Ujenzi wa bellows katika vacuum interrupters
Utangulizi kuhusu Vifaa vya Kutumia Namba na Mabellows
Kwa mabadiliko ya teknolojia na maongezi yaliyotokana na majanga ya ukame duniani, vibofu vya kutumia namba vimekuwa muhimu katika eneo la uhandisi wa umeme.
Mipango ya miguu ya umeme ya baadaye yanapata matarajio ya ngumu zaidi kuhusu ufanisi wa kubadilisha vibofu, khususan kwa kufikiria viwango vya haraka zaidi na muda wa kutumika wa kuongezeka. Katika vibofu vya kiwango cha chini, vifaa vya kutumia namba (VIs) vimekuwa vya utaratibu mkubwa. Hii ni kwa sababu kutumia namba kama chombo cha kubadilisha inatoa faida isiyo na kushindwa kwenye vipimo hivi vya kutumika. Chombo muhimu la bifu la kutumia namba ni vifaa vya kutumia namba, na mabellows yanachukua nafasi muhimu na ya faida ndani ya vifaa vya kutumia namba.
Mabellows ya chuma yameundwa ili kudhibiti uzimu mzuri kabisa wa namba wakati wanaweza kusimamia mzunguko wa kitu cha umeme kilicho kimara ndani ya chumba cha kubadilisha. Lakini, muda wa kutumika wa mekaaniki wa vifaa vya kutumia namba unategemea sana kwa sababu ya mabellows ya namba. Katika muktadha wa vibofu vya baadaye, kutafuta viwango vya haraka zaidi litakuwa na athari ya kuongeza mizigo ya kuvunjika. Mizigo haya yanaweza kutatengeneza mabellows kwa ukubwa zaidi, kwa hivyo kukurutisha muda wa kutumika wa mabellows. Pia, tangu tarakimu za kutumia vibofu vitakavyoongezeka katika miguu ya umeme ya baadaye, kutambua mabellows ya namba imekuwa muhimu kwa ajili ya kutathmini uundaji wake na, kwa hiyo, kuongeza muda wa kutumika wa mekaaniki wa vifaa vya kutumia namba.
Nafasi ya Mabellows Katika Vifaa vya Kutumia Namba
Mabellows, mara nyingi yanayojengwa kutoka kwa vitufe vidogo vya chuma, yanatumika kusaidia kufungua na kufunga mashambulizi wakati hii huendelea kudhibiti mazingira ya namba ndani ya chombo cha kutumia namba.
Uwezo wa mabellows wa kupigana na upasuaji unaingilia sana muda wa kutumika wa mekaaniki wa vifaa vya kutumia namba. Kila mara mashambulizi yanafunguliwa au yanafunga, mabellows hupata mizigo, hasa sehemu za karibu na mwisho. Pamoja na mizigo ya moja kwa moja kutokana na mzunguko wa kazi, mabellows pia huwasiliana na mizigo ya baada ya kazi mara tu mashambulizi yanastahimili. Mizigo haya yanaweza kuboresha upasuaji wa mabellows, kwa hivyo kuongeza mchuzi wake kwa muda.
Tabeli 1 inaelezea aina fulani ya mabellows ya vifaa vya kutumia namba vilivyotengenezwa na kampani ya Sigma-Netics.
Tabeli 1: Mabellows ya Vifaa vya Kutumia Namba kutoka kwa Kampani ya Sigma-Netics
Muda wa kutumika wa mekaaniki wa vifaa vya kutumia namba unategemea sana kwa sababu za mashambulizi ya muhimu:
Mzunguko wa thamani ya kawaida au faragha: Hii hutegemelea umbali ambao mashambulizi huwahiri kati ya kazi, kusababisha usalama wa umeme na uwezo wa kupiga namba.
Viwango vya kufungua na kufunga: Viwango vya haraka zinaweza kuboresha ufanisi wa kubadilisha lakini pia kunipa mizigo ya kuvunjika zaidi kwa vyanzo, ikiwa ni mabellows.
Kudhibiti mzunguko wa mwisho wa kufungua na kufunga: Kudhibiti vizuri ni muhimu ili kupunguza madhoori na kupunguza mizigo ya mekaaniki kwa mabellows na vyanzo mengine.
Kugonga na kurudi nyuma kati ya kufungua: Matukio haya yanaweza kuboresha upasuaji wa mashambulizi na mabellows, kwa hivyo kuongeza muda wa kutumika.
Uwezo wa kutumika: Jinsi vifaa vya kutumia namba vinavyoungwa vinaweza kubadilisha mizigo ya kazi, kwa hivyo kuongeza muda wa kutumika wa mekaaniki wa mabellows.
