Vakuuminis jungiklis: įrenginys ir veikimo principas + pasirinkimo ir prijungimo niuansai

Elektrinis prietaisas – vakuuminis jungiklis – tai įrenginys, skirtas naudoti aukštos įtampos elektros tinkluose. Šį pavadinimą jis gavo dėl konstrukcijos ypatybės – vakuuminės kameros, kurios dėka pasiekiamas momentinis elektros lanko gesinimas.

Prietaisas naudojamas kaip komutatoriai, skirti atjungti įrangą avarinių situacijų atveju arba įprastinio eksploatavimo metu. Išsamiau panagrinėkite, kas yra vakuuminis komutatorius ir kam jo reikia.

Kaip veikia aukštos įtampos vakuuminis komutatorius?

Vakuuminių kamerų, naudojamų jungiklių konstrukcijoje, funkcionalumo pagrindas yra išretintoje būsenoje esančių dujų fizikinės savybės. Tokiomis sąlygomis dujų savybė, vadinama elektriniu tvirtumu, žymiai padidėja.

Šis didelio išretinimo terpės efektas (diapazonas nuo 10^-6 iki 10^-8 N/cm²) sėkmingai naudojamas jungiklių konstrukcijose su dujinėmis vakuuminėmis kameromis, pro kurias eina elektriniai kontaktų blokai.

Vienas iš vakuuminio jungiklio modelių – prietaiso, naudojamo eksploatuojant elektros energijos tinklus. Įrenginys laikomas modernesniu ir patikimesniu, palyginti su analogiškais, bet kitokio tipo įrenginiais.

Per kontaktų blokus einanti srovė (kontakto atskyrimo momentu) sukuria elektros išlydį – lanką. Lanko degimas vyksta dėl dalinės metalo garų jonizacijos, neišvengiamai susidarančios dėl aukštos temperatūros. Srovės tekėjimas tarp kontaktų per susidariusią plazmą palaikomas iki srovės perėjimo į nulinę magistralę momento.

Kai tik ateina perėjimo per «nulis» momentas, elektros lankas užgęsta. Bendras proceso laikas trunka ne daugiau kaip 7–10 mikrosekundžių.

Vakuuminio tipo jungiklių sandara

Vakuuminių jungiklių įvairovė, atsižvelgiant į jų konstrukcinį vykdymą, yra pakankamai didelė. Todėl sunku pateikti šių prietaisų charakteristiką apskritai. Tuo tarpu, nepriklausomai nuo konstrukcinių skirtumų, veikimo principas išlieka nepakitęs.

Struktūrinė VV schema: 1 – viršutinis išvadas; 2 – vakuuminė kamera; 3 – polimerinis izoliatorius; 4 – apatinis išvadas; 5 – juostinis kontaktas; 6 – jėgos spyruoklė; 7 – traukos strypas; 8 – atjungimo spyruoklė; 9 – perdavimo svirtis; 10 – pavaros velenas; 11 – atpalaidavimo įtaisas; 12 – korpusas

Bendram susipažinimui apžvelgsime trijų polių vakuuminį jungiklį, su spyruokliniu variklio pavara. Šis prietaisas skirtas vidaus montavimui arba lauko instaliacijai. Bet kuriuo atveju, jo montavimas atliekamas specialiuose skirstomuosiuose metaliniuose korpusuose.

Prietaisai gali būti eksploatuojami įvairiausiose ūkio srityse. Tačiau yra tam tikrų apribojimų.

Taigi, vakuuminiai jungikliai nėra skirti montuoti ir eksploatuoti šiomis sąlygomis:

• patalpos, kuriose yra gaisro ir sprogimo pavojinga atmosfera;
• įrenginiai, kurie konstruktyviai numato dažną perjungimą;
• mobiliojo (kilnojamojo) tipo įrenginiai;
• jūrų ir upių laivų energetinės sistemos.

Vakuuminio tipo jungikliams paprastai būdingi du konstrukcijos tipai:

1. Stacionariai instaliacijai.
2. Instaliacijai su aparatine vežimėle.

Nepriklausomai nuo vykdymo, prietaiso korpuso srityje yra trys poliai su lanko gesinimo kameromis.

Vakuuminių kamerų viduje veikia judantys kontaktoriai, valdomi spyruoklinio variklio mechanizmo. Prietaiso korpusas papildytas priekine plokšte, kurioje yra indikacijos elementai ir valdymo įtaisai.

