1 Միակապակցության տեսակի գերհաղորդական կողմը սահմանափակող սարք
1.1 Միակապակցության տեսակի SFCL-ի կառուցվածքը և գործանալու սկզբունքը
Նկ. 1-ում պատկերված է միակապակցության տեսակի SFCL-ի միաֆաზային շղթայի դիագրամը, որը բաղկացած է D₁-ից մինչև D₄ քառորդ դիոդներից, միջոցառող DC հոսանքի աղբյուր V_b-ից և գերհաղորդական կոյլ L-ից։ Շղթայի կողմը սահմանափակելու հետո կողմը հատելու համար շղթայի կողմում կապված է կողմը հատող սարք։ Աղբյուրը V_b միջոցառող հոսանք i_b է տալիս գերհաղորդական կոյլ L-ին։ V_b-ի լարումը բավարարապես բարձր է նախատեսելու համար դիոդների զույգերի (D₁ և D₃, կամ D₂ և D₄) դիմառու լարման կողմը գերազանցելու համար, ինչու էլ ստեղծվում է միջոցառող հոսանք i₀։ i₀-ի արժեքը նշանակված է գերազանցել գծի հոսանքի i_max գագաթային արժեքը, ներառելով կայանալու հավելումները։
Այսպիսով, նորմալ պայմաններում դիոդների կառուցվածքը շարունակաբար հանդիսանում է հանդիպող, և SFCL-ն գծի հոսանքի i-ի նկատմամբ ոչ մի իմպեդանս չի ցուցադրում, հաշվի առնելով կառուցվածքի փոքր դիմառու լարման կողմը։ Ենթադրենք, որ նորմալ աշխատանքի ընթացքում դիոդների D₁-ից մինչև D₄ հոսանքները համապատասխանաբար iD1-ից մինչև iD4 են, ապա գծի հոսանքը հետևյալն է.
Ստացվում է Կիրհոֆի հոսանքի օրենքի (KCL) համաձայն.
Երբ գծում հանդիպում է կողմը հատող կողմը, գծի հոսանքը արագ աճում է մինչև i₀։ Դրա ընթացքում դրական և բացասական կիսացիկլերի ընթացքում դիոդների մի զույգը դառնում է հակադիմառու և հանգում է, ինչպես արդյունքում ավտոմատ կերպով կոյլ L-ը ներառվում է շղթայի մեջ։ Կողմը հատող հոսանքը սահմանափակվում է կոյլի ինդուկտիվ ռեակտանսով։
Գերհաղորդական կոյլի կրիտիկական հոսանքը համապատասխան կերպով սահմանելով, կոյլը կողմը հատող ընթացքում շարունակում է նախատեսված գերհաղորդական վիճակում մնալ, արգելում է պատասխանի ժամանակը և վերականգնվելու համար կողմը հատող վիճակից դուրս գալու համար։ Այնուամենայնիվ, որպեսզի կողմը հատող ընթացքում հոսանքը շարունակ աճի և վերջնականապես մոտենի սահմանափակող սարքի առանց կայանալու ստացիոնար կողմը հատող հոսանքի արժեքին, կողմը հատող կողմը պետք է համապատասխան ժամանակում հատվի կողմը հատող սարքով։ Պարզության համար ենթադրվում է, որ կողմը հատող կողմը հանդիպում է աղբյուրի լարման զրոյական անցնելու պահին (t = t₀)։ Կիրհոֆի լարման օրենքի (KVL) համաձայն ստացվում է հետևյալ հավասարումը.
Սկզբնական պայման , լուծելով այս դիֆերենցիալ հավասարումը ստանում ենք.
Նկ. 2-ում պատկերված են ինդուկտորի հոսանքի և գծի հոսանքի ալիքային ձևերը նորմալ աշխատանքի ընթացքում և կողմը հատող կողմը հանդիպելուց հետո, որը սկսվում է t = 0.1 s պահին։ Սիմուլյացիայի արդյունքները ցույց են տալիս, որ կողմը հատող հոսանքը դանդաղ աճում է գերհաղորդական ինդուկտորի հոսանքի սահմանափակման արդյունքում։ Հոսանքի սահմանափակման գործընթացը էությամբ գերհաղորդական ինդուկտորի մագնիտացումն է։ Երբ կողմը հատող հոսանքը կայունացվում է, սահմանափակիչը ավարտում է իր ազդեցությունը։ Այսպիսով, կողմը հատող կողմը պետք է հատվի կողմը հատող սարքով կողմը հատող հոսանքը հասնելուց առաջ նրա ստացիոնար արժեքին։ Նկարում կողմը հատող կողմը հատվում է կողմը հատող սարքով t = 0.2 s պահին։
1.2 Միակապակցության տեսակի գերհաղորդական կողմը սահմանափակող սարքի կառուցվածքի բարելավում
Անվանդական միակապակցության տեսակի գերհաղորդական կողմը սահմանափակող սարքը (SFCL) կարող է միայն սահմանափակել կողմը հատող հոսանքի աճման արագությունը, բայց անարդյունավեր է ստացիոնար արժեքների կառավարման համար։ Ստացիոնար արժեքների սահմանափակման համար հիբրիդ SFCL-ը համադրում է գերհաղորդական վիճակում զրո դիմառու և կողմը հատող վիճակում հոսանքի արագ աճման հատկությունները գերհաղորդական նյութերի համար։ Սա հասնում է ռեզիստիվ գերհաղորդական կողմը սահմանափակող սարքերի համար միակապակցության տեսակի SFCL-երի հետ ինտեգրացման միջոցով։ Նկ. 3-ում պատկերված է այս հիբրիդ մոտեցման սխեմատիկ դիագրամը։
