• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Mostní proudový omezovač | Supravodičový a pevný stav

Dyson
Dyson
Pole: Elektrické normy
China

1 Mostový nadproudový omezovač s využitím nadvodiče
1.1 Struktura a princip fungování mostového SFCL
Obrázek 1 ukazuje jednofázové obvodové schéma mostového SFCL, které se skládá ze čtyř diod D₁ až D₄, zdroje DC polarizačního napětí V_b a nadvodičové cívky L. Přepínač CB je připojen v sérii s omezovačem pro přerušení přetížení po jeho omezení. Zdroj polarizace V_b poskytuje polarizační proud i_b do nadvodičové cívky L. Napětí V_b je nastaveno dostatečně vysoko, aby překonalo dopředné spádové napětí páru diod (D₁ a D₃, nebo D₂ a D₄), což vytváří polarizační proud i₀. Hodnota i₀ je nastavena větší než vrcholová hodnota linkového proudu i_max, s ohledem na přetížení.

Tedy za normálních podmínek zůstává diodový most neustále veden, a SFCL neprojevuje žádnou impedanci k linkovému proudu i, zanedbáním malého dopředného spádového napětí přes most. Předpokládejme, že během normálního provozu jsou proudy procházející diody D₁ až D₄ označeny jako iD1 až iD4, pak linkový proud je:

Získáno podle Kirchhoffova zákona o proudech (KCL):

Když dojde k krátké spoji na lince, linkový proud rychle naroste na i₀. Během kladných a záporných poloperiod se stane jeden pár diod obráceně polarizovaný a vypne, což automaticky vloží cívek L do obvodu. Krátkospojný proud je tedy omezen reaktancí cívky.

Přiměřeným nastavením kritického proudu nadvodičové cívky zůstává cívka během poruchy ve stavu nadvodiče, což předejde účinkům odezvy a obnovy z kvenchingu. Nicméně, jak pokračuje porucha, proud procházející nadvodičovým induktorem stále roste a nakonec se blíží ke stacionární hodnotě krátkospojněho proudu, která by existovala bez omezovače. Proto musí být zdroj poruchy v určité době včas přerušen pomocí přepínače. Pro jednoduchost se předpokládá, že krátká spoj nastane v okamžiku, kdy zdrojové napětí projde nulou (t = t₀). Podle Kirchhoffova zákona o napětí (KVL) se získá následující rovnice:

Počáteční podmínka I0, řešení tohoto diferenciálního rovnice dává:

Obrázek 2 ukazuje vlnové formy indukčního a linkového proudu během normálního chodu a po vzniku poruchy, s poruchou započatou v t = 0,1 s. Simulační výsledky naznačují, že krátkospojný proud pomalu roste díky omezujícímu efektu nadvodičového induktoru. Omezovací proces je v podstatě magnetizace nadvodičového induktoru. Jakmile se poruchový proud stabilizuje, omezovač přestává být účinný. Proto musí být porucha odstraněna přepínačem před dosažením stacionární hodnoty krátkospojněho proudu. Na obrázku je porucha odstraněna přepínačem v t = 0,2 s.

1.2 Strukturní vylepšení mostových nadproudových omezovačů s využitím nadvodiče
Tradiční mostový nadproudový omezovač (SFCL) může pouze potlačit rychlost růstu krátkospojných proudů, ale není účinný v kontrole jejich stacionárních hodnot. Aby bylo možné omezit stacionární hodnoty krátkospojných proudů, kombinuje hybridní SFCL charakteristiky nulového odporu ve stavu nadvodiče a rychlého nárůstu odporu během kvenchingu nadvodičů. To je dosaženo integrací odporových nadproudových omezovačů s mostovými SFCL. Schéma tohoto hybridního přístupu je znázorněno na Obrázku 3.

V normálním provozu je přepínač K otevřen, takže odporový SFCL nevykazuje žádnou externí impedanci, což umožňuje proudu i_L procházet bez odporu. Po vzniku poruchy okamžitě odporový SFCL prezentuje vysokou impedanci a pracuje v sérii s nadvodičovým induktorem pro společné potlačení poruchového proudu. Po odstranění poruchy je přepínač K uzavřen; v této chvíli, díky vlastní vysoké impedanci, je odporový SFCL krátkozavřen a rychle se vrací do stavu nadvodiče.

Protože přepínač K má odpornost ve stavu zapnutí, bude krátkozavřen obnoveným odporovým SFCL, což celému hybridnímu mostovému omezovači dává vzhled nízké impedancí externě. V této chvíli otevření K ukončuje celý proces omezování proudu. Pro zvýšení kapacity odporového SFCL se obvykle používají série a paralelní spojení jednotek odporových SFCL, aby se zlepšila napěťová a proudivá hradba zařízení. Obrázek 4 znázorňuje obvodové schéma odporového nadproudového omezovače, kde R₁ až R₆ představují nadvodičové odporové prvky, a R slouží jako obezdobový odpor, který může vyvolat současný kvenching dvou nadvodičů ve stejné sériové větvi během krátké spoje.

