Welche sind die wichtigsten Schritte bei der VCB-Herstellung

Die Herstellung eines VCB (Vacuum Circuit Breaker) umfasst eine integrierte Abfolge von Schritten, die die Präzision der industriellen mechanischen Fertigung und die Feinheit der Elektroniktechnik ebenso beinhalten wie die sorgfältige Abwägung von Qualitätssicherung und Normenkonformität. Bei GPSwitchgear, einem Hersteller von elektrischen Geräten, wird jeder einzelne Schritt im VCB-Herstellungsprozess hinsichtlich der Zuverlässigkeit des VCB, der Haltbarkeit der VCB-Produktion und der Sicherheit der VCB-Produktion optimiert – angefangen vom ersten Einkauf der Rohstoffe bis hin zum letzten Einkauf der Rohstoffe und den abschließenden Produktionsprüfungen. Der VCB-Produktionsfluss erstreckt sich über alle Phasen und verbindet präzise mechanische Konstruktion mit elektronischer Technik, integrierter Qualitätsprüfung sowie der Einhaltung der IEC- und ANSI-Normen für die VCB-Produktion. Im Folgenden werden wir die Schritte der VCB-Herstellung durchgehen, um die einzelnen Phasen bei der Produktion von VCBs zu verstehen.

Rohstoff- und Komponentenauswahl: Die Grundlage für die Produktion hochwertiger VCBs  

Der erste kritische Schritt bei der Herstellung von VCBs besteht darin, hochwertige Rohstoffe und Kernkomponenten zu identifizieren und zu beschaffen. Der Grund hierfür ist, dass Komponenten und Materialien die Leistung und Lebensdauer des VCB direkt beeinflussen. Für die Vakuumkammer (den Kern des VCB) werden sauerstofffreies Kupfer (für die Kontakte), hochreines Keramikmaterial und Epoxidharz (für das Kammergehäuse) aufgrund ihrer besonderen elektrischen Leitfähigkeit, Isolationseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit ausgewählt. Für den Betätigungsmechanismus (der für die Kontaktöffnung verantwortlich ist) sind hochfester Stahl und verschleißfeste Legierungen erforderlich, um eine stabile mechanische Leistung über Tausende von Schaltzyklen hinweg sicherzustellen. Darüber hinaus müssen Hilfskomponenten wie Isolierdurchführungen, Steuerkabel und Schutzrelais branchenübliche Zuverlässigkeitsstandards erfüllen. Im Produktionsprozess für VCBs führt GPSwitchgear eine strenge Eingangsprüfung durch. Dazu gehören beispielsweise Leitfähigkeitsprüfungen für Kupferkontakte und Isolationsprüfungen für keramische Gehäuse. Diese Prüfung dient dazu, fehlerhafte Teile auszuschließen und sicherzustellen, dass nur Materialien höchster Qualität in die nächste Phase der VCB-Produktion übergehen, um Qualitätsrisiken durch minderwertige Komponenten auszuschließen.

Herstellung von Kernkomponenten: Präzisionsfertigung von Vakuumkammer und Betätigungsmechanismus

Bei der Herstellung von Vakuumschaltrohren stellt die Fertigung der Kernkomponenten, insbesondere der Vakuumkammer und des Betätigungsmechanismus, eine technische Herausforderung dar. Bei der Vakuumkammer werden zunächst die Kupferkontakte mithilfe von CNC-Drehmaschinen hergestellt, um präzise Formen und Abmessungen mit einer Ebenheitstoleranz von 0,01 mm zu erreichen. Diese Präzision ist entscheidend für die Lichtbogenlöschung. Anschließend wird das Gehäuse aus Keramik oder Epoxidharz gefertigt, durch Polieren oberflächenbehandelt und beschichtet, um die Isolationseigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Der Kontaktsatz wird in der Kammer eingeschlossen, und die Kammer mittels einer Vakuumpumpe auf ein hohes Vakuum (10⁻⁶ Pa oder höher) evakuiert. Die Dichtheitsprüfung unter Vakuum ist entscheidend, um sicherzustellen, dass keine Luft (auch bei winzigen Lecks) in die Kammer gelangt und dadurch die Lichtbogenlöschleistung beeinträchtigt wird. Für den Betätigungsmechanismus werden serienmäßig gefertigte Komponenten wie Federn, Gestänge oder Wellen durch Stanzen, anschließendes Schmieden und Wärmebehandlung hergestellt, um Festigkeit und Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Vorabmontierte Schrauben werden mit hoher Präzision (Montagetoleranz von 0,05 mm) eingefügt, um die Bewegung der Kontakte zu steuern. In diesem Fertigungsschritt kommt Automatisierung zum Einsatz, um Unregelmäßigkeiten durch menschliche Fehler zu reduzieren.

