Выключатель поставляется с завода в виде единого согласованного устройства, а не просто набора деталей. Производство на уровне выключателя подразумевает использование выбранной конструкции полюсов, основных токопроводящих частей, изолирующих опор, привода и вторичного интерфейса управления, а также установление взаимосвязей между ними: путь прохождения тока, который остается исправным как с электрической, так и с механической точки зрения; схему изоляции, которая сохраняет заданные зазоры; и систему движущихся частей, которая размыкает и замыкает контакты в заданных положениях в заданные моменты времени. Процесс начинается с конфигурации и поступления деталей, проходит через сборку полюсов, механизмов и шасси, переходит к интеграции и настройке, затем к механическим, электрическим и контрольным проверкам и, наконец, заканчивается идентификацией изделия, оформлением документации и отгрузкой.
Стоит разграничить два вида производственной деятельности, которые иногда описываются как одно целое. Вакуумный прерыватель сам по себе является готовым компонентом: герметичная оболочка, контакты которой находятся в контролируемом вакууме, изготавливаемая по собственным технологическим процессам и затем герметизируемая. Сборка выключателя начинается с этого компонента, независимо от того, изготавливается ли он на собственном производстве или закупается, и предусматривает монтаж полюса, проводникового тракта, механизма и интерфейса управления вокруг него. Линия по производству выключателей может быть организована, оснащена оборудованием и укомплектована персоналом, даже если завод не производит используемые в ней прерыватели, и не существует единой последовательности операций, применимой ко всем моделям, выпускаемым заводом.
Три системы используют одно и то же аппаратное обеспечение внутри выключателя, поэтому сборку и настройку нельзя рассматривать как отдельные этапы документального оформления. Основной электрический путь пропускает ток нагрузки от входной клеммы через контактную систему внутри вакуумного прерывателя к выходной клемме, и каждое соединение, контактная поверхность и гибкое соединение на этом пути вносят свой вклад в общее сопротивление. Система изоляции отделяет этот путь от заземлённого металла, от других полюсов и от механизма с помощью корпуса полюса или изолирующего цилиндра, фазных барьеров и изолирующих частей привода. В примере пружинного выключателя VS1 накопленная механическая энергия передаётся через трансмиссию и изолирующий стержень, приводя в движение контакты. Другие принципы действия механизмов обеспечивают это перемещение посредством собственной, специально выбранной конструкции.
Изменение одного соотношения может повлиять на остальные. Увеличение заданного зазора между контактными поверхностями изменяет требуемое перемещение и его соотношение с приводом; увеличение скорости закрытия изменяет кинетическую энергию, которую должна контролировать конструкция. Неподвижные соединения требуют надежного крепления, в то время как шарнирные соединения должны сохранять предусмотренное движение при надлежащем закреплении крепежных элементов. Выбранная геометрия, силы и задачи движения проектируются комплексно, а сборка и настройка воспроизводят эти взаимосвязи в реальном устройстве.
Конфигурация определяет, что представляет собой сборка, ещё до того, как кто-либо возьмёт в руки деталь. Выключатель может быть выполнен в виде стационарного блока, закреплённого болтами в отсеке распределительного устройства, или в виде выдвижного блока, перемещающегося на шасси; полюс может иметь конструкцию со встроенным полюсом или в виде изолированного цилиндра; механизм может быть пружинного действия или другого типа; вторичная сторона имеет определённое питание системы управления, определённый набор вспомогательных контактов и определённую схему блокировок. Эти параметры отражаются в чертежах, ведомостях деталей и технических требованиях, и каждый из них влияет на интерфейсы, которым должна соответствовать данная сборка.