Úlohou mezifázového sdružovacího transformátoru je zajistit, aby iL1 = iL2 = iL3, takže jednotky SFCL v různých paralelních větvích se mohou současně kvenchovat po vzniku krátké spoje. Hybridní mostový SFCL efektivně omezí stacionární hodnotu krátkospojných proudů využitím přechodových charakteristik nadvodiče ze stavu nadvodiče do normálního stavu (S/N), automaticky zapojí omezovací odpor po detekci poruchy, aniž by byly potřeba další mechanismy detekce poruch. Nicméně, přidání odporového nadproudového omezovače zvýší celkové provozní náklady a prodlouží dobu obnovení z kvenchingu, což komplikuje koordinaci s operacemi opětovného zapnutí systému.

2 Mostový ne-nadvodičový nadproudový omezovač
2.1 Pevný státový omezovač proudu
V posledních letech rychlý rozvoj technologie elektroniky a vysokokapacitních polovodičových součástek, jako jsou SCR, GTO, GTR a IGBT, spolu s jejich širokým uplatněním v praktických systémech, udělal z nadproudových omezovačů složených z induktorů, odporů, kondenzátorů a polovodičových komponent horký výzkumný téma. Ne-nadvodičový mostový nadproudový omezovač je postaven z tradičních komponent, vyhýbá se komplexní technologii nadvodiče a nabízí výhody vysoké spolehlivosti a dobré cenové efektivity.

Obrázek 5 ukazuje schéma ideálního jednofázového mostového omezovače proudu, složeného z jednofázového mostového obvodu a omezovacího induktoru L. V normálním chodu se na čtyři thyristory aplikují neustálé impulsy. Po krátkém magnetizačním procesu dosáhne proud v induktoru vrcholové hodnoty proudu zatížení. Pokud se zanedbá spádové napětí na thyristorech T₁ až T₄, omezovač nevykazuje žádnou externí impedanci.

Pokud dojde k krátké spoji během kladné poloperiody zdrojového napětí, T₃ je donucen vypnout, což vloží omezovací induktor do obvodu pro potlačení poruchového proudu. Správným nastavením hodnoty induktoru L lze krátkospojný proud omezit na libovolnou požadovanou úroveň. Navíc tento omezovač má schopnost okamžitě přerušit krátkospojný proud. Nicméně, kvůli použití čtyř řiditelných přepínačů je logika pro okamžité přerušení relativně komplexní. Během omezování poruchového proudu se generují významné harmonické složky; tyto lze efektivně snížit připojením obezdobových induktorů paralelně k ramenům mostu.

2.2 Poloopřízený mostový omezovač krátkospojných proudů
Obrázek 6 ilustruje topologii jednofázového omezovače krátkospojných proudů založeného na poloopřízeném mostu a samoodpínacích součástkách. Tento systém se skládá z diod D₁ až D₄, samoodpínacích součástek T₁ a T₂, nadvodičové cívky L, omezovací cívky Llim a absorberu přetlaku ZnO, kde us představuje AC zdroj a CB slouží jako linkový přepínač.

V normálním provozu jsou obě samoodpínací součástky T₁ a T₂ neustále aktivovány. Po počátečním zapnutí se proud v nadvodičové cívkách postupně zvýší na vrcholovou hodnotu linkového proudu pod vlivem zdroje napětí. Jakmile se zatížení stabilizuje, iL zůstává konstantní. Zanedbáním dopředného spádového napětí na diodech D₁ až D₄ a samoodpínacích součástkách T₁ a T₂, je napětí přes most nulové, a napětí přes omezovací induktor Llim je také nulové. Tedy omezovač proudu nevykazuje žádnou externí impedanci a nemá vliv na systém.

Když dojde k krátké spoji v systému, proud iL v nadvodičové cívkách se zvýší. Po detekci krátké spoje jsou T₁ a T₂ okamžitě vypnuty, což způsobí, že most přestane fungovat. Krátkospojný proud se pak přesune na obezdobový omezovací induktor Llim, zatímco proud v nadvodičové cívkách nadále prochází diodami D₁ a D₄, dokud nedočká nuly. Obrázek 7 ukazuje stacionární a poruchové křivky proudu a napětí jednofázového omezovače krátkospojných proudů založeného na poloopřízeném mostu.

Systém se zapíná v t=0,02 sekundy a dosáhne stacionárního stavu během jedné periody. Krátká spoj nastane v t=0,1 sekundy a T₁ je vypnut během čtvrtiny periody po detekci poruchy. Parametry obvodu použité pro simulaci jsou následující: vrcholové fázové napětí zdroje je 100V/50Hz; vrcholový nominální proud zatížení je 10A; odpor zatížení je 10Ω; nadvodičový DC induktor L je 10mH; dopředný spádový napětí na diodách a řiditelných přepínačích je 0,8V; a omezovací induktor Llim je 10mH.

