Una Unitat d'Alimentació a l'Aire Lliure Intel·ligent a Vaci
Camp Tècnic
El model d'utilitat es refereix al camp tècnic de les unitats de mà principal, específicament una unitat de mà principal intel·ligent i aïllada per aire amb vacu.
Estat de l'Art
Una unitat de mà principal és un dispositiu elèctric que integra equipaments de commutació de alta tensió en un encastre metàl·lic o els assembla en una unitat de subministrament de mà principal de tipus interval. Forma un sistema connectant les barras de distribució de diversos quadres de sortida, amb el seu nucli format per commutadors de càrrega i fusibles. Presenta una estructura simple, unes dimensions reduïdes, un cost baix, paràmetres de subministrament excel·lents i una gran seguretat.
Les unitats de mà principal aïllades per aire (també conegudes com a unitats de mà principal semi-aïllades) utilitzen l'aire sec com a mitjà d'aïllament i extinció d'arc. El seu rendiment és superior al del gas SF6 sense causar contaminació ambiental. Els commutadors de viva tensió són allotjats en una cambra d'aire tancada amb pressió constant no afectada per l'ambient, fent-les adequades per a àrees especials com platges, regions salobres i zones húmides.
En la tecnologia existent, les unitats de mà principal aïllades per aire sovint adopten formes combinades com commutador de càrrega-disconnectors, commutador de càrrega-fusible de alta tensió i interruptor de circuit de vacu-disconnectors. Les cabines de l'unitat es poden utilitzar individualment o combinar-se lliurement. No obstant això, existeixen els següents defectes:
Quan són combinades, l'estat operatiu només es mostra a través de la compartiment de relés i instruments, requereix inspeccions i solucions de problemes manuals regulars, el que comporta un cost elevat.
La dissipació de calor dins de la cabina és difícil de resoldre eficientment: depenir únicament de la circulació interna d'aire no permet dissipar la calor eficientment, mentre que una estructura simple de forat de ventilació és propensa a introduir humitat excessiva, afectant la seguretat elèctrica. Es necessita urgentment una millora.
Contingut del Model d'Utilitat
Objectiu
Dirigit als defectes de la tecnologia existent, el model d'utilitat proporciona una unitat de mà principal intel·ligent i aïllada per aire amb vacu, amb l'objectiu de aconseguir:
Una disposició raonable per ampliar la funcionalitat de combinació de les barras de distribució.
Un monitoratge en temps real de l'estat operatiu, millorant els nivells de gestió intel·ligent i reduint els costos de manteniment.
Un rendiment de dissipació de calor optimitzat mentre es pren precaució per evitar la introducció d'humitat, equilibrant la seguretat elèctrica i l'eficiència energètica.
Solució Tècnica
Una unitat de mà principal intel·ligent i aïllada per aire amb vacu consta d'un cos de cabina amb la següent estructura interna:
Àrees Funcionals Nucleals i Components
El cos de la cabina inclou una compartiment de barres de distribució, una compartiment de relés i instruments, una compartiment de commutadors i una compartiment de cables:
Compartiment de Barres de Distribució: Conté les barres de distribució, un primer sensor de temperatura i un conjunt de ventiladors connectats elèctricament a un controlador PLC.
Compartiment de Relés i Instruments: Situat a un costat de la compartiment de barres de distribució, conté relés.
Compartiment de Commutadors: Situat a la base de la compartiment de barres de distribució, conté un conjunt de commutadors de càrrega, un segon sensor de temperatura i un sensor d'humitat (el sensor d'humitat està situat a un costat d'una primera placa de partició i connectat a un mòdul d'emmagatzematge de dades). El conjunt de commutadors de càrrega està connectat a la compartiment de barres de distribució a través d'un conjunt d'aislants que consta de tres aislants d'interval i està connectat a fusibles, un mecanisme de funcionament i un transformador de corrent. Es proporciona un marc entre el transformador de corrent i el cos de la cabina.
Una compartiment de control i una cambra d'aire estan situades a un costat de la compartiment de commutadors:
Compartiment de Control: Situat entre la compartiment de relés i instruments i la cambra d'aire, conté una placa de circuit i el controlador PLC. La placa de circuit integra el mòdul d'emmagatzematge de dades, un mòdul de transmissió sense fil i un mòdul de recepció sense fil. El mòdul d'emmagatzematge de dades està connectat als relés, el primer sensor de temperatura, el segon sensor de temperatura i el mòdul de transmissió sense fil. El mòdul de recepció sense fil està connectat al controlador PLC.
