jarprevádzkové mechanizmy, ovládacie mechanizmy s permanentnými magnetmi a elektromagnetické ovládacie mechanizmy sú tri najdôležitejšie ovládacie mechanizmy v ističoch stredného a vysokého napätia. Sú zodpovedné za ovládanie činnosti ističa "otváranie" (odpojenie obvodu) a "zatváranie" (spojenie obvodu).
Nižšie rozvediem rozdiely a súvislosti medzi týmito tromi.
I. Porovnanie základných rozdielov
| Charakteristické rozmery | Pružinový operačný mechanizmus | Operačný mechanizmus s permanentným magnetom | Elektromagnetický ovládací mechanizmus |
|---|---|---|---|
| Spôsob skladovania energie | Mechanická pružina (zatváracia pružina/otváracia pružina) | Permanentný magnet + kondenzátor | Priama elektromagnetická sila, žiadne-komponenty na dlhodobé uchovávanie energie. |
| Pracovný princíp | Motor stláča zatváraciu pružinu, aby uložil energiu, a uvoľňuje energiu na pohon zatvárania; otvárací mechanizmus funguje podobne. | Permanentný magnet poskytuje prídržnú silu; kondenzátor sa okamžite vybije a generuje reverznú elektromagnetickú silu na ovládanie otvárania/zatvárania. | Cievka je priamo napájaná, generuje elektromagnetickú silu na pohon železného jadra, čím sa priamo dokončuje operácia otvárania/zatvárania. |
| Rýchlosť prevádzky | Relatívne rýchle, ale obmedzené mechanickým procesom uvoľnenia pružiny. | Extrémne rýchly; elektromagnetická sila je priama, bez medziľahlých mechanických väzieb. | Rýchlosť závisí od aktuálnej veľkosti; všeobecne pomalé, vyžadujúce veľké prúdy pre aplikácie s vysokým výkonom. |
| Spotreba energie | Nízka spotreba energie. Motor akumulácie energie beží počas skladovania energie iba krátky okamih, čo má za následok nízku spotrebu energie. | Extrémne nízka spotreba energie. Kondenzátor sa vybíja okamžite iba počas prevádzky; inak nespotrebováva takmer žiadnu energiu. | Vysoká účinnosť. Vyžaduje nepretržitú dodávku vysokého prúdu počas celej prevádzky. |
| Štrukturálna zložitosť | Komplexné. Mnoho mechanických častí, ako sú vačky, ojnice, západky a pružiny. | Jednoduché. Veľmi málo pohyblivých častí; hlavne pohyblivé železné jadro. |
Jednoduché. Primárne pozostáva z cievky a železného jadra. |
| Spoľahlivosť/údržba | Vysoká spoľahlivosť, ale výrazné mechanické opotrebenie, vyžadujúce pravidelnú údržbu a mazanie. | Vysoká spoľahlivosť. Žiadne mechanické opotrebovanie; dlhý bezúdržbový-cyklus. |
Spoľahlivosť je mierna. Elektrické komponenty sú jednoduché, ale vysoký prúd kladie vysoké nároky na riadiaci obvod. |
| náklady | Mierne výrobné náklady, vyspelá technológia a široké uplatnenie. | Vyššie výrobné náklady (závisí od-výkonných neodymových, železobórových permanentných magnetov a inteligentných ovládačov). |
Výrobné náklady sú relatívne nízke, ale prevádzkové náklady (napájací systém) môžu byť vysoké.
|
| Hlavné aplikácie | Najbežnejší prúd v oblasti vysokého napätia, ktorý zahŕňa vákuové ističe 10 kV-40,5 kV a niektoré ističe SF6. | Vhodné pre špičkové{0}}aplikácie v rozsahu stredného napätia (12 kV – 40,5 kV) a pre aplikácie s vysokými požiadavkami na výkon. | Postupne sa vyraďuje, používa sa najmä v niektorých nízkonapäťových ističoch alebo určitých starších strednonapäťových- a vysokonapäťových ističoch-. |
II. Podrobné vysvetlenie princípov práce a charakteristík každého mechanizmu
1. Pružinový operačný mechanizmus
Pracovný princíp:
Akumulácia energie: Malý motor stláča zatváraciu pružinu, aby uložil energiu, ktorá je udržiavaná mechanickým uzamykacím zariadením.
