Бөлек индуктивті ағымдарды бұзылуындағы уақытша қайта табиғаттылау напряжение (TRV)

Суперпозиция принципін пайдаланып сызықты жүйелердегі кезекті өзгерістерді талдау

Сызықты жүйелерде ауытқу операцияларына байланысты кезекті өзгерістерді талдау кезінде суперпозиция принципі күшті құрал болып табылады. Ауытқу операциясы алдында болған мүшелік шешімді, кыска мерзімді напряжение көздері мен ауытқу ағым көздерінің кезекті жауаптарымен, сондай-ақ ауытқу контакттары арқылы жеделгендікті ескере отырып, ауытқу процесін толық сипаттауға болады.

Ауытқу операцияларының кезекті талдауы

Ауытқу операциясы кезінде, ауытқу терминалдары арқылы ағым операциядан кейін нөлге айналуы керек. Сондықтан, жүйеге жеделгендіктің ауытқу терминалдары арқылы ағым жеделгендік алдындағы ағымға тең болуы керек. Ауытқу контакттары бөлінетін кезде, кезекті қайта түсіру напряжения (TRV) контакттар арасында тутынады. TRV ағым нөлге жеткенден кейін тутынады және нақты жүйелерде миллисекундтерге дейін қалады. Практикалық электр энергиялық жүйелерде TRV қасиеттері цепь ауытқушыларының жұмыс істеу қабілеті мен икемділігі үшін маңызды.

Кезекті қайта түсіру напряжения (TRV) маңыздылығы

Электр энергиялық жүйелердегі цепь ауытқушыларының жұмысына байланысты кезекті өзгерістерге толық түсінік беру тесттердің практикасын кеңейтетінімен, ауытқу құралдарының икемділігін жақсартады. Стандарттар TRV қайталану үшін рекомендативті қасиеттік мәндерді белгілейді, ол инженерлерге цепь ауытқушыларының құрастыруын және қалыптасуын жақсырақ болжауға көмектеседі.

Цепь ауытқуларының әртүрлі түрлері

Төмендегі диаграмма өте қарапайым цепьлерде ағымды ауытқу кезінде цепь ауытқушы терминалдарындағы TRV-н сипаттайды. Аралық құрылымына байланысты әрбір жағдай әртүрлі графикалық формаларға әкеледі:

• Омдік жүк: Таза омдік жүктер үшін, ауытқу операциясынан кейін ағым тез нөлге айналады, бұл TRV графикалық формасына тәуелсіз әсер етеді.

• Индуктивтік жүк: Индуктивтік жүктер үшін, ағым нөлге жеткенде индуктордың арасындағы напряжение максималды мәнді қабылдайды. Индуктор энергия сақтайтын компонент болғандықтан, бұл энергия басқа компоненттер арқылы (мисалы, конденсаторлар) жоюлға қажет. Бұл осцилляциялар индуктор мен конденсатор арасында энергия ауыстыруына байланысты пайда болады.

• Конденсаторлық жүк: Конденсаторлық жүктер үшін, ауытқу операциясынан кейін ағым жақындау түрінде азайады, бірақ напряжение тез өседі. TRV графикалық формасы тез өседі.

Кіші ағымды ауытқу және ағымды кесу өзгерістері

Электр энергиялық жүйелерде, кіші ағымды ауытқу кезінде ағымды кесу және мәжбүри кесу деп аталатын өзгерістер пайда болуы мүмкін. Бұл өзгерістер кезекті қайта түсіру напряжения (TRV) үшін маңызды әсерлері болып, напряжение жогалту және қайта зажигание салдарына әкеледі.

Нормаль ауытқу және ағымды кесу

• Нормаль ауытқу: Егер ағым нөлге жеткен уақытта табиғатты түрде ауытқу қылынса, бұл идеалды ауытқу операциясы болып табылады. Бұл жағдайда TRV көрсетілген шектер ішінде қалады, және напряжение жогалту немесе қайта зажигание пайда болмайды.

