Transienta Recuperata Tensio (TRV) en la Interrupcio de Malgrandaj Induktivaj Kurentoj per Ĉirkuitchiorompiloj
Analizo de Trancajaj Fenomenoj en Lineara Sistemoj Uzante la Prinicipon de Superpozado
En la analizo de trancajaj fenomenoj kaŭzitaj per ŝaltoperacioj en lineara sistemoj, la prinicipo de superpozado estas potenca ilo. Per kombinado de la stabilstata solvo, kiu ekzistis antaŭ la malferma operacio, kun la trancajaj respondoj kaŭzitaj de mallonga-ĉirkaŭvica tensorgeneriloj kaj malferma stromgeneriloj, konsiderante la stromon enjetitan tra la ŝaltkontaktoj, povas esti akiritaj kompletaj priskriboj de la ŝaltproceso.
Tranca Analizo de Malferma Operacioj
Dum malferma operacio, la stromo fluanta tra la ŝaltkontaktoj devas iĝi nul post la operacio. Tial, la stromo enjetita en la sistemon devas egaligi la stromon, kiu fluadis tra la ŝaltkontaktoj antaŭ la malferma operacio. Kiam la ŝaltkontaktoj komencas disiĝi, tuj formiĝas tranca rekompra tensio (TRV) trans la kontaktoj. La TRV aperas tuj post kiam la stromo atingas nulon kaj ĝenerale daŭras milisekundojn en realaj sistemoj. En praktikaj energiosistemoj, la karakterizoj de la TRV estas esencaj por la funkcio kaj fidindeco de cirkvitrompiloj.
Graveco de Tranca Rekompra Tensio (TRV)
Kompleta kompreno de la trancajaj fenomenoj rilatitaj al la operacioj de cirkvitrompiloj en energiosistemoj povas signife plibonori testpraktikojn kaj plibonori la fidindecon de ŝaltaparatoj. Normoj specifas rekomenditajn karakterizajn valorojn por simuli TRV, kiuj helpas inĝenierojn pli bone prediki kaj disvolvi la konduton de ŝaltaparatoj.
Diferentaj Tipoj de Cirkvito-Ŝaltado
La jena diagramo montras la TRV je la cirkvitrompila kontaktoj dum interrompado de stromo en tre simplaj cirkvitoj. Ĉiu okazo rezultigas malsamajn ondformojn, depende de la naturo de la cirkvito:
Resista Ŝargo: Por pura resista ŝargo, la stromo rapide falas al nulo post la ŝaltoperacio, rezultigante relativan glatan TRV-ondformon.
Induktiva Ŝargo: Por induktiva ŝargo, la tensio trans la induktoro atingas sian maksimuman valoron kiam la stromo iĝas nula. Ĉar la induktoro konservas energion, kiu devas esti disipata tra aliaj komponentoj (kiel kapacitoroj), okazas osciladoj. Tiuj osciladoj estas kaŭzitaj de la energiotransdonado inter la induktoro kaj la kapacitoro.
Kapacita Ŝargo: Por kapacita ŝargo, la stromo postepeme malpliiĝas post la ŝaltoperacio, dum la tensio rapide superrigardas. La TRV-ondformo kutime montras rapidan tensio-pulsotranon.
Malgrandstroma Interrupcio kaj Strom-trancado Fenomenoj
En energiosistemoj, la interrupcio de malgrandaj stromoj povas konduki al fenomenoj konataj kiel strom-trancado kaj virtuala trancado. Tiuj fenomenoj havas signifajn efektojn sur la tranca rekompra tensio (TRV) kaj povas rezulti en supra-tensio kaj rebruligo.
Normala Interrupcio kontraŭ Strom-Trancado
Normala Interrupcio: Kiam la stromo estas interrompita nature je sia nul-punkto, tio estas la idealaj ŝaltoperacioj. En tiu okazo, la TRV kutime restas en specifitaj limoj, kaj ne okazas supra-tensio aŭ rebruligo.