Входной контроль — это этап, на котором идентификационные и соединительные характеристики сопоставляются с физическими деталями. Предоставленная компанией Liqiang процедура входного контроля группирует соответствующие входные данные по категориям: приводные механизмы, вакуумные размыкатели, изоляционные компоненты и первичные токопроводящие детали, а также соотносит каждую деталь с указанным названием, моделью, источником, чертежом и протоколом проверки. В ходе входных проверок проверяются указанные идентификационные данные, состояние и сопрягаемые характеристики компонентов. Затем в ходе комплексных проверок проверяется их взаимодействие: свободно ли движется собранный механизм, соответствуют ли полюса требованиям к синхронизации и выполняет ли сконфигурированная управляющая цепь свои функции. Таким образом, проверка компонентов и проверка комплексного функционирования вносят разную информацию в оценку готового устройства.
Технологическая схема VS1 отражает именно такую структуру, а не представляет собой одну прямую линию. Работы по механизму привода, прерывателю и полюсам, контактам и контактным рычагам, а также шасси или тележке представлены в виде отдельных сборочных ветвей, которые сходятся для интеграции, настройки и комплексной проверки, после чего следует окончательный контроль, упаковка и отгрузка, при этом для всего, что не соответствует требованиям, предусмотрен четко определенный маршрут. Изучение технологической схемы с этой точки зрения объясняет, почему сбой в одной ветви задерживает выпуск всего агрегата и почему один и тот же завод может производить различные конструкции, не притворяясь, что каждая модель проходит по одному и тому же маршруту через одни и те же участки.
В принятой конструкции VS1 основной путь проходит через клемму и проводящие детали, стороны неподвижного и подвижного контактов прерывателя, подвижное соединение и другую клемму. Геометрия сопряжения, состояние поверхности и заданное усилие соприкосновения определяют проводящие границы раздела; не все эти поверхности являются плоскими. Ток протекает через реальные точки проводимости внутри контакта, а не равномерно по всей его номинальной площади. Плохое состояние поверхности или ненадлежащее соединение могут увеличить сопротивление и нагрев, причем резистивное тепло растёт пропорционально квадрату силы тока при заданном сопротивлении. Измерение сопротивления главной цепи позволяет оценить совокупный путь тока после сборки.
Изоляция на опоре выполняет сразу две функции. Она обеспечивает соблюдение расстояния, предусмотренного конструкцией, между размыкателем и проводником, с одной стороны, и заземлёнными частями и соседней опорой — с другой, а также поглощает механические силы реакции при каждом цикле размыкания и замыкания. Повреждение или неправильная установка могут повлиять на диэлектрические или несущие характеристики. Загрязнение изменяет состояние изолирующих поверхностей, а неправильное расположение опор может также изменить зазоры или характер передачи механических нагрузок. Все это относится к проблемам монтажа, однако каждое из наблюдаемых состояний влечет за собой свои последствия.
В примере с пружинным приводом траектория привода проходит от накопленной механической энергии через трансмиссию к изолирующему рабочему стержню, а от него — к подвижному контакту внутри прерывателя. Изолирующий стержень позволяет механизму, находящемуся на потенциале заземления, перемещать контакт, находящийся на потенциале линии, поэтому его специально разработанная конструкция передаёт необходимые силы, сохраняя при этом диэлектрическое разведение. Его эффективная длина и зазор в соединениях являются частью хода контакта: небольшое изменение этих параметров смещает положение размыкания или точку, в которой контакты впервые соприкасаются.
Два примера из инструкций по сборке VS1 показывают, почему сборку следует рассматривать с точки зрения взаимосвязей, а не отдельных деталей. В случае сборки трансмиссионного рычага на карте отдельно проверяется, закреплены ли детали в соответствии с требованиями и вращаются ли кривошип и рычаг без затруднений. Это разные вопросы. Соединение, которое закреплено надлежащим образом, все равно может быть смещено и заклинивать; соединение, которое вращается свободно, все равно может быть ослаблено в направлении, в котором должно передавать усилие. Оба этих состояния влекут за собой последствия на последующих этапах: трение препятствует движению и расходует энергию при работе, в то время как несоосность может изменить передаваемое движение или синхронизацию контакта, а утрата жесткого соединения приводит к потере хода, сдвигу в синхронизации и износу.
