Công tắc chân không: thiết bị và nguyên lý hoạt động + các sắc thái lựa chọn và kết nối

Thiết bị điện, máy cắt chân không, là thiết bị được thiết kế để hoạt động như một phần của mạng điện cao thế.Nó được đặt tên theo đặc điểm thiết kế - buồng chân không, nhờ đó đạt được sự tắt ngay lập tức của hồ quang điện.

Thiết bị này được sử dụng làm công tắc được thiết kế để tắt thiết bị trong trường hợp khẩn cấp hoặc là một phần của hoạt động thường ngày. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn cổ góp chân không là gì và tại sao nó lại cần thiết.

Công tắc chân không điện áp cao hoạt động như thế nào?

Cơ sở cho chức năng của buồng chân không được sử dụng trong thiết kế công tắc là các tính chất vật lý của khí ở trạng thái phóng điện. Trong những điều kiện như vậy, tính chất của khí, đặc trưng là độ bền điện, thay đổi đáng kể theo hướng tăng lên.

Hiệu ứng này của môi trường có độ tinh khiết cao (trong khoảng từ 10^-6 đến 10^-8 N/cm²) được sử dụng thành công trong các thiết kế công tắc có bổ sung buồng chân không khí mà các nhóm tiếp điểm điện đi qua.

Một trong những mô hình của máy cắt chân không là một thiết bị được sử dụng trong hoạt động của mạng lưới điện. Thiết bị này được coi là hiện đại và đáng tin cậy hơn so với các thiết bị tương tự, nhưng thuộc loại khác.

Dòng điện chạy qua các nhóm tiếp điểm (tại thời điểm tiếp điểm bị ngắt) tạo thành sự phóng điện - hồ quang.Quá trình đốt cháy hồ quang xảy ra do sự ion hóa một phần hơi kim loại, tất yếu được hình thành ở nhiệt độ cao. Dòng điện đi qua giữa các tiếp điểm qua plasma hình thành được duy trì cho đến khi dòng điện chuyển sang bus 0.

Ngay khi thời điểm chuyển sang số 0, hồ quang điện sẽ tắt. Quá trình tổng thể mất không quá 7-10 micro giây.

Thiết kế công tắc chân không

Sự đa dạng của máy cắt chân không, có tính đến thiết kế của chúng, là khá lớn. Vì vậy, rất khó để đưa ra đặc điểm chung của các thiết bị này. Trong khi đó, dù có khác biệt về thiết kế nhưng nguyên lý hoạt động vẫn không thay đổi.

Sơ đồ khối của thuốc nổ: 1 – cực trên; 2 – buồng chân không; 3 – chất cách điện polyme; 4 – sản lượng thấp hơn; 5 – dải tiếp xúc; 6 – lò xo trợ lực; 7 – thanh kéo; 8 – lò xo hành trình; 9 – cần số; 10 – trục truyền động; 11 – phát hành; 12 - cơ thể

Hãy xem xét thông tin chung công tắc chân không ba cực, được trang bị bộ dẫn động bằng động cơ lò xo. Thiết bị này được thiết kế để lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời. Trong mọi trường hợp, việc lắp đặt nó được thực hiện bên trong các hộp kim loại phân phối đặc biệt.

Các thiết bị này có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân. Tuy nhiên, có một số hạn chế.

Vì vậy, cầu dao chân không không được thiết kế để lắp đặt và vận hành tiếp theo trong các điều kiện sau:

• phòng có môi trường cháy nổ;
• cài đặt được thiết kế để cung cấp cho việc chuyển đổi thường xuyên;
• cài đặt loại di động (di động);
• hệ thống năng lượng của tàu biển và tàu sông.

Máy cắt chân không thường có hai kiểu thiết kế:

1. Để cài đặt vĩnh viễn.
2. Để cài đặt với một giỏ hàng phần cứng.

Bất kể thiết kế như thế nào, khu vực thân của thiết bị đều chứa ba cực được trang bị buồng dập hồ quang.

Bên trong buồng chân không có các công tắc tơ di động được điều khiển bởi cơ cấu động cơ lò xo. Thân thiết bị được bổ sung bởi bảng mặt trước, chứa các bộ phận hiển thị và thiết bị điều khiển.

