Vifaa vya Kufunga na Kufungua Kasi ya Kiwango Cha Juu na Matatizo ya Mfumo wa Kudhibiti
Vifaa vya kutumia kwenye kiwango cha juu (HVDs) ni muhimu katika mitandao ya umeme, zinazotumiwa kulingana na vifaa vya kuzuia magari ili kuathiri mapokeo ya nguvu. Kwa maoni ya "mitandao ya umeme digital," mabadiliko makuu yanayofanyika katika teknolojia ya vifaa vya kiwango cha juu, na ukuaji wa mitandao ya umeme China, matumizi ya HVD imeongezeka sana katika idadi na aina. Mbinu ya kutumia umeme, ambayo ni sehemu muhimu katika kudhibiti matumizi ya HVD, inahitaji uwepo mkubwa na ustawi.
HVD zinajumuisha kiwango kikubwa cha matatizo kati ya vifaa vya kiwango cha juu, na mbinu za kutumia ni sababu asili ya matatizo mengi. Matatizo yasiyo ya kawaida kwenye mbinu za kutumia ni ukisukuma, ukosefu wa kutumia, na kutofanikiwa kufunga/kufungua kamili. Ukisukuma wa mbinu ya kutumia - ambako motori inaendelea kukimbia - inaweza kusababisha matatizo makubwa kwenye vifaa vya mitandao ya umeme. Kati ya haya, matatizo ya kutofanikiwa kufunga/kufungua (ambayo inajumuisha kutokubali kutumia, kutofanikiwa kufunga/kufungua, na usahihi mdogo wa kutumia) huathiri ustawi wa mitandao.
Uchanganuzi unatafsiriwa kwamba matatizo ya HVD zinazotokana na mbinu za kutumia umeme mara nyingi zinatokana na matatizo ya mzunguko wa pili, kama vile kutokubali kutumia tanzania ya umeme ya chini au kutofufuliwa kwenye mzunguko wa pili. Kwa mbinu za kutumia umeme CJx ambazo zinatumika sana, motori ndani zinahifadhiwa na circuit breakers ya joto na magnetic na midori ya motori. Zinakaa nyevu zaidi ya miaka 3-6 baada ya kutumika, lakini vipengele vya kudhibiti umeme ni vigumu na vya kukutana na viwango vya mazingira.
Kutumika kwa muda mrefu inaweza kusababisha kutofufuliwa kwa limit switches na bolt, ambayo inaweza kusababisha kutofanikiwa kufunga/kufungua ikiwa hautakikani (mfano, tofauti ya 5° katika Figure 1 inasababisha hatari kwenye mitandao). Travel switches, ambazo ni muhimu kwa mabadiliko ya mchakato wa kutumia, hupata magonjwa na uzito mdogo kutokana na athari za mazingira.
Muhtasari na Hadhira ya Matatizo ya Vifaa vya Kutumia Kiwango Cha Juu
Kwa ufupi, sababu asili za matatizo ya kutofanikiwa kufunga/kufungua vifaa vya kiwango cha juu (HVD) zinaweza kugrupeshwa kwa aina mbili: matatizo ya mzunguko wa kudhibiti umeme na matatizo ya mfumo wa mekaniiki. Makala hii inaonesha mzunguko wa kudhibiti umeme, ambayo inajumuisha matatizo ya mzunguko wa motori, kutofanikiwa kwa limit switches, na matatizo ya mzunguko wa pili. Uchanganuzi unatafsiriwa kwamba kiwango kikubwa cha matatizo ya kutofanikiwa kufunga/kufungua kubwa zaidi zinatokana na matatizo ya motori na mzunguko wa pili, ambayo zinathibitisha matumizi ya HVD. Kwa hiyo, kusuluhisha ustawi na uwepo wa mbinu za kutumia HVD ni muhimu sana.
1. Hadhira ya Vifaa vya Kutumia Kiwango Cha Juu
Wanachama wengi wa utafiti na muhandisi wamefanya utafiti wa masuala hayo na wameelezea suluhisho mahususi, ambayo imefungwa kwenye vitu viwili muhimu:
1.1 Hadhira ya Matatizo ya Mzunguko wa Pili
Utafiti nyingi uliyofanyika umetumaini kwenye matatizo ya vipengele vya umeme kwenye mzunguko wa pili. Kutofufuliwa kwa sanduku la mbinu ya kutumia kinaletea maji ya mvua, ambayo huathiri vipengele, kutokubali kutumia switch/relay ya msingi, kutofufuliwa kwa button, na kutofanikiwa kufunga/kufungua. Suluhisho lisilo linalopendekezwa ni kudhibiti kwa muda, kupambana na maji, na misundu ya kutatua matatizo kwa haraka.