Jedním z hlavních cílů použití nadproudových omezovačů s využitím nadvodiče (SFCL) v elektroenergetických systémech je omezit poruchové proudy, aby nepřekročily okamžitou přerušovací kapacitu linkových přepínačů. V analýze se často používá poměr snížení poruchového proudu D (0<D<1) k vyjádření procentuálního snížení vrcholového poruchového proudu, a výraz pro D je:

je vrcholový proud při krátké spoji bez instalovaného SFCL, a jeho hodnota je spojena s ekvivalentním poměrem X/R systému.

V rovnici (7) Ip označuje amplitudu periodické složky krátkospojněho proudu, a Ta je časová konstanta. ilim představuje vrcholovou hodnotu omezeného krátkospojněho proudu, která závisí na velikosti omezovacího induktoru Llim. Správným výběrem hodnoty Llim lze dosáhnout požadovaného procentuálního snížení vrcholového poruchového proudu. Simulace byly provedeny s Llim nastaveným na 10 mH, 15 mH a 20 mH, a výsledky jsou znázorněny na Obrázku 8. Je vidět, že větší Llim poskytuje lepší omezovací výkon, ale zároveň zvyšuje provozní náklady.

2.3 Vylepšení poloopřízeného mostového omezovače krátkospojných proudů
V konfiguraci zobrazené na Obrázku 6 jsou T₁ a T₂ neustále aktivovány v normálním provozu. Jakmile je detekována krátká spoj, kontrolní obvod vypne ob

Dát spropitné a povzbudit autora
Doporučeno
Minimální pracovní napětí pro vakuové vypínače
Minimální pracovní napětí pro vakuové vypínače
Minimální provozní napětí pro operace spouštění a vypínání v vakuumových vypínačích1. ÚvodKdyž slyšíte termín "vakuumový vypínač," může to znít neznámě. Ale pokud řekneme "vypínač" nebo "spínač proudu," většina lidí bude vědět, co to znamená. Vlastně jsou vakuumové vypínače klíčovými komponentami moderních elektrických systémů, které chrání obvody před poškozením. Dnes se podíváme na důležitý koncept — minimální provozní napětí pro operace spouštění a vypínání.Ačkoli to zní technicky, jedná se j
Dyson
10/18/2025
Efektivní optimalizace hybridního systému větrná energie-fotovoltaika s úložištěm
Efektivní optimalizace hybridního systému větrná energie-fotovoltaika s úložištěm
1. Analýza charakteristik výroby elektrické energie z větru a solární fotovoltaikyAnalýza charakteristik výroby elektrické energie z větru a solární fotovoltaiky (PV) je základem pro návrh doplňkového hybridního systému. Statistická analýza ročních dat o rychlosti větru a slunečním záření pro konkrétní oblast odhaluje, že větřené zdroje vykazují sezónní variabilitu, s vyššími rychlostmi větru v zimě a na jaře a nižšími rychlostmi v létě a na podzim. Výroba elektřiny z větru je úměrná třetí mocni
Dyson
10/15/2025
Hybridní systém IoT poháněný větrem a sluneční energií pro reálně časové monitorování vodovodů
Hybridní systém IoT poháněný větrem a sluneční energií pro reálně časové monitorování vodovodů
I. Současný stav a existující problémyV současné době mají společnosti zajišťující vodní dodávku rozsáhlé sítě vodovodních potrubí, které jsou položeny pod zemí v městských i venkovských oblastech. Pro efektivní řízení a kontrolu výroby a distribuce vody je nezbytné provádět reálné sledování dat o chodu potrubí. V důsledku toho musí být podél potrubí zřízeno množství stanic pro sledování dat. Avšak stabilní a spolehlivé zdroje energie v blízkosti těchto potrubí jsou velmi vzácné. I když je energ
Dyson
10/14/2025
Jak postavit inteligentní skladový systém založený na AGV
Jak postavit inteligentní skladový systém založený na AGV
Inteligentní skladový logistický systém založený na AGVS rychlým rozvojem logistického sektoru, rostoucím nedostatkem půdy a stoupajícími náklady na pracovní sílu, skladové prostory, které slouží jako klíčové logistické uzly, čelí významným výzvám. S tím, jak se sklady stávají většími, když roste frekvence provozu, složitost informací a požadavky na sběr objednávek, dosažení nízké chybové míry a snížení nákladů na práci při zlepšování celkové efektivity skladování se stalo hlavním cílem skladové
Dyson
10/08/2025
Odeslat dotaz
下载
Získat aplikaci IEE-Business
Použijte aplikaci IEE-Business k hledání zařízení získávání řešení spojování se specialisty a účastnění na průmyslové spolupráci kdekoli a kdykoli plně podporující rozvoj vašich energetických projektů a obchodu