בחירה ויישום של נתיך מהיר
הבחירה והיישום של נתיך מהיר הוא חוליה חשובה בתעשיית הכלור-אלקלי, ותצורת הנתיך המהיר בתיקון כוח מוליכים למחצה והגנת טרנספורמציה חשובה מאוד. לאחר סיום הציוד, הבחירה של נתיך מהיר תשפיע ישירות על פרמטרים של תיקון ושינוי DC, כגון איכות אספקת החשמל ויעילות צריכת החשמל.
התקני מוליכים למחצה חשמליים בעלי קיבולת חום קטנה ועליהם להיות מוגנים באמצעות נתיך מהיר במצב תקלה, ולנתיך מהיר מאפיינים תרמיים הדומים להתקני מוליכים למחצה והוא מכשיר הגנה טוב. מאמר זה עוסק בנתיך מהיר מלא מסוג סגור, אין תופעה חיצונית בתפעול.
1 תצורה של נתיך מהיר התצורה של נתיך מהיר בהגנה על מיישר כוח מוליכים למחצה מחולקת בדרך כלל לשתי קטגוריות.
1.1 הענף המקביל הפנימי של זרוע הממיר מצויד בסוג הגנה. סוג זה משמש בעיקר להגנה על מיישרים בעלי הספק גבוה ועוצמה על. כאשר התקן ענף בזרוע הממיר ניזוק מסיבה כלשהי (כל ענף מבוסס על כוח הציוד, בדרך כלל מספר זוגות של נתיכים מהירים ורכיבי מיישר מוליכים למחצה מחוברים במקביל, ואיור 1 מציג רק זוג אחד של נתיכים מהירים. רכיבי מיישר ומיישר מוליכים למחצה), לאחר שבירת הנתיך המהיר המחובר בסדרה עם ההגנה, בדרך כלל נכשל רק מכשיר אחד שאינו משפיע על פעולתו הרגילה של המיישר כולו.
1.2 תצורת פיצול פאזה סוג הגנה כולל סוג זה משמש בעיקר להגנה על מיישרי חשמל בינוניים וקטנים. כאשר המכשיר בזרוע הממיר ניזוק מסיבה כלשהי, לאחר שבירת ההגנה המהירה של הנתיך של השלב, ההגנה על המיישר תנתק אוטומטית את אספקת החשמל ותפסיק לספק כוח למיישר. תצורה זו אינה נפוצה בתעשיית הכלור-אלקלי,
2 הבחירה של נתיך מהיר נקראת גם שיטת מתח וזרם. מתח הקו של שנאי ממיר הקו צריך להיות נמוך יותר מהמתח המדורג של הנתיך המהיר. מאומתים מכשיר המוליכים למחצה והניסוי במעגל הקצר של נתיכים מהירים, והזרם המדורג של מוליכים למחצה מוכפל במקדם כזרם המדורג של הנתיך המהיר שנבחר. מכיוון שהזרם המדורג של הנתיך המהיר הוא הערך האפקטיבי, והזרם המדורג של מכשיר המוליכים למחצה הוא הערך הממוצע, עבור הסוג הראשון של ערכת התצורה הנ"ל (איור 1), עבור הדור הראשון של המוצרים RS0, RS3 סדרה (היסטוריית הפיתוח של נתיכים מהירים במדינתי ניתן לחלק אותה לארבעה שלבים. הדור הראשון הוא סדרת RS0 ו- RS3 שתוכננה במשותף על ידי המדינה. הפרמטרים הם 480A, 750V ומטה ויכולת השבירה היא 50kA. זהו מוצר עיקרי עם נפח גדול, מחיר נמוך וחיי חשמל קצרים. יש עדיין קיבולת מותקנת משמעותית).
ניתן לבחור את המקדם על פי צינור המיישר שהוא 1.4, הטרנזיסטור הוא 1.2 והטרנזיסטור המהיר הוא 1. לדוגמה, ZP1000 מצויד בפיוז מהיר 1400A. עבור ערכת התצורה השנייה הנ"ל (איור 2), ניתן לבחור את הנתיך המהיר על פי זרם השסתום Iv ומאפייני העומס של מכשיר הממיר, ואז ניתן לבחור את הנתיך המהיר עם יכולת שבירה מספקת בהתאם למקסימום זרם תקלות שיוצר המיישר, כגון 50kA או 100kA, כאשר 50kA מוסמך ו- 100kA הוא מוצר מהשורה הראשונה.
