Низковольтные вакуумные выключатели: типы катушек и неисправности

Катушки отключения и включения в низковольтных вакуумных выключателях

Катушки отключения и включения являются ключевыми компонентами, которые контролируют состояние переключения низковольтных вакуумных выключателей. Когда катушка подключена к источнику питания, она генерирует магнитную силу, которая приводит в действие механическую связь для выполнения операции открытия или закрытия. Структурно катушка обычно изготавливается путем намотки эмалированного провода на изолирующую бобину, с внешним защитным слоем, а выводы фиксируются на корпусе. Катушка может работать как на постоянном, так и на переменном токе, с распространенными напряжениями 24В, 48В, 110В и 220В.

Перегорание катушки является частой неисправностью. Длительное подключение к источнику питания вызывает чрезмерный нагрев, что приводит к карбонизации изоляционного слоя и возникновению коротких замыканий. Когда температура окружающей среды превышает 40°C или выполняется более пяти последовательных операций, срок службы катушки может уменьшиться на 30%. Состояние катушки можно оценить, измерив ее сопротивление, с допуском ±10% для нормальных значений. Например, для катушки с номинальным сопротивлением 220Ω, измеренное значение ниже 198Ω может указывать на межвитковое короткое замыкание, а значение выше 242Ω свидетельствует о плохом контакте.

При установке необходимо обращать внимание на направление полярности катушки, так как обратное подключение может вызвать отмену магнитной силы. При обслуживании очистите движущиеся части сердечника безводным спиртом и обеспечьте свободный зазор движения 0,3–0,5 мм. При замене новой катушкой проверьте параметры напряжения; подключение катушки постоянного тока к источнику переменного тока немедленно вызовет перегорание. Для моделей, оснащенных кнопкой ручного отключения, следует выполнять три ручных теста в месяц, чтобы предотвратить механическое залипание.

Если выключатель часто отключается, сначала исключите факторы, отличные от неисправности катушки. Измерьте, стабильно ли напряжение в цепи управления, и проверьте, окислены ли контакты вспомогательного выключателя. На одной подстанции наблюдалось повторное перегорание катушек, и в конечном итоге была обнаружена причина: слишком высокая предварительная нагрузка на пружину отключения, что привело к чрезмерной механической нагрузке.

Влажные условия легко вызывают неисправности катушек. Если влажность превышает 85%, рекомендуется установить устройство для предотвращения влаги. В распределительной комнате на побережье, после перехода на герметичные катушки, частота отказов снизилась с семи раз в год до нуля. Для мест с сильными вибрациями катушка должна быть залита эпоксидной смолой, чтобы предотвратить обрыв провода.

При выборе запасной части следует обратить внимание на три параметра: номинальное напряжение, мощность действия и время реакции. При замене катушки другого бренда необходимо проверить размеры механической посадки; были случаи, когда разница в длине штока на 2 мм приводила к неполному отключению. При необходимости можно изготовить переходную скобу, но необходимо пересчитать электромагнитный крутящий момент.

С точки зрения стратегии системы рекомендуется вести учет жизненного цикла катушки. Записывайте температуру окружающей среды, количество операций и изменения значения сопротивления для каждой операции. Одно управление энергоснабжения обнаружило, что при изменении сопротивления катушки на 15% вероятность неисправности в течение следующих трех месяцев увеличивается до 82%.

На протяжении всего процесса анализа неисправностей необходимо применять критическое мышление. При перегорании катушки не следует просто заменять ее, а нужно выявить первопричину. На одном заводе наблюдались повторные перегорания катушек, и в конечном итоге было обнаружено, что в схеме управления был дефект, который приводил к тому, что сигнал отключения не отпускался вовремя, что вызывало длительное подключение к источнику питания.

Для аварийного устранения можно временно использовать метод параллельного резистора. Подключите резистор мощностью 200 Вт параллельно к выводам перегоревшей катушки, чтобы временно поддерживать функциональность, но катушку необходимо заменить в течение 24 часов. Этот метод применим только для катушек постоянного тока и не должен использоваться для катушек переменного тока. При выполнении операции необходимо надеть диэлектрические перчатки, чтобы предотвратить поражение остаточным напряжением.

Существуют методы для испытания на нагрев катушки. При использовании инфракрасного термометра для мониторинга направьте его на центр катушки. Допустимые стандарты нагрева: 75°C для класса изоляции А и 100°C для класса изоляции F. Испытания следует проводить сразу после трех последовательных операций, так как в этот момент температура наиболее близка к пиковому значению.

В плане улучшения конструкции начинают применяться новые двойные катушки. Основная обмотка отвечает за создание магнитной силы, а вспомогательная используется для мониторинга состояния. При межвитковом коротком замыкании в основной обмотке изменение индуктивности вспомогательной обмотки вызывает предупредительный сигнал, позволяющий предсказать неисправность на 20 дней раньше, чем это возможно с традиционными катушками.

Экономическая целесообразность обслуживания должна рассматриваться комплексно. Рыночная цена стандартной катушки составляет примерно 80-150 юаней, а стоимость работы по замене — около 200 юаней. Если ежегодные отказы превышают три раза, рекомендуется перейти на катушку, устойчивую к высоким температурам (цена около 280 юаней), так как ее срок службы увеличивается в три раза. Для ключевых узлов питания более надежной будет конфигурация с резервной двойной катушкой.

Основные моменты обучения работе включают: никогда не подключайте или отключайте разъемы катушки под напряжением, соблюдайте интервал между операциями отключения/включения не менее 15 секунд для охлаждения, усиливайте испытания изоляции во время дождливого сезона. Одна команда технического обслуживания не соблюдала требование к времени охлаждения, что привело к повторному перегоранию новой катушки в течение двух дней.

Наблюдается тенденция к технологическим инновациям. Начинают применяться защелкивающиеся магнитные катушки, заменяющие традиционные конструкции, используя постоянные магниты для удержания состояния отключения или включения, что снижает потребление энергии на 90%. Однако такие катушки имеют более высокие требования к сигналам управления и требуют специального модуля драйвера, что увеличивает затраты на модернизацию примерно на 40%.

Рекомендуется иметь цифровой мост для диагностики на месте. Он может не только измерять сопротивление постоянного тока, но и определять индуктивность катушки. Нормальный диапазон колебаний индуктивности должен находиться в пределах ±5%. Если обнаруживается значительное снижение индуктивности, катушку следует заменить, даже если значение сопротивления кажется нормальным.

Защитные меры не должны игнорироваться. В цементных заводах с высоким уровнем пыли установка на катушку нановолоконного фильтра эффективно блокирует частицы размером более 0,3 микрон. Для химических заводов рекомендуется ежеквартально проверять pH-индикатором кислотность или щелочность поверхности катушки и немедленно проводить антикоррозийную обработку при обнаружении признаков коррозии.

Модели прогнозирования срока службы становятся все более распространенными. Алгоритмы, основанные на количестве операций, параметрах окружающей среды и скорости изменения сопротивления, достигли точности более 75%. Один интеллектуальный выключатель уже достигает 30-дневного предупреждения о неисправности катушки, предотвращая незапланированные отключения электроэнергии.

Критерии приемки после обслуживания включают: усилие ручного управления не должно превышать 50 Н, уровень шума при электрической операции должен быть ниже 65 дБ, и не должно быть залипания при 10 последовательных операциях. При приемке используйте осциллограф для захвата формы тока катушки. Нормальная форма должна быть гладкой кривой; зубчатая форма указывает на наличие механического сопротивления.