Soluzioni ya Moduli ya Kumiliki Kwa Akili kwa Ajili ya Kutumia Contactor AC kati ya Mipangilio ya Upungufu wa Umeme

1. Mfumo wa Kujenga na Tathmini ya Matumizi​
Wakati wa kazi ya mfumo wa umeme, mabadiliko ya chini ya nguvu (voltage sags) — yanayotajika kwa upungufu wa asili wa RMS voltage kwenye 10% - 90% ya thamani imewekwa kwa muda wa 10 ms hadi dakika moja — mara nyingi hutokea kutokana na magonjwa ya majani, hitimisho vya kifupi, au anza kwa vifaa vikubwa. Matukio haya yanaweza kuchanganya AC contactors za kawaida, kuongeza ukosefu wa mikakati yasiyopanga katika miradi ya uchambuzi na hasara ya kiuchumi kubwa.

Hata hivyo, baada ya maendeleo mengi ya ufumbuzi wa utaratibu mzuri (kama vile anza kwa DC juu, PWM control), changamoto muhimu bado inapatikana: kutofanikiwa kusambaza uwezo wa kudumu kwenye matukio ya voltage sag na uwezo wa kusambaza kwenye matukio ya kosa. Kusughulikia changamoto hii, ufumbuzi huu unatumia CDC17-115 AC contactor kama lengo la kudhibiti na kujenga moduli wa udhibiti mzuri unaowezesha kudumu kwenye kosa na kudumu kwenye matukio ya voltage sag.

​2. Sifa za Kazi ya Moduli na Mfano wa Mfumo​
​2.1 Umbo Lengo la Kazi​
Moduli wa udhibiti mzuri unatumia ubora wa chanzo cha umeme wa aina mbili ili kuhakikisha kudumu kwenye tofauti za mahali:

​2.2 Taarifa za Teknolojia za Vyanzo Muhimu​
​2.2.1 Mfano wa Chanzo cha Umeme wa Kubadilisha​
Chanzo cha umeme cha kubadilisha cha ubora wa juu linajihisi kama chanzo muhimu cha umeme na viwango vifuatavyo:

• Umbo Lengo: IC ya pulse-width modulation (tawi la kubadilisha ni 132 kHz), MOSFET (MTD1N80E), transformer maalum (inductance ya awali ni 900 μH, leakage inductance ni 15 μH, turns ratio ni 0.11), na π-type output filter (L3, C2, C3)
• Uwezo wa Kubadilisha: Input overvoltage/undervoltage, output overvoltage/overcurrent/short-circuit/overheat protection, integrated soft-start and frequency jitter technology
• Ubora:
• Muda wa kuanza wa mwendo wa wazi < 35 ms, inasaidia kubadilisha haraka kati ya kudumu kwenye matukio ya voltage sag na hali ya kijamii
• Inaweka hatari ya nguvu wakati wa short circuits na haraka kudumu baada ya kurejelea kosa
• Kuanza kwa overvoltage protection na zima kwa haraka PWM output kwenye feedback loop open

Jedwali 1: Athari ya Filter Parasitic Parameters kwenye Uchaguzi wa Short-Circuit Recovery Voltage

​2.2.2 Mfano wa Uwezo wa Kusambaza Kosa​
Mchanganyiko wa mapenzi na switches zenye usambazaji wa kosa:

• Umbo Lengo: Switches za kosa huandaa kazi za kubadilisha kamili na kuzuia kwa kosa kwa kubadilisha kwa nguvu; switches za umeme zenye usambazaji wa kosa huwezesha kazi bila arc, kwa kiwango cha juu
• Uwezo wa Kusambaza Kosa:
• AC power itapata tarehe kwa kutumia contacts za kosa kwenye kuanza ya umeme
• Hurudi kwenye hali ya DC supply mode kwenye kazi ya kijamii
• Wakati wa kupata kosa, zima drive ya switch ya kosa; rudia AC direct supply baada ya reset kusaidia kudumu
• Teknolojia ya Kuzuia Kosa: Hutumia circuit ya kuzuia kosa ya AC/DC (diode RC + bidirectional TVS diode D3) ili kusaidia kudumu kwenye overvoltage, kuleta magnetic energy, na kupunguza arc

