Berrikuntzatuko DC Kirekitzaile Berrien Aplikazioa IEE-Business-en Short-Circuit Fault Protection-ean
I. Sarrera
Informazio teknologiaren aurrerapen azkarrean, inteligentzia industriko gailuen garapenean dagoen tendentzia nagusia da. Altu tenperatura iturri batetik bestera egiten duten sakatzaile intelektualak—energiako sistemen kontrol errez baliagarriak—sistema elektrikoetako automatizazio eta inteligentziaren oinarria osatzen dute. Ikerketa honek SCMe (Single-Chip Microcomputer) teknologia oinarritutako DC sakatzaile intelektuala zentratzen du, zerbitzuko barneko DC sistema elektrikoetan uneko korrontea monitorizatzeko eta akatsak ezabatzeko aplikazio praktikoari. Sakatzaile hau, arku-amaierako kamarra arruntaren ondoren, sistema operatiboa, akats-korronte detektore unitatea eta senhaleen prozesamendua ditu, horrela DC sistemarako baldintza espetsialak ebatziteko ahalmena ematen diote.
II. DC Sakatzaileen Korronte Trasferta Prinzipioa
DC sistemetako sakatzaileen erronka nagusia arku-amaiera da. Arku teorian oinarrituta, arku bat amaitzeko beharrezkoa da korronte zero-puntu bat. Hala ere, DC sistemek naturalean ez dute zero puntu hori, arku-amaiera oso zaila bihurtuz.
Emaitza – Korronte Trasferta Prinzipioa:
Kurpuruan korronte alderantzizkoa sartzea, artifizialki sortutako zero puntu bat sortzen du, arku-amaieran beharrezko baldintza ematen diena. Zehazki, prinzipioa hau da:
|
Kurpuru egoera |
Osal funtzionamendua |
Korronte Aldaketa eta Arkua Amaierako Prozesua |
|
Egoera Arrunta |
Sakatzaile QF itxia dago. |
Altu tenperatura DC indarra QF bidez igotzen da, kurpuruaren funtzionamendua estabilizatuz. |
|
Akats Egoera (A–B labur) |
1. Korrontea azkar handitzen da (L₁, L₂ mendean oinarrituta). |
1. Desarga korrontea I₂ kontrako noranzkoan doa I₁ korronterekin. |
III. Sistema Diseinua
(1) Monitorizazio Modulua
Monitorizazio moduluak elektroniko sistema elektronikoko kontrol signalen iturri gisa funtzionatzen du, kurpuruaren korronte aldaketak uneroko monitorizatzeko eta korronte anormaltasunei erantzun zuzena eta presiziona eman dezaten.
Senhaleen Prozesamendu Flujoa:
- Senhaleen Hartzea: Korronte senhaleak hartzen dira shunt bidez, ahaltasuna gorputzaren amaieran (altu tenperatura pulseko interferentziak saihesteko) eta induktibotasunik gabeko ilara (korrontearen balioa eta forma mantentzeko).
- Senhaleen Prozesamendua: Hartutako tensio-senhaleak (balio txikiak eta maiztasun altuak) → iragazki-kurtsa (saistuak kentzeko) → isolatu gabeko amplifikadorea (presizio altua linear optokoppler HCNR201, primario op-amp LM324, sekundario op-amp OP07, DC transformadore bezala) → laguntza eta mantentzea → A/D konbertsioa → SCM-ra bidaltzea.
- Akats Erantzuna: Korrontea gainontzeko mugatik gora doanez, SCM tripu komando bat bidali eta buzzer alarm bat aktibatzen du.
(2) Daturen Prozesamendua SCM-ekin
Akatsen Balorazio Kriterioak:
- Funtzionamendu normala: Korronte gorrimena Kᵢ ≤ Kₘₐₓ, korronte balioa I ≤ Iₘₐₓ.
- Kortokircuitu-akatsa: Kᵢ > Kₘₐₓ, eta I berriz Iₘₐₓ gainditu dezake azkar.