На карточке, посвящённой электромагниту открывающего механизма, приводятся аналогичные сведения в отношении элемента управления. В ней отдельно рассматриваются механическое крепление электромагнита и электрическое подключение его выводов. Электромагнит представляет собой единый узел, выполняющий две функции: он является механическим приводом, ход которого должен надежно освобождать защелку отключения, и элементом управления, катушка которого должна питаться от соответствующей цепи. Правильное крепление без необходимого электрического подключения может привести к тому, что привод отключения не сможет освободить механизм; правильное подключение при неправильном расположении привода может сделать его механическое действие ненадежным. Другие детали также сочетают в себе несколько функций: изолирующий рабочий стержень передаёт усилие, одновременно разделяя электрические потенциалы, а клеммный узел обеспечивает его подключение и проводит ток. Сборка позволяет сохранить функции, заданные каждой детали в выбранной конструкции.
Сборка определяет расположение деталей; регулировка приводит работу собранного механизма в соответствие с требованиями электрической схемы. Несколько параметров проверяются отдельно, поскольку каждый из них отвечает на свой физический вопрос.
В разомкнутом положении подвижный контакт отделен от неподвижного заданным зазором. Этот зазор является частью диэлектрической схемы прерывателя, а зазор, образующийся при размыкании, определяется электрической и механической конструкцией прерывателя. Заданное значение зазора также определяет требования к ходу привода. Зазор в открытом состоянии, доступный ход привода и усилие замыкания в закрытом состоянии должны соответствовать выбранной конструкции; увеличение одного из этих параметров само по себе не гарантирует улучшения конструкции.
В данной конструкции с пружинным приводом контакты соприкасаются до того, как механизм завершит ход замыкания. Механизм продолжает движение, и это дальнейшее перемещение сжимает прижимную пружину в контакте или приводном канале. Затем пружина создает усилие соприкосновения, удерживающее две контактные поверхности вместе. Усилие соприкосновения способствует формированию проводящего соединения и противодействует силам, стремящимся к разъединению, при заданной нагрузке по току. Недостаточное усилие может привести к нестабильному контакту или повышенному сопротивлению; чрезмерное сжатие может перегрузить размыкатель или механизм. Переход или соответствующий показатель сжатия описывает дополнительное действие привода после первого соприкосновения в данной конструкции. Контактные поверхности остаются соприкасающимися, пока упругая часть сжимается; они не погружаются друг в друга.
В принятой трёхполюсной конструкции VS1 используется общий механизм, поэтому три полюса должны достигать своих рабочих положений с небольшим временным интервалом, но не обязательно в один и тот же математический момент. Распределение полюсов описывает разницу между полюсами в момент их соприкосновения при замыкании или размыкания при размыкании. Поскольку полюса состоят из отдельных размыкателей, тяг и соединительных механизмов, небольшие различия в зазоре, длине тяг и зазоре в соединениях суммируются, приводя к разнице во времени. Относительные времена контактирования влияют на последовательность, в которой цепь замыкается или размыкается; возникающие электрические нагрузки зависят от цепи и условий коммутации. Время соприкосновения и размыкания также отличается от момента, когда каждый полюс завершает прерывание тока. Измеренный разброс полюсов сравнивается с требованиями к конструкции. Поскольку геометрия сборки влияет на несколько параметров движения, зазор и синхронизация проверяются как совместимый набор.
Открытие и закрытие — это два различных движения, и условия, которым они должны соответствовать, различаются. При открытии скорость размыкания и доступная рабочая энергия должны обеспечивать движение, предусмотренное конструкцией прерывателя. Перемещение контактов способствует процессу прерывания, в то время как поведение дуги и диэлектрика также зависят от состояния прерывателя и цепи. При замыкании должно быть достаточно энергии, чтобы преодолеть сопротивление пружины, создающей усилие прижима контактов, и достичь конечного положения без остановки. При превышении требуемого минимума увеличение скорости не является прямым улучшением: более высокая скорость замыкания означает больше кинетической энергии, поступающей при остановке, большее напряжение в механизме и большее возбуждение вибрации в сборочных узлах.