Strom-Trancado: Se la stromo estas interrompita prematuraj antaŭ ol ĝi atingas nulon, tio estas fenomeno nomata kiel strom-trancado. La subita interrompo de stromo kondukas al la generado de tranca supra-tensio, kiu povas kaŭzi altfrekvenca rebruligo. Tiu tipo de anormala interrompo prezentiĝas potencialajn danĝerojn al la cirkvitrompilo kaj la sistemo.
Konsekvencoj de Strom-Trancado
Kiam cirkvitrompilo interrompas la stromon proksime al sia piko, la tensio preskaŭ tuj superrigardas. Se tiu supra-tensio superas la dielektrikan forton specifitan por la cirkvitrompilo, okazas rebruligo. Kiam tiu procezo ripetas multfoje, la tensio daŭrigas rapide superrigardi pro alta frekvenca rebruligo. Tiu alta frekvenca oscilado estas regita de la elektraj parametroj de la asocia cirkvito, la cirkvito-konfiguro, kaj la dizajno de la cirkvitrompilo, kondukante al nul-punkto antaŭ ol la efektiva energofrekvenca stromo atingas nulon.
Diferenco Inter Strom-Trancado kaj Virtuala Trancado
Strom-Trancado: Okazas kiam la stromo estas interrompita antaŭ ol ĝi atingas nulon, rezultigante tranca supra-tension kaj alta frekvenca rebruligo.
Virtuala Trancado: Okazas kiam la stromo estas interrompita ĵus antaŭ ol ĝi atingas nulon, kvankam ĝi estas tre proksima al nulo. Tio ankoraŭ povas kaŭzi malgrandan supra-tension kaj rebruligon.
Komparo de Ŝargflanka Tensio kaj TRV
La jena diagramo komparas la ŝargflankan tension kaj TRV en du malsamaj scenaroj:
Interrupcio je la Nul-Punkto de Stromo: En tiu okazo, la ŝargflanka tensio regularas, kaj la TRV restas en specifitaj limoj, certigante normalan sisteman funkcion.
Interrupcio Antaŭ la Nul-Punkto de Stromo (Strom-Trancado): Ĉi tie, la ŝargflanka tensio rapide superrigardas, kaj la TRV signife pligrandigas, potencialigante supra-tension kaj rebruligon. Eklare el tiu ekzemplo, la dua scenaro estas pli severa.
Graveco de Kompreno de Strom-Trancado
Por pli bone kompreni la efekton de strom-trancado, konsideru ignori la efektojn de ŝargflanka perdo. Post kiam la stromo estas interrompita je la nul-punkto, la energio konservata je la ŝargflanko estas ĉefe en la kapacitoroj, kie la tensio atingas sian maksimuman valoron. Tamen, se la stromo estas trancita antaŭ ol ĝi atingas nulon, la energio en la kapacitoroj ne povas plene disiĝi, kondukante al rapida tensio-superrigardo kaj sekva supra-tensio kaj rebruligo.
(a) Ekvivalenta Cirkvito. (b) Arkinterrompo je Stromo-Nul-Punkto. (c) Arkinterrompo Antaŭ Stromo-Nul-Punkto.
Strom-Trancado kaj Alta Frekvenca Trancajaj Fenomenoj
En la okazo de strom-trancado, la instabileco de la arko proksime al la strom-nul-punkto povas konduki al alta frekvenca trancajaj stromoj fluantaj en najbaraj retelementoj. Tiu alta frekvenca stromo supermetas sur la malgranda energofrekvenca stromo, kiu efektive estas trancita al nulo. Specife:
Arkinstabileco Proksime al Stromo-Nul-Punkto: Kiam la stromo proksimiĝas al nulo, la arko povas fariĝi instabila, generante alta frekvenca trancajaj stromoj. Tiuj stromoj supermetas sur la jam malgranda energofrekvenca stromo, plue komplikante la tranca respondon de la sistemo.
