Mécanisme de commande à ressort
Le mécanisme de commande à ressort se compose de quatre parties : stockage d'énergie du ressort, maintenance de fermeture, maintenance d'ouverture et ouverture.Il comprend environ 200 composants et utilise l'énergie stockée dans la tension et la contraction du ressort pour contrôler les opérations de fermeture et d'ouverture du disjoncteur. Le stockage de l'énergie du ressort est obtenu grâce au fonctionnement du mécanisme de réduction du moteur de stockage d'énergie, tandis que les actions de fermeture et d'ouverture du disjoncteur sont contrôlées par les bobines de fermeture et d'ouverture. Par conséquent, l'énergie nécessaire aux opérations de fermeture et d'ouverture du disjoncteur dépend de l'énergie emmagasinée dans le ressort et est indépendante de l'ampleur de la force électromagnétique, nécessitant ainsi des courants de fermeture et d'ouverture relativement faibles.
Les principaux avantages des mécanismes à ressort-sont :
Faibles courants de fermeture et d'ouverture, éliminant le besoin d'alimentations de fonctionnement à haute-puissance ;
Stockage d'énergie électrique à distance pour la fermeture et l'ouverture électriques, ou stockage d'énergie manuel local pour la fermeture et l'ouverture manuelles, permettant la fermeture et l'ouverture manuelles même lorsque l'alimentation électrique de fonctionnement n'est pas disponible ou que la commande refuse de fonctionner électriquement ; Vitesses de fermeture et d'ouverture rapides, insensibles aux fluctuations de la tension d'alimentation et réenclenchement automatique rapide ;
Moteur de stockage d'énergie de faible puissance, utilisable à la fois en courant alternatif et en courant continu ;
Les mécanismes à ressort-permettent une adaptation optimale du transfert d'énergie et permettent d'utiliser le même mécanisme de commande pour des disjoncteurs avec différentes spécifications de courant de coupure, simplement en sélectionnant différents ressorts de stockage d'énergie, ce qui se traduit par une excellente-efficacité en termes de coût.
Les principaux inconvénients des mécanismes à ressort-sont :
La structure est relativement complexe, le processus de fabrication est complexe, une précision d'usinage élevée est requise et le coût de fabrication est relativement élevé ;
La force de fonctionnement est importante, nécessitant une résistance élevée des composants ;
Des pannes mécaniques sont susceptibles de se produire, entraînant le dysfonctionnement du mécanisme de commande, brûlant la bobine de fermeture ou l'interrupteur de fin de course ;
Des faux déclenchements se produisent, et parfois après un faux déclenchement, le disjoncteur ne peut pas être complètement ouvert, ce qui rend impossible la détermination de sa position de fermeture ou d'ouverture ;
Les caractéristiques de vitesse d'ouverture sont médiocres.
Mécanisme de commande à aimant permanent
Le mécanisme de commande à aimant permanent utilise un principe de fonctionnement et une structure entièrement nouveaux, composés d'un aimant permanent, d'une bobine de fermeture et d'une bobine d'ouverture. Il élimine les maillons mobiles, les dispositifs de déverrouillage/verrouillage et autres composants présents dans les mécanismes de commande à ressort et électromagnétiques. Sa structure simple et son nombre minimal de pièces (environ 50) se traduisent par une seule pièce mobile principale pendant le fonctionnement, ce qui conduit à une fiabilité élevée. Il utilise un aimant permanent pour maintenir la position du disjoncteur, ce qui en fait un mécanisme de commande à commande électromagnétique, à aimant permanent-et à commande électronique.