Išoriniai pagrindiniai jungiklio elementai: 1 – prietaiso poliai; 2 – įjungimo blokavimo mechanizmas; 3 – pakėlimo langas; 4 – mechanikos rankena, blokuojanti išorines grandines

Trys pagrindinės grandinės poliai yra kolonų formos. Polių išdėstymas paprastai yra spyruoklinio variklio pavaros važiuoklės gale. Kiekvienas polius papildytas lanko gesinimo kamera, kuri yra polimerinio izoliatoriaus viduje. Siekiant padidinti elektrinį stiprumą, izoliatoriaus korpusas yra briaunotos formos.

Kiekvienoje vakuuminėje kameroje sumontuota kontaktų grupė iš dviejų elementų – judamo ir nejudamo. Judamo kontakto elementas per traukos izoliatorių yra sujungtas su perjungimo mechanizmu. Toliau ryšys su apatiniu kontaktiniu išvadu. O nejudamas kontaktas per kūginį sujungimą jungiasi su viršutiniu prietaiso kontakto išvadu.

Kaip veikia jungiklio pavara?

Vakuuminių kamerų judantys kontaktai mechaniškai sujungti su spyruoklinio variklio pavaros velenu. Dėl iš anksto įtemtos jėgos spyruoklės, pavara lengvai paleidžiama paprastu valdymo mygtuko paspaudimu ar kitu mechanizmu.

Vakuuminės kameros struktūrinė schema: 1 – nejudančio kontakto gnybtų blokas; 2 – nejudantis kontaktas; 3 – judantis kontaktas; 4 – metalinis ekranas; 5 – keraminis (polimerinis) izoliatorius; 6 – silfonas; 7 – judančio kontakto gnybtų blokas

Spyruoklė (paprastai dvi spyruoklės) užvedama grandinine pavara. Normalus įrangos darbo režimas numato spyruoklės užvedimą elektros varikliu, turinčiu reduktorių. Taip pat yra rankinio užvedimo rankena, kuri naudojama avarijų ar maitinimo praradimo atveju.

Užvesta spyruoklė fiksuojama paleidimo mechanizmu. Šiuo mechanizmu valdoma per elektromagnetinę pavarą arba per įjungimo mygtuką. Kai tik aktyvuojamas įjungimo režimas, fiksacija atleidžiama, spyruoklės tempimo jėga paleidžia kumštelinį mechanizmą. Pastarasis savo ruožtu veikia veleną, kuris mechaniškai sujungtas su vakuuminių kamerų judančių kontaktų perjungimo mechanizmu.

Vakuuminio jungiklio išjungimo operacija atliekama aktyvuojant režimą «Išjungta» – elektromagnetu arba mygtuku. Veiksmų seka beveik analogiška pirmajam režimui. Čia taip pat naudojamos išjungimo galios spyruoklės, kurių būseną nustato išjungimo paleidimo mechanizmas.

Valdymo skydelis ir indikacijos elementai: 1 – režimas «įjungta»; 2 – režimas «išjungta»; 3 – užvesta spyruoklės būsena; 4 – atleista spyruoklės būsena

Eksploatacijos patogumą ir prietaiso darbo kontrolę užtikrina valdymo skydelis. Skydelio priekyje išdėstyti elementai: ciklų skaičiaus skaitiklis, užvedimo spyruoklės būsenos indikatorius, vakuuminio jungiklio būsenos indikatorius.

Išvyniojamų konstrukcijų ypatybės

Ištraukiamojo vykdymo aparatūra surinkta specialaus aparatinio vežimėlio pagrindu. Naudojant šį priedą, jungiklis įvedamas į spintos vidų arba iš jo išvedamas.

Aparatinis vežimėlis veikia ne tik kaip prietaiso transportas, bet taip pat atlieka prietaiso įjungimo į testavimo režimą arba darbo režimą valdiklio funkciją, kai tik jungiklis įstumtas į spintą.