Cambra d'Aire: Un costat està connectat a la compartiment de commutadors a través de la primera placa de partició, i l'altre costat té una retícula d'entrada d'aire orientada cap al cos de la cabina. La primera placa de partició té una sortida de retorn d'aire i una sortida d'aire d'entrada, equipades respectivament amb un primer ventilador i un segon ventilador (ambdós connectats elèctricament al controlador PLC). El primer ventilador està connectat a una placa d'absorció d'humitat, situada entre el segon ventilador i la retícula d'entrada d'aire.
Compartiment de Cables: Conté un commutador de terra interconnectat, un parafulmins i un cable.
Cos de la Cabina i Estructura de Perfil
S'han proporcionat segones plaques de partició entre la compartiment de barres de distribució i la compartiment de relés i instruments/commutadors, i entre la compartiment de commutadors i la compartiment de control/cables.
El cos de la cabina està compost per diverses plaques de marc remachades. Tanto les plaques de marc com el marc utilitzen un cos de perfil:
Els quatre cantons del cos de perfil tenen blocs d'enganx. La paret exterior del bloc d'enganx està inclinada respecte al cos de perfil, amb un primer forat pasant interior i plaques de límit a ambdós costats.
El centre del cos de perfil té un segon forat pasant. La secció transversal del seu part superior i inferior és un trapezi isòsceles, i els dos costats són arcs còncavs.
Ambdós costats del cos de perfil tenen plaques còncaves, que tenen diversos forats de muntatge en forma de cintura.
Efectes Beneficiosos
Avantatges Estructurals: El cos de perfil amb blocs d'enganx i plaques còncaves, juntament amb el primer forat pasant i el segon forat pasant de forma especial, asseguren una alta rigidesa i estabilitat, mentre redueixen l'espessor de la paret. Els forats de muntatge en forma de cintura faciliten l'ensamblat ràpid i l'incrustació/posterior cablagem de sensors. L'estructura global és innovadora, compacta i fàcil d'ensamblar.
Optimització de la Disposició: La compartiment de relés i instruments, la compartiment de control i la cambra d'aire estan distribuïdes al mateix costat, combinades i connectades amb la compartiment de commutadors i la compartiment de barres de distribució, expandint eficientment les funcions de les barres de distribució, evitant la confusió del cablagem i proporcionant una utilització espacial elevada.
Control Intel·ligent:
El mòdul d'emmagatzematge de dades envia l'estat del circuit i les dades ambientals recollides pels relés, els sensors de temperatura (primer i segon) i el sensor d'humitat en temps real a través del mòdul de transmissió sense fil, facilitant la supervisió integrada de les cabines connectades, millorant la gestió intel·ligent i reduint els costos de manteniment.
Després que el mòdul de recepció sense fil rebi una senyal de control, el controlador PLC s'activa segons sigui necessari: el conjunt de ventiladors per a la dissipació de calor interna, o el segon ventilador per a atraure l'aire extern a través de la placa d'absorció d'humitat per a la refrigeració per circulació externa. Quan la temperatura és baixa, només es pot activar el primer ventilador, utilitzant l'aire calent de la compartiment de commutadors per deshumidificar la placa d'absorció d'humitat. Això augmenta l'eficiència energètica, evita la introducció d'humitat i equilibra la seguretat elèctrica amb l'estalvi d'energia.
Mode de Implementació Detallat
I. Estructura de la Cabina i Components Nucleals
Divisió de les Àrees Funcionals
L'interior de la cabina inclou la compartiment de barres de distribució, la compartiment de relés i instruments, la compartiment de commutadors, la compartiment de cables, la compartiment de control i la cambra d'aire. Cada àrea està separada per plaques de partició, amb funcions clares i sense interferència.
La compartiment de barres de distribució està situada en la part superior, amb la compartiment de relés i instruments a un costat i la compartiment de commutadors a la base. A un costat de la compartiment de commutadors hi ha la compartiment de control i la cambra d'aire, mentre que a l'altre costat hi ha la compartiment de cables.
Components Nucleals de Cada Àrea
Compartiment de Barres de Distribució: Conté les barres de distribució, el primer sensor de temperatura i el conjunt de ventiladors connectats elèctricament al controlador PLC.
Compartiment de Relés i Instruments: Conté relés per a recollir l'estat operatiu de l'equipament (p. ex., corrent, tensió, potència).
