Välise püstituspaigaga vakuumkatkisuu tehnoloogilised omadused ja konstruktsioonilised lahendused
Aastatel 2009 kuni 2010 oli Riiklik Võrk intelligentsi võrgu planeerimise pilootfases, keskendudes tugeva intelligentsi võrgu arendamisplaanide väljatöötamisele, olulistele tehnoloogiatele ja seadmete tootmisele ning erinevate sektorite pilootprojektide läbiviimisele. Periood 2011–2015 märgistab täispindalikku ehituse fasi, kus algatasid operatsioonilise kontrolli ja interaktiivse teenindussüsteemi intelligentsi võrguks, saavutati olulised läbimurded olulistes tehnoloogiates ja seadmetes, mis viis nende laialdasemale kasutuselevõttu.
Aastatel 2016–2020 astus sisse juhtivuse ja uuendamise fasa, kus ühtne ja tugev intelligentsi võrk oli täielikult luudud, ja tehnoloogiad ja seadmed jõudsid rahvusvahelisele arenenud tasemele. Siis suurenes võrgu võime ressursside optimeeritud jagamiseks oluliselt. Rahvusliku intelligentsi võrgu arengueesmärkide vastamiseks on peamiste võrkudele paigaldatud vabas õhus asuvad vakuumlülited nõutud saavutama mikroarvuti põhine tundlik inteligentne kaitse, mis tähendab madala minimaalse esmane töövoogu väärtust.
Seega, lisaks igale kolmele fazele, mis on varustatud eraldi erinevuse kaitsega arvutiga, on vaja vabas õhus asuvaid vakuumlüliteid varustada mikroarvuti kaitsega jääkvoolu arvutiga, et pakkuda täpset lekkekaitset mikroarvutile. Traditsioonilised jääkvoolu arvutid on suured, rasvad ja vähe täpsed.
Piiritletud paigaldusruumi ja pika sekundaarsete juhtmete mõju tõttu ei saa need enamasti rahuldada mikroarvuti kaitse nõuded vabas õhus asuvatele vakuumlülitele. Praegu on kõik vabas õhus asuvad lülitid, mis rahuldavad rahvusliku intelligentsi võrgu nõudeid, välismaiste ettevõtete toodetud, mis tuletab kallikult. Rahvusliku intelligentsi võrgu arengunõuete vastamiseks on vaja arendada vabas õhus asuvaid lülitte, mis rahuldavad rahvusliku intelligentsi võrgu vajadusi.
Praegu on meie peamine tehniline väljakutse arendada mikroarvuti kaitsega jääkvoolu arvutid, mis sobivad nendega koos kasutamiseks, rahuldades väikest paigaldusruumi, tundliku lekke mikroarvuti kaitse ja täpse töö nõuded, ja esimesena saavutada mikroarvuti kaitsega jääkvoolu arvutite lokaliseerimine.
Jääkvoolu arvutite rakendused ja omadusnõuded mikroarvuti kaitseks
Jääkvoolu arvut (nulljärjestusliku voolu arvut) on spetsiaalselt disainitud voolu arvut, mis on mõeldud jääkvoolu (nulljärjestusliku voolu) teisendamiseks. See kasutatakse ühefaasi maandamiskaitseks neutraali-isoleeritud süsteemides. Kolm faasi joont läbib samaaegselt arvuti tuumakere akna, moodustades arvuti esmane keeri.
Kui süsteem töötab normaalselt, on kolme faasi voolu fasorsumma null, ja jääkvoolu arvuti sekundaarsest poolest ei ole väljundit. Kui mingis joonis esineb ühefaasilise maandamisvigade, jõuab jääkvoolu arvuti esmane vool relviliini või mikroarvuti kaitse minimaalse töövoo väärtuseni, käivitades kaitse seadme.
Muul juhul jääb see passiivsesse seisundisse. Traditsioonilistes jääkvoolu arvutites on sekundaarne pooleli otseühenduses relviga. Kuna arvuti esmane keeri keerete arv on tavaliselt 1, on sekundaarse keeri keerete arv väga väike. Traditsiooniliste jääkvoolu arvutite esmane töövoo vähim väärtus on tavaliselt 2,4A kuni 10A, ja traditsiooniliste jääkvoolu arvutite esmane töövoo nominalväärtus valitakse tavaliselt 15A kuni 300A vahemikus. Täpsuse nõueteks on arvuti tuuma risti lõige suurem, mis tuletab suure suuruse, rasva kaalu, madala täpsuse ja väikest sekundaarset laadi.