• Ағымды кесу: Егер ағым нөлге жеткенінен бұрын ауытқу қылынса, бұл өзгеріс ағымды кесу деп аталады. Ағымды тез ауытқу қылынуы кезекті напряжение жогалтуына әкеледі, бұл жоғары даңқты қайта зажиганиеға әкеледі. Бұл түрдегі аномалды ауытқу цепь ауытқушыларына және жүйеге қауіп келтіреді.

Ағымды кесудің салдары

Егер цепь ауытқушы ағымды оның максимумына жеткенде ауытқу қылыса, напряжение тез өседі. Егер бұл напряжение жогалту цепь ауытқушы үшін белгіленген диэлектрикалық қабілеттен артық болса, қайта зажигание пайда болады. Бұл процесс бірнеше рет қайталанып, напряжение жоғары даңқты қайта зажигание арқылы тез өседі. Бұл жоғары даңқты осцилляция цепь параметрлері, цепь құрылымы және цепь ауытқушы дизайны арқылы басқарылады, оның нөлге жетуінен бұрын нақты ағым нөлге жетеді.

Ағымды кесу және мәжбүри кесу арасындағы айырмашылық

• Ағымды кесу: Ағым нөлге жеткенінен бұрын ауытқу қылынғанда, кезекті напряжение жогалту және жоғары даңқты қайта зажигание пайда болады.

• Мәжбүри кесу: Ағым нөлге жеткенінен бұрын, бірақ өте жақын ауытқу қылынғанда, бұл кезекті напряжение жогалту және қайта зажигание пайда болады.

Жүк жағындағы напряжение және TRV-ні салыстыру

Төмендегі диаграмма екі әртүрлі жағдайда жүк жағындағы напряжение және TRV-ні салыстырады:

1. Ағым нөлінде ауытқу: Бұл жағдайда, жүк жағындағы напряжение тез өседі, TRV көрсетілген шектер ішінде қалады, нормалды жүйе қызметін қамтамасыз етеді.

2. Ағым нөлінен бұрын ауытқу (ағымды кесу): Бұл жағдайда, жүк жағындағы напряжение тез өседі, TRV көбейеді, напряжение жогалту және қайта зажигание пайда болады. Бұл мысалдан біреуі екінші жағдай қауіпке алып келеді.

Ағымды кесуді түсіну маңыздылығы

Ағымды кесудің әсерін жақсы түсіну үшін, жүк жағындағы жойылу эффекттерін ескермеу қажет. Ағым нөлінде ауытқу қылынғаннан кейін, жүк жағында сақталған энергия негізінен конденсаторларда болады, напряжение максималды мәнді қабылдайды. Бірақ, егер ағым нөлге жеткенінен бұрын кесілсе, конденсаторлардағы энергия толық түрде жоюлмайды, бұл напряжение тез өсуіне және напряжение жогалту және қайта зажигание пайда болуына әкеледі.

(a) Эквивалентті цепь. (b) Ағым нөлінде арку ауытқу. (c) Ағым нөлінен бұрын арку ауытқу.

Ағымды кесу және жоғары даңқты кезекті өзгерістер

Ағымды кесу жағдайында, ағым нөліне жеткенде арканың стабилдігінің жоғалуы жақын цепь компоненттеріне жоғары даңқты кезекті ағымдарды қол жеткізеді. Бұл жоғары даңқты ағым басқа кіші мощностьлық ағымға қосылады, ол нөлге ауытқу қылынады. Сондықтан:

• Ағым нөліне жеткенде арканың стабилдігі: Ағым нөлге жеткен кезде, арканың стабилдігі жоғалып, жоғары даңқты кезекті ағымдар пайда болады. Бұл ағымдар басқа кіші мощностьлық ағымға қосылады, системаның кезекті жауаптарын қиындатады.

