Vakuuma slēdzis: uzbūve un darbības princips + izvēles un pieslēgšanas nianses

Elektroierīce vakuuma slēdzis – tā ir ierīce, kas paredzēta ekspluatācijai elektrisko augstsprieguma tīklu sastāvā. Savu nosaukumu tā ieguvusi no konstrukcijas īpatnības – vakuuma kameras, pateicoties kurai tiek panākta momentāna elektriskā loka dzēšana.

Ierīce tiek izmantota kā komutators, kura uzdevums ir veikt iekārtu atslēgšanu avārijas situācijās vai kārtējās ekspluatācijas laikā. Apskatīsim tuvāk, ko īsti nozīmē vakuuma komutators un kāpēc tas ir vajadzīgs.

Kā darbojas augstsprieguma vakuuma komutators?

Vakuuma kameru, ko izmanto slēdžu konstrukcijā, funkcionalitātes pamatā ir retinātā stāvoklī esošās gāzes fizikālās īpašības. Šādos apstākļos gāzes īpašība, ko raksturo kā elektrisko izturību, ievērojami mainās uz palielināšanos.

Šis augstas retinātības vides efekts (diapazons no 10^-6 līdz 10^-8 N/cm²) tiek veiksmīgi izmantots slēdžu konstrukcijās, kas papildinātas ar gāzes vakuuma kamerām, caur kurām iet elektriskās kontaktu grupas.

Viens no vakuuma slēdža modeļiem – ierīce, ko izmanto jaudas elektrisko tīklu ekspluatācijā. Ierīce tiek uzskatīta par mūsdienīgāku un uzticamāku salīdzinājumā ar analogām ierīcēm, bet cita izpildījuma veida.

Strāva, kas plūst caur kontaktu grupām (kontakta atvienošanas brīdī), veido elektrisko izlādi – loku. Loka degšana notiek, pateicoties metāla tvaiku daļējai jonizācijai, kas neizbēgami rodas no augstas temperatūras. Strāvas plūsma starp kontaktiem caur izveidoto plazmu tiek uzturēta līdz brīdim, kad strāva pāriet uz nulles kopni.

Tiklīdz iestājas pārejas moments caur 'nulle', elektriskais loks nodziest. Kopējā procesa laiks aizņem ne vairāk kā 7-10 mikrosekundes.

Vakuuma slēdžu uzbūve

Vakuuma slēdžu daudzveidība, ņemot vērā to konstruktīvo izpildījumu, ir diezgan liela. Tāpēc ir grūti sniegt šo ierīču raksturojumu kopumā. Tomēr neatkarīgi no konstrukcijas atšķirībām darbības princips paliek nemainīgs.

Vakuuma slēdža strukturālā shēma: 1 – augšējā izeja; 2 – vakuuma kamera; 3 – polimēra izolators; 4 – apakšējā izeja; 5 – lentveida kontakts; 6 – spēka atspere; 7 – vilces stienis; 8 – izslēgšanas atspere; 9 – pārneses svira; 10 – piedziņas vārpsta; 11 – atvienotājs; 12 – korpuss

Apskatīsim vispārējai iepazīšanai trīspolu vakuuma slēdzi, kas aprīkots ar atsperu-motora piedziņu. Šī ierīce ir paredzēta iekštelpu uzstādīšanai vai uzstādīšanai ārpus telpām. Jebkurā gadījumā tā montāža tiek veikta speciālos sadales metāla korpusos.

Ierīces var tikt ekspluatētas visdažādākajās tautsaimniecības jomās. Tomēr pastāv daži ierobežojumi.

Tātad vakuuma slēdži nav paredzēti uzstādīšanai ar sekojošu ekspluatāciju šādos apstākļos:

• telpas, kur ir uguns- un sprādzienbīstama atmosfēra;
• iekārtas, kas konstruktīvi paredz biežu komutāciju;
• mobila (pārvietojama) tipa iekārtas;
• jūras un upju kuģu enerģētiskās sistēmas.

Vakuuma tipa slēdžiem parasti ir raksturīgi divi konstrukcijas izpildījumu veidi:

1. Stacionārai uzstādīšanai.
2. Uzstādīšanai ar aparatūras ratiņiem.

Neatkarīgi no izpildījuma, ierīces korpusa daļa satur trīs polus, kas aprīkoti ar loka dzēšanas kamerām.

