مفتاح الفراغ: الجهاز ومبدأ التشغيل + الفروق الدقيقة في الاختيار والاتصال

الجهاز الكهربائي، قاطع الدائرة الكهربائية، هو جهاز مخصص للتشغيل كجزء من الشبكات الكهربائية ذات الجهد العالي.حصلت على اسمها من ميزة التصميم - غرفة مفرغة، والتي بفضلها يتم تحقيق الانقراض الفوري للقوس الكهربائي.

يتم استخدام الجهاز كمفاتيح مصممة لإيقاف تشغيل المعدات في حالات الطوارئ أو كجزء من التشغيل الروتيني. دعونا نلقي نظرة فاحصة على ماهية عاكس التيار الفراغي وسبب الحاجة إليه.

كيف يعمل مفتاح فراغ الجهد العالي؟

أساس وظيفة غرف التفريغ المستخدمة في تصميم المفاتيح هو الخواص الفيزيائية للغاز في حالة التفريغ. في مثل هذه الظروف، تتغير خاصية الغاز، التي تتميز بالقوة الكهربائية، بشكل كبير نحو الزيادة.

هذا التأثير للبيئة شديدة الندرة (يتراوح من 10^-6 إلى 10^-8 ن / سم²) تم استخدامه بنجاح في تصميمات المفاتيح المكملة بغرف تفريغ الغاز التي تمر من خلالها مجموعات الاتصال الكهربائية.

أحد نماذج قاطع الدائرة الكهربائية هو جهاز يستخدم في تشغيل شبكات الطاقة الكهربائية. يعتبر الجهاز أكثر حداثة وموثوقية مقارنة بالأجهزة المماثلة ولكن من نوع مختلف.

يشكل التيار المتدفق عبر مجموعات الاتصال (في لحظة فصل جهة الاتصال) تفريغًا كهربائيًا - قوسًا.يحدث احتراق القوس بسبب التأين الجزئي للأبخرة المعدنية التي تتشكل حتمًا من ارتفاع درجة الحرارة. يتم الحفاظ على مرور التيار بين جهات الاتصال عبر البلازما المشكلة حتى التحولات الحالية إلى الحافلة الصفرية.

وبمجرد أن تأتي لحظة الانتقال من خلال "الصفر"، ينطفئ القوس الكهربائي. لا تستغرق العملية الإجمالية أكثر من 7-10 ميكروثانية.

تصميم مفاتيح الفراغ

مجموعة متنوعة من قواطع الدائرة الكهربائية، مع الأخذ في الاعتبار تصميمها، كبيرة جدًا. ولذلك، فمن الصعب إعطاء خصائص هذه الأجهزة ككل. وفي الوقت نفسه، بغض النظر عن اختلافات التصميم، يظل مبدأ التشغيل دون تغيير.

مخطط كتلة المادة المتفجرة: 1 - الطرف العلوي؛ 2 – غرفة فراغ. 3 – عازل البوليمر. 4 - انخفاض الانتاج. 5 - تجريد الاتصال. 6 - ربيع السلطة. 7 - قضيب الجر. 8 – رحلة الربيع . 9 - ذراع التروس. 10 - عمود الإدارة. 11 - الافراج. 12- الجسم

دعونا ننظر للحصول على معلومات عامة مفتاح فراغ ثلاثي الأقطاب، مجهزة بمحرك زنبركي. تم تصميم هذا الجهاز للتركيب الداخلي أو الخارجي. وفي كل الأحوال يتم تركيبه داخل صناديق معدنية خاصة بالتوزيع.

يمكن استخدام الأجهزة في مجموعة متنوعة من مجالات الاقتصاد الوطني. ومع ذلك، هناك بعض القيود.

وبالتالي، فإن قواطع الدائرة الكهربائية غير مخصصة للتركيب والتشغيل اللاحق في الظروف التالية:

• الغرف التي يوجد بها حريق أو جو متفجر؛
• المنشآت المصممة لتوفير التبديل المتكرر؛
• المنشآت المتنقلة (المتنقلة) ؛
• أنظمة الطاقة للسفن البحرية والنهرية.

عادةً ما يكون لقواطع الدائرة الكهربائية من النوع الفراغي نوعان من التصميم:

1. للتثبيت الدائم.
2. للتثبيت مع عربة الأجهزة.

وبغض النظر عن التصميم، فإن مساحة جسم الجهاز تحتوي على ثلاثة أعمدة مزودة بغرف إطفاء القوس الكهربائي.

يوجد داخل غرف التفريغ موصلات متحركة مدفوعة بآلية محرك زنبركي. ويكتمل جسم الجهاز بلوحة أمامية تحتوي على عناصر العرض وأجهزة التحكم.

