নতুন DC সার্কিট ব্রেকারের প্রয়োগ: শর্ট-সার্কিট ফল্ট প্রোটেকশনে
I. পরিচিতি
আধুনিক তথ্য প্রযুক্তির দ্রুত উন্নতির সাথে বুদ্ধিমত্তা শিল্প সরঞ্জামের উন্নয়নের একটি প্রধান প্রবণতা হয়ে উঠেছে। উচ্চ-ভোল্টেজ সুইচিং ক্ষেত্রে, বুদ্ধিমান সার্কিট ব্রেকার—পাওয়ার সিস্টেমের গুরুত্বপূর্ণ নিয়ন্ত্রণ উপাদান—পাওয়ার সিস্টেমের স্বয়ংক্রিয় এবং বুদ্ধিমান কাঠামোর ভিত্তি গঠন করে। এই অধ্যয়নটি একক চিপ মাইক্রোকম্পিউটার (SCM) প্রযুক্তি ভিত্তিক একটি বুদ্ধিমান DC সার্কিট ব্রেকারের উপর ফোকাস করে, যার বাস্তব প্রয়োগ জাহাজের DC পাওয়ার সরবরাহ সিস্টেমের বাস্তব সময়ের বিদ্যুৎ প্রবাহ পর্যবেক্ষণ এবং দোষ বিচ্ছেদে দেখা যায়। এই সার্কিট ব্রেকারটি সাধারণ আর্ক-নির্মূল চেম্বারের পাশাপাশি একটি বুদ্ধিমান অপারেশন সিস্টেম, দোষ প্রবাহ নির্ণায়ক ইউনিট এবং সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণ ইউনিট অন্তর্ভুক্ত করে, যা তা কে DC সিস্টেমের দোষ প্রোটেকশনের বিশেষ দরকারের জন্য কার্যকরভাবে সমাধান করতে সক্ষম করে।
II. DC সার্কিট ব্রেকারের প্রবাহ স্থানান্তর তত্ত্ব
DC সিস্টেমের সার্কিট ব্রেকারের মূল চ্যালেঞ্জ হল আর্ক নির্মূল। আর্ক তত্ত্ব অনুসারে, আর্ক নির্মূলের জন্য একটি প্রবাহ শূন্য প্রতিচ্ছেদ পয়েন্ট প্রয়োজন। তবে, DC সিস্টেমে প্রাকৃতিক প্রবাহ শূন্য পয়েন্ট নেই, যা আর্ক নির্মূলকে বিশেষভাবে কঠিন করে তোলে।
সমাধান – প্রবাহ স্থানান্তর তত্ত্ব:
সার্কিটে একটি বিপরীত প্রবাহ প্রবর্তন করে, একটি কৃত্রিম প্রবাহ শূন্য পয়েন্ট তৈরি করা হয়, যা আর্ক নির্মূলের জন্য প্রয়োজনীয় শর্ত প্রদান করে। নির্দিষ্ট তত্ত্বটি নিম্নরূপ:
|
সার্কিটের অবস্থা |
অংশের অপারেশন |
প্রবাহ পরিবর্তন এবং আর্ক নির্মূল প্রক্রিয়া |
|
স্বাভাবিক অবস্থা |
সার্কিট ব্রেকার QF বন্ধ রয়েছে। |
উচ্চ-ভোল্টেজ DC পাওয়ার QF এর মাধ্যমে লোডকে সরবরাহ করে, যা স্থিতিশীল সার্কিট অপারেশন নিশ্চিত করে। |
|
দোষ অবস্থা (A–B শর্ট) |
1. প্রবাহ দ্রুত বৃদ্ধি পায় (হার L₁, L₂ উপর নির্ভর করে)। |
1. ডিচার্জ প্রবাহ I₂ মূল প্রবাহ I₁ এর বিপরীতে কাজ করে। |
III. সিস্টেম ডিজাইন
(1) পর্যবেক্ষণ মডিউল
পর্যবেক্ষণ মডিউলটি ইলেকট্রনিক অপারেশন সিস্টেমের নিয়ন্ত্রণ সিগন্যাল উৎস হিসেবে কাজ করে, যা সার্কিট প্রবাহ পরিবর্তনের বাস্তব সময় পর্যবেক্ষণ এবং প্রবাহ অস্বাভাবিকতার সময় সঠিক এবং সময়সূচীত প্রতিক্রিয়া প্রদান করে।
সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণ প্রবাহ:
- সিগন্যাল অর্জন: প্রবাহ সিগন্যাল একটি শান্ট দিয়ে সংগ্রহ করা হয়, যার নিম্ন-ভোল্টেজ টার্মিনাল গ্রাউন্ড করা হয় (উচ্চ-ভোল্টেজ পাল্স হর্ট প্রতিরোধ করার জন্য) এবং অন্ধকার রোধ (প্রবাহের পরিমাণ এবং তরঙ্গরূপ রক্ষা করার জন্য)।
- সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণ: সংগৃহীত ভোল্টেজ সিগন্যাল (ছোট পরিমাণ এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি নয়জ) → ফিল্টার সার্কিট (নয়জ মুছে ফেলা) → আইসোলেশন এমপ্লিফায়ার সার্কিট (উচ্চ-প্রেসিশন লিনিয়ার অপটোকুপলার HCNR201, প্রাথমিক-পাশের অপ-এম্প LM324, দ্বিতীয়-পাশের অপ-এম্প OP07, যা একটি DC ট্রান্সফরমার হিসেবে কাজ করে) → নমুনা এবং ধার → A/D কনভার্শন → SCM এ পাঠানো হয়।