3 מאפייני יישום של נתיך מהיר
3.1 כושר מעבר נוכחי הזרם המדורג של נתיך מהיר מתבטא בערך האפקטיבי, בדרך כלל הזרם העובר הרגיל הוא 30% ～ 70% מהזרם הנקוב הנומינלי. כאשר משתמשים בפתיל המהיר או שקצה אחד מחומם על ידי מכשיר מוליך למחצה והקצה השני מקורר על ידי מסילה מקוררת מים, או ששני הצדדים מקוררים על ידי מסילה מקוררת מים; או קירור אוויר מאולץ משמש לבקרת עליית הטמפרטורה כדי לשמור על כושר המעבר הנוכחי. מצב החיבור של מפרקי הנתיכים המהירים במיישר משפיע ישירות על עליית הטמפרטורה ועל הפעולה האמינה של הנתיך המהיר. מסיבה זו יש לשמור על משטח המגע שטוח ונקי. אם משטח המגע של המסילה הלא-מצופה צריך להסיר את שכבת התחמוצת, יש לתת את כוח הלחיצה שצוין במהלך ההתקנה, ועדיף לגרום למשטח המגע לעוות בצורה אלסטית. נדרשים נתיכים מהירים מקבילים לאיתור ירידת המתח של משטח המגע בזה אחר זה.
3.2 עליית טמפרטורה וצריכת חשמל של נתיך מהיר צריכת החשמל של נתיך מהיר W=ΔUIw; ΔU=f (Iw) איפה: Iw --- זרם עבודה; ΔU --- ירידת מתח של נתיך מהיר. לצריכת החשמל של הנתיך המהיר יש קשר נהדר עם עמידותו הקרה. בחירה של נתיך מהיר עם עמידות קר יותר מועילה להפחתת עליית הטמפרטורה, מכיוון שכושר המעבר הנוכחי מוגבל בעיקר מעליית הטמפרטורה. כאמור, מצב החיבור במפרק הנתיך המהיר משפיע גם על עליית הטמפרטורה של הנתיך המהיר, ונדרש כי עליית הטמפרטורה במפרק הנתיך המהיר לא תשפיע על פעולת המכשירים הסמוכים לו. ניסויים הוכיחו כי הנתיך המהיר יכול לפעול לאורך זמן כאשר עליית הטמפרטורה נמוכה מ- 80 ℃, והמוצר עם תהליך ייצור יציב עדיין יכול לפעול לאורך זמן רב כאשר עליית הטמפרטורה היא 100 ℃. עליית הטמפרטורה של 120 ℃ היא הנקודה הקריטית של יכולת המעבר הנוכחית, אם עליית הטמפרטורה מגיעה ל- 140 At ℃, הנתיך המהיר לא יכול לרוץ זמן רב.
נכון לעכשיו, התעשייה הכימית בדרך כלל משתמשת במעקות מקוררים במים ובשיטות מקוררות אוויר כדי להפחית את עליית הטמפרטורה של נתיך מהיר. מעקות מקוררים במים יעילים במיוחד עבור נתיכים מהירים במתח נמוך כמו 400-600 וולט. הפרש הטמפרטורה בין מסוף הנתיך המהיר לקצה החיבור של המסילה מקוררת המים הוא בדרך כלל 1.0 ～ 2.0 ℃. נתיכים רבים בעלי הספק גבוה מהיר מיועדים לתנאי קירור מים, לכן על המשתמשים להתייעץ עם היצרן לפני השימוש בהם. קירור אוויר הוא גם שיטה יעילה להפחתת עליית הטמפרטורה. על פי עקומת כושר העברת מהירות הרוח, קבע את השפעת מהירות הרוח על עליית הטמפרטורה של נתיך מהיר. כאשר מהירות הרוח היא בערך 5m / s, בדרך כלל ניתן להגדיל את כושר הזרימה ב -25%. לא תהיה שום השפעה ברורה. על פי עקומת ירידת המתח של הנתיך המהיר שמספק היצרן וצריכת החשמל בזרם המדורג, מדידת ירידת המתח בין שני המסופים של הנתיך המהיר יכולה לחשב במהירות את הזרם האמיתי של הענף. בנוסף, תחת אותה זרם זרם, עליית הטמפרטורה קשורה גם לשאלה אם הנתיך המהיר מאמץ מקביל יחיד או כפול. נתיך EV תעשייתי מתקדם, נתיך DISSMANN הוא הבחירה הראשונה.
מרבית המיישרים בעלי הספק גבוה המיוצרים בארץ משתמשים בנתיכים מהירים כפוליים מקבילים בסדרה עם התקני מוליכים למחצה, כגון 700A × 2, 1400A × 2, 2500A × 2. המבנה הכפול מקבילי של מסוף הנתיכים המהיר יכול להיות דק ככל האפשר כדי להפחית את ההתנגדות. סוג אחד של נתיך מהיר כפול מקבילי מחובר על ידי ברגים וצלחות חיבור, והשני הוא מבנה שבו מולחמים צלחות חיבור (מסופים) ושתי נמס (מסופים). מבנה מסוג זה מתקדם יותר. לפתיל המהיר במתח גבוה התנגדות פנימית גדולה במיוחד למוצרים מעל 800 וולט. מכיוון שלשרוול פורצלן הקליפה אורך מסוים ושטח פנים גדול, והחום שנוצר מהמיסה מתנהל ומתפזר דרך המילוי והקליפה, המתח הגבוה מהיר.
