Mecanismo de operación de resorte
El mecanismo de operación del resorte consta de cuatro partes: almacenamiento de energía del resorte, mantenimiento de cierre, mantenimiento de apertura y apertura.Consta de aproximadamente 200 componentes y utiliza la energía almacenada en la tensión y contracción del resorte para controlar las operaciones de cierre y apertura del disyuntor. El almacenamiento de energía del resorte se logra mediante la operación del mecanismo de reducción del motor de almacenamiento de energía, mientras que las acciones de cierre y apertura del disyuntor son controladas por las bobinas de cierre y apertura. Por lo tanto, la energía requerida para las operaciones de cierre y apertura del disyuntor depende de la energía almacenada en el resorte y es independiente de la magnitud de la fuerza electromagnética, requiriendo así corrientes de cierre y apertura relativamente pequeñas.
Las principales ventajas de los mecanismos accionados por resorte-son:
Bajas corrientes de cierre y apertura, lo que elimina la necesidad de fuentes de alimentación operativas de alta-potencia;
Almacenamiento remoto de energía eléctrica para cierre y apertura eléctricos, o almacenamiento de energía manual local para cierre y apertura manuales, que permite el cierre y apertura manuales incluso cuando la fuente de alimentación operativa no está disponible o el mecanismo operativo se niega a funcionar eléctricamente; Velocidades rápidas de cierre y apertura, que no se ven afectadas por las fluctuaciones del voltaje de la fuente de alimentación y un rápido cierre automático;
Motor de almacenamiento de energía de baja potencia, utilizable tanto para CA como para CC;
Los mecanismos operados por resorte-permiten una transferencia de energía óptima y permiten utilizar el mismo mecanismo operativo para disyuntores con varias especificaciones de corriente de corte, simplemente seleccionando diferentes resortes de almacenamiento de energía, lo que resulta en una excelente rentabilidad-.
Las principales desventajas de los mecanismos operados por resorte-son:
La estructura es relativamente compleja, el proceso de fabricación es complejo, se requiere una alta precisión de mecanizado y el costo de fabricación es relativamente alto;
La fuerza operativa es grande y requiere una gran resistencia de los componentes;
Es probable que ocurran fallas mecánicas, lo que hace que el mecanismo operativo no funcione, quemando la bobina de cierre o el interruptor de límite;
Se producen disparos en falso y, en ocasiones, después de un disparo en falso, el disyuntor no puede abrirse completamente, imposibilitando determinar su posición de cierre o apertura;
Las características de velocidad de apertura son malas.
Mecanismo operativo de imán permanente
El mecanismo operativo de imán permanente emplea un principio de funcionamiento y una estructura completamente nuevos, que consisten en un imán permanente, una bobina de cierre y una bobina de apertura. Elimina los eslabones móviles, los dispositivos de liberación/bloqueo y otros componentes que se encuentran en los mecanismos operativos electromagnéticos y de resorte. Su estructura simple y su número mínimo de piezas (aproximadamente 50) dan como resultado una sola pieza móvil principal durante la operación, lo que genera una alta confiabilidad. Utiliza un imán permanente para mantener la posición del disyuntor, lo que lo convierte en un mecanismo operativo operado electromagnéticamente, retenido por un imán permanente-y controlado electrónicamente.
El principio de funcionamiento del mecanismo de funcionamiento del imán permanente: cuando se energiza la bobina de cierre, genera un flujo magnético en la parte superior del circuito magnético en la dirección opuesta a la del imán permanente. La fuerza magnética generada por la superposición de los dos campos magnéticos hace que el núcleo de hierro en movimiento se mueva hacia abajo. Cuando se ha movido aproximadamente a la mitad, debido a la reducción del entrehierro en la parte inferior del circuito magnético, las líneas de fuerza magnética del imán permanente se desplazan hacia la parte inferior. En este momento, el campo magnético de la bobina de cierre está en la misma dirección que el campo magnético del imán permanente, acelerando así el núcleo de hierro en movimiento para que se mueva hacia abajo y finalmente alcance la posición cerrada. En este momento, la corriente de cierre desaparece y el imán permanente utiliza el canal de baja impedancia magnética proporcionado por los núcleos de hierro móviles y estacionarios para mantener el núcleo de hierro móvil en la posición cerrada estable. Cuando se energiza la bobina de apertura, genera un flujo magnético en la parte inferior del circuito magnético en dirección opuesta a la del imán permanente. La fuerza magnética generada por la superposición de los dos campos magnéticos hace que el núcleo de hierro en movimiento se mueva hacia arriba. Cuando se ha movido aproximadamente a la mitad, debido a la reducción del entrehierro en la parte superior del circuito magnético, las líneas de fuerza magnética del imán permanente se desplazan hacia la parte superior. En este momento, el campo magnético de la bobina de apertura está en la misma dirección que el campo magnético del imán permanente, acelerando así el núcleo de hierro en movimiento para que se mueva hacia arriba y finalmente alcance la posición abierta. En este momento, la corriente de apertura desaparece y el imán permanente utiliza el canal de baja impedancia magnética proporcionado por los núcleos de hierro móviles y estacionarios para mantener el núcleo de hierro móvil en la posición abierta estable.