VCB-Baugruppe: Wie integrierte Komponenten ein voll funktionsfähiges System erzeugen  

In der VCB-Montagephase der Produktion werden alle Haupt- und Hilfsteile zu einer voll funktionsfähigen Einheit kombiniert. Zunächst werden die Vakuumkammer und der Betätigungsmechanismus am verzinkten Metallrahmen befestigt, der gegen Korrosion beständig ist. Nach Abschluss dieses Schritts werden Isolatordurchführungen an der Vakuumkammer angebracht, um diese mit der externen Hochspannung zu verbinden, und das Steuerwerk wird über Steuerkabel mit der Schalttafel verbunden, um eine Fern- oder Ortsbedienung zu ermöglichen. Danach werden Sicherheitskomponenten hinzugefügt, um die Sicherheitsleistung des VCBs zu verbessern. Schutzkomponenten wie Überspannungsableiter und Stromwandler werden anschließend eingebaut. Während der Montage ist die genaue Positionierung der Komponenten entscheidend; die Kontakte der Vakuumkammer müssen exakt mit den Gelenkverbindungen des Betätigungsmechanismus ausgerichtet sein, um einen reibungslosen Betrieb sicherzustellen. Außerdem wird das Risiko von lockeren elektrischen Verbindungen durch den Einsatz eines Drehmomentschlüssels verringert. Alle elektrischen Verbindungen werden auf das vorgeschriebene Drehmoment angezogen, wodurch das Risiko von Überhitzung oder schlechter Leitfähigkeit durch lose Verbindungen eliminiert wird. Switchgear GPS setzt bei der VCB-Produktion eine „One-Piece-Flow“-Montagelinie ein. Bei diesem Verfahren erhält jeder VCB eine eindeutige Seriennummer. Dadurch können die Monteureschritte dokumentiert und jegliche Montagedetails schnell nachverfolgt werden, um die Qualitätskontrolle sicherzustellen.

Qualitätsprüfung und -inspektion: Überprüfung von Leistungs- und Sicherheitsstandards

Die Überprüfung der Qualität eines VCB dient dazu sicherzustellen, dass der montierte VCB die vorgegebenen Standards erfüllt und den festgelegten Sicherheitsvorschriften entspricht. Zu den verschiedenen Tests gehören: 1) Der elektrische Leistungstest besteht aus dem Wechselspannungsfestigkeitstest, dem Isolationsprüftest und dem Stromunterbrechungstest, der bestimmt, ob der VCB die Nennfehlerströme unterbrechen kann. 2) Der Betriebstest prüft, ob der VCB über 1000 Schaltzyklen hinweg öffnen und schließen kann. Der Drehmomenttest stellt sicher, ob die elektrischen Verbindungen ordnungsgemäß angezogen sind. 3) Die Umwelttauglichkeit umfasst den Hochtemperaturtest (Betrieb bei 60 °C für 24 Stunden), den Kältetest (Betrieb bei -40 °C für 24 Stunden) und den Feuchtigkeitstest (95 % für 48 Stunden), bei dem die Leistung unter extremen Bedingungen geprüft wird. 4) Der Sicherheitsverriegelungstest überprüft, ob die Verriegelungsfunktionen des VCB (mechanisch und elektrisch) ordnungsgemäß funktionieren, um Fehlbedienungen zu verhindern. Bei jedem VCB, der die Prüfung nicht besteht, erfolgt eine Nacharbeit, bei der der VCB zerlegt wird, um die Ursache zu ermitteln, diese zu beheben und anschließend erneut zu testen, bis er den Anforderungen genügt. GPSwitchgear ist mit einem Versandlabor ausgestattet; GPSwitchgear verfügt über ein Labor für die VCB-Produktion, in dem die modernsten Prüfgeräte, einschließlich Hochstrom-Testsysteme und Teilentladungsdetektoren, vorhanden sind, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.

Endprüfung und Verpackung: Vorbereitung für die Lieferung

Der letzte Schritt bei der Herstellung von VCBs ist die endgültige Inspektion und Verpackung, um sicherzustellen, dass sich der VCB vor der Auslieferung an den Kunden in einwandfreiem Zustand befindet. Bei der abschließenden Prüfung erfolgt eine visuelle Kontrolle, um sicherzustellen, dass keine Kratzer, losen Teile oder fehlende Beschriftungen vorhanden sind, und alle Prüfberichte werden überprüft, um festzustellen, ob der VCB den kundenspezifischen Anforderungen entspricht, zu denen beispielsweise die Spannungs- und Strombelastbarkeit gehören können. Danach wird der VCB gereinigt, um Staub oder Schmutz zu entfernen, der sich während der Montage angesammelt haben könnte, um den VCB vor dem Transport in gutem Zustand zu halten, und Schutzkappen werden auf die Anschlüsse gesetzt, damit diese während des Transports nicht beschädigt werden. Für die Transportverpackung wird der VCB in einen stabilen Karton oder Holzkasten verpackt. Im Inneren des Kastens befindet sich stoßdämpfendes Schaumstoffpolster und feuchtigkeitsabweisende Folie, um Rostbildung unter feuchten Bedingungen zu verhindern und eventuelle Stöße während des Transports abzufedern. Zur Nutzung durch den Kunden enthält die Verpackung eine Bedienungsanleitung, einen Prüfbericht sowie ein Ersatzteile-Set mit Gegenständen wie Ersatzsicherungen oder Dichtungen. Jede Verpackung ist außerdem mit einem „Versandprüfetikett“ gekennzeichnet, das den Namen des Prüfers und das Datum enthält. Dies gewährleistet die Qualität des VCBs und stellt sicher, dass der Kunde einen technisch qualifizierten und für die Installation und Nutzung vor Ort geeigneten VCB erhält.