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


Pembatas Arus Kortikal Jenis Jambatan | Superkonduktor & Pepejal-Negara

Dyson
Dyson
Medan: Standard Elektrik
China

1 Penahan Arus Kortikal Superkonduktor Jenis Jambatan
1.1 Struktur dan Prinsip Operasi Penahan Arus Kortikal SFCL Jenis Jambatan
Gambar 1 menunjukkan rangkaian satu fasa bagi penahan arus kortikal superkonduktor jenis jambatan, yang terdiri daripada empat diod D₁ hingga D₄, sumber voltan bias DC V_b, dan kumparan superkonduktor L. Pemutus litar CB disambungkan secara siri dengan penahan untuk menghentikan arus kortikal selepas ia telah dibatasi. Sumber bias V_b menyediakan arus bias i_b kepada kumparan superkonduktor L. Voltan V_b ditetapkan cukup tinggi untuk mengatasi jatuh voltan ke depan pasangan diod (D₁ dan D₃, atau D₂ dan D₄), menubuhkan arus bias i₀. Nilai i₀ ditetapkan lebih besar daripada nilai puncak arus laluan i_max, dengan peruntukan untuk keadaan beban berlebihan.

Oleh itu, dalam keadaan normal, jambatan diod kekal meneruskan, dan SFCL tidak mempamerkan apa-apa rintangan kepada arus laluan i, mengabaikan jatuh voltan kecil melintasi jambatan. Mengandaikan bahawa semasa operasi normal, arus yang melalui diod D₁ hingga D₄ adalah iD1 hingga iD4 masing-masing, arus laluan adalah:

Ia diperoleh berdasarkan Hukum Arus Kirchhoff (KCL):

Apabila kesalahan pendek berlaku pada laluan, arus laluan meningkat dengan cepat menjadi i₀. Semasa separuh siklus positif dan negatif, satu pasang diod menjadi bias terbalik dan dimatikan, dengan demikian menyisipkan kumparan L ke dalam litar. Arus pendek ini kemudiannya dibatasi oleh rintangan induktif kumparan.

Dengan menetapkan arus kritikal kumparan superkonduktor dengan tepat, kumparan kekal dalam keadaan superkonduktor semasa kesalahan, mengelakkan kesan masa tindak balas dan pemulihan dari quenching. Walau bagaimanapun, seiring dengan kesalahan yang berterusan, arus melalui induktor superkonduktor terus meningkat, akhirnya mendekati nilai arus pendek stabil yang akan wujud tanpa penahan. Oleh itu, sumber kesalahan mesti diputuskan dengan tepat oleh pemutus litar dalam masa yang ditetapkan. Untuk keperluan ringkas, diasumsikan bahawa kesalahan pendek berlaku pada ketika voltan sumber melalui sifar (t = t₀). Berdasarkan Hukum Voltan Kirchhoff (KVL), persamaan berikut diperoleh:

Syarat awal I0, menyelesaikan persamaan pembezaan ini menghasilkan:

Gambar 2 menunjukkan bentuk gelombang arus induktor dan arus laluan semasa operasi normal dan selepas berlakunya kesalahan, dengan kesalahan bermula pada t = 0.1 s. Keputusan simulasi menunjukkan bahawa arus pendek meningkat perlahan disebabkan oleh efek pembatasan arus induktor superkonduktor. Proses pembatasan arus pada dasarnya adalah magnetisasi induktor superkonduktor. Setelah arus kesalahan stabil, penahan berhenti berfungsi. Oleh itu, kesalahan mesti dipadamkan oleh pemutus litar sebelum arus pendek mencapai nilai stabil. Dalam gambar, kesalahan dipadamkan oleh pemutus litar pada t = 0.2 s.

1.2 Penambahbaikan Struktur Penahan Arus Kortikal Superkonduktor Jenis Jambatan
Penahan arus kortikal superkonduktor jenis jambatan konvensional hanya dapat mengurangkan kadar peningkatan arus pendek tetapi tidak berkesan dalam mengawal nilai-nilai stabil mereka. Untuk membatasi nilai stabil arus pendek, penahan arus kortikal hibrid (SFCL) menggabungkan ciri-ciri rintangan sifar dalam keadaan superkonduktor dan peningkatan rintangan yang cepat semasa quench superkonduktor. Ini dicapai dengan mengintegrasikan penahan arus kortikal superkonduktor resistif dengan penahan arus kortikal jenis jambatan. Gambar rajah skematik pendekatan hibrid ini ditunjukkan dalam Gambar 3.

