Vacuostato: dispositivo e principio di funzionamento + sfumature di scelta e connessione

L'interruttore sottovuoto dell'apparecchio elettrico è un dispositivo progettato per funzionare come parte di reti elettriche ad alta tensione. Prende il nome dalla caratteristica del design: la camera a vuoto, grazie alla quale si ottiene l'estinzione istantanea dell'arco elettrico.

Il dispositivo viene utilizzato come interruttori progettati per spegnere le apparecchiature in caso di emergenza o come parte delle operazioni in corso. Diamo un'occhiata più da vicino a cosa è un vacuostato ea cosa serve.

Come funziona un vacuostato ad alta tensione?

La base della funzionalità delle camere a vuoto utilizzate nella progettazione degli interruttori di circuito sono le proprietà fisiche di un gas in uno stato scaricato. In tali condizioni, la proprietà del gas, caratterizzata da resistenza elettrica, cambia significativamente verso l'alto.

Questo effetto di un mezzo scaricato alto (intervallo da 10^-6 fino a 10^-8 N / cm²) è stato utilizzato con successo nei progetti di interruttori integrati da camere a vuoto per gas attraverso le quali passano gruppi di contatti elettrici.

Uno dei modelli di un interruttore automatico sotto vuoto è un dispositivo utilizzato nel funzionamento di reti elettriche di potenza. Il dispositivo è considerato più moderno e affidabile rispetto a dispositivi simili, ma di un diverso tipo di esecuzione

La corrente che fluisce attraverso i gruppi di contatti (nel momento in cui il contatto viene diviso) forma una scarica elettrica - un arco. La combustione dell'arco si verifica a causa della ionizzazione parziale del vapore metallico, che inevitabilmente si forma dalle alte temperature. Il passaggio di corrente tra i contatti attraverso il plasma formato viene mantenuto fino a quando la corrente passa al bus zero.

Non appena arriva il momento di transizione attraverso "zero", l'arco elettrico si spegne. Il tempo totale di processo non richiede più di 7-10 microsecondi.

Il dispositivo commuta l'esecuzione del vuoto

Una varietà di interruttori automatici sotto vuoto, tenendo conto del loro design, è piuttosto grande. Pertanto, è difficile dare una caratteristica di questi dispositivi in ​​generale. Nel frattempo, indipendentemente dalle differenze di progettazione, il principio di azione rimane invariato.

Schema a blocchi di esplosivi: 1 - uscita superiore; 2 - una camera a vuoto; 3 - isolante polimerico; 4 - uscita inferiore; 5 - contatto nastro; 6 - molla di potenza; 7 - asta di trazione; 8 - una molla di spegnimento; 9 - leva del cambio; 10 - albero di trasmissione; 11 - rilascio; 12 - caso

Considerare come riferimento generale interruttore tripolare sottovuotodotato di un motore a molla. Questo apparecchio è progettato per installazione interna o esterna. In ogni caso, la sua installazione viene eseguita all'interno di speciali scatole di distribuzione in metallo.

I dispositivi possono essere utilizzati in vari settori dell'economia. Tuttavia, ci sono alcune limitazioni.

Pertanto, gli interruttori automatici sottovuoto non sono destinati all'installazione con funzionamento successivo nelle seguenti condizioni:

• locali dove c'è un incendio, atmosfera esplosiva;
• Installazioni che prevedono costruttivamente cambi frequenti;
• installazioni mobili (mobili);
• sistemi di alimentazione di navi marittime e fluviali.

Gli interruttori automatici sotto vuoto hanno in genere due tipi di design:

1. Per installazione fissa.
2. Per l'installazione con un carrello hardware.

Indipendentemente dall'esecuzione, l'area dell'alloggiamento del dispositivo contiene tre poli dotati di camere ad arco.

I contattori mobili azionati da un meccanismo a molla funzionano all'interno delle camere del vuoto. L'alloggiamento dello strumento è integrato da un pannello frontale, che contiene elementi di visualizzazione e dispositivi di controllo.

Elementi principali esterni dell'interruttore: 1 - poli del dispositivo; 2 - meccanismo di blocco dell'accensione; 3 - finestra per il sollevamento; 4 - gestire la meccanica che blocca i circuiti esterni

I tre poli del circuito principale sono realizzati sotto forma di colonne. La posizione dei poli, di regola, sul retro del telaio dell'azionamento a molla. Ogni polo è integrato da una camera di spegnimento dell'arco, che è racchiusa all'interno di un isolante polimerico. Al fine di migliorare la resistenza elettrica, il corpo dell'isolante ha una forma a coste.

All'interno di ciascuna camera a vuoto, è montato un gruppo di contatti di due elementi: mobile, fisso. L'elemento di contatto mobile attraverso l'isolatore di trazione è collegato al meccanismo di commutazione. Ulteriore comunicazione con il terminale di contatto inferiore. Un contatto fisso attraverso un raccordo conico è collegato al terminale di contatto superiore del dispositivo.

Come funziona il convertitore di frequenza?