Matematika Modelo eta Kalkulu Sinplifikatua:
ΔU = ΔI · Rբ (shunt ilara),
Kᵥ = ΔU/Δt = Kᵢ · Rբ → Kᵢ = ΔU/(Δt · Rբ).
Abantaila: Δt finko izanik, soilik ΔU beharrezkoa da bi unetan Kᵢ kalkulatzeko, floating-point operazioak saihestuz eta erantzun denbora laburtuz.
Akats Kriterioa: Uᵢₙ > Uₘₐₓ edo ΔUᵢₙ > ΔUₘₐₓ bada, SCM akats bat adieraziko du.
(3) Interferentziei Aurkako neurriak
Tension altu eta korronte altu ingurunean, elektromagnetikoki saihetsuan, multirezoluzio interferentziei aurkako diseinua erabiltzen da:
|
Interferentziei Aurkako Dimentsioa |
Neurri Espezifikoak |
Helburua |
|
Sinalaren Sarrera |
Lineal optokoppler HCNR201 bidezko isolamendua |
Kontrol sistema altu indarraren kurbiruak kendu; interferentziei aurkako eta segurtasuna hobetu. |
|
Sinalaren Irteera |
SCM optokoppler sakatzaileak kontrolatzen ditu, descarga kurpuruko tiristorak |
Sinal konexio bakarra; kontrol sistema altu korrontearen efektuak saihestu. |
|
Sinalaren Pre-Kanal |
Maiztasun baxuko iragazki kurtsa |
RF, maiztasun-indarraren eta pulseko interferentziei blokeatzen dio; fidagarritasuna hobetu. |
|
Software Maila |
1. Digital filtratzaile konbinatua (median + moving average) |
Datumen saistoak iragazti, komandoen zehaztasuna bermatu, eta programaren lan-apurtasuna saihestu. |
(4) Estruktura Orokorra Diseinua
Erabilpen Mekanismoa – Bistable Magnetiko Mekanismoa:
- Osagaiak: Itxi/ireki koilak, magnetiko permanentekoak, mugitu gabeko hierroko nukleo (marraztu), geruza.
- Kurpuru Funtzionala: Koilak serie konektatuta pre-kargatutako kapazitateekin (energiaren iturri) eta tiristorrek desargazte kurpuruak osatzen dituzte.
- Zenbaki Prozesua: SCM sinala → transistorren bidez zabaltzen da → tiristor gateak kontrolatzen ditu → akats batean, SMC ireki sinal bat bidali → tiristorra irekitzen da → kapazitatea ireki koil bidez desargazten da → hierroko nukleo mugitu → QF irekitzen da. Itxi eskuz kontrolatzen da sakatzaile bidez.
Korronte Trasferta Kurpuru (Estruktura Hobetua):
- Hobekuntza: Spark gap sakatzaileak ordeztu vacuum sakatzaileekin (QF₂), denbora dispersiona murriztu.
- Estruktura Parametroak: QF₁ eta QF₂ O pivot puntutan distantzia berdinak; eskuin luzeak parametro espetsialen arabera determinatzen dira.
- Akats Zenbakiak: Magnetiko mekanismoa energizatzen da → hierroko nukleo mugitu → QF₁ irekitzen da, QF₂ itxitzen da → kapazitatea C desargazten da → QF₁-n arku-korrontea zero puntuan igarotzen da → arku amaitzen da.
IV. Sistema Esperimentua
- Ingurunea: Dalian Unibertsitate Teknikoko Elektronika Indarraren Institutuan kokatutako Synthetiko Circuit Laboratory.
- Metodoa: Maiztasun baxuko AC korrontea DC kortok-circuitu gorrimena simulatzen du; korronte alderantzizkoa puntu korrontea maximoan sartzen da.
- Emaitzak:
- QF₁-en korronte-forma t₀ puntuan zehazki sartzen da korronte alderantzizkoa.
- Korronte alderantzizkoa zero-puntuan igarotzen du, arku amaitzen da, eta kortok-circuitu korrontea ondo ezabatzen da.
V. Amaitzea
Esperimentuak erakusten dute DC sakatzaile berri honek elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko sistema elektronikoko......