Dalam keadaan operasi normal, saklar K terbuka, maka SFCL resistif tidak mempamerkan rintangan luaran, membolehkan arus i_L melewatinya tanpa rintangan. Apabila berlaku kesalahan, SFCL resistif segera mempamerkan rintangan tinggi dan bekerja secara siri dengan induktor superkonduktor untuk bersama-sama menekan arus kesalahan. Selepas kesalahan dipadam, saklar K ditutup; pada titik ini, kerana rintangan tinggi sendiri, SFCL resistif dipendekkan dan pulih dengan cepat ke keadaan superkonduktor.

Kerana saklar K mempunyai rintangan on-state, ia akan dipendekkan oleh SFCL resistif yang telah pulih, dengan demikian membuat seluruh penahan jenis jambatan hibrid muncul sebagai rintangan rendah luaran. Pada saat ini, membuka K mengakhiri seluruh proses pembatasan arus. Untuk meningkatkan kapasiti SFCL resistif, biasanya digunakan sambungan siri dan selari unit-unit SFCL resistif untuk meningkatkan rating voltan dan arus peranti. Gambar 4 menunjukkan gambar rajah litar penahan superkonduktor resistif, di mana R₁ hingga R₆ mewakili resistor superkonduktor, dan R bertindak sebagai resistor bypass yang boleh mempromosikan quench serentak dua superkonduktor dalam cabang siri yang sama semasa kesalahan pendek.

Peranan transformator penghubung antara fasa adalah untuk memastikan iL1 = iL2 = iL3, supaya unit-unit SFCL di cabang paralel yang berbeza dapat quench serentak setelah berlakunya kesalahan pendek. Penahan arus kortikal jenis jambatan hibrid secara berkesan membatasi nilai stabil arus pendek dengan menggunakan ciri-ciri transisi superkonduktor dari keadaan superkonduktor ke keadaan normal (S/N), secara automatik mengaktifkan resistor pembatas arus apabila deteksi kesalahan tanpa memerlukan mekanisme deteksi kesalahan tambahan. Namun, penambahan peranti pembatas arus superkonduktor resistif meningkatkan kos operasi secara keseluruhan dan memanjangkan masa pemulihan dari quench, mempersulit koordinasi dengan operasi reclosing sistem.

2 Penahan Arus Kortikal Non-Superkonduktor Jenis Jambatan
2.1 Penahan Arus Semi-Konduktor
Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan pesat teknologi elektronik kuasa dan peranti semi-konduktor kuasa berkapasiti tinggi—seperti SCR, GTO, GTR, dan IGBT—bersama dengan aplikasi luas mereka dalam sistem praktikal, telah menjadikan penahan arus kortikal yang terdiri daripada induktor, resistor, kapasitor, dan komponen elektronik kuasa menjadi topik penyelidikan utama. Penahan arus kortikal non-superkonduktor jenis jambatan dibina daripada komponen konvensional, mengelakkan teknologi superkonduktor yang rumit, dan menawarkan kelebihan kebolehpercayaan tinggi dan kos yang baik.

Gambar 5 menunjukkan gambar rajah skematik penahan arus ideal jenis jambatan satu fasa, yang terdiri daripada litar jambatan satu fasa dan induktor pembatas arus L. Dalam operasi normal, isyarat trigger berterusan dikenakan kepada empat tiristor. Selepas proses magnetisasi singkat, arus dalam induktor mencapai nilai puncak arus beban. Apabila jatuh voltan melintasi tiristor T₁ hingga T₄ diabaikan, penahan tidak mempamerkan rintangan luaran.

Jika berlaku kesalahan pendek semasa separuh siklus positif voltan bekalan, T₃ dipaksa untuk dimatikan, menyisipkan induktor pembatas arus ke dalam litar untuk menekan arus kesalahan. Dengan menetapkan nilai induktor L dengan tepat, arus pendek dapat dibatasi kepada tahap yang diinginkan. Selain itu, penahan ini mempunyai keupayaan untuk menghentikan arus pendek secara segera. Walau bagaimanapun, kerana penggunaan empat saklar kawalan, logik kawalan untuk penghentian segera agak rumit. Semasa pembatasan arus kesalahan, harmonik yang signifikan dihasilkan; ini boleh dikurangkan dengan berkesan dengan menyambungkan induktor bypass secara selari di lengan jambatan.

2.2 Penahan Arus Pendek Kesalahan Jambatan Semi-Kawalan
Gambar 6 menggambarkan topologi penahan arus pendek kesalahan satu fasa berdasarkan jambatan semi-kawalan dan peranti putus sendiri. Sistem ini terdiri daripada diod D₁ hingga D₄, peranti putus sendiri T₁ dan T₂, induktor superkonduktor L, induktor pembatas arus Llim, dan penyerap overvoltan ZnO, dengan us mewakili sumber kuasa AC dan CB berfungsi sebagai pemutus litar laluan.

