Úsáid Nua-Bhriseoirí Ciorcal Díchreidte i dTaisceoireacht Comhshúlach Foréigneach
I. Íochán
Leis an gcéim chrua forleathanú teicneolaíochta faisnéise módúlaigh, tá tuiscint tar éis a bheith ina treo láidir i dfeabhasú uirlisí tionscail. Sa réimse ionsaithe mhórshóisialta, is gníomhaireacht riaracháin riachtanach iad na briseoir scuiteáilte suntasacha sa chóras fuinnimh le linn a mbunús don uathmóideachas agus an tuiscint sa chóras fuinnimh. Tá an staidéar seo dírithe ar briseoir scuiteáilte DC shuntasach bunaithe ar teicníc micrómhoillín (SCM), agus é a bhfuil a úsáid praiticiúil chun monitóireacht reatha ar siúl agus stopadh cothrom airgeadra sna córais fuinnimh DC bord long. Mar aon le seomra dúnta coitianta, cuireann an briseoir scuiteáilte seo córas oibriú tuiscinteach, aonad dearcáil airgeadra cothroma, agus aonad próiseála comhartha, go dírithe ar a chumas éifeachtúil a dhéanamh ar na feidhmiúlachtaí speisialta cosaint cothromairi DC.
II. Prionsabal Siúil Airgidre DC Briseoirí Scuiteáilte
Is é an dúshlán príomha do briseoirí scuiteáilte i gcórais DC ná an cothromair a scrios. De réir teoirice an cothromair, ábhair a scriosadh cothromair níos mó amhrasach gan puing críocha airgidre. Ach, níl aon phuing críocha airgidre nádúrtha i gcórais DC, agus mar sin, is an-dian é an cothromair a scrios.
Réiteach – Prionsabal Siúil Airgidre:
Tríd airgeadra contrártha a chur isteach san chóras, cruthaítear puing críocha airgidre déanta, ag tabhairt an chónaimh riachtanach do scríobh cothromair. Is é an prionsabal sonrach seo:
|
Cuile Stádas Cócra |
Oibriú Córais |
Athruithe Airgidre agus Proicéad Scrios Cothromair |
|
Stádas Ghearr |
Tá an briseoir scuiteáilte QF dúnta. |
Seoltar an fuinneamh DC ardshólach trí QF go dtí an locht, ag ciontú stádas cócra stábla. |
|
Stádas Cothromair (A–B gearr) |
1. Méadaíonn an airgeadra go tapa (luach bunaithe ar L₁, L₂). |
1. Iontas an t-airgeadra I₂ in aghaidh an airgeadra dúchasach I₁. |
III. Dearadh Córais
(1) Módú Monitóireachta
Tá an módú monitóireachta ina foinsí chomhartha rialúch do chúrsa oibre idirmhadach, ag ciontú monitóireacht reatha ar athruithe airgidre san chóras, agus ag tabhairt freagraí réalaí agus cruinn ar aistear airgidre.
Próiseáil Comhartha:
- Bailiú Comhartha: Bailítear comharthaí airgidre trí shunt le taobh ísal slán (chun a chosc ar ionradh pulseanna airgidre ardshólacha) agus tiomsa neamhdhíanach (chun meastachán agus form airgidre a chaomhnú).
- Próiseáil Comhartha: Tá comharthaí voltasa (meastachán beag le torrach uafásach) → circuit scuir (scuir a bhaint as) → circuit meastacháin scuir (ag úsáid HCNR201 optocoupler líneach, op-amp LM324, op-amp OP07, ag obair mar aonad transformála DC) → sampla agus coimeád → A/D conversion → seolta go SCM.
- Freagra Cothromair: Má thagann an airgeadra os cionn na measta, seolann an SCM ord trip agus spreagann alarma buzzer.
(2) Próiseáil Sonraí le SCM
Critéir Bhreithe Cothromair:
- Oibriú ghearr: Ráta méadú airgidre Kᵢ ≤ Kₘₐₓ, luach airgidre I ≤ Iₘₐₓ.
- Cothromair gearr: Kᵢ > Kₘₐₓ, agus d'fhéadfadh I a mheastachán Iₘₐₓ go tapa.
Modéal Matamaiticiúil agus Cáclú Shimplí:
Ó ΔU = ΔI · Rբ (tiomsa shunt),
Kᵥ = ΔU/Δt = Kᵢ · Rբ → Kᵢ = ΔU/(Δt · Rբ).
Buntáiste: Tar éis Δt a chur ina cheart, níl ach ΔU idir dhá nóiméad ag teastáil chun Kᵢ a ríomh, ag cosaint ar ríomhanna uafásach agus ag laghdú ar thréimhse freagra go suntasach.