Kujishtuka kati ya kufunga: Kujishtuka kwa wingi inaweza kuongeza mizigo ya mabellows, kwa hivyo kuboresha mchuzi wake kwa muda.
Mabellows yanajihusisha na nafasi mbili katika vifaa vya kutumia namba. Yanaweza kusimamia mzunguko wa mashambulizi kilicho kimara wakati wanadhidi uzimu mzuri kabisa wa namba. Yameundwa kutoka kwa chuma cha stainless, mara nyingi na uzito wa takriban 150 µm, ili kudhibiti masharti magumu ya kazi ndani ya chombo. Tatu aina za mabellows zimeingia kwa ufanisi katika undaji wa vifaa vya kutumia namba:
Mabellows yenye uundaji wa hydroformed isiyenye namba: Hizi yameundwa bila namba zenye onyo, inaweza kuongeza integriti na ufanisi.
Mabellows yenye uundaji wa hydroformed yenye namba: Zimeundwa kwa kujenga namba baada ya kufanya uundaji wa hydroformed, zinazobalanshi gharama na mahitaji ya ufanisi.
Mabellows yenye washers duni sana yenye chuma: Zimeundwa kwa kujenga washers duni sana pamoja, zinatoa suluhisho la gharama kwa baadhi ya matumizi.
Maelezo kamili kuhusu uundaji na ufanisi wa mabellows yanapatikana katika Vitolezo vya EJMA.
Mwisho mmoja wa mabellows unahifadhiwa kwa kutosha kwa kujenga namba iliyopewa kwenye platfoamu ya mwisho ya vifaa vya kutumia namba, na mwisho mwingine unahifadhiwa kwa kujenga namba iliyopewa kwenye terminali inayozunguka na inayozunguka pamoja nayo wakati mashambulizi yanafunguliwa na yanafunga. Katika vifaa vya kutumia namba, mabellows huwasiliana na mzunguko wa kivijana wakati mashambulizi yanafanya kazi. Viwango vya kufungua ya mashambulizi yanaweza kusongesha haraka kutoka 0 m/s hadi ingapi 2 m/s kwa muda wa chache zaidi ya 100 µs. Mwishoni mwa mzunguko wa mashambulizi, ya kufungua au kufunga, mwisho mwingine wa mabellows hupunguza kwa haraka
Taraka ya matumizi haya ya kufungua-kufunga huwa tofauti kulingana na muda wa kutumika. Mara nyingi, yanaweza kutokea mara nyingi, na mara nyingine wanaweza kuwa machache. Mzunguko unayopatikana kwa mabellows ni mbaya sana, na ni rahisi kwa mabellows kusonga mara nyingi kwa mzunguko moja tu wa kufungua au kufunga. Kwa wale ambao wanataka kuchunguza mzunguko huu wa mabellows, njia ya kwanza imeundwa kwa kutosha ili kuchukua mizigo ya dinamiki ambayo mabellows hupata kwa mzunguko wa kivijana.
Wengi wa wateja wa vifaa vya kutumia namba wanapata mabellows kutoka kwa wateja wa mabellows wenye utaratibu, na wanajihusisha nao kwa kutosha ili kupata muda wa kutumika wa mabellows uliyotaka. Hii inaweza kufanyika kwa kuingiza mabellows kwenye vifaa vya kutumia namba ya kutosha na kufanya majaribio ya muda wa kutumika kwa idadi ya kutosha ya sampuli za vifaa vya kutumia namba. Muda wa kutumika wa kutokana kwa mabellows unaweza kutolewa kwa vifaa vya kutumia namba kwa kutumia uchanganuzi wa Weibull. Mara nyingi, muda wa kutumika wa vifaa vya kutumia namba unategemea idadi ya matumizi ambazo mabellows yanaweza kusikia kabla ya kufikia hatari ya kupungua.
Wakati wa kutathmini vifaa vya kutumia namba kwa njia ya mekaaniki, ni muhimu kusubiri mabellows kwa masuala ya kazi ambayo itasikia katika kifaa cha kutumika. Masuala haya yanajumuisha safari nzima (faragha ya kazi na faragha ya zaidi), viwango vya juu vya kufungua, viwango vya juu vya kufunga, na athari za kusonga na kurekebisha. Kutathmini mabellows ndani ya vifaa vya kutumia namba husaidia kuhakikisha kwamba yanasikia michango yote ya kujenga ambayo chombo cha kifaa kitaliona. Kwa mfano, inapaswa kusikia joto na baridi zote yanayohitajika kwa kutengeneza vifaa vya kutumia namba. Miundombinu haya yanaweza kusubiri chuma cha mabellows, kubadilisha ubora wake na, kwa hiyo, ufanisi wake.