Контактный отскок — это отскок контактов после первоначального соприкосновения, обусловленный ударом и упругой реакцией узла. Когда контакты впервые соприкасаются при замыкании, подвижная сторона может слегка отскочить, вновь образовав небольшой зазор, а затем снова прижаться; размыкание при определенных условиях подачи напряжения может привести к образованию электрической дуги и износу контактов. Измеряемый отскок характеризует поведение контактов в первые мгновения после первого соприкосновения. Это механическое свойство, обусловленное силой удара при замыкании и упругостью механизма и контактов; оно не является тем же явлением, что и блокировка повторного включения, которая зависит от вторичной цепи управления. Выбранная схема защиты от повторного замыкания предотвращает многократное замыкание в ответ на постоянную команду на замыкание. Она регулирует реакцию системы управления, а не механический отскок контактных поверхностей.
Еще одно различие легко упустить из виду в таблице технических характеристик. Ход, измеренный на механизме, например ход кулачка или указательного рычага, не всегда соответствует ходу контакта внутри прерывателя. Механизм связи преобразует движение привода в соответствии со своим передаточным отношением, при этом на это соотношение также влияют зазоры в соединениях. После первого соприкосновения дальнейшее действие привода сжимает прижимной элемент, при этом контактные поверхности остаются соприкасающимися. Таким образом, выбранное определение измерения связывает внешнее перемещение механизма с перемещением контакта и сжатием; эти два показания не являются взаимозаменяемыми. Зазор и сжатие по-прежнему требуют проведения соответствующих проверок.
Все эти величины являются целевыми показателями единой согласованной механической и электрической конструкции: зазор, степень сжатия, синхронизация, скорость и отскок выбираются одновременно с прерывателем, энергией механизма и номинальной нагрузкой. Более сильное сжатие и более быстрое движение не всегда являются лучшим решением, а значение, подходящее для одной конструкции, не является оптимальной настройкой для другой. Применимые значения берутся из технической документации, соответствующей изготавливаемой модели и конфигурации.
По завершении настройки готовое устройство проходит серию проверок, в ходе которых целенаправленно задаются различные вопросы об одном и том же объекте. Проверка механической работы и механических характеристик позволяет установить, повторяется ли заданное движение и соответствуют ли измеренные зазоры, синхронизация, скорость и отскок установленным требованиям. Проверка сопротивления основной цепи позволяет установить, соответствует ли сопротивление пути прохождения тока — от клеммы через контакты и соединения по всему маршруту — заданному значению. Проверка первичной изоляции позволяет установить, сохраняют ли полюс, опора и фазы свои диэлектрические свойства. Проверки вспомогательной и управляющей цепей позволяют установить, правильно ли изолированы вторичная проводка, катушки и интерфейс и функционируют ли они в соответствии с требованиями схемы управления. Проверки индикации положения и блокировок позволяют установить, достоверно ли устройство отображает своё состояние и предотвращает ли выбранная конструкция его работу в положении, в котором эксплуатация не допускается.
