یک مقاله برای درک نحوه انتخاب پارامترهای مکانیکی شیرهای برش خلأ
1. فاصل تماس مجاز
هنگامی که دستکش برش خلاء در وضعیت باز است، فاصله بین تماس‌های متحرک و ثابت در داخل میان‌بُر خلاء به عنوان فاصله تماس مجاز شناخته می‌شود. این پارامتر توسط چند عامل تحت تأثیر قرار می‌گیرد، از جمله ولتاژ اسمی دستکش برش، شرایط عملیاتی، طبیعت جریان قطع، مواد تماس و قدرت الکتریکی خلاء. این پارامتر عمدتاً به ولتاژ اسمی و ماده تماس بستگی دارد.
فاصله تماس مجاز به طور قابل توجهی بر عملکرد عایقی تأثیر می‌گذارد. با افزایش فاصله از صفر، قدرت الکتریکی بهبود می‌یابد. با این حال، پس از نقطه‌ای خاص، افزایش بیشتر فاصله نتایج کاهشی در عملکرد عایقی ایجاد می‌کند و ممکن است عمر مکانیکی میان‌بُر را به شدت کاهش دهد.
بر اساس تجربیات نصب، عملیات و نگهداری، محدوده‌های معمول فاصله تماس مجاز عبارتند از:
6 کیلوولت و زیر آن: 4-8 میلی‌متر
10 کیلوولت و زیر آن: 8-12 میلی‌متر
35 کیلوولت: 20-40 میلی‌متر
2. سفر تماس (سفر اضافی)
سفر تماس باید به گونه‌ای انتخاب شود که حتی پس از افت تماس، فشار تماس کافی حفظ شود. همچنین این سفر انرژی جنبشی اولیه را برای تماس متحرک در زمان باز شدن فراهم می‌کند، سرعت اولیه باز شدن را افزایش می‌دهد تا اتصالات لحیم شده را بشکند، زمان قوس الکتریکی را کاهش دهد و بازیابی الکتریکی را تسهیل کند. در زمان بسته شدن، این سفر اجازه می‌دهد تا فنر تماس بافت ملایمی فراهم کند و ارتعاش تماس را کاهش دهد.
اگر سفر تماس خیلی کم باشد:
فشار تماس کافی پس از افت تماس
سرعت اولیه باز شدن پایین، تأثیر بر ظرفیت قطع و پایداری حرارتی
ارتعاش و لرزش شدید در زمان بسته شدن
اگر سفر تماس خیلی زیاد باشد:
انرژی بسته شدن مورد نیاز بیشتر
کاهش قابلیت اطمینان عملیات بسته شدن
معمولاً، سفر تماس 20٪-40٪ از فاصله تماس مجاز است. برای دستکش‌های برش خلاء 10 کیلوولت، این مقدار معمولاً 3-4 میلی‌متر است.
3. فشار عملیاتی تماس
فشار عملیاتی تماس‌های دستکش برش خلاء تأثیر قابل توجهی بر عملکرد دارد. این فشار مجموع نیروی خودبسته شدن ذاتی میان‌بُر خلاء و نیروی فنر تماس است. انتخاب مناسب باید چهار شرط را برآورده کند:
حفظ مقاومت تماس در حدود مشخص شده
برآورده کردن نیازهای تست پایداری دینامیکی
کاهش ارتعاش در زمان بسته شدن
کاهش ارتعاش در زمان باز شدن
بسته شدن تحت جریان کوتاه مدار شدیدترین شرایط است: جریان‌های قبل از قوس الکتریکی نیروی دفع الکترومغناطیسی ایجاد می‌کنند که باعث ارتعاش تماس می‌شود، در حالی که سرعت بسته شدن در حداقل خود است. این سناریو به طور حیاتی آزمایش می‌کند که آیا فشار تماس کافی است یا خیر.
اگر فشار تماس خیلی کم باشد:
زمان ارتعاش بسته شدن بیشتر
مقاومت بیشتر مدار اصلی، که منجر به افزایش دما در عملیات مداوم می‌شود
اگر فشار تماس خیلی زیاد باشد:
افزایش نیروی فنر (چون نیروی خودبسته شدن ثابت است)
نیاز به انرژی بسته شدن بیشتر
تأثیر و ارتعاش بیشتر بر میان‌بُر خلاء، که می‌تواند باعث آسیب شود
در عمل، نیروی الکترومغناطیسی تماس نه تنها به جریان کوتاه مدار بلکه به ساختار تماس، اندازه، سختی و سرعت باز شدن بستگی دارد. رویکرد جامع ضروری است.
داده‌های تجربی فشار تماس بر اساس جریان قطع:
12.5 کیلوآمپر: 50 کیلوگرم
16 کیلوآمپر: 70 کیلوگرم
20 کیلوآمپر: 90-120 کیلوگرم
31.5 کیلوآمپر: 140-180 کیلوگرم
40 کیلوآمپر: 230-250 کیلوگرم
4. سرعت باز شدن
سرعت باز شدن به طور مستقیم بر نرخ بازیابی قدرت الکتریکی پس از صفر شدن جریان تأثیر می‌گذارد. اگر بازیابی قدرت الکتریکی کندتر از افزایش ولتاژ بازیابی باشد، ممکن است قوس الکتریکی دوباره روشن شود. برای جلوگیری از روشن شدن مجدد و کاهش زمان قوس الکتریکی، سرعت باز شدن کافی ضروری است.
