Ένα υβριδικό DC πυκνωτής κύκλωμα

Οι περισσότεροι ενιαίοι διαχωριστές κύκλων με ένταση συνεχούς ροής (DC) χρησιμοποιούν φυσική αφανισμό του τόξου, με δύο βασικές μεθόδους αφανισμού: η μία είναι η συνηθισμένη ανάνοιξη-κλείσιμο, όπου οι επαφές εκτείνουν το τόξο μαζικά, ενώ το ηλεκτροδυναμικό πεδίο που παράγεται από τον διαγωνιστικό δρόμο καμπύλωνε και επιμηκύνει το τόξο, τονίζοντάς το κάθετα προς τον άξονα του τόξου. Αυτό μη μόνο αυξάνει το μήκος του τόξου, αλλά επίσης προκαλεί κίνηση στα πλάγια, επιτρέποντας την ψύξη με αέρα για την επίτευξη του αφανισμού.

Η άλλη μέθοδος περιλαμβάνει την μαγνητική οδήγηση του τόξου στην διάτρηση του τόξου από τη δική του ηλεκτρομαγνητική δύναμη ή το μαγνητικό πεδίο από μια κατανεμητική μαγνητική πλεξίδα, προκαλώντας ταχύ αφανισμό. Όταν η ένταση πέφτει κάτω από ένα συγκεκριμένο επίπεδο (κρίσιμη ένταση φορτίου), κατά τη συνηθισμένη ανάνοιξη, το τόξο δεν μπορεί να αφανιστεί αποτελεσματικά. Σε αυτή τη στιγμή, η μαγνητική δύναμη είναι αδύναμη, παρέχοντας ανεπαρκή δύναμη οδηγίας για την κίνηση του τόξου, εμποδίζοντας το τόξο να εισέλθει στη διάτρηση. Συνεπώς, η διάτρηση του τόξου γίνεται αναποτελεσματική, προκαλώντας το τόξο να σταγνάει και να καίει συνεχώς για μεγάλο διάστημα, παρατείνοντας σημαντικά τον χρόνο διακοπής ή ακόμα και οδηγώντας σε αποτυχία διακοπής. Συνεπώς, απαιτείται τεχνική βελτιστοποίηση κατά τη διακοπή σε κρίσιμη ένταση φορτίου για να εξασφαλιστεί ο ταχύς αφανισμός.

Περιεχόμενο Πρακτικής Εφευρέσεως

Η παρούσα πρακτική εφεύρεση στοχεύει στην ξεπέραση των ελλείψεων της υπάρχουσας τεχνολογίας, ειδικά του υπερβολικά μεγάλου χρόνου τόξου κατά τη διακοπή σε κρίσιμη ένταση φορτίου, παρέχοντας έναν υβριδικό διαχωριστή κύκλου DC. Αυτό το συστήμα μπορεί να καθορίζει αυτόνομα εάν η ένταση φορτίου είναι στο κρίσιμο επίπεδο κατά τη διακοπή και, εάν ναι, να εφαρμόζει αυτόματα μια τεχνική μετατροπής έντασης για ταχύ αφανισμό του τόξου που παράγεται από την κρίσιμη ένταση φορτίου.

Η παρούσα πρακτική εφεύρεση εφαρμόζει την ακόλουθη τεχνική λύση για την αντιμετώπιση του προαναφερόμενου προβλήματος: Ένας υβριδικός διαχωριστής κύκλου DC που περιλαμβάνει έναν πρώτο μηχανικό διαχωριστή σε σειρά με τον κύριο κύκλο, έναν κύκλο μετατροπής σε παράλληλη σύνδεση με τον πρώτο μηχανικό διαχωριστή και έναν κύκλο οδηγίας για την ενεργοποίηση του κύκλου μετατροπής όταν ενεργοποιηθεί. Ο υβριδικός διαχωριστής κύκλου DC περιλαμβάνει επίσης:

• Έναν πηνιστήρα ενέργειας, τα δύο εισερχόμενα τερμάτα του οποίου συνδέονται με τα δύο άκρα του πρώτου μηχανικού διαχωριστή;

• Έναν κύκλο καθυστέρησης, σε σειρά μεταξύ της εξόδου του πηνιστήρα ενέργειας και της είσοδου του κύκλου οδηγίας, υλοποιημένο μέσω υλικών, για την καθυστέρηση της εξόδου του πηνιστήρα ενέργειας κατά ένα προκαθορισμένο πρώτο χρόνο καθυστέρησης πριν από την αποστολή της στον κύκλο οδηγίας; η άθροιση του πρώτου χρόνου καθυστέρησης και του χρόνου εγκαθίδρυσης του πηνιστήρα ενέργειας αποτελεί τον χρόνο καθυστέρησης οδηγίας, ο οποίος είναι μεγαλύτερος από τον χρόνο τόξου του υβριδικού διαχωριστή κύκλου DC υπό συνθήκες μη κρίσιμης έντασης φορτίου;

