ಮಧ್ಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡಿಸಿ ಸಾಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳ ಡಿಜೈನ್ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯ

ಮಧ್ಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಸ್ಥಿರ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳು ಹೇಗೆ ಪ್ರಚಲಿತವಾಗುತ್ತವೆ:
ಸಾಂದ್ರತೆ ಡಿಸಿ ಬ್ರೇಕರ್ ದೋಷ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಶಕ್ತಿ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಸಾಂದ್ರತೆ ಡಿಸಿ ಬ್ರೇಕರಿನ ಸರಳ ಟೋಪೊಲಜಿಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 1 ರಲ್ಲಿ ದೃಶ್ಯಗೊಂಡಿದೆ. ನಾಲ್ಕು ಡೈಓಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ಒಂದು IGCT ಪ್ರಮುಖ ಕಣ್ವಾನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, ಅದರಲ್ಲಿ ದೋಷದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಲೈನ್ ಇಂಡಕ್ಟೆನ್ಸ್ ನ್ನು ವಿಲೀನಗೊಳಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಸರ್ಜ್ ಆರೆಸ್ಟರ್ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಡಿಸಿ ಬ್ರೇಕರ್ ಟ್ರಿಪ್ ಮಾಡಲಾಗಿರುವಾಗ, IGCT ಅನ್ನು ಬಂದು ತೆರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಂಡಕ್ಟಿವ್ವಾಗಿ ನಿಂತಿರುವ ಶಕ್ತಿಯ ಕಾರಣದಿಂದ, ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ಗಳ ಮೇಲೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ದೊಡ್ಡ ಗತಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸರ್ಜ್ ಆರೆಸ್ಟರ್ ವಿದ್ಯುತ್ ನಡೆಯುವ ಮೊದಲು ಆರಂಭಿಸುತ್ತದೆ. ಲೈನ್ ಇಂಡಕ್ಟೆನ್ಸ್ ನ್ನು ವಿಲೀನಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಸರ್ಜ್ ಆರೆಸ್ಟರ್ ಯಾವುದೇ ದೋಷದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಗ್ರಿಡ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ಇದರ ಮೂಲಕ, ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ಗಳು ಸರ್ಜ್ ಆರೆಸ್ಟರ್ ಯನ್ನು ಸಹ ನೀಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಂದ್ರತೆ ಡಿಸಿ ಬ್ರೇಕರ್ ಯ ಪ್ರಮುಖ ಗುಣಗಳು ದ್ರುತ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಗತಿ ಮತ್ತು ಚಲಿಸುವ ಭಾಗಗಳು ಇರುವುದಿಲ್ಲ. ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ಗಳು ಪ್ರಮುಖ ಕಣ್ವಾನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವುದರಿಂದ, ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ನಷ್ಟಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ.

ಚಿತ್ರ 1: ಸಾಂದ್ರತೆ ಸ್ಥಿರ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ ಯ ಸರಳ ಡಿಸೈನ್

ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳು ಸಾಂದ್ರತೆ ಸ್ವಿಚ್ ಮೇಲೆ ಮಾತ್ರ ನಿಮ್ನ ಭಾರ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಆರ್ಕ್ ತೆರೆದು ಹೋಗಿರುವಾಗ, ಲೈನ್ ಇಂಡಕ್ಟೆನ್ಸ್ ನಲ್ಲಿ ನಿಂತಿರುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿಲೀನಗೊಳಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಇನ್ನೊಂದು ಮೆಕಾನಿಸಮ್ ಅಗತ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಮಾಂತರವಾಗಿ ನಡೆಯುವ ಮೆಟಲ್-ಒಕ್ಸೈಡ್ ವೇರಿಸ್ಟರ್ (MOV) ಮೂಲಕ ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. MOV ಯು ವೋಲ್ಟೇಜ್/ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ವಯ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದ ಎನ್ನಬಿದಿಯ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಅದರ ಪ್ರತಿರೋಧ ಉನ್ನತವಾಗಿರುವಾಗ (ವಿದ್ಯುತ್ ಚಲನೆಯನ್ನು ಮುಕ್ತ ಮಾರ್ಗದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ) ಅದರ ಮೇಲೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ್ನು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಎಳೆದುಕೊಂಡಾಗ, ಅದರ ಪ್ರತಿರೋಧ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಉಪಕರಣದ ಮೂಲಕ ಚಲನೆ ನಡೆಯುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಚಲನೆಯಾದಾಗ, MOV ಅನ್ನು ಅದರ ಮೇಲೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ್ನು ಸ್ಥಿರ ಮೌಲ್ಯದಲ್ಲಿ ಕೊನೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ಈ ರೀತಿಯ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಉನ್ನತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯ ಸಂರಕ್ಷಕ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಂವೇಧಿ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಸುರಕ್ಷಾ ಉಪಕರಣ ಎಂದು ಸಾಧಾರಣವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಎರಡು ದ್ವಿ-ದಿಕ್ಕೋನದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ ಟೋಪೊಲಜಿಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ದೃಶ್ಯಗೊಂಡಿದೆ. ಬ್ರೇಕರ್ ಮುಚ್ಚಿದಾಗ, ಎರಡು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿ, ಎರಡು ದಿಕ್ಕೋನದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಲನೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಎರಡು ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ಬಂದು ತೆರಿಸಿ, ಉಪಕರಣಗಳ ಮೇಲೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮತ್ತು MOV ವಿದ್ಯುತ್ ಚಲನೆಯನ್ನು ಆರಂಭಿಸಿ ಉಪಕರಣಗಳ ಮೇಲೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ್ನು ಕೊನೆಗೊಳಿಸಲು. ವಿದ್ಯುತ್ ಚಲನೆಯಾದ MOV ಲೈನ್ ಇಂಡಕ್ಟೆನ್ಸ್ ನಲ್ಲಿ ನಿಂತಿರುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿಲೀನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 2 (a) ರಲ್ಲಿ IGCT ಗಳನ್ನು ದೃಶ್ಯಗೊಂಡಿದ್ದು, ಹಿಂದಿನ ಡಿಸೈನ್ ಗಳಲ್ಲಿ GTO ಗಳನ್ನು ಅದೇ ಸರ್ಕಿಟ್ ಟೋಪೊಲಜಿಯ ಮೇಲೆ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.

 
ಚಿತ್ರ 2  a) IGCT ಆಧಾರದ ಸರಳ ದ್ವಿ-ದಿಕ್ಕೋನದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್, (b) IGBT ಆಧಾರದ ಸರಳ ದ್ವಿ-ದಿಕ್ಕೋನದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್

ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿ ಮಧ್ಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಈ ಧಾರಣೆಯನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಹಲವಾರು ವಿಕಲ್ಪ ದೃಶ್ಯಗೊಂಡಿದೆ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, ಸಾಂದ್ರತೆ ಬ್ರೇಕರ್ ಯ ಮೊತ್ತದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಹಿಷ್ಣುತೆ ಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಹಲವು ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ಸರಣಿಯಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರಮುಖ ಬ್ರೇಕಿಂಗ್ ಸ್ವಿಚ್ ಗಳ ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ಮುಂದಿನ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಡೈಓಡ್ಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ IGCT ಮತ್ತು GTO ಗಳಂತಹ ಮೌಜುವ ಉಪಕರಣಗಳು ಪರಿಮಿತ ಮುಂದಿನ ಸ್ಥಿತಿ ಸಹಿಷ್ಣುತೆ ಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಚಿತ್ರ 3 (c) ರಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿರುವ ಸರ್ಕಿಟ್ ಗೆ GTO ಆಧಾರದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ಬಂದು ತೆರಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡುವುದಕ್ಕೆ ಸಮಾಂತರವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಿರುವ RC ಸ್ನಬ್ಬರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದಾದ ಎರಡು ಆಕರ್ಷಕ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಮೊದಲನೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಸಮಾಂತರವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಿರುವ ಪ್ರತಿರೋಧಕ ಉಂಟಾಗಿದೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ದೋಷ ವಿದ್ಯುತ್ ನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಕಾರ್ಯಕಾಲದಲ್ಲಿ, ಈ ಪ್ರತಿರೋಧಕವನ್ನು ಪ್ರಮುಖ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಸ್ವಿಚ್ ಗಳು ಮುಚ್ಚಿ ತೆರಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದ ಬ್ರೇಕರ್ ಯ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ನಷ್ಟಗಳು ಉಂಟಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಎರಡನೆ, ಶಾರೀರಿಕ ವಿಲೀನಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ನೀಡಲು ಸರಣಿಯಾಗಿ ಜೋಡಿಸಿರುವ ಮೆಕಾನಿಕಲ್ ಸ್ವಿಚ್ ಉಂಟಾಗಿದೆ.
ಈ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ದೃಶ್ಯಗೊಂಡಿರುವ ಡಿಸೈನ್ ಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಏಸಿ ವಿದ್ಯುತ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಈ ಡಿಸೈನ್ ಗಳನ್ನು ಡಿಸಿ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಸ್ವಲ್ಪ ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು.

