Unufaza transformilo kun alta kapablo kontraŭ fulmopulsaj ŝokoj
1 Enkonduko
Por sekurigi la operacion de ferrovajoj kaj malpliigi la riskon de damaĝo pro fulmo al la telekomunikaj kontrolsistemoj de ferrovajoj, la verkinto specialis esploris kaj disegis unufojan serian transformilon kun relative alta impulsa volttenaca rezisto, kun modela nombro D10 - 1.2 - 30/10. Tiu transformilo estas ekipita kun olekonservilo kaj adoptas tutan sigelitan strukturon (laŭ la realaj bezonoj ĝi ankaŭ povas esti disegita kiel seka strukturo). Tiu serio de transformiloj estas speciala aparato por ferrovaj signalkontrolsistemoj kaj ankaŭ povas esti aplikata en malgrandaj elektraj distribuaj scenaroj de industria kaj agrara reto, havante iom da universaleco.
2 Analizo de Fulmo kaj Ĝiaj Danĝeroj
2.1 Fizikaj Karakterizoj de Fulmo
Fulmo estas esence neperioda ŝokonda ondo. La antaŭa parto de ĝia ondo rapidigas tre rapide kaj poste malsupreniras malrapide. Pro la ekstreme granda asenda streĉo de la fulma ondo, ĝi povas kaŭzi tre gravan damaĝon al elektra equipaĵo.
2.2 Klasifikado kaj Kauzoj de Fulmo
Fulmo estas ĉefe dividita en du tipoj: rekta fulmo kaj induktiva fulmo. Rekta fulmo estas formo de fulmo, kiu direktas agas sur liniojn aŭ equipaĵon. Kvankam la grado de la damaĝo kiun ĝi kaŭzas estas ekstreme granda, la reala probablo de okazo estas relative malalta; tamen, plejmulto de fulmaj damaĝaj okazoj estas kaŭzitaj per induktiva fulmo. Induktiva fulmo estas plue subdividita en elektrostatica induktiva fulmo kaj elektromagnetika induktiva fulmo: Elektrostatica induktiva fulmo estas generata de la super-voltanto induktita de la tondukampo inter la aerlinio kaj la tero; Elektromagnetika induktiva fulmo estas kaŭzita de la super-voltanto aperanta sur la linio pro la elektromagnetika induktiva efekto kiam la tonduko apud la linio diskargas. Tamen, ĝia efektivigo estas multe malpli granda ol tiu de elektrostatica induktiva fulmo.
2.3 Manifestoj de Danĝeroj de Fulmo al Transformiloj
Dum la reala operacia procezo, okazas da tempo al tempo akcidentoj, en kiuj transformiloj estas damaĝitaj pro fulmotondiro. Tiaj akcidentoj ne nur kaŭzos damaĝon al la transformilo mem, sed ankaŭ kaŭzos damaĝon al la dua equipaĵo tra la onda efekto, kondukante al pli vasta gamo de defektaj efektoj.
2.4 Meĥanismo de Damaĝo de Transformiloj Pro Fulmaj Ondo
La damaĝo de transformiloj pro fulmaj ondoj venas ĉefe de du faktoroj: Unue, la impulsa voltvaloro estas tre alta, atingante maksimume 8-12 fojojn la fazvoltvaloron; Due, la fulma ondo kaŭzos altan koncentron de la elektra kampo, do damaĝos la izoladon de la transformilo. Sub la ago de la ŝokonda ondo, la ĉefa izolado de la transformilo povas esti damaĝita. Tio estas ĉar la fulma ondo havas altan frekvencan kaj steepan ondan fronton, kiu faros ke la potenciala gradienco je la komenco de la spiraĵo atingas la maksimuman valoron, faciligante la disrompon de la longa izolado.