Le principe de fonctionnement du mécanisme de commande à aimant permanent : Lorsque la bobine de fermeture est alimentée, elle génère un flux magnétique dans la partie supérieure du circuit magnétique dans le sens opposé à celui de l'aimant permanent. La force magnétique générée par la superposition des deux champs magnétiques fait descendre le noyau de fer en mouvement. Lorsqu'il s'est déplacé à mi-course, du fait de la réduction de l'entrefer dans la partie inférieure du circuit magnétique, les lignes de force magnétiques de l'aimant permanent se déplacent vers la partie inférieure. À ce moment, le champ magnétique de la bobine de fermeture est dans la même direction que le champ magnétique de l'aimant permanent, accélérant ainsi le mouvement du noyau de fer en mouvement vers le bas et atteignant finalement la position fermée. À ce moment, le courant de fermeture disparaît et l'aimant permanent utilise le canal à faible impédance magnétique fourni par les noyaux de fer mobiles et fixes pour maintenir le noyau de fer mobile dans la position fermée stable. Lorsque la bobine d'ouverture est alimentée, elle génère un flux magnétique dans la partie inférieure du circuit magnétique dans le sens opposé à celui de l'aimant permanent. La force magnétique générée par la superposition des deux champs magnétiques fait monter le noyau de fer en mouvement. Lorsqu'il s'est déplacé à mi-course, du fait de la réduction de l'entrefer dans la partie supérieure du circuit magnétique, les lignes de force magnétiques de l'aimant permanent se déplacent vers la partie supérieure. À ce moment, le champ magnétique de la bobine d'ouverture est dans la même direction que le champ magnétique de l'aimant permanent, accélérant ainsi le mouvement du noyau de fer en mouvement vers le haut et atteignant finalement la position ouverte. À ce moment, le courant d'ouverture disparaît et l'aimant permanent utilise le canal à faible impédance magnétique fourni par les noyaux de fer mobiles et fixes pour maintenir le noyau de fer mobile dans la position ouverte stable.
Les principaux avantages des mécanismes de commande à aimants permanents sont :
Ils utilisent un mécanisme bistable à double-bobine. Les opérations d'ouverture et de fermeture du mécanisme de commande à aimant permanent sont réalisées grâce à des bobines d'ouverture et de fermeture. L'aimant permanent fonctionne en conjonction avec les bobines, résolvant efficacement le problème de la nécessité d'une énergie élevée pour l'ouverture et la fermeture. Étant donné que l'énergie du champ magnétique fournie par l'aimant permanent peut être utilisée pour les opérations d'ouverture et de fermeture, l'énergie requise par les bobines est réduite, éliminant ainsi le besoin de courants de fonctionnement importants.
Le mouvement de haut en bas du noyau de fer mobile, via le bras de manivelle et la tige de traction isolante, agit sur les contacts mobiles de l'ampoule à vide du disjoncteur, réalisant l'ouverture ou la fermeture du disjoncteur. Cela remplace la méthode de verrouillage mécanique traditionnelle, simplifiant considérablement la structure mécanique, réduisant les consommables, réduisant les coûts, réduisant les points de défaillance potentiels, améliorant considérablement la fiabilité du fonctionnement mécanique et permettant un fonctionnement sans entretien-, économisant ainsi sur les coûts de maintenance.
Le mécanisme de commande à aimant permanent possède une force magnétique permanente quasi-perpétuelle, une durée de vie allant jusqu'à 100 000 cycles et utilise la force électromagnétique pour les opérations d'ouverture et de fermeture tout en maintenant une position bistable avec une force magnétique permanente. Cela simplifie le mécanisme de transmission, réduit la consommation d'énergie et le bruit et offre une durée de vie plus de trois fois supérieure à celle des mécanismes de commande électromagnétiques et à ressort.
Le commutateur auxiliaire utilise un commutateur de proximité électronique sans contact,-sans composant,-sans usure et sans rebond-, éliminant les problèmes de contact, garantissant un fonctionnement fiable et insensible aux facteurs environnementaux externes. Il présente également une longue durée de vie, une grande fiabilité et élimine les problèmes de rebond de contact.