Kwa ajili ya upungufu wa mekaniiki kama vile pin zilizoharibiwa, bolt zilizotofufuliwa, au screws zilizoharibiwa kutokana na inertia ya motori, inapendekezwa kudhibiti kwa muda na kutatua matatizo kwa haraka. Vipengele vilivyochukuliwa kwa kutosha kwa ajili ya vipengele vilivyoharibiwa vinaweza kutumika, na metodi za kutest voltage/resistance zinaweza kutumika kwa ajili ya kutatua matatizo ya mzunguko wa pili - kuboreshwa na rekodi ya matatizo ili kutumia ustawi wa kutatua matatizo. Vifaa vya kuongeza moto vilivyopendekezwa kwa ajili ya kutatua matatizo ya ukosefu wa moto kama vile kutofanikiwa kufunga/kufungua na kutofufuliwa kwa switch ya msingi.
Hata hivyo, utafiti wa sasa bado unafungua tu matatizo na kueneza kudhibiti bila suluhisho lenye msingi, ambacho linatofautiana na mtazamo mdogo wa mzunguko wa pili. Watu wa kudhibiti mara nyingi hutofautiana na vipengele vya umeme kuliko sehemu za mekaniiki, na kutokuwa na elimu ya msingi ya mzunguko wa pili - kwa njia ya kutofufuliwa kwa kudhibiti kwa muda - ni sababu muhimu ya matatizo ya hewa.
1.2 Hadhira ya Matatizo ya Usahihi wa Kutumia
Kwa kutoa suluhisho kwa matatizo ya usahihi wa kutumia na inertia ya mekaniiki, wanachama wa utafiti wametengeneza motori za DC zenye brushless (BLDC) na motori zenye magneti daima (PMSM) za mbinu za kutumia. Mbinu ya BLDC ya HVD iliyoundwa na DSP core na mbinu ya dual closed-loop imeonyesha kuwa inaweza kudhibiti mwendo wa kutumia. Misemo mingine ya kutathmini mwendo wa kwa muda huaminisha mchakato mzuri na kuongeza usahihi wa kutumia, kuweka msingi wa ukuaji wa mitandao ya umeme smart. Kwa mujibu, designs hizo hazijafikiwa kwa awali ya kutumika na urefu wa muda, na ustawi wake si rahisi kujihisi.
2 Mbinu ya Kutumia Umeme Iliyovunjika
Kwa kutumia uchanganuzi huo, sababu asili ya matatizo ya mbinu ya kutumia ni ustawi mdogo wa mzunguko wa kudhibiti umeme, ambayo inaweza kuharibiwa kwa viwango vya mazingira. Kudhibiti kingereza au matatizo mengine yanaweza kuharibiwa kwa vipengele vya umeme, ambayo huchanganya matumizi. Kwa kutoa suluhisho, makala hii inapendekeza mbinu ifuatavyo kwa mbinu za kutumia umeme.
2.1 Mbinu ya Kutumia Umeme Iliyovunjika
Mbinu ifuatavyo inavunji mfumo mzima kwa eneo la kila moja, ambalo linadhibiti kwa controller mkuu. Hii inavunji moduli ya kudhibiti umeme na moduli ya kudhibiti motori:
Kwa kutumia mazingira ya nje na cable, mbinu ya kushirikiana kwa muda ya cables inatekelezwa kwa undani wa TRIZ. Tangu mzunguko wa kudhibiti motori na mzunguko wa kutaja hali ya kutumia hazitumike pamoja, mbinu hii inaweza kutumia tu cables tano kwa kutuma ishara kwa mzunguko wa kudhibiti motori na kutaja hali ya kutumia. Hii inaweza kuridhisha athari za mazingira kwenye mbinu ya kutumia umeme. Mbinu ya kudhibiti umeme ifuatavyo inaelezea kwa undani katika Figure 2.