- দোষ প্রতিক্রিয়া: যদি প্রবাহ অনুমোদিত সীমা অতিক্রম করে, SCM একটি ট্রিপ কমান্ড প্রদান করে এবং একটি বাজার অ্যালার্ম ট্রিগার করে।
(2) SCM দ্বারা ডেটা প্রক্রিয়াকরণ
দোষ বিচার মানদণ্ড:
- স্বাভাবিক অপারেশন: প্রবাহ বৃদ্ধির হার Kᵢ ≤ Kₘₐₓ, প্রবাহ মান I ≤ Iₘₐₓ।
- শর্ট-সার্কিট দোষ: Kᵢ > Kₘₐₓ, এবং I দ্রুত Iₘₐₓ অতিক্রম করতে পারে।
গাণিতিক মডেল এবং সরলীকৃত হিসাব:
ΔU = ΔI · Rբ (শান্ট রোধ),
Kᵥ = ΔU/Δt = Kᵢ · Rբ → Kᵢ = ΔU/(Δt · Rբ)।
সুবিধা: Δt নির্ধারিত করার পর, শুধুমাত্র দুটি মুহূর্তের মধ্যে ΔU প্রয়োজন হয় Kᵢ গণনা করার জন্য, যা ফ্লোটিং-পয়েন্ট অপারেশন এবং প্রতিক্রিয়া সময় বিশেষভাবে কমিয়ে আনে।
দোষ মানদণ্ড: Uᵢₙ > Uₘₐₓ বা ΔUᵢₙ > ΔUₘₐₓ হলে SCM দোষ বিচার করে।
(3) বিরোধী-বাধা বিধি
উচ্চ-ভোল্টেজ, উচ্চ-প্রবাহ পরিবেশে দৃঢ় ইলেকট্রোম্যাগনেটিক বাধার কারণে, বহুমাত্রিক বিরোধী-বাধা ডিজাইন গৃহীত হয়:
|
বিরোধী-বাধা মাত্রা |
নির্দিষ্ট বিধি |
উদ্দেশ্য |
|
ইনপুট সিগন্যাল |
লিনিয়ার অপটোকুপলার HCNR201 দ্বারা আইসোলেশন |
নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমকে উচ্চ-পাওয়ার সার্কিট থেকে আইসোলেট করে; বাধা দমন এবং নিরাপত্তা বাড়ানো হয়। |
|
সিগন্যাল আউটপুট |
SCM অপটোকুপলার সুইচ নিয়ন্ত্রণ করে ডিচার্জ সার্কিটে থাইরিস্টর চালু করে |
শুধুমাত্র সিগন্যাল সংযোগ নিশ্চিত করে; নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমে উচ্চ-প্রবাহের প্রভাব প্রতিরোধ করে। |
|
সিগন্যাল প্রিচ্যানেল |
লো-পাস ফিল্টার সার্কিট |
RF, পাওয়ার ফ্রিকোয়েন্সি এবং পাল্স বাধা বন্ধ করে; বিশ্বাসযোগ্যতা বাড়ানো হয়। |
|
সফটওয়্যার স্তর |
1. সংযুক্ত ডিজিটাল ফিল্টারিং (মিডিয়ান + মুভিং গড়) |
ডেটা নয়জ ফিল্টার করে, কমান্ড সঠিকতা নিশ্চিত করে, এবং প্রোগ্রাম দৌড়ানো থেকে প্রতিরোধ করে। |
(4) সামগ্রিক কাঠামো ডিজাইন
অপারেশন মেকানিজম – দ্বিস্থায়ী চিরস্থায়ী চুম্বক মেকানিজম:
- অংশ: বন্ধ/খোলা কয়েল, চিরস্থায়ী চুম্বক, চলমান লোহার কোর (ছিদ্রাকার), হাউসিং।
- অপারেশন সার্কিট: কয়েল প্রিচার্জড ক্যাপাসিটর (শক্তি উৎস) এবং থাইরিস্টর সিরিজ সংযুক্ত হয় ডিচার্জ সার্কিট গঠন করে।
- অ্যাকশন প্রক্রিয়া: SCM সিগন্যাল → ট্রান্সিস্টর দ্বারা আম্প্লিফায়ার → থাইরিস্টর গেট নিয়ন্ত্রণ → দোষের সময়, SMC খোলা সিগন্যাল প্রদান → থাইরিস্টর পরিবাহী → ক্যাপাসিটর খোলা কয়েল দিয়ে ডিচার্জ → লোহার কোর চলে → QF খোলা। বন্ধ হলে সুইচ দিয়ে হাতে নিয়ন্ত্রণ করা হয়।
প্রবাহ স্থানান্তর সার্কিট ( verbeterde structuur):
- verbetering: স্পার্ক গ্যাপ সুইচ প্রতিস্থাপন করে ভ্যাকুয়াম সুইচ (QF₂), সময় বিক্ষেপন কমায়।
- structurale parameters: QF₁ এবং QF₂ O পিভট থেকে সমান দূরত্বে রয়েছে; আর্ম দৈর্ঘ্য নির্দিষ্ট প্যারামিটার অনুযায়ী নির্ধারিত হয়।
- fault actie: চিরস্থায়ী চুম্বক মেকানিজম শক্তিশালী → লোহার কোর নিচে যায় → QF₁ খোলা, QF₂ বন্ধ → ক্যাপাসিটর C ডিচার্জ → QF₁ এর আর্ক প্রবাহ শূন্য প্রতিচ্ছেদ করে → আর্ক নির্মূল হয়।
IV. সিস্টেম পরীক্ষা
- পরিবেশ:
