Sistemang Paggamot ng Mekanismo na May Motor para sa Mataas na Voltaheng Disconnector

Ang mga high-voltage disconnector ay nangangailangan ng mga operating mechanism na may mabilis na tugon at mataas na output torque. Ang karamihan sa kasalukuyang motor-driven mechanisms ay umaasa sa serye ng mga reduction components, ngunit ang mga motor-operated mechanism control systems ay epektibong nakakatugon sa mga pangangailangan na ito.

1. Buod ng Motor-Operated Mechanism Control System para sa High-Voltage Disconnectors

1.1 Pambansang Konsepto

Ang motor-operated mechanism control system ay tumutukoy sa isang sistema na gumagamit ng dual-loop PID control strategy upang makontrol ang motor winding current at rotational speed, na nagbibigay-daan sa kontrol ng paggalaw ng mechanism. Ito ay nag-uugnay na ang mga contact ng disconnector ay mararating ang inihahandog na bilis sa tiyak na puntos ng paglalakbay, na nasasapat sa kinakailangang bilis ng pagbubuksan at pagsasara ng disconnector (DS).

Ang mga disconnector (DS) ay ang pinaka-karaniwang ginagamit na uri ng high-voltage switchgear. Sila ay epektibong nagtatatag ng isang insulation gap sa power networks, na sumasakop sa mahahalagang isolation functions at naglalaro ng mahalagang papel sa line switching at busbar reconfiguration. Ang pangunahing tungkulin ng motor-operated mechanism control system ay ang awtomatikong pag-monitor ng voltage at current, paghihiwalay ng high-voltage sections, at pagtitiyak ng seguridad sa high-voltage areas.

1.2 Katayuan ng Pag-aaral at Mga Tren sa Pag-unlad

(1) Katayuan ng Pag-aaral
Sa high-voltage equipment, ang mga motor-operated mechanism control systems ay malawak na tinatanggap dahil sa kanilang simple structure at mabilis na operasyon, na nagbibigay ng madaliang kontrol. Ang mga institusyon ng pag-aaral at unibersidad sa buong mundo ay malinaw na naiiba ang mga motor-operated mechanisms mula sa spring o hydraulic mechanisms, na nagpapahayag ng kanilang simple structure, mas mahusay na stability, mas simpleng compressed-gas storage methods, at mas mababang operational complexity kumpara sa conventional systems.

Operasyonal, ang sistema ay nagsisimula ng paggalaw sa pamamagitan ng electromagnetic force na ginawa ng current-carrying coils at internal current variations. Ang kanyang aplikasyon sa high-voltage equipment ay naging isang tren, na ang mga iskolar ay nagpapakita ng notableng progreso—pinagtitiyagaang nagpapaunlad ng motor drive technologies at nagpopropona ng mga bagong pagbabago.

Bagama't ang mga sistemang ito ay karaniwang inaapply sa circuit breakers, limitado pa rin ang pag-aaral sa kanilang paggamit sa disconnectors. Bagaman bahagi ng mga motor at control components ang mga disconnector motor-operated systems, walang direktang drive system na kasalukuyang umiiral na gumagamit ng motor upang direktang i-actuate ang pagbubuksan/pagsasara ng contact—na nagpapahintulot sa mahalagang operational limitations.

(2) Katayuan ng Pag-unlad
Internationally, ang mga tagagawa ng disconnector ay unti-unting naghahamon sa pamamagitan ng pagpapabuti ng mechanical structures at integration ng mga bagong materyales at teknolohiya upang makataas ang performance ng control system.

Sa Tsina, habang patuloy na umuunlad ang industriya ng enerhiya, lumalaki ang bilang ng mga tagagawa, at maraming malalaking kompanya ng switch control system ang lumilitaw. Ang lokal na high-voltage disconnector systems ay umuunlad patungo sa mas mataas na voltage ratings, mas malaking capacity, mas matatag na reliability, mas kaunti ang maintenance, miniaturization, at modular integration:

• Mas mataas na voltage at capacity ay sumasabay sa lumalaking pangangailangan sa national power supply;

• Mas matatag na reliability ay nagpapabuti ng current-carrying capability;

• Advanced materials at anti-corrosion techniques ay nagpapataas ng mechanical flexibility at nagpapababa ng pangangailangan sa maintenance;

• Miniaturization ay sumasabay sa lumalaking pangangailangan para sa system versatility at standardization.

2. System Architecture ng Motor-Operated Mechanism Control System

2.1 BLDCM Mechanism System

BLDCM stands for Brushless DC Motor. Ito ay rectifies AC power into DC at pagkatapos ay gamit ang inverter upang convert ito back into controlled AC. Nagsasama ito ng synchronous motor at driver, ang BLDCM ay isang electromechanical integrated product na lumalampas sa mga drawbacks ng brushed DC motors sa pamamagitan ng pagsasalitla ng mechanical commutators sa electronic ones.

Ito ay nagpapakita ng excellent speed regulation kasama ang robustness ng AC motors, na may spark-free commutation, mataas na reliability, at madaling maintenance. Sa standby operating mechanisms para sa high-voltage disconnectors, ang BLDCMs ay karaniwang equipped ng limit switches at directly drive ang DS via crank arm upang gawin ang opening/closing operations—na epektibong nag-aaddress ng traditional issues tulad ng excessive linkages at structural complexity.