2.2 Unda wa Moduli ya Kutumia Umeme Iliyovunjika
Mbinu za kutumia umeme CJx-series zinatumika sana zimeundwa kwa kudhibiti umeme na mekaniiki kwa kwa pamoja, zinatumika nyevu kwa miaka 3-6 tangu kutumika. Kwa kutumia mbinu ifuatavyo, mfumo huo unaundwa kwa moduli mbili: moduli ya kudhibiti umeme na moduli ya kudhibiti motori.
Mbinu ifuatavyo inaweza kutoa faida nyingi: inaweza kuwekwa kwenye mazingira yenye joto safi, inaweza kuridhisha athari za mazingira kwenye matumizi ya HVD; na inaweza kupunguza wiring kati ya moduli, ikigeuka kwa haraka kwa kutumia moduli zinazoharibiwa - kuboreshwa kwa "replace-first, repair-later" ili kuboresha ustawi wa kutatua matatizo na kupunguza muda wa kutumika.
2.2.1 Moduli ya Kudhibiti Umeme
Moduli ya kudhibiti umeme inajumuisha controller mkuu, open/close transfer switch, relays, circuits ya kutaja hali, na phase-loss protector, kama ilivyoelezwa kwenye mbinu ifuatavyo katika Figure 3.
Mbinu ya kudhibiti inafanya kazi kama ifuatavyo: ishara ya kutumia (open/close) kutoka kwa button inapelekwa kwa controller, ambaye anaweza kudhibiti motori kulingana na amri. Waktu HVD ina hali ya open, circuit ya open-position inafanya kazi, ikionekana indicator. Kupiga close button hutatua controller kwa kutumia main motor relay na close-circuit transfer relay, ikidrive HVD kufunga. Baada ya kufunga, motori relay hutofufuliwa, ikifanya kazi close-position circuit na indicator. Phase-loss protector hujifunza motori circuit na timer, ikidhibiti main circuit kwa muda maalum ikifanya kazi kwa matatizo.
2.2.2 Moduli ya Kudhibiti Motori
Moduli ya kudhibiti motori inajumuisha AC motor, speed reducer, friction coupling, Siemens auxiliary switch, thyristor arc-suppression circuit, limit stops, na kifundo cha mekaniiki. Waktu controller mkuu anapeleka amri ya open/close, mzunguko wa kudhibiti motori unafanya kazi, ikidrive speed reducer na main shaft kwa kutumia motori kwa matumizi ya kutumia. Limit stops katika kitufe cha main shaft, kwa kushirikiana na kifundo cha mekaniiki, huchukua usahihi wa hali ya kutumia. Pia, Siemens auxiliary switch huchukua kwa thyristor arc-suppression circuit ili kufunga mzunguko wa kudhibiti motori, ikiharibu kazi ya motori. Rotational margin wa 90-degree katika kitengo cha kuunganisha kati ya speed reducer na main shaft inaweza kufanya kazi ya kuanza motori bila mshindo. Aina ya moduli ya kudhibiti motori imeonyesha kwenye Figure 4.
2.3 Suluhisho la Usahihi wa Kutumia Switch ya Kutumia Kiwango Cha Juu
Kufunga ni hatua muhimu kwa vifaa vya kiwango cha juu. Usahihi mdogo wa kufunga unaweza kuharibiwa ustawi wa mfumo wa umeme. Kwa kutumia mbinu ifuatavyo, inaweza kuboresha usahihi wa kufunga/kufungua kwa mbinu ya kutumia umeme, kwa kutumia kifundo cha mekaniiki, kwa kutumia Siemens auxiliary switch na friction coupler, ikiboresha usahihi kwa kidogo.
2.3.1 Siemens Auxiliary Switch na Thyristor Arc-Suppression Circuit
Auxiliary switch unahusika na mzunguko mkuu wa motori ili kudhibiti kwa on-off kwa mzunguko wa motori. Auxiliary switch hauhusika na rust kutokana na mazingira ya nje, na mekanizmo wake wa kichwa chake huchukua kwa kutofanikiwa kufunga. Contacts zinatumia spring-loaded pin na hard sheath ili kuhakikisha contact zinazostabiliza na zinazoweza kutumika. Aina ya structure imeonyesha kwenye Figure 6.
