آسیب‌پذیری و روشهای محافظت از جداکننده‌های ولتاژ بالا
مפסקهای فشار قوی به طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند و بنابراین افراد به مشکلات بالقوه که ممکن است با آنها رخ دهد، توجه زیادی می‌کنند. در میان انواع خرابی‌ها، فرسودگی مفصلی مפסקهای فشار قوی یک نگرانی اصلی است. در نظر گرفتن این وضعیت، این مقاله ترکیب مفصلی از مפסקهای فشار قوی، انواع فرسودگی و خرابی‌های ناشی از آن را تحلیل می‌کند. همچنین علل فرسودگی مفصلی مفصل‌ها را بررسی می‌کند و پایه‌های نظری و تکنیک‌های عملی محافظت از فرسودگی را مطالعه می‌کند.
1. مفصلی مفصل و تحلیل فرسودگی
1.1 ترکیب ساختاری مفصل‌های فشار قوی
مفصل فشار قوی از پنج بخش تشکیل شده است: پایه حمایتی، بخش رسانایی، عایق، مکانیسم انتقال و مکانیسم عمل. پایه حمایتی پایه ساختاری مفصل را تشکیل می‌دهد، تمامی اجزای دیگر را حمایت و ثابت می‌کند به عنوان یک واحد یکپارچه. بخش رسانایی اطمینان از هدایت موثر جریان در مدار را می‌دهد. عایق‌ها عایق الکتریکی بین قطعات زنده و قطعات زمین‌شده ایجاد می‌کنند. مکانیسم انتقال از طریق عایق حرکت را به تماس‌ها منتقل می‌کند، امکان عملیات باز و بسته شدن مفصل را فراهم می‌کند.
برای اطمینان از ایمنی، مفصل‌ها باید یک شکاف باز واضح داشته باشند و عایق قابل اعتماد بین تمام نقاط شکست وجود داشته باشد. مفصل‌های بیرونی باید تحت شرایط محیطی مختلف مانند باد، باران، برف، غبار و آلودگی هوا به صورت قابل اعتماد عملیات باز و بسته شدن را انجام دهند. علاوه بر این، یک قفل مکانیکی قابل اعتماد بین مفصل و مפסק زمین‌شده باید نصب شود تا اپراتورها دنباله عملیات ایمن را رعایت کنند.
به عنوان مثال، مفصل‌های فشار قوی نیاز به عملیات سریع در باز یا بسته شدن ندارند، بنابراین می‌توانند مستقیماً توسط موتور محرک شوند. در مقابل، مفصل‌های برش (فشار قوی یا ضعیف) برای اتصال یا قطع مدار تحت بار طراحی شده‌اند و باید سریعاً عمل کنند—باز یا بسته شدن آهسته یا تدریجی باعث ایجاد قوس الکتریکی می‌شود. بنابراین، مفصل‌های برش از موتورهای ذخیره‌کننده انرژی همراه با فنرهایی که انرژی جنبشی را ذخیره می‌کنند و در زمان لزوم به صورت فوری آزاد می‌شوند، استفاده می‌کنند.
1.2 طبقه‌بندی فرسودگی مفصل
بر اساس گزارش‌ها، فرسودگی مفصل‌های فشار قوی به طور کلی تحت تأثیر دما و رطوبت، آلاینده‌های جوی و غبار، خصوصیات مواد اجزا و فرآیندهای تولید قرار دارد. فلزات با آب و اکسیژن در جو واکنش نشان می‌دهند و دماهای بالا یا تغییرات دمایی روزانه قابل توجه واکنش را تسریع می‌کنند. رطوبت و دمای بالا فرسودگی فلزات را به طور قابل توجهی تشدید می‌کنند، که این موضوع فرسودگی را در مناطق چنینی بسیار شدید می‌کند.
آلاینده‌های جوی شامل مواد فرسودگی‌زا بسیار بالقوه‌ای هستند که با رطوبت روی سطح فلزات ترکیبات اسیدی الکترولیتی را تشکیل می‌دهند و بنابراین فرسودگی الکتروشیمیایی را تسریع می‌کنند. با توسعه سریع صنایع مصرف‌کننده انرژی در چین، آلودگی جوی وخیم‌تر شده، باران اسیدی شدیدتر شده و سطح آلاینده‌ها افزایش یافته که یک چرخه خودپرداز را ایجاد می‌کند که فرسودگی اجزای فلزی را تشدید می‌کند.