Une technologie de commutation synchrone au passage à zéro-est utilisée. Sous le contrôle du système de commande électronique, les contacts mobiles et fixes du disjoncteur se ferment lorsque la forme d'onde de la tension du système dépasse zéro et s'ouvrent lorsque la forme d'onde du courant dépasse zéro, générant de très faibles courants d'appel et surtensions. Cela réduit l'impact de l'exploitation sur le réseau électrique et les équipements. En revanche, le fonctionnement des mécanismes de commande électromagnétiques et à ressort est aléatoire, ce qui entraîne des courants d'appel et des surtensions de grande amplitude, provoquant un impact significatif sur le réseau électrique et les équipements.
Le mécanisme de commande à aimant permanent peut effectuer des opérations d'ouverture et de fermeture locales/à distance, ainsi que des fonctions de fermeture et de refermeture de protection, et peut être ouvert manuellement. La capacité d'alimentation requise pour le fonctionnement étant faible, un condensateur est utilisé comme alimentation directe pour le déclenchement et la fermeture. Le condensateur a un temps de charge court, un faible courant de charge et une forte résistance aux chocs, et peut toujours effectuer des opérations d'ouverture et de fermeture sur le disjoncteur après une panne de courant.
Les principaux inconvénients des mécanismes de commande à aimants permanents sont :
Ils ne peuvent pas être fermés manuellement. Une fois la puissance de fonctionnement perdue et le condensateur épuisé, si le condensateur ne peut pas être rechargé, l'opération de fermeture ne peut pas être effectuée à nouveau.
L'ouverture manuelle nécessite une vitesse d'ouverture initiale suffisamment élevée, nécessitant un effort important ; sinon, l'opération d'ouverture ne peut pas être effectuée.
La qualité des condensateurs de stockage d’énergie est incohérente et difficile à garantir.
Il est difficile d’obtenir des caractéristiques idéales de vitesse d’ouverture.
Il est difficile d'améliorer la puissance de sortie d'ouverture du mécanisme de commande à aimant permanent.
Comparaison
Caractéristiques et dimensions | Mécanisme de fonctionnement à ressort | Mécanisme de fonctionnement à aimant permanent |
|---|---|---|
| Maturité technologique | Il est très mature, largement utilisé, possède une longue histoire d’exploitation et une large base d’utilisateurs. | Les technologies plus récentes, bien que se développant rapidement, manquent d'expérience opérationnelle et d'accumulation de données à long terme. |
| Structure et fiabilité | Il présente une structure complexe composée de centaines de pièces, dont de nombreux composants mécaniques tels que des bielles et des loquets. Il présente de nombreux points de défaillance potentiels et nécessite une fabrication de haute précision, des matériaux de haute-qualité et une maintenance appropriée. | Avec une structure extrêmement simple et une seule pièce mobile principale, il élimine le besoin de dispositifs de déverrouillage ou de verrouillage mécaniques. Cela réduit fondamentalement les sources de défaillance, prolongeant la durée de vie mécanique à plus de 100 000 cycles et permettant d'obtenir facilement un fonctionnement sans entretien-. |
| Performance opérationnelle | Il a une vitesse de fonctionnement rapide (environ 50 ms), mais ses caractéristiques de sortie ne correspondent pas bien aux exigences des disjoncteurs à vide et doivent être compensées par un mécanisme de liaison à came complexe. | Il présente une réponse ultra-rapide (jusqu'à 20 ms) et des caractéristiques de sortie parfaitement adaptées aux disjoncteurs à vide, ce qui permet une action nette et nette. |
| Contrôle électrique | Il est simple à contrôler, l'ouverture et la fermeture reposant sur une bobine électromagnétique traditionnelle pour contrôler le loquet. Il n'est pas sensible aux fluctuations de tension d'alimentation et fonctionne de manière stable. | Le processus de contrôle est complexe et repose sur des condensateurs de stockage d'énergie, des dispositifs électroniques de puissance et des contrôleurs intelligents. Il est sensible aux interférences électromagnétiques et la stabilité de la qualité des condensateurs de stockage d’énergie constitue actuellement une faiblesse technologique majeure. |
