Apliko de Novaj DC-Ĉirkuitchiaj Rompiloj en Protektado kontraŭ Kurcircuita Faltro

I. Enkonduko​
Kun la rapida progreso de moderna informadoteknologio, inteligenteco estas granda tendenco en la disvolvo de industria equipo. En la kampo de alta-volta ŝaltado, inteligentaj cirkuitrompiloj — kiel gravaj regilkomponantoj en elektraj sistemoj — formas la fundamentojn por aŭtomatigo kaj inteligenteco en elektra sistemo. Ĉi tiu studo fokusas sur inteligenta DC-cirkuitrompilo bazita sur unuĉipa mikroprocesoro (SCM) teknologio, substrekanĝante ĝian praktikan aplikon en realtempa kuranta monitorado kaj defektrompo en ŝipaj DC-elpetosistemoj. Krom konvena arkmalŝtamblo, ĉi tiu cirkuitrompilo inkluzivas inteligentan operacian sistemon, defektakurantan detektan unuon, kaj signalan pritraktan unuon, permesante al ĝi efike respondi al la specialaj postuloj de DC-sistemoj por defektprotektado.

​II. Prinicipo de Kura Transmito de DC-Cirkuitrompiloj​
La kernasko por cirkuitrompiloj en DC-sistemoj kuŝas en arkmalŝtamo. Laŭ la teorio de arkado, malŝtamo de arko bezonas nultrapason de akuro. Tamen, DC-sistemoj mankas naturan nulpunkton de akuro, farante arkmalŝtamon ekstreme malfacilan.

​Solvo – Prinicipo de Kura Transmito:​​
Per enkonduko de inversa akuro en la cirkvito, kunstara nulpunkto de akuro estas kreata, donante la necesa kondiĉon por arkmalŝtamo. La specifa prinicipo estas jena:

​III. Sistemanalizo​

​​(1) Monitora Modulo​
La monitora modulo servas kiel fonto de regilsignaloj por la elektra operacia sistemo, ebligante realtempan monitoradon de akuraj ŝanĝoj en la cirkvito kaj provizante tempan, akuran reagon al akuraj anomalioj.

​Fluo de Signalpritrakto:​​

• ​Akirego de Signalo:​​ Akuraj signaloj estas kolektitaj per shunt kun terigita malalta-volta terminalo (por eviti interferon de alta-voltaj pulsoj) kaj ne-induktiva rezisto (por konservi la amplitudon kaj formon de la akuro).
• ​Pritrakto de Signalo:​​ Akiritaj voltaj signaloj (malgrandaj amplitudoj kun alta-frekvenciga bruajo) → Filtra cirkvito (bruaremovalo) → Izola amplifika cirkvito (uzanta alta-precizan linearan optokuplilon HCNR201, primara flankopamplifikilo LM324, sekundara flankopamplifikilo OP07, aganta kiel DC-transformilo) → Specimeno kaj tenado → A/D-konverto → Sendita al SCM.
• ​Defekta Respondo:​​ Se la akuro superas la permesitan limon, la SCM emitas ordonon por rompi kaj aktivigas buzilon.

​​(2) Datopritrakto de SCM​
​Kriterioj de Defektdetekto:​​

• Normala funkciiado: Akura pligrandiĝrapido Kᵢ ≤ Kₘₐₓ, akura valoro I ≤ Iₘₐₓ.
• Mallongcirkvita defekto: Kᵢ > Kₘₐₓ, kaj I povas rapide superi Iₘₐₓ.

​Matematika Modelo kaj Simpligita Kalkulado:​​
El ΔU = ΔI · Rբ (shunt-rezisto),
Kᵥ = ΔU/Δt = Kᵢ · Rբ → Kᵢ = ΔU/(Δt · Rբ).
​Avantaĝo:​​ Post fiksa Δt, nur ΔU inter du momentoj necesas por komputi Kᵢ, evitante flotantapunktajn operaciojn kaj signife reduktante respondotempon.
​Defektkriterio:​​ La SCM judikas defekton kiam Uᵢₙ > Uₘₐₓ aŭ ΔUᵢₙ > ΔUₘₐₓ.