العناصر الرئيسية الخارجية للسويتش: 1 – أقطاب الجهاز؛ 2 - آلية قفل التنشيط؛ 3 - نافذة للرفع. 4- مقبض ميكانيكى يحجب الدوائر الخارجية

تصنع الأقطاب الثلاثة للدائرة الرئيسية على شكل أعمدة. عادةً ما يكون موقع الأعمدة في الجزء الخلفي من هيكل محرك المحرك الزنبركي. وقد تم تجهيز كل عمود بغرفة إطفاء القوس، وهي محاطة داخل عازل بوليمر. من أجل تعزيز القوة الكهربائية، فإن جسم العازل له شكل مضلع.

داخل كل غرفة مفرغة، يتم تركيب مجموعة اتصال مكونة من عنصرين - متحرك وثابت. يتم توصيل عنصر الاتصال المتحرك بآلية التبديل من خلال عازل الجر. التالي هو الاتصال مع دبوس الاتصال السفلي. ويتم توصيل جهة الاتصال الثابتة من خلال ملاءمة مخروطية إلى طرف الاتصال العلوي للجهاز.

كيف يعمل محرك التبديل؟

يتم توصيل نقاط الاتصال المتحركة لغرف التفريغ ميكانيكيًا بعمود محرك المحرك الزنبركي. بفضل زنبرك الطاقة، الذي تم تجهيزه مسبقًا (ضبطه على حالة التوتر)، يمكن تنشيط محرك الأقراص بسهولة بمجرد الضغط على زر التحكم أو أي آلية أخرى.

رسم تخطيطي للغرفة المفرغة: 1 - كتلة طرفية متصلة ثابتة؛ 2 - الاتصال الثابت. 3 - الاتصال المتحرك. 4 – شاشة معدنية 5 – عازل سيراميكي ( بوليمر ) . 6 - منفاخ. 7 – تحريك كتلة طرفية الاتصال

يتم شحن الزنبرك (عادةً زنبركان) بواسطة محرك سلسلة. يتضمن وضع التشغيل العادي للمعدات شحن الزنبرك باستخدام محرك كهربائي مزود بعلبة تروس. وفي الوقت نفسه، يوجد مقبض تصويب يدوي يستخدم في حالة وقوع حوادث أو انقطاع التيار الكهربائي.

يتم تثبيت الزنبرك الجاهز بواسطة آلية الزناد. يتم التحكم في هذه الآلية عن طريق محرك كهرومغناطيسي أو عن طريق زر الطاقة. بمجرد تنشيط وضع التنشيط، يتم تحرير القفل، وتقوم قوة الشد في الزنبرك بتنشيط آلية الكامة. وهذا بدوره يعمل على العمود المتصل ميكانيكيًا بآلية التبديل الخاصة بجهات الاتصال المتحركة لغرف التفريغ.

يتم تنفيذ عملية إيقاف تشغيل قاطع الدائرة الكهربائية عن طريق تنشيط وضع "إيقاف التشغيل" - باستخدام مغناطيس كهربائي أو زر. تسلسل الإجراءات هو تقريبًا نفس الوضع الأول. يتم أيضًا استخدام نوابض طاقة الرحلة هنا، والتي يتم تحديد حالتها بواسطة مشغل الرحلة.

لوحة التحكم وعناصر الإشارة: 1 - وضع "التشغيل"؛ 2 - وضع "إيقاف"؛ 3 - حالة الربيع الجاهزة. 4 - حالة الربيع المتحرر

يتم توفير راحة التشغيل والتحكم في تشغيل الجهاز من خلال لوحة التحكم. توجد عناصر على طول الجزء الأمامي من اللوحة: عداد الدورة، ومؤشر حالة زنبرك الشحن، ومؤشر حالة مفتاح التفريغ.

ميزات الهياكل القابلة للسحب

يتم تجميع المعدات القابلة للسحب على أساس عربة معدات خاصة. باستخدام هذا الملحق، يتم إدخال المفتاح داخل الخزانة أو خارجها.

لا تعمل عربة الأجهزة كوسيلة نقل للجهاز فحسب، بل تعمل أيضًا كوحدة تحكم لتحويل الجهاز إلى وضع الاختبار أو وضع التشغيل بمجرد دفع المفتاح إلى الخزانة.

عربة الأجهزة: 1 – الأسطوانة (4 قطع)؛ 2 - القاعدة؛ 3، أ – قاعدة متحركة؛ 4 - مقبض (2 قطعة)؛ 5 - مقبس المقبض؛ 6 - شريط الحجب؛ 7 - عنصر التثبيت. 8 – موصل للدائرة الثانوية. 9 – ميكانيكا قفل الجهاز. 10 - حجب الاتصالات. 11 – شريط تثبيت المسمار. ب – الجزء الثابت

يتم توصيل مفتاح الفراغ مباشرة بالجزء المتحرك من العربة. يتم التثبيت باستخدام وصلات مثبتة بمسامير. وفي الوقت نفسه، تحتوي عربة الأجهزة أيضًا على جزء ثابت، حيث يتم تثبيت محرك الجزء المتحرك. يتم تنفيذ حركة الوحدة المتحركة بالنسبة للوحدة الثابتة بواسطة برغي مقبض التحكم في العربة.

الجزء المتحرك عبارة عن قاعدة معدنية على أربع عجلات، ومُعالجة بطبقة كلفانية. يوجد قفل ميكانيكي خارجي (شريط الضغط) للقطب الأرضي، وقفل لولبي للمحرك، واتصالات كتلة، وآلية قفل التبديل وعناصر أخرى تضمن الحركة أو التثبيت.

تركيب وتوصيل الجهاز

قبل البدء في تركيب قاطع الدائرة الكهربائية، من الضروري فحص جميع العناصر التي يمكن الوصول إليها من الخارج للتأكد من عدم وجود أي أضرار أو عيوب. ثم يتم تنظيف الأسطح العازلة للأعمدة باستخدام قطعة قماش جافة خالية من الوبر.

لا يجوز إدخال المعدات إلى النظام في حالة وجود رقائق أو شقوق أو مناطق مشوهة على الأسطح العازلة. يجب فحص دائرة الدوائر الثانوية وكذلك توصيل ناقل الهيكل.

التحقق من الجهاز المثبت. من المهم هنا التحقق بعناية من كل التفاصيل وكل عنصر تثبيت. الأجهزة ذات الجهد العالي لا تغفر حتى أدنى خطأ

قبل التثبيت، يجب التحقق من وظيفة المفتاح عن طريق التشغيل اليدوي (وضع الخمول بدون طاقة) والتأكد من أن مؤشرات لوحة التحكم في الموضع الصحيح. ثم تحتاج إلى التحقق من وجود أغطية القطب. إذا تم استخدام معدات مصنفة 1600 أمبير أو أعلى، فيجب إزالة أغطية الحماية قبل التثبيت.

الاتصال مباشرة بالشبكة

يجب تنظيف أطراف أطراف التلامس الخاصة بموصلات كابل الطاقة قبل توصيلها بأطراف التبديل.

يختلف إجراء التجريد اعتمادًا على المادة الطرفية المستخدمة:

• بالنسبة لأطراف النحاس والألومنيوم التي لا تحتوي على طلاء إضافي، يتم التنظيف باستخدام ورق صنفرة بحبيبات M20 أو أقل، يليه إزالة الشحوم من السطح المعدني.
• إذا كانت أطراف التوصيل مصنوعة من النحاس أو الألومنيوم ومغطاة بطبقة من الفضة، فيمكن ببساطة تنظيفها بقطعة قماش خالية من الوبر.

من غير المقبول استخدام الكابلات التي يكون طلاءها الفضي الموجود على أطراف التوصيل تالفًا على مساحة تزيد عن 5%. وفي هذه الحالة يجب استبدال العنصر التالف. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول أطراف توصيل الأسلاك في هذه المادة.

يتم توصيل الموصلات الخارجية بأطراف مفتاح الفراغ بطريقة لا يتم إنشاء قوى ميكانيكية على أطراف الجهاز من الموصلات الخارجية. يتم إجراء التوصيلات عن طريق أداة توصيل الترباس باستخدام غسالات معدنية مرنة مسطحة.

كيف يتم التأريض؟

يتم توصيل الأجهزة الثابتة بالمنصة "الأرضية" باستخدام وصلة مثبتة بمسامير (M12) مباشرة عند النقطة التي تحمل علامة "التأريض".

العناصر الهيكلية لعربة المعدات وهيكل التبديل الذي يتم من خلاله تأريض الجهاز. كقاعدة عامة، يتم تمييز هذه النقاط بعلامة مقابلة بجانب العنصر

يجب إزالة الشحوم من منطقة نقطة الاتصال "التأريض" قبل الاتصال. يجب أن يكون موصل التأريض عبارة عن ناقل ذو مقطع عرضي كافٍ (قواعد التركيب الكهربائي)، أو سلك مرن أو موصل مجدول. قبل وضع الموصل على لوحة التلامس، قم بتشحيم أسطح التلامس باستخدام مادة تشحيم خاصة (CIATIM-203).

