Düşük Maliyetli Düşük Kayıp Dalgalanmasız Anahtar Çözümü Raylı Ulaşım için
I. Çözüm Genel Bakış
Bu çözüm, DC sistemlerin (özellikle raylı ulaşım itki güç sağlayıcıları) kısa devre arızalarına karşı koruma ihtiyaçlarını, optimize edilmiş mekanik kesici yapısı temelinde bir DC devre kesici çözümü önererek karşılar. Kondansatör gerilim kontrolü ile yaylıksız kesme gerçekleştirir, düşük açıkta kayıp ve yüksek güvenilirlik özellikleriyle sık işlem gerektiren senaryolara uygundur.
II. Temel Prensip
Hızlı mekanik anahtar topolojisini önceden şarj edilmiş kondansatörler ve yıldırım tutucularla birleştirir:
- Durağan İşlem: Akım mekanik anahtar (ana devre) üzerinden akar, açıkta direnç mikro-ohm düzeyindedir, bu nedenle kayıplar son derece düşüktür.
- Arıza Kesme:
• Kısa devre arızası tespit edildiğinde, mekanik anahtar hızlı bir şekilde açılır.
III. Teknik Parametreler
|
Parametre Öğesi |
Değer/Özellik |
|
Kesme Süresi |
<10 ms |
|
Adi Akım |
800A - 5000A (özel yapılandırılabilir) |
|
Açıkta Kayıp |
μΩ-düzey direnç, tipik değer ≤50 μΩ |
|
İşlem Sıklığı |
≥200 günlük anahtarlama işlemi |
|
Uygulanabilir Gerilim Seviyesi |
DC 1.5kV/3kV (raylı ulaşım) |
IV. Uygulanabilir Senaryolar
• Raylı ulaşım itki güç sağlayıcı sistemleri: Sık anahtarlamaya ve düşük kayıplara yönelik gereklilikleri karşılar.
• Şehir içi DC dağıtım ağları: Orta ve düşük voltajlı DC sistem arızası koruması.
• Endüstriyel DC güç sistemleri: Yüksek güvenilirliği gerektiren uygulamalar.
V. Avantajlar ve Sınırlamalar
Avantajlar:
- Düşük Açıkta Kayıp: Normal işlem sırasında mekanik anahtar iletken kalır, yarıiletken ısıtma sorunlarından kaçınır.
- Kontrol Edilen Maliyet: Tüm katı hal anahtarlama cihazlarına gerek yoktur, hibrit devre kesiçlerine göre daha maliyet etkilidir.
- Yaylıksız Kesme: Kondansatör gerilim kontrolü ile aktif yay baskılanması, anahtar ömrünü uzatır.
Sınırlamalar:
- Kapasitans Gereksinimleri: Yüksek voltajlı kondansatör modülleri büyük hacimlidir, sistem gerilimine dayalı olarak optimize edilmiş bir tasarım gerektirir.
- Akımlaşma Süresi: Yıldırım tutucu enerji tüketimi üzerine bağlıdır, bu nedenle tüm katı hal çözümlerine kıyasla kısa devre akımının transferi biraz daha yavaştır.
- Bakım Gereksinimleri: Mekanik bileşenler düzenli bakım gerektirir, ancak geleneksel devre kesiçlerine göre daha az sıklıkta.
VI. Uygulama Önerileri
- Kondansatör Seçimi: Gerilim kontrol hassaslığı ve boyut kısıtlamaları arasında denge sağlamak için çok modül paralel kondansatör grupları kullanın.
- Sürücü Optimizasyonu: Kesme tepkimesini <2 ms'ye indirmek için yüksek hızda hareket mekanizmaları (örneğin, manyetik itme mekanizmaları) ile donatın.
- Yıldırım Tutucu Yapılandırması: Sistem kısa devre kapasitesine dayalı hesaplanan enerji emme kapasitesine sahip doğrusal olmayan dirençler (MOVs) seçin.
VII. Özet
Bu çözüm, mekanik yapı yeniliği ile kondansatör gerilim kontrolünü birleştirerek, DC devre kesiçlerinde düşük maliyet, düşük kayıp ve yaylıksız kesme sağlanır. Özellikle raylı ulaşım gibi yüksek frekanslı işlem senaryoları için uygundur, orta ve düşük voltajlı DC sistemlerde arıza koruması için güvenilir bir yol sunar.