Kui vigase vool on väiksem kui 2,4A, on traditsioonilise arvuti väljundvool mitte piisav relvi käivitamiseks, lootes "surma piirkonda". Seega, et arvuti saaks anda täpset kaitset mikroarvutil laia töövoolu vahemikus ilma surma piirkonnata, on vaja disainida eriline jääkvoolu arvut, mis sobib koos mikroarvuti kaitsega.
Lüliti piiritletud paigaldusruumi tõttu peab mikroarvuti kaitsega kasutatav eriline jääkvoolu arvut olema väike suuruse ja kaalu poolest, samuti nõutakse kõrget täpsust sekundaarsete väljundide ja suurt sekundaarset laadi. Tavaliselt on arvuti esmane töövool vaja olla 0,2A kuni 10A vahemikus. Kui arvuti saab tagada head lineaarsuse ja tundlikkuse suure sekundaarlaadi väljundil, saab see rahuldada mikroarvuti kaitse nõuded ja vältida "surma piirkonna" tekkimist.
Mikroarvuti kaitseks jääkvoolu arvutite struktuuri disain
Arvuti nimiajalise laadinõude parameetrite valik
Vabas õhus asuvad vakuumlülited on tavaliselt paigaldatud vabas õhus ja on kaugel toetavatest automaatide seadmetest. Kuid mikroarvuti kaitse enda jaoks nõutav laad on väga väike. Jääkvoolu arvuti disainimisel peab arvuti nimiajaline laad peamiselt arvesse võtma arvuti sekundaarse joonte laadi. Kuna mikroarvuti kaitse seade on tavaliselt kaugel vabas õhus asuvast lülitest, valitakse arvuti nimiajaline laad tavaliselt suurem, maksimumini umbes 200Ω (see laad saab määrata kasutaja tegeliku olukorra järgi).
Esmane ja sekundaarne keeri keerete arvu, tuuma kuju ja materjali valik
Mikroarvuti kaitseks jääkvoolu arvutid nõuavad äärmiselt kõrget tundlikkust ja peavad reageerima kiiresti ja täpselt. Tundlikkus viitab arvuti sekundaarse keeri võimet reageerida lekekvorile, mida saab kirjeldada järgmiselt: kindla lekekvoriga, mida kõrgem on erinevate arvutite induktiivne elektromotiivne jõud, seda kõrgem on nende tundlikkus.
Tundlikkus on seotud arvuti esmane ja sekundaarne keeri keerete arvuga. Mida rohkem on sekundaarse keeri keerete arv, seda kõrgem on tundlikkus. Jääkvoolu arvut on otse paigaldatud kolmele faasi esmane joonte, ja esmane joon on kaitstud joon, mille esmane keerete arv on 1. Esmane keerete arvu suurendamine ei ole praktikas.
Sekundaarse keeri induktiivne elektromotiivne jõud, U2=4,44f⋅N2⋅μ⋅I1⋅S, kus:
I1 esindab nominaalset esmane voolu.
S on tuuma risti lõike pindala.
muis on magneetiline permeabelsus.
f on sagedus.
N2 on sekundaarse keeri keerete arv.
Valemist nähtub, et arvuti paigalduskohta piiritletud tõttu ei saa arvuti välimõõtud olla väga suured. Seega on arvuti tuuma risti lõike pindala suhteliselt väike. Arvuti tundlikkuse tõstmiseks on vaja kas suurendada sekundaarse keeri keerete arvu või parandada arvuti tuuma magneetilist permeabelsust.
Vabas õhus asuvate lülitete esmane töövool on põhiliselt 630A või väiksem. Arvuti tuuma väike risti lõike pindala tõttu, et tagada kõrge tundlikkus, on kogemuste kaudu sekundaarse keeri keerete arv algselt määratud 1500 kuni 2000 keerete vahemikus. Konkreetsed keerete arv saab määrata vastavalt sekundaarsete laadi ja arvuti sekundaarsete väljundvoolu, mida mikroarvuti nõuab.
Kui on määratud tuuma risti lõike pindala, keerete arv ja sekundaarne laad, siis parameeter, mis mõjutab arvuti sekundaarset induktiivset elektromotiivset jõudu (ehk tundlikkust), on ainult seotud arvuti tuuma magneetilise permeabelsusega. Seega on arvuti tuuma kasutatava materjali määramine oluline. Hiljem mainitud arvuti lineaarsus ja jääkkiirgused on ka tihe seoses arvuti tuuma materjaliga.
Tabeli 1 andmete analüüsimisel nähtub, et nanokristallne alliaan ja Metglasil on kõrgeim magneetiline permeabelsus. Kuid Metglasil on suhteliselt madal täitmise induktsiooni intensiivsus ja turul on see ka kallis. Üldiselt arvestades, eelistame nanokristallset alliaani materjalina.Arvuti tundlikkus on mitte ainult proportsionaalne arvuti tuuma magneetilise permeabelsusega, vaid on ka otse seotud arvuti tuuma kuju ja magneetringi pikkusega.