 
ಚಿತ್ರ 3: a) IGCT ಆಧಾರದ ಮಧ್ಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ದ್ವಿ-ದಿಕ್ಕೋನದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್, (b) IGCT ಆಧಾರದ ಮಧ್ಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ದ್ವಿ-ದಿಕ್ಕೋನದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್, (c) GTO ಆಧಾರದ ದ್ವಿ-ದಿಕ್ಕೋನದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್

ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ ಯ ಸರಳೀಕೃತ ಬ್ಲಾಕ್ ಚಿತ್ರವನ್ನು ಚಿತ್ರ 4 ರಲ್ಲಿ ದೃಶ್ಯಗೊಂಡಿದೆ. ಸಾಂದ್ರತೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಉಪಕರಣವು ಡಿಸಿ ಬಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ್ನು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿ ಹಾಂಡೆಲ್ ಮಾಡುವುದಕ್ಕೆ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಉಪಕರಣಗಳ ಸರಣಿಯಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸ್ವಿಚ್ ಗಳನ್ನು ಸಮನ್ವಯಿತವಾಗಿ ಮುಚ್ಚಿ ತೆರಿಸುವುದಕ್ಕೆ ವೇಗದ ಸಮನ್ವಯಿತ ವಿಲೋಮ ಸಮಯ ನಿಯಂತ್ರಕವು ಗೇಟ್ ಡ್ರೈವ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ವೇಗದ ವಿಲೋಮ ಸಮಯ ನಿಯಂತ್ರಕವು ಮಾನುಯಲ್ ಇನ್ಪುಟ್, ನೆಟ್ವರ್ಕ್ ನಲ್ಲಿನ ಇತರ ಬ್ರೇಕರ್ ಗಳಿಂದ, ಅಥವಾ ಸ್ಥಳೀಯ ದೋಷ ವಿದ್ಯುತ್ ನ್ನು ಗುರುತಿಸುವ ವೇಗದ ಸೆನ್ಸರ್ ಗಳಿಂದ ಆದೇಶಗಳನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ವಿಲೋಮ ಟ್ರಿಪ್ ಸಮಯ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೀಮೆಯನ್ನು ಪ್ರಾಪಿಸಿದಾಗ ವೇಗದ ನಿಮಿಷದ ಟ್ರಿಪ್ ನ್ನು ವಿಲೋಮ ಸಮಯ ನಿಯಂತ್ರಕವು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಈ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣ ಪರಿಮಾಣಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಬ್ರೇಕರ್ ಯ ಸ್ಥಾನಕ್ಕೆ ಅನುಸಾರವಾಗಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಬದಲಿಸಬಹುದು, ದೋಷ ಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗೆ ಕ್ರಮಾನುಗತ, ಸ್ಥಿರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನೀಡುತ್ತದೆ.

 
ಚಿತ್ರ 4: ಸಾಧಾರಣ MVDC ಸಾಂದ್ರತೆ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ ಯ ಸರಳೀಕೃತ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಚಿತ್ರ

ಸಾಂದ್ರತೆ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಉಪಕರಣವು ಸಂಪೂರ್ಣ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ ಯ ಸಂಕಲನದ ಪ್ರಮುಖ ಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ವೇಗದ ದೋಷ ಸುರಕ್ಷಾ ಮತ್ತು ವಿಲೀನಗೊಳಿಸುವಿಕೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ಸರ್ಕಿಟ್ ಬ್ರೇಕರ್ ಯ ಸಂಕಲನದು ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ ಅಥವಾ ಸೇವೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಶಾಂತವಾಗಿ ವಿಲೀನಗೊಳಿಸುವ ಮೋಷನ್ ಸ್ವಿಚ್ ನ್ನು ನೀಡಬೇಕು.
8 MW ಲೋಡ್ ಸ್ತರದ ಸರ್ಕಿಟ್ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಉಪಕರಣಕ್ಕೆ ಒಂದು ಪ್ರಾರಂಭಿಕ ಲೇಯಾאוט್ ಫೋಟೋ 1 ರಲ್ಲಿ ದೃಶ್ಯಗೊಂಡಿದೆ. ಈ ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಉಪಕರಣವು
ಆರು 4,500 V IGBTs (CM900HB-66H) ಗಳನ್ನು ಸರಣಿಯಾಗಿ ಜೋಡಿಸಿರುವುದು. 8 MW ಅನ್ತರ್ಪಡಿಸುವ ಉಪಕರಣವು
ಎಂದು ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ ಪ್ರಾಕೃತಿಕ ಮಾನ