Volt tal-Liġi Temporanea ta’ Rikuperazzjoni (TRV) fl-Interruzzjoni ta’ Kurrenti Induttivi Żgħar minn Ċirkuwit Brakers
Analizz għal Fenomeni Transjentji f'Sistemi Lineari bl-Użu tal-Prinċipju tal-Superpożizzjoni
Fianalizz għal fenomeni transjentji mhumxa minn operazzjonijiet ta' switch fil-sistemi lineari, il-prinċipju tal-superpożizzjoni huwa strument potenz. Billi tikkombini s-soluzzjoni stabbli li kellha qabel l-operazzjoni ta' open-circuit mal-risposti transjenti indotti minn sorgenti ta' vottagġ short-circuit u sorgenti ta' kurrent open-circuit, u billi tikkonsidra l-kurrent inġettat permezz tal-kontatti tas-switch, tista' tiġi ottienta descrizzjoni komprensiva tal-proċess tas-switching.
Analizz Transjenti ta' Operazzjonijiet ta' Open-Circuit
Waqt operazzjoni ta' open-circuit, il-kurrent li jirriman fl-kontatti tas-switch għandu jsilġu zero wara l-operazzjoni. Għalhekk, il-kurrent inġettat fis-sistema għandu ikun identiku mal-kurrent li kellih irriman fl-kontatti tas-switch qabel l-operazzjoni. Meta l-kontatti tas-switch bdejkom jiġixxew, vottagġ transjenti ta' riprija (TRV) jissolvi immediatament bejn il-kontatti. Il-TRV jappar jiddiwar meta l-kurrent isilġu zero u tipikalment jidher għal millisekondi fis-sistemi reali. Fis-sistemi tal-kurrent prattika, il-karatteristiċi tal-TRV huma essenzjali għall-prestazzjoni u raffiċienza tal-circuit breakers.
L-Importanza tal-Votagġ Transjenti ta' Riprija (TRV)
Komprensizzjoni approfondita tal-fenomeni transjenti assoċjati mal-operazzjonijiet tal-circuit breakers fis-sistemi tal-kurrent tista' tibdil b'signifikanza l-prattikijiet tat-testejj u taraġġi r-raffiċienza tal-materjal tas-switching. L-standards specifiku valuri karatteristiċi mhux rekommandati għal simulazzjoni tal-TRV, li jagħti l-inġinieri l-għażla aħjar biex ipprevedu u jiddisegnu s-silġ tal-dispożitivi tas-switching.
Tipi Differenti ta' Switching tal-Circuit
Il-diagramm li jmiss illustra l-TRV fuq il-kontatti tal-circuit breaker meta jinterrompi l-kurrent fi dawk circuits ħafna simpliċi. Kull kazz jilgħaq għal waveforms differenti, skont in-natura tal-circuit:
Carikk Resistenzi: Għal carikki resistenzi, il-kurrent isilġu zero veloċement wara l-operazzjoni tas-switching, li titgħalbel waveform relativament smudika tal-TRV.
Carikk Induttivi: Għal carikki induttivi, il-votagġ fuq l-induttur irraggiex il-valur massimu meta l-kurrent isilġu zero. Skont li l-induttur jistokka energija, li għandha tkun dissipata permezz ta' komponenti oħra (bħal capacitors), jissolvu oscillazzjonijiet. Dawn l-oscillazzjonijiet huma mgħassrin minn trasferiment tal-energija bejn l-induttur u l-capacitor.
Carikk Capacitivi: Għal carikki capacitivi, il-kurrent jniqsu gradwalment wara l-operazzjoni tas-switching, waqt li l-votagġ jirraba rapidament. Il-waveform tal-TRV tipikalment jippermett pulse ta' votagġ fast-rising.
Interrupzzjoni ta' Kurrents Żgħar u Fenomeni ta' Chopping tal-Kurrent
Fis-sistemi tal-kurrent, l-interrupzzjoni ta' kurrents żgħar tista' tigħadil għal fenomeni magħrufa bħala chopping tal-kurrent u virtual chopping. Dawn il-fenomeni għandhom impatt signifikanti fuq il-votagġ transjenti ta' riprija (TRV) u jistgħu jilgħqu għal overvoltage u problemi ta' reignition.
