DC прекинувач на високо напон
Прекинувачи на ВНС: Функционалност, предизвици и решенија
Прекинувач на ВНС (Високонапојна Струја) е специјализиран уред за прекинување на аномалната струја во електричната кола. Кога се случи грешка во системот, механички контактите на прекинувачот се одвојуваат, ефективно отварајќи колата. Меѓутоа, прекинувањето на колата во ВНС систем е по тешко задание споредено со неговиот АЦ (Алтернативна Струја) аналог. Ова е главно затоа што струјата во ВНС кола текне во една насока и не минува природно кроз точки на нулта струја, кои се критични за угашување на дугот во прекинувачите на АЦ.
Главната функција на прекинувачот на ВНС е да прекине текот на високонапојна струја во мрежата. Споредено со тоа, прекинувачите на АЦ лесно можат да прекинат дугот кога струјата достигне својата природна нулта точка во АЦ таласот. Во овој момент на нулта струја, енергијата која треба да се прекине е исто така нула, што овозможува јазолот на контактирање да се поврати во диелектричната сила и да издржи природната преминат-временска опорна напон.
У ВНС прекинувачите, ситуацијата е многу комплексна. Бидејќи ВНС таласот нема природни точки на нулта струја, принудното прекинување на дугот може да доведе до генерирање на екстремно висок преминат-временски опорен напон. Без правилно прекинување на дугот, постои ризик од повторно запалување, што на крај може да доведе до уништување на контактите на прекинувачот. При дизајнувањето на прекинувачите на ВНС, инженерите мораат да се справат со три клучни предизвици:
Креирање на Искусствена Точка на Нулта Струја: Ова е есенцијално за угашување на дугот, бидејќи недостатокот на природни точки на нулта струја во ВНС го прави тешко прекинувањето на дугот.
Превенција на Поновно Запалување на Дугот: Следејќи прекинувањето на дугот, треба да се приматат мерки за предизвикање на поновно запалување, што може да предизвика штета на прекинувачот и да наруши системот.
Дисипација на Сачуваната Енергија: Енергијата сачувана во компонентите на системот мора да се сигурно дисипира за да се избегне потенцијална опасност.
За да се надмине недостатокот на природни точки на нулта струја, прекинувачите на ВНС користат принципот на креирање на искуствени точки на нулта струја за угашување на дугот. Еден често користен пристап вклучува воведување на паралелна L-C (индуктор-капацитет) кола. Кога оваа кола се активира, причинира осцилации на струјата на дугот. Овие осцилации се интензивни и генерираат многу искуствени точки на нулта струја. Прекинувачот тогаш угашува дугот во една од овие искуствени точки на нулта струја. За овој метод да биде ефективен, врвниот ток на осцилацијата мора да надмине директниот ток кој треба да се прекине.
Побројна имплементација вклучува поврзување на серијна резонантна кола состојана од индуктор (L) и капацитет (C) преку главниот контакт (M) на конвенционален прекинувач на ВНС преку помошен контакт (S1). Поминува, резистор (R) е поврзан преку контакт (S2). Под нормални услови, главниот контакт (M) и контактот за пунење (S2) остануваат затворени. Капацитетот (C) е зареден до напонот на линијата преку висок резистор (R). Меѓутоа, контактот (S1) останува отворен, со напонот на линијата преку него. Оваа постава ложи основата за создавање на потребните услови за прекинување на ВНС токот во случај на грешка, генерирајќи искуствени точки на нулта струја и управувајќи со поврзаните електрични процеси.
Кога станува збор за прекинување на главниот ток Id, механизмот за работа инициира последователност на акции. Најпрво, отвара контакт S2 и истовремено го затвора контакт S1. Оваа конфигурација инициира разрядување на капацитетот C преку индуктивноста L, главниот контакт M и помошниот контакт S1. Како резултат, се установува осцилаторен ток, како што е прикажано на сликата подолу. Овој осцилаторен ток генерира искуствени точки на нулта струја, кои се критични за правилното функционирање на прекинувачот. Главниот контакт M на прекинувачот се отвара точно во една од овие искуствени точки на нулта струја. Еднаш кога главниот контакт M успешно прекине токот, контактот S1 се отвара, а контактот S2 се затвора, ресетирајќи системот за потенцијални будни операции и осигурувајќи целостта на ВНС процесот на прекинување.
Алтернативен Метод за Прекинување на Главниот Директен Ток
Алтернативен пристап за прекинување на главниот директен ток во високонапојен систем на директна струја (ВНС) вклучува преусмерување на токот кон капацитет, што ефективно намалува големината на токот кој прекинувачите треба да прекинат. Овој метод е илустриран на сликата подолу, и започнува со капацитет C кој е иницијално не зареден.
Кога главниот контакт M на прекинувачот почнува да се отвора, се случува критичен догаѓај: главниот ток на колата, кој претходно текнал низ главниот контакт M, се преусмерува и почнува да текне кон капацитетот C. Како резултат од овој преусмер, токот кој главните контакти M мораат да обработат токму во моментот на прекинување значително се намалува. Ова намалување на големината на токот облекшува бремето на прекинувачот, правејќи го процесот на прекинување подолг и помалку веројатно да предизвика штета или неуспех.
Освен улогата на капацитетот во преусмерувањето на токот, нелинеарниот резистор R исто така е важен компонент на овој систем. Не линеарниот резистор R игра критична улога во апсорбирање на енергијата поврзана со текот без да предизвика значително зголемување на напонот преку главниот контакт M. Ефикасно дисипирајќи енергијата, нелинеарниот резистор помага во одржување на целоста на прекинувачот и целосниот електричен систем, осигурувајќи дека напонските нивеа остануваат во прифатливи граници во моментот на прекинување на токот. Ова координирано функционирање на капацитетот C и нелинеарниот резистор R дава ефективен и надежен метод за прекинување на главниот директен ток во ВНС систем.
Брзината на зголемување на вратен напонот преку M се изразува како
У прекинувачите на ВНС кои се полагаат на осцилаторни токови за прекинување на текот, предизвикот за предизвикање на повторно запалување е особено голем. Ова е поради екстремно краткиот временски период во кој токот е прекинат или "пресечен". Кога токот брзо се прекине во таков краток временски период, генерира стрмен и брз пораст на напонот за повторно запалување преку терминалите на прекинувачот. Овој висок магнитуден, брзо растечки напон претставува значителна опасност за целоста на прекинувачот. За да се осигура надежно функционирање, прекинувачот мора да биде инженерисан со доволна диелектрична сила и капацитет за издржливост на напонот, за да издржи овој интензивен напон за повторно запалување без да се предизвика повторно запалување, што може да доведе до штета, електрични дугови и неуспех на системот.