Las principales ventajas de los mecanismos de funcionamiento con imanes permanentes son:
Emplean un mecanismo de doble bobina-biestable. Las operaciones de apertura y cierre del mecanismo operativo de imán permanente se logran mediante bobinas de apertura y cierre. El imán permanente funciona junto con las bobinas, resolviendo eficazmente el problema de requerir energía de alta potencia para abrir y cerrar. Debido a que la energía del campo magnético proporcionada por el imán permanente se puede utilizar para la operación de apertura y cierre, se reduce la energía requerida por las bobinas, eliminando así la necesidad de grandes corrientes operativas.
El movimiento hacia arriba-y-hacia abajo del núcleo de hierro móvil, a través del brazo de manivela y la varilla de tracción aislante, actúa sobre los contactos móviles del interruptor de vacío del disyuntor, realizando la apertura o cierre del disyuntor. Esto reemplaza el método de bloqueo mecánico tradicional, simplifica enormemente la estructura mecánica, reduce los consumibles, reduce los costos, reduce los posibles puntos de falla, mejora significativamente la confiabilidad de la operación mecánica y permite una operación sin mantenimiento-, ahorrando en costos de mantenimiento.
El mecanismo operativo de imán permanente cuenta con una fuerza de imán permanente casi-perpetuamente persistente, una vida útil de hasta 100 000 ciclos y utiliza fuerza electromagnética para operaciones de apertura y cierre mientras mantiene una posición biestable con fuerza de imán permanente. Esto simplifica el mecanismo de transmisión, reduce el consumo de energía y el ruido, y ofrece una vida útil más de tres veces mayor que los mecanismos de funcionamiento electromagnético y de resorte.
El interruptor auxiliar utiliza un interruptor de proximidad electrónico sin contacto, sin componentes-, sin desgaste-y sin rebote-, lo que elimina los problemas de contacto, garantiza un funcionamiento confiable y no se ve afectado por factores ambientales externos. También presenta una larga vida útil, alta confiabilidad y elimina los problemas de rebote de contactos.
Se emplea tecnología de conmutación de cruce por cero-sincrónica. Bajo el control del sistema de control electrónico, los contactos móviles y estacionarios del disyuntor se cierran cuando la forma de onda de voltaje del sistema cruza cero y se abren cuando la forma de onda de corriente cruza cero, generando corrientes de irrupción y sobretensiones muy pequeñas. Esto reduce el impacto de la operación en la red eléctrica y los equipos. Por el contrario, el funcionamiento de los mecanismos de funcionamiento electromagnéticos y de resorte es aleatorio, lo que genera sobretensiones y corrientes de irrupción de gran-amplitud, lo que provoca un impacto significativo en la red eléctrica y los equipos.
El mecanismo de operación de imán permanente puede realizar operaciones de apertura y cierre local/remoto, así como funciones de cierre y recierre de protección, y puede abrirse manualmente. Debido a que la capacidad de la fuente de alimentación requerida para el funcionamiento es pequeña, se utiliza un condensador como fuente de alimentación directa para el disparo y el cierre. El condensador tiene un tiempo de carga corto, una corriente de carga pequeña y una fuerte resistencia al impacto, y aún puede realizar operaciones de apertura y cierre en el disyuntor después de un corte de energía.
Las principales desventajas de los mecanismos operativos de imanes permanentes son:
No se pueden cerrar manualmente. Después de que se pierde la energía operativa y se agota el capacitor, si el capacitor no se puede recargar, la operación de cierre no se puede realizar nuevamente.
La apertura manual requiere una velocidad de apertura inicial suficientemente alta, lo que requiere una fuerza importante; de lo contrario, no se podrá realizar la operación de apertura.
La calidad de los condensadores de almacenamiento de energía es inconsistente y difícil de garantizar.
Es difícil obtener características ideales de velocidad de apertura.
Es difícil mejorar la potencia de salida de apertura del mecanismo operativo de imán permanente.
