Aplikazzjoni ta' Dħul Ċirkwit Breakers Ġodda fil-Protezzjoni tas-Silġ tal-Ċirkwit Kort
I. Introduzzjoni
Fl-ħin li t-teknoloġija tal-informazzjoni modderna qed timplu rapida, l-intelligenza għadha tkun trend majori fid-dinja ta’ l-iżvilupp tal-maħbuġ tal-industrija. Fl-aħjar tal-switching tal-voltiġġ għoli, is-silġiet intelliġenti – bħala komponenti kritiċi tal-kontroll fis-sistemi tal-enerġija – huma l-bażi għall-awtomatizzazzjoni u l-intelligenza fis-sistemi tal-enerġija. Din l-istudju jikkonsidra silġ intelliġenti DC bsieġel tal-teknoloġija tal-mikrokontrollur (SCM), jistaqsi applikazzjon tagħhili f’monitoraġġ real-time tas-silġ u l-interruzzjoni tal-falt fit-tiswil tal-enerġija DC fuq il-marnisi. Aparatt mill-kamra konvenzjonali tal-extinguishing tal-arc, din is-silġ għandha sistema operattiva intelliġenti, unità ta’ detekzjoni tal-falt tas-silġ, u unità ta’ proċessament tal-segnal, li jiġi possibli biex issolvi rikjesti speċjalijiet tal-protezzjoni tal-falt tas-sistemi DC.
II. Prinċipju ta’ Transfer tas-Silġ tas-Silġiet DC
Il-sfida prinċipali għas-silġiet fl-aspett tas-sistemi DC hija l-extinguishing tal-arc. Skont it-teorija tal-arc, l-extinguishing tal-arc irrid punt ta’ zero-crossing tas-silġ. Imma, fis-sistemi DC ma jkollhomx punt naturali ta’ zero tas-silġ, li jagħmel l-extinguishing tal-arc ħafif diffiċli.
Soluzzjoni – Prinċipju ta’ Transfer tas-Silġ:
B’dan l-introduzzjoni tas-silġ reverse fil-kirkit, jintwerew punt artifiċjali ta’ zero tas-silġ, li jipprovdi l-kondizzjoni neċessarja għal l-extinguishing tal-arc. Il-prinċipju speċifiċu huwa kif hawn:
|
Staġju tal-Kirkit |
Funzionament tal-Komponenti |
Bidla tas-Silġ u Proċess ta’ Extinguishing tal-Arc |
|
Staġju Normali |
Is-silġ QF mhux magħluq. |
Il-enerġija DC għoli tfornix il-karigg permezz tal-QF, assigura l-operazzjoni stabili tal-kirkit. |
|
Staġju tal-Falt (A–B short) |
1. Is-silġ jżid rapidament (l-veloċità tdependi minn L₁, L₂). |
1. Id-dišċarika tas-silġ I₂ tiġi kontro l-original I₁. |
III. Disinn tas-Sistema
(1) Modul ta’ Monitoraġġ
Il-modul ta’ monitoraġġ jgħadi s-sors ta’ segnal tal-kontroll għas-sistema operattiva elettronika, li jippermetti l-monitoraġġ real-time tal-bidla tas-silġ u riflessjoni ta’ risposti ċerti u akkurati għal anomali tas-silġ.
Flus ta’ Proċessament tas-Segnal:
- Aċċess tas-Segnal: Is-segnali tas-silġ jiġu aċċessati permezz shunt b’tarfa tal-voltiġġ baża (biex ippreveni l-interferenza tal-puls għoli) u rezistanza non-inductive (biex ikkonserva l-amplitud u l-forma tas-silġ).
- Proċessament tas-Segnal: Is-segnali tas-voltiġġ (b’ampitud żġira u rumur ad-altissima frequenza) → Kirkit ta’ filtri (elimina l-rumur) → Kirkit ta’ amplifikazzjoni tal-isolazzjoni (bil-optocoupler linjari ta’ alta preċiżjoni HCNR201, l-op-amp LM324 primarju, l-op-amp OP07 sekondarju, aktar bħal transformatur DC) → Sampjana u mmorfa → Konverżjoni A/D → Mibgħut lil SCM.
- Risposta tal-Falt: Jekk is-silġ jiġi superat l-limiti permessi, is-SCM jipporta ordir tal-trip u attiva l-allarm buzzer.
(2) Proċessament tal-Data mil-SCM
Kriterji ta’ Dħun tal-Falt:
- Operazzjoni normali: Ktar tal-risaxxi Kᵢ ≤ Kₘₐₓ, valur tas-silġ I ≤ Iₘₐₓ.
- Falt ta’ short-circuit: Kᵢ > Kₘₐₓ, u I jista’ jsir rapidament superat Iₘₐₓ.
Model Matematiku u Kalkol semplifikat:
Minn ΔU = ΔI · Rբ (rezistanza shunt),
Kᵥ = ΔU/Δt = Kᵢ · Rբ → Kᵢ = ΔU/(Δt · Rբ).
Vantaggju: Wara l-fixing tal-Δt, biss il-ΔU bejn żewġ momenti huwa neċessarju biex jikkalkola l-Kᵢ, imbagħad il-operazzjonijiet floating-point u jżall if-response time.
