Vakuumpinna mõõtmine vakuumpärsivis mehaanilise rõhu jälgimise meetodil

Vakuumpäringute vakuumi oleku jälgimine

Vakuumpäringud (VP) on keskmise pingetase elektrisüsteemide peamine lõigamiseeskiri ja neid kasutatakse üha sagedamini madala, keskmine ja kõrgepingeliste süsteemides. VP suurendab oma tööd siis, kui säilitatakse sisemine rõhk allpool 10 hPa (kus 1 hPa võrdub 100 Pa või 0,75 torr). Enne väljastamist kontrollitakse VP-d, et nende sisemine rõhk oleks ≤10^-3 hPa.
VP töövõime on seotud selle vakuutasega, kuid see ei ole lihtsalt proportsionaalne sisemisele rõhule. Selle asemel saab VP-sisesest rõhust eristada kolme gruppi:

•    Madal rõhk: Allpool 10^-6 hPa
•    Keskmine rõhk: Umbes 10^-3 hPa kuni Pascheni miinimumrõhk
•    Kõrge rõhk: Tavaliselt viitab väljakummisele õhusse

Madala rõhu valdkonnas toimivad VP-d tõhusalt. Kuid keskmisel rõhul kaotavad mõlemad dielektrilised tugevused ja katkestusvõimed, mis jätkuvad "õhu poole" valdkonnas. Huvitavasti, kui dielektriline jõud on keskmisel rõhul madalam, paraneb see üsna veidi "õhu poole" valdkonnas - kuigi mitte madala rõhu valdkonna tasemele.
On oluline märkida, et ükski arutletud jälgimismeetod ei katta kogu VP-sisesed rõhud, alates madalast rõhust kuni õhu poole. Iga meetod rakendub kindlale valdkonnale, mis on selgitatud tekstis ja kokku võetud tabelis 1. Lisaks sõltub mõningate meetodite tõhusus VP disainist, ja mõned väljundid võivad olla mõjutatud gaaside koostisest ja rõhust, mis võivad lekke teel sisse pääseda, nagu õhk või GIS-lülitiandurites kasutatav SF6 gaas.

VP-de laiaulatuslik kasutamine keskmise pingetase lülitehnoloogias rõhutab välja vakuuterviklikkuse kinnitamise väljakutset, eriti pärast kümnendeid aastaid teenistuses. VP-de inspektorid, kes on töötanud rohkem kui 20 aastat, on andnud segaseid tulemusi. On oluline meeles pidada, et VP-d on suurema süsteemi ainult üks osa; mehaanilise mehhanismi, juhtvereki, vereki disaini ja muude elementide toimivus on samuti oluline VP-de tõhusa toimimise tagamiseks.

Tabel 1 annab kokkuvõtte nende jälgimismeetodite üldist kasutust SF6 keskkondades, koos praktiliste kaalutlustega nende kasutamiseks GIS-lülitianduritega. See tabel kirjeldab ka erinevate testmeetodite tulemusi, rõhutades keerukusi, mis on seotud VP-de pikaajalise usaldusväärsuse tagamisega mitmekesistes töötingimustes. Nende finesside mõistmine on oluline elektrisüsteemide, mis sõltuvad vakuumpäringute tehnoloogiast, toimivuse ja kestva käituse optimeerimiseks.

Vakuumpäringu oleku mõõtmine mehaanilise rõhu jälgimise abil

Õhurõhk avaldab vakuumpäringutes (VP) liiguvale terminaalile olulist sulgemisjõudu. Lülitiandurite kasutatavate VP-de puhul see jõud tavaliselt mitme sadame newtoni ulatuses. Kui VP-sises vakuutäielikult kaduneb, siis sisesekundarne rõhk võrdub välist õhurõhuga, mis oluliselt vähendab sulgemisjõudu ja muudab VP mehaanilist käitumist. Diagnostikumeetodid, mis põhinevad selle muutuse tuvastamisel, saavad tuvastada ainult siis, kui VP on täielikult vakuut kaotanud, st see on "õhu poole". Märgata, et isegi Pascheni miinimumrõhu lähedal on VP-sisesed rõhud piisavalt suured, et säilitada täielik sulgemisjõud.

Peamine meetod mehaanilise rõhu jälgimiseks

Mehaanilise rõhu jälgimise peamine lähenemisviis hõlmab lisandliku liigutava komponendi lisamist VP-le, kasutades soojeniku või sarnast mehhanismi (vt joonist 1). Kui vakuut täielikult kaduneb, liigub see lisandlik osa sisesekundarne ja väline rõhu võrdumise tõttu. Erinevalt liiguvast kontaktist, mis on piiratud lülitianduri mehhanismiga, on see lisandlik osa vaba liikuma. Tuvastussüsteem jälgib selle lisandliku osa asukoha muutusi ja reageerib vastavalt. Kasutatava tuvastussüsteemi sõltuvalt lubab see paigutus VP pidevat jälgimist. Lisandliku osa liikumine sõltub temaenda disainist, mitte kogu VP disainist, mis muudab selle meetodi rakendatavaks madala, keskmise ja kõrgepingeliste VP-de jaoks.
Praktilised kaalutlused

Kuigi teoreetiliselt võimalik, esineb väljakutseid, kui kasutada VP liiguvale terminaalile avaldatavat sulgemisjõudu vakuukaotuse tuvastamiseks. Tavaliselt avaldab õhurõhk VP liiguvale terminaalile mitme sadame newtoni jõudu, samas kui lülitiandur ise avaldab sulgemisjõudu mitme tuhande newtoni ulatuses. Seetõttu on raske tuvastada VP sulgemisjõudu vähendust lülitianduri mehhanilise käitumise kaudu, sest VP sulgemisjõud on suhteliselt väike võrreldes lülitianduri sulgemisjõuga. Vakuukontaktorites, kus kontaktorimehhanismilt avaldatav jõud on väiksem, võib olla võimalik diagnoositada täielik vakuukaotus mehaanilise käitumise kaudu.

