Belli vakuum kesiciçlərdəki rolu

Vakuum Kəsiciyələr və Zəncirçəkələrinə Giriş

Texnologiya ilə birgə inkişaf edərkən və dünya ıslandığına dair endişə artarkən, vakuum körpüləri elektrik mühəndisliyi sahəsində əhəmiyyətli bir nöqtə olaraq çıxış etmişdir.
Gelinəcək enerji şəbəkələri körpülərin keçid performansına gəlincə daha çox tələblər qoymaqda, xüsusilə daha sürətli keçidlər və uzun ömürlülükə diqqət yetirilir. Orta voltajlı körpülərdə vakuum kəsiciyələr (VK) geniş yayılmışdır. Bu, bu xüsusi tətbiq sahəsində vakuumu keçid ortamı kimi istifadə etmənin bədii üstünlüklərini təmin edir. Vakuum kəsiciyələr vakuum körpüsünün əsas komponentidir və zəncirçəkələr vakuum kəsiciyələrdə vacib və effektiv rol oynayır.

Metall zəncirçəkələr, vakuum kəsiciyə kamerasında hərəkət edən elektrik kontaktının translasiya hərəkətinin mümkün olması və eyni zamanda süper yüksək vakuum qapanmasını təmin edir. Amma, vakuum kəsiciyənin mexaniki ömrü, "vakuum zəncirçəkələri" adlanan hissələr tərəfindən əsasən məhdudlaşır. Gelinəcək körpülərdə, daha sürətli keçidlərə olan tələblər dinamik darbe yükün artmasına səbəb olur. Bu yük, zəncirçəkələrin daha böyük amplitudlu titrəmələrinə səbəb olaraq onların ömrünü ciddi şəkildə azaldır. Həmçinin, gelinəcək enerji şəbəkələrində keçid əməliyyatlarının sıklığının artırılması gözlənilir, bu da vakuum zəncirçəkələrinin modelinə olan tələbləri artırır və nəticədə vakuum kəsiciyələrin mexaniki ömrünü artırır.

Zəncirçəkələrin Vakuum Kəsiciyələrdəki Rolu

Zəncirçəkələr, adətən ininox ləvəzimlərdən hazırlanır və kontaktların açılan və bağlanmasının həyata keçirilməsinə imkan verir, həmçinin kəsiciyənin içində vakuum ortamını saxlayır.
Zəncirçəkələrin yorğunluğa dayanma qabiliyyəti, vakuum kəsiciyənin mexaniki ömrünü müəyyən edən əsas faktordur. Hər bir kontakt açılma və bağlanma əməliyyatı, xüsusilə uc tarafa yaxın olan burulmalara stres yaradır. Operasiya hərəkətinin direkt mexaniki stresindən əlavə, kontakt hərəkəti sona çatdıqdan sonra zəncirçəkələr titrəmələrə məruz qalır. Bu titrəmələr, zəncirçəkələrin aşkarlanmasını və yıqlanmasını təmin edir, bu da onların zamanla degradasiyasını təmin edir.
Şəkil 1, Sigma-Netics şirkəti tərəfindən istehsal olunan vakuum kəsiciyələr üçün xüsusi bir zəncirçəkəl növünü göstərir.

Şəkil 1: Sigma-Netics şirkəti tərəfindən istehsal olunan vakuum kəsiciyə zəncirçəkəl

Vakuum kəsiciyələrin mexaniki ömrü, bir neçə mühüm kontakt hərəkəti parametrindən asılıdır:

• Stabil kontakt həcmi və ya boşluq: Bu, əməliyyat zamanı kontaktların ayrıldığı məsafəni müəyyən edir, elektrik izolyasiya və arka söndürmə imkanlarını təsirləyir.

• Açılma və bağlanma sürəti: Daha sürətli sürətlər, keçid performansını artırabilir, lakin zəncirçəkəl daxil olmaqla komponentlərə daha böyük dinamik yük təsiri edir.

• Açılma və bağlanma həcmi sonunda hərəkətin sönümü: Məxsus sönüm, titrəmələri minimuma endirmək və zəncirçəkəl və digər hissələrə mexaniki stresi azaltmaq üçün vacibdir.

• Açılma zamanı aşırı həcm və geri atılama: Bu hadisələr, kontaktlar və zəncirçəkələrə ekstra yıqlanma və ziyan verir, bu da ümumi ömrün qısaldılmasına səbəb olur.

• Montaj mənasızlığı: Vakuum kəsiciyənin montajı, əməliyyat zamanı qüvvələrin paylanmasını təsirləyir, bu da zəncirçəkələrin mexaniki ömrünü təsirləyir.

