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

Ang mga high-voltage disconnectors ay nangangailangan ng mga operating mechanisms 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 sumasagot 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 regulahin ang current ng motor winding at rotational speed, na siyang nagkokontrol sa paggalaw ng mechanism. Ito ay nag-aasikaso na ang mga contact ng disconnector ay maabot ang tiyak na bilis sa mga designadong travel points, na sinusunod ang kinakailangang bukas at sarado na bilis ng disconnector (DS).

Ang mga disconnector (DS) ang pinaka malawak na ginagamit na uri ng high-voltage switchgear. Sila ay epektibong nagtatatag ng insulation gap sa power networks, na pumupuno ng mahahalagang isolation functions at naglalaro ng vital na papel sa line switching at busbar reconfiguration. Ang pangunahing tungkulin ng motor-operated mechanism control system ay awtomatikong monitorehin ang voltage at current, i-isolate ang high-voltage sections, at siguruhin ang seguridad sa high-voltage areas.

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

(1) Status ng Pag-aaral
Sa high-voltage equipment, ang motor-operated mechanism control systems ay malawak na tinatanggap dahil sa kanilang simple na struktura at mabilis na operasyon, na nagbibigay ng madaliang kontrol. Ang mga institusyon ng pag-aaral at unibersidad sa buong mundo ay nagsimula nang maghiwalay-hiwalay ang mga motor-operated mechanisms mula sa spring o hydraulic mechanisms, inihahayag ang kanilang simple na struktura, mas mahusay na estabilidad, mas simpleng compressed-gas storage methods, at mas mababang operational complexity kumpara sa mga conventional na sistema.

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 tren, na ang mga iskolar ay nagtagumpay nang notableng—patuloy na pinaunlad ang motor drive technologies at nagpropose ng mga bagong pagbabago.

Bagama't ang mga sistema na ito ay karaniwang inaaplay sa circuit breakers, ang pag-aaral sa kanilang paggamit sa disconnectors ay limitado pa rin. Bagama't ang mga motors at control components ay bahagi ng disconnector motor-operated systems, walang direktang direct-drive system na kasalukuyang umiiral na gumagamit ng motor upang direkta na gawin ang pagbubukas/sarado ng contact—na nagpapataas ng mahalagang operational limitations.

(2) Status ng Pag-unlad
Internasyonal, ang mga tagagawa ng disconnector ay pangunahing nagsisipaglaban sa pamamagitan ng pagpapabuti ng mechanical structures at integration ng mga bagong materyales at teknolohiya upang makapagtamo ng mahusay na performance ng control system.

Sa Tsina, kasabay ng patuloy na pag-unlad ng industriya ng kuryente, ang bilang ng mga tagagawa ay lumaki nang substansyal, at maraming malalaking switch control system companies ang lumitaw. Ang mga lokal na high-voltage disconnector systems ay lumilipat patungo sa mas mataas na voltage ratings, mas malaking capacity, mas mahusay na reliability, mas mababa na maintenance, miniaturization, at modular integration:

• Mas mataas na voltage at capacity sumasagot sa lumalaking national power supply demands;

• Mas mahusay na reliability pinapabuti ang current-carrying capability;

• Advanced materials at anti-corrosion techniques pinapataas ang mechanical flexibility at binabawasan ang pangangailangan sa maintenance;

• Miniaturization sumasagot 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 nagsasagawa ng rectification ng AC power sa DC at pagkatapos ay gumagamit ng inverter upang ibalik ito sa controlled AC. Binubuo ito ng synchronous motor at driver, ang BLDCM ay isang electromechanical integrated product na nakakalampasan ang mga drawback ng brushed DC motors sa pamamagitan ng pagsasalitla ng mekanikal na commutators sa electronic ones.

Ito ay nagpapakita ng excellent speed regulation at robustness ng AC motors, na may spark-free commutation, mataas na reliability, at madaling maintenance. Sa mga standby operating mechanisms para sa high-voltage disconnectors, ang BLDCMs ay karaniwang equipped ng mga limit switches at diretang nagdrive sa DS sa pamamagitan ng crank arm upang gawin ang pagbubukas/sarado operations—na epektibong nasasagot ang mga tradisyunal na 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 na struktura at mataas na reliability, ang mga DS units ay malawak na ginagamit at naglalaro ng vital na papel sa disenyo, konstruksyon, at operasyon ng mga substation at power plants.

Sa motor-operated control systems, ang DS mechanism typically uses a Digital Signal Processor (DSP) as the core controller to manage overall system functions. Ang sistema ay kasama rin ang mga sumusunod:

• 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 inaasure sa pamamagitan ng encoder na nagdedetect ng rotor speed, na ang LED output signals ay nagpapakita ng rotational velocity.

Ang traditional na current detection ay umaasa sa shunt resistors, na may temperature-induced drift, na kompromiso sa measurement accuracy. Bukod dito, ang insufficient na electrical isolation sa pagitan ng external at control circuits ay maaaring mapalakas ang voltage surges, na nagpapahamak sa seguridad ng sistema.

Sa disenyo ng kontrol na sirkwito para sa pag-charge/discharge, ang sistema ng BLDCM ay nagsasalitunin ng tradisyonal na enerhiyang imbakan sa pamamagitan ng mga capacitor. Ang bangkong capacitor ay na-charged at pagkatapos ay inililigtas mula sa panlabas na pinagmulan ng lakas, na nagpapataas ng seguridad at epektibidad.

3. Pagpapatunay ng Disenyo para sa Sistema ng Kontrol ng Mekanismo na Ginaganap ng Motor

3.1 Sirkwito ng Kontrol ng Drive ng Isolasyon ng Paghahati/Sagot

Ang sirkwito na ito ay nagkokontrol ng mga current ng three-phase winding sa pamamagitan ng pagmamanage ng mga power switching device at pag-implement ng epektibong estratehiya para sa trajectory ng switch. Ito ay nagbabawas ng transient overvoltage at switching losses, na nag-aangat ng ligtas at matatag na operasyon ng komponente.

Kapag ang switch ay naka-off, ang isang capacitor ay umi-absorb ng turn-off current sa pamamagitan ng diode habang nasa proseso ng charging. Kapag naka-on, ang discharge ay nangyayari sa pamamagitan ng resistor. Ang mga fast-recovery diode na may rated currents na mas mataas kaysa sa rating ng main circuit ay dapat gamitin. Upang mabawasan ang parasitic inductance, ang high-frequency, high-performance snubber capacitors ay inirerekomenda.

3.2 Sirkwito ng Pagtukoy ng Posisyon ng Motor

Ang disenyo na ito ay eksaktong nagtatukoy ng mga posisyon ng magnetic pole ng rotor, na nagbibigay-daan sa maingat na commutation control ng stator windings. Tatlong Hall-effect sensors ay nakapirmihang sa isang Hall disk, habang ang circular permanent magnet ay sumisimula ng magnetic field ng motor para sa mas mahusay na akurasi ng posisyon. Habang ang magnet ay umuikot, ang mga output ng Hall sensor ay nagbabago nang malinaw, na nagbibigay-daan sa maingat na elektronikong pagposisyon ng rotor.

3.3 Sirkwito ng Pagtukoy ng Bilis

Isang 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 optocoupler 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 transmission ng liwanag habang ito ay umuikot. Ang resulta ng pulsed output signal ay nagbibigay-daan sa pagkalkula ng acceleration at bilis ng rotor.

3.4 Sirkwito ng Pagtukoy ng Current

Ang tradisyonal na detection batay sa shunt-resistor ay may problema sa thermal drift at hindi magandang akurasi. Bukod dito, ang hindi sapat na electrical isolation sa pagitan ng power at control circuits ay nagdudulot ng panganib na ang mga high-voltage transients ay maaaring masira ang mga sensitibong electronics.

Upang tugunan ito, ang pinatunayan na disenyo ay gumagamit ng electrically isolated Hall-effect current sensor. Sa panahon ng operasyon, ang alternating current sa mga winding ng motor ay sinasala, at ang summing amplifier ay nagproseso ng output ng sensor. Pagkatapos ng proportional scaling, ang isang ligtas, isolated current signal ay natatamo.

3.5 Sirkwito ng Kontrol ng Charge/Discharge ng Capacitor

Ang sistema ng BLDCM ay nagsasalitunin ng tradisyonal na enerhiyang imbakan sa pamamagitan ng capacitor-based na solusyon, na nagpapataas ng epektibidad at simplifying charge/discharge control. Ang digital signal processor ay patuloy na nangomonita ang voltage ng capacitor at terminates charging lamang kapag ang operational thresholds ay nasakop. Ang disenyo na ito ay sumasabay sa energy management at signal acquisition, na nagbibigay-daan sa maingat na kontrol ng sirkwito.

4. Kasamaan

Ang sistema ng kontrol ng mekanismo na ginaganap ng motor para sa high-voltage disconnectors ay kumakatawan sa isang strategic na tugon sa umuunlad na pangangailangan sa lakas at isang commitment sa pagprotekta ng modernong pamantayan ng pamumuhay. Sa pamamagitan ng epektibong pagresolba ng matagal nang limitasyon ng tradisyonal na disconnectors, ang sistema na ito ay naglalaro ng isang sentral na papel sa pag-advance ng reliabilidad, epektibidad, at katalinuhan ng power infrastructure.