3.3 בחירת כושר שבירה כוח הקליפה של נתיך מהיר קובע במידה רבה את כושר השבירה של זרם התקלה המרבי. שנית, צורת נתיך המתכת בתוך הנתיך המהיר, יכולתו של המילוי לספוג אדי מתכת וחום, והכוח האלקטרו-מוטורי של הנתיך משפיעים על יכולת השבירה. בעת תכנון המיישר, זרם הקצר של שלב אל שלב של ה-" שנאי המיישר" יש לחשב, ולבחור נתיך מהיר עם יכולת שבירה מספקת על פי זרם זה. נתיך מהיר עם כושר שבירה לא מספיק ימשיך להתקדם עד שהוא יתפוצץ, ובמקרים חמורים הוא יגרום לקצרי זרם זרם וזרם זרם, ולכן יכולת השבירה המדורג היא מדד בטיחות.
בנוסף, פיזור ייצור המוצרים הוא גם אחד הגורמים המשפיעים על יכולת השבירה. הבעיה שקל להתעלם ממנה היא גורם ההספק של הקו במקרה של תקלה במעגל קצר, מכיוון שלאנרגיית הקשת הנוצרת בעת שבירת הנתיך המהיר יש קשר נהדר עם השראות המעגל. כאשר מקדם כוח הקו cosφ< 0.2,="" יכולת="" השבירה="" מצריכה="" דרישות="" גבוהות="" במיוחד.="" האנרגיה="" כאשר="" הפתיל="" המהיר="" נשבר="" היא="" wo="Wa" +="" wr="" +="" w1="" שם:="" wa="" ---="" אנרגיית="" קשת;="" wr="" ---="" התנגדות="" צורכת="" אנרגיה;="" w1="" ----="" אנרגיית="" שחרור="" השראות="" קו.="" כאשר="" יכולת="" השבירה="" עומדת="" בדרישות="" ה-"="" המיישר",="" חשוב="" גם="" לציין="" כי="" ערך="" השיא="" של="" מתח="" הקשת="" ברגע="" הפריצה="" (נקרא"="" מתח="" התאוששות="" חולף"="" בתקן="" )="" לא="" צריך="" להיות="" גבוה="" מדי,="" ויש="" להגביל="" אותו="" במהלך="" ייצור="" נתיך="" מהיר="" כדי="" שיהיה="" נמוך="" ממוליך="" למחצה="" הערך="" המרבי="" שהמכשיר="" יכול="" לעמוד="" בו,="" אחרת="" מכשיר="" המוליך="" למחצה="" ייפגע.="" לכן,="" הנתיך="" עם="" זמן="" ההפסקה="" הקצר="" ביותר="" הוא="" לא="" בהכרח="" המתאים="" ביותר.="" כאשר="" משתמשים="" בפיוז="" המהיר="" במעגל="" dc,="" מכיוון="" שאין="" נקודת="" מעבר="" אפס="" מתח="" במהלך="" תהליך="" שבירת="" dc,="" זהו="" מצב="" קשה="" לשבירה="" מהימנה="" של="" הנתיך="" המהיר,="" ולכן="" באופן="" כללי,="" אם="" משתמשים="" בפתיל="" המהיר="" ב="" מעגל="" ה-="" dc="" ניתן="" להשתמש="" רק="" ב-="" 60%="" מהמתח="" המדורג="" של="" הנתיך="" המהיר,="" והכי="" טוב="" להשתמש="" בפתיל="" מהיר="">
3.4 בחירת I2t זמן ההתכה t של הנתיך קשור לגודל זרם ההתכה I, וחוקו פרופורציונלי הפוך לריבוע הזרם. איור 3 מציג את עקומת היחסים של t∞1 / I2, הנקראת עקומת המאפיין השנייה-אמפר של הנתיך.