يتم تأريض تصميم نوع السحب باستخدام عناصر عربة المعدات. يتم تنفيذ تأريض قاطع الدائرة الفراغية من خلال هيكل عربة الأجهزة، والتي توجد بها أيضًا عناصر تثبيت.

وضع الجهاز قيد التشغيل

يتم تشغيل الجهاز بعد إجراء فحص إضافي للمعدات المثبتة والمجهزة. على وجه الخصوص، يتم التحقق من موثوقية التأريض، وحالة تثبيت مكونات التجميع، ووصول وسيط التبريد إلى عناصر التسخين المحتملة.

يجب معالجة أسطح القضبان الحاملة للتيار الملامسة لصفائح مجموعات التلامس الوردية بكمية صغيرة من مادة التشحيم CIATIM. وبشكل عام يجب تنفيذ كافة الإجراءات المنصوص عليها في PES في حالة اختبارات القبول والتأكد من توافق جهد التشغيل مع الحدود المسموح بها.

تركيب قاطع دارة فراغ. يتم تنفيذ أعمال التثبيت فقط من قبل الموظفين المؤهلين. تنطبق نفس المتطلبات على الموظفين الذين يتم اختيارهم لخدمة المعدات ذات الجهد العالي.

يُسمح للموظفين الذين لديهم تصريح بخدمة التركيبات الكهربائية التي تعمل بجهد أعلى من 1000 فولت بتشغيل قاطع الدائرة الكهربائية. يجب ألا تقل مجموعة الوصول المعتمدة لموظفي الخدمة عن الثالثة. قبل البدء في العمل مع المعدات، يخضع الموظفون للحد الأدنى الفني من أجل دراسة تعقيدات نموذج معين من المعدات.

كيفية اختيار قاطع الدائرة الفراغية؟

يتم اختيار الجهاز مع الأخذ في الاعتبار معلماته الاسمية، والتي يتم أخذها في الاعتبار فيما يتعلق بمعلمات الشبكة الموجودة في موقع التثبيت. يتم الاختيار وفقًا لمعيار الحد الأقصى لأوضاع التشغيل المحملة المتوقعة لظروف التشغيل.

يُسمح للجهد المقنن لقاطع الدائرة الفراغية بأن يكون مساويًا (أو متزايدًا) فيما يتعلق بالجهد المقنن للنظام الذي يتم تشغيله من خلال قاطع الدائرة.

يتم تحديد المعلمة الحالية طويلة المدى أعلى من التيار المقنن للنظام المزود. يتم تحديد معلمة القطع الحالية المقدرة أعلى من القيمة القصوى التصنيف الحالي ماس كهربائى (تؤخذ في الاعتبار لحظة اختلاف الاتصال).

لوحة المواصفات الفنية هي أول ما يجب الانتباه إليه عند اختيار المفتاح. بناءً على قيم المعلمات، يمكنك بالفعل تحديد ما إذا كان الجهاز مناسبًا لتثبيت معين أم لا

من وجهة نظر ظروف الدائرة القصيرة المحتملة، يتم الاختيار مع مراعاة الظروف الأكثر قسوة.

يتم حساب قيمة المكون غير الدوري مع الأخذ في الاعتبار ظروف الدائرة القصيرة مع جهد صفر في أي من خطوط الطور. في هذه الحالة، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار المعلمة الحالية غير الدورية التي حددتها الشركة المصنعة للمعدات.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

يمكنك معرفة المزيد من المواد حول الجهاز ومبدأ التشغيل وظروف تركيب قاطع الدائرة الكهربائية من الفيديو التالي:

تختلف مفاتيح الفراغ عن الأنواع الأخرى من الأجهزة في بنيتها البسيطة والموثوقة نسبيًا. ولذلك، فإن هذا النوع من المعدات يخدم لفترة طويلة دون أي شكاوى. يتم تحديد عمر التآكل الطبيعي بعدد عمليات يساوي 20000 على الأقل، وبشرط إجراء الصيانة في الوقت المناسب، فإن هذا العمر يزيد بنسبة 5-10%.وفي الوقت نفسه، تقتصر صيانة المتفجرات على عدد صغير من العمليات الخفيفة.

إذا كانت لديك، أثناء قراءة المعلومات، أسئلة حول موضوع المقالة أو لديك معلومات قيمة يمكنك مشاركتها مع قرائنا، فيرجى ترك تعليقاتك ومشاركة تجربتك وطرح الأسئلة في المربع الموجود أسفل المقالة.