Dəyişkən Bərpa Geriləni (DBG) Kichik İndüktiv Dövrlərin Aytarlarla Kesilməsi Zamanı
Prinsip Superpozisiyadan İstifadə edərək Xətti Sistemlərdə Dəyişən Fələklərin Təhlili
Xətti sistemlərdəki kənar məhdudlaşdırma əməliyyatları tərəfindən yaradılan dəyişən fələklərin təhlilində superpozisiya prinsipi güclü bir vasitadır. Məhdudlaşdırma əməliyyatından əvvəl mövcud olan istilik halının həllinə, qısa mərhələlik nəqliyyat hissələri və açıq mərhələlik ampermetrlər tərəfindən yaradılan dəyişən cavabların, və anahtarlama kontaktlarından nəql olunan amperiyyatın birləşdirilməsi ilə, anahtarlama prosesinin ümumi təsviri alına bilər.
Açıq Mərhələlik Əməliyyatlarının Dəyişən Təhlili
Açıq mərhələlik əməliyyatı zamanı, əməliyyatdan sonra anahtar terminalindən keçən amperiyyat sıfıra bərabər olmalıdır. Bu səbəbdən, sistemə nəql olunan amperiyyat əməliyyatdan əvvəl anahtar terminalindən keçən amperiyyata bərabər olmalıdır. Anahtar kontaktları ayrılmağa başlayanda, kontaktlar arasında çox qısa müddətdə dəyişən bərpa gerilimi (TRV) həmişə formalaşır. TRV, amperiyyat sıfıra çatdıqdan sonra həmişə cür-the cür formalaşır və əsl sistemlərdə genelliklə millisekundlər davam edir. Praktiki elektrik sistemlərində, TRV-nin xüsusiyyətləri dövrə kəsici cihazların işleyiş performansı və inkişaf üçün əhəmiyyətli rol oynayır.
Dəyişən Bərpa Geriliminin (TRV) Önəmliliyi
Elektrik sistemlərində dövrə kəsici cihazların əməliyyatı ilə bağlı dəyişən fələklərin tam anlayışı, testləmə praktikalarını nəzərən ciddi şəkildə yaxşılaşdırabilir və anahtarlama ekipmanının inkişafını artırabilir. Standartlar, TRV-ni simulyasiya etmək üçün tövsiyə olunan xüsusiyyət dəyərlərini təyin edir, bu da mühəndislərin dövrə kəsici cihazların davranışını daha yaxşı öncədən təyin etməsinə və dizayn etməsinə kömək edir.
Fərqli Növ Dövrə Anahtarlama
Aşağıdaki şəkil, sadə dövrələrdə amperiyyatı kəsərkən dövrə kəsici terminalindəki TRV-ni göstərir. Hər bir halla, dövrənin təbiətinə görə fərqli dalğalı forması var:
Reaktiv Yük: Yalnız reaktiv yük üçün, anahtarlama əməliyyatından sonra amperiyyat tez-tez sıfıra düşür, bu da TRV dalğalı formasının nisbətən yumşaq olmasını nəticələndirir.
İnduktiv Yük: İnduktiv yük üçün, amperiyyat sıfıra çatdıqda indüktordan keçən gerilim maksimum dəyərini alır. Indüktor enerji saxlayır, bu enerji digər komponentlər (məsələn, kondensatorlar) vasitəsilə dissipasiya olunur, bu da osillasyonlara səbəb olur. Bu osillasyonlar, indüktor və kondensator arasındakı enerji transferi tərəfindən yaradılır.
Kondensator Yük: Kondensator yük üçün, anahtarlama əməliyyatından sonra amperiyyat adi-adəti şəkildə azalır, lakin gerilim tez-tez artır. TRV dalğalı forması genelliklə tez artan gerilim darbəsini göstərir.
Kiçik Amperiyyatın Kəsilməsi və Amperiyyatın Qısalması Fenomeni
Elektrik sistemlərində, kiçik amperiyyatın kəsilməsi, amperiyyatın qısalması və virtual qısalma adlı fenomenlərə səbəb olur. Bu fenomenlər, dəyişən bərpa gerilimi (TRV)-yə ciddi təsir edir və gerilim artımı və yenidən yanma problemlərinə səbəb olur.
Normal Kəsmə və Amperiyyatın Qısalması
Normal Kəsmə: Amperiyyat sıfır kəskinə çatdıqda natural şəkildə kəsildiyi zaman, bu ideal anahtarlama əməliyyatıdır. Bu halla, TRV-nin müəyyən limitlər daxilində qalması və heç bir gerilim artımı və ya yenidən yanma olması gərəkdir.