I contatti mobili delle camere a vuoto sono collegati meccanicamente all'albero del motore a molla. Grazie alla molla di alimentazione precaricata (impostata in tensione), l'azionamento può essere facilmente attivato semplicemente premendo il pulsante di controllo o un altro meccanismo.

Lo schema strutturale della camera a vuoto: 1 - morsettiera di un contatto fisso; 2 - contatto fisso; 3 - contatto mobile; 4 - schermo metallico; 5 - isolante ceramico (polimero); 6 - soffietto; 7 - contatto mobile della morsettiera

Una molla (di solito due molle) è armata da una trasmissione a catena. La normale modalità di funzionamento dell'apparecchiatura prevede un rubinetto a molla che utilizza un motore elettrico dotato di un cambio. Allo stesso tempo, c'è una maniglia di armamento manuale, che viene utilizzata in caso di incidenti o perdita di potenza.

La molla carica è fissata dal grilletto. Questo meccanismo è controllato attraverso un azionamento elettromagnetico o tramite un pulsante di accensione. Non appena viene attivata la modalità di commutazione, il blocco viene rilasciato, la forza di trazione della molla aziona il meccanismo a camma. Ciò, a sua volta, agisce sull'albero, che è meccanicamente collegato al meccanismo di commutazione dei contatti mobili delle camere del vuoto.

L'operazione per spegnere l'interruttore del vuoto viene eseguita attivando la modalità "Disconnected" - un elettromagnete o un pulsante. La sequenza di azioni è quasi la stessa della prima modalità. Implica anche le molle di scatto, il cui stato è impostato dal grilletto.

Pannello di controllo ed elementi del display: 1 - modalità “on”; 2 - modalità “disabilitata”; 3 - stato armato della primavera; 4 - stato della molla rilasciata

La comodità di funzionamento e controllo del dispositivo fornisce un pannello di controllo. Sulla parte anteriore del pannello sono presenti elementi: contatore del numero di cicli, indicatore di stato della molla dell'armamento, indicatore di stato del vacuostato.

Caratteristiche delle strutture di roll-out

L'attrezzatura di roll-out è assemblata sulla base di un carrello hardware speciale. Con questo accessorio, un interruttore viene inserito all'interno o all'esterno dell'armadio.

Il carrello dell'apparecchiatura non solo funge da trasporto del dispositivo, ma funge anche da controller per trasformare il dispositivo in modalità test o in modalità operativa non appena l'interruttore viene premuto nell'armadio.

Carrello per ferramenta: 1 rullo (4 pezzi); 2 - base; 3, A - la base è mobile; 4 - maniglia (2 pezzi); 5 - presa jack; 6 - barra di blocco; 7 - elemento di fissaggio; 8 - connettore per il circuito secondario; 9 - meccanica di blocco del dispositivo; 10 - contatti di interblocco; 11 - striscia di fissaggio a vite; B - parte fissa

Il vacuostato è fissato direttamente sulla parte mobile del carrello. Gli elementi di fissaggio sono imbullonati. Nel frattempo, il carrello dell'attrezzatura ha anche una parte fissa, in cui è fissato l'azionamento della parte mobile. Il movimento del modulo mobile rispetto a quello stazionario viene effettuato dalla vite della leva di comando del carrello.

La parte mobile è una base metallica su quattro ruote, trattata con un rivestimento galvanico. Qui è presente un interblocco meccanico esterno (barra di spinta) dell'elettrodo di terra, blocco della vite di azionamento, contatti di blocco, meccanismo di blocco dell'interruttore e altri elementi che forniscono movimento o fissazione.

Installazione e collegamento del dispositivo

Prima di iniziare l'installazione di un interruttore automatico sotto vuoto, è necessario ispezionare tutti gli elementi accessibili dall'esterno per assicurarsi che non vi siano danni e difetti. Quindi, le superfici isolanti dei poli vengono pulite con un panno asciutto privo di lanugine.

Non è consentito introdurre apparecchiature nel sistema in presenza di scheggiature, crepe e sezioni deformate su superfici isolanti. È necessario verificare il circuito dei circuiti secondari, nonché il collegamento del bus del telaio.

Verifica del dispositivo installato. È importante controllare attentamente ogni dettaglio, ogni elemento di fissaggio. I dispositivi ad alta tensione non perdonano nemmeno il minimo errore

Prima dell'installazione, il funzionamento dell'interruttore automatico deve essere verificato con il metodo dell'inclusione manuale (inattivo senza alimentazione) e assicurarsi che la posizione degli indicatori del pannello di controllo sia corretta. Quindi è necessario verificare la presenza delle coperture dei poli. Se si utilizzano apparecchiature con una classificazione di 1600 A o superiore, i coperchi di protezione devono essere rimossi prima dell'installazione.

Connettiti direttamente alla rete

I terminali delle punte di contatto dei conduttori dei cavi di alimentazione devono essere spellati prima di collegarli ai terminali dell'interruttore.

La procedura di stripping varia a seconda del materiale terminale utilizzato:

• Per i terminali in rame e alluminio senza rivestimento aggiuntivo, la sverniciatura viene eseguita con carta vetrata con granulometria M20 o inferiore, seguita da sgrassaggio della superficie metallica.
• Se i terminali sono rivestiti in rame o alluminio con uno strato di argento, è sufficiente pulirli con un panno privo di lanugine.