Kriterju tal-Falt: Is-SCM jiddinjixa falt meta Uᵢₙ > Uₘₐₓ jew ΔUᵢₙ > ΔUₘₐₓ.
(3) Misuri Anti-Interferenza
Għal l-ambjent tal-voltiġġ għoli u silġ għoli b’interferenza elettromagnetika forte, jintużaw disinn multi-dimensionali anti-interferenza:
|
Dimensjoni Anti-Interferenza |
Misuri Speċifiċi |
Skop |
|
Segnal tal-Input |
Isolazzjoni permezz optocoupler linjari HCNR201 |
Isola l-sistema tal-kontroll mis-sistemi tal-kirkit tal-għoli; supress interferenza u azzid is-sigurtà. |
|
Segnal tal-Output |
Is-SCM jikkontrolla l-optocouplers biex id-direttja l-thyristors fil-kirkit tad-dišċarika |
Assigura biss l-konnessjoni tas-signal; preveni l-effetti tal-silġ għoli fuq is-sistema tal-kontroll. |
|
Pre-Channel tas-Signal |
Kirkit ta’ filtri low-pass |
Bllokka l-interferenza RF, power frequency, u pulse; azzid ir-reliabilità. |
|
Livell Software |
1. Filtra digitali komposti (median + moving average) |
Filtera l-rumur tal-data, assigura l-akkużtasija tal-ordni, u preveni l-runaway tal-programm. |
(4) Disinn Strutturali Komplu
Mekkanism Operattiv – Mekkanism Permanent Magnet Bistable:
- Komposizzjoni: Coils tal-magħluq/tal-ftit, magnets permanenti, core tal-ħadid moviment (daqsat), housing.
- Kirkit Operattiv: Il-coils serie-konnessi mal-kondensaturi pre-caricati (sors ta’ enerġija) u thyristors jiffurmaw kirkit tad-dišċarika.
- Proċess ta’ Azzjoni: Segnal tal-SCM → amplifikat permezz tranzistori → kontrolja l-gates tal-thyristor → wara t-falt, is-SCM jipporta segnal tal-ftit → il-thyristor jkundotta → il-kondensatur jdisċarika permezz coil tal-ftit → il-core tal-ħadid jmovi → QF jiftaħ. Il-magħluq huwa kontroljat manwalment permezz switċċ.
Kirkit ta’ Transfer tas-Silġ (Struttura Aġġornata):
- Aġġornament: Irreplaċa l-spark gap switches b’silġiet vacuum (QF₂), tinqasax it-tiempi dispersi.
- Parametri Strutturali: Il-QF₁ u QF₂ equidistanti mid-pivot O; l-arm lengths determinati skont parametri speċifiċi.
- Azzjoni tal-Falt: Il-mekkanism permanent magnet energizza → il-core tal-ħadid jmovi lejn is-suq → QF₁ jiftaħ, QF₂ jmagħluq → il-kondensatur C jdisċarika → is-silġ tal-arc fil-QF₁ ibda ta’ zero → l-arc jextinguish.
IV. Eżperiment tas-Sistema
- Ambjent: Laboratorju tal-Kirkit Similjar, Istitut tal-Elettronika tal-Enerġija, Università tal-Teċnik tal-Dalian.
- Metodu: Is-silġ AC ta’ bassa frequenza simula l-rise tal-short-circuit DC; is-silġ reverse jintroduċi fil-punt tal-maximum tas-silġ.
- Riżultati:
- Il-forma tas-silġ permezz QF₁ turi is-silġ reverse introdott preċiżament fil-t₀.
- Is-silġ reverse igħammil t-zero-crossing, jextinguish l-arc, u jispiċċa s-succesfil interruzzjoni tas-silġ tal-short-circuit.
V. Konkluzzjoni
L-eżperimenti jmuraw li l-silġ novu DC bis-sistema operattiva elettronika jispiċċa s-silġ tas-short-circuit fis-sistemi tal-enerġija DC, b’riżultati sodisfażżanti. Din is-soluzzjoni tista’ tkun applicata amministrativament għal protezzjoni tal-short-circuit fis-sistemi DC kif marnisi, metru, elettrolisi DC, u furnaces elektrika.
Karatteristiċi Korę tas-Sistema:
- Performanza Real-Time: L-aċċess permezz SCM ippermetti l-monitoraġġ real-time b’kontroll fort u minimu dispersjoni tal-ħin.
- Risposta Velos: Algoritmi semplifikati jevitaw l-operazzjonijiet floating-point, jiżżmiru l-ħin ta’ risposta għal detekzjoni velos tal-falt.
- Reliabilità: Il-mekkanism permanent magnet bistable jinqasax l-falt mekanika u jisħaq l-ħin tal-ftit; is-struttura aġġornata tassegura l-sinkronizazzjoni bejn l-interrupzzjoni u l-transfer.
Is-soluzzjoni tal-silġ intelliġenti DC presentata fid-dokument dan tgħaddi valur prattiku u perspektivi applikazzjon promettenti, li jisodisfa l-domanda urgenti għal apparati ta’ protezzjoni intelliġenti fis-sistemi moderni tal-enerġija DC.