Նորմալ աշխատանքի ընթացքում սույն K հանգույցը բաց է, ուստի ռեզիստիվ SFCL-ն ոչ մի արտաքին իմպեդանս չի ցուցադրում, թույլ տալիս է հոսանքի i_L-ը անդամակցության առանց անցնել։ Կողմը հատող կողմը հանդիպելու դեպքում ռեզիստիվ SFCL-ն ամենակարտաս արձանագրում է բարձր իմպեդանս և շարունակ աշխատում է գերհաղորդական ինդուկտորի հետ համատեղ կողմը հատող հոսանքը սահմանափակելու համար։ Կողմը հատող կողմը հանգում է, սույն K հանգույցը փակվում է. այս պահին, իր բարձր իմպեդանսի պատճառով ռեզիստիվ SFCL-ն կարճացվում է և արագ վերադառնում գերհաղորդական վիճակին։ Այս պահին K հանգույցը բացելով ավարտվում է հոսանքի սահմանափակման ամբողջ գործընթացը։ Ռեզիստիվ SFCL-ի հնարավորությունը բարելավելու համար սովորաբար օգտագործվում են ռեզիստիվ SFCL-ի միավորների հաջորդական և զուգահեռ կապեր սարքի լարման և հոսանքի նախատեսված նվազագույն արժեքների բարելավման համար։ Նկ. 4-ում պատկերված է ռեզիստիվ գերհաղորդական սահմանափակիչի շղթայի սխեմատիկ դիագրամը, որտեղ R₁-ից մինչև R₆-ը ներկայացնում են գերհաղորդական ռեզիստորները, իսկ R-ը հանդիսանում է շղթայի ռեզիստոր, որը կարող է կողմը հատող կողմը հանդիպելու դեպքում նույն հաջորդական ճյուղում գտնվող երկու գերհաղորդական նյութերի համատեղ կողմը հատող վիճակի հանգումը արագացնել։
Միջամոլորակային կոպիտորի դերը պարզապես է ապահովել, որ iL1 = iL2 = iL3, որպեսզի կողմը հատող կողմը հանդիպելուց հետո տարբեր զուգահեռ ճյուղերում գտնվող SFCL-ի միավորները համատեղ կողմը հատեն։ Հիբրիդ միակապակցության տեսակի SFCL-ը արդյունավեր սահմանափակում է կողմը հատող հոսանքի ստացիոնար արժեքը գերհաղորդական նյութի գերհաղորդական-նորմալ վիճակի (S/N) փոփոխության հատկությունների օգտագործմամբ, ավտոմատ կերպով ներգրավում է հոսանքի սահմանափակող ռեզիստորը կողմը հատող կողմը հայտնաբերելուց հետո, առանց լրացուցիչ կողմը հատող կողմը հայտնաբերող մե커անիզմների պահանջականության։ Այնուամենայնիվ, ռեզիստիվ գերհաղորդական կողմը սահմանափակող սարքի ավելացումը ավելացնում է ընդհանուր աշխատանքային ծախսերը և կողմը հատող վիճակից վերականգնվելու ժամանակը, բարդացնում է համակարգի կողմը հատող կողմը հատող սարքի հետ համատեղ աշխատանքը։
2 Միակապակցության տեսակի ոչ գերհաղորդական կողմը սահմանափակող սարք
2.1 Հաստ վիճակի հոսանքի սահմանափակիչ
Վերջին տարիներում էլեկտրաէներգետիկ էլեկտրոնիկայի տեխնոլոգիայի և բարձր տարողության էլեկտրոնային կոմպոնենտների, ինչպիսիք են SCR, GTO, GTR և IGBT, արագ զարգացումը և նրանց լայն կիրառությունը իրական համակարգերում կատարելու համար հոսանքի սահմանափակիչները, որոնք կազմված են ինդուկտորներից, ռեզիստորներից, կոնդենսատորներից և էլեկտրոնային կոմպոնենտներից, դարձել են հետազոտությունների հիմնական ուշադրության կենտրոն։ Ոչ գերհաղորդական միակապակցության տեսակի կողմը սահմանափակող սարքը կառուցված է սովորական կոմպոնենտներից, խուսափելով բարդ գերհաղորդական տեխնոլոգիայից, և սահմանափակող սարքը համար ներկայացնում է բարձր առավելություններ վստահության և արդյունավերության համար։
Նկ. 5-ում պատկերված է 이상적인 단일 위상 브리지형 전류 제한기의 회로도, 이는 단일 위상 브리지 회로와 전류 제한용 인덕터 L로 구성됩니다. 정상 작동 중에는 4개의 티리스터에 연속 트리거 펄스가 적용됩니다. 짧은 자기화 과정을 거친 후 인덕터의 전류가 부하 전류의 피크 값에 도달합니다. 티리스터 T₁~T₄의 전압 강하를 무시할 때, 제한기는 외부 임피던스를 나타내지 않습니다.
만약 전원 전압의 양의 반주기 동안 단락 고장이 발생하면, T₃가 강제로 차단되어 전류 제한용 인덕터가 회로에 삽입되어 고장 전류를 억제합니다. 인덕터 L의 값을 적절히 설정함으로써, 단락 전류를 원하는 수준으로 제한할 수 있습니다. 또한, 이 제한기는 단락 전류를 즉시 차단할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 그러나 4개의 제어 가능한 스위치를 사용하기 때문에, 즉시 차단을 위한 제어 로직은 상대적으로 복잡합니다. 고장 전류 제한 중에 상당한 고조파가 생성되지만, 이를 효과적으로 완화하기 위해 브리지 팔에 병렬로 바이패스 인덕터를 연결할 수 있습니다.