Amperiyyatın Qısalması: Amperiyyat sıfıra çatmadan əvvəl əvvəlcədən kəsildiyi zaman, bu fenomen amperiyyatın qısalması adlanır. Amperiyyatın cəlbələk kəsilmesi, dəyişən gerilim artımının yaradılmasına səbəb olur, bu da yüksək frekanslı yenidən yanma səbəb olur. Bu növ normal olmayan kəsmə, dövrə kəsici cihaz və sistem üçün potensial təhlükələr yaradır.
Amperiyyatın Qısalmasının Nəticələri
Bir dövrə kəsici amperiyyatı onun zirvəsində kəsdiyi zaman, gerilim həmin an artır. Bu gerilim artımı, dövrə kəsici cihazı üçün təyin edilmiş dielektrik qüvvəni aşarsa, yenidən yanma baş verir. Bu proses birdən-birdən təkrarlanarsa, yüksək frekanslı yenidən yanma səbəbindən gerilim tez-tez artır. Bu yüksək frekanslı osillasyon, əlaqəli dövrənin elektrik parametrləri, dövrə konfiqurasiyası və dövrə kəsici cihazın dizaynı tərəfindən idarə olunur, bu da faktiki elektrik frekanslı amperiyyat sıfıra çatmadan əvvəl sıfır kəskinə çatır.
Amperiyyatın Qısalması və Virtual Qısalmanın Fərqi
Amperiyyatın Qısalması: Amperiyyat sıfıra çatmadan əvvəl kəsildiyi zaman baş verir, bu da dəyişən gerilim artımı və yüksək frekanslı yenidən yanma səbəb olur.
Virtual Qısalma: Amperiyyat sıfıra çatdıqdan bir az əvvəl kəsildiyi zaman baş verir, həmçinin sıfıra çox yaxın olsa da. Bu, hələ də kiçik gerilim artımı və yenidən yanma səbəb olur.
Yük Tərəfindəki Gerilim və TRV-nin Müqayisəsi
Aşağıdaki şəkil, iki fərqli halla altında yük tərəfindəki gerilim və TRV-nin müqayisəsini edir:
Sıfır Amperiyyat Nöqtəsində Kəsmə: Bu halla, yük tərəfindəki gerilim daimi şəkildə artır, və TRV müəyyən limitlər daxilində qalır, normal sistem işleyişini təmin edir.
Sıfır Amperiyyat Nöqtəsindən Əvvəl Kəsmə (Amperiyyatın Qısalması): Burada, yük tərəfindəki gerilim tez-tez artır, və TRV ciddi şəkildə artır, bu da gerilim artımı və yenidən yanma səbəb olur. Bu misaldan aydın olur ki, ikinci hall daha ciddi bir situasiyadır.
Amperiyyatın Qısalmasının Anlaşıldığına Dair Önəmliliyi
Amperiyyatın qısalmasının təsirini daha yaxşı anlamaq üçün, yük tərəfindən itirilən enerjinin təsirini göz ardı etmək lazımdır. Amperiyyat sıfır nöqtəsində kəsildikdən sonra, yük tərəfində saxlanılan enerji əsasən kondensatorlarda saxlanılır, burada gerilim maksimum dəyərini alır. Amma, amperiyyat sıfıra çatmadan əvvəl kəsilirsə, kondensatorlardakı enerji tamamilə dissipasiya oluna bilmir, bu da gerilimin tez-tez artmasına və sonradan gerilim artımı və yenidən yanma problemlərinə səbəb olur.
(a) Ekvivalent Dövrə. (b) Sıfır Amperiyyat Nöqtəsində Arka Kəsmə. (c) Sıfır Amperiyyat Nöqtəsindən Əvvəl Arka Kəsmə.
Amperiyyatın Qısalması və Yüksək Frekanslı Dəyişən Fenomenlər
Amperiyyatın qısalması hallında, sıfır amperiyyat nöqtəsində arkanın instabilitəti, bitişik şəbəkə komponentlərinə yüksək frekanslı dəyişən amperiyyatların axın etməsinə səbəb olur. Bu yüksək frekanslı amperiyyat, kiçik elektrik frekanslı amperiyyatın üzərinə qoyulur, bu da effektiv şəkildə sıfıra kəsilir. Xüsusi olaraq:
Sıfır Amperiyyat Nöqtəsində Arkanın Instabilitəsi: Amperiyyat sıfıra yaxlaşdıqca, ark instabil olur, bu da yüksək frekanslı dəyişən amperiyyatların yaratılmasına səbəb olur. Bu amperiyyatlar, artıq kiçik elektrik frekanslı amperiyyatın üzərinə qoyulur, bu da sistemin dəyişən cavabını daha da mürəkkəbləşdirir.
