Хибридно DC реле

Большинство DC автоматични пръснати предпазни устройства използват естествено въздушно гасене на дъгата, и обикновено има два метода за гасене на дъгата: единият е традиционно отваряне и затваряне, при което контактите удължават дъгата по оста, докато проводната верига генерира магнитно поле, което изкривява и удължава дъгата, дръпвайки я продължително перпендикулярно на оста на дъгата. Това не само увеличава дължината на дъгата, но също така предизвиква странично движение, позволяващо охлаждане с въздух, за да се постигне гасене на дъгата.

Другият метод включва магнитно избутване на дъгата в канала за дъга чрез собствената й електромагнитна сила или магнитното поле от магнитен избутващ катушка, причиняващо бързо гасене на дъгата. Когато токът падне под определена стойност (критичен натоварващ ток), при традиционно отваряне, дъгата не може да бъде ефективно изгасена. В този момент, магнитната сила за избутване е слаба, предоставяйки недостатъчна сила за движение на дъгата, предотвратявайки дъгата да влезе в канала за дъга. Следователно, каналът за дъга става неефективен, причинявайки дъгата да застане и гори непрекъснато за продължителен период, значително удължавайки времето за прекъсване или дори довеждайки до прекъсване. Следователно, е необходима техническа оптимизация при прекъсване при критичен натоварващ ток, за да се гарантира бързо гасене на дъгата.

Съдържание на полезната модель

Настоящата полезна модель се стреми да преодолее недостатъците на съществуващата технология, особено прекалено дългото време на дъга при прекъсване при критичен натоварващ ток, чрез предоставяне на хибридно DC предпазно устройство. Това устройство може самостоятелно да определи дали натоварващият ток е на критично ниво по време на прекъсване на предпазното устройство и, ако е така, автоматично да използва техника за комутация на тока, за да изгаси бързо дъгата, генерирана от критичния натоварващ ток.

Настоящата полезна модель използва следното техническо решение, за да разреши посочения проблем: Хибридно DC предпазно устройство, състоящо се от първи механичен ключ, свързан поред в главната верига, верига за комутация, свързана паралелно с първия механичен ключ, и управителна верига за активиране на веригата за комутация, когато е заредена. Хибридното DC предпазно устройство съдържа:

• Импулсно захранващо устройство, чиито две входни контакти са свързани с двете крайности на първия механичен ключ;

• Закъсняваща верига, свързана поред между изхода на импулсното захранващо устройство и входа на управителната верига, реализирана чрез хардуер, за да закъсни изхода на импулсното захранващо устройство с предварително зададено първо време на закъснение, преди да го изпрати към управителната верига; сумата от първото време на закъснение и времето за установяване на импулсното захранващо устройство представлява време на закъснение на управлението, което е по-голямо от времето на дъга на хибридното DC предпазно устройство при условия на некритичен натоварващ ток;

• Втори механичен ключ, свързан поред с първия механичен ключ в главната верига. Вторият механичен ключ е механично свързан с първия механичен ключ, но работи с предварително зададено време на закъснение спрямо първия ключ. Това предварително зададено време е по-малко от разликата между времето на закъснение на управлението и времето на дъга при некритичен натоварващ ток.

Освен това, закъсняващата верига се използва също, за да спре доставянето на напрежение към управителната верига след изпращането на изхода на импулсното захранващо устройство към управителната верига и поддържането му за второ време на закъснение. Предпочтително, закъсняващата верига е съставена от две RC разрядващи вериги, свързани чрез опто-куплер.

Сравнено с изкуството, техническото решение на настоящата полезна модель има следните благоприятни ефекти: При целта да се справи с предизвикателството за гасене на дъгата при критичен натоварващ ток в DC предпазни устройства, настоящата полезна модель добавя верига за комутация към съществуващата схема за гасене на дъгата и чрез чисто хардуерен подход, дава възможност на предпазното устройство самостоятелно да определи дали натоварващият ток е на критично ниво по време на прекъсване. При работа при критичен натоварващ ток, устройството самостоятелно използва техника за комутация, за да изгаси бързо и селективно дъгата, генерирана при такива условия.

Както е показано на фигура 3, операционния процес и принципът на хибридното DC предпазно устройство в този пример са следните:

• От време 0 до T₀, системата е в нормална работа. Първият механичен ключ и вторият механичен ключ са затворени. Импулсната захранваща верига не е захранвана, и веригата за комутация е неактивна.

• Започвайки от време T₀, движещият и фиксираните контакти на първия механичен ключ започват физическо разделение, генерирайки дъга между своите крайности. Импулсната захранваща верига използва напрежението на дъгата като източник на входно напрежение и започва да устанавява своя изход. Ако предпазното устройство прекъсва ток, който не е на критично натоварващо ниво в този момент, продължителността на дъгата е от T₀ до T₁, и вълновата форма на напрежението на дъгата е Uarc₁. Ако предпазното устройство прекъсва критичен натоварващ ток, продължителността на дъгата се удължава от T₀ до T₂, и вълновата форма на напрежението на дъгата е Uarc₂.

Веригата за комутация, използвана в настоящата полезна модель, е активирана само при условия на нисък ток при критичен натоварващ ток. Следователно, не е необходима високономинална компонента за комутация, водеща до по-ниска цена на строителството на веригата за комутация. Освен това, контролът на комутацията е реализиран изцяло чрез хардуерни вериги, без нужда от логически контролни единици или сложни алгоритми за контрол.