یک قطع کننده مدار ترکیبی چگونه کار می کند؟

یک قطع کننده مدار ترکیبی یک قطعه قابل توجه از تجهیزات الکتریکی است که بهترین ویژگی های فن آوری های مختلف شکن را برای دستیابی به عملکرد برتر ترکیب می کند. ما به عنوان یک تأمین کننده پیشرو در مدار مدار ، ما هیجان زده می شویم که به کارهای داخلی قطع کننده های مدار ترکیبی بپردازیم و نحوه عملکرد آنها برای محافظت از سیستم های الکتریکی را کشف کنیم.

مؤلفه های اساسی و کارکردهای آنها

در قلب یک قطع کننده مدار ترکیبی ، چندین مؤلفه اصلی وجود دارد که به صورت هماهنگی کار می کنند. اولین سوئیچ مکانیکی است که به طور معمول از مواد رسانا با کیفیت بالا ساخته شده است. نقش اصلی آن رسیدگی به جریان طبیعی جریان در حین عملکرد حالت پایدار مدار الکتریکی است. سوئیچ مکانیکی در هنگام بسته شدن مقاومت نسبتاً کم دارد و اجازه می دهد جریان با حداقل از بین رفتن قدرت از آن عبور کند.

علاوه بر سوئیچ مکانیکی ، سوئیچ حالت جامد وجود دارد. سوئیچ های حالت جامد دستگاه های نیمه هادی هستند ، مانند ترانزیستورهای دو قطبی عایق - گیت (IGBTS) یا تریستورها. این سوئیچ ها را می توان خیلی سریع روشن و خاموش کرد ، در یک میکرو ثانیه. آنها به گونه ای طراحی شده اند که در صورت بروز گسل به سرعت جریان را قطع کنند.

بخش مهم دیگر واحد کنترل است. واحد کنترل مانند مغز قطع کننده مدار ترکیبی است. به طور مداوم پارامترهای الکتریکی مدار مانند جریان و ولتاژ را کنترل می کند. با تجزیه و تحلیل این پارامترها ، می تواند شرایط غیر طبیعی مانند گسل های جریان بیش از جریان یا کوتاه را تشخیص دهد. پس از شناسایی یک خطا ، واحد کنترل سیگنال هایی را به سوئیچ مکانیکی و سوئیچ حالت جامد برای شروع فرآیند وقفه ارسال می کند.

عمل عادی

در حین کار عادی ، سوئیچ مکانیکی قطع کننده مدار ترکیبی در موقعیت بسته قرار دارد. جریان از طریق سوئیچ مکانیکی جریان می یابد زیرا امپدانس بسیار کمی دارد ، به این معنی که از دست دادن برق در قالب گرما به حداقل می رسد. سوئیچ حالت جامد در این مدت در حالت خاموش باقی مانده است ، زیرا نیازی به قابلیت های سوئیچینگ سرعت بالا آن نیست.

واحد کنترل دائماً سیگنال های الکتریکی را کنترل می کند. از سنسورها برای اندازه گیری سطح جریان و ولتاژ در مدار استفاده می کند. اگر مقادیر اندازه گیری شده در محدوده عملیاتی عادی باشد ، واحد کنترل اجازه می دهد تا سوئیچ مکانیکی به ادامه جریان ادامه دهد و از عملکرد صاف و کارآمد سیستم الکتریکی اطمینان حاصل کند.

تشخیص گسل

هنگامی که یک گسل در مدار الکتریکی مانند یک مدار کوتاه رخ می دهد ، جریان در مدار می تواند به طرز چشمگیری افزایش یابد. واحد کنترل ، که به طور مداوم جریان را کنترل می کند ، به سرعت این افزایش غیر طبیعی را تشخیص می دهد. این مقدار جریان اندازه گیری شده را با آستانه های قبل از تنظیم مقایسه می کند. اگر جریان از این آستانه ها فراتر رود ، واحد کنترل آن را به عنوان یک شرایط گسل معرفی می کند.

