Tentsoru Altzatzeen eta Egiturak Operazioaren Mekanismoetako Akastuak
Altas tenperako itzulaldi-bistak (HVDak) dira tresna garrantzitsuen bat elektrizitate sarreren isolamendurako, zirkuitu-itzalarekin batera erabiltzen direnak. "Digital grids" proposamenarekin, altas tenperako bistaketa-tresnaren teknologiaren aurrerapenarekin eta Txinako elektrizitate sarrera hedatzearekin, HVDen aplikazioak zenbatean eta anitzitasunean handitu egin dute. Elektrikoaren funtzionamendua kontrolatzen duen mekanismo elektrikoa, fidagarritasuna eta estabilitate handia eskatzen ditu.
HVDek aldatu gehienak sortzen dituzte altas tenperako tresnen artean, mekanismo elektrikoak arazo nagusiak direlarik. Mezanismo elektrikoetan oso ohiko arazoak dira itzulaldien negatza, funtzionamenduko akatsak eta irekiera/itxiera osorik gabekoak. Mekanismo elektrikoaren desbordada - motorra jarraitzen doan - elektrizitate sarrerako ekintzak handiak sor dezake. Hauek barne, irekiera/itxiera osorik gabekoak (itzulaldi negatza, funtzionamenduko akatsak eta itzulaldi zehatzgabekoak) oso eragin handia izaten dute sarrera estabilitatean.
Ikerketak adierazten dute HVDen arazoak mekanismo elektrikoetatik datoz, hau da, segundario zirkuituaren arazoetan, adibidez, kaltetako elektriko-osagaien edo segundario zirkuituko konexioen kanpo egiten diren kontrol-falloetatik. CJx-mota elektriko mekanismo askotarako, motor barruan dauden termo-magnetiko zirkuitu-itzalak eta elektroniko motorren babesezko tresnarekin babestuta daude. Kanpoan geratzen direnean, komisionatutik ondoren 3-6 urte bitartean jardan egiten dute, baina elektriko-kontrol osagaiak fragilak dira eta ingurumenaren faktoreei oso eragileak.
Jardapena luzean limitazio-bistak eta boltsak lasaitzen dira, itzulaldi osorik gabekoak eragiten dituzte ez badira detektatu (adibidez, irudian ikusita 5º posizio-desbideratzea sarrera arriskuak sortzen ditu). Mugimendu-bistak, itzulaldi-prozesu transizioetan garrantzitsuak, kontaktu oxidatuetatik eta bizitza mugitzen laburtzetik erronka eman dute ingurumenaren eragina dela eta.
Altas tenperako itzulaldi-bista falloen laburpena eta ikerketa egoera
Laburpen honetan, altas tenperako itzulaldi-bistak (HVD)ren irekiera/itxiera fallo nagusiak bi motatan sailkatu daitezke: elektriko-kontrol zirkuituaren arazoetan eta sistema mekanikoaren arazoetan. Artikulu honek elektriko-kontrol zirkuituari sakonduko dio, motorren zirkuituaren falloetan, limitazio-bistak eta segundario zirkuituaren arazoetan. Analisiak adierazten du itzulaldi fallo-altasak motor eta segundario zirkuituaren arazoen ondorioz gertatzen direla, HVDen funtzionamenduan eragin handia izanik. Beraz, HVDen mekanismo elektrikoaren segurtasuna eta fidagarritasuna ebaztea beharrezkoa da.
1. Altas tenperako itzulaldi-bistak ikerketa egoeran
Erantzun-zerrenda eta ingeniariei ikerketa hainbat egin dituzte goiko arazoei buruz eta emaitza eraikitzaileak proposatu dituzte, bi aspektu nagusietan:
1.1 Segundario zirkuituaren arazoak ikerketa egoeran
Segundario zirkuituaren elektriko-osagaien arazoei buruz ikerketa ugari egin dira. Mekanismo elektrikoaren kutxaren itsasaldi hobea ez denean, ura sartzen da, osagaiak korrotzen dira, laguntzaile bista/relais falloitzen dira, botoiak lasaitzen dira eta mekanikoak blokeatzen dira - horrek itzulaldi negatza edo itzulaldi osorik gabekoak sortzen ditu. Proposatutako soluzioak mantentzea, igortasun babesa eta arazo-fluxogramak dituzte azkarreko arazoak konponatzeko.