Interrupzzjoni Normali vs. Chopping tal-Kurrent
Interrupzzjoni Normali: Meta l-kurrent jiġi interrottu naturalment fuq il-punt ta' zero crossing, dan huwa l-operazzjoni tas-switching ideali. Fl-kaz din, l-TRV tipikalment tirdiem f'limits speċifikati, u ma jkunx overvoltage jew reignition.
Chopping tal-Kurrent: Jekk l-kurrent jiġi interrottu prematurament qabel ma rriġġel zero, dan il-fenomen huwa magħruf bħala chopping tal-kurrent. L-interrupzzjoni subbita tal-kurrent tigħadil għal overvoltages transjenti, li jistgħu jkunu għal reignition ta' high-frequency. Dan it-tip ta' interrupzzjoni abnormali jipperikolu l-circuit breaker u s-sistema.
Konsekwenzji tal-Chopping tal-Kurrent
Meta circuit breaker jiġi interrottu l-kurrent qrib il-punt massimu, il-votagġ jirraba quasi immediatament. Jekk dan l-overvoltage jisbarra l-forza dielettrika speċifikata għal circuit breaker, reignition jiġi. Meta dan il-proċess jittieħed mara kbira, il-votagġ jirraba rapidament għal high-frequency reignition. Din l-oscillazzjoni ta' high-frequency hija kontroljata mill-parametri elektriki tas-sistema, konfigurazzjoni tas-sistema, u design tal-circuit breaker, li jilgħablu għal zero crossing qabel ma l-kurrent ta' power frequency jirriġġel zero.
Differenza Bejn Chopping tal-Kurrent u Virtual Chopping
Chopping tal-Kurrent: Jissolvi meta l-kurrent jiġi interrottu qabel ma rriġġel zero, li tigħadil għal overvoltage transjenti u reignition ta' high-frequency.
Virtual Chopping: Jissolvi meta l-kurrent jiġi interrottu qabel ma rriġġel zero, anki huwa ħafna qrib zero. Dan jista' jkun għal overvoltage żgħir u reignition.
Komparazzjoni bejn Votagġ tal-Load Side u TRV
Il-diagramm li jmiss jikkonfronta l-votagġ tal-load side u l-TRV fit-tnejn scenari differenti:
Interrupzzjoni fuq il-Punt ta' Zero Current: Fl-kaz din, l-votagġ tal-load side jirraba steady, u l-TRV tirdiem f'limits speċifikati, li jasigura l-operazzjoni normali tas-sistema.
Interrupzzjoni Qabel il-Punt ta' Zero Current (Chopping tal-Kurrent): Hawn, l-votagġ tal-load side jirraba rapidament, u l-TRV jirraba signifikantament, li jistgħu jkunu għal overvoltage u reignition. Huwa ċar mill-eżempju dan li s-sena t-tieni hi aktar severa.
L-Importanza ta' Komprensizzjoni tal-Chopping tal-Kurrent
Biex tkun aħjar komprensizzjoni tal-impatt tal-chopping tal-kurrent, kunsidera l-efetti tal-load-side losses. Wara l-kurrent jiġi interrottu fuq il-punt ta' zero, l-energija storjata fuq il-load side hija primarjament fil-capacitors, fejn il-votagġ jirraggi l-valur massimu. Iva, jekk l-kurrent jiġi choppat qabel ma rriġġel zero, l-energija fil-capacitors ma tistax tkun dissipated kemm huwa dovut, li titgħalbel rise rapid tal-votagġ u problema ta' overvoltage u reignition.
(a) Circuit Ekwivalent. (b) Interrupzzjoni tal-Arc fuq il-Punt ta' Zero Current. (c) Interrupzzjoni tal-Arc Qabel il-Punt ta' Zero Current.
Chopping tal-Kurrent u Fenomeni Transjenti ta' High-Frequency
Fl-kaz ta' chopping tal-kurrent, l-instabilità tal-arc qrib il-punt ta' zero current tista' tigħadil għal kurrents transjenti ta' high-frequency li jirriman fil-komponents tal-network adjacenti. Dan il-kurrent ta' high-frequency jikkostru fuq l-kurrent ta' power frequency żgħir, li huwa effettivament choppat għal zero. Speċifikament:
Instabilità tal-Arc Qrib il-Punt ta' Zero Current: Meta l-kurrent jirrigel zero, l-arc jista' jivvjaġġa instabilità, li jgħadil għal kurrents transjenti ta' high-frequency. Dawn il-kurrents superimpose fuq l-kurrent ta' power frequency żgħir, li jkomplika akkor l-rezultat transjenti tas-sistema.
