Un interruptor híbrido de corrente directa
A maioría dos interruptores de circuito de corrente contínua (CC) de plástico moldado utilizan a extinción do arco por aire natural, e hai xeralmente dous métodos de extinción do arco: un é a apertura e pechado convencional, onde os contactos estiran o arco axialmente, mentres que o circuito condutor xera un campo magnético que curva e alarga o arco, tirándoo longitudinalmente perpendicular ao eixe do arco. Isto non só aumenta a lonxitude do arco, senón que tamén induce un movemento lateral, permitindo o resfriamento por aire para lograr a extinción do arco.
O outro método implica que o arco sexa impulsado magneticamente ao canal de arco pola súa propia forza electromagnética ou polo campo magnético dunha bobina de sopro magnético, provocando a extinción rápida do arco. Cando a corrente cae por debaixo dun determinado valor (corrente crítica de carga), durante a apertura convencional, o arco non pode ser extinguido eficazmente. Nese momento, a forza de sopro magnético é débil, proporcionando unha forza de impulsión insuficiente para o movemento do arco, impedindo que o arco entre no canal de arco. Como consecuencia, o canal de arco tornase inefectivo, facendo que o arco permaneza estancado e queime continuamente durante un período prolongado, prolongando significativamente o tempo de interrupción ou incluso levando a un fallo na interrupción. Polo tanto, é necesaria unha optimización técnica durante a interrupción á corrente crítica de carga para asegurar a extinción rápida do arco.
Contido do Modelo de Utilidade
O presente modelo de utilidade ten como obxectivo superar as limitacións da tecnoloxía existente, especialmente o tempo de arco excesivamente longo durante a interrupción á corrente crítica de carga, proporcionando un interruptor de circuito CC híbrido. Este dispositivo pode determinar de forma autónoma se a corrente de carga está ao nivel crítico durante a interrupción do interruptor e, se así é, empregar automaticamente unha técnica de conmutación de corrente para extinguir rapidamente o arco xerado pola corrente crítica de carga.
O presente modelo de utilidade adopta específicamente a seguinte solución técnica para resolver o problema mencionado: Un interruptor de circuito CC híbrido que comprende un primeiro interruptor mecánico conectado en serie dentro do circuito principal, un circuito de conmutación conectado en paralelo co primeiro interruptor mecánico, e un circuito de conducción para activar o circuito de conmutación cando está energizado. O interruptor de circuito CC híbrido ademais comprende:
Unha fonte de alimentación conmutada, cuxas dúas terminais de entrada están conectadas aos dous extremos do primeiro interruptor mecánico;
Un circuito de retardo, conectado en serie entre a saída da fonte de alimentación conmutada e a entrada do circuito de conducción, implementado mediante hardware, para retrasar a saída da fonte de alimentación conmutada durante un primeiro tempo de retardo predefinido antes de enviála ao circuito de conducción; a suma do primeiro tempo de retardo e o tempo de establecemento da fonte de alimentación conmutada constitúen o tempo de retardo de conducción, que é maior que o tempo de arco do interruptor de circuito CC híbrido en condicións de corrente de carga non crítica;
Un segundo interruptor mecánico, conectado en serie co primeiro interruptor mecánico no circuito principal. O segundo interruptor mecánico está ligado mecánicamente ao primeiro interruptor mecánico pero funciona con un retardo temporal predefinido respecto ao primeiro interruptor. Este tempo predefinido é menor que a diferenza entre o tempo de retardo de conducción e o tempo de arco en corrente de carga non crítica.
Ademais, o circuito de retardo tamén se usa para detener o suministro de enerxía ao circuito de conducción despois de enviar a saída da fonte de alimentación conmutada ao circuito de conducción e mantela durante un segundo tempo de retardo. Preferiblemente, o circuito de retardo está composto por dous circuitos de descarga RC conectados a través dun optacoplador.
En comparación coa técnica anterior, a solución técnica do presente modelo de utilidade ten os seguintes efectos beneficiosos: Dirixida ao desafío da extinción do arco á corrente crítica de carga nos interruptores de circuito CC, o presente modelo de utilidade engade un circuito de conmutación ao esquema de extinción de arco existente, e a través dun enfoque puramente baseado en hardware, permite que o interruptor determine de forma autónoma se a corrente de carga está ao nivel crítico durante a interrupción. Cando opera á corrente crítica de carga, o dispositivo emprega de forma autónoma a técnica de conmutación para extinguir rapidamente e selectivamente o arco xerado nesas condicións.
Como se mostra na Figura 3, o proceso e o principio de funcionamento do interruptor de circuito CC híbrido nesta empraza son os seguintes:
Dende o tempo 0 ata T₀, o sistema está en funcionamento normal. O primeiro interruptor mecánico e o segundo interruptor mecánico están pechados. O circuito de fonte de alimentación conmutada non está alimentado, e o circuito de conmutación está inactivo.
A partir do tempo T₀, os contactos móveis e fixos do primeiro interruptor mecánico comezan a separarse física, xerando un arco entre os seus terminais. A fonte de alimentación conmutada utiliza a tensión do arco como fonte de enerxía de entrada e comeza a establecer a súa saída. Se o interruptor está interrompendo unha corrente que non está ao nivel crítico de carga neste momento, a duración do arco é de T₀ a T₁, e a forma de onda da tensión do arco é Uarc₁. Se o interruptor está interrompendo unha corrente crítica de carga, a duración do arco estende-se de T₀ a T₂, e a forma de onda da tensión do arco é Uarc₂.
O circuito de conmutación usado neste modelo de utilidade só se activa en condicións de corrente crítica de baixa corrente. Polo tanto, non require componentes de conmutación de alta corrente nominal, resultando nun custo de construción máis baixo para o circuito de conmutación. Ademais, o control de conmutación está implementado completamente a través de circuitos de hardware, eliminando a necesidade de unidades de control lóxico ou algoritmos de control complexos.
