hibridni prekidач strujnog kruga

Većina prekidnika u obliku lisica za struju jednog smjera koristi prirodnu zračnu gasnu ekstinkciju, i obično postoje dvije metode gasne ekstinkcije: jedna je konvencionalno otvaranje i zatvaranje, gdje kontakti aksijalno proširuju luk, dok provodni krug generira magnetsko polje koje savija i produžuje luk, povlačeći ga dužno okomito na os luka. To ne samo povećava duljinu luka, već inducira i bočni pokret, omogućujući hlađenje zrakom kako bi se postigla gasna ekstinkcija.

Druga metoda uključuje magnetsko upucivanje luka u lukušnicu vlastitim elektromagnetskim silama ili magnetskim poljem od magnetskog zračnog čevlja, što uzrokuje brzu gasnu ekstinkciju. Kada struja pada ispod određene vrijednosti (kritička radna struja), tijekom konvencionalnog otvaranja, luk se ne može učinkovito ugasi. U tom trenutku, magnetska sila izbacivanja je slaba, pružajući nedovoljan pogonski pomak za pokretanje luka, sprečavajući luk da uđe u lukušnicu. Stoga postaje neefektivna, uzrokujući da luk stagnira i neprekidno gore dugi period, značajno produžujući vrijeme prekida ili čak dovođući do neuspjeha prekida. Stoga je potrebna tehnička optimizacija tijekom prekida na kritičkoj radnoj struji kako bi se osigurala brza gasna ekstinkcija.

Sadržaj korisne novosti

Ova korisna nova ima za cilj prevladati nedostatke postojeće tehnologije, posebno predugo trajanje luka tijekom prekida na kritičkoj radnoj struji, pružajući hibridni prekidnik struje jednog smjera. Ovaj uređaj može samostalno odlučiti je li radna struja na kritičkoj razini tijekom prekida prekidnika, i ako jest, automatski upotrijebiti tehniku komutacije struje kako bi se brzo ugasio luk generiran kritičkom radnom strujom.

Ova korisna nova specifično usvaja sljedeće tehničko rješenje kako bi riješila navedeni problem: Hibridni prekidnik struje jednog smjera sastoji se od prvog mehaničkog prekidača povezanog serijalno unutar glavnog kruga, komutacijskog kruga povezanog paralelno s prvom mehaničkim prekidačem, i pogonskog kruga za aktiviranje komutacijskog kruga kada je energiziran. Hibridni prekidnik struje jednog smjera također uključuje:

• Prelazni napajajući izvor, čiji su dva ulazna priključka povezana sa obje strane prvog mehaničkog prekidača;

• Kružni element kašnjenja, povezan serijalno između izlaza prelaznog napajajućeg izvora i ulaza pogonskog kruga, implementiran hardverski, kako bi odgodio izlaz prelaznog napajajućeg izvora za prethodno postavljeno prvo vrijeme kašnjenja prije šaljbe na pogonski krug; zbroj prvog vremena kašnjenja i vremena postavljanja prelaznog napajajućeg izvora čini vreme kašnjenja pogona, što je veće od vremena traganja luka hibridnog prekidnika struje jednog smjera pod uvjetima neritikalne radne struje;

• Drugi mehanički prekidač, povezan serijalno s prvom mehaničkim prekidačem u glavnom krugu. Drugi mehanički prekidač je mehanički spojen s prvom mehaničkim prekidačem, ali radi s prethodno postavljenim vremenom kašnjenja u odnosu na prvi prekidač. Ovo prethodno postavljeno vrijeme je manje od razlike između vremena kašnjenja pogona i vremena traganja luka pod uvjetima neritikalne radne struje.

Također, kružni element kašnjenja koristi se za prestanak snabdijevanja pogonskog kruga nakon šaljbe izlaza prelaznog napajajućeg izvora na pogonski krug i održavanja toga vremena drugo vrijeme kašnjenja. Preferabilno, kružni element kašnjenja sastoji se od dva RC otporničko-kondenzatorska razrješavajuća kruga povezana putem optokupca.

U usporedbi s dosadašnjom tehnologijom, tehničko rješenje ove korisne nove ima sljedeće korisne učinke: Nameravajući riješiti izazov gasne ekstinkcije na kritičkoj radnoj struji u prekidnicima struje jednog smjera, ova korisna nova dodaje komutacijski krug postojećem shemi gasne ekstinkcije, i putem isključivo hardverskog pristupa, omogućuje prekidniku da samostalno odluči je li radna struja na kritičkoj razini tijekom prekida. Kada radi na kritičkoj radnoj struji, uređaj samostalno upotrebljava tehniku komutacije kako bi brzo i selektivno ugasio luk generiran pod takvim uvjetima.

Kao što je prikazano na slici 3, radni proces i princip hibridnog prekidnika struje jednog smjera u ovom primjeru su sljedeći:

• Od vremena 0 do T₀, sustav normalno radi. Prvi mehanički prekidač i drugi mehanički prekidač su zatvoreni. Prelazni napajajući krug nije energiziran, a komutacijski krug je neaktiviran.

• Počevši od vremena T₀, pomični i fiksni kontakti prvog mehaničkog prekidača počinju fizičko odvajanje, generirajući luk između svojih krajeva. Prelazni napajajući izvor koristi napon luka kao svoj ulazni izvor snaga i počinje postavljanje svog izlaza. Ako prekidnik prekida struju koja nije na kritičkoj radnoj razini u tom trenutku, vreme traganja luka je od T₀ do T₁, a valna forma napona luka je Uarc₁. Ako prekidnik prekida kritičku radnu struju, vreme traganja luka produžuje se od T₀ do T₂, a valna forma napona luka je Uarc₂.

Komutacijski krug korišten u ovoj korisnoj novosti aktivira se samo pod uvjetima niske struje kritičke radne struje. Stoga ne zahtijeva komutacijske komponente visokog nominalnog toka, rezultirajući nižom troškovima izrade komutacijskog kruga. Također, kontrola komutacije realizira se isključivo putem hardverskih krugova, eliminirajući potrebu za logičkim kontrolnim jedinicama ili složenim kontrolnim algoritmima.