Hibrid DC áramközi kapcsoló

A legtöbb DC formanyomtatott áramkörvédő természetes légvégzetes ívkioltást használ, és általában két fajta ívkioltási módszer létezik: az egyik a hagyományos nyitás és zárás, amely során az érintkezők tengelyesen húzzák ki az ívet, míg a vezető áramkör mágneses mezőt generál, ami megnyírja és meghosszabbítja az ívet, húzza azt merőlegesen az ív tengelyére. Ez nemcsak növeli az ív hosszát, de indukálja a oldalsó mozgást is, lehetővé téve a levegő hűtését, így elérhető az ívkioltás.

A másik módszerben az ívet saját elektromágneses erője vagy a mágneses felhúzó tekercs mágneses mezője segítségével az ív csőbe irányítják, ami gyors ívkioltást eredményez. Amikor az áram alacsonyabb, mint bizonyos érték (kritikus terhelési áram), a hagyományos nyitás során az ív hatékonyan nem kioltható ki. Ebben az esetben a mágneses felhúzó erő gyenge, így nem ad elegendő hajtóerőt az ív mozgásához, ezért az ív nem tud belépni az ív csőbe. Ennek következtében az ív cső hatástalanná válik, az ív pedig lelassul és hosszan ég, jelentősen meghosszabbítva a törési időt, vagy akár a törési kudarcot is okozhatja. Tehát technikai optimalizáció szükséges a kritikus terhelési árammel való törés során, hogy biztosítsa a gyors ívkioltást.

Hasznos Mód Tartalma

A jelen hasznos modell célja, hogy legyőzze a meglévő technológia hátrányait, különösen a túl hosszú ív idejét a kritikus terhelési árammal való törés során, egy hibrid DC áramkörvédő biztosításával. Ez a berendezés önállóan meg tudja állapítani, hogy a terhelési áram kritikus szinten van-e a védő törésekor, és ha igen, automatikusan alkalmazza az áramátváltási technikát a kritikus terhelési áram által generált ív gyors kioltásához.

A jelen hasznos modell specifikusan a következő technikai megoldást alkalmazza a fenti probléma megoldására: A hibrid DC áramkörvédő egy első mechanikus kapcsolót tartalmaz, amely sorba van kapcsolva a fő áramkörben, egy áramátváltási áramkört, amely párhuzamosan van kapcsolva az első mechanikus kapcsolóval, és egy vezérlő áramkört, amely energiabevitellel aktiválja az áramátváltási áramkört. A hibrid DC áramkörvédő továbbá:

• Egy átkapcsoló tápegységet, amely két bemeneti végletét a mechanikus kapcsoló mindkét végehez kapcsolnak;

• Egy késleltető áramkört, amely sorba van kapcsolva az átkapcsoló tápegység kimenetével és a vezérlő áramkör bemenetével, hardveres megvalósítással, hogy a tápegység kimenetét először egy előre beállított első késleltetési idővel késleltessék, mielőtt elküldik a vezérlő áramkörnek; az első késleltetési idő és az átkapcsoló tápegység beállítási ideje összeadva alkotja a vezérlő késleltetési időt, ami nagyobb, mint a hibrid DC áramkörvédő ív ideje nem kritikus terhelési áram mellett;

• Egy második mechanikus kapcsolót, amely sorba van kapcsolva az első mechanikus kapcsolóval a fő áramkörben. A második mechanikus kapcsoló mechanikusan kapcsolódik az első mechanikus kapcsolóhoz, de előre beállított időkésleltetéssel működik az első kapcsolóhoz képest. Ez az előre beállított idő rövidebb, mint a vezérlő késleltetési idő és a nem kritikus terhelési áram melletti ív idő különbsége.

Továbbá, a késleltető áramkör azt is megteszi, hogy a tápegység kimenetét a vezérlő áramkörnek elküldése után és annak fenntartása egy második késleltetési időre, az áramellátást a vezérlő áramkör felé megállítja. Az előnyben részesített megoldás szerint, a késleltető áramkör két RC lemeredő áramkörből áll, amelyek optokuplerrel vannak összekapcsolva.

Összehasonlítva a korábbi technológiával, a jelen hasznos modell technikai megoldása a következő előnyös hatásokkal jár: A DC áramkörvédők kritikus terhelési áram melletti ívkioltási kihívásának megoldása érdekében, a jelen hasznos modell hozzáad egy áramátváltási áramkört a meglévő ívkioltási sémához, és teljesen hardveres megközelítéssel engedi, hogy az áramkörvédő önállóan megállapítsa, hogy a terhelési áram kritikus szinten van-e a törés során. Kritikus terhelési árammal működve, a berendezés önállóan alkalmazza az áramátváltási technikát, hogy gyorsan és selektíven kioltja a kritikus terhelési áram melletti feltételek között generált ívet.

Ahogyan az ábra 3-ban látható, a hibrid DC áramkörvédő működési folyamata és elve ebben a példányban a következőképpen alakul:

• Nulla időtől T₀-ig a rendszer normális működésben van. Az első mechanikus kapcsoló és a második mechanikus kapcsoló zárva van. Az átkapcsoló tápegység áramkör nincs ellátva, és az áramátváltási áramkör inaktív.

• Kezdve T₀ időponttól, az első mechanikus kapcsoló mozgó és rögzített érintkezői fizikailag kezdenek szétválasztódni, így ívet generálva a végletei között. Az átkapcsoló tápegység az ív feszültségét használja beviteli forrásként, és elkezdi kialakítani a kimenetét. Ha a védő nem kritikus terhelési szintű árammel tör, az ív időtartama T₀-től T₁-ig, és az ív feszültség hullámképe Uarc₁. Ha a védő kritikus terhelési árammel tör, az ív időtartama kiterjed T₀-től T₂-ig, és az ív feszültség hullámképe Uarc₂.

Az ebben a hasznos modellben használt áramátváltási áramkör csak alacsony áramerős kritikus terhelési feltételek mellett aktiválódik. Így nem igényel magas erősítésű áramátváltási komponenseket, ami alacsonyabb építési költséget eredményez az áramátváltási áramkör számára. Továbbá, az áramátváltási ellenőrzést teljesen hardveres áramkörekkel valósítják meg, nélkülözve a logikai ellenőrzési egységeket vagy bonyolult ellenőrzési algoritmusokat.