2.5 Transmito de Fulmaj Ŝokondaj Ondoj en Transformilaj Spiraĵoj
Kiam fulma ŝokonda ondo agas sur la unua spiraĵo de transformilo, la voltvaloro de la spiraĵo rapidigas, kio estas ekvivalenta al apliko de alta voltvaloro kun tre alta frekvenco. En tiu kazo,
ankaŭ super-voltanto estos generata sur la dua flanko laŭvice. Pro la ekzisto de elektrostatica kapaciteca kunligo kaj magnetika kampa kunligo inter la unua kaj dua spiraĵoj,
kvankam la super-voltanto generata sur la dua flanko rilatas al la transforma rilato, ĝi ne estas simpla transforma rilato.
En kelkaj specifaj situacioj, ĉi tiu super-voltanto povas grandega superi la izoladan nivelon de la dua spiraĵo kaj la elektra equipaĵo, kiu ĝin portas, fine kondukante al damaĝo de la elektra equipaĵo konektita al la dua spiraĵo. La super-voltanto, kiu agas sur la dua spiraĵo, estas komponita el ambaŭ elektrostatica elemento kaj elektromagnetika elemento. La elektromagnetika elemento povas esti kalkulita per la formulo me/n (en la formulo, n estas la transforma rilato, e estas la voltvaloro sur la unua flanko, m estas la kunliga koeficiento, kies proksima valoro estas 1).
Stray kapacitoj ekzistas inter la unua-dua spiraĵoj de transformilo kaj inter spiraĵoj kaj la tero. Kiam impulsa voltvaloro estas aplikata inter la unua spiraĵo kaj la tero, la elektrostatica impulsa voltvaloro sur la dua flanko dependas de la distribuitaj kapacitoj inter spiraĵoj kaj la tero, ne la spirturna rilato. La transdonita voltvaloro t2 inter la dua spiraĵo kaj
la tero estas t2 =&t1(&: transdon/volttransdonkoeficiento; t1: impulsa voltvaloro unua-flanko-tero).
3 Unufojaj Transformiloj Kun Alta Impulsa Volttenaca Resisto
La volttransdonkoeficiento de energitransformilo (t2/t1) kutime estas inter 0.2-0.9; testita transformilo havis 0.25.
Transformiloj subitas normajn testojn de tolerota fulma impulsa voltvaloro laŭ voltaj niveloj/naciaj normoj. Tiu produkto (10 kV reto, testita je 15 kV) ne suferis damaĝon. Specialdisegita, la alta-impulsa-volttenaca-resista transformilo minimumigas duan super-voltanton, resistas fulmajn ŝokojn, blokas interferemajn kurojn, kaj plibonigas elektran performon. Testita de la Akademio de Ferroviaj Sciencoj, ĝia volttransdonkoeficiento ≤ 1/200, reduktas la transdonon de ŝokonda ondo de la unua al la dua flanko sub 1/200.
Efektiva por protekti malaltvoltan equipaĵon kontraŭ fulmo, ĝi postulas fidindan terkondukon (potencialaj diferencoj dum fulmo povas damaĝi equipaĵon; terkonduko de la kuŝo balancas potencialojn, reduktas impulsa voltvaloro). Intruzirvojoj de impulsa voltvaloro en malaltvoltan equipaĵon estas kompleksaj (unua/dua/tera flanko; sola aŭ samtempe). Fidinda terkonduko estas klavaj.
4 Konkludo
La unufoja serio transformilo (kun olekonservilo, alta impulsa volttenaca resisto) forlasis tradician olekonservilan strukturon, atingante materiala-sparadon, facile-procesigan kaj belan dizajnon. La unufoja ole-malfruiga serio (kun olekonservilo/tute sigelita) havas altan fulman impulsan reziston, reduktas super-voltanton, protektas duan equipaĵon, kaj malpliigas elektran bruon por protektado kontraŭ fulmo.
De la 1990-aj jaroj, multaj tiaj transformiloj funkcias en diversaj ferroviaj burooj (hidraelektra/signalado/energiprovado sekcioj, etc.), kovrante plejparton de stacioj, precipe fulmoventaj areoj. Pruviĝinta en tondirmoj, ili oferas malaltan perdigon, materiala-sparadon, energieffektivecon, kaj fidindecon, sekuregantaj elektran equipaĵon. Kun modernigo de ferrovajoj kaj teknika progreso, tiuj transformiloj vidos pli vastan uzon.