Các bộ phận chính bên ngoài của công tắc: 1 – cực của thiết bị; 2 – cơ chế khóa kích hoạt; 3 – cửa sổ nâng hạ; 4 – tay cầm cơ học chặn các mạch điện bên ngoài

Ba cực của mạch chính được làm dưới dạng cột. Vị trí của các cực thường ở phía sau khung dẫn động động cơ lò xo. Mỗi cột được trang bị một buồng dập hồ quang được đặt bên trong một chất cách điện polymer. Để tăng cường độ bền điện, thân cách điện có dạng gân.

Bên trong mỗi buồng chân không, một nhóm tiếp xúc gồm hai phần tử được gắn - có thể di chuyển và cố định. Phần tử tiếp điểm chuyển động được kết nối với cơ cấu chuyển mạch thông qua bộ cách điện lực kéo. Tiếp theo là kết nối bằng chân tiếp xúc phía dưới. Và tiếp điểm cố định được kết nối thông qua một hình nón với cực tiếp xúc phía trên của thiết bị.

Ổ đĩa chuyển đổi hoạt động như thế nào?

Các tiếp điểm chuyển động của buồng chân không được kết nối cơ học với trục của bộ truyền động động cơ lò xo. Do lò xo trợ lực đã được cài sẵn (đặt ở trạng thái căng), bộ truyền động có thể được kích hoạt dễ dàng bằng cách chỉ cần nhấn nút điều khiển hoặc cơ chế khác.

Sơ đồ khối buồng chân không: 1 – khối đầu cực tiếp xúc cố định; 2 – tiếp điểm cố định; 3 – tiếp điểm chuyển động; 4 – màn chắn kim loại; 5 – chất cách điện bằng gốm (polymer); 6 – ống thổi; 7 – khối thiết bị đầu cuối tiếp xúc di chuyển

Lò xo (thường là hai lò xo) được nạp bằng bộ truyền xích. Chế độ hoạt động bình thường của thiết bị liên quan đến việc sạc lò xo bằng động cơ điện được trang bị hộp số. Đồng thời, có tay cầm vặn bằng tay, dùng trong trường hợp xảy ra tai nạn hoặc mất điện.

Lò xo có góc được cố định bằng cơ cấu kích hoạt. Cơ chế này được điều khiển thông qua bộ truyền động điện từ hoặc thông qua nút nguồn. Ngay khi kích hoạt chế độ kích hoạt, khóa được nhả ra, lực kéo của lò xo sẽ ​​kích hoạt cơ cấu cam. Điều này lần lượt tác động lên trục, được kết nối cơ học với cơ cấu chuyển mạch của các tiếp điểm chuyển động của buồng chân không.

Thao tác tắt cầu dao chân không được thực hiện bằng cách kích hoạt chế độ “Tắt” - bằng nam châm điện hoặc nút bấm. Chuỗi hành động gần giống như chế độ đầu tiên. Ở đây cũng có liên quan đến lò xo trợ lực hành trình, trạng thái của lò xo này được thiết lập bằng bộ kích hoạt hành trình.

Bảng điều khiển và các thành phần chỉ báo: 1 – chế độ “bật”; 2 – chế độ “tắt”; 3 – trạng thái nghiêng của lò xo; 4 - trạng thái lò xo nhả ra

Sự thuận tiện trong vận hành và kiểm soát hoạt động của thiết bị được cung cấp bởi bảng điều khiển. Dọc theo mặt trước của bảng điều khiển có các bộ phận: bộ đếm chu kỳ, chỉ báo trạng thái lò xo sạc và chỉ báo trạng thái công tắc chân không.

Đặc điểm của cấu trúc có thể rút được

Thiết bị có thể kéo được lắp ráp trên cơ sở xe đẩy thiết bị đặc biệt. Sử dụng phụ kiện này, công tắc được lắp vào hoặc ra khỏi tủ.

Xe đẩy phần cứng không chỉ đóng vai trò vận chuyển thiết bị mà còn đóng vai trò là bộ điều khiển để chuyển thiết bị sang chế độ kiểm tra hoặc sang chế độ vận hành ngay khi đẩy công tắc vào tủ.

Xe đẩy dụng cụ: 1 – con lăn (4 chiếc.); 2 – đế; 3, A – đế di động; 4 – tay cầm (2 chiếc.); 5 – ổ cắm núm; 6 – thanh chặn; 7 – phần tử cố định; 8 – đầu nối cho mạch thứ cấp; 9 – cơ chế khóa thiết bị; 10 – chặn danh bạ; 11 – thanh cố định bằng vít; B – phần cố định

Công tắc chân không được gắn trực tiếp vào bộ phận chuyển động của xe đẩy. Việc buộc chặt được thực hiện bằng cách sử dụng các kết nối bắt vít. Trong khi đó, xe đẩy phần cứng còn có bộ phận cố định, trong đó truyền động của bộ phận chuyển động được cố định. Chuyển động của mô-đun di chuyển so với mô-đun đứng yên được thực hiện bằng vít của tay cầm điều khiển xe đẩy.

