Röll bellow í vakuumstöðvarbrotum

Úrvísbúð og bellows

Með teknologískri framvindu og vaxandi virðingu fyrir loftslagsbreytingum hafa vakuum árskiptar orðið mikilvæg athugasemd í rafmagnsverkfræði.
Framtíðarrafmagnakerfi setja auknar kröfur um skiptaraðferð árskipta, með áherslu á hærri skiptahraða og lengri notkunartímabil. Í miðalstraums árskiptum hafa vakuum afbrot (VIs) orðið alþjóðleg valkostur. Þetta er vegna þess að notkun vakúms sem afbrotameðal býður ósamanfellt kostgjörðum innan þessa tilteknu notkunarbilis. Vakuum afbrot eru kernefni vakuum árskipta, og bellows spila mikilvægar og gagnlegar hlutverk innan vakuum afbrota.

Málm bellows eru búin til til að halda áfram hávakuum segul samkvæmt því að leyfa hliðrunarmótun flytandi rafmagnstengils innan afbrotakamans. En mekanísk líftími vakuum afbrotar er að mestu marki takmarkað af sögðu vakuum bellows. Í samhengi við framtíðar árskipti mun strákur eftir hraðari skiptaraðferð neitanlega leiða til hærri dynamska álagshluta. Þessi álag hækkva skölpanir bellows með stærri amplitúdu, sem þar með minnkar líftíma bellows. Auk þess, við áætlaðan hækkaðan tíðni skiptaraðferða í framtíðarrafmagnakerfi verður hermun vakuum bellows ómisjanlegt til að optimaera hönnunina og þannig auka mekanískan líftíma vakuum afbrot.

Hlutverk bellows í vakuum afbrotum

Bellows, sem oft eru framleidd úr þunnum rostfjarastals plötum, eru búin til til að auðvelda opningu og lokun tengilinga með því að tryggja að vakuumumhverfi verði haldið innan afbrotins.
Þráttaröð bellows er aðalþáttur sem ákvarðar mekanískan líftíma vakuum afbrot. Hver opning og lokun tengilinga gerir bellows undir álag, sérstaklega falangarnar sem eru næst endapunktum. Ásamt beinnu mekanísku álagi frá verkunarmótun fer bellows einnig í skölpanir eftir lokun tengilinga. Þessar skölpanir leggja við að nútími og brottnám bellows yfir tíma.
Mynd 1 sýnir ákveðinn gerð bellows fyrir vakuum afbrot framleidd af Sigma-Netics fyrirtæki.

Mynd 1: Bellows fyrir vakuum afbrot af Sigma-Netics fyrirtæki

Mekanískan líftíma vakuum afbrot er áhrifalega áhrifað af nokkrum mikilvægum tengilingahreyfingaramerkingum:

• Staðbundið tengilingarhreyfing eða bil: Þetta ákvarðar fjarskipt milli tengilinga á lokun, sem hefur áhrif á rafmagnsskydd og bogaslá.

• Opnings- og lokunarahraði: Hraðari hraðar geta hækkt skiptaraðferð en setja einnig hærri dynamska álag á hluti, eins og bellows.

• Hreyfingardemping á lokun opningar og lokunar: Nóg dämping er nauðsynleg til að minnka skölpanir og læsa mekanískt álag á bellows og öðrum hlutum.

• Yfirflutt og afturbogun á opningu: Þessi atburðir geta valdið auknum nútími og brottnám tengilinga og bellows, sem getur stytt heildarlíftíma.

• Setningarröðun: Hvordan vakuum afbrot er sett upp getur áhrif haft á dreifingu áfanganna á lokun, sem hefur áhrif á mekanískan líftíma bellows.

• Tengilingabogun á lokun: Of mikil tengilingabogun getur valdið bogaskiptingum og auknu álagi á bellows, sem læsar prestandu yfir tíma.

Bellows spila tvöfaldt hlutverk í vakuum afbrotum. Þau leyfa hreyfingu flytandi tengils samkvæmt því að halda vakuumsegul. Byggt úr rostfjaraliti, venjulega með þykkt á um 150 µm, eru þau búin til til að standa mot harðar unniðarkröfur innan afbrotins. Þrjár gerðir bellows hafa verið framleiddar og notaðar í vakuum afbrotahönnun:

• Samfelluhydradformuð bellows: Þessi eru formuð án sjónarmerkjandi samfella, sem getur býst við bætt heillibirtingu og prestandu.

• Samfellselduð hydradformuð bellows: Framleidd með samfellseldun eftir hydradformun, jafna kostnað og prestandu kröfur.

• Bellows gerð úr ljótt eldstöðugum stálplötum: Byggt með eldsambinding þunnera stálplátar, þau búa til kostefna lausn fyrir ákveðin notkun.

Nánari upplýsingar um hönnun og prestandu bellows má finna í EJMA staðlar.

Einn endi bellows er fastur með smeltu til endaplötunar vakuum afbrot, en annar endi er smeltaður til flytanda endapunkts og færir sig saman við honum við opningu og lokun tengilinga. Í vakuum afbroti er bellows gerð undir snertihreyfingu á lokun tengilinga. Opningshraði flytanda tengils getur hratt hækkað frá 0 m/s upp í 2 m/s í undir 100 µs. Á lok tengilingarhreyfingar, hvort sem það er opning eða lokun, stoppar flytandi endi bellows brátt.

