Moottorinohjattu mekanismi korkeanpaineisille erottimille

Korkean jännitteen erottimet vaativat toimintamekanismeja, jotka reagoivat nopeasti ja tuottavat suuren ulostulomomentin. Useimmat nykyiset moottori-ajamiset mekanismit perustuvat sarjaan vähentävien komponenttien, mutta moottori-ajamiset mekanismien ohjausjärjestelmät vastaavat tehokkaasti näitä vaatimuksia.

1. Yleiskatsaus korkean jännitteen erottimen moottori-ajamiseen perustuvaan mekanismiin

1.1 Peruskäsite

Moottori-ajamisen mekanismiin perustuva ohjausjärjestelmä viittaa pääasiassa järjestelmään, joka käyttää kaksoisnapautta PID-ohjausstrategiaa sääntelemään moottorin kiertokierroksen virtaa ja kiertonopeutta, mikä mahdollistaa mekanismin liikkeen hallinnan. Tämä varmistaa, että erottimen kontaktit saavuttavat määrätyt nopeudet tiettyihin matkoihin, täyttäen siten erottimen (DS) vaatimat avauksen ja sulkemisen nopeudet.

Erottimet (DS) ovat yleisin korkean jännitteen kytkinvaihtelujen tyyppi. Ne luovat tehokkaasti eristysvälin sähköverkoissa, täyttäen kriittisiä eristysfunktiot ja pelaavat keskeisen roolin linjojen vaihtamisessa ja busbarin uudelleenkäytössä. Moottori-ajamisen mekanismiin perustuvan ohjausjärjestelmän päätavoitteena on automaattisesti valvoa jännitettä ja virtaa, eristää korkean jännitteen osat ja taata turvallisuus korkean jännitteen alueilla.

1.2 Tutkimustilanne ja kehityssuunnat

(1) Tutkimustilanne
Korkean jännitteen laitteissa moottori-ajamisen mekanismiin perustuvat ohjausjärjestelmät on laajalti omaksuttu niiden yksinkertaisen rakenteen ja nopean toiminnan vuoksi, mikä tarjoaa helposti ohjaamisen. Tutkimuslaitokset ja yliopistot ympäri maailmaa ovat selkeästi erottaneet moottori-ajamiset mekanismit kevyistä tai hydraulisista mekanismeista, korostamalla niiden rakenteellista yksinkertaisuutta, parempaa vakautta, yksinkertaisempia tiheäkaasun varastointimenetelmiä ja pienempää toimintakompleksisuutta verrattuna perinteisiin järjestelmiin.

Toiminnallisesti järjestelmä aloittaa liikkeen sähkömagneettisen voiman avulla, joka syntyy virtajohdosten ja sisäisten virtojen muutoksista. Sen soveltaminen korkean jännitteen laitteissa on tulossa trendiksi, kun tutkijat ovat saavuttaneet huomattavaa edistystä - jatkuvasti hienosäätäen moottoriongelman tekniikoita ja ehdottamalla innovatiivisia parannuksia.

Vaikka tällaisia järjestelmiä sovelletaan yleisesti sähkönsytyttäjiin, niiden käytön tutkimus erottimiin on vielä rajoitettua. Vaikka moottorit ja ohjauskomponentit ovat osa erottimen moottori-ajamista, ei ole olemassa suora-ajamisjärjestelmää, joka käyttäisi moottoria suoraan kontaktien avaamiseen/sulkemiseen - mikä aiheuttaa merkittäviä toimintarajoituksia.

(2) Kehitystila
Maailmanlaajuisesti erottimien valmistajat kilpailevat pääasiassa parantamalla mekaanisia rakenteita ja integroimalla uusia materiaaleja ja tekniikoita, mikä parantaa merkittävästi ohjausjärjestelmien suorituskykyä.

Kiinassa, jossa sähköala on vakaasti edennyt, valmistajien määrä on kasvanut huomattavasti, ja monia suuria kytkinvaihtelujen ohjausjärjestelmäyrityksiä on noussut. Kiinan korkean jännitteen erottimesysteemit kehittyvät kohti korkeampia jänniteasteita, suurempaa kapasiteettia, parannettua luotettavuutta, vähäisempää huoltoa, miniaturisaatiota ja modulaarisia integraatioita:

• Korkeammat jännite ja kapasiteetti vastaavat kasvavia kansallisia sähköntarpeita;

• Parannettu luotettavuus parantaa virtayrityksen kantokykyä;

• Edistyneet materiaalit ja ruskolevyt teknologiat lisäävät mekaanista joustavuutta ja vähentävät huoltotarvetta;

• Miniaturisaatio vastaa kasvavia järjestelmän monipuolisuuden ja standardoinnin vaatimuksia.

