Bir karmaşık DC devre kesicisi
Çoğu DC kalıplı vana kavramaları doğal hava yayılımını kullanır ve genellikle iki tane yayılım yöntemi vardır: biri geleneksel açma-kapanma, burada kontaklar arkı eksenel olarak uzatırken, iletken devre manyetik bir alan oluşturur bu alan arkı bükerek ve uzatarak, ark eksenine dik olarak uzunlamasına çeker. Bu, sadece arka uzunluğunu artırmakla kalmaz, aynı zamanda yan hareketi de tetikler, bu da hava soğutmasını mümkün kılar ve böylece yayılım sağlanır.
Diğer yöntem, arkanın kendi elektromanyetik kuvveti veya bir manyetik fırlatma bobininin manyetik alanında yola çıkarak manyetik olarak ark kanalına itilmesidir, bu da hızlı bir şekilde yayılımı sağlar. Akım belirli bir değerin (kritik yük akımı) altında olduğunda (geleneksel açma sırasında), ark etkili bir şekilde söndürülemez. Bu noktada, manyetik fırlatma kuvveti zayıf olup, arka hareketi için yeterli sürme gücü sağlamaz, bu nedenle ark ark kanalına girmez. Sonuç olarak, ark kanalı etkisiz hale gelir, ark sürekli olarak uzun bir süre boyunca yanar ve kesme süresini önemli ölçüde uzatır ya da hatta kesme başarısız olmasına neden olur. Bu nedenle, kritik yük akımı sırasında kesme esnasında teknik optimizasyon gereklidir, hızlı yayılım sağlamak için.
Yararlanma Modeli İçeriği
Bu yararlanma modeli, mevcut teknolojinin eksikliklerini, özellikle kritik yük akımı sırasında kesme sırasında çok uzun ark süresini aşmak amacıyla, hibrit bir DC vana kavrama cihazı sunmaktadır. Bu cihaz, kesme sırasında yük akımının kritik düzeyde olup olmadığını otomatik olarak belirleyebilir ve eğer öyleyse, kritik yük akımı tarafından üretilen arka hızlı bir şekilde söndürmek için otomatik olarak akım dönüştürme tekniğini kullanır.
Bu yararlanma modeli, yukarıda belirtilen sorunu çözmek için aşağıdaki teknik çözümü benimsemiştir: Birinci mekanik anahtarı ana devrede seri bağlı olan, birinci mekanik anahtarla paralel bağlantılı bir dönüştürme devresi ve güçlendirildiğinde dönüştürme devresini aktive eden bir sürücü devresi içeren hibrit bir DC vana kavrama cihazı. Hibrit DC vana kavrama cihazı ayrıca şunları içerir:
İki giriş terminali, birinci mekanik anahtarın her iki ucuna bağlanan bir anahtarlama güç kaynağı;
Donanımla uygulanan, anahtarlama güç kaynağının çıkışını sürücü devresine göndermeden önce ön belirlenen ilk gecikme süresi ile geciktirmek üzere anahtarlama güç kaynağının çıkışına ve sürücü devresinin girişine seri bağlı bir gecikme devresi; ilk gecikme süresi ile anahtarlama güç kaynağının kurulum süresinin toplamı, sürücü gecikme süresini oluşturur, bu sürenin hibrit DC vana kavrama cihazı için kritik olmayan yük akımı koşullarında ark süresinden daha büyüktür;
Ana devrede birinci mekanik anahtarla seri bağlı olan ikinci bir mekanik anahtar. İkinci mekanik anahtar, birinci mekanik anahtara mekanik olarak bağlanmıştır, ancak birinci anahtardan belirli bir zaman diliminde çalışır. Bu belirlenen süre, sürücü gecikme süresi ile kritik olmayan yük akımı ark süresi arasındaki farktan küçüktür.
Ayrıca, gecikme devresi, anahtarlama güç kaynağının çıkışını sürücü devresine gönderip belirli bir ikinci gecikme süresi boyunca sürdürdükten sonra sürücü devresine güç sağlamayı durdurmak için de kullanılır. Tercihen, gecikme devresi optokoplyer üzerinden bağlanan iki RC boşaltma devresinden oluşur.
Önceki sanatla karşılaştırıldığında, bu yararlanma modelinin teknik çözümünün aşağıdaki faydalı etkileri vardır: DC vana kavrama cihazlarındaki kritik yük akımı sırasında yayılım zorluğu üzerine, bu yararlanma modeli mevcut yayılım şemasına bir dönüştürme devresi ekler ve tamamen donanımla temelli bir yaklaşım kullanarak, cihazın kesme sırasında yük akımının kritik düzeyde olup olmadığını otomatik olarak belirlemesini sağlar. Kritik yük akımı altında çalışırken, cihaz bu koşullar altında üretilen arka hızlı ve seçici bir şekilde söndürmek için dönüştürme tekniğini otomatik olarak kullanır.
Şekil 3'te gösterildiği gibi, bu uygulamadaki hibrit DC vana kavrama cihazının çalışma süreci ve prensibi şu şekildedir:
Zaman 0'dan T₀'ya kadar, sistem normal çalışır. Birinci mekanik anahtar ve ikinci mekanik anahtar kapalıdır. Anahtarlama güç kaynağı devresi güç almadır ve dönüştürme devresi aktif değildir.
Zaman T₀'dan itibaren, birinci mekanik anahtarın hareketli ve sabit kontakları fiziksel olarak ayrılır, bu nedenle uçlarında bir ark oluşur. Anahtarlama güç kaynağı, arka voltajını girdi güç kaynağı olarak kullanır ve çıkışını başlatır. Eğer vana kavrama cihazı bu an kritik olmayan bir yük akımını kesiyorsa, arka süresi T₀'dan T₁'e kadardır ve ark voltaj dalga formu Uarc₁'dir. Eğer vana kavrama cihazı kritik bir yük akımını kesiyorsa, arka süresi T₀'dan T₂'ye kadar uzar ve ark voltaj dalga formu Uarc₂'dir.
Bu yararlanma modelinde kullanılan dönüştürme devresi, sadece düşük akım kritik yük koşullarında aktive edilir. Bu nedenle, yüksek nominal akım dönüştürme bileşenleri gerektirmez, bu da dönüştürme devresinin inşaat maliyetini düşürür. Ayrıca, dönüştürme kontrolü tamamen donanım devreleri ile gerçekleştirilir, bu nedenle mantıksal kontrol birimleri veya karmaşık kontrol algoritmalarına ihtiyaç duymaz.