Motorren inertzia-ongiunez pinak deformatuak, limitazio-boltsek lasaitzen dira edo tornilerok korroten dira, neurriak proposatzen dira inspektibereak eta defektuak beteak. Korrosioa duten harpuneko elkarketak anti-oxido materialak proposatzen dira, tensioa/ohmio probak laguntzen dituzte segundario zirkuituaren arazoak diagnosticatzeko - defektu-katalogoak gehituz arazoak konponatzeko efizientzia hobetzen da. Igortasunaren arazoiengatik, laguntzaile bista desplazamendu eta kontaktu txarto elektriko mekanismoetan, suporta-zaleak proposatzen dira.
Baina, ikerketak existenteak bakarrik arazo-puntuak zerrendatzen dituzte eta mantentzea bermatzen dute, soluzio oinarririk gabe, segundario zirkuituaren atentzioko gutxiak adierazten du. Mantentzaileek elektriko-osagaiak mekanikoetatik balio txikiagoa ematen diete, eta segundario osagaien egitura/prinsipioez ez dute oso asko jakinik, inspektibereak etengabekoak direnez, hauetak arazoen indirektua dira.
1.2 Itzulaldi zehatztasunaren arazoak ikerketa egoeran
Itzulaldi zehatztasun eta mekanikoaren inertzia konponatzeko, gizaileek BLDC (brushless DC motor) eta PMSM (permanent magnet synchronous motor) motako mekanismoak diseinatu dituzte. DSP nukleo eta bi itzulaldi-kontrol strategiarekin, BLDC motako HVD mekanismoak itzulaldi abiadura regula egokiak. Abiadura ordezko monitorizazio metodo berdinak ekintza lisia eta itxiera zehatztasuna hobetzen laguntzen dute, smart grid garapenerako oinarria ezarrita. Ohartarazi behar da, diseinu hauek oraindik teorikoak eta laborategiaren simulazio mailan daude, praktikan froga ez duten erabilerraztasuna.
2 Elektriko mekanismoaren banatutako diseinua
Goiko analisian oinarrituta, mekanismo elektrikoaren arazo nagusiak elektriko-kontrol zirkuituaren fidagarritasun txikia da, ingurumenaren faktoreei oso eragileak. Mantentzea atzeratzen edo beste arazo batzuk gertatzen badira, elektriko-osagaiak jotzen dira, horrek itzulaldi falloak sortzen ditu. Horretarako, artikulu honek elektriko mekanismoaren banatutako diseinua proposatzen du.
2.1 Elektriko mekanismoaren banatutako kontrol kontzeptua
Banatutako kontrola sistema osoa zati desberdinak bihurtzen ditu, zati bakoitzak norabide-egoiterik independente kontrolatzen du. Diseinu honek elektriko-kontrol modulua eta motor drive modulua bereizten ditu:
Kanpo ingurumen aldakorra eta kableen eragiletasuna kontuan hartuta, TRIZ-en multi-usoaren printzipioan oinarrituta, denbora-banatutako kable estrategia hartu da. Motor kontrol zirkuituak eta itzulaldi-bistaren egoera adierazle zirkuituak ez direlako aldi berean aktibatu beharrez, kabelen 5 bakarrekin motor kontrolaren eta itzulaldi-bistaren egoera adierazlearen signalak bidali daitezke. Horrek elektriko mekanismoaren kanpo eraginak handitan murriztu. Banatutako elektriko mekanismoaren kontrol kontzeptu orokorra Irudi 2-n adierazten da.
2.2 Banatutako kontrol moduluen diseinua
Askotan erabiltzen diren CJx serieko elektriko mekanismoak elektriko eta mekaniko osagai integrazioarekin diseinatu dira, komisionatutik aurrerantzean urtero kanpoan egon behar duten. Integrazio hau arazo-altas handi bat da. Moduluar diseinuak kanpo integrazio hau zati desberdin bietan bereizten ditu: elektriko-kontrol modulua eta mekaniko drive modulua.
Moduluar diseinuak avantaje desberdinak eskaintzen ditu: elektriko-kontrol modulua tenperatura stabilizatutako ingurumenetan kokatzen da, horrek HVD itzulaldi-ekintzak ingurumenaren eraginak handitan murriztu; eta modulu arteko kableak gutxitzen ditu, faltsu moduluak ordezkarri azkarrez, “ordezkarri lehen, konpondu gero” politika jarraituz, mantentza-efizientzia hobetzen eta sarrera amaitasuna murriztuz.