2.2 DS Mechanism System

"DS" denotes the high-voltage disconnector, na nagbibigay ng critical electrical isolation. May simple structure at mataas na reliability, ang mga DS units ay malawak na ginagamit at naglalaro ng mahalagang papel sa disenyo, konstruksyon, at operasyon ng mga substation at power plants.

Sa motor-operated control systems, ang DS mechanism karaniwang gumagamit ng Digital Signal Processor (DSP) bilang core controller upang ma-manage ang overall system functions. Ang sistema ay kasama din:

• Open/close isolation drive control;

• Motor position detection;

• Speed detection.

Para sa position detection, ang position-sensing circuit ay nagbibigay ng accurate commutation signals sa logic switch circuit. Ang speed ay sinusukat gamit ang encoder na nagdedetect ng rotor speed, na may LED output signals na naghahayag ng rotational velocity.

Ang traditional current detection ay umaasa sa shunt resistors, na may temperature-induced drift, na nagpapahina sa measurement accuracy. Bukod dito, ang hindi sapat na electrical isolation sa pagitan ng external at control circuits ay maaaring magpalakas ng voltage surges, na nanganganib sa kaligtasan ng sistema.

Sa disenyo ng kontrol na circuit para sa pag-charge/discharge, ang sistema ng BLDCM ay nagpapalit ng tradisyonal na storage ng enerhiya gamit ang kondensador. Ang bangko ng kondensador ay na-charge at pagkatapos ay inalis mula sa panlabas na pinagmulan ng kuryente, na nagpapataas ng seguridad at epekto.

3. Pagbabago sa Disenyo para sa Sistema ng Kontrol ng Motor-Operated Mechanism

3.1 Open/Close Isolation Drive Control Circuit

Ang circuit na ito ay nagkokontrol ng mga current ng three-phase winding sa pamamagitan ng pagmamanage ng mga power switching devices at pag-implement ng epektibong estratehiya para sa switch trajectory. Ito ay binabawasan ang transient overvoltage at switching losses, na nagse-secure at nagsisiguro ng maayos at matatag na operasyon ng mga komponente.

Kapag ang switch ay off, isang kondensador ang sumasipsip ng turn-off current sa pamamagitan ng diode habang nag-charge. Kapag on, ang discharge ay nangyayari sa pamamagitan ng resistor. Ang mga fast-recovery diodes na may rated currents na mas mataas sa rating ng main circuit ay dapat gamitin. Upang mabawasan ang parasitic inductance, inirerekomenda ang high-frequency, high-performance snubber capacitors.

3.2 Motor Position Detection Circuit

Ang disenyo na ito ay tumpak na natutukoy ang mga posisyon ng rotor magnetic poles, na nagbibigay-daan sa precise commutation control ng stator windings. Tatlong Hall-effect sensors ang nakafiksado sa isang Hall disk, habang ang isang circular permanent magnet ay ginagamit upang simulan ang magnetic field ng motor para mapataas ang accuracy ng posisyon. Habang umuikot ang magnet, ang output ng Hall sensor ay nagbabago nang malinaw, na nagbibigay-daan sa tumpak na electronic positioning ng rotor.

3.3 Speed Detection Circuit

Ang optical rotary encoder—na binubuo ng infrared LED–phototransistor optocouplers at isang slotted shutter disk—ay ginagamit upang sukatin ang bilis ng rotor. Ang mga optocouplers ay pantay-pantay na ipinamamahagi sa isang circular pattern. Ang shutter disk, na naka-position sa pagitan ng LEDs at phototransistors, ay naglalaman ng mga bintana na modulate ang light transmission habang umuikot ito. Ang resulta ng pulsed output signal ay nagbibigay-daan sa pagkalkula ng acceleration at bilis ng rotor.

3.4 Current Detection Circuit

Ang traditional na shunt-resistor-based detection ay may thermal drift at hindi mabuti na accuracy. Bukod dito, ang hindi sapat na electrical isolation sa pagitan ng power at control circuits ay nagpapalubha ng panganib ng high-voltage transients na makasira sa sensitive electronics.

Upang tugunan ito, ang improved na disenyo ay gumagamit ng electrically isolated Hall-effect current sensor. Sa panahon ng operasyon, ang alternating current sa motor windings ay sinensen, at ang summing amplifier ay nagproseso ng output ng sensor. Pagkatapos ng proportional scaling, isang ligtas at isolated na current signal ang nakukuha.

3.5 Capacitor Charge/Discharge Control Circuit

Ang sistema ng BLDCM ay nagpapalit ng tradisyonal na storage ng enerhiya gamit ang solusyon ng kondensador, na siyempreng nagpapataas ng epektibidad at simplifying ang charge/discharge control. Ang digital signal processor ay patuloy na nangomonitor ang voltage ng kondensador at tatapusin lamang ang charging kapag na-meet ang operational thresholds. Ang disenyo na ito ay sobrang magaling sa energy management at signal acquisition, na nagbibigay-daan sa tumpak na kontrol ng circuit.

4. Conclusion

Ang sistema ng kontrol ng motor-operated mechanism para sa high-voltage disconnectors ay kumakatawan sa strategic na tugon sa umuunlad na demand ng power at commitment sa pag-protekta ng modernong pamantayan ng pamumuhay. Sa pamamagitan ng epektibong pagtugon sa matagal nang limitasyon ng tradisyonal na disconnectors, ang sistema na ito ay naglalaro ng mahalagang papel sa pag-unlad ng reliabilidad, epektibidad, at intelihensiya ng power infrastructure.