قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
تعطلت وحدة تغذية محرك كسارة بجهد 6.6 كيلو فولت بسبب التيار الزائد. نجح نظام الحماية - جزئيًا. قام أحد صمامات HRC بإزالة العطل من الطور إلى الأرض في أقل من 15 مللي ثانية. وظل الصمامان الآخران سليمين. وكذلك فعل الملامس.
ما حدث بعد ذلك كان متوقعًا لأي شخص قام بالتحقيق في الأعطال أحادية الطور: استمر المحرك في العمل على مرحلتين، وسحب تيارًا مقننًا 175% من خلال تكوين لفات غير متوازن. أدت التيارات ذات التسلسل السالب إلى تسخين القفص الدوار بشكل غير متساوٍ. في غضون أربع دقائق، تعطلت أخيرًا الحماية الحرارية للمحرك - ولكن ليس قبل أن يؤدي تلف العزل إلى تقصير العمر التشغيلي المتبقي للجزء الثابت بما يقدر بـ 40%.
حدد تحليل ما بعد الحدث عطلين. تم تمديد مسمار قاذف الصمامات المشغلة بشكل صحيح، ولكن التآكل في محور وصلة التعشيق منع قضيب التعشيق من الدوران بشكل كامل. لم يتم تحرير مزلاج الملامس أبدًا. بالإضافة إلى ذلك، لم تتحقق الدراسة التنسيقية التي تم الانتهاء منها أثناء التشغيل من الوظيفة الميكانيكية للمهاجم إلى القفل، بل فقط منحنيات الحماية الكهربائية.
تظل مجموعة مفاتيح الصمامات والمفاتيح الكهربائية ذات الصمامات والمفاتيح الكهربائية أحد أكثر مخططات الحماية الاقتصادية لمغذيات المحركات متوسطة الجهد. يعمل هذا المزيج على الاستفادة من أفضل ما يقوم به كل جهاز: يوفر مصهر HRC انقطاع العطل المحدود للتيار؛ ويوفر موصل فراغ يتعامل مع الآلاف من عمليات تبديل الأحمال دون تدهور التلامس. ويشكل مسمار القاذف وآلية التعشيق بينهما حلقة وصل حاسمة ولكن غالباً ما يتم تجاهلها.
تتناول هذه المقالة هذا الرابط بالتفصيل - كيف تعمل آليات تعثر المهاجمين، وما هي خيارات تصميم التعشيق الموجودة، ومزالق التنسيق التي تحول فلسفة الحماية السليمة إلى فشل ميداني.
تجمع مجموعة المفاتيح الكهربائية F-C بين الصمامات ذات القدرة العالية على الانقطاع (HRC) مع الملامسات الفراغية لحماية المحركات متوسطة الجهد ودوائر المحولات. يتعامل المصهر مع انقطاع الدائرة القصيرة من خلال إجراء الحد من التيار؛ ويدير الملامس مهام التحويل العادية ويوفر عزل ثلاثي الأطوار بعد تشغيل أي مصهر.
هذا التقسيم لواجبات الحماية يحدد كفاءة الترتيب. وعادةً ما تكسر الملامسات الفراغية في تركيبات F-C عادةً 2-8 كيلو أمبير، بينما تقطع صمامات صمامات HRC المرتبطة بها تيارات العطل التي تصل إلى 50 كيلو أمبير أو أعلى. لا يرى الملامس أبدًا تيار العطل مباشرةً - حيث يقوم الصمام بإزالة العطل أولاً، ثم يفتح الملامس في دائرة غير مفعلة.
ومتطلبات التنسيق واضحة ومباشرة: عند حدوث عطل في واحد أو أكثر من الصمامات، يجب أن يفتح الملامس جميع المراحل الثلاث لمنع حدوث عطل في مرحلة واحدة. يسحب المحرك الذي يعمل على مرحلتين تيارًا سالب التسلسل يسخن قضبان الدوار بشكل غير متساوٍ. في ظل ظروف التحميل الكامل، يمكن أن يبدأ تلف اللف في غضون 2-5 ثوانٍ.
تنظم المواصفة القياسية IEC 62271-106 صمامات التيار المتردد فوق 1 كيلو فولت، وتحدد متطلبات اختبار النوع لتحمل الدائرة القصيرة. تغطي المواصفة القياسية IEC 60282-1 تصميم الصمامات ذات الجهد العالي وأدائها. [التحقق من المعيار: قد ينطبق IEC 62271-105 تحديدًا على تركيبات الصمامات والموصلات والمفاتيح الكهربائية].
