Meccanismo di funzionamento a molla
Il meccanismo di funzionamento a molla è composto da quattro parti: accumulo di energia a molla, mantenimento della chiusura, mantenimento dell'apertura e apertura.Comprende circa 200 componenti e utilizza l'energia immagazzinata nella tensione e nella contrazione della molla per controllare le operazioni di chiusura e apertura dell'interruttore. L'accumulo dell'energia della molla è ottenuto attraverso il funzionamento del meccanismo di riduzione del motore di accumulo dell'energia, mentre le azioni di chiusura e apertura dell'interruttore sono controllate dalle bobine di chiusura e apertura. Pertanto, l'energia richiesta per le manovre di chiusura e apertura dell'interruttore dipende dall'energia immagazzinata nella molla ed è indipendente dall'entità della forza elettromagnetica, richiedendo quindi correnti di chiusura e apertura relativamente piccole.
I principali vantaggi dei meccanismi a molla-sono:
Basse correnti di chiusura e apertura, eliminando la necessità di alimentatori operativi ad alta-potenza;
Accumulo di energia elettrica a distanza per la chiusura e l'apertura elettrica, o accumulo di energia manuale locale per la chiusura e l'apertura manuale, che consente la chiusura e l'apertura manuale anche quando l'alimentazione elettrica di funzionamento non è disponibile o il meccanismo di comando si rifiuta di funzionare elettricamente; Velocità di chiusura e apertura elevate, non influenzate dalle fluttuazioni della tensione di alimentazione e richiusura automatica rapida;
Motore di accumulo di energia a bassa potenza, utilizzabile sia per CA che per CC;
I meccanismi a molla-consentono un abbinamento ottimale del trasferimento di energia e consentono di utilizzare lo stesso meccanismo di funzionamento per interruttori automatici con diverse specifiche di corrente di interruzione, semplicemente selezionando diverse molle di accumulo dell'energia, con conseguente eccellente-efficacia in termini di costi.
I principali svantaggi dei meccanismi a molla-sono:
La struttura è relativamente complessa, il processo di produzione è complesso, è richiesta un'elevata precisione di lavorazione e il costo di produzione è relativamente elevato;
La forza operativa è elevata e richiede un'elevata resistenza dei componenti;
È probabile che si verifichino guasti meccanici che impediscono il funzionamento del meccanismo di comando, bruciando la bobina di chiusura o il finecorsa;
Si verifica un falso intervento e talvolta, dopo un falso intervento, l'interruttore non può essere completamente aperto, rendendo impossibile determinarne la posizione di chiusura o apertura;
Le caratteristiche della velocità di apertura sono scarse.
Meccanismo di funzionamento a magnete permanente
Il meccanismo operativo a magnete permanente utilizza un principio di funzionamento e una struttura completamente nuovi, costituiti da un magnete permanente, una bobina di chiusura e una bobina di apertura. Elimina i collegamenti mobili, i dispositivi di rilascio/bloccaggio e altri componenti presenti nei meccanismi di funzionamento a molla ed elettromagnetici. La sua struttura semplice e il numero minimo di parti (circa 50) si traducono in una sola parte mobile principale durante il funzionamento, garantendo un'elevata affidabilità. Utilizza un magnete permanente per mantenere la posizione dell'interruttore automatico, rendendolo un meccanismo operativo azionato elettromagneticamente, tenuto permanentemente da un magnete-e controllato elettronicamente.
Il principio di funzionamento del comando a magnete permanente: Quando la bobina di chiusura è eccitata, genera un flusso magnetico nella parte superiore del circuito magnetico in direzione opposta a quella del magnete permanente. La forza magnetica generata dalla sovrapposizione dei due campi magnetici fa sì che il nucleo di ferro in movimento si sposti verso il basso. Quando si è spostato circa a metà, a causa della riduzione del traferro nella parte inferiore del circuito magnetico, le linee di forza magnetiche del magnete permanente si spostano nella parte inferiore. In questo momento, il campo magnetico della bobina di chiusura è nella stessa direzione del campo magnetico del magnete permanente, accelerando così il movimento del nucleo di ferro in movimento verso il basso e raggiungendo infine la posizione chiusa. A questo punto, la corrente di chiusura scompare e il magnete permanente utilizza il canale a bassa impedenza magnetica fornito dai nuclei di ferro mobili e fissi per mantenere il nucleo di ferro mobile nella posizione chiusa stabile. Quando la bobina di apertura viene eccitata, genera nella parte inferiore del circuito magnetico un flusso magnetico inverso a quello del magnete permanente. La forza magnetica generata dalla sovrapposizione dei due campi magnetici fa sì che il nucleo di ferro in movimento si muova verso l'alto. Quando si è spostato circa a metà, a causa della riduzione del traferro nella parte superiore del circuito magnetico, le linee di forza magnetiche del magnete permanente si spostano verso la parte superiore. In questo momento, il campo magnetico della bobina di apertura è nella stessa direzione del campo magnetico del magnete permanente, accelerando così il movimento del nucleo di ferro in movimento verso l'alto e raggiungendo infine la posizione aperta. A questo punto, la corrente di apertura scompare e il magnete permanente utilizza il canale a bassa impedenza magnetica fornito dai nuclei di ferro mobili e fissi per mantenere il nucleo di ferro mobile nella posizione aperta stabile.