• Жоғары даңқты кезекті ағымдардың әсері: Жоғары даңқты кезекті ағымдардың қол жеткізуі напряжение жогалту және қайта зажиганиеға әкеледі, әсіресе индуктивтік жүктерде. Бұл ағымдардың тез өзгеруінен, олар кішкентай уақыт ішінде өте жоғары напряжение пики пайда болады, бұл системадағы диэлектрикалық материалдарға қауіп келтіреді.

Мәжбүри кесу және оның әсері

Мәжбүри кесу жағдайында, арканың стабилдігі жақын фазалардың осцилляцияларымен қосылатында, ағым нөлге жеткенінен бұрын жоғары даңқты ағымдар пайда болады. Сондықтан:

• Мәжбүри кесудің механизмі: Мәжбүри кесу ағым нөлге жеткенінен бұрын, бірақ өте жақын болғанда пайда болады. Бұл уақытта, арка жақын фазалардың осцилляцияларымен қосылатында, жоғары даңқты ағымдар пайда болады. Бұл системаның стабилдігін қиындатады және қайта зажигание қауіптерін арттырады.

• Байқалған өзгеріс: Мәжбүри кесу ауыз, SF6 және майда газды аркаларда байқалған. Вакуум аркалары да ағымды кесуге өте жауапкершілік береді, себебі вакуум аркасы экстернәл шарттарға өте әсерден, бұл арканың стабилдігін жоғалтады.

Кесу және қайта зажигание себептері

Кесу және қайта зажигание, сол қатар жоғары даңқты осцилляциялық напряжение жогалтулары, негізінен цепь ауытқушыларының дизайнына байланысты. Сондықтан:

• Жоғары дефекттік ағымдар үшін дизайн: Цепь ауытқушылары көбінесе жоғары дефекттік ағымдар үшін құрастырылады. Егер дизайн жоғары ағымдар үшін ғана негізделсе, ол кіші ағымдар үшін де өте әсерлі болып, оларды нөлге жеткенінен бұрын ауытқу қылып көрсетеді.

• Жаман салдары: Бұл дизайн пішімі ағымды кесу және қайта зажиганиеға әкеледі, бұл напряжение жогалту және басқа жеңілім салдарға әкеледі. Мысалы, напряжение жогалту система диэлектрикасын қыбылдай, құралдардың жұмысынан қате пайда болуына немесе олардың өмір уақытын қысқартуына әкеледі.

Цепь ауытқушыларының дизайнын оптимизациялау

Кіші және үлкен ағымдарды бірдей қолдау үшін, цепь ауытқушыларының дизайнында арнайы қасиеттер қосылуы керек, бұл арқылы әртүрлі шарттарда икемді жұмыс істеу қамтамасыз етіледі. Сондықтан, ұсынылатын құралдар:

• Кіші және үлкен ағымдар үшін жетістіктерді бірігу: Цепь ауытқушыларының дизайнында кіші және үлкен ағымдар үшін ұқсастықты қолдау қажет, бір түріне ғана үнемі қолданып, басқасын қысқартуы керек емес. Мысалы, контакт материалдарын, арка жоюу камерасын және басқару стратегияларын өзгерту көмектеседі.

• Жоғары даңқты осцилляцияларды азайту: Дизайнда жоғары даңқты осцилляцияларды азайту қажет, әсіресе ағым нөліне жеткенде. Бұл ұсынылатын демпфер элементтерін енгізу немесе цепь параметрлерін оптимизациялау арқылы жоғары даңқты кезекті ағымдарды басқаруға болады.

• Диэлектрикалық қабілетті жақсарту: Напряжение жогалтуларын басқару үшін, цепь ауытқушыларының диэлектрикалық қабілетіне қауіпсіздікті қамтамасыз ету қажет. Жоғары қабілетті диэлектрикалық материалдарды таңдау және диэлектрикалық құрылымды оптимизациялау әртүрлі шарттарда қамтамасыз етуге көмектеседі.