Vakuuma kameru iekšpusē darbojas kustīgi kontaktorī, kurus iedarbina atsperu-motora mehānisms. Ierīces korpuss ir papildināts ar priekšējo paneli, kurā atrodas indikācijas elementi un vadības ierīces.

Slēdža ārējie galvenie elementi: 1 – ierīces poli; 2 – ieslēgšanas bloķēšanas mehānisms; 3 – pacelšanas logs; 4 – mehānikas rokturis, kas bloķē ārējās ķēdes

Trīs galvenās ķēdes poli ir izpildīti kolonnu formā. Polu izvietojums parasti ir atsperu-motora piedziņas šasijas aizmugurējā daļā. Katrs pols ir papildināts ar loka dzēšanas kameru, kas ir ievietota polimēra izolatora iekšpusē. Lai palielinātu elektrisko izturību, izolatora korpuss ir rievotā formā.

Katras vakuuma kameras iekšpusē ir uzmontēta kontaktu grupa no diviem elementiem – kustīgā un nekustīgā. Kustīgā kontakta elements caur vilces izolatoru ir savienots ar pārslēgšanas mehānismu. Tālāk savienojums ar apakšējo kontakta izvadu. Bet nekustīgais kontakts caur konisku savienojumu savienojas ar ierīces augšējo kontakta izvadu.

Kā darbojas slēdža piedziņa?

Vakuuma kameru kustīgie kontakti ir mehāniski savienoti ar atsperu-motora piedziņas vārpstu. Pateicoties spēka atsperei, kas ir iepriekš nospriegota (iestatīta izstieptā stāvoklī), piedziņu var viegli iedarbināt, vienkārši nospiežot vadības pogu vai izmantojot citu mehānismu.

Vakuuma kameras struktūras shēma: 1 – nekustīgā kontakta spailes; 2 – nekustīgais kontakts; 3 – kustīgais kontakts; 4 – metāla ekrāns; 5 – keramikas (polimēra) izolators; 6 – silfons; 7 – kustīgā kontakta spailes

Atspere (parasti divas atsperes) tiek uzvilktas ar ķēdes piedziņas palīdzību. Normāls iekārtas darba režīms paredz atsperes uzvilkšanu, izmantojot elektromotoru ar reduktoru. Tajā pašā laikā ir manuālās uzvilkšanas rokturis, ko izmanto avārijas vai barošanas zuduma gadījumā.

Uzvilktā atspere tiek fiksēta ar palaišanas mehānismu. Šo mehānismu kontrolē caur elektromagnētisko piedziņu vai caur ieslēgšanas pogu. Tiklīdz ieslēgšanas režīms ir aktivizēts, fiksācija tiek atcelta, atsperes stiepšanas spēks iedarbina izciļņa mehānismu. Tas savukārt iedarbojas uz vārpstu, kas ir mehāniski savienota ar vakuuma kameru kustīgo kontaktu pārslēgšanas mehānismu.

Vakuuma slēdža izslēgšanas darbība tiek veikta, aktivizējot režīmu «Izslēgts» – ar elektromagnētu vai pogu. Darbību secība ir gandrīz identiska pirmajam režīmam. Šeit arī tiek izmantotas izslēgšanas spēka atsperes, kuru stāvokli nosaka izslēgšanas palaišanas mehānisms.

Vadības panelis un indikācijas elementi: 1 – režīms «Ieslēgts»; 2 – režīms «Izslēgts»; 3 – uzvilktās atsperes stāvoklis; 4 – atbrīvotās atsperes stāvoklis

Lietošanas ērtību un ierīces darba kontroli nodrošina vadības panelis. Pa paneļa priekšpusi atrodas elementi: ciklu skaitītājs, uzvilkšanas atsperes stāvokļa indikators, vakuuma slēdža stāvokļa indikators.

Izvelkamo konstrukciju īpatnības

Izvelkamās versijas aparatūra ir samontēta uz speciālas aparatūras ratiņu bāzes. Ar šī piederuma palīdzību slēdzi ievieto skapja iekšpusē vai izvelk no tā.

Aparatūras ratiņi darbojas ne tikai kā ierīces transports, bet arī pilda ierīces ieslēgšanas kontroliera funkciju testa režīmā vai darba režīmā, tiklīdz slēdzis ir iebīdīts skapī.

