Жаңа DC цеп бұзылғыштарының қысқа цептік жолындағы ауызшамдарды қорғаудағы қолданылуы
I. Еңгік
Соңғы заманғы ақпараттық технологиялардың өнімді дамуымен, интеллекттілік түрде жасалу өнеркәсіптік жабдықтардың өнімді дамуының негізгі бағыты болып табылады. Жогары басындағы шаң салу саласында, интеллекттілік шаңсызқылшылдар - энергетикалық жүйелердегі маңызды басқару элементтері - энергетикалық жүйелердегі автоматтау және интеллекттілік есептеулердің негізін қалақтырады. Бұл зерттеуде SCM (Single-Chip Microcomputer) технологиясына негізделген интеллекттілік DC шаңсызқылшыл туралы айтылады, оның реалдық уақыттағы ағымды бақылау және кемелдерді жою қабілеттеріне назар аударылады, әсіресе жеңілтіктердегі DC энергия қызметтерінде. Бұл шаңсызқылшыл әдеттегі арка жою камерасына қоса, интеллекттілік басқару жүйесін, дефектті ағымды анықтау модулін және сигналды өңдеу модулін қамтиды, оның нәтижесінде DC жүйелеріндегі дефектті қорғау үшін дербес талаптарды эффективті түрде қанағаттандыруға болады.
II. DC Шаңсызқылшылдардың Ағымды Оңайлату Принципі
DC жүйелеріндегі шаңсызқылшылдардың негізгі шешімдері - арканы жою. Арка теориясына қарағанда, арканы жою үшін ағымдың нөлдік пересекі қажет. Бірақ, DC жүйелерінде табиғатты ағымдың нөлдік пересекі жоқ, сондықтан арканы жою өте қиын.
Шешім – Ағымды Оңайлату Принципі:
Ағымға кері ағымды енгізу арқылы, жасалма ағымдың нөлдік пересекі пайда болады, ол арканы жою үшін қажетті шартты қамтамасыз етеді. Соңғы принцип мынадай:
|
Ағымдың Состояние |
Компоненттердің Иштетілуі |
Ағымдың Өзгерісі және Арканы Жою Процессі |
|
Нормалды Состояние |
Шаңсызқылшыл QF жабылған. |
Жогары басындағы DC энергия QF арқылы жүкке қамтамасыз етеді, стабильді ағымды қамтамасыз ету үшін. |
|
Дефектті Состояние (A–B короткое замыкание) |
1. Ағым ыңғайланы тез өсетін (L₁, L₂-ге байланысты). |
1. Толтыру ағымы I₂ бастапқы ағым I₁-ге қарама-карши. |
III. Жүйенің Құрылымы
(1) Бақылау Модулі
Бақылау модулі электрондық басқару жүйесіне басқару сигналын қамтамасыз етеді, ағымдың өзгерісін реалдық уақытта бақылап, ағымдың қателіктеріне өз уақытында және дәл жауап береді.
Сигналды Өңдеу Процессі:
- Сигналды Алу: Ағым сигналдары қосылғыш арқылы жиналады (жерге қосылған төмен басындағы терминал (жогары басындағы импульстардың әсерінен қорғау үшін) және индуктивті емес қарғы (ағымдың амплитудасы мен формасын сақтау үшін)).
- Сигналды Өңдеу: Алған вольтаж сигналдары (кишкентай амплитуда және жоғары дауысты қауіпсіздік) → Фильтр схемасы (қауіпсіздікті алып тастау) → Изоляциялық көбейткіш схемасы (жоғары дәлдікті линейлы оптоэлемент HCNR201, басқарылған оп-амп LM324, жоғары оп-амп OP07, DC трансформатор ретінде) → Үлгілендіру және сақтау → A/D айналдыру → SCM-ге жіберіледі.
- Дефектті Жауап: Егер ағым мүмкін максимумдан асса, SCM дефектті анықтайды және сигнализацияны іске қосады.
(2) SCM-тің Мағынада Өңдеуі
Дефектті Анықтау Критерийлері:
- Нормалды иштеу: Ағымдың өсу темпі Kᵢ ≤ Kₘₐₓ, ағымдың мәні I ≤ Iₘₐₓ.
- Короткое замыкание: Kᵢ > Kₘₐₓ, және I Iₘₐₓ-тен тез өсе алады.
Математикалық Модель және Сыни Әдіс:
ΔU = ΔI · Rբ (қосылғыш қарғысы),
Kᵥ = ΔU/Δt = Kᵢ · Rբ → Kᵢ = ΔU/(Δt · Rբ).
Артықшылық: Δt-ты белгілі қалып, екі момент арасындағы ΔU-ны есептеу үшін ғана қажет, онымен қатар, аралық сандық операцияларды өткізбеу мүмкін, ол сәйкес, жауап уақытын өте азайтады.
Дефектті Критерий: Uᵢₙ > Uₘₐₓ немесе ΔUᵢₙ > ΔUₘₐₓ болғанда, SCM дефектті анықтайды.