Bộ phận chuyển động là một đế kim loại đặt trên bốn bánh xe, được xử lý bằng lớp mạ điện. Có một khóa cơ bên ngoài (thanh áp suất) của điện cực nối đất, khóa vít dẫn động, các tiếp điểm khối, cơ cấu khóa công tắc và các bộ phận khác đảm bảo chuyển động hoặc cố định.

Cài đặt và kết nối thiết bị

Trước khi bắt đầu lắp đặt cầu dao chân không, cần kiểm tra tất cả các bộ phận có thể tiếp cận bên ngoài để đảm bảo không có hư hỏng hoặc khuyết tật. Sau đó, bề mặt cách điện của cột được làm sạch bằng vải khô, không có xơ.

Không được phép đưa thiết bị vào hệ thống nếu có vết sứt mẻ, vết nứt hoặc vùng bị biến dạng trên bề mặt cách điện. Mạch của các mạch thứ cấp phải được kiểm tra cũng như kết nối của bus khung.

Kiểm tra thiết bị đã cài đặt. Điều quan trọng ở đây là phải kiểm tra cẩn thận từng chi tiết, từng phần tử dây buộc. Thiết bị điện cao thế không tha thứ dù chỉ một lỗi nhỏ

Trước khi cài đặt, phải kiểm tra chức năng của công tắc bằng cách bật thủ công (không hoạt động khi không có nguồn) và đảm bảo rằng các chỉ báo của bảng điều khiển ở đúng vị trí. Sau đó, bạn cần kiểm tra sự hiện diện của nắp cột. Nếu sử dụng thiết bị có dòng điện định mức 1600A trở lên thì phải tháo vỏ bảo vệ trước khi lắp đặt.

Kết nối trực tiếp với mạng

Các đầu nối của đầu tiếp xúc của dây dẫn cáp nguồn phải được làm sạch trước khi nối với các đầu nối của công tắc.

Quy trình tước khác nhau tùy thuộc vào vật liệu đầu cuối được sử dụng:

• Đối với các đầu nối bằng đồng và nhôm không có lớp phủ bổ sung, việc làm sạch được thực hiện bằng giấy nhám có độ nhám M20 hoặc thấp hơn, sau đó tẩy dầu mỡ trên bề mặt kim loại.
• Nếu các đầu nối bằng đồng hoặc nhôm được phủ một lớp bạc thì chỉ cần lau sạch bằng vải không có xơ là đủ.

Không thể chấp nhận việc sử dụng cáp có lớp phủ bạc trên các thiết bị đầu cuối bị hư hỏng trên diện tích hơn 5%. Trong trường hợp này, phần tử bị hư hỏng phải được thay thế. Thông tin thêm về thiết bị đầu cuối để kết nối dây có thể được tìm thấy trong vật liệu này.

Các dây dẫn bên ngoài được nối với các đầu cuối của công tắc chân không theo cách sao cho không có lực cơ học nào được tạo ra trên các đầu cực của thiết bị từ các dây dẫn bên ngoài. Các kết nối được thực hiện bằng khớp nối bu lông sử dụng vòng đệm kim loại đàn hồi phẳng.

Việc nối đất được thực hiện như thế nào?

Các thiết bị cố định được kết nối với bệ “đất” bằng kết nối bắt vít (M12) trực tiếp tại điểm được đánh dấu “Nối đất”.

Các phần tử kết cấu của xe đẩy thiết bị và khung chuyển mạch qua đó thiết bị được nối đất. Theo quy định, các điểm này được đánh dấu bằng dấu tương ứng bên cạnh phần tử

Diện tích của điểm tiếp xúc “Nối đất” phải được tẩy dầu mỡ trước khi kết nối. Dây dẫn nối đất phải là loại dây có tiết diện vừa đủ (Quy tắc lắp đặt điện), dây mềm hoặc dây bện. Trước khi đặt dây dẫn lên miếng tiếp xúc, hãy bôi trơn các bề mặt tiếp xúc bằng chất bôi trơn đặc biệt (CIATIM-203).