• Έναν δεύτερο μηχανικό διαχωριστή, σε σειρά με τον πρώτο μηχανικό διαχωριστή στον κύριο κύκλο. Ο δεύτερος μηχανικός διαχωριστής είναι μηχανικά συνδεδεμένος με τον πρώτο μηχανικό διαχωριστή, αλλά λειτουργεί με προκαθορισμένη χρονική καθυστέρηση σε σχέση με τον πρώτο. Αυτή η προκαθορισμένη χρονική καθυστέρηση είναι μικρότερη από τη διαφορά μεταξύ του χρόνου καθυστέρησης οδηγίας και του χρόνου τόξου υπό συνθήκες μη κρίσιμης έντασης φορτίου.

Επιπλέον, ο κύκλος καθυστέρησης χρησιμοποιείται επίσης για την τερματισμό της ενέργειας προς τον κύκλο οδηγίας μετά την αποστολή της εξόδου του πηνιστήρα ενέργειας στον κύκλο οδηγίας και τη διατήρηση της για ένα δεύτερο χρόνο καθυστέρησης. Προτιμητικά, ο κύκλος καθυστέρησης αποτελείται από δύο κύκλους έκφορας RC που συνδέονται μέσω ενός φωτοσυνδέσμου.

Σε σύγκριση με την προηγούμενη τεχνολογία, η τεχνική λύση της παρούσας πρακτικής εφεύρεσης έχει τα εξής επωφελή αποτελέσματα: Με στόχο την πρόκληση του αφανισμού του τόξου σε κρίσιμη ένταση φορτίου σε διαχωριστές κύκλου DC, η παρούσα πρακτική εφεύρεση προσθέτει έναν κύκλο μετατροπής στο υφιστάμενο σχέδιο αφανισμού, και μέσω μιας πλήρως υλικής προσέγγισης, επιτρέπει στον διαχωριστή να καθορίζει αυτόνομα εάν η ένταση φορτίου είναι στο κρίσιμο επίπεδο κατά τη διακοπή. Κατά τη λειτουργία σε κρίσιμη ένταση φορτίου, το σύστημα εφαρμόζει αυτόματα την τεχνική μετατροπής για ταχύ και επιλεκτικό αφανισμό του τόξου που παράγεται υπό τέτοιες συνθήκες.

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3, ο τρόπος λειτουργίας και η αρχή του υβριδικού διαχωριστή κύκλου DC σε αυτή την εκδοχή είναι οι εξής:

• Από το χρόνο 0 έως T₀, το σύστημα λειτουργεί φυσιολογικά. Ο πρώτος μηχανικός διαχωριστής και ο δεύτερος μηχανικός διαχωριστής είναι κλειστοί. Ο κύκλος πηνιστήρα ενέργειας δεν είναι ενεργοποιημένος, και ο κύκλος μετατροπής είναι ανενεργός.

• Από το χρόνο T₀, τα κινούμενα και σταθερά επαφή του πρώτου μηχανικού διαχωριστή ξεκινούν τη φυσική απόσταση, παράγοντας ένα τόξο μεταξύ των τερμάτων του. Ο πηνιστήρας ενέργειας χρησιμοποιεί την τάση τού τόξου ως πηγή εισόδου και ξεκινάει την εγκαθίδρυση της εξόδου του. Εάν ο διαχωριστής διακόπτει ένα ρεύμα που δεν είναι στο κρίσιμο επίπεδο φορτίου, ο χρόνος τόξου είναι από T₀ έως T₁, και η κυματομορφή τάσης τού τόξου είναι Uarc₁. Εάν ο διαχωριστής διακόπτει ένα κρίσιμο ρεύμα φορτίου, ο χρόνος τόξου επεκτείνεται από T₀ έως T₂, και η κυματομορφή τάσης τού τόξου είναι Uarc₂.

Ο κύκλος μετατροπής που χρησιμοποιείται σε αυτή την πρακτική εφεύρεση ενεργοποιείται μόνο υπό συνθήκες κρίσιμης έντασης φορτίου χαμηλής έντασης. Συνεπώς, δεν απαιτεί μετατροπικά συστατικά με υψηλή ένταση, μειώνοντας το κόστος κατασκευής του κύκλου μετατροπής. Επιπλέον, η έλεγχος μετατροπής εφαρμόζεται εξ ολοκλήρου μέσω υλικών κυκλώματων, εξουδετερώνοντας την ανάγκη για μονάδες λογικού έλεγχου ή περίπλοκους αλγόριθμους έλεγχου.