Aparatūras ratiņi: 1 – rullītis (4 gab.); 2 – pamatne; 3, A – kustīgā pamatne; 4 – rokturis (2 gab.); 5 – griežņa ligzda; 6 – bloķēšanas plāksne; 7 – fiksējošais elements; 8 – sekundārās ķēdes savienotājs; 9 – ierīces blokēšanas mehānika; 10 – bloķēšanas kontakti; 11 – skrūves fiksācijas plāksne; B – nekustīgā daļa

Vakuuma slēdzis tiek nostiprināts tieši pie ratiņu kustīgās daļas. Stiprinājums tiek veikts ar skrūvju savienojumiem. Tomēr aparatūras ratiņiem ir arī nekustīga daļa, kurā ir nostiprināta kustīgās daļas piedziņa. Kustīgā moduļa kustība attiecībā pret nekustīgo tiek veikta, izmantojot ratiņu vadības roktura skrūvi.

Kustīgā daļa – metāla pamatne uz četriem riteņiem, apstrādāta ar galvanisku pārklājumu. Šeit atrodas ārējā mehāniskā bloķēšana (spiediena plāksne) zemētājam, piedziņas skrūves bloķēšana, blokkontakti, slēdža bloķēšanas mehānisms un citi elementi, ar kuriem tiek nodrošināta kustība vai fiksācija.

Ierīces uzstādīšana un pieslēgšana

Pirms sākt uzstādīt vakuuma slēdzi, ir jāveic visu ārēji pieejamo elementu pārbaude, lai pārliecinātos par bojājumu un defektu neesamību. Pēc tam tiek veikta polu izolācijas virsmu tīrīšana ar sausu, bezplūksnu drānu.

Nav atļauts iekļaut iekārtu sistēmā, ja uz izolācijas virsmām ir šķembas, plaisas, deformēti laukumi. Obligāti jāpārbauda sekundāro ķēžu shēma, kā arī korpusa kopnes pieslēgums.

Uzstādītās ierīces pārbaude. Šeit ir svarīgi rūpīgi pārbaudīt katru detaļu, katru stiprinājuma elementu. Augstsprieguma aparāti nepiedod pat mazāko kļūdu.

Pirms uzstādīšanas slēdža darbspēja jāpārbauda ar manuālu ieslēgšanu (tukšgaitā bez barošanas) un jāpārliecinās par vadības paneļa indikatoru pareizu stāvokli. Pēc tam jāpārbauda polu vāku klātbūtne. Ja tiek izmantota iekārta ar nominālo strāvu 1600 A un vairāk, aizsargvāki pirms montāžas ir jānoņem.

Pieslēgšana tieši tīklam

Strāvas kabeļu vadu kontaktu spailes pirms pievienošanas slēdža izejām ir jānotīra.

Tīrīšanas procedūra atšķiras atkarībā no izmantotā spaiļu materiāla:

• Vara un alumīnija spailēm bez papildu pārklājuma tīrīšana tiek veikta ar smilšpapīru, kura graudainība ir M20 vai mazāka, pēc tam attaukojot metāla virsmu.
• Ja vara vai alumīnija spailes ir pārklātas ar sudraba slāni, pietiek tos notīrīt ar bezplūksnu drānu.

Nav atļauts izmantot kabeļus, kuru spaiļu sudraba pārklājums ir bojāts vairāk nekā 5% platībā. Šajā gadījumā bojātais elements ir jāaizstāj. Sīkāk par spailēm vadu savienošanai var lasīt no. šajā materiālā.

Ārējie vadi tiek pievadīti vakuuma slēdža izejām tā, lai neradītu mehāniskus spēkus uz ierīces izejām no ārējo vadu puses. Savienojumi tiek veikti ar skrūvju savienojumu, izmantojot plakanas elastīgas metāla paplāksnes.

Kā tiek veikta zemēšana?

Stacionāras konstrukcijas ierīces tiek pieslēgtas "zemes" platformai ar skrūvju savienojumu (M12) tieši punktā, kas apzīmēts ar marķējumu "Zemējums".

Aparāta ratiņu un slēdža šasijas konstrukcijas elementi, caur kuriem tiek veikta ierīces iezemēšana. Parasti šie punkti ir atzīmēti ar atbilstošu zīmi, kas uzlikta blakus elementam.

Kontaktpunkta «Zemējums» zona pirms savienošanas ir jāattauko. Par zemējuma vadītāju jāizvēlas pietiekama šķērsgriezuma kopne (Elektroietaišu ierīkošanas noteikumi), elastīga stieple vai kūlī savīts vadītājs. Pirms vadītāja uzlikšanas uz kontaktlaukuma kontakta virsmas jāieziež ar speciālu smērvielu (CIATIM-203).