2. Moottori-ajamisen mekanismiin perustuvan ohjausjärjestelmän järjestelmärakenne

2.1 BLDCM-mekanismijärjestelmä

BLDCM tarkoittaa silmukkaton DC-moottori. Se suodattaa vaihtovirta-DV-virran ja käyttää inversiota muuntaakseen sen takaisin ohjatuksi vaihtovirtaksi. BLDCM koostuu synkronimoitusta moottorista ja ajurista, ja se on sähkömekaaninen integroitu tuote, joka korjaa silmukkaiden DC-moottoreiden heikkoudet korvaamalla mekaaniset kommutaattorit sähköllisillä.

Se yhdistää erinomaisen nopeuden säätelyn ja vaihtovirtamoottorien vahvuuden, ominaisuuksiin kuuluu ilmansisältöinen kommutaatio, korkea luotettavuus ja helppo huolto. Korkean jännitteen erottimien varatoimimekanismeissa BLDCM:t ovat yleensä varustettu rajapainelaitekomponentteilla ja ajavat DS:n suoraan käsivarsilla suorittaakseen avaamisen/sulkemisen toiminnot - tehokkaasti ratkaisevat perinteisiä ongelmia, kuten ylikäytettyjä linkityksiä ja rakenteellista monimutkaisuutta.

2.2 DS-mekanismijärjestelmä

"DS" tarkoittaa korkean jännitteen erottimesta, joka tarjoaa kriittistä sähköistä eristystä. Yksinkertaisella rakenteella ja korkealla luotettavuudella DS-yksiköt ovat laajasti käytössä ja ovat keskeinen rooli substation ja voimaloiden suunnittelussa, rakentamisessa ja toiminnassa.

Moottori-ajamisen ohjausjärjestelmissä DS-mekanismi käyttää yleensä digitaalista signaaliprosessoria (DSP) ytimenä ohjaimena, joka hallitsee kokonaissysteemin toimintoja. Järjestelmä sisältää myös:

• Avaa/sulje eristyshajontaohjaus;

• Moottorin sijaintin havaitseminen;

• Nopeuden havaitseminen.

Sijainnin havaitsemiseksi sijaintihavaintojärjestelmä tarjoaa tarkkoja kommutaation signaaleja loogiselle kytkintäjärjestelmälle. Nopeuden mittaamiseksi käytetään enkooderia, joka havaitsee rotatorin nopeuden, LED-ulosjohdot ilmaisevat pyörimisnopeuden.

Perinteinen virtahavainto perustuu shunt-resistoreihin, jotka kärsivät lämpötilan aiheuttaman kuljetuksen vuoksi, mikä vaarantaa mittaus tarkkuuden. Lisäksi riittämätön sähköinen eristys ulkopuolisista ja ohjauspiireistä voi lisätä jännitesuurennuksen, uhkaamalla järjestelmän turvallisuutta.

Lataus/ulotusohjauskäytännössä BLDCM-järjestelmä korvaa perinteisen energianvarastoinnin kondensaattoreilla. Kondensaattoriverkosto ladataan ja eristetään sitten ulkoisesta virrannäyttymästä, mikä parantaa turvallisuutta ja tehokkuutta.

3. Suunnittelun parannukset moottorin toimintamekanismien ohjausjärjestelmälle

3.1 Avaa/sulje-eristysajokäytännön ohjauskäytännössä

Tämä käytännössä hallitsee kolmivaiheisten pakkauksien virtauksia hallintaan liittyvien laitteiden avulla ja toteuttaa tehokkaita strategioita kytkimen kuljetuksen suhteen. Se vähentää tilapäisiä ylivirtauksia ja kytkemisvahingoja, taaten komponenttien turvallisen ja vakauden toiminnan.

Kun kytkin on pois, kondensaattori absorboi sammutusvirtauksen diodin kautta lataamisessa. Kun päällä, purkaminen tapahtuu vastuksen kautta. Nopeaan palautumiseen kykeneviä diodeja, joiden nominalvirtaus ylittää pääverkon nominalarvon, on käytettävä. Parasitistiset induktanssit vähennetään käyttämällä suositeltavia korkeatasoisia, korkean suorituskykyisiä snubber-kondensaattoreita.

3.2 Moottorin sijainnin havaintokäytännössä

Tämä suunnitelma määrittelee tarkasti rotorin magnetisten napojen sijainnit, mahdollistaen statoripakkauksien tarkat kommutaatiokontrollit. Kolme Hall-ilmiösensoria kiinnitetään Hall-levylle, kun taas pyöreä pysyvä magneetti simuloi moottorin magneettikenttää parantaakseen paikkatarkkuutta. Kun magneetti pyörii, Hall-sensorien tulokset vaihtelevat selvästi, mikä mahdollistaa tarkan elektronisen rotorisijainnin.