2.2.1 Elektriko-kontrol modulua
Elektriko-kontrol modulua norabide-egoiterik nagusia, irekiera/itxiera transfer bista, relais, egoera adierazle zirkuituak eta fase-huts babesezko tresna ditu, Irudi 3ko diseinu kontzeptuan adierazten da.
Kontrol logika funtzionatzen du hala: botoitik (irekiera/itxiera) joan den senhala norabide-egoiterik eramateko bidaltzen da, norabide-egoiterik motorraren funtzionamendua kontrolatzen du. HVD ireki dagoenean, ireki egoera zirkuitua aktibatzen da, adierazleak iluminatzen dira. Itxi botoia sakatzean, norabide-egoiterik motorraren relais nagusia eta itxi zirkuitu transfer relaisa aktibatzen ditu, HVD itxi egiten du. Amaitzean, motorraren relais energia galdu ondoren, itxi egoera zirkuitua aktibatzen da, adierazleak iluminatzen dira. Fase-huts babesezko tresna motorraren zirkuituarekin kronometro funtzionalitatea du, faltatik zehar zirkuitu nagusia deskonexio egiten du.
2.2.2 Motor drive modulua
Motor drive modulua AC motako motor bat, abiadura murrizketa, frigurtza koplatzailea, Siemens laguntzaile bista, tiristor arkuen supresio zirkuitua, limitazio-giltzak eta mekaniko blokeo tresna ditu. Norabide-egoiterik ireki/itxi ordena bidaltzen denean, motor kontrol zirkuitua aktibatzen da, motorrak abiadura murrizketa eta errexe nagusiak kontrolatzen ditu. Giltza nagusian gainean, limitazio-giltzak eta mekaniko blokeo tresna itzulaldi egoeraren zehaztasuna kontrolatzen dute. Aldiz, Siemens laguntzaile bista tiristor arkuen supresio zirkuituarekin elkartuta, motor kontrol zirkuitua deskonexio egiten du, motorraren funtzionamendua gelditzen du. Abiadura murrizketaren eta errexe nagusiaren arteko 90° biraketarako margina motorraren hasiera marraztu egiten du. Motor drive moduluaren itxura Irudi 4an ikus daiteke.
2.3 Itzulaldi-bistaren itxi zehaztasunaren soluzioa
Itxi ekintza elektrizitate sarrera tresnaren pauso garrantzitsua da. Itxi zehaztasun ezina sarrera osoaren funtzionamendua eragin dezake. Elektriko mekanismoaren itxi eta ireki zehaztasuna hobetzeko, diseinu hau mekaniko blokeo tresna erabili du, Siemens laguntzaile bista eta frigurtza koplatzailearekin, zehaztasuna batzuk hobetu.
2.3.1 Siemens laguntzaile bista eta tiristor arkuen supresio zirkuitua
Laguntzaile bista konektatuta dago motorraren zirkuitu nagusian, motorraren zirkuituaren on/off kontrolatzeko. Laguntzaile bista ez da korrotzen kanpo ingurumenaren eraginez, eta barruko frigurtza mekanismoak itxi okerrak saihesten ditu. Kontaktuak presio-spring eta gutxi gorabeherako gorrizko gainkokalekin dotatuta daude, kontaktu estables eta fidedignoak lortzeko. Egoera konkretua Irudi 6an ikus daiteke.
Tiristor arkuen supresio zirkuituaren diseinu-prinsipioa: Laguntzaile bista deskonexio egiten denean, arkua sortzen da. Arkua handiegia ez baitaiteke laguntzaile bista erosi, tiristor arkuen supresio zirkuitu bat laguntzaile bistan paralelo konektatuta dago arkua absortzeko. Zirkuitu konkretuaren diseinua Irudi 7an ikus daiteke, non kontaktu 1, 2, 3 eta 4 laguntzaile bistan dauden kontaktuak diren. (Kontaktu 1 eta 2 tiristor arkuen supresio zirkuituaren on/off kontrolatzeko erabiltzen dira, eta kontaktu 3 eta 4 motorraren zirkuitu nagusian on/off kontrolatzeko. Kontaktu 3 eta 4ren ondoren kontaktu 1 eta 2 deskonexio egiten dira arkuen supresioa lortzeko).