Impatt tal-Kurrents Transjenti ta' High-Frequency: Il-presenza ta' kurrents transjenti ta' high-frequency tista' tigħadil għal overvoltage u reignition, speċjalment fil-carikki induttivi. Għal l-ebdaħ tad-dinja f'dawn il-kurrents, dawn jistgħu jipprodusaw votagġi peaks ħafna altef f'ħin qasir, li jipperikolu l-materiali tal-insulation tas-sistema.
Virtual Chopping u l-Iffetti Tagħhom
Fl-kaz ta' virtual chopping, l-instabilità tal-arc tinsabbaħ mill-oscillazzjonijiet mal-phases adjacenti, li jgħadil għal kurrents ta' high-frequency anki qabel ma l-kurrent rriġġel zero. Speċifikament:
Mekkanismu tal-Virtual Chopping: Il-virtual chopping tipikalment jissolvi meta l-kurrent huwa qrib imma ma rriġġelx zero. Fl-istessa punt, l-arc jista' jinteragi mal-oscillazzjonijiet mill-phases adjacenti, li jgħadil għal kurrents ta' high-frequency. Dan jinstabbi l-iżsens tas-sistema u jżid l-risk ta' reignition.
Fenomenu Osservat: Il-virtual chopping ġiet osservat fi arcs gassosi fl-air, SF6, u l-oil. Il-arcs fi ambienti ta' vacuum huma ukoll sensibbli għal chopping tal-kurrent minħabba li l-arc fi ambienti ta' vacuum huwa iktar susettibbli għal kondizzjonijiet esterni, li jżid l-instabilità.
Kausi tal-Chopping u Reignition
Il-fenomeni tal-chopping u reignition, flimkien mal-overvoltages oscillatori ta' high-frequency, huma attribuiti lill-design tal-circuit breaker. Speċifikament:
Design għal Kurrents Fault Kbir: Il-circuit breakers solitament huma disegnati biex jaffrontaw kurrents fault kbir. Jekk id-design jikkonsidra biss l-effektività għal kurrents kbir, huwa jista' jkun ugwalment effettiv għal kurrents żgħar, jerga' jinterrompethom qabel il-zero crossing naturali tagħhom.
Konsekwenzji Negativi: Din id-drittiera tad-design tista' tigħadil għal chopping tal-kurrent u reignition, li jkunu għal overvoltage u effetti indesiderati oħra. Pereżempju, l-overvoltage tista' tixxerra l-insulation tas-sistema, li tigħadil għal fall tal-equipment jew lifespan qasir.
Optimizzazzjoni tad-Design tal-Circuit Breaker
Biex taffronta kurrents żgħar u kbir, id-design tal-circuit breaker għandu jinkludi karatteristiċi multipli biex isigura prestazzjoni raffiċjenti taħt kondizzjonijiet diversi. Ir-rekommandazzjonijiet speċifiċi inkluđu:
Balanzjazzjoni tal-Prestazzjoni għal Kurrents Żgħar u Kbira: Id-design tal-circuit breaker għandu jikkonsidra kurrents żgħar u kbira, jvitja l-over-optimizazzjoni għal tip wieħed f'sod tax-xiex l-ieħor. Pereżempju, t-taġġustament tal-materiali tal-kontatti, id-design tal-ark extinguishing chamber, u strategiji tal-kontroll jistgħu jilgħablu sabiex jbalanza l-prestazzjoni permezz ta' livelli differenti tal-kurrent.
Riduzzjoni tal-Oscillazzjonijiet ta' High-Frequency: Id-design għandu jassebta biex jnimmeta l-oscillazzjonijiet ta' high-frequency, speċjalment qrib il-punt ta' zero current. Dan jista' jingħadil permezz ta' introduzzjoni ta' elementi ta' damping adekvati jew optimizzazzjoni ta' parametri tas-circuit biex jissopressu l-kurrents transjenti ta' high-frequency.
Ardgħa tal-Performance tal-Insulation: Biex taffronta l-overvoltages possibili, id-design tal-insulation tal-circuit breaker għandu jkun provvist bi-forza dielettrika suffiċjenti. Is-scelta ta' materiali tal-insulation ta' high-performance u l-optimizzazzjoni tas-struttura tal-insulation jistgħu jisiguru l-insulation raffiċjenti anki taħt kondizzjonijiet ekstremi.