إن مسمار القاذف عبارة عن مكبس محمل بنابض موجود داخل الغطاء الطرفي لخرطوشة صمامات HRC. ووظيفته ميكانيكية بحتة: ترجمة تشغيل الصمامات إلى إزاحة مادية تؤدي إلى تشغيل نظام التعشيق.
نقطة التوقيت الحرجة: يحدث تمديد المهاجم بعد قام الصمام بقطع التيار عن العطل. يفتح الملامس في دائرة قام الصمام بإلغاء تنشيطها بالفعل. هذا التسلسل ليس قيدًا - إنه مبدأ التصميم الأساسي. يقوم الصمام بالرفع الثقيل؛ ويوفر الملامس عزلًا مرئيًا ويمنع التقطيع الأحادي.
يصل ضغط الغاز الداخلي أثناء انقراض القوس الكهربائي عادةً إلى 2-4 بار، مما يوفر القوة التي تحرر مزلاج القاذف. وتعني هذه الآلية التي يحركها الضغط أن تشغيل القاذف يعتمد على ذوبان عنصر الصمامات الفعلي - فالصمامات التي تدهورت أو تلفت مسبقاً قد لا تولد ضغطاً كافياً لتشغيل القاذف بشكل موثوق.
- اختبر وظيفة المهاجم سنويًا باستخدام أداة التحرير اليدوية الخاصة بالشركة المصنعة - لا تعتمد فقط على الفحص البصري
- قم بقياس حركة تمديد المهاجم؛ يشير انخفاض الحركة (أقل من 6 مم) إلى إجهاد النابض أو التلوث الداخلي
- في التركيبات الساحلية أو الرطبة، افحص مبيت المهاجم بحثًا عن التآكل كل 6 أشهر
- تسجيل خط الأساس لقوة التشغيل أثناء التشغيل لمقارنة الاتجاهات
تهيمن ثلاث بنيات تعشيق على تصميمات مجموعة المفاتيح الكهربائية F-C. يعتمد الاختيار على مدى أهمية التطبيق والقدرة على الصيانة ومتطلبات المراقبة.
يقوم ذراع ذراع ذراع بربط جميع مسامير القاذف الثلاثة بقضيب تعثر مشترك. وعندما يعمل أي صمام منفرد، يقوم امتداد القاذف بتدوير قضيب التعثر، مما يؤدي إلى فتح آلية تثبيت الملامس ميكانيكياً.
المزايا: لا حاجة إلى طاقة إضافية. زمن استجابة أقل من 50 مللي ثانية من تمديد القاطع إلى تحرير الملامس. آمن ضد أعطال دائرة التحكم.
القيود: يتطلب محاذاة دقيقة أثناء التجميع. يؤدي تآكل الوصلة إلى حدوث تلاعب بمرور الوقت، مما قد يؤخر استجابة الرحلة. يمثل التعديل التحديثي في اللوحات الحالية تعقيدًا ميكانيكيًا.
يقوم كل سن قاذف بتشغيل مفتاح صغير. يتم توصيل سلك ملامسات المفتاح في سلسلة عبر جميع المراحل الثلاث. أي عملية صمام واحد يفتح السلسلة المتسلسلة، مما يؤدي إلى إلغاء تنشيط ملف احتجاز الملامس أو تنشيط تحويلة التعشيق.
المزايا: تركيب أسهل في تصميمات المفاتيح الكهربائية المعيارية. توفر إمكانية الإشارة عن بُعد لدمج SCADA. تعقيد ميكانيكي أقل لكل موضع صمام كهربائي.
القيود: تعتمد على توافر جهد التحكم. تصبح موثوقية المفتاح الصغير نقطة فشل إضافية. ارتداد التلامس أو اللحام ممكن أثناء الأحداث عالية الطاقة.
بعض المصنعين يجمعون بين الفتح الميكانيكي والإشارة الكهربائية. توفر التعشيق الميكانيكي حماية أولية بينما تغذي الإشارة الكهربائية الإشارة، ومنطق التشابك، وتسجيل الحدث.
بالنسبة لتطبيقات مغذيات المحركات التي تنطبق عليها متطلبات مستوى السلامة (SIL)، يوفر التعشيق الميكانيكي عادةً وظيفة السلامة بينما تتولى الإشارات الكهربائية المراقبة والتشخيص.
