چه اتفاقی میافتد وقتی برشکن خلاء از دست میدهد خلاء خود؟ نتایج واقعی آزمونها فاش شده است
وقتی که مختلک خلاء از خلاء خود محروم میشود، چه اتفاقی میافتد؟
اگر مختلک خلاء از خلاء خود محروم شود، سناریوهای عملیاتی زیر باید در نظر گرفته شوند:
باز شدن تماسها
عملیات بستن
بسته و به طور عادی کار میکند
باز شدن و قطع جریان عادی
باز شدن و قطع جریان خرابی
موارد الف، ب و ج نسبتاً ساده هستند. در این موقعیتها، سیستم عموماً توسط از دست دادن خلاء تأثیر نمیپذیرد.
با این حال، موارد د و ه نیاز به بحث بیشتری دارند.
فرض کنید که مداربر قطعکننده خلاء سهفازی در یک قطب از خلاء خود محروم شود. اگر بار تغذیهشده توسط قطعکننده خراب باشد یک بار متصل به مثلث (بدون زمین)، عملیات تغییر وضعیت منجر به خرابی نخواهد شد. اساساً، هیچ اتفاقی رخ نمیدهد. دو فاز سالم (به عنوان مثال، فاز ۱ و فاز ۲) موفق به قطع مدار میشوند و جریان در فاز خراب (فاز ۳) به طور طبیعی متوقف میشود.
وضعیت متفاوتی در بارهای زمینی رخ میدهد. در این حالت، قطع توسط دو فاز سالم منجر به توقف جریان در فاز خراب نمیشود. آتشک پایدار در فاز ۳ بدون چیزی برای خاموش کردن آن وجود دارد و این جریان تا زمان عملکرد محافظ پشتیبان ادامه دارد. نتیجه معمولاً خسارت فاجعهبار به قطعکننده است.
از آنجا که قطعکنندههای خلاء در محدوده ۳ تا ۱۵ کیلوولت عمدتاً در سیستمهای زمینی استفاده میشوند، اثرات یک مختلک خراب را سالها پیش در آزمایشگاه ما بررسی کردیم. ما به طور متعامد یک مختلک خلاء را به فشار جوی ("صاف") معرفی کردیم و سپس قطعکننده را به یک آزمون قطع کامل کوتاهمداری مورد آزمایش قرار دادیم.
همانطور که پیشبینی شده بود، "صاف" مختلک نتوانست خرابی در فاز مشخص شده را برطرف کند و تخریب شد. قطعکننده آزمایشگاهی پشتیبان موفق به برطرف کردن خرابی شد.
بعد از آزمون، قطعکننده از سلول تغییر دهنده خارج شد. آن به طور قابل توجهی کربنزده شده بود اما مکانیکی سالم بود. دود و کربن از قطعکننده و تغییر دهنده تمیز شد، واحد خراب جایگزین شد و قطعکننده دوباره به فضای داخلی قرار داده شد. بعد از چند ساعت، یک آزمون کوتاهمداری دیگر با موفقیت انجام شد. سالهای تجربه میدانی بعدی یافتههای این آزمایشهای آزمایشگاهی را تأیید کرد.
یکی از مشتریان ما، یک شرکت شیمیایی بزرگ، خرابیهای جداگانه در تنظیمات مدار مشابه (یکی با قطعکننده مغناطیسی هوا، یکی با قطعکننده خلاء) در دو تسهیلات مختلف در کشورهای مختلف تجربه کرد. هر دو یک تنظیم مدار مشترک و حالت خرابی مشترک داشتند: یک مدار پیوندی که منابع تغذیه در دو طرف قطعکننده غیر همزمان بودند و تقریباً دو برابر ولتاژ مجاز را روی شکاف تماس اعمال میکردند. این باعث خرابی قطعکننده شد.