Compartiment de Commutadors: Equipat amb el conjunt de commutadors de càrrega, el segon sensor de temperatura i el sensor d'humitat. El conjunt de commutadors de càrrega està connectat a la compartiment de barres de distribució a través del conjunt d'aislants (amb tres aislants d'interval) i està connectat a fusibles, el mecanisme de funcionament i el transformador de corrent. Es proporciona un marc entre el transformador de corrent i el cos de la cabina.
Compartiment de Control: Conté la placa de circuit i el controlador PLC. La placa de circuit integra el mòdul d'emmagatzematge de dades, el mòdul de transmissió sense fil i el mòdul de recepció sense fil. El mòdul d'emmagatzematge de dades està connectat als relés, el primer sensor de temperatura, el segon sensor de temperatura i el sensor d'humitat. El mòdul de recepció sense fil està connectat al controlador PLC.
Cambra d'Aire: Un costat està connectat a la compartiment de commutadors a través de la primera placa de partició, i l'altre costat té la retícula d'entrada d'aire. La primera placa de partició té una sortida de retorn d'aire i una sortida d'aire d'entrada, equipades respectivament amb el primer ventilador i el segon ventilador (ambdós connectats elèctricament al controlador PLC). El primer ventilador està connectat a la placa d'absorció d'humitat, situada entre el segon ventilador i la retícula d'entrada d'aire.
Compartiment de Cables: Conté el commutador de terra interconnectat, el parafulmins i el cable.
Cos de la Cabina i Estructura de Perfil
El cos de la cabina es forma per remachar diverses plaques de marc. Tanto les plaques de marc com el marc utilitzen el cos de perfil.
Els quatre cantons del cos de perfil tenen blocs d'enganx. La paret exterior del bloc d'enganx està inclinada respecte al cos de perfil, amb un primer forat pasant interior i plaques de límit a ambdós costats. El centre té un segon forat pasant; la secció transversal del seu part superior i inferior és un trapezi isòsceles, i els dos costats són arcs còncavs. Ambdós costats del cos de perfil també tenen plaques còncaves amb diversos forats de muntatge en forma de cintura.
II. Principi de Funcionament i Avantatges
Mètode d'Ensamblat
Els cossos de perfil aconsegueixen una connexió ràpida a través dels blocs d'enganx amb plaques de límit, i després es remachen i fixen utilitzant peces de connexió d'angles a través dels forats de muntatge en forma de cintura en les plaques còncaves. El procés d'ensamblat és convenient i estable, també proporcionant resistència a cops, un cost i pes més baixos i facilitant el transport.
Funcionament i Procés de Control Intel·ligent
La compartiment de barres de distribució connecta múltiples unitats de mà principal. El conjunt de commutadors de càrrega es connecta a la compartiment de barres de distribució a través del conjunt d'aislants. El fusible trenca el circuit fonent el seu element quan la corrent supera el límit. El mecanisme de funcionament realitza operacions de tancament i obrir. El transformador de corrent converteix proporcionalment una gran corrent primària en una petita corrent secundària, protegint el circuit de mesura, i transmet senyals al commutador de terra, el parafulmins i el cable a la compartiment de cables.
Els relés recullen l'estat operatiu de l'equipament i ho transmeten al mòdul d'emmagatzematge de dades de la placa de circuit. Aquest mòdul també emmagatzema senyals de temperatura dels sensors de temperatura primer i segon i el senyal d'humitat del sensor d'humitat. Aquests són enviats en temps real a través del mòdul de transmissió sense fil a una estació base o terminal de control per a la supervisió remota.
El terminal de control pot enviar ordres al controlador PLC a través del mòdul de recepció sense fil, o el controlador PLC pot fer judgments automàtics: quan es necessiti dissipació de calor, s'activa el conjunt de ventiladors per a la dissipació de calor interna, o s'inicia el segon ventilador per a atraure l'aire a través de la retícula d'entrada, deshumidificar-lo a través de la placa d'absorció d'humitat i aportar-lo a la cabina per a la dissipació de calor per circulació externa. Quan la temperatura no compleixi la condició per iniciar el segon ventilador, només es pot activar el primer ventilador per a deshumidificar la placa d'absorció d'humitat, reduint el consum d'energia mentre s'evita la introducció d'humitat.
Avenços Nucleals
Es aconsegueix un monitoratge en temps real i un control intel·ligent de la temperatura, l'humitat i l'estat operatiu de l'equipament de la cabina. Això assegura la seguretat elèctrica mentre es redueix el consum d'energia activant l'equipament segons la demanda, equilibrant la practicitat i l'eficiència energètica.