Non è consentito utilizzare cavi i cui terminali argentati sono danneggiati su un'area superiore al 5%. In questo caso, l'elemento danneggiato deve essere sostituito.Ulteriori informazioni sui terminali per il collegamento dei cavi sono disponibili in questa roba.

I conduttori esterni vengono portati ai terminali dell'interruttore automatico del vuoto in modo tale che non vengano create forze meccaniche sui terminali del dispositivo dal lato dei conduttori esterni. Le connessioni sono realizzate mediante un giunto bullonato con rondelle metalliche elastiche piatte.

Come viene effettuata la messa a terra?

I dispositivi fissi sono collegati al sito "terrestre" mediante una connessione bullonata (M12) direttamente nel punto indicato dalla marcatura "Messa a terra".

Elementi strutturali del carrello dell'apparecchiatura e del telaio dell'interruttore attraverso il quale il dispositivo è collegato a terra. Di norma, questi punti sono contrassegnati con il segno corrispondente posizionato accanto all'elemento

L'area del punto di contatto di messa a terra deve essere sgrassata prima del collegamento. Un conduttore di terra dovrebbe scegliere un bus di sufficiente sezione trasversale (Regole di installazione elettrica), un filo flessibile o un conduttore intrecciato con un fascio. Prima di posare il conduttore sulla superficie di contatto della superficie di contatto, ingrassare con grasso speciale (TsIATIM-203).

Il tipo estraibile viene messo a terra utilizzando gli elementi del carrello dell'apparecchiatura. La messa a terra dell'interruttore sottovuoto viene effettuata attraverso la progettazione del carrello dell'apparecchiatura, per il quale sono presenti anche elementi di fissaggio.

Messa in servizio del dispositivo

Il dispositivo viene messo in funzione dopo un ulteriore controllo delle apparecchiature installate e preparate. In particolare, vengono verificati l'affidabilità della messa a terra, le condizioni dei dispositivi di fissaggio dei componenti del gruppo e l'accesso del mezzo di raffreddamento a potenziali elementi di riscaldamento.

Le superfici delle aste portanti corrente a contatto con le lamelle dei gruppi di contatti femmina devono essere trattate con una piccola quantità di lubrificante CIATIM. In generale, è necessario eseguire tutte le procedure previste dall'EMP in caso di test di collaudo e assicurarsi che la tensione di funzionamento corrisponda ai limiti consentiti.

Installazione di un interruttore di vuoto. I lavori di installazione vengono eseguiti solo da personale qualificato. Gli stessi requisiti si applicano al personale selezionato per la manutenzione di apparecchiature ad alta tensione

L'interruttore del vuoto può essere controllato da personale autorizzato a riparare impianti elettrici funzionanti a tensioni superiori a 1000 volt. Il gruppo di ammissione approvato per le persone di servizio deve essere almeno il terzo. Prima di iniziare a lavorare con le attrezzature, il personale deve sottoporsi a un minimo tecnico per studiare la complessità di un particolare modello di attrezzatura.

Come scegliere un interruttore di vuoto?

Il dispositivo viene selezionato tenendo conto dei suoi parametri nominali, che sono considerati relativi ai parametri della rete corrente nel sito di installazione. La scelta viene effettuata in base al criterio delle modalità operative più caricate assunto per le condizioni operative.

La tensione nominale dell'interruttore sotto vuoto può essere uguale (o aumentata) rispetto alla tensione nominale del sistema alimentato attraverso l'interruttore.

Il parametro della corrente nominale a lungo termine è selezionato sopra la corrente nominale del sistema fornito. Il parametro della corrente di interruzione nominale è selezionato al di sopra del valore massimo corrente nominale Corto circuito (viene preso in considerazione il momento della divergenza di contatto).

La targhetta dei dati tecnici è la prima cosa a cui presti attenzione quando scegli un interruttore. Sulla base dei valori dei parametri, è già possibile determinare se il dispositivo è adatto per una particolare installazione o meno

Dal punto di vista delle possibili condizioni di corto circuito, la scelta viene presa tenendo conto delle condizioni più difficili.

Il componente aperiodico viene calcolato tenendo conto delle condizioni di cortocircuito con tensione zero in una qualsiasi delle linee di fase. In questo caso, è necessario tenere conto del parametro di corrente aperiodica impostato dal produttore dell'apparecchiatura.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Puoi imparare ancora più materiale sul dispositivo, sul principio di funzionamento e sulle condizioni di installazione dell'interruttore del vuoto dal seguente video:

Gli interruttori automatici sottovuoto differiscono dagli altri tipi di dispositivi in ​​una struttura relativamente semplice e affidabile. Pertanto, questo tipo di apparecchiatura serve a lungo senza alcuna lamentela. La risorsa di usura naturale è determinata dal numero di operazioni pari ad almeno 20.000.In condizioni di produzione tempestiva di manutenzione, questa risorsa aumenta del 5-10%. Nel frattempo, la manutenzione degli esplosivi è limitata a un piccolo numero di operazioni facili.

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