| Проверить объект | Вопрос, на который дается ответ | Почему это отдельно |
|---|---|---|
| Конструкция и сборка | Имеются ли указанные детали и находятся ли они в предусмотренных местах? | Дефект детали или нарушение зазора может пройти функциональную проверку при низком токе, но впоследствии привести к изменению характеристик изоляции или механических свойств. |
| Механическое управление и технические характеристики | Работает ли собранный механизм в режиме повторения, и находятся ли зазор, перебег, синхронизация, скорость и отскок в заданном диапазоне? | В ходе испытаний на плавную работу проверяется совокупная работа привода, тяг, шарниров и пружины. |
| Сопротивление основной цепи | Находится ли сопротивление по всему пути прохождения тока в допустимом диапазоне? | Выявляет состояние соединений, контактных поверхностей и соединений, которые под нагрузкой нагреваются. |
| Первичная изоляция | Действует ли первичная схема изоляции? | Оценивает состояние диэлектрических характеристик собранного опорного столба и его несущей изоляции в соответствии с применимыми требованиями. |
| Изоляция вспомогательных и управляющих цепей | Изолирована ли вторичная цепь от тех частей, с которыми она не должна соединяться? | Цепь управления получает от первичного контура напряжения и нагрузки различного характера, поэтому её оценка производится отдельно. |
| Вспомогательные и управляющие функции | Изменяют ли вспомогательные контакты состояние так, как и предполагалось, приводят ли катушки механизм в действие и работает ли функция блокировки повторного включения? | Проверяет, действительно ли схема управления и устройство работают вместе как единая рабочая система. |
| Индикация положения и блокировки | Правильно ли устройство отображает своё положение, и предотвращают ли блокировки выбранной конструкции ненадлежащие операции? | Увязывает механическую конструкцию с правилами эксплуатации распределительного устройства, в котором она будет использоваться. |
Цель разделения этих проверок не носит административный характер. Устройство может выполнить цикл замыкания и размыкания и при этом не пройти любой из остальных тестов: замыкание контактов не доказывает, что сопротивление токового пути находится в допустимом диапазоне; повторяющееся движение не доказывает целостности первичной изоляции; а исправная изоляция не доказывает работоспособности системы блокировки выбранной конструкции. Таким образом, механическое движение является лишь одной из составляющих полной работоспособности устройства, а не её целостным проявлением.
Рассмотрим проект внутреннего распределительного устройства, в котором сначала устанавливается стационарный выключатель, закреплённый на полу отсека: первичные проводники прикручиваются к входным и выходным клеммам, вторичная управляющая проводка подводится к клеммной колодке, а рабочее положение просто соответствует положению, в котором находится устройство. Предположим, что позже этот же проект был переработан таким образом, что в отсеках необходимо установить выдвижные выключатели того же класса напряжения и тока. Номинальные характеристики на этикетке не изменились, но последствия для производства являются существенными.
На первичной стороне болтовое соединение клемм заменяется набор вставных контактов, установленных на шасси, благодаря чему узел приобретает иную схему первичного подключения. Проверки токовых путей и точки измерения должны соответствовать этой схеме и установленным границам испытаний; полный сопрягаемый интерфейс также включает соответствующие соединения на панели. Узел полюса и рамы должен быть сконструирован таким образом, чтобы весь выключатель мог перемещаться по шасси и соответствовать заданным положениям и условиям фиксации, что приводит к изменению не только клемм, но и самой рамы, а также механического интерфейса. На вторичной стороне фиксированная проводка к клеммной колодке заменяется выбранной многоконтактной схемой вторичного разъема, используемой для съемного блока, а проводка и её изоляция проверяются через этот разъем. Взаимосвязи блокировок теперь включают выбранные интерфейсы выключателя, тележки и панели. В конструкции заложено назначение необходимых разрешений на фиксацию положения и управление, включая любые взаимосвязи с соседними устройствами. Некоторые функции можно проверить на сборке выключателя; для других требуется соответствующая конфигурация панели. Эти интерфейсы добавляют проверки сборки и функциональности наряду с проверками механического движения.
Еще одно изменение в проекте касается не крепления, а схемы управления. Механизм с пружинным приводом, заряжаемый с помощью двигателя и срабатывающий под действием катушки, с традиционной схемой блокировки повторного включения и индикации, заменяется механизмом с магнитным приводом, управляемым собственным контроллером. Изменяются крепление привода, интерфейс питания системы управления, способ передачи информации о положении в распределительное устройство и способ проверки цепи управления; при этом полюс, привод и возложенные на них функции должны составлять соответствующую согласованную конструкцию. Ветвь сборки механизма теперь включает в себя другие детали, вторичная ветвь — другие компоненты, а проверка готового устройства охватывает функции новой схемы управления.
В обоих случаях завод должен реализовать фактически выбранную конфигурацию на этапах сборки, настройки и проверки. Два устройства могут иметь одинаковое обозначение и маркировку напряжения, но при этом различаться по корпусу, первичному подключению, вторичному интерфейсу, типу механизма и схеме блокировок, поэтому чертежи, детали, параметры настройки и объекты проверки должны соответствовать заказанной конфигурации. Определение того, какая конфигурация подходит для конкретного проекта, само по себе является задачей выбора и относится скорее к условиям проекта, чем к сборочной линии.