Izvelkamā tipa konstrukcija tiek iezemēta, izmantojot aparāta ratiņu elementus. Vakuuma slēdža iezemēšana tiek veikta caur aparāta ratiņu konstrukciju, kurai paredzēti arī stiprinājuma elementi.

Ierīces nodošana ekspluatācijā

Ierīces nodošana ekspluatācijā tiek veikta pēc uzstādītā un sagatavotā aprīkojuma papildu pārbaudes. Proti, tiek pārbaudīta zemējuma uzticamība, montāžas komponentu stiprinājumu stāvoklis un dzesēšanas vides piekļuve potenciāli uzkarstošiem elementiem.

Strāvu vadošo stieņu virsmas, kas saskaras ar kontaktligzdu kontaktu grupu lamellām, jāapstrādā ar nelielu daudzumu CIATIM smērvielas. Kopumā jāveic visas procedūras, ko paredz Elektroietaišu ierīkošanas noteikumi pieņemšanas un nodošanas testu gadījumam, un jāpārliecinās, ka operatīvā sprieguma vērtība atbilst pieļaujamajām robežām.

Vakuuma slēdža uzstādīšana. Montāžas darbus drīkst veikt tikai kvalificēts personāls. Tādas pašas prasības attiecas uz personālu, kas tiek izraudzīts augstsprieguma iekārtu apkalpošanai.

Vakuuma slēdzi drīkst darbināt personāls, kam ir atļauja apkalpot elektroietaises, kas darbojas ar spriegumu virs 1000 voltiem. Apstiprinātā pielaides grupa apkalpojošām personām nedrīkst būt zemāka par trešo. Pirms darba ar aprīkojumu personāls iziet tehnisko minimumu, lai izpētītu konkrētā aprīkojuma modeļa nianses.

Kā izvēlēties vakuuma slēdzi?

Ierīci izvēlas, ņemot vērā tās nominālos parametrus, kurus vērtē attiecībā pret esošā tīkla parametriem uzstādīšanas vietā. Izvēle tiek veikta pēc maksimāli noslogotu darba režīmu, kas sagaidāmi ekspluatācijas apstākļos, kritērija.

Vakuuma slēdža nominālais spriegums drīkst būt vienāds ar (vai lielāks par) sistēmas nominālo spriegumu, kas tiek barota caur slēdzi.

Nominālās ilglaicīgās strāvas parametrs tiek izvēlēts lielāks par barotās sistēmas nominālās strāvas vērtību. Nominālās atslēgšanas strāvas parametrs tiek izvēlēts lielāks par maksimālo īssavienojuma aprēķinātās strāvas vērtību (tiek ņemts vērā kontaktu atdalīšanās brīdis).

Tehnisko parametru plāksnīte ir pirmais, kam pievērš uzmanību, izvēloties slēdzi. Balstoties uz parametru vērtībām, jau var noteikt, vai ierīce ir piemērota konkrētai instalācijai vai nē.

No iespējamo īssavienojuma apstākļu viedokļa izvēle tiek veikta, ņemot vērā vissmagākos režīmus.

Aperiodiskā komponente tiek aprēķināta, ņemot vērā īssavienojuma apstākļus ar nulles spriegumu jebkurā no fāžu līnijām. Turklāt jāņem vērā aperiodiskās strāvas parametrs, ko noteicis iekārtas ražotājs.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Vairāk informācijas par vakuuma slēdža uzbūvi, darbības principu un uzstādīšanas nosacījumiem Jūs varat uzzināt no šāda video:

Vakuuma slēdži no citiem iekārtu veidiem atšķiras ar salīdzinoši vienkāršu un uzticamu uzbūvi. Tāpēc šis iekārtu veids kalpo ilgu laiku bez īpašām sūdzībām. Dabiskā nolietojuma resurss tiek noteikts pēc operāciju skaita, kas ir vismaz 20 000. Savlaicīgi veicot tehnisko apkopi, šis resurss palielinās par 5–10%. Tikmēr VV tehniskā apkope aprobežojas ar nelielu vieglu darbību skaitu.

Ja, iepazīstoties ar informāciju, radušies jautājumi par raksta tēmu vai ir vērtīga informācija, ar kuru Jūs varat dalīties ar mūsu lasītājiem, lūdzu, atstājiet savus komentārus, dalieties pieredzē, uzdodiet jautājumus blokā zem raksta.