma d'onda a denti di sega indica la presenza di resistenza meccanica.