Niskokostočna niskog gubitka rešenja za prekidače bez strujnog luka za železnički promet
I. Pregled rešenja
Ovo rešenje odgovara na potrebe za zaštitom DC sistema (naročito za napajanje trakcijskog sistema željeznica) protiv kratkosponih grešaka, predlažući rešenje prekidnika DC struje bazirano na optimizovanoj mehaničkoj strukturi prekidnika. Postiže prekid bez lukova kroz kontrolu napona kondenzatora, kombinujući niske gubitke u stanju provodnosti i visoku pouzdanost, čime je pogodno za scenarije često ponavljajućeg rada.
II. Osnovni princip
Koristi topologiju brzog mehaničkog prekidača kombinovanu sa prenapljenim kondenzatorima i ograničivačima:
- Rad u stabilnom stanju: Struja teče kroz mehanički prekidač (glavnu vezu), sa otpornosti u mikro-ohm nivou, što rezultira ekstremno niskim gubitcima.
- Prekid greške:
• Nakon detektovanja kratkosponih grešaka, mehanički prekidač se aktivira da se brzo otvori.
• Kondenzatorski modul se uključuje, kontrolirajući napon preko mehaničkog prekidača kako bi ostao ispod praga zapaljivanja luka, omogućavajući prekid bez luka.
• Kratkospona struja se preusmerava prema paralelnom kondenzatorskom i ograničivačkom petlji, gde ograničivač apsorbira energiju i smanjuje previsoke napone.
III. Tehnički parametri
|
Parametar |
Vrednost/Karakteristika |
|
Vreme prekida |
<10 ms |
|
Nominale struja |
800A - 5000A (prilagodljivo) |
|
Gubitci u stanju provodnosti |
μΩ-nivo otpornosti, tipična vrednost ≤50 μΩ |
|
Frekvencija rada |
≥200 preklapanja dnevno |
|
Primjenjivi nivo napona |
DC 1.5kV/3kV (trakcijski sistem) |
IV. Primjenjivi scenariji
• Sistem napajanja trakcijskog sistema željeznica: Ispunjava zahteve za često preklapanje i niske gubitke.
• Urban DC distributivni mreže: Zaštita od grešaka u srednjem i niskom naponu DC sistema.
• Industrijski DC sistemi napajanja: Aplikacije koje zahtevaju visoku pouzdanost.
V. Prednosti i ograničenja
Prednosti:
- Niski gubitci u stanju provodnosti: Mehanički prekidač ostaje provodan tokom normalnog rada, izbegavajući probleme zagrijavanja poluprovodnika.
- Kontrolisane troškove: Nema potrebe za čisto čvrstotijelnim prekidačima, čime postaje jeftinije od hibridnih prekidnika.
- Prekid bez luka: Aktivno gasenje luka kroz kontrolu napona kondenzatora proširuje vreme života prekidača.
Ograničenja:
- Zahtevi za kapacitetom: Visokonaponski kondenzatorski moduli su obimni, zahtevaju optimizovan dizajn u zavisnosti od nivoa napona sistema.
- Vreme preusmeravanja struje: Zavisi od potrošnje energije ograničivača, što rezultira malo sporijim preusmeravanjem kratkosponih struja u poređenju sa čisto čvrstotijelnim rešenjima.
- Potreba za održavanjem: Mehanički komponenti zahtevaju periodično održavanje, iako manje često nego tradicionalni prekidnici.
VI. Preporuke za implementaciju
- Izbor kondenzatora: Koristite višemodulne paralelne grupe kondenzatora kako biste balansirali preciznost kontrole napona i ograničenja veličine.
- Optimizacija pogona: Opremite visokobrzim mehanizmom akcije (npr. magnetni repulzivni mehanizam) kako biste osigurali odgovor na prekid <2 ms.
- Konfiguracija ograničivača: Izaberite nelinearne otpornike (MOV-e) sa kapacitetom apsorpcije energije izračunatim na osnovu kapaciteta kratkosponih struja sistema.
VII. Zaključak
Ovo rešenje kombinuje inovacije u mehaničkoj strukturi sa kontrolom napona kondenzatora kako bi dostiglo niske troškove, niske gubitke i prekid bez luka u prekidnicima DC struje. Pogodno je za scenarije sa često ponavljajućim radom, poput trakcijskih sistema, pružajući pouzdani put za zaštitu od grešaka u srednjem i niskom naponu DC sistema.