Efekto de Alta Frekvenca Trancajaj Stromoj: La prezenco de alta frekvenca trancajaj stromoj povas kaŭzi supra-tension kaj rebruligon, speciala en induktivaj ŝargoj. Pro la rapidaj ŝanĝoj en tiuj stromoj, ili povas produkti ekstreme altajn tensio-pikojn en mallonga tempo, prezentiĝas danĝeron al la izolmaterialoj en la sistemo.
Virtuala Trancado kaj Ĝia Efektoj
En la okazo de virtuala trancado, la arkinstabileco estas pli forte kaŭzita de osciladoj kun najbaraj fazoj, kondukante al la generado de alta frekvenca stromoj eĉ antaŭ ol la stromo atingas nulon. Specife:
Mekanismo de Virtuala Trancado: Virtuala trancado kutime okazas kiam la stromo estas proksima sed ankoraŭ ne atingis nulon. Je tiu punkto, la arko povas interagi kun osciladoj de najbaraj fazoj, rezultigante alta frekvenca strom-generado. Tio plue destabiligas la sistemon kaj pligrandigas la riskon de rebruligo.
Observita Fenomeno: Virtuala trancado estas observita en gasaj arkoi en aero, SF6, kaj oleo. Vakuaj arkoi estas ankaŭ tre sensiblaj al strom-trancado ĉar la arko en vaku-ambiento estas pli suscepta al eksteraj kondiĉoj, kondukante al pli granda instabileco.
Kaŭzoj de Trancado kaj Rebruligo
La fenomenoj de trancado kaj rebruligo, kune kun asociitaj alta frekvenca oscilaj supra-tensionoj, estas ĉefe atribuitaj al la dizajno de la cirkvitrompilo. Specife:
Dizajno por Alta Defekta Stromo: Cirkvitrompiloj kutime estas dizajnitaj por trakti alta defekta stromoj. Se la dizajno fokusas nur sur efektiva performanco por alta stromoj, ĝi ankaŭ povas esti samtempe efektiva por malgrandaj stromoj, provante interrompi ilin antaŭ ol ilia natura nul-punkto.
Negativaj Konsekvencoj: Tiu dizajna proksimo povas konduki al strom-trancado kaj rebruligo, rezultigante supra-tension kaj aliajn nedezirindajn efektojn. Ekzemple, supra-tension povas damaĝi la sistemajn izolmaterialojn, kondukante al aparataro-malbonfunkciado aŭ mallongigita vivdaŭro.
Optimigo de Cirkvitrompila Dizajno
Por efektive trakti ambaŭ malgrandajn kaj grandajn stromoj, la dizajno de cirkvitrompiloj devus inkluzivi plurajn trajtojn por certigi fidindan performadon sub diversaj kondiĉoj. Specifaj rekomendoj inkluzivas:
Ekilibro de Performanco por Malgrandaj kaj Grandaj Stromoj: La dizajno de cirkvitrompiloj devus konsideri ambaŭ malgrandajn kaj grandajn stromoj, evitante tro-optimumigon por unu tipo je la kosto de la alia. Ekzemple, adaptado de kontaktmaterialoj, dizajno de arko-extinguiga ĉambro, kaj kontrolstrategioj povas helpi ekilibri la performadon trans malsamaj strom-niveloj.
Ridukto de Alta Frekvenca Osciladoj: La dizajno devus celas minimumigi alta frekvenca osciladoj, speciala proksime al la strom-nul-punkto. Tio povas esti atingita per enkonduko de aproksimitaj amortelementoj aŭ optimizado de cirkvito-parametroj por suprimi alta frekvenca trancajaj stromoj.
Enhavo de Izolperformanco: Por trakti potencialajn supra-tensionoj, la izoldizajno de la cirkvitrompilo devus havi sufiĉan dielektrikan forton. Elektado de alta performanca izolmaterialoj kaj optimizado de la izolstrukturo povas certigi fidindan izolon eĉ sub ekstremaj kondiĉoj.