Yüksək Frekanslı Dəyişən Amperiyyatların Təsiri: Yüksək frekanslı dəyişən amperiyyatların mövcudluğu, xüsusən reaktiv yükü olan sistemlərdə gerilim artımı və yenidən yanma səbəb olur. Bu amperiyyatların tez dəyişməsi səbəbindən, onlar qısa müddətdə çox yüksək gerilim zirvələrini yaradır, bu da sistemin izolyasiya materiallarına təhlükə yaratır.
Virtual Qısalma və Onun Təsirləri
Virtual qısalma hallında, arkanın instabilitəsi, bitişik fazlara olan osillasyonlarla artırılır, bu da amperiyyat sıfıra çatmadan əvvəl yüksək frekanslı amperiyyatların yaratılmasına səbəb olur. Xüsusi olaraq:
Virtual Qısalmanın Mekanizmi: Virtual qısalma, amperiyyat sıfıra yaxın olduğunda, lakin hələ sıfıra çatmadığında baş verir. Bu vaxt, ark, bitişik fazlardan gələn osillasyonlarla interaksiya edə bilir, bu da yüksək frekanslı amperiyyatların yaratılmasına səbəb olur. Bu, sistemi daha da instabil edir və yenidən yanma riskini artırır.
Gözələnən Fenomen: Virtual qısalma, hava, SF6 və neft daxilindəki gazlı arkalarda müşahidə edilib. Vakuum arkları, amperiyyatın qısalmasına çox həssasdır, çünki vakuum ortamında olan ark, xarici şərtlərə daha maraqlıdır, bu da instabilitəni artırır.
Qısalmanın və Yenidən Yanmanın Səbəbləri
Qısalma və yenidən yanma, birgə yüksək frekanslı osillasyonlu gerilim artımı, əsasən dövrə kəsici cihazın dizaynına aid edilir. Xüsusi olaraq:
Yüksək Səhv Amperiyyatları Üçün Dizayn: Dövrə kəsici cihazlar, adətən yüksək səhv amperiyyatlarını idarə etmək üçün dizayn edilir. Əgər dizayn yalnız yüksək amperiyyatlar üçün effektiv performansı nəzərə alırsa, o, kiçik amperiyyatları da natural sıfır kəskinə çatmadan əvvəl kəsməyə çalışa bilər.
Mənfi Nəticələr: Bu dizayn yanaşı, amperiyyatın qısalmasına və yenidən yanmaya səbəb olur, bu da gerilim artımı və digər istənilməz nəticələrə səbəb olur. Məsələn, gerilim artımı, sistemin izolyasiyasını zədələyə bilər, bu da ekipmanların çökməsinə və ömrünün qısaldılmasına səbəb olur.
Dövrə Kəsici Cihazın Dizaynını Optimallaşdırmaq
Hem kiçik, hem də böyük amperiyyatları effektiv şəkildə idarə etmək üçün, dövrə kəsici cihazın dizaynına bir sıra xüsusiyyətlər daxil edilməlidir, bu da müxtəlif şərtlərdə etibarlı performans təmin edir. Xüsusi tövsiyələr aşağıdakılardır:
Kiçik və Böyük Amperiyyatlar Üçün Performansın Denge Edilməsi: Dövrə kəsici cihazın dizaynında, bir növ amperiyyatın fərdi optimallaşdırılması, digər növ amperiyyatın hesabına getirilməməlidir. Məsələn, kontakt materiallarının, ark söndürmə kamerasının dizaynının və idarəedici strategiyaların tənzimlənməsi, fərqli amperiyyat səviyyələrində performansın dengəli olmasına kömək edə bilər.
Yüksək Frekanslı Osillasyonların Azaldılması: Dizayn, xüsusən sıfır amperiyyat nöqtəsində yüksək frekanslı osillasyonları minimuma endirməliydir. Bu, uyğun sönüm elementlərinin tətbiq edilməsi və ya dövrə parametrlərinin optimize edilməsi yoluyla, yüksək frekanslı dəyişən amperiyyatların sönümü təmin edilə bilər.
Izolyasiyanın Performansının Artırılması: Mövcud olma ehtimalı olan gerilim artımlarını idarə etmək üçün, dövrə kəsici cihazın izolyasiya dizaynında kifayət qədər dielektrik qüvvə olmalıdır. Yüksək performanslı izolyasiya materiallarının seçilməsi və izolyasiya strukturu