Выпуск — это этап, на котором готовое устройство становится идентифицируемым конечным продуктом, а не просто завершенной сборкой. При этом необходимо соблюдать три условия. Во-первых, это идентичность устройства и его конфигурации: какое именно это устройство и в соответствии с какой схемой оно было собрано, включая форму крепления, конструкцию опоры, механизм и варианты управления. Во-вторых, это протокол сборки и настройки: какие операции были выполнены в соответствии с какими чертежами и какого состояния движения была доведена сборка. В-третьих, это протокол проверки: какие измерения были проведены при осмотре готового устройства и какой вывод был сделан на их основе, включая любые исправления, внесенные в случае, если результат выходил за пределы требований, а также последующую повторную проверку. Записи ведутся именно в таком виде, поскольку обнаруженное в ходе проверки отклонение должно устраняться на том же самом устройстве; исправленная настройка имеет смысл только в том случае, если результат повторной проверки привязан к тому же идентификатору, что и первоначальное отклонение.
Формальность сохраняется вплоть до самого физического устройства. Устройство имеет соответствующую ему идентификацию, а сопроводительная документация соответствует этой идентификации. Это не просто бумажная волокита ради самой бумажной волокиты. Предприятие, которое впоследствии будет обслуживать выключатель, должно знать, с каким механизмом и конструкцией полюсов оно имеет дело, чтобы запасные части, информация о настройке и схема подключения соответствовали тому, что фактически установлено, а не тому, что подразумевает название модели. Запись, связывающая конфигурацию, работы по сборке и настройке, а также фактические результаты проверки, — вот что делает поставленное устройство пригодным к эксплуатации на протяжении всего срока службы.
Информация об особенностях производства и контроля Liqiang приведена в информация о компании, а соответствующие варианты конструкции собраны в ассортимент вакуумных автоматических выключателей для внутренних помещений, при этом Страница, посвящённая выключателю VS1-12 в качестве отправной точки для данного семейства конфигураций. Чтобы найти руководства, чертежи и техническую документацию, соответствующие конкретной модели, начните с загрузки технической документации. Три соседних статьи посвящены разным вопросам и заслуживают отдельного внимания: Как работает вакуумный автоматический выключатель рассматривает физику процесса прерывания тока внутри герметичного прерывателя, протоколы испытаний, заводская документация и сертификаты ISO объясняет, для чего предназначен каждый тип документа, и выбор коммутационного устройства среднего напряжения охватывает вопросы конфигурации, которые необходимо решить до начала производства.
Нет. Герметичный вакуумный прерыватель — это узел, изготовление которого осуществляется по отдельным технологическим процессам. В ходе сборки выключателя этот узел интегрируется с выбранными токопроводящими частями, изоляцией, механизмом, корпусом и вторичными разъемами. Производитель выключателей может использовать как собственный, так и приобретенный прерыватель; сам по себе технологический процесс сборки выключателя не определяет, каким образом был изготовлен прерыватель.
В рассматриваемой здесь конструкции с пружинным приводом дальнейшее действие привода приводит к сжатию элемента, создающего контактное давление, при этом контактные поверхности остаются соприкасающимися. Именно это сжатие обеспечивает заданное усилие контакта; оно не возникает за счет проникновения подвижного контакта в неподвижный. Поэтому для зазора между контактами, хода внешнего механизма и сжатия при послекасании необходимы собственные, согласованные определения и проверки.
Нет. Наблюдаемое перемещение отвечает на вопрос механического характера. Также необходимо провести соответствующие проверки пути тока, первичной и вторичной изоляции, настроенных функций управления, индикации и применимых блокировок. Их границы зависят от выбранной конструкции: некоторые функции можно проверить только на самом выключателе, в то время как другие требуют участия соответствующего щита. Любые выявленные неисправности, корректирующие работы и повторные проверки должны относиться к одному и тому же устройству и конфигурации до проведения проверки перед вводом в эксплуатацию.