به عنوان مثال ، در یک شبکه توزیع ، ممکن است یک مدار کوتاه به دلیل کابل آسیب دیده یا یک دستگاه برقی نقص باشد. افزایش ناگهانی جریان می تواند در صورت عدم قطع سریع ، به سایر اجزای موجود در مدار آسیب برساند. واحد کنترل قطع کننده مدار ترکیبی به عنوان یک نگهبان هوشیار عمل می کند و به سرعت گسل را شناسایی می کند و آماده می شود تا اقدام کند.

روند وقفه گسل

پس از شناسایی یک خطا ، واحد کنترل یک فرآیند قطع دو مرحله ای را آغاز می کند. ابتدا سیگنال را به سوئیچ حالت جامد ارسال می کند تا آن را روشن کند. از آنجا که سوئیچ حالت جامد می تواند خیلی سریع فعال شود (در میکرو ثانیه) ، بلافاصله شروع به انجام جریان می کند. این جریان گسل را از سوئیچ مکانیکی به سوئیچ حالت جامد منحرف می کند.

سوئیچ مکانیکی سپس شروع به باز شدن می کند. با این حال ، سوئیچ های مکانیکی در مقایسه با سوئیچ های حالت جامد ، زمان باز شدن نسبتاً کند دارند. اما از آنجا که جریان گسل قبلاً به سوئیچ حالت جامد منحرف شده است ، سوئیچ مکانیکی می تواند بدون مشکل قوس باز شود. قوس زدن می تواند به مخاطبین سوئیچ مکانیکی آسیب برساند و طول عمر آن را کاهش دهد.

پس از باز شدن سوئیچ مکانیکی ، واحد کنترل سیگنال را به سوئیچ حالت جامد ارسال می کند تا آن را خاموش کند. از آنجا که سوئیچ مکانیکی در حال حاضر باز است ، هیچ مسیری برای جریان جریان وجود ندارد و گسل با موفقیت قطع می شود. این فرآیند دو مرحله ای ، ماهیت سریع - عمل سوئیچ حالت جامد را با ویژگی های کم از دست دادن سوئیچ مکانیکی ترکیب می کند.

مزایای قطع کننده مدار ترکیبی

قطع کننده های مدار ترکیبی چندین مزیت نسبت به قطع کننده های مدار سنتی ارائه می دهند. یکی از مهمترین مزایای آن تقصیر سریع آنها - زمان وقفه است. توانایی سوئیچ حالت جامد - حالت برای روشن و خاموش کردن سریع اجازه می دهد تا قطع کننده مدار ترکیبی بسیار سریعتر از مکانیکی - فقط قطع کننده های مدار را قطع کند. این می تواند به میزان قابل توجهی آسیب ناشی از گسل های سیستم های الکتریکی را کاهش دهد.

مزیت دیگر کاهش قوس است. همانطور که قبلاً ذکر شد ، در طی فرآیند وقفه گسل ، سوئیچ حالت جامد قبل از باز شدن سوئیچ مکانیکی جریان را منحرف می کند. این باعث می شود قوس در مخاطبین سوئیچ مکانیکی کاهش یابد ، که نه تنها طول عمر سوئیچ مکانیکی را گسترش می دهد بلکه قابلیت اطمینان کلی قطع کننده مدار را نیز بهبود می بخشد.

قطع کننده های مدار ترکیبی نیز دارای انرژی بهتر - راندمان هستند. در حین کار عادی ، سوئیچ مکانیکی مقاومت کم از دست دادن برق به حداقل می رسد. و در صورت تقصیر ، سوئیچ حالت سریع - عمل جامد - تضمین می کند که گسل به سرعت قطع می شود و باعث کاهش انرژی در طول گسل می شود.

برنامه

قطع کننده های مدار ترکیبی به طور گسترده در سیستم های مختلف الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. در شبکه های توزیع برق ، آنها می توانند از ترانسفورماتورها محافظت کنند ،واحد اصلی حلقه، و سایر تجهیزات الکتریکی از گسل های کوتاه و بیش از حد - جریان. ماهیت سریع آنها به ویژه در سیستم های توزیع مدرن مفید است ، جایی که تقاضا برای منبع تغذیه قابل اعتماد زیاد است.

در کاربردهای صنعتی ، از قطع کننده های مدار ترکیبی می توان برای محافظت از موتورهای بزرگ ، ژنراتورها و سایر تجهیزات پر قدرت استفاده کرد. آنها می توانند با قطع سریع گسل ها و جلوگیری از آسیب به تجهیزات گران قیمت ، عملکرد ایمن و کارآمد فرآیندهای صنعتی را تضمین کنند.