| Alimentation et consommation électrique | La puissance de fermeture est stockée dans le ressort, de sorte que les courants de fermeture et d'ouverture sont faibles (1,5 A-2,5 A) et que les exigences en matière d'alimentation CC ne sont pas élevées. La capacité de stockage d'énergie du moteur n'est que de quelques centaines de watts. | Le besoin en énergie auxiliaire est extrêmement faible (<1A), but the capacitor needs to release a high-power pulse (up to 2600W) instantaneously when closing and opening the circuit breaker. |
| Méthodes de fonctionnement | Extrêmement flexible. Il peut être alimenté électriquement pour le stockage et le fonctionnement de l'énergie, ou alimenté manuellement pour le stockage de l'énergie et la mise sous/hors tension lorsqu'il n'y a pas d'alimentation électrique, offrant ainsi de fortes capacités de fonctionnement d'urgence. | La fermeture et l'ouverture manuelles ne sont pas prises en charge. Bien qu'une borne d'ouverture d'urgence soit fournie, elle nécessite un signal externe instantané de courant élevé pour se déclencher, ce qui rend le fonctionnement d'urgence peu pratique. |
| Coût | Il présente des coûts inférieurs et un avantage de prix significatif. | Il est plus cher, et coûte actuellement beaucoup plus cher que les mécanismes à ressort. |
| Adaptabilité environnementale | Il est sensible à l'environnement ; le lubrifiant peut sécher ou se détériorer et les pièces peuvent rouiller, affectant la fiabilité. | Il est hautement adaptable à divers environnements, grâce à sa structure simple et sa conception étanche, lui permettant de mieux faire face aux conditions difficiles. |
Comment choisir
Si vous privilégiez une fiabilité ultime et des performances supérieures, et disposez d’un budget suffisant : le mécanisme à aimant permanent est sans aucun doute le meilleur choix. Il est particulièrement adapté aux endroits ayant des exigences extrêmement élevées en matière de continuité de l'alimentation électrique, une maintenance difficile (comme les parcs éoliens offshore et les zones reculées) ou un fonctionnement fréquent. Sa fonction intelligente de fermeture sélective de phase-supprime efficacement les surtensions de fonctionnement et les courants d'appel, ce qui le rend idéal pour la commutation de batteries de condensateurs et d'autres équipements sensibles aux processus transitoires.
Si votre application est générale et que vous appréciez la maturité technologique, le contrôle des coûts et la facilité d'utilisation : alors le mécanisme à ressort-éprouvé reste le choix le plus sûr et le plus économique. Il est largement applicable dans diverses sous-stations, usines, bâtiments et autres applications générales. Sa capacité de fonctionnement manuel est un élément de sécurité crucial en cas d'urgence telle que la perte de puissance d'une sous-station.
Contactez-nous
Shaanxi Huadian a adopté les avantages d'un mécanisme à aimant permanent minimaliste, adaptant parfaitement ses caractéristiques de sortie à celles de l'ampoule à vide. Le circuit de fonctionnement principal élimine les verrouillages mécaniques et les dispositifs de déclenchement complexes, réduisant ainsi considérablement les pièces mobiles et réduisant fondamentalement le taux de défaillance, permettant ainsi une véritable longue durée de vie et un fonctionnement sans entretien-. Il conserve le principal avantage d’urgence du mécanisme à ressort. Même dans des situations extrêmes telles qu'une panne de courant ou une panne du contrôleur à aimant permanent, vous pouvez toujours effectuer des opérations de fermeture d'urgence grâce à un simple stockage d'énergie manuel. Il ne s'agit pas simplement d'un mécanisme, mais d'une « sauvegarde physique » fiable dans les moments critiques. Pour toute demande de renseignements, veuillez nous contacter :pannie@hdswitchgear.com.