| المعلمة | الوصلة الميكانيكية | المفتاح الإضافي | هجين |
|---|---|---|---|
| وقت الاستجابة | < 50 مللي ثانية | 50-100 مللي ثانية | < 50 مللي ثانية (ابتدائي) |
| طاقة التحكم المطلوبة | لا | نعم | جزئي |
| تكامل SCADA | محدود | كامل | كامل |
| تعقيدات الصيانة | متوسط (التحقق من المحاذاة) | منخفض | معتدل |
| رؤية وضع الفشل | مرتفع (مربى مرئي) | منخفض (جهة اتصال مخفية) | مختلط |
| التطبيق النموذجي | التعدين والصناعات الثقيلة | اللوحات التجارية ولوحات تصنيع المعدات الأصلية | العملية الحرجة، تصنيف SIL-rated |
إرشادات الاختيار: يناسب الربط الميكانيكي التطبيقات التي تتطلب التشغيل الآمن من التعطل دون الاعتماد على الأنظمة المساعدة. تناسب الوصلات البينية للمفاتيح الإضافية التركيبات التي تعطي الأولوية للمراقبة عن بُعد وتصميمات اللوحة الموحدة. تلبي التكوينات الهجينة كلا المتطلبين ولكنها تضيف تعقيدًا.
تكشف الخبرة الميدانية عبر منشآت التعدين والبتروكيماويات والتصنيع عن أنماط فشل متسقة. وتشترك هذه المزالق في خيط مشترك: الافتراضات التي يتم وضعها أثناء التصميم أو التشغيل والتي لا يتم التحقق منها حتى يكشف العطل الفعلي عن الفجوة.
يؤدي اختيار الصمامات المصنفة عند 1.5× تيار الحمل الكامل للمحرك دون فحص ملف تعريف بدء التشغيل إلى عمليات مزعجة أثناء التسارع الممتد. الأحمال عالية القصور الذاتي - الطواحين الكروية والكسارات ومضخات الطرد المركزي المزودة بصمامات فحص - قد تسحب 6× FLC لمدة 15-30 ثانية.
مثال ميداني: محرك طاحونة بقدرة 500 كيلوواط مع زمن تسارع 20 ثانية ينفجر الصمامات مرارًا وتكرارًا حتى زاد التصنيف من 100 أمبير إلى 125 أمبير.
الوقاية: قم بتراكب منحنى الصمود الحراري للمحرك، والحد الزمني للدوار المغلق، ومنحنى الحد الأدنى لانصهار الصمامات على مخطط مشترك للتيار الزمني. يجب أن يظل منحنى الصمامات على يمين غلاف تدفق المحرك في جميع النقاط.
يجب أن تظل طاقة الصمامات المسموح بها أثناء إزالة العطل أقل من معدل تحمل الملامس. لا يمكن أن يتحمل الملامس المقنن لـ 2000 أمبير مربع صمام يسمح بـ 5000 أمبير مربع أثناء حدوث عطل محتمل بقوة 40 كيلو أمبير.
طريقة التحقق: احصل على خاصية I²t الخاصة بالشركة المصنعة للصمامات (ذروة السماح بالوصول إلى التيار مقابل تيار العطل المحتمل) وقارنها بخاصية تحمل الدائرة القصيرة المعلنة للموصل من تقرير اختبار النوع لكل IEC 62271-106.
إذا كان هناك صمام واحد فقط يعمل - وهو أمر شائع في أعطال الطور إلى الأرض في الأنظمة ذات المقاومة الأرضية أو غير الأرضية - يستمر المحرك في العمل على مرحلتين. تتسبب التيارات ذات التسلسل السلبي في تسخين الدوار بشكل سريع وغير متساوٍ.
استراتيجيات التخفيف من الآثار:
تنحشر مسامير القاذف بسبب التآكل في البيئات الرطبة أو الساحلية، أو التلوث من الغبار أو بخار الزيت، أو عيوب التصنيع في آلية الزنبرك، أو خرطوشة الصمامات المركبة باتجاه غير صحيح.
الملاحظة الميدانية: في إحدى المنصات البحرية، أظهرت 3 من أصل 12 وحدة من وحدات F-C دبابيس قاذفة فشلت في التمدد أثناء الاختبار الروتيني باستخدام أداة تحرير يدوية. وأدى دخول الضباب الملحي على مدى 18 شهراً إلى تآكل موجهات الزنبرك الداخلية. بدت الصمامات سليمة بصريًا.
يسمح التلاعب المفرط الناتج عن التآكل أو التجميع غير السليم بتمديد المخادع دون دوران قضيب التعشيق بالكامل. لا يتم تحرير مزلاج القاطع. يستمر الإصدار الأحادي حتى الحماية الحرارية أو تدخل المشغل.
الوقاية: قم بتضمين التحقق من محاذاة الوصلة في إجراءات التشغيل. قم بقياس الإزاحة الزاوية لقضيب التعشيق مقابل مواصفات الشركة المصنعة - عادةً ما تكون 12-18 درجة كحد أدنى للدوران لتحرير المزلاج بشكل موثوق.