مواد خود یکی دیگر از عوامل اصلی تأثیرگذار بر فرسودگی است. برخی فلزات مقاوم به فرسودگی هستند، در حالی که برخی دیگر به فرسودگی ناشی از رطوبت آسیب‌پذیر هستند؛ بنابراین انتخاب ماده مستقیماً تعیین‌کننده آسیب‌پذیری نسبت به فرسودگی است. در طی فرآیند تولید، فشار نامساوی یا گرمایش می‌تواند به پتانسیل الکترودی نامساوی منجر شود که فرسودگی را تسریع می‌کند. به عنوان مثال، تیرهای پایه مفصل‌ها معمولاً با استفاده از روکش‌دهی داغ تولید می‌شوند، اما فرسودگی این تیرها رایج است—که به شرایط محیطی عملیاتی و کیفیت تولید در کارخانه مرتبط است.
اجزای کیفیت پایین ممکن است در طی عملیات تحت تأثیر باران اسیدی یا پاشش نمک واکنش‌های الکتروشیمیایی نشان دهند، که در نتیجه آسیب‌پذیری آنها در برابر تنش‌های خارجی، شکننده و شکسته می‌شوند، که ممکن است منجر به شکست کامل شود.
1.3 خرابی‌های ناشی از فرسودگی اجزای مفصل
از دیدگاه کوچک، فرسودگی ابتدا ظاهر محصول را تحت تأثیر قرار می‌دهد. فرسودگی شدید بیشترین مشکل گزارش شده توسط کاربران است، زیرا ظاهر رنگارنگی ناخوشایند احساس عدم ایمنی را ایجاد می‌کند. علاوه بر این، فرسودگی می‌تواند منجر به تغییر شکل یا کاهش ابعاد اجزای فلزی شود که می‌تواند منجر به آسیب یا شکست شود.
اجزای چرخان و زنجیره‌های انتقال ممکن است مسدود شوند؛ هر مسدودی در مکانیسم می‌تواند منجر به گیر کردن کل دستگاه شود، که در موارد شدید می‌تواند منجر به شکست پیوند شود.
فرسودگی همچنین می‌تواند مقاومت تماس را تا حدی افزایش دهد. مقاومت تماس بالاتر منجر به گرم شدن در نقاط تماس می‌شود که این امر به تسریع فرسودگی فلزی و افزایش خطر خرابی هدایت الکتریکی می‌انجامد. تأمین انرژی طولانی مدت در این شرایط می‌تواند منجر به سوختن شدید مدار مفصل فشار قوی شود که می‌تواند حوادث ایمنی الکتریکی با پیامدهای غیرقابل برگشتی را القا کند.
2. تحلیل نظری و عملی مفصل‌های فشار قوی
2.1 تحلیل فرسودگی اجزا
از آنجا که اجزای اصلی مفصل‌ها فلزی هستند، علل فرسودگی مفصل‌ها می‌تواند به طور کلی به عنوان علل فرسودگی فلزات درک شود. فرسودگی فلزات تحت تأثیر عوامل داخلی و خارجی است.
نظریاً، دما و رطوبت محیط تأثیر قابل توجهی بر نرخ فرسودگی شیمیایی فلزات دارد. علاوه بر این، ترکیب محلول‌هایی که با سطح فلز در تماس هستند و pH آنها نقش مهمی ایفا می‌کنند. این عوامل عمدتاً مرتبط با آلاینده‌ها و ذرات PM2.5ی که از جو به سطح فلز چسبیده‌اند هستند.
عوامل داخلی شامل خواص فیزیکی و شیمیایی و میکروساختار مواد فلزی است. اگر قطعه‌ای از یک ماده مستعد فرسودگی ساخته شده باشد، باید در نصب و موقعیت قرار دادن جداکننده دقت بیشتری به کار برده شود، از جمله انتخاب دقیق محل نصب آن. فلزات واکنش‌پذیر به راحتی الکترون از دست می‌دهند، که منجر به از دست دادن ماده یا فرسودگی گالوانیک می‌شود. بنابراین، فرسودگی جداکننده‌های بالا ولتاژ غیرقابل اجتناب است—فقط می‌توان آن را از طریق اتخاذ حداکثر تدابیر محافظتی کاهش داد.
به عنوان مثال، اتصالات دو طرف جداکننده بالا ولتاژ باید محکم و قابل اعتماد باشند تا از فرسودگی قطعات جلوگیری شود. اتصالات بین قطعات فلزی اساسی و بحرانی هستند و نیاز به توجه خاصی دارند.
