سیستم کنترل مکانیسم موتوری برای جداکننده‌های ولتاژ بالا

قطعات فشار بالا نیازمند مکانیزم‌های عملیاتی با پاسخ سریع و گشتاور خروجی بالا هستند. بیشتر مکانیزم‌های موتوری کنونی بر روی مجموعه‌ای از اجزای کاهش دهنده تکیه می‌کنند، اما سیستم‌های کنترل موتوری مؤثر به طور موثر این نیازها را برآورده می‌کنند.

1. مروری بر سیستم کنترل مکانیزم موتوری برای قطعات فشار بالا

1.1 مفهوم اساسی

سیستم کنترل مکانیزم موتوری عموماً به سیستمی اشاره دارد که استراتژی کنترل PID دو حلقه‌ای را برای تنظیم جریان و سرعت دورانی موتور استفاده می‌کند، بنابراین حرکت مکانیزم را کنترل می‌کند. این امر مطمئن می‌سازد که تماس‌های قطعک در نقاط مسافت مشخص شده به سرعت‌های مورد نظر برسند، که سرعت‌های باز و بسته شدن لازم قطعک (DS) را برآورده می‌کند.

قطعات (DS) نوع رایج‌ترین تجهیزات کلیدزنی فشار بالا هستند. آنها به طور موثر یک فاصله عایقی در شبکه‌های برق ایجاد می‌کنند، وظایف جدا کردن حیاتی را انجام می‌دهند و نقش مهمی در تغییر خطوط و بازسازی مادربرداری دارند. وظیفه اصلی سیستم کنترل مکانیزم موتوری، نظارت خودکار بر ولتاژ و جریان، جدا کردن بخش‌های فشار بالا و اطمینان از ایمنی در مناطق فشار بالا است.

1.2 وضعیت تحقیقات و روندهای توسعه

(1) وضعیت تحقیقات
در تجهیزات فشار بالا، سیستم‌های کنترل مکانیزم موتوری به دلیل ساختار ساده و عملکرد سریع، و راحتی کنترل، به طور گسترده مورد پذیرش قرار گرفته‌اند. مؤسسات تحقیقاتی و دانشگاه‌های جهان مکانیزم‌های موتوری را از مکانیزم‌های فنری یا هیدرولیکی به طور واضح متمایز کرده‌اند، که ساختار ساده‌تر، پایداری بیشتر، روش‌های ذخیره‌سازی گاز فشرده ساده‌تر و پیچیدگی عملکردی کمتر نسبت به سیستم‌های معمولی را نشان می‌دهند.

از نظر عملکرد، سیستم از طریق نیروی الکترومغناطیسی که توسط سیم‌پیچ‌های حامل جریان و تغییرات جریان داخلی ایجاد می‌شود، حرکت را آغاز می‌کند. کاربرد آن در تجهیزات فشار بالا به یک روند در حال تبدیل شدن است، با پیشرفت‌های قابل توجه- به طور مداوم فناوری‌های موتوری را تکامل می‌دهند و بهبودهای نوآورانه پیشنهاد می‌کنند.

اگرچه این سیستم‌ها به طور گسترده در مداربرهای کلیدزنی استفاده می‌شوند، تحقیقات درباره استفاده از آنها در قطعات کلیدزنی محدود است. اگرچه موتورها و اجزای کنترلی بخشی از سیستم‌های موتوری قطعات کلیدزنی هستند، اما سیستم مستقیمی که از موتور برای باز و بسته کردن مستقیم تماس‌ها استفاده می‌کند وجود ندارد- که محدودیت‌های عملیاتی قابل توجهی را ایجاد می‌کند.

(2) وضعیت توسعه
در سطح بین‌المللی، تولیدکنندگان قطعات کلیدزنی عموماً با بهبود ساختارهای مکانیکی و یکپارچه‌سازی مواد و فناوری‌های جدید به طور قابل توجهی عملکرد سیستم‌های کنترل را بهبود می‌بخشند.