Comparación
Características y dimensiones | Mecanismo operativo de resorte | Mecanismo operativo de imán permanente |
|---|---|---|
| Madurez tecnológica | Es muy maduro, ampliamente utilizado y tiene una larga historia de funcionamiento y una gran base de usuarios. | Las tecnologías más nuevas, si bien se desarrollan rápidamente, carecen de suficiente experiencia operativa y de acumulación de datos a largo plazo. |
| Estructura y confiabilidad | Tiene una estructura compleja con cientos de piezas, incluidos numerosos componentes mecánicos como bielas y pestillos. Tiene muchos puntos potenciales de falla y requiere alta precisión en la fabricación, materiales de alta-calidad y mantenimiento adecuado. | Con una estructura extremadamente simple y una sola parte móvil principal, elimina la necesidad de dispositivos mecánicos de liberación o bloqueo. Esto reduce fundamentalmente las fuentes de fallas, extiende la vida útil mecánica a más de 100 000 ciclos y logra fácilmente un funcionamiento sin mantenimiento-. |
| Rendimiento operativo | Tiene una velocidad de funcionamiento rápida (aproximadamente 50 ms), pero sus características de salida no se ajustan bien a los requisitos de los disyuntores de vacío y debe compensarse mediante un complejo mecanismo de conexión de levas. | Presenta una respuesta ultra-rápida (hasta 20 ms) y características de salida que se combinan perfectamente con los disyuntores de vacío, lo que da como resultado una acción nítida y limpia. |
| Control eléctrico | Es sencillo de controlar, ya que la apertura y el cierre dependen de una bobina electromagnética tradicional para controlar el pestillo. No es sensible a las fluctuaciones del voltaje de la fuente de alimentación y funciona de manera estable. | El proceso de control es complejo y depende de condensadores de almacenamiento de energía, dispositivos electrónicos de potencia y controladores inteligentes. Es susceptible a interferencias electromagnéticas y la estabilidad de la calidad de los condensadores de almacenamiento de energía es actualmente una debilidad tecnológica importante. |
| Fuente de alimentación y consumo de energía | La potencia de cierre se almacena en el resorte, por lo que las corrientes de cierre y apertura son pequeñas (1,5 A-2,5 A) y los requisitos para la fuente de alimentación de CC no son altos. La capacidad de almacenamiento de energía del motor es de sólo unos pocos cientos de vatios. | El requisito de energía auxiliar es extremadamente pequeño (<1A), but the capacitor needs to release a high-power pulse (up to 2600W) instantaneously when closing and opening the circuit breaker. |
| Métodos operativos | Extremadamente flexible. Puede funcionar eléctricamente para almacenamiento y operación de energía, o manualmente para almacenamiento de energía y encendido/apagado cuando no hay suministro de energía, lo que proporciona sólidas capacidades de operación de emergencia. | No se admiten el cierre y la apertura manuales. Aunque se proporciona un terminal de apertura de emergencia, requiere una señal externa instantánea de alta corriente para activarse, lo que hace que la operación de emergencia sea inconveniente. |
| Costo | Tiene costos más bajos y una ventaja de precio significativa. | Es más caro y actualmente cuesta mucho más que los mecanismos de resorte. |
| Adaptabilidad ambiental | Es sensible al medio ambiente; el lubricante puede secarse o deteriorarse y las piezas pueden oxidarse, lo que afecta la confiabilidad. | Es altamente adaptable a diversos entornos, gracias a su estructura simple y diseño sellado, lo que le permite afrontar mejor las condiciones más duras. |
como elegir
Si priorizas la máxima fiabilidad y un rendimiento superior, y tienes un presupuesto suficiente: el mecanismo de imán permanente es sin duda la mejor opción. Es particularmente adecuado para ubicaciones con requisitos extremadamente altos de continuidad del suministro de energía, mantenimiento difícil (como parques eólicos marinos y áreas remotas) u operación frecuente. Su función de cierre selectivo de fase-inteligente suprime eficazmente las sobretensiones operativas y las corrientes de irrupción, lo que lo hace ideal para conmutar bancos de condensadores y otros equipos sensibles a procesos transitorios.
Si su aplicación es general y valora la madurez tecnológica, el control de costos y la facilidad de operación: entonces el mecanismo de resorte-probado en el tiempo sigue siendo la opción más segura y económica. Es ampliamente aplicable en diversas subestaciones, fábricas, edificios y otras aplicaciones generales. Su capacidad de operación manual es una característica de seguridad crucial en emergencias como la pérdida de energía de la subestación.
Contáctenos
Shaanxi Huadian ha adoptado las ventajas de un mecanismo minimalista de imán permanente, combinando perfectamente sus características de salida con el interruptor de vacío. El circuito operativo principal elimina complejos enclavamientos mecánicos y dispositivos de disparo, lo que reduce significativamente las piezas móviles y reduce fundamentalmente la tasa de fallas, logrando una vida útil realmente larga y un funcionamiento-libre de mantenimiento. Conserva la principal ventaja de emergencia del mecanismo de resorte. Incluso en situaciones extremas, como pérdida de energía de la estación o falla del controlador de imán permanente, aún puede realizar operaciones de cierre de emergencia mediante un simple almacenamiento de energía manual. Esto no es sólo un mecanismo, sino una "copia de seguridad física" confiable en momentos críticos. Para consultas, por favor contáctenos:pannie@hdswitchgear.com.