Dalam keadaan operasi normal, kedua-dua peranti putus sendiri T₁ dan T₂ dipicu secara berterusan. Semasa penyalinan awal, arus dalam induktor superkonduktor bertambah secara beransur-ansur ke nilai puncak arus laluan di bawah pengaruh sumber voltan. Setelah beban stabil, iL kekal malar. Mengabaikan jatuh voltan ke depan diod D₁ hingga D₄ dan peranti putus sendiri T₁ dan T₂, voltan melintasi jambatan adalah sifar, dan voltan melintasi induktor pembatas arus Llim juga sifar. Akibatnya, penahan arus tidak mempamerkan rintangan luaran dan tidak memberi kesan kepada sistem.

Apabila berlaku kesalahan pendek dalam sistem, arus iL dalam induktor superkonduktor bertambah. Apabila kesalahan pendek dikesan, T₁ dan T₂ segera dimatikan, menyebabkan jambatan keluar operasi. Arus pendek kemudian berpindah ke induktor pembatas arus Llim, manakala arus dalam induktor superkonduktor terus mengalir melalui diod D₁ dan D₄ sehingga ia merosot ke sifar. Gambar 7 menunjukkan lengkung arus dan voltan keadaan stabil dan kesalahan penahan arus pendek kesalahan satu fasa berdasarkan jambatan semi-kawalan.

Sistem dinyalakan pada t=0.02 saat dan mencapai keadaan stabil dalam satu siklus. Kesalahan pendek berlaku pada t=0.1 saat, dan T₁ dimatikan dalam satu suku siklus selepas kesalahan dikesan. Parameter litar yang digunakan untuk simulasi adalah seperti berikut: voltan puncak fasa sumber adalah 100V/50Hz; arus beban puncak yang ditetapkan adalah 10A; rintangan beban adalah 10Ω; induktor DC superkonduktor L adalah 10mH; jatuh voltan ke depan diod dan saklar kawalan adalah 0.8V; dan induktor pembatas arus Llim adalah 10mH.

Salah satu tujuan utama penggunaan penahan arus kortikal superkonduktor (SFCL) dalam sistem kuasa adalah untuk membatasi arus kesalahan agar tidak melebihi kapasiti pemutusan segera pemutus litar laluan. Dalam analisis, nisbah pengurangan arus kesalahan D (0<D<1) biasanya digunakan untuk mewakili peratusan pengurangan arus kesalahan puncak, dan ungkapan untuk D adalah:

adalah arus inrush puncak semasa pendek tanpa SFCL dipasang, dan nilainya berkaitan dengan nisbah ekuivalen X/R sistem.

Dalam Persamaan (7), Ip mewakili amplitudo komponen berulang arus pendek, dan Ta adalah pemalar masa. ilim mewakili nilai puncak arus pendek yang dibatasi, yang bergantung pada magnitud induktor pembatas arus Llim. Dengan memilih nilai Llim dengan tepat, peratusan pengurangan arus kesalahan puncak yang diinginkan dapat dicapai. Simulasi dijalankan dengan Llim ditetapkan pada 10 mH, 15 mH, dan 20 mH, dan hasilnya ditunjukkan dalam Gambar 8. Dapat diperhatikan bahawa Llim yang lebih besar memberikan prestasi pembatasan arus yang lebih baik, tetapi juga menyebabkan kos operasi yang lebih tinggi.

2.3 Penambahbaikan Penahan Arus Pendek Kesalahan Jambatan Semi-Kawalan
Dalam konfigurasi yang ditunjukkan dalam Gambar 6, T₁ dan T₂ dipicu secara berterusan dalam keadaan operasi normal. Begitu sahaja kesalahan pendek dikesan, litar kawalan mematikan kedua-dua T₁ dan T₂. Dengan meletakkan satu saklar kawalan tunggal T di laluan umum jambatan untuk menggantikan T₁ dan T₂, keberkesanan pembatasan arus yang serupa dapat dicapai. Modifikasi ini mengurangkan bilangan komponen saklar kawalan, menurunkan kos, dan mempermudah kompleksiti litar. Gambar rajah skematik ditunjukkan dalam Gambar 9.

3 Kesimpulan
Kertas ini menyajikan beberapa jenis penahan arus kortikal jenis jambatan. Dengan menghubungkan siri penahan arus kortikal superkonduktor jenis jambatan konvensional dengan penahan arus kortikal superkonduktor resistif, kedua-dua nilai puncak dan stabil arus pendek dapat dibatasi secara berkesan. Selain itu, dengan memanfaatkan ciri-ciri transisi S/N (superkonduktor ke normal) bahan superkonduktor, sistem mengintegrasikan deteksi kesalahan, pencetus, dan pembatasan arus ke dalam satu unit, menawarkan respons yang cepat dan kebolehpercayaan yang tinggi.