• Bağlanma zamanı kontaktların sıçrayışı: Məhdudlaşdırılmayan kontakt sıçrayışı, arka yaratma və zəncirçəkələrə artıq stres yaratmaqla onların performansını zamanla azaldır.

Zəncirçəkəl, vakuum kəsiciyələrdə iki funksiyaya malikdir. Onlar, hərəkət edən kontaktın hərəkətinin mümkün olmasını təmin edir və eyni zamanda vakuum qapanmasını saxlayır. İnox ləvəzimlərdən hazırlanmış, adətən təxminən 150 µm qalınlığa malik olan zəncirçəkəl, kəsiciyənin çətin işləmə şərtlərinə dayanmaq üçün dizayn edilmişdir. Üç növ zəncirçəkəl, vakuum kəsiciyələrin dizaynına uğurlu şəkildə inteqrasiya edilmişdir:

• Birləşməsi görünməyən hidroform zəncirçəkəl: Birləşməsi görünməyən, potensial olaraq bütövlük və performansda artım təmin edir.

• Birləşməsi var olan hidroform zəncirçəkəl: Hidroformdan sonra birləşməsi var olan, maliyyə və performans tələbləri arasında balans təmin edir.

• İnox ləvəzim washers-dən hazırlanmış, birləşməsi var olan zəncirçəkəl: İnox ləvəzim washers-i birləşdirərək hazırlanmış, belə bir neçə tətbiq sahələri üçün maliyyə etibarlı həll təmin edir.

Zəncirçəkəl dizaynı və performansı haqqında ətraflı məlumat EJMA Standartlarında tapılabilir.

Zəncirçəkəl-in bir ucu, vakuum kəsiciyənin son plitasına brazing vasitəsilə sabitlənmişdir, digər ucu isə hərəkət edən terminala brazing edilib və kontaktlar açıldığında və bağlandıqda onunla birlikdə hərəkət edir. Vakuum kəsiciyədə, zəncirçəkəl, kontakt əməliyyatları zamanı impulsive hərəkətə məruz qalır. Hərəkət edən kontaktın açılma sürəti, 0 m/s-dən 100 µs-dən az bir müddətdə 2 m/s-ə qədər sürətli arta bilər. Kontakt həcmi sonunda, açılır və ya bağlanır, zəncirçəkəl-in hərəkət edən ucu qəribə şəkildə durur.

Bu açma-bağlama əməliyyatlarının tezliksi, yük dövründən asılıdır. Bəzilərində, bu əməliyyatlar bir neçə dəfə baş verə bilər, bəzilərində isə nadirdir. Zəncirçəkələrə təsir edilən hərəkət, müntəzəm deyil və bir açma və ya bağlama əməliyyatı zamanı zəncirçəkəl bir neçə dəfə titrəmələrə məruz qala bilər. Bu zəncirçəkəl hərəkətini tahlil etmək istəyənlər üçün, impulsive hərəkət altında zəncirçəkələr tərəfindən təcrübə etdiyi dinamik stresləri müəyyən etmək üçün ümumi analitik bir yanaşma inkişaf etdirilmişdir.

Çoxsaylı vakuum kəsiciyə istehsalçıları, zəncirçəkəl-lərini tanınmış zəncirçəkəl istehsalçılarından alışır və onlarla işləyərək, istənilən zəncirçəkəl ömrünü təmin etmək üçün işləyirlər. Bu, adətən, zəncirçəkəl-i praktiki vakuum kəsiciyələrə daxil edərək və statistik olaraq mənalı sayda vakuum kəsiciyəl nümunələrinin mexaniki ömr testlərini həyata keçirərək həyata keçirilir. Sonra, Weibull analizi ilə, belə zəncirçəkəl-i olan vakuum kəsiciyələrə müəyyən bir mexaniki ömr təyin edilir. Adətən, vakuum kəsiciyənin mexaniki ömr limiti, zəncirçəkəl-in yorgunluqa qədər dayandığı əməliyyatların sayı ilə müəyyən edilir.

Vakuum kəsiciyələrin mexaniki test edilməsi zamanı, zəncirçəkəl-i, anahtar cihazında gedəcək eyni işləmə parametrlərinə məruz qalması vacibdir. Bu parametrlər, tam səyahət (işləmə boşluğu və artıq səyahət), maksimum açılma sürəti, maksimum bağlanma sürəti və ivmələnme və yavaşalma effektlərini daxil edir. Zəncirçəkəl-i vakuum kəsiciyələrində test edilərsə, bu, bitmiş cihazın gedəcəyi bütün istehsal addımlarından keçirilməsini təmin edir. Məsələn, vakuum kəsiciyəl istehsalı üçün tələb olunan bütün istilikləndirilmə və soğutma dövrlərinə məruz qalmalıdır. Bu proseslər, zəncirçəkəl metalının təkmilləşdirilməsini təmin edəcək, bu da onun granulyar mikrostrukturu və, nəticədə, performans xüsusiyyətlərini dəyişəcəkdir.