سرعت باز شدن عمدتاً به ولتاژ اسمی بستگی دارد. برای ولتاژ و فاصله تماس ثابت، سرعت مورد نیاز با جریان قطع، نوع بار و ولتاژ بازیابی متفاوت است. جریان‌های قطع بالاتر و جریان‌های ظرفیتی (با ولتاژ بازیابی بالا) نیاز به سرعت باز شدن بالاتری دارند.
سرعت باز شدن معمول برای دستکش‌های برش خلاء 10 کیلوولت: 0.8-1.2 متر بر ثانیه، گاهی اوقات بیش از 1.5 متر بر ثانیه.
در عمل، سرعت اولیه باز شدن (که در چند میلی‌متر اول اندازه‌گیری می‌شود) تأثیر بیشتری بر عملکرد قطع دارد نسبت به سرعت متوسط. دستکش‌های با عملکرد بالا و دستکش‌های برش خلاء 35 کیلوولت معمولاً این سرعت اولیه را مشخص می‌کنند.
اگرچه سرعت بالاتر مزیت‌هایی دارد، سرعت بیش از حد باعث افزایش ارتعاش و سفر اضافی می‌شود، که تنش‌های مکانیکی را بر روی بلف و مکانیسم افزایش می‌دهد و منجر به خستگی زودرس و نشت می‌شود. همچنین تنش مکانیکی بر روی مکانیسم را افزایش می‌دهد و خطر خرابی قطعات را افزایش می‌دهد.
5. سرعت بسته شدن
به دلیل قدرت الکتریکی ساکن بالای میان‌بُر خلاء در فاصله اسمی، سرعت بسته شدن به طور قابل توجهی کمتر از سرعت باز شدن است. سرعت بسته شدن کافی برای کاهش فرسایش الکتریکی قبل از قوس و جلوگیری از لحیم شدن تماس‌ها ضروری است. با این حال، سرعت بسته شدن بیش از حد باعث افزایش انرژی بسته شدن و تأثیر بیشتر بر میان‌بُر می‌شود و عمر مفید آن را کاهش می‌دهد.
سرعت بسته شدن معمول برای دستکش‌های برش خلاء 10 کیلوولت: 0.4-0.7 متر بر ثانیه، تا 0.8-1.2 متر بر ثانیه در صورت نیاز.
6. زمان ارتعاش بسته شدن
زمان ارتعاش بسته شدن یک شاخص کلیدی از عملکرد دستکش برش خلاء است. این زمان توسط فشار تماس، سرعت بسته شدن، فاصله تماس، ماده تماس، طراحی میان‌بُر، ساختار دستکش و کیفیت نصب/تنظیم تأثیر پذیرفته است.
زمان ارتعاش کمتر نشان‌دهنده عملکرد بهتر است. ارتعاش بیش از حد باعث فرسایش الکتریکی شدید، افزایش خطر ولتاژ بالا و ممکن است منجر به لحیم شدن تماس‌ها در عملیات کوتاه مدار یا تغییر ظرفیت و آزمایش‌های پایداری حرارتی شود. ارتعاش طولانی همچنین خستگی بلف را تسریع می‌کند.
برای دستکش‌های برش خلاء 10 کیلوولت با تماس‌های مس-کروم، زمان ارتعاش بسته شدن نباید بیش از 2 میلی‌ثانیه باشد. برای مواد دیگر ممکن است کمی بالاتر باشد اما نباید بیش از 5 میلی‌ثانیه باشد.
7. همزمانی سه‌قطبی
همزمانی سه‌قطبی میزان همزمانی بسته شدن یا باز شدن سه قطب را اندازه‌گیری می‌کند. از آنجا که مقادیر همزمانی باز شدن و بسته شدن مشابه هستند، فقط همزمانی بسته شدن معمولاً مشخص می‌شود.
همزمانی ضعیف به طور قابل توجهی بر ظرفیت قطع و زمان قوس الکتریکی تأثیر می‌گذارد. به دلیل سرعت‌های عملیاتی سریع و فاصله‌های کوچک، تنظیمات دقیق می‌توانند به راحتی نیازهای مورد نظر را برآورده کنند. همزمانی بسته شدن معمولاً باید در حد 1 میلی‌ثانیه باشد.
8. همسویی تماس‌های متحرک و ثابت (هم‌محوری)
هم‌محوری صحیح تماس‌های متحرک و ثابت برای عملکرد میان‌بُر خلاء بسیار مهم است و از طریق دقت ساخت تضمین می‌شود. آیا این هم‌محوری پس از نصب حفظ می‌شود یا خیر به نوع مکانیسم عملیاتی و فرآیند مونتاژ بستگی دارد.
برای مکانیسم‌های معلق، هم‌محوری عمدتاً توسط خود مکانیسم تعیین می‌شود. برای مدل‌های زمین‌نشین، هم‌محوری مکانیکی نیز بسیار مهم است. در زمان نصب، از اعمال نیروهای برشی یا جانبی بر میان‌بُر خلاء پرهیز کنید.
محدوده معمول هم‌محوری: ≤2 میلی‌متر.