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan pesat dan aplikasi praktikal teknologi elektronik kuasa dan peranti elektronik kuasa berkapasiti tinggi, penahan arus kortikal non-superkonduktor jenis jambatan—yang terdiri daripada saklar elektronik kuasa konvensional dan induktor—telah mendapatkan kelebihan dalam kebolehpercayaan dan kos berkesan kerana tiada teknologi superkonduktor yang rumit. Keputusan simulasi menunjukkan bahawa kedua-dua jenis penahan arus mencapai prestasi pembatasan arus yang luar biasa, mengesahkan kelayakan pendekatan pembatasan arus yang dicadangkan.

Berikan Tip dan Galakkan Penulis
Disarankan
Voltan Operasi Minimum untuk Pemutus Litar Vakum
Voltan Operasi Minimum untuk Pemutus Litar Vakum
Voltan Operasi Minimum untuk Operasi Trip dan Tutup dalam Pemutus Litar Vakum1. PengenalanApabila anda mendengar istilah "pemutus litar vakum," ia mungkin terdengar asing. Tetapi jika kita katakan "pemutus litar" atau "tukar aliran elektrik," kebanyakan orang akan tahu apa maksudnya. Sebenarnya, pemutus litar vakum adalah komponen penting dalam sistem kuasa moden, bertanggungjawab untuk melindungi litar daripada kerosakan. Hari ini, mari kita jelajahi konsep penting — voltan operasi minimum untu
Dyson
10/18/2025
Pengoptimuman Sistem Hibrid Angin-PV yang Efisien dengan Penyimpanan
Pengoptimuman Sistem Hibrid Angin-PV yang Efisien dengan Penyimpanan
1. Analisis Ciri-ciri Pembangkitan Tenaga Angin dan Tenaga Surya FotovoltaikAnalisis ciri-ciri pembangkitan tenaga angin dan tenaga surya fotovoltaik (PV) adalah fundamental dalam merancang sistem hibrid yang saling melengkapi. Analisis statistik data kecepatan angin tahunan dan radiasi surya untuk suatu wilayah tertentu menunjukkan bahwa sumber daya angin menunjukkan variasi musiman, dengan kecepatan angin lebih tinggi pada musim dingin dan musim semi, dan lebih rendah pada musim panas dan gugu
Dyson
10/15/2025
Sistem IoT Berkuasa Hibrid Angin-Solar untuk Pemantauan Pipa Air Sebenar Waktu
Sistem IoT Berkuasa Hibrid Angin-Solar untuk Pemantauan Pipa Air Sebenar Waktu
I. Status Semasa dan Masalah Sedia AdaPada masa ini, syarikat bekalan air mempunyai rangkaian paip air yang luas yang diletakkan di bawah tanah merentasi kawasan bandar dan luar bandar. Pemantauan data operasi paip secara sebenar waktu adalah penting untuk perintahan dan kawalan yang berkesan dalam pengeluaran dan pengagihan air. Oleh itu, banyak stesen pemantauan data mesti ditubuhkan sepanjang paip. Walau bagaimanapun, sumber kuasa yang stabil dan boleh dipercayai dekat dengan paip-paip terseb
Dyson
10/14/2025
Bagaimana Membina Sistem Gudang Pintar Berasaskan AGV
Bagaimana Membina Sistem Gudang Pintar Berasaskan AGV
Sistem Logistik Gudang Pintar Berdasarkan AGVDengan perkembangan pesat industri logistik, kekurangan lahan yang semakin meningkat, dan biaya tenaga kerja yang naik, gudang—sebagai pusat logistik utama—menghadapi tantangan signifikan. Seiring gudang menjadi lebih besar, frekuensi operasional meningkat, kompleksitas informasi bertambah, dan tugas pengambilan pesanan menjadi lebih menantang, mencapai tingkat kesalahan yang rendah dan mengurangi biaya tenaga kerja sambil meningkatkan efisiensi penyi
Dyson
10/08/2025
Hantar pertanyaan
Muat Turun
Dapatkan Aplikasi Perusahaan IEE-Business
Guna aplikasi IEE-Business untuk mencari peralatan mendapatkan penyelesaian berhubungan dengan pakar dan menyertai kolaborasi industri bila-bila masa di mana-mana sepenuhnya menyokong pembangunan projek kuasa dan perniagaan anda