در چین، با پیشرفت پایدار صنعت برق، تعداد تولیدکنندگان به طور قابل توجهی افزایش یافته و شرکت‌های بزرگ کنترل سیستم‌های کلیدزنی ظاهر شده‌اند. سیستم‌های قطعات کلیدزنی فشار بالای داخلی به سمت فشار بالاتر، ظرفیت بیشتر، قابلیت اطمینان بیشتر، نگهداری کمتر، کوچک‌سازی و یکپارچه‌سازی ماژولی در حال تحول هستند:

• فشار بالاتر و ظرفیت بیشتر با نیازهای رشد فشار برق ملی همخوانی دارد؛

• قابلیت اطمینان بیشتر توان جریان‌رسانی را بهبود می‌بخشد؛

• مواد پیشرفته و تکنیک‌های ضد زنگ‌زدگی انعطاف‌پذیری مکانیکی را افزایش می‌دهند و نیاز به نگهداری را کاهش می‌دهند؛

• کوچک‌سازی به طور قابل توجهی نیازهای سیستم‌های چندمنظوره و استانداردسازی را برآورده می‌کند.

2. معماری سیستم کنترل مکانیزم موتوری

2.1 سیستم مکانیزم BLDCM

BLDCM مخفف موتور DC بدون فرش است. این موتور انرژی AC را به DC تبدیل کرده و سپس با استفاده از یک مبدل، آن را به AC کنترل شده تبدیل می‌کند. شامل یک موتور همزمان و یک راننده، BLDCM یک محصول یکپارچه الکترومکانیکی است که با جایگزینی کموناتورهای مکانیکی با کموناتورهای الکترونیکی، ضعف‌های موتورهای DC با فرش را غلبه می‌کند.

این موتور ترکیبی از تنظیم سرعت عالی و پایداری موتورهای AC را دارد، با کموناتوری بدون ایجاد جرقه، قابلیت اطمینان بالا و نگهداری آسان. در مکانیزم‌های عملیاتی پشتیبان قطعات کلیدزنی فشار بالا، BLDCMs معمولاً با سوییچ‌های محدودیتی مجهز شده و از طریق یک بازوی دوار به طور مستقیم DS را برای انجام عملیات باز و بسته کردن می‌رانند- به طور موثر مشکلات سنتی مانند اتصالات بیش از حد و پیچیدگی ساختاری را حل می‌کنند.

2.2 سیستم مکانیزم DS

"DS" مخفف قطعه کلیدزنی فشار بالا است که جداسازی الکتریکی حیاتی را فراهم می‌کند. با ساختار ساده و قابلیت اطمینان بالا، واحدهای DS به طور گسترده استفاده می‌شوند و نقش مهمی در طراحی، ساخت و عملیات زیراستانس‌ها و نیروگاه‌ها دارند.

در سیستم‌های کنترل موتوری، معمولاً از پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) به عنوان کنترل‌کننده اصلی برای مدیریت کلی عملکرد سیستم استفاده می‌شود. سیستم همچنین شامل موارد زیر است:

• کنترل گریز/نزدیک شدن;

• تشخیص موقعیت موتور؛

• تشخیص سرعت.

برای تشخیص موقعیت، مدار تشخیص موقعیت سیگنال‌های کموناتوری دقیق را به مدار کلید منطقی ارائه می‌دهد. سرعت با استفاده از یک کدگذار که سرعت روتر را تشخیص می‌دهد، اندازه‌گیری می‌شود، با سیگنال‌های خروجی LED که سرعت دورانی را نشان می‌دهند.

تشخیص جریان سنتی بر روی مقاومت‌های شانتلی متکی است که با تغییرات دما موجب افت اندازه‌گیری می‌شود. علاوه بر این، عدم کافی بودن جداسازی الکتریکی بین مدارهای خارجی و کنترلی می‌تواند افزایش ناگهانی ولتاژ را تقویت کند و ایمنی سیستم را تهدید کند.

په شحنه/د شحنه کمولو کنټرول سركت د جوړونې کې، د BLDCM سيسټم د کنډنسر په واسطه د معمولي انرژي ذخیره کولو ځای منځ ته راوړي. د کنډنسر بانک شحنه کیږي او بعده له بهرني برق سرچينې څخه جلا کیږي، چې د امنيت او کارآمدتيا زياتوالی راولي.

۳. د موتر سره کار کوونکي ميخانيزم کنټرول سيسټم لپاره د جوړونې پرمختګ

۳.۱ د کتل/وتل ايزوليشن ډريو کنټرول سركت

دا سركت د طاقت د سويچ کوونکو وسایلو د مديريت او د سويچ مسير لپاره د موثره تاکتيکونو پلي کولو پواسطه د دري فاز د لفافو کرنتونو کنټرول کوي. دا د عابرتي لوړ فشار او د سويچ کردنې د تلفاتو د نااکسې کولو لامل ګرځي، چې د مؤلفو د امنه او ثابت عمل کولو تضمین کوي.