I principali vantaggi dei meccanismi di azionamento a magneti permanenti sono:
Impiegano un meccanismo bistabile a doppia-bobina. Le operazioni di apertura e chiusura del comando a magneti permanenti sono ottenute tramite bobine di apertura e chiusura. Il magnete permanente funziona insieme alle bobine, risolvendo efficacemente il problema della richiesta di energia ad alta potenza per l'apertura e la chiusura. Poiché l'energia del campo magnetico fornita dal magnete permanente può essere utilizzata per l'operazione di apertura e chiusura, l'energia richiesta dalle bobine viene ridotta, eliminando così la necessità di grandi correnti operative.
Il movimento su-e-giù del nucleo mobile in ferro, tramite la manovella e il tirante isolante, agisce sui contatti mobili dell'ampolla in vuoto dell'interruttore, realizzando l'apertura o la chiusura dell'interruttore. Questo sostituisce il tradizionale metodo di bloccaggio meccanico, semplificando notevolmente la struttura meccanica, riducendo i materiali di consumo, abbassando i costi, riducendo i potenziali punti di guasto, migliorando significativamente l'affidabilità del funzionamento meccanico e consentendo un funzionamento esente da manutenzione-, risparmiando sui costi di manutenzione.
Il meccanismo operativo a magnete permanente vanta una forza del magnete permanente quasi-eternamente persistente, una durata fino a 100.000 cicli e utilizza la forza elettromagnetica per le operazioni di apertura e chiusura mantenendo una posizione bistabile con la forza del magnete permanente. Ciò semplifica il meccanismo di trasmissione, riduce il consumo di energia e il rumore e offre una durata più di tre volte superiore rispetto ai meccanismi di funzionamento elettromagnetici e a molla.
L'interruttore ausiliario utilizza un interruttore di prossimità elettronico senza contatto,-senza componenti, senza usura-e senza rimbalzo-, eliminando i problemi di contatto, garantendo un funzionamento affidabile e non influenzato da fattori ambientali esterni. Presenta inoltre una lunga durata, un'elevata affidabilità ed elimina i problemi di rimbalzo dei contatti.
Viene utilizzata la tecnologia di commutazione zerocrossing sincrona-. Sotto il controllo del sistema di controllo elettronico, i contatti mobili e stazionari dell'interruttore si chiudono quando la forma d'onda della tensione del sistema attraversa lo zero e si aprono quando la forma d'onda della corrente attraversa lo zero, generando correnti di spunto e sovratensioni molto piccole. Ciò riduce l'impatto del funzionamento sulla rete elettrica e sulle apparecchiature. Al contrario, il funzionamento dei meccanismi elettromagnetici e a molla è casuale, con conseguenti correnti di spunto e sovratensioni di ampiezza elevata-, che causano un impatto significativo sulla rete elettrica e sulle apparecchiature.
Il meccanismo di comando a magnete permanente può eseguire operazioni di apertura e chiusura locale/remota, nonché funzioni di chiusura e richiusura di protezione, e può essere aperto manualmente. Poiché la capacità di alimentazione richiesta per il funzionamento è ridotta, viene utilizzato un condensatore come alimentazione diretta per l'intervento e la chiusura. Il condensatore ha un tempo di carica breve, una corrente di carica ridotta e una forte resistenza agli urti e può comunque eseguire operazioni di apertura e chiusura sull'interruttore dopo un'interruzione di corrente.
I principali svantaggi dei meccanismi di funzionamento a magneti permanenti sono:
Non possono essere chiusi manualmente. Dopo l'interruzione dell'alimentazione e l'esaurimento del condensatore, se il condensatore non può essere ricaricato, l'operazione di chiusura non può essere eseguita nuovamente.
L'apertura manuale richiede una velocità di apertura iniziale sufficientemente elevata, richiedendo una forza significativa; in caso contrario l'operazione di apertura non potrà essere eseguita.
La qualità dei condensatori di accumulo dell'energia è incoerente e difficile da garantire.
È difficile ottenere caratteristiche di velocità di apertura ideali.
È difficile migliorare la potenza di uscita di apertura del meccanismo operativo a magnete permanente.
