Hybridi DC-pistori
Useimmat DC-muovikotelukytkimet käyttävät luonnollista ilmakehän kaasunpäällystystä, ja niissä on yleensä kaksi kaasunpäällystysmenetelmää: toinen on perinteinen avaaminen ja sulkeminen, jossa yhteydet venyttävät kaarta aksiaalisesti, samalla kun johtojohto tuottaa magneettikentän, joka taivuttaa ja pidentää kaarta, vetäen sitä pitkittäisesti kohtisuorasti kaaran akseliin. Tämä ei ainoastaan pidentä kaaren pituutta, vaan aiheuttaa myös sivusuuntaisen liikkeen, mikä mahdollistaa ilman jähdytyksen kaaren sammuttamiseksi.
Toisessa menetelmässä kaara ajetaan magneettisesti omalla sähkömagneettisella voimallaan tai magneettisen syöttökierroksen kentällä kaarilaitteeseen, mikä aiheuttaa nopean kaaren sammutumisen. Kun virta laskee tietyn arvon (kritiikkilatausvirta) alapuolelle, perinteisessä avauksessa kaaraa ei voida sammuttaa tehokkaasti. Tässä vaiheessa magneettinen syöttövoima on heikko, eikä se tarjoa riittävästi liikutusvoimaa kaaren liikkeelle, estäen kaaren pääsyn kaarilaitteeseen. Tämän seurauksena kaarilaitos tulee tehottomaksi, mikä saattaa kaaran pysähtymään ja palamaan jatkuvasti pitkään aikaan, merkittävästi pidentäen katkaisuaikaa tai jopa johtamassa katkaisuun epäonnistumiseen. Siksi teknisiä optimointeja tarvitaan katkaisussa kriittisellä latausvirralla varmistaaksemme nopean kaaren sammutuksen.
Käytännön mallin sisältö
Tämä käytännön malli pyrkii ylittämään nykyisen teknologian puutteet, erityisesti liian pitkän kaaren polttamisaikana kriittisellä latausvirralla, tarjoten hybridin DC-kytkimen. Tämä laite voi itse määrittää, onko latausvirta kriittisellä tasolla kytkimen katkaisussa, ja jos on, käyttää automaattisesti virran vaihtomenetelmää nopeaan kaaren sammuttamiseen, joka syntyy kriittisellä latausvirralla.
Tämä käytännön malli hyödyntää seuraavaa teknistä ratkaisua edellä mainitun ongelman ratkaisemiseksi: Hybridin DC-kytkin, joka sisältää ensimmäisen mekaanisen kytkimen, joka on sarjapainotettu pääpiirissä, vaihtopiiri, joka on rinnakkaissuljettu ensimmäisen mekaanisen kytkimen kanssa, ja ajastuspiiri, joka aktivoi vaihtopiirin, kun se on sähköitetty. Hybridin DC-kytkin sisältää lisäksi:
Vaihtojännitesiirron, jonka kaksi syötteen liitospaikkaa on yhdistetty ensimmäisen mekaanisen kytkimen molempiin päihin;
Viivepiiri, joka on sarjapainotettu vaihtojännitesiirron ulostulon ja ajastuspiirin syötteen välillä, toteutettu ohjaushardin avulla, viivytelläkseen vaihtojännitesiirron ulostuloa ennakkoon asetetulla ensimmäisellä viiveajalla ennen sen lähettämistä ajastuspiiriin; ensimmäisen viiveajan ja vaihtojännitesiirron muodostumisaikan summa muodostaa ajastusviiveajan, joka on suurempi kuin hybridin DC-kytkimen kaaren polttamisaika ei-kriittisellä latausvirralla;
Toisen mekaanisen kytkimen, joka on sarjapainotettu ensimmäisen mekaanisen kytkimen kanssa pääpiirissä. Toinen mekaaninen kytkin on mekaanisesti linkitetty ensimmäisen mekaanisen kytkimen kanssa, mutta toimii ennakkoon asetetulla ajanviiveellä ensimmäisen kytkimen suhteen. Tämä ennakkoon asetettu aika on pienempi kuin ajastusviivean ja ei-kriittisen latausvirran kaaren polttamisaikan erotus.
Lisäksi viivepiiriä käytetään myös sähkön toimittamisen lopettamiseen ajastuspiirille sen jälkeen, kun vaihtojännitesiirron ulostulo on lähetetty ajastuspiiriin ja sitä on ylläpidetty toisella viiveajalla. Suositeltavasti viivepiiri koostuu kahdesta RC-varautuspiiristä, jotka ovat yhdistetty optokupleriin.
Edelliseen teknologiaan verrattuna tämän käytännön mallin tekninen ratkaisu tuottaa seuraavat hyödylliset vaikutukset: Keskittyen haasteeseen kaaren sammuttamisessa kriittisellä latausvirralla DC-kytkimeissä, tämä käytännön malli lisää vaihtopiirin olemassa olevaan kaasunpäällystysratkaisuun, ja pelkästään ohjaushardin avulla mahdollistaa kytkimen itsenäisen määrittelyn, onko latausvirta kriittisellä tasolla katkaisussa. Kun toiminta tapahtuu kriittisellä latausvirralla, laite käyttää itsenäisesti vaihtomenetelmää nopeaan ja valikoivaan kaaren sammuttamiseen sellaisissa olosuhteissa.
Kuten nähdään kuvassa 3, tämän esimerkin hybridin DC-kytkimen toimintaperiaate ja -prosessi ovat seuraavat:
Ajan 0 ja T₀ välillä järjestelmä on normaalissa toiminnassa. Ensimmäinen mekaaninen kytkin ja toinen mekaaninen kytkin ovat suljettuja. Vaihtojännitesiirtopiiri ei ole sähköistetty, ja vaihtopiiri on passiivinen.
Ajan T₀ alkaen ensimmäisen mekaanisen kytkimen liike- ja kiinteät yhteydet alkavat fyysisesti erota, mikä luo kaaren sen päistä. Vaihtojännitesiirtopiiri käyttää kaaren jännitettä syöttölähteenään ja aloittaa sen ulostulon muodostamisen. Jos kytkin katkaisee virran, joka ei ole kriittisellä lataustasolla, kaaren polttamisaika on T₀ ja T₁ välillä, ja kaaren jännitekäyrä on Uarc₁. Jos kytkin katkaisee kriittisen latausvirran, kaaren polttamisaika jatkuu T₀ ja T₂ välillä, ja kaaren jännitekäyrä on Uarc₂.
Tässä käytännön mallissa käytetty vaihtopiiri aktivoidaan vain alhaisilla kriittisillä latausvirroilla. Siksi siihen ei tarvita korkean sijoituksen vaihtokomponentteja, mikä vähentää vaihtopiirin rakennuskustannuksia. Lisäksi vaihtokontrolli toteutetaan kokonaan ohjaushardinvia, joten logiikkakontrol-yksiköitä tai monimutkaisia kontrollialgoritmeja ei tarvita.