Critéir Cothromair: Mheastar cothromair ag an SCM nuair atá Uᵢₙ > Uₘₐₓ nó ΔUᵢₙ > ΔUₘₐₓ.
(3) Bearta Cosanta
Mar gheall ar an timpeallacht ardshólach, airgidre ard, agus interferens eilectromagnetach láidir, úsáidtear dearadh cosanta ilmhuir:
|
Dimensión Cosanta |
Bearta Speisialta |
Cuspóir |
|
Comhartha Iontrála |
Scuir trí optocoupler líneach HCNR201 |
Díchumasaíonn an córas rialú ó chórais cumhachtacha ardshólacha; laghdú ar interferens agus feabhsú ar slándúlacht. |
|
Comhartha Eisiúna |
Rialaíonn an SCM switches optocoupler chun thyristors a druidheacht san chóras scartha |
Cinnteoidh anois aon nasc comhartha; chosc ar tionchar airgidre ard ar an córas rialú. |
|
Córas Pre-Channel |
Circuit scuir |
Seoiche RF, fógra cumhacht, agus interferens pulse; feabhsú ar ionsaitheacht. |
|
Leibhéal Bogearraí |
1. Scuir digiteach comhbhunaithe (median + moving average) |
Scuir data noise, cinntíordh cruinneas ordaithe, agus chosc ar rith an tsaincheim. |
(4) Dearadh Structúrálta Iomlán
Mécanas Oibriú – Mécanas Imantach Bistable:
- Comhdháil: Coils dúnta/osclaí, imantach, cor iron móil (dashed), carapach.
- Circuits Oibriú: Coils series-connected le condansadóirí roinchargáilte (fógra cumhacht) agus thyristors form circuits scartha.
- Proicéad Oibriú: Comhartha SCM → amplifíodh tríd transistor → rialaíonn thyristor gates → le linn cothromair, seolann SMC comhartha osclaí → thyristor conducts → scaradh an condansadóir trí coil osclaí → gluaiseann an cor iron → osclaíonn QF. Dúnta trí roinnt manach.
Circuit Siúil Airgidre (Dearadh Forleathan):
- Forleathanú: Athraítear switches spark gap le switches vacuum (QF₂), laghdú ar dispreas ama.
- Paraiméadar Struchtúr: QF₁ agus QF₂ cothrom le O; faid braca bunaithe ar paraiméadar spesíficiúla.
- Gníomh Cothromair: Mécanas imantach energizes → gluaiseann an cor iron síos → osclaíonn QF₁, dúnta QF₂ → scaradh an condansadóir C → airgeadra cothromair in QF₁ crosses zero → scrios cothromair.
IV. Taiscéalú Córais
- Timpeallacht: Laboratory Circuit Sinte, Institiúid Fuinnimh Idirmhadach, Ollscoil Dalian.
- Modh: AC current ísealach chun DC gearr-chúl risceáil; cur isteach airgeadra contrártha ag an puing airgidre.
- Torthaí:
- Taiscéal airgeadra trí QF₁ léiríonn airgeadra contrártha cur isteach go cruinn ag t₀.
- Ionann airgeadra contrártha ag brú an puing críocha, scrios cothromair, agus gearr-chúl airgeadra.
V. Críochnú
Léiríonn taiscéalaí go raibh an briseoir scuiteáilte DC nua le córas oibriú idirmhadach in ann gearr-chúl airgeadra a chur isteach i gcórais fuinnimh DC, le torthaí sásta. Is féidir leis an réiteach seo a úsáid go forleathan i gcosaint gearr-chúl i gcórais DC cosúil le longa, métro, DC electrolysis, agus furboiltheachtaí.
Feidhmeálachtaí Bunúsa Córais:
- Feidhmiú Reatha: Cuireann bailiú SCM monitóireacht reatha ar fáil le rialú cruinn agus laghdú ar dispreas ama.
- Freagra Tapa: Algortaim simplí chun a chosc ar ríomhanna uafásach, laghdú ar thréimhse freagra chun aistear cothromair a aimsiú go tapa.
- Ionsaitheacht: Mécanas imantach bistable chun a chosc ar meacánacha cothroma agus laghdú ar thréimhse osclaí; dearadh forleathan chun a chosc ar aistear cothromair agus siúil airgidre.
Tá an réiteach briseoir scuiteáilte DC tuiscinteach atá roinnt anseo ag tabhairt luach praiticiúil ard agus tithearnais úsáide forleathana, ag ciontú an t-aontriail do uirlisí cosaint tuiscinteach i gcórais fuinnimh DC nua-aimseartha.