Zatvorenie: Do uzatváracej cievky sa dostane elektrický signál, čím sa uvoľní blokovací mechanizmus. Energia zatváracej pružiny je zosilnená prostredníctvom spojovacieho a vačkového mechanizmu, ktorý rýchlo stlačí kontakty ističa, aby sa obvod uzavrel. Súčasne počas procesu zatvárania je otváracia pružina typicky stlačená, aby sa akumulovala energia.
Otváranie: Do otváracej cievky sa dostane elektrický signál, ktorý uvoľní blokovací mechanizmus otváracej pružiny. Energia otváracej pružiny sa uvoľní, čím sa kontakty rýchlo oddelia.
Výhody:
Vyspelá technológia, široká aplikácia a relatívne kontrolovateľné náklady.
Po akumulácii energie je riadiaci výkon potrebný na otváranie/zatváranie veľmi malý (treba spustiť iba blokovaciu cievku).
Spoľahlivosť je overená dlhodobo.
Nevýhody:
Komplexná konštrukcia, veľa dielov a vysoké požiadavky na presnosť výroby a montáže.
Existuje riziko mechanického opotrebovania, únavy a zaseknutia, ktoré si vyžaduje pravidelnú údržbu.
Čas pôsobenia je trochu rozptýlený, takže je menej presný ako mechanizmus s permanentným magnetom.
2. Operačný mechanizmus s permanentným magnetom
Pracovný princíp:
Stav držania: Jadrom mechanizmu je systém magnetického obvodu zložený z vysokovýkonného{0}}permanentného magnetu (ako je neodým a železobór) a cievky. Magnetická sila generovaná permanentným magnetom stabilne drží pohybujúce sa železné jadro v „otvorenej“ alebo „zatvorenej“ polohe.
Akčný proces: Keď je potrebná operácia, do cievky sa okamžite vybije veľká-kapacita kondenzátorov.
Zatvoriť: Magnetické pole generované výbojom kondenzátora je zosúladené s permanentným magnetickým poľom, čím sa zvyšuje magnetická sila a ženie železné jadro do uzavretej polohy, kde je držané silou permanentného magnetu.
Otvorený: Kondenzátor sa vybíja v opačnom smere, pričom generuje magnetické pole, ktoré ruší alebo obráti permanentné magnetické pole, čím sa oslabuje prídržná sila. Pôsobením otváracej pružiny alebo samotnej konštrukcie magnetického obvodu sa železné jadro rýchlo presunie do otvorenej polohy a je držané silou permanentného magnetu.
Výhody:
Extrémne jednoduchá konštrukcia, len s jednou pohyblivou časťou, prakticky bez mechanického opotrebovania, skutočne-bezúdržbová.
Rýchla prevádzková rýchlosť, nízky rozptyl a stabilný výkon.
Extrémne nízka spotreba energie, čerpá energiu iba z kondenzátora v okamihu prevádzky.
Nevýhody:
Vysoké požiadavky na výkon materiálov s permanentnými magnetmi (ako sú koerciivita a vysoká-teplotná odolnosť) a ovládača, čo vedie k vyšším nákladom.
Hrozí „demagnetizácia“ (hoci moderné materiály to výrazne zlepšili) a akonáhle dôjde k demagnetizácii, mechanizmus zlyhá.
Riadiaci obvod je pomerne zložitý a spolieha sa na spoľahlivé nabíjanie kondenzátorov.
3. Elektromagnetický operačný mechanizmus
Pracovný princíp:
Veľký prúd je privádzaný priamo do uzatváracej alebo otváracej cievky.
Cievka generuje silnú elektromagnetickú silu, ktorá priamo priťahuje alebo tlačí železné jadro, čím poháňa kontakty ističa na dokončenie operácie otvárania alebo zatvárania.
Po dokončení operácie sa prúd preruší, elektromagnetická sila zmizne a mechanizmus je držaný v konečnej polohe mechanickými západkami alebo inými prostriedkami.
Výhody:
Jednoduchý princíp, nízke výrobné náklady.
Priama akcia bez zložitých medziskladov energie a prenosových spojení.