در سیستم های انرژی تجدید پذیر ، مانند نیروگاه های خورشیدی و باد ، قطع کننده های مدار ترکیبی نقش مهمی دارند. آنها می توانند از اینورترها ، باتری ها و سایر اجزای موجود در برابر گسل های برقی محافظت کنند و از عملکرد پایدار تولید انرژی تجدید پذیر و سیستم های ذخیره سازی اطمینان حاصل کنند.

مقایسه با سایر قطع کننده های مدار

در مقایسه با قطع کننده های مدار مکانیکی سنتی ، قطع کننده های مدار ترکیبی دارای یک گسل بسیار سریعتر - زمان وقفه هستند. قطع کننده های مدار مکانیکی برای قطع جریان ، به حرکت فیزیکی مخاطبین متکی هستند ، که می تواند چندین میلی ثانیه طول بکشد. در مقابل ، قطع کننده های مدار هیبریدی به لطف سوئیچ حالت جامد می توانند گسل ها را در ماده میکرو ثانیه قطع کنند.

در مقایسه با جامد - حالت - فقط قطع کننده مدار ، قطع کننده مدار ترکیبی در حین کار عادی از ضرر قدرت کمتری برخوردار است. جامد - حالت - فقط قطع کننده های مدار مقاومت نسبتاً بالایی دارند ، که منجر به از بین رفتن قدرت قابل توجهی در قالب گرما می شود. قطع کننده های مدار ترکیبی از سوئیچ مکانیکی مقاومت کم در حین کار عادی استفاده می کنند ، بنابراین مصرف برق کلی را کاهش می دهد.

تحولات آینده

با پیشرفت فناوری ، ما می توانیم انتظار پیشرفت های بیشتر در قطع کننده های مدار ترکیبی را داشته باشیم. تحقیقات برای توسعه سوئیچ های جامد پیشرفته تر با سرعت سوئیچینگ حتی سریعتر و مقاومت در برابر حالت کمتر انجام می شود. این امر باعث افزایش عملکرد قطع کننده های مدار ترکیبی می شود.

علاوه بر این ، ادغام فن آوری های هوشمند نیز زمینه تمرکز است. قطع کننده های مدار ترکیبی آینده ممکن است به سنسورهای پیشرفته تر و قابلیت های ارتباطی مجهز باشند و به آنها امکان برقراری ارتباط با سایر مؤلفه ها در سیستم الکتریکی را می دهند و داده های واقعی را در مورد وضعیت عملیاتی خود ارائه می دهند.

پایان

در نتیجه ، قطع کننده مدار ترکیبی یک راه حل انقلابی در زمینه حفاظت از الکتریکی است. با ترکیب مزایای سوئیچ های مکانیکی و جامد ، آنها گسل سریع - قطع ، کاهش قوس و بهره وری انرژی بالا را ارائه می دهند. ما به عنوان یک تأمین کننده پیشرو در قطع کننده مدار ، ما متعهد هستیم که مدار ترکیبی با کیفیت بالا را برای تأمین نیازهای متنوع مشتریان ارائه دهیم.

اگر به قطع کننده های مدار هیبریدی ما یا موارد دیگر علاقه داریدقطع کننده های مدارمحصولات ، ما شما را تشویق می کنیم تا برای تهیه و بحث های بیشتر با ما تماس بگیرید. تیم متخصصان ما آماده هستند تا در یافتن مناسب ترین راه حل های مدار شکن برای سیستم های برقی خود به شما کمک کنند. این که آیا شما در توزیع برق ، کاربردهای صنعتی یا پروژه های انرژی تجدید پذیر شرکت کرده اید ، ما محصولات و خدمات مناسبی برای شما داریم.

منابع

• بلکبرن ، TD (2015). رله محافظ: اصول و برنامه ها. مطبوعات CRC.
• گروس ، کالیفرنیا (2007). تجزیه و تحلیل سیستم قدرت. ویلی - بینابینی.
• Grigsby ، LL (ویرایش). (2012). دفترچه راهنمای مهندسی برق. مطبوعات CRC.