Isang hybrid na DC circuit breaker
Ang karamihan ng DC molded-case circuit breakers ay gumagamit ng natural na pagpapatay ng ark ng hangin, at mayroong dalawang pangkaraniwang paraan ng pagpapatay ng ark: ang isa ay ang tradisyonal na pagbubukas at pagsasara, kung saan ang mga kontak ay axially nagpapahaba ng ark, habang ang conductive circuit ay naggagawa ng magnetic field na sumusunod at nagpapahaba ng ark, inililipat ito perpendicular sa axis ng ark. Ito ay hindi lamang nagpapahaba ng ark kundi nagpapataas din ng lateral motion, na nagbibigay-daan sa pagpapatubo ng hangin upang makamit ang pagpapatay ng ark.
Ang iba pang paraan ay kung ang ark ay pinapadala nang magnetic sa arc chute ng sarili nitong electromagnetic force o magnetic field mula sa magnetic blowout coil, na nagdudulot ng mabilis na pagpapatay ng ark. Kapag ang current ay bumaba sa isang tiyak na halaga (critical load current), sa panahon ng tradisyonal na pagbubukas, ang ark ay hindi maaaring mabunsod nang epektibo. Sa puntong ito, ang magnetic blowout force ay mahina, nagbibigay ng hindi sapat na driving force para sa paggalaw ng ark, na nagpapahinto sa ark na makapasok sa arc chute. Bilang resulta, ang arc chute ay naging inutil, nagpapahinto sa ark na patuloy na sumisindak ng matagal, na nagsisimula ng mahabang oras ng pagbubukas o kaya'y nagdudulot ng pagbubukas na nabigo. Kaya, kinakailangan ng teknikal na pag-optimize sa panahon ng pagputol sa critical load current upang matiyak ang mabilis na pagpapatay ng ark.
Utility Model Content
Ang kasalukuyang utility model ay layunin na malampasan ang mga kakulangan ng umiiral na teknolohiya, lalo na ang sobrang mahabang oras ng pag-sindak ng ark sa panahon ng pag-putol sa critical load current, sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang hybrid DC circuit breaker. Ang aparato na ito ay maaaring awtomatikong deteminin kung ang load current ay nasa critical level sa panahon ng pag-putol ng breaker, at kung gayon, awtomatikong gamitin ang teknik ng commutation ng current upang mabilisan ang pagpapatay ng ark na idinudulot ng critical load current.
Ang kasalukuyang utility model ay partikular na gumagamit ng sumusunod na teknikal na solusyon upang tugunan ang nabanggit na problema: Isang hybrid DC circuit breaker na binubuo ng unang mechanical switch na konektado sa series sa main circuit, isang commutation circuit na konektado sa parallel sa unang mechanical switch, at isang drive circuit para i-activate ang commutation circuit kapag may enerhiya. Ang hybrid DC circuit breaker ay higit pa ay binubuo ng:
Isang switching power supply, kung saan ang dalawang input terminals nito ay konektado sa parehong dulo ng unang mechanical switch;
Isang delay circuit, na konektado sa series sa pagitan ng output ng switching power supply at ang input ng drive circuit, na inimplemento sa pamamagitan ng hardware, upang ipagpaliban ang output ng switching power supply sa isang preset na unang delay time bago ilipat ito sa drive circuit; ang kabuuang unang delay time at ang establishment time ng switching power supply ay nagbibuo ng drive delay time, na mas malaki kaysa sa oras ng pag-sindak ng hybrid DC circuit breaker sa non-critical load current conditions;
Isang ikalawang mechanical switch, na konektado sa series sa unang mechanical switch sa main circuit. Ang ikalawang mechanical switch ay mekanikal na nakakonekta sa unang mechanical switch ngunit gumagana may preset na time lag relative sa unang switch. Ang preset na oras na ito ay mas maliit kaysa sa difference ng drive delay time at ang non-critical load current arcing time.
Karagdagang, ang delay circuit ay ginagamit din upang ihinto ang pag-supply ng enerhiya sa drive circuit pagkatapos magpadala ng output ng switching power supply sa drive circuit at panatilihin ito sa ikalawang delay time. Mas gusto, ang delay circuit ay binubuo ng dalawang RC discharge circuits na konektado sa pamamagitan ng optocoupler.
Sa paghahambing sa dating teknolohiya, ang teknikal na solusyon ng kasalukuyang utility model ay may sumusunod na benepisyal na epekto: Tumutugon sa hamon ng pagpapatay ng ark sa critical load current sa DC circuit breakers, ang kasalukuyang utility model ay nagdaragdag ng isang commutation circuit sa umiiral na scheme ng pagpapatay ng ark, at sa pamamagitan ng isang purely hardware-based approach, nagbibigay-daan ito sa circuit breaker na awtomatikong deteminin kung ang load current ay nasa critical level sa panahon ng pag-putol. Kapag gumagana sa critical load current, ang aparato ay awtomatikong gumagamit ng teknik ng commutation upang mabilisan at selektibong mapatay ang ark na idinudulot sa ganitong kondisyon.
Tulad ng ipinapakita sa Figure 3, ang proseso at prinsipyong operasyon ng hybrid DC circuit breaker sa kasong ito ay sumusunod:
Mula sa oras 0 hanggang T₀, ang sistema ay nasa normal na operasyon. Ang unang mechanical switch at ang ikalawang mechanical switch ay naka-close. Ang switching power supply circuit ay walang enerhiya, at ang commutation circuit ay hindi aktibo.
Nagsisimula sa oras T₀, ang moving at fixed contacts ng unang mechanical switch ay nagsisimulang mag-separate physically, nagdidulot ng ark sa kanyang terminal. Ang switching power supply ay gumagamit ng ark voltage bilang input power source at nagsisimula na mag-establish ng output nito. Kung ang circuit breaker ay nag-putol ng current na hindi nasa critical load level sa punto na ito, ang oras ng pag-sindak ay mula T₀ hanggang T₁, at ang waveform ng ark voltage ay Uarc₁. Kung ang circuit breaker ay nag-putol ng critical load current, ang oras ng pag-sindak ay lumalawak mula T₀ hanggang T₂, at ang waveform ng ark voltage ay Uarc₂.
Ang commutation circuit na ginagamit sa utility model na ito ay aktibo lamang sa mababang-current critical load conditions. Kaya, hindi ito nangangailangan ng high-rated-current commutation components, na nagreresulta sa mas mababang construction cost para sa commutation circuit. Bukod dito, ang commutation control ay inimplemento nang buo sa pamamagitan ng hardware circuits, na nagreresulta sa hindi na kailangan ng logic control units o komplikadong control algorithms.