Lisandliku liigutava osa ja tuvastussüsteemi kasutamine pakub praktilist lahendust VP-sisese vakuutase pidevale hindamiseks. See meetod pakub usaldusväärset viisi täieliku vakuukaotuse tuvastamiseks, kuigi see ei saa tuvastada osaliselt rõhukasvu VP-s. Siiski esindab see väärtuslikku tööriista, mis tagab VP-de terviklikkuse ja toimivuse erinevatel pingetasanditel ja rakendustes.

See meetod tagab, et kõik olulised vakuukaotused tuvastatakse kiiresti, võimaldades ajakohast hooldust või asendamist, mis parandab elektrisüsteemide, mis sõltuvad VP-tehnoloogiast, usaldusväärsust ja ohutust.

Taust vakuumpäringu jälgimiseks mehaanilise rõhu jälgimise meetodi abil

Mehaanilise rõhu jälgimismeetod hindab vakuumpäringu (VP) vakuuterviklikkust, tuvastades mehaanilise käitumise muutusi, mis on tingitud õhurõhu mõjust liiguvale terminaalile. See meetod pakub binäärmõõtmist, mis näitab, kas VP on vakuut kaotanud ja on "õhu poole". Rõhud, mis on lähedased Pascheni miinimumile ja muudele kriitilistele punktidele, kus VP töövõime hakkab halvenema, on liiga madalad, et põhjustada mingit tuvastatavat mehaanilist muutust selle meetodi abil.

Mehaanilise rõhu jälgimismeetodi eelised ja puudused

Eelised:
•    Sobivus: Meetod on tavaliselt sobiv erinevate eraldusmaterjalidega, sealhulgas SF6, öli ja taheline eraldus, kui praktikased küsimused, nagu ruumipiirangud ja valguse suunamine tuvastusseadmetesse, on lahendatud.
•    Optiline meetod: Optilise meetodi kasutamine võimaldab tuua mitteoptilised komponendid lülitehnika madala-pingelisse kompartimentti, mis võib parandada ohutust ja hoolduse lihtsust.
Puudused:
•    Paigalduse nõuded: Rõhu jälgimiseks vajalik liigutav osa tuleb paigaldada VP algse tootmisaja jooksul. Sedat ei saa juba ehitatud VP-dele hiljem paigaldada. Kuigi teoreetiliselt võimalik integreerida sellise funktsiooniga varustatud VP-d olemasolevatesse lülitianduritesse koos vajaliku jälgimisevarustusega, on praktilised väljakutsed, seotud lisandliku osa paigaldamisega olemasolevatesse paigutustesse, sageli teevad selle ebapraktiliseks.
•    Usaldusväärsuse küsimused: Mõõtmisvarustuse usaldusväärsus võrreldes VP-ga endaga esitab olulist riski. Lisatud liimamisosalised osad VP-le võivad luua uusi potentsiaalseid lekkeid ja võivad olla tundlikumad kahjustuste ees paigaldamisel, mis võivad viia vakuukaotusele.

Komponentide nõrged kohad:

• Optilised meetodid: Fiberoptika, mida kasutatakse tuvastussüsteemis, on tundlikud valejoondumise, paigaldamise käigus tekkinud kahjustuste ja kondenseerunud või tollimise tõttu tekkinud blokeerimise suhtes.

• Elektriline kontaktmeetod: Liigutuse tuvastamine elektriliste kontaktide kaudu nõuab VP lähedal energiatöötavat mikrokiirt, mis peab olema ka elektriliselt eraldatud. See toob kaasa mitmeid potentsiaalseid katkemoodi, sealhulgas mikrokiirdu usaldusväärsuse, eduka signaali edastamise, kiirdu energia tarvitamise ja elektrilise eralduse säilitamise probleeme.

Kokkuvõttes, kui mehaanilise rõhu jälgimismeetod pakub lihtsat viisi kinnitada, kas VP on täielikult vakuut kaotanud, siis sellega kaasneda märkimisväärsed piirangud. Need hõlmavad võimetust paigaldada olemasolevate VP-dele, lisatud komponentidega seotud usaldusväärsuse küsimusi ja praktilisi väljakutseid, seotud paigaldamisega ja töölepanemisega. Need tegurid on hädavajalikud, kui otsustatakse selle meetodi sobivuse üle konkreetsete rakenduste jaoks. Tugeva disaini ja rakendamise tagamine aitab vähendada mõningaid neist riske, parandades nii vakuumpäringute jälgimissüsteemide üldist usaldusväärsust ja tõhusust.