Thiết kế kiểu kéo ra được nối đất bằng cách sử dụng các bộ phận của xe đẩy thiết bị. Việc nối đất của máy cắt chân không được thực hiện thông qua cấu trúc của xe đẩy phần cứng, trong đó cũng có các bộ phận buộc chặt.

Đưa thiết bị vào hoạt động

Thiết bị được đưa vào vận hành sau khi kiểm tra bổ sung các thiết bị đã được lắp đặt và chuẩn bị. Đặc biệt, độ tin cậy của nối đất, trạng thái gắn chặt của các bộ phận lắp ráp và khả năng tiếp cận của môi trường làm mát với các bộ phận có khả năng làm nóng đều được kiểm tra.

Bề mặt của các thanh mang dòng tiếp xúc với các phiến của nhóm tiếp xúc hình hoa thị phải được xử lý bằng một lượng nhỏ chất bôi trơn CIATIM. Nhìn chung, cần phải thực hiện tất cả các quy trình do PES quy định trong trường hợp thử nghiệm nghiệm thu và đảm bảo rằng điện áp vận hành tương ứng với giới hạn cho phép.

Lắp đặt máy cắt chân không. Công việc lắp đặt chỉ được thực hiện bởi nhân viên có trình độ. Các yêu cầu tương tự cũng áp dụng cho nhân viên được chọn để bảo trì thiết bị điện áp cao.

Nhân viên được phép bảo trì hệ thống lắp đặt điện hoạt động ở điện áp trên 1000 vôn được phép vận hành máy cắt chân không. Nhóm truy cập được phê duyệt dành cho nhân viên phục vụ không được thấp hơn thứ ba. Trước khi bắt đầu làm việc với thiết bị, nhân viên phải trải qua quá trình kỹ thuật tối thiểu để nghiên cứu sự phức tạp của một mẫu thiết bị cụ thể.

Làm thế nào để chọn một máy cắt chân không?

Thiết bị được chọn có tính đến các tham số danh nghĩa của nó, được xem xét liên quan đến các tham số của mạng hiện có tại địa điểm lắp đặt. Việc lựa chọn được thực hiện theo tiêu chí về các chế độ vận hành có tải tối đa dự kiến ​​cho các điều kiện vận hành.

Điện áp định mức của máy cắt chân không được phép bằng (hoặc tăng) so với điện áp định mức của hệ thống được cấp nguồn qua máy cắt.

Thông số dòng điện dài hạn định mức được chọn cao hơn dòng điện định mức của hệ thống được cung cấp. Tham số dòng cắt định mức được chọn trên giá trị tối đa đánh giá hiện tại Đoản mạch (có tính đến thời điểm phân kỳ tiếp điểm).

Bảng thông số kỹ thuật là điều đầu tiên bạn chú ý khi lựa chọn công tắc. Dựa trên các giá trị tham số, bạn có thể xác định xem thiết bị có phù hợp với cài đặt cụ thể hay không

Từ quan điểm về các điều kiện ngắn mạch có thể xảy ra, việc lựa chọn được thực hiện có tính đến các điều kiện khắc nghiệt nhất.

Giá trị thành phần không tuần hoàn được tính toán có tính đến các điều kiện ngắn mạch với điện áp bằng 0 trong bất kỳ đường dây pha nào. Trong trường hợp này, cần tính đến tham số dòng điện không định kỳ do nhà sản xuất thiết bị đặt.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Bạn có thể tìm hiểu thêm tài liệu về thiết kế, nguyên lý hoạt động và điều kiện lắp đặt của cầu dao chân không từ video sau:

Công tắc chân không khác với các loại thiết bị khác ở cấu trúc tương đối đơn giản và đáng tin cậy. Vì vậy, loại thiết bị này phục vụ lâu dài mà không có bất kỳ phàn nàn nào. Tuổi thọ hao mòn tự nhiên được xác định bằng số lần vận hành ít nhất bằng 20.000, với điều kiện là bảo trì kịp thời thì tuổi thọ này sẽ tăng thêm 5-10%.Trong khi đó, việc bảo trì chất nổ chỉ giới hạn ở một số ít hoạt động nhẹ.

Nếu trong khi đọc thông tin, bạn có thắc mắc về chủ đề bài viết hoặc có thông tin giá trị muốn chia sẻ với độc giả, vui lòng để lại bình luận, chia sẻ kinh nghiệm và đặt câu hỏi ở khối bên dưới bài viết.