Düşük Maliyetli Düşük Kayıp DC Parazitsiz Anahtar Çözümü Raylı Ulaşım için
I. Çözüm Genel Bakış
Bu çözüm, DC sistemlerin (özellikle raylı ulaşım traksiyon güç sağlama) kısa devre hatalarına karşı koruma ihtiyaçlarını, optimize edilmiş mekanik kırıcı yapıya dayalı bir DC devre kesici çözümü önererek karşılar. Kondansatör gerilim kontrolü aracılığıyla yaylıksız kesme gerçekleştirir, düşük açık hal kaybıyla yüksek güvenilirliği birleştirir ve sık kullanım senaryolarına uygun hale getirir.
II. Temel Prensip
Hızlı mekanik anahtar topolojisi ile önceden şarj edilmiş kondansatörler ve sertleyicileri kullanır:
- Durağan İşlem: Akım mekanik anahtardan (ana devre) geçer, açık hal direnci mikro-ohm düzeyindedir, bu da aşırı derecede düşük kayba neden olur.
- Hata Kesme:
• Kısa devre hatası tespit edildiğinde, mekanik anahtar hızla açılması tetiklenir.
• Kondansatör modülü etkinleştirilir, mekanik anahtarın üzerinden geçen gerilimin yay ignition eşiğinin altında kalmasını sağlayarak yaylıksız kesmeyi mümkün kılar.
• Kısa devre akımı paralel kondansatör ve sertleyici döngüsüne yönlendirilir, burada sertleyici enerjiyi emer ve aşırı gerilimi bastırır.
III. Teknik Parametreler
|
Parametre Öğesi |
Değer/Özellik |
|
Kesme Süresi |
<10 ms |
|
Nominal Akım |
800A - 5000A (özel tasarım) |
|
Açık Hal Kaybı |
μΩ seviyesinde direnç, tipik değer ≤50 μΩ |
|
İşlem Sıklığı |
≥200 günlük anahtar işlemi |
|
Uygulanan Gerilim Seviyesi |
DC 1.5kV/3kV (raylı ulaşım) |
IV. Uygulama Senaryoları
• Raylı ulaşım traksiyon güç sağlama sistemleri: Sık anahtarlamaya ve düşük kayba olan gereklilikleri karşılar.
• Şehir içi DC dağıtım ağları: Orta ve düşük voltajlı DC sistem hata koruması.
• Endüstriyel DC güç sistemleri: Yüksek güvenilirlik gerektiren uygulamalar.
V. Avantajlar ve Kısıtlamalar
Avantajlar:
- Düşük Açık Hal Kaybı: Normal işlem sırasında mekanik anahtar iletken kalır, yarıiletken ısıtma sorunlarından kaçınırlar.
- Kontrollü Maliyet: Tüm katı hal anahtar cihazlarına ihtiyaç duymaz, bu da onu karma devre kesicilerden daha maliyet etkilidir.
- Yaylıksız Kesme: Kondansatör gerilim kontrolü aracılığıyla aktif yay baskılaması, anahtar ömrünü uzatır.
Kısıtlamalar:
- Kapasitans Gereksinimleri: Yüksek voltajlı kondansatör modülleri büyük boyutlardadır, sistem voltajına göre optimize edilmiş bir tasarım gerektirir.
- Akımlaşma Süresi: Sertleyici enerji tüketimine bağlı olarak, tüm katı hal çözümlerine göre kısa devre akımı transferi biraz daha yavaştır.
- Bakım Gereksinimleri: Mekanik bileşenler düzenli bakım gerektirir, ancak geleneksel devre kesicilere göre daha az sıklıkta.
VI. Uygulama Önerileri
- Kondansatör Seçimi: Voltaj kontrol hassaslığı ve boyut kısıtlamaları arasında denge sağlamak için çok modül paralel kondansatör grupları kullanın.
- Sürücü Optimizasyonu: Kesme tepkisini <2 ms'ye indirmek için yüksek hızlı çalışma mekanizmaları (örn. manyetik itme mekanizmaları) ile donatın.
- Sertleyici Yapılandırması: Sistem kısa devre kapasitesine dayalı hesaplanan enerji emme kapasitesine sahip doğrusal olmayan dirençler (MOVs) seçin.
VII. Özet
Bu çözüm, mekanik yapı inovasyonunu kondansatör gerilim kontrolüyle birleştirerek, DC devre kesicilerinde düşük maliyet, düşük kayıp ve yaylıksız kesme sağlar. Özellikle raylı ulaşım gibi yüksek frekanslı kullanım senaryoları için uygundur, orta ve düşük voltajlı DC sistemlerde hata koruması için güvenilir bir yol sunar.
