Yeniden Kapatan Kontroller: Akıllı Elektrik Ağlarının Güvenilirliğine Anahtar

Yıldırım darbeleri, düşmüş ağaç dalları ve hatta Mylar balonları bile elektrik hatlarındaki akımın akışını kesmesi yeterlidir. Bu nedenle, elektrik şirketleri, tekrarlayıcı kontrolörlerle donatılmış havadan dağıtım sistemleri ile kesintileri önler.

Herhangi bir akıllı şebeke ortamında, tekrarlayıcı kontrolörler geçici arızaları tespit etme ve kesme konusunda kritik bir rol oynar. Havada bulunan hatlarda birçok kısa devre kendiliğinden çözülebilir, ancak tekrarlayıcılar anlık bir arızadan sonra güçyü otomatik olarak geri getirerek hizmet sürekliliğini artırır.

Tekrarlayıcı kontrolörler, elektrik hatlarındaki AC iletimin voltajını ve akımını algılar. Bir ani yükseliş veya arıza olduğunda, güç röleleri arızayı sınırlamak ve tüm şebekede yayılmasını önlemek için açılır—bu, kademeli başarısızlık olarak bilinen bir fenomendir. Arıza, daha önce bahsedildiği gibi, yıldırım, ağaç dalları veya balonlar gibi geçici bir olaydan kaynaklanıyorsa, her biri hatların geçici olarak çaprazlaşmasına neden olabilir. Tekrarlayıcı kontrolörü, güç hatını sürekli izler ve AC performansı istikrara girdiyse, röleyi kapatmaya veya "tekrar kapamaya" çalışır. Kapanma sonrası, yüksek voltaj, yüksek akım veya başka bir arıza koşulu tespit edilirse, röle tekrar açılacaktır. Tekrarlayıcılar genellikle röleyi üç ila beş kez tekrar kapatmaya çalışır. Amac, şebekenin kendini iyileştirmesidir.

Neden tekrarlayıcı kontrolörleri bu kadar önemli?

Tekrarlayıcı kontrolörleri birkaç ana özelliği vardır:

• Güç hattının algılanması, üç voltaj, üç akım, bir veya iki toprak ve genellikle yedeklik dahil. Yüksek doğruluk, özellikle harmonik ölçümler için önemlidir.

• Izolasyon zorunludur. Izolasyon genellikle sinyal zincirinde yukarı ve aşağı akışta uygulanır, güvenilir sistem işlemi sağlama ve elektronik bileşenleri koruma amacıyla. İletişim bağlantılarından önce de izolasyon gereklidir ve çeşitli izolasyon seçenekleri genellikle ihtiyaç duyulur.

• Hem AC hem de DC girişleri olan birden fazla güç kaynağı. Beklenen şekilde, sistem bir pil içerir çünkü güç kesintisi sırasında bile AC hattını izlemeye devam etmek ve işlemeye devam etmek zorundadır.

• İletişim, tekrarlayıcı kontrolörleri için de kritiktir, çünkü bu sistemler, olayları bildirmek üzere daha büyük şebekelerle iletişim kurmalıdır. Çoğu akıllı şebeke, kablosuz veya güç hattı iletişim ağlarını kullanır. Tekrarlayıcı kontrolörleri gibi üniteler genellikle hala geleneksel seri iletişim, örneğin RS-485'yi, seçilen kablosuz protokole dönüştürmek için bir gateway veya başka bir donanım aracılığıyla kullanırlar.

Tekrarlayıcı kontrolörleri için analog yapı taşları

Bir tekrarlayıcı kontrolörü tasarlarken, çeşitli kritik analog yapı taşlarına ihtiyaç duyulur. Şekil 1'de gösterilen blok diyagramı, sadece bir tekrarlayıcı kontrolörü tasarımının bir örneğidir. Gördüğünüz gibi, birden fazla sistem güç kaynağı, iletişim arabirimleri, voltaj izleme ve gözetim devreleri bulunmaktadır. Doğru bileşenleri nasıl seçersiniz? Yüksek doğruluk, geniş giriş voltaj koruma aralığı, düşük güç tüketimi ve küçük boyut, tasarım gereksinimlerinizi karşılamak için değerlendirmeniz gereken bazı önemli özelliklerdir. MAX16126/MAX16127 yük dökümü/ters voltaj koruma devreleri, bu özelliklere sahip cihazların bir örneğidir. 

Entegre şarj pompası ile, bu IC'ler, yıkıcı giriş koşullarında aşağı akıştaki güç kaynağını kapatmak ve izole etmek için iki dış ardışık N kanal MOSFET'i kontrol eder. Onlar, arıza koşullarında sinyal veren bir bayrak çıkışı içerir. Ters voltaj koruması için, dış ardışık MOSFET'ler normal çalışma sırasında voltaj düşüşünü ve güç kaybını minimize eder, geleneksel ters pil diodlarından daha üstün performans gösterir. Başka bir güvenilir, düşük güç mikro işlemci gözetmeni ise, yedek pil ve çip-etkinleştirme kapı işlevselliği olan MAX6365 ailesidir. 

MAX6365 gözetmen devresi, minyatür 8-pin SOT23 paketinde, mikro işlemci sistemlerde güç gözetimi, pil yedek kontrolü ve bellek yazma koruma fonksiyonlarını basitleştirir. Her zaman açık uygulamalar, örneğin tekrarlayıcı kontrolörleri için, düşük kuiesent akımı MAX6766 doğrusal düzenleyici gereksinimi karşılar. MAX6766, 4V ile 72V arasında çalışır, en fazla 100mA yük akımı sağlar ve sadece 31µA kuiesent akımı tüketir.

Akıllı şebekeler, güç teslimatına daha büyük verimlilik ve güvenilirlik getirirken, aynı zamanda güç altyapısının dayanıklılığını da artırmaktadır. Bu nedenle, bir sonraki tekrarlayıcı kontrolörünüzü tasarladığınızda, içlerinde yer alan temel teknolojileri aklınızda bulundurun—hepsi ışıkların yanmasında bir rol oynar.