(3) Ауызшақтыққа Қарсы Шешімдер
Жоғары басындағы, жоғары ағымды ауызшақтық қоршағанда, көптеген өлшемді ауызшақтыққа қарсы құрылым қолданылады:
|
Ауызшақтыққа Қарсы Өлшем |
Техникалық Шешімдер |
Мақсаты |
|
Кіріс Сигналы |
Линейлы оптоэлемент HCNR201 арқылы изоляция |
Басқару жүйесін жоғары өнеркәсіптік цепьлерден бөліп, ауызшақтықты азайтады және қауіпсіздікті арттырады. |
|
Сигналды Шығару |
SCM оптоэлементтерді басқарады, олар толтыру цепьлеріндегі тиристорларды іске қосады |
Фактике сигналды байланыстыруға, басқару жүйесіне жоғары ағымдың әсерін тымыратын. |
|
Сигналдың Алдындағы Каналы |
Төмен сызықты фильтр схемасы |
RF, энергетикалық дауысты және импульсті ауызшақтықты блокирлайды, қауіпсіздікті арттырады. |
|
Программалық деңгей |
1. Композитивті цифрылық фильтр (медиана + көшірмелі орта) |
Деректердің ауызшақтығын фильтрлеу, командалардың дәлдігін қамтамасыз ету, программаның қатарлы жұмысын тымыратын. |
(4) Жалпы Құрылымдық Құрылым
Иштеу Механизмі – Бистабилды Магнитті Механизм:
- Құрамы: Жабу/ашу спиральдары, магниттер, қозғалатын демір ядро (жолағы), корпус.
- Иштеу Цепь: Спирали алдын ала толтырылған конденсаторлар (энергия басқарылғышы) және тиристорлармен сериялық байланыстырылған толтыру цепьлерін құрайды.
- Иштеу Процессі: SCM сигналы → транзисторлар арқылы көбейтіледі → тиристорлардың заттарын басқарады → дефектті анықтау кезінде SMC ашу сигналын жібереді → тиристор ишке қосылады → конденсатор ашу спирали арқылы толтырылады → демір ядро қозғалады → QF ашылады. Жабу қолмен басқарылады.
Ағымды Оңайлату Цепь (Жаңартылған Құрылым):
- Жаңарту: Искен қозғалтқыштарды вакуумды қозғалтқыштармен (QF₂) ауыстыру, уақыттың өзгерісін азайту.
- Құрылымдық Параметрлері: QF₁ және QF₂ O осінен тең қашықтықта, басқа параметрлерге қарап қол жеткізілген.
- Дефектті Иштеу: Бистабилды магнитті механизм энергияланады → демір ядро төмен қозғалады → QF₁ ашылады, QF₂ жабылады → конденсатор C толтырылады → QF₁-де ағым нөлге өтеді → арка жойылады.
IV. Жүйенің Эксперименті
- Орта: Далинь университетінің энергетикалық электроника институтындағы Синтетикалық Цепь Лабораториясы.
- Метод: Жоғары ағымды DC короткое замыкание үшін төмен дауысты AC ағыммен моделирование; ағымдың максимумында кері ағымды енгізу.
- Нәтижелер:
- QF₁ арқылы өтетін ағымдың графигі t₀ уақытында кері ағымды енгізгені көрсетіледі.
- Кері ағым ағымды нөлге өтуін, арканы жою және короткое замыкание ағымын басқыруға мүмкіндік береді.
V. Қорытынды
Эксперименттер интеллекттілік DC шаңсызқылшылдың электрондық басқару жүйесімен DC энергия қызметтеріндегі короткое замыкание ағымдарын басқыруға және сәтті нәтижелерге жетуін көрсетеді. Бұл шешім тауықтар, метро, DC электролиз, және электр печтер сияқты DC жүйелерінде короткое замыкание қорғау үшін кеңінен қолданылуы мүмкін.
Негізгі Жүйелік Қасиеттері:
- Реалдық Уақыттық Қасиеттері: SCM-ге негізделген алуда, реалдық уақытта бақылау, қатынасы және уақыттың өзгерісін азайту үшін қатынасы жоғары.
- Тез Жауап: Сыни әдістер арқылы аралық сандық операцияларды өткізбеу, дефектті тез анықтау үшін жауап уақытын азайтады.
- Қауіпсіздік: Бистабилды магнитті механизм механикалық дефекттерді азайтады және ашу уақытын қысқартады; жаңартылған құрылым басқыру және ағымды оңайлату іс-әрекеттерінің синхронизациясын қамтамасыз етеді.
Бұл зерттеуде сипатталған интеллекттілік DC шаңсызқылшыл шешімі жоғары практикалық мәні бар және мүмкіндіктері артық, ол совремалық DC энергетикалық жүйелеріндегі интеллекттілік қорғау құралдарына қатысты және қатты талаптарды қанағаттандыруға болады.