​​(3) Kontraŭinterferaj Meroj​
Pro la alta-volta, alta-akura medio kun forta elektromagnetika interfero, multidimensia kontraŭinterfera dizajno estas adoptita:

​​(4) Tutmonda Struktura Dizajno​
​Funkciado de Mehanismo – Duvalenta Permanmagneta Mehanismo:​​

• ​Komponado:​​ Ferma/malferma spiroj, permanmagnetoj, moviĝanta ferkernejo (punkte), korpuso.
• ​Funkcia Cirkvito:​​ Spiroj serie kun antaŭcarĝitaj kapacitortoj (energfonto) kaj tiristoroj formas elŝargcirkvitojn.
• ​Aktiva Proceso:​​ SCM-signalo → amplifitaj per transistoroj → regantas tiristoran gatan → dum defekto, SMC sendas malfermaordon → tiristro kondukas → kapacitorto elŝargas tra malferma spiro → ferkernejo moviĝas → QF malfermiĝas. Fermado estas manregula per ŝalto.

​Kura Transmitocirkvito (Mejorita Strukturo):​​

• ​Mejoro:​​ Anstataŭigas sparkgap-ŝaltilojn per vakua ŝaltilo (QF₂), reduktante tempdispercion.
• ​Struktura Parametroj:​​ QF₁ kaj QF₂ egaldistancigas de pivoto O; braklongoj determinitaj laŭ specifaj parametroj.
• ​Defekta Ago:​​ Permanmagneta mekanismo energigas → ferkernejo moviĝas malsupre → QF₁ malfermiĝas, QF₂ fermiĝas → kapacitorto C elŝargas → arka akuro en QF₁ transiras la nulon → arko malŝtamas.

​IV. Sistemeksperimento​

• ​Medio:​​ Simila Cirkvito Laboratorio, Instituto de Elektronika, Dalian Universitato de Teknologio.
• ​Metodo:​​ Malalta-frekvencia AC-akuro simulas DC-mallongan cirkvon; inversa akuro enkondukita je maksimuma akuro.
• ​Rezultoj:​​
• Akurformo tra QF₁ montras ke inversa akuro precize enkondukita je t₀.
• Inversa akuro forĉas nultransiron, atingas arkmalŝtamon, kaj sukcese interrompas mallongan cirkvan akuron.

​V. Konkludo​
Eksperimentoj demonstras ke la nova DC-cirkuitrompilo kun elektra operacia sistemo sukcese interrompas mallongan cirkvan akuron en DC-elpetosistemoj, kun kontentigaj rezultoj. Ĉi tiu solvo povas amplekse aplikigi en mallongan cirkvan protektadon por DC-sistemoj, kiel ŝipoj, metroj, DC-elektrolizo, kaj elektra fornaroj.

​Ĉefaj Sistemejospecoj:​​

• ​Realtempa Funkciado:​​ SCM-bazita akirado ebligas realtempan monitoradon kun forta kontrolkapablo kaj minimuma tempdisperco.
• ​Rapidrespondo:​​ Simpligitaj algoritmoj evitas flotantapunktajn operaciojn, reduktante respondotempon por rapida defektodetekto.
• ​Fidindeco:​​ Duvalenta permanmagneta mekanismo reduktas mekanikajn defektojn kaj mallongigas malfermatempon; mejorita strukturo garantiadas sinkronon inter interrompa kaj transmita ago.

La inteligenta DC-cirkuitrompila solvo prezentita en ĉi tiu studo oferas altan praktikan valoron kaj promesplenan aplikan perspektivon, kontentigante la urganan postulon por inteligenta protektada equipo en modernaj DC-elpetosistemoj.