- لا تعتمد أبدًا على منحنيات التنسيق العامة من الكتيبات الإرشادية؛ احصل على بيانات خاصة بالشركة المصنعة لكل من الصمامات والموصلات
- إجراء اختبار تشغيل المهاجم على كل وحدة من وحدات F-C قبل التنشيط - وليس عينة
- توثيق تيار العطل المحتمل عند نقطة التركيب؛ التنسيق صالح فقط على هذا المستوى
- تصوير محاذاة الروابط وتسجيل القياسات لمقارنة الصيانة المستقبلية
قبل تنشيط أي مجموعة مفاتيح كهربائية من نوع F-C، أكمل خطوات التحقق هذه:
تناسب تركيبات F-C مغذيات المحركات حتى 800 كيلوواط تقريبًا عند 6.6 كيلوواط أو 400 كيلوواط عند 3.3 كيلوواط - وهي تطبيقات ذات تبديل غير متكرر وخصائص حمل يمكن التنبؤ بها. يصبح الترتيب إشكالياً عندما:
لهذه التطبيقات, قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية مع مرحلات الحماية الإلكترونية توفر مرونة أكبر. إن فهم المواضع التي تناسب مجموعة المفاتيح الكهربائية F-C - وأين لا تناسبها - يمنع أخطاء المواصفات التي لا تظهر إلا أثناء ظروف التشغيل غير الطبيعية.
تم تصميم ملامسات التفريغ XBRELE لتلبية متطلبات التنسيق F-C. تُشحن كل وحدة بقيم تحمل I²t موثقة تم التحقق منها من خلال اختبار النوع وفقًا للمواصفة IEC 62271-106، مما يتيح المقارنة المباشرة مع خصائص الصمامات التي تترك الصمامات.
تستوعب تجهيزات التركيب كلاً من الوصلة الميكانيكية وتكوينات تعشيق المفتاح الإضافي. بالنسبة لـ الاعتبارات البيئية بما في ذلك المنشآت الساحلية أو الأجواء الملوثة، تحمي خيارات الختم المحسّنة نقاط الواجهة البينية للمهاجم.
يدعم الفريق الهندسي لدى XBRELE دراسات التنسيق لمشاريع مغذيات المحركات - توفير بيانات توافق الصمامات ومنحنيات I²t ومواصفات انتقال المهاجم. اتصل بنا لطلب أوراق بيانات التنسيق أو جدولة استشارة فنية لتصميم مركز التحكم في المحرك التالي.
ج: إن التآكل الناتج عن الرطوبة أو الضباب الملحي، والتلوث من الغبار المحمول جواً أو بخار الزيت، وإجهاد النابض الداخلي هي الأسباب الرئيسية؛ كما أن خراطيش الصمامات المثبتة في اتجاه غير صحيح قد تمنع أيضاً تمديد المهاجم بالكامل.
ج: يتم تصنيف الملامسات الفراغية لتبديل الحمل، وليس لمقاطعة العطل - إذا لم يقم المصهر بإزالة العطل، فمن المحتمل أن يفشل الملامس بشكل كارثي عند محاولة مقاطعة التيار بما يتجاوز قدرة كسره.
ج: الاختبار الوظيفي السنوي هو اختبار وظيفي نموذجي لمعظم التطبيقات الصناعية؛ قد تتطلب التركيبات في البيئات المسببة للتآكل أو ذات التردد العالي للتبديل إجراء اختبار كل 6 أشهر.
ج: إذا تجاوزت طاقة الصمامات المسموح بها I²t طاقة تحمل الملامس، فقد تؤدي طاقة العطل إلى لحام ملامسات الملامس أو تلف قاطع التفريغ، مما يتسبب في فشل عزل الدائرة بعد إزالة الصمام.
ج: قد يتمدد القاذف بالكامل، ولكن قد يمنع تآكل الوصلة أو اختلالها أو ربطها قضيب التعثر من الدوران بما يكفي لتحرير مزلاج الملامس - التحقق الميكانيكي أثناء التشغيل يمنع هذا النمط من الفشل.
ج: يوفر الربط الميكانيكي التشغيل الآمن من التعطل بشكل مستقل عن توفر طاقة التحكم؛ ويتم تحديد الأنظمة الهجينة التي تجمع بين التعثر الميكانيكي والمراقبة الكهربائية بشكل متزايد لمغذيات المحركات المصنفة SIL.
ج: يناسب F-C التبديل غير المتكرر مع أحمال يمكن التنبؤ بها أقل من 800 كيلو وات عند 6.6 كيلو فولت؛ التطبيقات التي تتطلب التشغيل المتكرر أو إعادة الإغلاق التلقائي أو تحسين وميض القوس الكهربائي تفضل عمومًا قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية ذات الحماية الإلكترونية القابلة للتعديل.