کله چې سويچ وي، يو کنډنسر د شحنې پر مهال د يو ډايود له لارې د سويچ کردنې کرنت جذب کوي. کله چې سويچ سمه وي، د يو مقاومت له لارې شحنه خاليږي. باید د چټک بازياوي ډايودونه ورگمارل شي چې د هغوی د جريان راتېنګ د اصلي سركت د راتېنګ څخه لوړ وي. د جعلي انډکټنس کمولو لپاره، د ټاکى د لوړ کارآمدتيا والي سنببر کنډنسر توصيه کیږي.

۳.۲ د موتر د موقعیت تشخيص سركت

دا جوړونه د رتور د چمتو قطبونو د موقعیتونو د دقیقې تعیین کولو توانایي چمتو کوي، چې د استاتور د لفافو د بالمقابل کنټرول ته اجازه ورکوي. دري هوال اثري سنسرونه د هوال ډيسک ته ځايه شوي دي، په داسې حال کې چې يو گرد دائمي مغناطيس د موتر د مغناطيسي چاودنه برابروي تر چې د موقعیت د دقت تقويت شي. کله چې مغناطيس چټک شي، د هوال سنسرونو د اخراجونه يوازې بدلون کوي، چې د الکترونيکي رتور د دقیقې موقعیت ته اجازه ورکوي.

۳.۳ د سرعت تشخيص سركت

د رتور د سرعت د اندازې کولو لپاره يو نوري چټک کودر – چې د انفراريډ LED–فوتوزرانزيستور آپټوکوپلرونو او يو سليټ شوی شاتر ډيسک پکې شامل دي – ورگمارل کیږي. آپټوکوپلرونه د يو گرد بڼه کې سم داخل شوي دي. شاتر ډيسک، چې د LED او فوتوزرانزيستورو تر منځ پوستوي، ويندو لري چې د هغه د چټکېدل سره نور د ټرانسميشن کنټرول کوي. د نتيجې چمتو شوي د پالس اخراج سائنل د رتور د شتاب او سرعت د محاسبې ته اجازه ورکوي.

۳.۴ د کرنت تشخيص سركت

د شانت مقاومت بنسري تقليدي تشخيص د حرارتي ډريفيت او د کمزورې دقت سره مخ کیږي. زياته، د طاقت او کنټرول سركتونو تر منځ د برق ايزوليشن کموالي د لوړ فشار عابرونو خطر رامنځته کوي چې حساسه الکترونيک بندوي.

د دې حل لپاره، د بهبود شوې جوړونې د برق ايزوليت شوې هوال اثري د کرنت سنسور کارولیږي. د کارونې پر مهال، د موتر د لفافو کې د متناوب کرنت تشخيص کیږي، او يو جمع کوونکي امپليفائر د سنسور اخراج پروسه کوي. د تناسب سره ستنېدو وروسته، يو امن، ايزوليت شوی د کرنت سائنل تر لاسه کیږي.

۳.۵ د کنډنسر د شحنه/د شحنه کمولو کنټرول سركت

د BLDCM سيسټم د کنډنسر بنسري حلونه د معمولي انرژي ذخيره کولو ځای منځ ته راوړي، چې د کارآمدتيا ډیره زياتوالی راولي او د شحنه/د شحنه کمولو کنټرول ساده کوي. يو ديجيتال سائنل پروسسور د کنډنسر د ولتاژ د مسله له امله چاودنه کوي او يوازې کله چې عملياتي منتقدونه پوره شي، شحنه کول بندوي. دا جوړونه د انرژي مديريت او د سائنل د اخيستنې کې بريالی دی، چې د دقیقې د سركت کنټرول ته اجازه ورکوي.

۴. د پايلې

د لوړ فشار د جلا کوونکو لپاره د موتر سره کار کوونکي ميخانيزم کنټرول سيسټم د زياتوونکو برق د غوښتنو د يو استراتيژيکو ځوابونو نماینده ده او د جديدي ژوند معیارونه خوندي کولو ته د ملتوندۍ څرګندونه ده. د معمولي جلا کوونکو د لميتو د موثره حل کولو له امله، دا سيسټم د برق د بنيادونو د قابليت اعتماد، کارآمدتيا او هوشياري په پرمختګ کې مهم رول لري.