Aparatinis vežimėlis: 1 – volelis (4 vnt.); 2 – pagrindas; 3, A – judamasis pagrindas; 4 – rankena (2 vnt.); 5 – sukimo rankenos lizdas; 6 – blokavimo juosta; 7 – fiksuojamasis elementas; 8 – antrinės grandinės jungtis; 9 – prietaiso blokavimo mechanika; 10 – blokavimo kontaktai; 11 – varžto fiksavimo juosta; B – nejudamoji dalis

Vakuuminis jungiklis tvirtinamas tiesiai prie vežimėlio judamosios dalies. Tvirtinimas atliekamas varžtinėmis jungtimis. Tuo tarpu aparatinis vežimėlis turi dar ir nejudamąją dalį, prie kurios pritvirtinta judamosios dalies pavara. Judamojo modulio judėjimas nejudamojo atžvilgiu atliekamas vežimėlio valdymo rankenos varžtu.

Judamoji dalis – metalinis pagrindas ant keturių ratų, apdorotas galvanine danga. Čia yra išorinė mechaninė blokavimo sistema (spaudimo plokštė) įžeminimo, pavaros varžto blokavimas, blokiniai kontaktai, jungiklio blokavimo mechanizmas ir kiti elementai, kuriais užtikrinamas judėjimas arba fiksavimas.

Prietaiso montavimas ir prijungimas

Prieš pradedant montuoti vakuuminį jungiklį, būtina apžiūrėti visus išoriškai prieinamus elementus, kad įsitikintumėte, jog nėra pažeidimų ar defektų. Tada izoliaciniai polių paviršiai valomi sausa, bepūke šluoste.

Neleidžiama įrenginio integruoti į sistemą, jei izoliaciniuose paviršiuose yra drožlių, įtrūkimų, deformuotų vietų. Būtina patikrinti antrinių grandinių schemą bei korpuso magistralės prijungimą.

Sumontuoto prietaiso patikrinimas. Čia svarbu kruopščiai patikrinti kiekvieną detalę, kiekvieną tvirtinimo elementą. Aukštos įtampos aparatai neatleidžia net menkiausios klaidos.

Prieš montavimą jungiklio veikimas turėtų būti patikrintas rankinio įjungimo metodu (tuščiąja eiga be maitinimo) ir įsitikinti, ar valdymo skydelio indikatorių padėtis teisinga. Tada reikia patikrinti, ar yra polių dangteliai. Jei naudojama įranga, skirta 1600 A ir aukštesnei srovei, apsauginius dangtelius prieš montavimą reikia nuimti.

Prijungimas tiesiogiai prie tinklo

Maitinimo kabelių laidų kontaktinių antgalių gnybtus prieš prijungiant prie jungiklio išvadų būtina nuvalyti.

Valymo procedūra skiriasi priklausomai nuo naudojamos gnybtų medžiagos:

• Variniams ir aliumininiams gnybtams be papildomos dangos valyti naudojamas M20 arba mažesnio grūdėtumo švitrinis popierius, po to metalo paviršius nuriebalinamas.
• Jei variniai ar aliumininiai gnybtai yra padengti sidabro sluoksniu, juos pakanka nuvalyti bepūke šluoste.

Negalima naudoti kabelių, kurių gnybtų sidabro dangos pažeidimo plotas viršija 5%. Tokiu atveju pažeistą elementą reikia pakeisti. Daugiau apie laidų sujungimo gnybtus galite paskaityti šiame šioje medžiagoje.

Išoriniai laidininkai prie vakuuminio jungiklio išvadų prijungiami taip, kad nebūtų sukuriamos mechaninės jėgos prietaiso išvadams iš išorinių laidininkų pusės. Sujungimai atliekami varžtais, naudojant plokščias elastines metalines poveržles.

Kaip atliekamas įžeminimas?

Stacionariai įrengti prietaisai prie „žemės“ platformos jungiami varžtais (M12) tiesiogiai taške, pažymėtame užrašu „Įžeminimas“.

Aparatinio vežimėlio konstrukcijos elementai ir jungiklio važiuoklė, per kuriuos atliekamas įrenginio įžeminimas. Paprastai šie taškai pažymimi atitinkamu ženklu, esančiu šalia elemento.

Kontaktinio taško „Įžeminimas“ sritį prieš sujungimą reikia nuriebalinti. Įžeminimo laidininku reikėtų pasirinkti pakankamo skerspjūvio magistralę (Elektros įrenginių įrengimo taisyklės), lankstų laidą arba į ryšulį suvytą laidininką. Prieš uždedant laidininką ant kontaktinės aikštelės, kontaktų paviršius patepti specialiu tepalu (CIATIM-203).

