Omkonstruktion av en VUBB- lindningskopplare för en högre märkspänning

Sammanfattning: Rapporten beskrivet ett projekt i uppdrag från ABB Component och är en del i kursen examensarbete för högskoleingenjörer i maskinteknik, MSGC17, vid Karlstads universitet, fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap. Projektet skapades efter att ett gränsprov av VUBB lindningskopplaren visat att stora oscillationer sker i förväljaren. Oscillationerna skapar en ljusbåge mellan förväljaren och de fastakontakterna och bedöms vara orsaken till lindningskopplaren har en begränsad märkspänning. Målet med projektet är att se hur stor och omfattande en omkonstruktion av lindningskopplaren behöver vara för att förhindra att oscillationer uppstår i förväljaren. Det kritiska dämpningsmotståndet  för fjädersystemet beräknades för att teoretiskt se hur stor kraft som behövdes, då fjäder hamna i jämnviktsläge. Beräkningarna gjordes då låscylinder rördes sig i medurs och i moturs. – Medurs: = 253,95 [kg/s]. – Moturs: = 236,29 [kg/s]. Med hjälp av en modell baserad på ett visköst dämpat system så kan förväntade svängningar plottas för olika värden av dämpningskvoten . Dämpningskvoten för en kritisk dämpning av systemet ligger efter beräkningar på = 0,84. Studier av konstruktionen gjordes för att för en bättre bild hur en lindningskopplare fungerar i en transformator. En funktions analys och en konstruktions – FMEA hjälpte till att lista vilka olika delar i lindningskopplaren som kunde omkonstrueras. Detta för att minska på oscillationen utan att behöva ändra på övriga funktioner i lindningskopplaren. En viktig aspekt är att låscylinder rör sig parallellt med förväljaren. Detta betyder att om låscylinderns oscillationer dämpas genom en omkonstruktion så dämpas även förväljarens oscillationer. SpaceClaim är ett CAD-program som användes för att bygga ihop en modell av lindningskopplaren. Modellen utrustades sedan med Joints och olika friktionsparametrar för att kunna efterlikna rörelsemönstret som lindningskopplaren har från gränsprovet. Modellen gjordes om för att efterlikna de olika koncepten som hade utvecklats. Detta för att se hur stor den procentuella skillnaden var i vinkelhastighet och svängningsamplitud, jämfört med den nuvarande modellen. Utan simuleringen skulle konceptgenereringen bli betydligt dyrare och ta längre tid än den tidsplanen som var satt på projektet. Det slutliga konceptet som valdes var att sätta två klossar på cylinderbanan som cylinder måste åka över för att komma till mitten läget. Konceptet hade en förhållandevis liten inverkan på vinkelhastighet. Det är även ett säkert sätt förhindra att förstora oscillationer skapas eftersom klossarna begränsade låscylinderns rörelse bana. Förbättringar som kan läggas till framtida arbeten är att göra en mer detaljerad modell i simuleringen med avseende på friktion, material och drivande moment. Koncepteten kan även prövas i moturs riktning för att se om det bli samma resultat i vinkelhastighet och amplitudskillnad. Hur mycket vinkelhastigheten får sänkas för att lindningskopplaren inte ska ta skada av ljusbågen som uppstår, får även läggas till framtida forskning.