Pemutus litar DC hibrid

Kebanyakan pemutus litar berkas DC menggunakan pemadam busur api udara semula jadi, dan terdapat biasanya dua kaedah pemadaman busur api: satu adalah pembukaan dan penutupan konvensional, di mana kontak mengulurkan busur api secara aksial, sementara litar konduktif menghasilkan medan magnet yang membengkokkan dan memanjangkan busur api, menariknya secara longitudinal tegak lurus kepada paksi busur api. Ini tidak hanya meningkatkan panjang busur api tetapi juga menginduksi pergerakan lateral, membolehkan pendinginan udara untuk mencapai pemadaman busur api.

Kaedah lain melibatkan busur api dipandu secara magnetik ke dalam saluran busur api oleh daya elektromagnetik sendiri atau medan magnet dari gegelung penghembusan magnet, menyebabkan pemadaman busur api yang cepat. Apabila arus jatuh di bawah nilai tertentu (arus beban kritikal), semasa pembukaan konvensional, busur api tidak dapat dipadamkan dengan efektif. Pada titik ini, daya penghembusan magnet lemah, memberikan daya gerak yang tidak mencukupi untuk pergerakan busur api, mencegah busur api masuk ke dalam saluran busur api. Akibatnya, saluran busur api menjadi tidak berkesan, menyebabkan busur api stagnan dan terbakar terus-menerus untuk tempoh yang lama, memanjangkan masa pemutusan secara signifikan atau bahkan menyebabkan kegagalan pemutusan. Oleh itu, pengoptimuman teknikal diperlukan semasa pemutusan pada arus beban kritikal untuk memastikan pemadaman busur api yang cepat.

Kandungan Model Utiliti

Model utiliti ini bertujuan untuk mengatasi kekurangan teknologi sedia ada, terutamanya tempoh busur api yang terlalu panjang semasa pemutusan pada arus beban kritikal, dengan menyediakan pemutus litar DC hibrid. Peranti ini boleh menentukan secara autonomi sama ada arus beban berada pada tahap kritikal semasa pemutusan pemutus litar, dan jika ya, secara automatik menggunakan teknik komutasi arus untuk memadamkan busur api yang dihasilkan oleh arus beban kritikal dengan cepat.

Model utiliti ini secara khusus mengambil langkah teknikal berikut untuk menangani masalah tersebut: Pemutus litar DC hibrid yang terdiri daripada satu switch mekanikal pertama yang disambungkan secara bersiri dalam litar utama, satu litar komutasi yang disambungkan secara selari dengan switch mekanikal pertama, dan satu litar penggerak untuk mengaktifkan litar komutasi apabila diberi kuasa. Pemutus litar DC hibrid ini juga terdiri daripada:

• Sumber kuasa beralih, di mana dua terminal inputnya disambungkan ke kedua-dua hujung switch mekanikal pertama;

• Litar penundaan, disambungkan secara bersiri antara output sumber kuasa beralih dan input litar penggerak, dilaksanakan melalui perkakasan, untuk menunda output sumber kuasa beralih selama masa penundaan pertama yang ditetapkan sebelum menghantarkannya ke litar penggerak; jumlah masa penundaan pertama dan masa penubuhan sumber kuasa beralih merupakan masa penundaan penggerak, yang lebih besar daripada tempoh busur api pemutus litar DC hibrid di bawah keadaan arus beban bukan kritikal;

• Switch mekanikal kedua, disambungkan secara bersiri dengan switch mekanikal pertama dalam litar utama. Switch mekanikal kedua dikaitkan secara mekanikal dengan switch mekanikal pertama tetapi beroperasi dengan masa penundaan yang ditetapkan relatif kepada switch pertama. Masa yang ditetapkan ini kurang daripada perbezaan antara masa penundaan penggerak dan tempoh busur api arus beban bukan kritikal.

Selain itu, litar penundaan juga digunakan untuk menghentikan bekalan kuasa ke litar penggerak selepas menghantar output sumber kuasa beralih ke litar penggerak dan mengekalkannya selama masa penundaan kedua. Preferably, litar penundaan terdiri daripada dua litar pelepasan RC yang disambungkan melalui optokopler.

Bandingkan dengan seni bina sedia ada, penyelesaian teknikal model utiliti ini mempunyai kesan berfaedah berikut: Bertujuan untuk cabaran pemadaman busur api pada arus beban kritikal dalam pemutus litar DC, model utiliti ini menambah litar komutasi kepada skim pemadaman busur api sedia ada, dan melalui pendekatan sepenuhnya berdasarkan perkakasan, membolehkan pemutus litar menentukan secara autonomi sama ada arus beban berada pada tahap kritikal semasa pemutusan. Semasa beroperasi pada arus beban kritikal, peranti secara autonomi menggunakan teknik komutasi untuk memadamkan busur api yang dihasilkan di bawah keadaan tersebut dengan cepat dan selektif.

Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3, proses dan prinsip operasi pemutus litar DC hibrid dalam contoh ini adalah seperti berikut:

• Dari masa 0 hingga T₀, sistem beroperasi secara normal. Switch mekanikal pertama dan switch mekanikal kedua ditutup. Litar sumber kuasa beralih tidak diberi kuasa, dan litar komutasi tidak aktif.

• Mulai dari masa T₀, kontak bergerak dan tetap switch mekanikal pertama bermula pemisahan fizikal, menghasilkan busur api di antara kedua-dua hujungnya. Sumber kuasa beralih menggunakan voltan busur api sebagai sumber tenaga input dan mula menubuhkan outputnya. Jika pemutus litar memutuskan arus yang bukan pada tahap beban kritikal pada masa ini, tempoh busur api adalah dari T₀ hingga T₁, dan bentuk gelombang voltan busur api adalah Uarc₁. Jika pemutus litar memutuskan arus beban kritikal, tempoh busur api diperpanjang dari T₀ hingga T₂, dan bentuk gelombang voltan busur api adalah Uarc₂.

Litar komutasi yang digunakan dalam model utiliti ini hanya diaktifkan di bawah keadaan arus rendah beban kritikal. Oleh itu, ia tidak memerlukan komponen komutasi berating arus tinggi, mengakibatkan kos pembinaan litar komutasi yang lebih rendah. Selain itu, kawalan komutasi dilaksanakan sepenuhnya melalui litar perkakasan, menghapuskan keperluan unit kawalan logik atau algoritma kawalan kompleks.