2.3.2 Frigurtza koplatzailearen funtzioa
Frigurtza koplatzaileak motorrak edozein baldintza anormalen pean babesten du. Altas tenperako itzulaldi-bista itxi egotean, motorraren zirkuitu nagusia azkar deskonexio egiten da. Baina, mekaniko inertzia-ongiunez, motorrak ezin du gelditu. Momentu horretan, frigurtza koplatzaileak indar-sofeka funtzioa du. Frigurtza gearra idazketa librea egiten du, motorraren mekaniko inertzia disipatzen du eta itxi eta ireki ekintzetan HVD-ren egoera zehatzak lortzen ditu. Gainera, springaren apertasuna aldatuz, frigurtza momentua aldatu daiteke desberdintasun itxi eta ireki ekintzetara moldatzeko. Frigurtza koplatzailea Irudi 8an ikus daiteke.
Proposatutako diseinuaren abantailak CJx motako elektriko mekanismoetatik
Proposatutako diseinuak elektriko osagaiak, adibidez, mugimendu-bistak eta limitazio-bistak kendu ditu, instabilitate faktoreak murriztuz eta elektriko mekanismoaren fidagarritasuna hobetuz. Terminal blokea kontaktu ugari ditu, kable zirkuitua sinplifikatuz. Moduluar diseinuarekin, bi modulu lotzeko kable 5 bakarrik ditu, arazo-konponketaren efizientzia handituz. Gainera, thermomagnetic circuit breakers eta elektroniko motor protection devices existenteekin multilayer protection-a osatzen du. Elektriko-kontrol zirkuituak fallo egiten badu ere, mekaniko blokeo tresna eta frigurtza koplatzaileak motorrentzat segurtasuna babesten dute. Frigurtza koplatzaileak motorrentzat inertzia mekanikoaren indarra konpentsatzen du, eta mekaniko blokeo tresna limitazio giltzak "rebote" egin ez dezaten, HVD-ren itxi eta ireki zehatzak lortzen ditu, integritatea babesten du. Gehienbat, motorraren no-load starting hasiera korrontea murriztzen du, trinkotasuna saihestuz eta mekanismoaren bizitza luzatuz.
3 Esperimentazio frogapena
"High-Voltage AC Disconnect Switches and Earthing Switches" eta "Common Technical Requirements for High-Voltage AC Switchgear and Controlgear" standardei jarraiki, mekaniko blokeo tresna eta frigurtza koplatzailearen konbinazioak HVD-ren itxi eta ireki zehaztasuna hobetzen du. CJx serieko elektriko mekanismoetatik, fidagarritasun eta segurtasun handiagoa eskaintzen du. Errore detektatzea, hainbat itxi eta ireki probak eta limitazio giltza eta limitazio tornilleren arteko angelu-desbideratze neurtzen direnean, hauen zerikusia antolatuta dago, errore fabrikatzeko 1º barruan, teknologia standarden betetzen ditu. Posizio aktualak Irudi 9an agertzen dira.
4 Iraultza
Elektrizitate sarrerako tresna garrantzitsuenetako bat izanik, altas tenperako itzulaldi-bistak mekanismo elektrikoaren fidagarritasuna eta segurtasuna oso garrantzitsuak dira. Artikulu honek elektriko mekanismoa ikerketa objektu gisa hartu du, bere kontrol banatutako metodoaren diseinua eta analisia xehetasunpean egin ditu, esperimentuak frogatzeko, emaitza esperatuta lortu ditu.Kontrol banatutako kontzeptuan oinarrituta, motorra norabide-egoiterik gaitza da, altas tenperako itzulaldi-bistak itxi eta ireki egiten ditu segurtasunez eta zehatzasunez.
Moduluar diseinu bidez, elektriko mekanismoa elektriko-kontrol moduluan eta motor drive moduluan bereizten da, kablearen konplexutasuna murriztuz eta mantentza-abiadura hobetuz.Mekaniko blokeo tresna ezarrita dago. Siemens laguntzaile bista eta frigurtza koplatzailearen egitura bereizgarrietan, itzulaldi-bistaren itxi eta ireki zehaztasuna hobetu da.