Müxtəlif zəncirçəkəl-in mexaniki ömrü, yalnızca yuxarıda qeyd edilən işləmə parametrlərindən asılı deyil, onun özüne aid fiziki xüsusiyyətlərdən də asılıdır. Bunlar, istifadə olunan inoks ləvəzimin növü, uzunluğu, diametri, qalınlığı, burulma sayı və kontakt hərəkəti sona çatdıqdan sonra hərəkətin sönümü mövcuddur. Normal 30,000 əməliyyatı təmin edən və hətta vakuum kontaktorlar üçün 10^6 əməliyyatı aşan zəncirçəkəl dizayn etmək mümkündür. Amma, vakuum kəsiciyəl istehsalçılarının müxtəlif anahtar cihazlarının müəyyən edilən mexaniki ömrünü təmin etmək üçün çətin çalışmalara baxmayaraq, çox sayda vakuum kəsiciyəl, sahada qoyulduqda müəyyən edilən mexaniki ömrünü təmin etmir.Vakuum Kəsiciyələrin (VK) arızası səbəbləri haqqında daha çox məlumat almaq üçün, uyğun məqaləyə müraciət edin.

Vakuum kəsiciyəl dizayneri, istifadəçi, vakuum kəsiciyəl-i mekanizma içərisinə quraşdırarkən zəncirçəkəl-i tortlamaması üçün tədbirlər görməlidir. Tortlanmış zəncirçəkəl, onun mexaniki ömrünü ciddi şəkildə azalda bilər, hətta dizayn edilən ömründən daha az olacaq. İnce divarlı zəncirçəkəl, qalıcı tortulma olmadan qabaqcıl tortulma üçün tətbiq edilə bilən moment nisbətən aşağıdır, təxminən 8.5-11.5 Nm. Zəncirçəkəl-i tortlamadan qaçmaq üçün, dizayner, ona anti-tortulma bushing qoymalıdır. Bu bushing, onu kəsiciyənin son plitasına bağlı edərək sabitlənə bilər. Bushing-in daxili səthi, zəncirçəkəl-i ilə bağlı hərəkət edən mis (Cu) terminalın (Şəkil 2-də göstərilən kimi) hər hansı bir fırlanmasını qadağan etmək üçün formalanmış və ya keyway-a malikdir. Bushing materialı, metal və ya Nylatron kimi plastik ola bilər. Nylatron və Valox kimi plastik materiallardan istifadə edilərkən, diqqətli olunmalıdır. Bu materiallar, onların təsir edə biləcəyi maksimum icazə verilən temperatur məhdudlaşdırılmışdır. Məsələn, Nylatron üçün, 100,000 saatdan sonra onun gerilim qüvvəsinin 50%-ə azalması üçün təxminən 125°C (kısa müddətlik daha yüksək temperaturlar altında, cam lifi məzmunu səbəbindən deformasiya olmamalıdır), Valox DR48 üçün isə təxminən 140°C. Daha bahalı, daha yüksək temperatur plastikləri də mövcuddur, məsələn, "Ultem 2310 R."

Şəkil 2: Zəncirçəkəl Korunması üçün Anti-Tortulma Bushinglərinin Namunələri

Bu anti-tortulma bushinglər üçün istifadə olunan materialın maksimum icazə verilən temperaturu təxminən 180°C-dir. Bu limiti aşan temperaturlara bir saat qədər qısa müddət məruz qalmaqdadır, bu, onun ciddi deformasiya olmadan dayanmasına imkan verir.

Yüksək voltajlı körpülər üçün işləyən vakuum kəsiciyəl-lər üçün, daha uzun kontakt həcmi tələb olunur. Məsələn, 72.5 kV-da, təxminən 40 mm həcmi tələb olunur. Bu uzun həcmi təmin etmək üçün, zəncirçəkəl uyğun olaraq uzadılmalıdır. Amma, çox uzun zəncirçəkəl, hərəkət edərkən bərabərsiz açılır və bağlanır. Bunun nəticəsində, zəncirçəkəl-in daxili burulmaları, mis (Cu) terminalına toxuna bilər. Bu sürtünmə, zəncirçəkəl-in ömrünü ciddi şəkildə azalda bilər.

Bu problemi həll etmək üçün, daxili padlara malik xüsusi zəncirçəkəl inkişaf etdirilmişdir. Bu padlar, Cu terminalına uzanarak yıqlanmanın minimuma endirilmesini təmin edir. Şəkil 3, belə bir zəncirçəkəl dizaynının namunəsini göstərir.