Mbinu ya Thyristor Arc-Suppression Circuit: Wakati auxiliary switch unafungua, arc unapatikana. Kupunguza arc kuwa mkubwa na kuharibiwa switch, thyristor arc-suppression circuit unahusika na auxiliary switch kwa parallel ili kuhifadhi arc. Aina ya circuit imeonyesha kwenye Figure 7, ambapo contacts 1, 2, 3, na 4 zote zinahusika na auxiliary switch. (Contacts 1 na 2 zinatumika kudhibiti on-off kwa thyristor arc-suppression circuit, na contacts 3 na 4 zinatumika kudhibiti on-off kwa mzunguko mkuu wa motori. Inaweza kutengenezwa kuwa contacts 1 na 2 hufungua baada ya contacts 3 na 4 kwa ajili ya kuhifadhi arc).
2.3.2 Fungo la Friction Coupler
Friction coupler hujifunza motori kwa kila hali ya kutumia. Mara HVD imeweza kufunga, mzunguko mkuu wa motori unafungiwa kwa haraka. Lakini, kutokana na inertia ya mekaniiki, motori haiwezi kusimama kwa haraka. Wakati huu, friction coupler hujifunza kama component la kurejesha nguvu. Inaweza kufanya friction gear kuwa idle, ikidharau inertia ya mekaniiki ya motori na kuhakikisha usahihi wa HVD wakati wa kufunga/kufungua. Pia, kwa kubadilisha tightness ya spring, torque ya friction inaweza kubadilishwa kwa kutumia HVD mbalimbali. Friction coupler imeonyesha kwenye Figure 8.
Faida za Mbinu ifuatavyo kwa CJx-type Electric Operating Mechanisms
Mbinu ifuatavyo inapunguza vipengele vya umeme kama vile travel switches na limit switches, ikipunguza sababu za ustawi mdogo na kuboresha ustawi wa mbinu ya kutumia umeme. Pia, inapunguza terminal block na contacts nyingi, ikipunguza mzunguko wa wiring. Kwa kutumia mbinu ifuatavyo, tu cables tano hutumika kuhusisha moduli mbili, ikiboresha ustawi wa kutatua matatizo. Pia, inaweza kufanya protection layers nyingi kwa kutumia thermomagnetic circuit breakers na electronic motor protection devices. Hata hivyo, kama mzunguko wa kudhibiti umeme hutokufanya kazi, kifundo cha mekaniiki na friction coupler hujifunza motori. Friction coupler hujifunza kutokana na inertia ya mekaniiki ya motori, na kifundo cha mekaniiki huchukua kwa "rebounding" limit stop, ikipoa usahihi wa kufunga/kufungua kwa HVD na kuhifadhi ustawi wake. Pia, no-load starting ya motori inapunguza current ya kuanza, ikipunguza shock ya vifaa na kuboresha muda wa kutumika wa mbinu ya kutumia.
3 Utambuzi wa Utaratibu
Kwa kutumia standards kama vile "High-Voltage AC Disconnect Switches and Earthing Switches" na "Common Technical Requirements for High-Voltage AC Switchgear and Controlgear", combination ya kifundo cha mekaniiki na friction coupler inaboresha usahihi wa kufunga/kufungua kwa disconnect switch. Ingawa inapambana na CJx series electric operating mechanisms, inatoa ustawi na usalama wa juu. Error detection, kwa kutumia multiple opening and closing tests na angular deviation measurements kati ya limit stop na limit screw, inaelezea kuwa wanahusika kwa karibu, na error ya machining imeingia katika 1°, ikifuata standards za teknolojia. Hali halisi imeonyesha kwenye Figure 9.
4 Muhtasari
Kama moja ya vifaa muhimu katika mitandao ya umeme, ustawi na usalama wa mbinu ya kutumia high-voltage disconnect switches ni muhimu sana. Makala hii inachukua mbinu ya kutumia umeme kama chombo cha utafiti, inafanya mbinu na uchanganuzi wa kina kwa njia ya kutumia ifuatavyo, na inathibitisha kwa kutumia utaratibu, ikipata matokeo yaliyotarajiwa.Kwa kutumia concept ya kutumia ifuatavyo, motori inatumika kwa kutumia controller mkuu kwa kudhibiti kwa usalama na usahihi wa kufunga/kufungua kwa high-voltage disconnect switches.
Kwa kutumia mbinu ifuatavyo, mbinu ya kutumia umeme inaweza kupunguza complex ya wiring na kuboresha ustawi wa kutatua matatizo.Kifundo cha mekaniiki limeweza kutengenezwa. Kwa kutumia structures maalum za Siemens auxiliary switch na friction coupler, usahihi wa kufunga/kufungua kwa disconnect switch imeboreshwa.