Nevýhody:
Obrovská spotreba energie! Vyžaduje si vysokokapacitný zdroj jednosmerného prúdu alebo prevádzkový zdroj napájania na zabezpečenie stoviek ampérov okamžitého prúdu.
Silná závislosť od prevádzkového napájania; kolísanie výkonu priamo ovplyvňuje prevádzkový výkon.
Veľký náraz a vysoká hlučnosť počas prevádzky.
Kvôli týmto fatálnym nevýhodám bol v aplikáciách stredného a vysokého napätia vo veľkej miere nahradený pružinovými a permanentnými magnetmi.
III. Vzťah medzi tromi
Hlavná funkcia:Tieto tri mechanizmy majú rovnaký základný účel: poskytnúť potrebnú mechanickú energiu na otváranie a zatváranie ističa, čím sa zabezpečuje rýchla a spoľahlivá prevádzka.
Povaha premeny energie:V podstate všetky tri premieňajú elektrickú energiu na mechanickú energiu. Pružinový mechanizmus premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu (napr. elektrickú energiu → mechanickú energiu motora → potenciálnu energiu pružiny → kinetickú energiu); mechanizmus permanentného magnetu premieňa elektrickú energiu (napr. kondenzátor) na elektromagnetickú energiu na kinetickú energiu; a elektromagnetický mechanizmus premieňa elektrickú energiu (priamo) na elektromagnetickú energiu na kinetickú energiu.
Technologický vývoj:Predstavujú cesty technologického rozvoja operačných mechanizmov:
Elektromagnetické mechanizmy boli ranou technológiou, ktorá sa postupne vyraďovala z dôvodu vysokej spotreby energie.
Pružinové mechanizmy ako technológia druhej{0}}generácie vyriešili problém spotreby energie prostredníctvom „pred-uloženej energie“, ktorá sa v posledných desaťročiach stala hlavným prúdom.
Mechanizmy s permanentnými magnetmi sú technológiou tretej{0}}generácie, ktorá dosahuje vysokú spoľahlivosť a-bezúdržbovú prevádzku prostredníctvom zjednodušenej mechanickej konštrukcie a predstavuje súčasný smer vývoja.
Hybridné aplikácie:V niektorých prevedeniach vidno aj hybridné technológie. Napríklad niektoré mechanizmy s permanentnými magnetmi môžu byť doplnené malými pružinami, ktoré pomáhajú tlmiť obvod na konci procesu vypínania alebo zabezpečujú spoľahlivosť, ale to nič nemení na skutočnosti, že sú založené na pohone permanentným magnetom.
V súhrne
Mechanizmy ovládané pružinou{0} sú v súčasnosti najpoužívanejším a technologicky najvyspelejším základom, ktorý ponúka vysokú nákladovú-efektívnosť, ale vyžaduje si údržbu.
Mechanizmy ovládané-permanentným magnetom predstavujú budúcnosť technológie, ktorá je známa svojou vysokou spoľahlivosťou,-bezúdržbovou prevádzkou a dlhou životnosťou, vďaka čomu sú obzvlášť vhodné pre inteligentné rozvodné siete s vysokými požiadavkami na údržbu, no s vyššími počiatočnými nákladmi.
Elektromagnetické-mechanizmy sú zastarané alebo sú obmedzené na nízkonapäťové-aplikácie-v dôsledku ich značnej spotreby energie a prísnych požiadaviek na napájanie.
Pri výbere rozvádzača je potrebné komplexne zvážiť náklady, požiadavky na spoľahlivosť, možnosti údržby a celkovú úroveň inteligencie rozvádzača.
Pri každom pripájaní a odpájaní elektrickej siete zabezpečujú jej stabilitu a bezpečnosť spoľahlivé prevádzkové mechanizmy. Spoločnosť Shaanxi Huadian, hlboko zakorenená v úrodnej pôde čínskeho energetického priemyslu, využíva desaťročia remeselnej a technologickej akumulácie, aby sa zamerala na výskum, vývoj a výrobu mechanizmov na ovládanie pružiny a permanentných magnetov pre aplikácie so stredným a vysokým napätím, pričom poskytuje efektívne, stabilné a bezúdržbové-prevádzkové riešenia globálnym zákazníkom. Máte záujem? Kontaktujte nás!
Email:pannie@hdswitchgear.com.
Whatsapp/Wechat:+8618789455087