Confronto
Caratteristiche e dimensioni | Meccanismo di funzionamento a molla | Meccanismo operativo a magnete permanente |
|---|---|---|
| Maturità tecnologica | È molto maturo, ampiamente utilizzato e ha una lunga storia di funzionamento e un’ampia base di utenti. | Le tecnologie più recenti, pur sviluppandosi rapidamente, non dispongono di sufficiente esperienza operativa e di accumulo di dati a lungo-termine. |
| Struttura e affidabilità | Ha una struttura complessa con centinaia di parti, tra cui numerosi componenti meccanici come bielle e chiavistelli. Presenta molti potenziali punti di guasto e richiede un'elevata precisione nella produzione, materiali di alta-qualità e una manutenzione adeguata. | Con una struttura estremamente semplice e una sola parte mobile principale, elimina la necessità di dispositivi di sblocco o bloccaggio meccanici. Ciò riduce sostanzialmente le fonti di guasto, estendendo la vita meccanica a oltre 100.000 cicli e ottenendo facilmente un funzionamento-esente da manutenzione. |
| Andamento operativo | Ha una velocità operativa elevata (circa 50 ms), ma le sue caratteristiche di uscita non si adattano bene ai requisiti degli interruttori automatici in vuoto e devono essere compensate da un complesso meccanismo di collegamento a camma. | Presenta una risposta ultra-rapida (fino a 20 ms) e caratteristiche di uscita che si abbinano perfettamente agli interruttori automatici sotto vuoto, garantendo un'azione nitida e pulita. |
| Controllo elettrico | È semplice da controllare, l'apertura e la chiusura si affidano a una tradizionale bobina elettromagnetica per controllare lo scrocco. Non è sensibile alle fluttuazioni della tensione di alimentazione e funziona stabilmente. | Il processo di controllo è complesso e si basa su condensatori di accumulo di energia, dispositivi elettronici di potenza e controller intelligenti. È suscettibile alle interferenze elettromagnetiche e la stabilità della qualità dei condensatori di accumulo dell'energia rappresenta attualmente una delle principali debolezze tecnologiche. |
| Alimentazione e consumo energetico | La potenza di chiusura viene immagazzinata in primavera, quindi le correnti di chiusura e apertura sono piccole (1,5 A-2,5 A) e i requisiti per l'alimentazione CC non sono elevati. La capacità di accumulo di energia del motore è di poche centinaia di Watt. | Il fabbisogno di energia ausiliaria è estremamente ridotto (<1A), but the capacitor needs to release a high-power pulse (up to 2600W) instantaneously when closing and opening the circuit breaker. |
| Modalità operative | Estremamente flessibile. Può essere alimentato elettricamente per l'accumulo e il funzionamento dell'energia, oppure alimentato manualmente per l'accumulo dell'energia e l'accensione/spegnimento in assenza di alimentazione, fornendo potenti capacità di funzionamento di emergenza. | La chiusura e l'apertura manuale non sono supportate. Sebbene sia fornito un terminale di apertura di emergenza, per attivarsi è necessario un segnale esterno istantaneo ad alta corrente, rendendo scomodo il funzionamento di emergenza. |
| Costo | Ha costi inferiori e un notevole vantaggio di prezzo. | È più costoso e attualmente costa molto di più dei meccanismi a molla. |
| Adattabilità ambientale | È sensibile all'ambiente; il lubrificante potrebbe seccarsi o deteriorarsi e le parti potrebbero arrugginirsi, compromettendo l'affidabilità. | È altamente adattabile a vari ambienti, grazie alla sua struttura semplice e al design sigillato, che gli consentono di affrontare meglio condizioni difficili. |
Come scegliere
Se dai priorità alla massima affidabilità e prestazioni superiori e disponi di un budget sufficiente: il meccanismo a magnete permanente è senza dubbio la scelta migliore. È particolarmente adatto per luoghi con requisiti estremamente elevati di continuità dell'alimentazione elettrica, manutenzione difficile (come parchi eolici offshore e aree remote) o funzionamento frequente. La sua funzione di chiusura selettiva di fase-intelligente sopprime efficacemente le sovratensioni operative e le correnti di spunto, rendendolo ideale per la commutazione di banchi di condensatori e altre apparecchiature sensibili ai processi transitori.
Se la tua applicazione è generale e apprezzi la maturità tecnologica, il controllo dei costi e la facilità d'uso: allora il meccanismo a molla-collaudato nel tempo rimane la scelta più sicura ed economica. È ampiamente applicabile in varie sottostazioni, fabbriche, edifici e altre applicazioni generali. La sua capacità di funzionamento manuale è una caratteristica di sicurezza cruciale in situazioni di emergenza come la perdita di alimentazione della sottostazione.
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Shaanxi Huadian ha adottato i vantaggi di un meccanismo minimalista a magnete permanente, abbinando perfettamente le sue caratteristiche di uscita con l'ampolla sottovuoto. Il circuito operativo principale elimina complessi interblocchi meccanici e dispositivi di sgancio, riducendo significativamente le parti mobili e diminuendo sostanzialmente il tasso di guasto, ottenendo una durata di vita davvero lunga e un funzionamento esente da manutenzione-. Mantiene il vantaggio principale di emergenza del meccanismo a molla. Anche in situazioni estreme come la perdita di alimentazione della stazione o il guasto del controller a magnete permanente, è comunque possibile eseguire operazioni di chiusura di emergenza attraverso un semplice accumulo manuale di energia. Questo non è solo un meccanismo, ma un affidabile "backup fisico" nei momenti critici. Per richieste vi invitiamo a contattarci:pannie@hdswitchgear.com.