Muda wa kutumika wa mabellows fulani unategemea sana kwa sababu za masuala ya kazi yaliyoelezwa hapo juu, lakini pia kwa tabia zake mwenyewe. Hizi zinajumuisha aina ya chuma cha stainless kilichotumiwa, urefu, kipenyo, uzito, idadi ya convolutions, na uwezo wake wa kudhibiti mzunguko mara tu mashambulizi yanastahimili. Ni inawezekana kujenga mabellows yanayoweza kutekeleza matumizi safi 30,000 yanayohitajika kwa vibofu vya circuit breaker na vacuum reclosers, na hata kuepuka 10^6 matumizi kwa contactors ya namba. Hata hivyo, ungependa vifaa vya kutumia namba kufanya kazi kwa muda wa kutumika uliyotakikana, wengi wa vifaa vya kutumia namba hawapougi muda wa kutumika wao wakati wanatumika kwenye ardhi.Kwa maelezo zaidi kuhusu sababu za kutokufanya kazi kwa Vifaa vya Kutumia Namba (VIs), tafadhali angalia maandiko maalum.
Msimamizi wa vifaa vya kutumia namba anapaswa kuchukua hatua za kuhakikisha kwamba mtumiaji haukutumia mabellows wakati akijaunganisha vifaa vya kutumia namba kwenye mfumo. Mabellows yenye ukuaji wa mzunguko wanaweza kushinda muda wa kutumika wa mekaaniki, inaweza kuwa chini ya asilimia 1% ya muda uliyoundwa. Nguvu ambayo inaweza kutumika kwenye mabellows yenye upande wa chache kwenye vifaa vya kutumia namba kabla ya kufikia ukuaji wa mzunguko ni chache, takriban 8.5–11.5 Nm. Ili kupunguza ukuaji wa mabellows, msimamizi anapaswa kuingiza bushing ya anti-twist ndani yake. Bushing hii inaweza kuhifadhiwa kwa kuihifadhi kwenye platfoamu ya mwisho ya vifaa. Urefu wa ndani wa bushing unaweza kuwa na akili au keyway ili kupunguza mzunguko wowote wa terminali ya copper inayozunguka inayohusika na mabellows (kama inavyoonyeshwa kwenye Tabeli 2). Chanzo cha bushing linaweza kuwa chuma au plastiki kama Nylatron. Wakati kutumia plastiki kama Nylatron na Valox, inahitajika kujitunza. Changamoto hizi zinaweza kutumika kwenye matumizi ambapo joto linalowezekana liko chache. Kwa mfano, kwa Nylatron, joto ambalo lengo lake la kuwa na nguvu ya kuongeza inaweza kupungua hadi asilimia 50 baada ya saa 100,000 ni takriban 125°C (inaweza kutumika kwa joto kwa muda mfupi bila kuongeza kutokana na chuma cha fiber glass chake), na kwa Valox DR48, ni takriban 140°C. Kuna plastiki zingine zenye joto zaidi zinazopo, kama vile "Ultem 2310 R."
Tabeli 2: Mfano wa Bushings za Anti-twist kwa Ulinzi wa Mabellows
Chanzo cha bushing hii linaweza kutumika kwa joto linalowezekana la takriban 180°C. Inaweza kutumika kwa muda mfupi (takriban saa moja) kwenye joto zaidi ya hii bila kuongeza kwa wingi.
Kwa vifaa vya kutumia namba vinavyotumika kwenye viwango vya juu vya vibofu, mzunguko mrefu wa mashambulizi unahitajika. Kwa mfano, kwenye 72.5 kV, mzunguko wa takriban 40 mm unahitajika. Ili kukabiliana na mzunguko huu, mabellows yanapaswa kuongezeka kwa urefu. Lakini, mabellows yenye urefu mwingi hayawezi kufungua na kufunga kwa njia ya kutosha. Badala yake, yanaweza kusonga kwa njia ya kivijana. Kwa hivyo, convolutions za ndani za mabellows zinaweza kusikia terminali ya copper (Cu). Sikio hiki linaweza kuboresha mchuzi wa mabellows.
Ili kukabiliana na tatizo hili, mabellows maalum yenye pads ndani yao yameundwa. Pads hizi husesha kwenye terminali za Cu, kuboresha upasuaji. Mfano wa undaji wa mabellows kama huo unaelezwa kwenye Tabeli 3.