2.2 روشهای محافظتی نظری
از دیدگاه داخلی، انتخاب مواد با مقاومت فرسودگی بالا برای قطعات فلزی—در حالی که سایر نیازهای عملکردی را برآورده می‌کند—محافظت اساسی علیه فرسودگی را فراهم می‌کند.
از دیدگاه خارجی، باید طراحی‌های ضدآب و محدودکننده تماس پیاده‌سازی شوند تا تماس بین قطعات فلزی و هوای مرطوب یا سایر عوامل نامساعد کاهش یابد، از مشکلاتی مانند انباشت آب و تماس زیاد با جو جلوگیری شود.
برای جداکننده کلی، باید از تدابیر مهر و موم و محافظت در محورهای چرخشی و انتقالی استفاده شود تا از مسدود شدن ناشی از شرایط آب و هوایی یا ورود آب جلوگیری شود. روکش‌های محافظ قابل اعتماد باید روی سطوح اعمال شوند؛ روکش‌های مختلف باید بر اساس نوع فلز، عملکرد قطعه و محیط کار انتخاب شوند، همیشه با تأکید بر ایمنی، کارایی عملیاتی و ارزش اقتصادی.
مواد رسانا که خارج از جداکننده‌ها اعمال می‌شوند باید با مشخصات قطعه مطابقت داشته باشند تا از افزایش مقاومت جلوگیری شود. وقتی فرسودگی کلی شدید می‌شود، واحد باید برای نگهداری تجزیه شود: سطوح تماس تمیز شوند، پیچ‌ها تنظیم شوند و قطعات خراب تعمیر یا جایگزین شوند.
استراتژی‌های محافظتی نظری پایه‌ای قوی برای پیشگیری عملی از فرسودگی فراهم می‌کنند، با اینکه نظریه و عمل به صورت نزدیک به هم مرتبط هستند و به تدریج یکدیگر را تقویت می‌کنند.
2.3 تکنیک‌های عملی محافظت از فرسودگی
معمولاً، تماس ثابت به منبع تغذیه متصل می‌شود و تماس متحرک به بار متصل می‌شود. اما برای جداکننده‌های نصب شده در کابین‌های دریافتی با ورودی کابلی، منبع تغذیه به طرف تماس متحرک متصل می‌شود—که این پیکربندی به طور معمول "تغذیه معکوس" نامیده می‌شود.
در نگهداری روتین، بازرسی‌های عمومی باید به طور منظم انجام شوند. این شامل تعمیرات کوچک یا ناگهانی است، معمولاً از طریق اصول مدیریت پویا و نگهداری روتین، با برنامه‌ریزی تعمیرات هدفمند برای نقص‌ها یا خطاها.
در نگهداری عمومی، تعمیرات بر اساس تجزیه انجام می‌شود، شامل بازرسی کامل تجهیزات با تمرکز خاص بر قطعات فلزی مستعد فرسودگی. قطعات خراب یا تعمیر یا تعویض می‌شوند با استفاده از تکنیک‌های مناسب.
باید مکانیزم‌های داخلی به طور دوره‌ای بازرسی و تمیز شوند. دستگیره‌ها و سایر اتصالات انتقالی باید تمیز، پلمپ و لیمو شوند. روکش‌های محافظ باید دوباره روی سطوح خارجی فرسوده اعمال شوند و دستگاه‌های لیمو و محافظت اضافی باید در محورهای چرخشی نصب شوند.
این روشهای نگهداری کلیدی باید به طور دقیق مطابق با مشخصات فنی و رهنمودهای سازنده انجام شوند تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات پس از خدمات عملکرد فنی اصلی خود را بازیابی می‌کنند. بر اساس علل فرسودگی مورد بحث در این مقاله، بازرسی‌های روتین باید به طور منظم در نقاط آسیب‌پذیر انجام شوند و نگهداری عمومی در فواصل مشخص انجام شود.
3. نتیجه‌گیری
جداکننده‌های بالا ولتاژ نقش مهمی در زندگی روزمره با حل مشکلات تغییر مدار دارند. اما فرسودگی این جداکننده‌ها می‌تواند منجر به پیامدهای جدی شود. بنابراین، باید از طریق تحقیقات نظری و اجرای عملی تدابیر محافظتی توسعه یافته تا کاربرد ایمن و قابل اعتماد جداکننده‌های بالا ولتاژ ترویج یابد.