Ištraukiamo tipo konstrukcija įžeminama naudojant aparatinio vežimėlio elementus. Vakuuminio jungiklio įžeminimas atliekamas per aparatinio vežimėlio konstrukciją, tam taip pat yra tvirtinimo elementai.

Įrenginio paleidimas eksploatuoti

Įrenginio paleidimas eksploatuoti atliekamas po papildomo sumontuotos ir paruoštos įrangos patikrinimo. Visų pirma, tikrinamas įžeminimo patikimumas, surinkimo komponentų tvirtinimo detalių būklė, aušinimo terpės prieiga prie potencialiai įkaistančių elementų.

Srovę vedančių strypų, kurie liečiasi su kištukinių kontaktinių grupių lamelėmis, paviršius reikia apdoroti nedideliu kiekiu CIATIM tepalo. Apskritai, būtina atlikti visas Elektros įrenginių eksploatavimo taisyklėse numatytas procedūras priėmimo-patvirtinimo bandymų atveju ir įsitikinti, kad darbo įtampos dydis atitinka leistinas ribas.

Vakuuminio jungiklio montavimas. Montavimo darbus atlieka tik kvalifikuotas personalas. Tie patys reikalavimai taikomi personalui, kuris parenkamas aukštos įtampos įrangos priežiūrai.

Vakuuminiu jungikliu valdyti leidžiama personalui, turinčiam leidimą aptarnauti elektros įrenginius, veikiančius aukštesne nei 1000 voltų įtampa. Patvirtinta aptarnaujančių asmenų prieigos grupė turi būti ne žemesnė nei trečioji. Prieš pradedant darbą su įranga, personalas išklauso techninį minimumą, siekiant išnagrinėti konkrečios įrangos modelio subtilybes.

Kaip pasirinkti vakuuminį jungiklį?

Prietaisas pasirenkamas atsižvelgiant į jo vardinius parametrus, kurie nagrinėjami atsižvelgiant į esamo tinklo parametrus montavimo vietoje. Pasirinkimas atliekamas pagal maksimaliai apkrautų darbo režimų, numatomų eksploatavimo sąlygoms, kriterijų.

Vakuuminio jungiklio vardinė įtampa gali būti lygi (arba padidinta) sistemos, maitinamos per jungiklį, vardinei įtampai.

Vardinės ilgalaikės srovės parametras parenkamas didesnis už maitinamos sistemos vardinės srovės vertę. Vardinės atjungimo srovės parametras parenkamas didesnis už maksimalią apskaičiuotos trumpojo jungimo srovės vertę (atsižvelgiama į kontaktų išsiskyrimo momentą).

Techninių charakteristikų lentelė – pirmas dalykas, į kurį atkreipiamas dėmesys renkantis jungiklį. Remiantis parametrų reikšmėmis, jau galima nustatyti, ar prietaisas tinka konkrečiam įrenginiui, ar ne.

Vertinant galimas trumpojo jungimo sąlygas, pasirinkimas atliekamas atsižvelgiant į sunkiausius režimus.

Aperiodinė dedamoji apskaičiuojama atsižvelgiant į trumpojo jungimo sąlygas, kuriose bet kurioje fazės linijoje yra nulinė įtampa. Be to, reikia atsižvelgti į gamintojo nustatytą aperiodinės srovės parametrą.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Daugiau medžiagos apie vakuuminio jungiklio įrenginį, veikimo principą ir montavimo sąlygas galite sužinoti iš šio vaizdo įrašo:

Vakuuminiai jungikliai nuo kitų tipų įrenginių skiriasi santykinai paprasta ir patikima struktūra. Todėl šio tipo įranga tarnauja ilgą laiką be ypatingų priekaištų. Natūralaus nusidėvėjimo resursas nustatomas pagal operacijų skaičių, kuris yra ne mažesnis kaip 20 000. Laiku atliekant techninę priežiūrą, šis resursas padidėja 5–10 %. Tuo tarpu VV techninė priežiūra apsiriboja nedideliu lengvų operacijų kiekiu.

Jei susipažinus su informacija kilo klausimų straipsnio tema arba turite vertingos informacijos, kuria galite pasidalinti su mūsų skaitytojais, prašome palikti savo komentarus, pasidalinti patirtimi, užduoti klausimus bloke po straipsniu.