​2.2.3 Ubora wa Mchakato wa Kusambaza​

• AC-to-DC Transition: Hutumia pulsating voltage full-wave rectified kwa kutumia switches za umeme, inaongeza 10 ms kabla ya kubadilisha kwenye DC, inasaidia kupunguza core rebound; transition iliyotest kwa undani inaenda vizuri na haipatikana vibaya
• DC-to-AC Transition: Kutuma DC kwenye kosa na kusambaza kwenye AC supply; arc energy inafungwa kwa reverse diodes, na phase-angle control ili kupunguza interference
• Ubora wa Viwango (kulingana na matokeo ya simulation):
• Resistors (R2, R3): Viwango vichache vinaweza kupunguza amplitude ya voltage lakini hayawezi kusababisha athari kwenye phase angle
• Capacitors (C1, C2): Viwango vichache vinaweza kupunguza frequency ya oscillation (f = 174.7 Hz kwenye C = 2 μF; f = 795.4 Hz kwenye C = 0.1 μF)

​3. Simulation na Thibitisho la Utaratibu​
​3.1 Tathmini ya Simulation​
Simulations za mfumo zilitumika kwa kutumia programu ya Multisim, ikiwa ni:

• Simulation ya sifa za kuanza na uwezo wa kuzuia kosa wa chanzo cha umeme cha kubadilisha
• Tathmini ya athari ya resistors, capacitors, na phase angle kwenye oscillation ya voltage wakati wa kusambaza
• Tathmini ya athari ya viwango vya parasitic kwenye ustawi wa mfumo

​3.2 Thibitisho la Utaratibu​
Utaratibu wa CDC17-115 AC contactor uliheshimiwa:

• Waveforms za chanzo cha umeme cha kubadilisha kwenye kazi ya kijamii na full-load (50 A contactor) yanafanana na matakwa ya kujenga
• Mechanisms za kuzuia kosa yanajaribu kwa haraka na kwa ubora kwenye short-circuit/feedback open-circuit faults
• Mchakato wa kusambaza unafanana na kudumu, na kila kazi inafanana na matakwa ya kujenga

​4. Faidesi Za Kijamii na Mwisho​

1. ​Chanzo Cha Umeme Cha Kibora Cha Kubadilisha: Ukubwa mdogo, ubora mkubwa, na uwezo wa kuzuia kosa wa kijamii unaweza kuboresha ustawi wa umeme, kufanya kwa kutosha kwa tatizo la smart electrical applications.
2. ​Uwezo wa Kusambaza Kosa: Mfano wa kijamii wa kusambaza kosa unaoweza kusambaza kwenye kazi ya AC wakati wa kosa, kusaidia kudumu kwenye chanzo cha contactor system.
3. ​Udhibiti wa Nishati Mzuri: Circuit ya kuzuia kosa ya AC/DC inaweza kusaidia kudumu kwenye overvoltage na arc energy kwenye mchakato wa kusambaza, kusaidia kudumu kwenye uchambuzi.
4. ​Uwezo wa Kudumu Kwenye Matukio ya Voltage Sag: Anza kudumu kwenye matukio ya voltage sag wakati voltage ya mfumo imeingia chini ya 60% ya thamani imewekwa, kusaidia kudumu kwenye kushikwa kwa contactor ili kupunguza ukosefu wa mikakati.

Ufumbuzi huu umefanikiwa kusambaza uwezo wa kudumu kwenye kosa na kudumu kwenye matukio ya voltage sag, kutoa ufumbuzi wa kudumu wa kutosha kwa miradi ya uchambuzi na kusaidia kupunguza downtime kwa sababu ya matukio ya voltage sag.