Tíðni þessa opninga- og lokunaraðgerða breytist eftir verkunartíma. Í sumum tilvikum geta þeir orðið margir, en í öðrum sjaldgæfir. Hreyfing geislad á bellows er langt frá að vera jöfn, og er algengt að bellows skölpi mörg sinnum á lok eitt opninga- eða lokunaraðgerð. Fyrir þá sem vilja greina þessa bellows hreyfingu, hefur almenn greiningargerð verið til að ákvarða dynamsk álag sem bellows fer undir við snertihreyfingu.

Flestir framleiðendur vakuum afbrotakaupa bellows frá þekktum bellows framleiðendum og vinna saman við þeim til að ná áætluðum líftíma bellows. Þetta er venjulega gert með því að innleiða bellows í praktískt vakuum afbrot og framkvæma mekanísk líftímapróf á tölfræðilega merkilegum fjölda prófprófa vakuum afbrot. Þá getur verið gefin ákveðin mekanísk líftíma vakuum afbrot með þessu bellows með Weibull greiningu. Venjulega er mekanísk líftímamörk vakuum afbrot ákvarðað af fjöldi aðgerða sem bellows getur stundað áður en þráttarfel færst.

Þegar prófað er mekanísk vakuum afbrot, er mikilvægt að bellows séu settar undir sama verkunarskilyrði sem þeim ætti að fara í skiptaraðgerð. Þessi skilyrði innihalda heildarferð (verkunargap plús yfirferð), hámarksopningshraða, hámarkslokunshraða, og áhrif hröðunar og hækkunar. Próf bellows innan vakuum afbrota tryggir að þau fara í allar framleiðsluskref sem lokið efni mun fara í. Til dæmis, ætti að setja þau undir allar hita- og külunarkringlur sem vakuum afbrot framleiðsla nýtur. Þessi ferli munu ótvíst elda málm bellows, breyta grannmikrostofn hans og, sem eftirfarandi, prestandu eiginleika hans.

Mekanískan líftíma ákveðins bellows fer ekki bara eftir ofan nefndum verkunarskilyrðum heldur einnig eftir eigin fysískum eiginleikum. Þessir innihalda gerð rostfjaralitsins, lengd, þvermál, þykkt, fjöldi falanga, og förmun til að dæmpa hreyfingu eftir lokun tengilinga. Er hægt að hönnu bellows sem geta fullnægjandi framkvæmt vanalegu 30.000 aðgerðir sem krafist er af flestum vakuum árskiptum og vakuum endurnotendum, og jafnvel hækka yfir 10^6 aðgerðir fyrir vakuum tengingar. En til mótsværis, tiltekin vakuum afbrot kemur ekki oft í samræmi við áætlaðan mekanískan líftíma þegar þau eru sett í verk.Fyrir frekari innsýn í orsökum misfalla vakuum afbrot (VIs), sjá viðeigandi grein.

Hönnuður vakuum afbrotar verður að taka varnarmál til að forðast því að notandinn snýti bellows við setningu vakuum afbrot í verkun. Snúið bellows getur hatt víðtæklega mekanískan líftíma, mögulega niður í mindre en 1% af hönnuðu líftímanum. Kraftur sem má leggja á þynnu vegg bellows í vakuum afbrot fyrir fast snúning er sátt, um 8.5–11.5 Nm. Til að forðast snúning bellows, ætti hönnuðurinn að setja inn snúningsverndar busing. Þessi busing getur verið festur á endaplötuna af afbrotinu. Innri flatarmál busingarinnar er formuð eða hefur lykill til að forðast snúning flytanda kopar endapunkts sem er festur við bellows (svo sem sýnt er í Mynd 2). Busingarefni getur verið málm eða plast eins og Nylatron. Við notkun plast efna eins og Nylatron og Valox skal vera vark. Þessi efni geta aðeins verið notað í notkun sem hefur takmarkaða hámarksloftþrýsting. Til dæmis, fyrir Nylatron, er hiti sem tenstuþrýstinginn er læstur niður í 50% eftir 100.000 klst um 125°C (getur stundað hærri hita fyrir stutt tímabil án misvirkju vegna glasfiber efnis), og fyrir Valox DR48, er hann um 140°C. Það eru einnig dýrari, hærra hita plast til boða, eins og “Ultem 2310 R.”

Mynd 2: Dæmi um Snúningsverndar Busingar fyrir Bellows Vernd

Efni notað fyrir þessa snúningsverndar busingar hefur hámarksloftþrýsting um 180°C. Getur stundað stutt tímabil (um 1 klst) yfir þetta takmörk án merkilegrar misvirkju.

Fyrir vakuum afbrot sem vinna við hærri árskiptaspenna, er lengri tengilingarferð nauðsynleg. Til dæmis, við 72.5 kV, er ferð um 40 mm nauðsynleg. Til að tryggja þessa ferð, verður bellows að verða lengri. En mjög löng bellows opna ekki og lokast jafnt. Þeim fer ekki jafnt, heldur snúa þeim í hreyfingu. Þess vegna geta innri falangar bellows komið í snertingu við kopar (Cu) endapunkt. Þessi snerting getur valdið stóru brottnámi bellows.

Til að leysa þetta mál, hafa verið búin til sérstök bellows með innri pöddum. Þessar pöddar slái á Cu endapunkt, sem minnkar brottnám. Dæmi um slíka bellows hönnun er sýnt í Mynd 3.