Pemutus sirkuit DC hibrida

Sebagian besar pemutus sirkuit DC jenis cetakan menggunakan pendinginan busur alami, dan biasanya terdapat dua metode pemadaman busur: yang pertama adalah pembukaan dan penutupan konvensional, di mana kontak secara aksial meregangkan busur, sementara rangkaian konduktif menghasilkan medan magnet yang membengkokkan dan memanjangkan busur, menariknya secara longitudinal tegak lurus terhadap sumbu busur. Ini tidak hanya meningkatkan panjang busur tetapi juga menginduksi gerakan lateral, memungkinkan pendinginan udara untuk mencapai pemadaman busur.

Metode lain melibatkan busur yang dipaksa masuk ke dalam saluran busur oleh gaya elektromagnetiknya sendiri atau medan magnet dari kumparan blowout magnet, menyebabkan pemadaman busur yang cepat. Ketika arus turun di bawah nilai tertentu (arus beban kritis), selama pembukaan konvensional, busur tidak dapat dipadamkan secara efektif. Pada titik ini, gaya blowout magnet lemah, memberikan gaya dorong yang tidak cukup untuk pergerakan busur, mencegah busur masuk ke dalam saluran busur. Akibatnya, saluran busur menjadi tidak efektif, menyebabkan busur stagnan dan terbakar terus menerus dalam jangka waktu yang lama, secara signifikan memperpanjang waktu pemutusan atau bahkan menyebabkan kegagalan pemutusan. Oleh karena itu, diperlukan optimisasi teknis selama pemutusan pada arus beban kritis untuk memastikan pemadaman busur yang cepat.

Kandungan Model Utilitas

Model utilitas saat ini bertujuan untuk mengatasi kekurangan teknologi yang ada, khususnya waktu busur yang terlalu lama selama pemutusan pada arus beban kritis, dengan menyediakan pemutus sirkuit DC hibrid. Perangkat ini dapat secara otomatis menentukan apakah arus beban berada pada tingkat kritis selama pemutusan pemutus dan, jika demikian, secara otomatis menggunakan teknik komutasi arus untuk memadamkan busur yang dihasilkan oleh arus beban kritis dengan cepat.

Model utilitas saat ini secara khusus mengadopsi solusi teknis berikut untuk mengatasi masalah tersebut: Pemutus sirkuit DC hibrid yang terdiri dari sakelar mekanis pertama yang tersambung seri dalam rangkaian utama, rangkaian komutasi yang tersambung paralel dengan sakelar mekanis pertama, dan rangkaian penggerak untuk mengaktifkan rangkaian komutasi ketika dialiri arus. Pemutus sirkuit DC hibrid lebih lanjut mencakup:

• Sumber daya switching, di mana dua terminal inputnya terhubung ke kedua ujung sakelar mekanis pertama;

• Rangkaian delay, yang tersambung seri antara output sumber daya switching dan input rangkaian penggerak, diimplementasikan melalui perangkat keras, untuk menunda output sumber daya switching selama waktu delay pertama yang telah ditetapkan sebelum dikirim ke rangkaian penggerak; jumlah waktu delay pertama dan waktu estabilisasi sumber daya switching merupakan waktu delay penggerak, yang lebih besar dari waktu busur pemutus sirkuit DC hibrid dalam kondisi arus beban non-kritis;

• Sakelar mekanis kedua, yang tersambung seri dengan sakelar mekanis pertama dalam rangkaian utama. Sakelar mekanis kedua terhubung mekanis dengan sakelar mekanis pertama tetapi beroperasi dengan lag waktu yang telah ditetapkan relatif terhadap sakelar pertama. Waktu yang telah ditetapkan ini kurang dari selisih antara waktu delay penggerak dan waktu busur arus beban non-kritis.

Selain itu, rangkaian delay juga digunakan untuk menghentikan pasokan daya ke rangkaian penggerak setelah mengirim output sumber daya switching ke rangkaian penggerak dan mempertahankannya selama waktu delay kedua. Preferensinya, rangkaian delay terdiri dari dua rangkaian pelepasan RC yang terhubung melalui optokopler.

Dibandingkan dengan teknologi sebelumnya, solusi teknis model utilitas saat ini memiliki efek bermanfaat berikut: Menargetkan tantangan pemadaman busur pada arus beban kritis dalam pemutus sirkuit DC, model utilitas ini menambahkan rangkaian komutasi ke skema pemadaman busur yang ada, dan melalui pendekatan berbasis perangkat keras murni, memungkinkan pemutus untuk secara otomatis menentukan apakah arus beban berada pada tingkat kritis selama pemutusan. Ketika beroperasi pada arus beban kritis, perangkat secara otomatis menggunakan teknik komutasi untuk memadamkan busur yang dihasilkan dalam kondisi tersebut dengan cepat dan selektif.

Seperti ditunjukkan pada Gambar 3, proses dan prinsip kerja pemutus sirkuit DC hibrid dalam contoh ini adalah sebagai berikut:

• Dari waktu 0 hingga T₀, sistem beroperasi normal. Sakelar mekanis pertama dan sakelar mekanis kedua tertutup. Rangkaian sumber daya switching tidak dialiri, dan rangkaian komutasi tidak aktif.

• Mulai dari waktu T₀, kontak bergerak dan tetap dari sakelar mekanis pertama mulai terpisah secara fisik, menghasilkan busur di antara kedua ujungnya. Sumber daya switching menggunakan tegangan busur sebagai sumber daya inputnya dan mulai menstabilkan outputnya. Jika pemutus sedang memutus arus yang bukan pada tingkat beban kritis, durasi busur adalah dari T₀ hingga T₁, dan bentuk gelombang tegangan busur adalah Uarc₁. Jika pemutus sedang memutus arus beban kritis, durasi busur diperpanjang dari T₀ hingga T₂, dan bentuk gelombang tegangan busur adalah Uarc₂.

Rangkaian komutasi yang digunakan dalam model utilitas ini hanya diaktifkan dalam kondisi beban kritis arus rendah. Oleh karena itu, tidak diperlukan komponen komutasi dengan rating arus tinggi, menghasilkan biaya konstruksi rangkaian komutasi yang lebih rendah. Selain itu, kontrol komutasi sepenuhnya diimplementasikan melalui rangkaian perangkat keras, menghilangkan kebutuhan akan unit kontrol logika atau algoritma kontrol yang rumit.