Üldiselt, kuna arvuti tuuma tugevamate materjalide abil tundlikkust suurendatakse, püüame ka võimalikult lühendada arvuti tuuma magneetringi, et vähendada magneetilist lekke ja tagada arvuti tuuma kasutamise efektiivsust. Tavaliselt on ringi kujuline tuum magneetiringi lühim. Kuid kuna vabas õhus asuvate lülitete kolm faasi esmane joon on üheaegselt üksteise kõrval, siis ruumi lubamisel peaks tuum olema ellipsi kujuline, mis on disainitud vastavalt lülitete kolme faasi esmane joonte paigutusele ja vahemikule. Arvuti kujundus ja selle positsiooniline suhe esmane joonega on näha Joonis 1.
Jääkvoolu arvut peaks kiiresti reageerima võrgu ebatavaliste lekekvoridele ja pakkuda mikroarvuti kaitse seadmele tegevuskäivitavat pingesignaali. Arvut peab olema hea lineaarsusega, et õigesti kajastada võrgu töötingimust. Lineaarsus tähendab, et sisendi voolu muutuse ja väljundi pingemuutuse suhe on konstant, nagu näidatud Joonis 2.
arvuti on ainult seotud arvuti tuuma magneetilise permeabelsusega. Seega on arvuti tuuma kasutatava materjali määramine oluline. Hiljem mainitud arvuti lineaarsus ja jääkkiirgused on ka tihe seoses arvuti tuuma materjaliga.
Võrgus on tavaliselt nõutud, et lülitete esmane töövool oleks alla 10A. Seega, tavaliselt nõutakse, et kui arvuti esmane vool on alla 10A, siis parem on, kui sisendi voolu muutuse ja väljundi pingemuutuse suhe on lineaarne, et rahuldada kasutamise nõudeid. Arvuti lineaarsuse nõudeks on vaja mitmesid testide.
Kindla arvuti tuuma magneetilise permeabelsuse ja sekundaarsete laadi korral saab arvuti väljundpinge lineaarsust tagada, korrigeerides arvuti tuuma risti lõike pindala või sekundaarse keeri keerete arvu. Kuid tegelikes võrkudes on sageli teisi tegureid, mis mõjutavad arvuti võimet pakkuda täpset pingesignaali mikroarvuti kaitse seadmele.
Kui arvutit paigaldatakse, tuleb see hüljata üheaegselt kolmele faasi joonte, mis on üksteise kõrval. Kui esmane joon läbib nominalvoolu, hakkab jääkvoolu arvut kannatama kolme faasi voolude poolt genereeritud magneetväliste mõju, ja arvuti tuuma osaliselt magneetfluxe tihedus suureneb. Kui osaliselt tuuma osa ületab täitmise, halveneb arvuti lineaarsus, mille tulemuseks on, et sekundaarne väljundvool muutub tõsiselt. See võib põhjustada mikroarvuti kaitse seadme vale toimimise või mitte toimimise.
Tegelikus töös, pärast jääkvoolu arvuti suure maandamisvoolu mõju, ja pärast kaitse toimimist ja energiatagastamist jätkusuhteliseks tööks, kui arvuti tehnilised parameetrid ei saa naasta mõju enneoleva staatuse, ehk arvuti tuumas on jääkkiirgus, mille tulemuseks on, et järgmine lekkekaitse seade ei saa õigesti toimida.
Selle jääkvoolu arvuti disainimisel tuleb jälgida järgmist:
Tuuma peaks olema valmistatud nanokristallsest alliaanist, mis on kõrge magneetilise permeabelsuse ja madala jääkkiirgusega. See materjal on hea ülekoormuse omadusega ja võib lihtsalt naasta algsele magneetsele staatusele ülekoormise mõju all. Arvuti jääkvoolu saab kontrollida ja detekteerida, et see ei ole liiga suur, simulatsioonides erinevate maandamisvoolude läbimisel esmane joon. Kuid arvuti jääkvool tavaliselt kasvab esmane nominalvoolu suurenemisega. Kuid pärast tuuma täitmist, hakkab arvuti sekundaarne jääkvool tõusma teravalt.
Arvuti disainimisel, et vähendada esmane voolu mõju arvuti jääkvoolule, kui valitakse nanokristallne alliaan kõrge magneetilise permeabelsuse ja madala jääkkiirgusega tuuma valmistamiseks, võidakse koos võtta meetmeid, nagu tuuma risti lõike pindala suurendamine või sekundaarse keeri sisevastuse vähendamine, et vähendada jääkvoolu arvuti jääkvoolu.