این خرابیها ناشی از شرایط کاربردی که خطوط راهنمای ANSI/IEEE را نقض کرده و به طور قابل توجهی بالاتر از محدوده طراحی قطعکننده بودند. این موارد نشاندهنده یک نقص طراحی نیستند. با این حال، میزان خسارت آموزنده است:
در مورد قطعکننده مغناطیسی هوا، پوشش واحد به طور خشونتباری ترک خورد. سلولهای تغییر دهنده مجاور در دو طرف خسارتهای گستردهای را تجربه کردند که نیاز به بازسازی عمده داشتند. قطعکننده کاملاً خراب شد.
در مورد قطعکننده خلاء، خرابی به طور قابل توجهی کمتر خشونتبار بود. مختلک خلاء خراب جایگزین شد، محصولات آتشک (کربن) از قطعکننده و فضای داخلی تمیز شد و سیستم به خدمت بازگشت.
آزمایشهای گسترده آزمایشگاهی ما، که به طور معمول مختلکهای خلاء را به حدودشان میرسانیم، این نتایج واقعی را تأیید میکند.
اخیراً، چندین آزمون قدرت بالا در آزمایشگاه ما برای ارزیابی تلاشهای قطع با استفاده از "مختلکهای خلاء لیکدار" انجام شد. یک سوراخ کوچک (~۳ میلیمتر قطر) در پوشش مختلک حفر شد تا از دست دادن خلاء را شبیهسازی کند. نتایج فراوانی را نشان داد:
جریان عادی ۱,۳۱۰ آمپر (جریان مداوم مجاز: ۱,۲۵۰ آمپر) توسط یک قطب قطعکننده خلاء قطع شد. جریان از طریق "قطعکننده خراب" برای ۲.۰۶ ثانیه جریان داشت قبل از اینکه قطعکننده پشتیبان آزمایشگاه خرابی را برطرف کند. هیچ قطعهای خارج نشد، قطعکننده انفجار نکرد و فقط رنگ پوشش مختلک پوستهپوسته شد. هیچ خسارت دیگری رخ نداد.
قطب دوم همان قطعکننده تلاش کرد تا ۲۵ کیلوآمپر (جریان قطع مجاز: ۲۵ کیلوآمپر) را قطع کند. آتشک ۰.۶۰ ثانیه به طول انجامید قبل از اینکه قطعکننده آزمایشگاه خرابی را برطرف کند. آتشک یک سوراخ در طرف پوشش مختلک سوزاند. هیچ انفجار یا تکههای پروازی رخ نداد. ذرات درخشان از سوراخ خارج شدند، اما هیچ مولفه مکانیکی یا قطعکنندههای مجاور خراب نشدند. تمام خسارات به مختلک خراب محدود شد.
این آزمونها تأیید میکنند که پیامدهای خرابی یک مختلک خلاء به طور قابل توجهی کمتر از خرابیهای در تکنولوژیهای قطع دیگر هستند.
اما سوال واقعی این است که نه وقتی که خراب میشود چه اتفاقی میافتد بلکه احتمال خرابی چقدر است؟
نرخ خرابی مختلکهای خلاء بسیار پایین است. از دست دادن خلاء دیگر مسئله مهمی نیست.
در اوایل دهه ۱۹۶۰، مختلکهای خلاء به لیکهای پرآواز بودند—این یک مسئله بزرگ بود. طرحهای اولیه از جوینتهای لحیمکاری یا جوشکاری بین مواد متفاوت استفاده میکردند، بدون هیچ ماده آلی. دستسازی معمول بود، به ویژه با عایقهای شیشهای بوروسلیکات که نمیتوانستند دمای بالا را تحمل کنند.
امروزه، جوشکاری ماشینی و لحیمکاری فرن واگ قطعات با کنترلهای فرآیند بسیار دقیق استفاده میشود. تنها قطعه متحرک در یک مختلک خلاء تماس مسی است که از طریق یک بلوره فولاد ضدزنگ به صفحه پایانی متصل میشود. از آنجا که هر دو طرف بلوره جوشکاری شدهاند، نرخ خرابی این ختم متحرک بسیار پایین است—که نشاندهنده قابلیت اطمینان بالای قطعکنندههای خلاء مدرن است.