נתיך מהיר, דגם מפרט 750 וולט, נתיך מתח נמוך
מכיוון שלכל מיני ציוד חשמלי (כולל רשת חשמל) יכולת עומס יתר מסוימת, כאשר העומס הוא קל, אפשר לאפשר לו לרוץ זמן רב, וכאשר חורגים ממספר עומס מסוים מסוים, נדרש הפיוז לנשוב בתוך זמן מסוים. בבחירת נתיך להגנה על עומס יתר וקצר חשמלי, עליכם להבין את מאפייני העומס העודף של הציוד החשמלי כך שמאפיין זה נמצא כראוי בתחום ההגנה של המאפיין' המאפיין השני של אמפר. ניתן לראות מאיור 3 כי זמן ההתמזגות של זרם ההיתוך Io הוא תיאורטי אינסופי, אשר נקרא זרם ההיתוך המינימלי או זרם קריטי, כלומר הזרם דרך ההיתוך הוא פחות מהערך הקריטי וזה לא יהיה מְסוּגסָג. לכן, זרם הדירוג כלומר של ההמסה שנבחרה צריך להיות פחות מ- Io; בדרך כלל היחס בין Io ל- Ie הוא 1.5 ל- 2.0, מה שמכונה מקדם ההיתוך. מקדם זה משקף את מאפייני ההגנה השונים של הנתיך בעת עומס יתר. אם הנתיך הוא להגן על זרם העומס הקטן, מקדם ההיתוך צריך להיות נמוך יותר; על מנת להימנע מזרם יתר לטווח הקצר כאשר המנוע מתחיל להמיס את ההיתוך, מקדם ההיתוך צריך להיות גבוה יותר. לאחר שקיבולת המעבר הנוכחית של הפיוז המהיר עומדת בדרישות זרם הקצר במערכת, היא יכולה לבודד את זרם התקלה כאשר מתרחשת תקלה במעגל קצר, אך האם הוא יכול להגן על התקני המוליכים למחצה המחוברים בסדרה, חייבים לנתח את ערך ה- I2t של השניים. רק כאשר ערך ה- I2t של הנתיך המהיר קטן מערך ה- I2t של מכשיר המוליכים למחצה, ניתן להגן על מכשיר המוליכים למחצה. ערך I2t במהלך תקלה בקצר חשמלי מחולק לשני שלבים, כלומר I2t לפני הקשת וה- I2t המתמזג. זמן הפיכת המתכת המותכת ממוצק לנוזל הוא זמן טרום קשת, בערך 1.0 עד 2.0 אלפיות השנייה, אשר יכול להיחשב כתהליך אדיאבטי. אינטגרל הזמן של הזרם שנוצר על ידי הנתיך המהיר בפרק זמן זה יכול להיחשב כערך מסוים, אשר נקבע על ידי תכנון. ערך I2t לפני הקשת שונה עבור חומרים שונים, והוא קבוע עבור כל חומר. כאשר המתכת המותכת הופכת לאדי, הקשת מתחילה להתלקח, והזרם יורד מגבול הזרם לאפס במהלך תהליך הקשת. ה- I2t בשלב זה הוא ה- I2t המתמזג, שהוא משתנה. תהליך זה תלוי בעיקר במילוי המושחת כדי לספוג אנרגיה.
בתכנון נתיך מהיר, כדי לעמוד בזרם המדורג המתגבר בהתמדה של התקני מוליכים למחצה, יש לנקוט באמצעים רבים, במקום פשוט להשתמש בשיטות חשבון לבחירת נתיך מהיר. ניסויים הוכיחו שכאשר הכפול הנוכחי מדורג, ערך ה- I2t של הנתיך המהיר הוא פי 4 מהמקור, בעוד שהעלייה בערך I2t של מכשיר המוליכים למחצה קטנה בהרבה. קשה יותר להפחית את ערך I2t של הנתיך המהיר, יש לנקוט רק במגוון אמצעים, כגון חלוקת נתיכים סבירה, קיצור אורך ההיתוך, הקטנת רשת הקשת ושיפור יכולת הכיבוי של הקשת של כיבוי הקשת. חוֹמֶר. ערך I2t הוא אחד המדדים החשובים של נתיך מהיר שנבחר.
3.5 עמידות בבידוד מדד עמידות הבידוד לאחר שבירת נתיכים מהירה מוכח על ידי ניסיון כחשוב מאוד. מלח אשלגן ומלח נתרן נוספו למספר רב של מוצרים בשנות התשעים, ומלח נתרן יכול לשפר את יכולת השבירה של רשת הקשת. עמידות הבידוד של נתיכים מהירים מיוצרים בצורה נמוכה לרוב נמוכה מ- 0.3MΩ לאחר שבירה ואף דליפה. בנסיבות מיוחדות, התקלה תנותק ותתקבל מחדש לאחר פרק זמן, מה שיגרום לתקלות גדולות עוד יותר. נתיך מהיר באיכות טובה (עם מלח אשלגן ומלח נתרן) אמור ליצור עמידות בידוד של 0.5MΩ ומעלה לאחר השבירה. הנתיך המהיר יכול להגיע להתנגדות בידוד הגדולה מ- 1-30MΩ לאחר 10 דקות של שבירה, אשר יכול להיחשב כבעל אמינות טובה. בנוסף, בעת שימוש בפתיל מהיר, יש לקחת בחשבון גם את חייו ואמינותו; מדד התנגדות הבידוד לאחר שבירה (GG gt; 0.5MΩ); מתח התאוששות חולף הנמוך ביותר האפשרי; אין להשתמש במוצרים עם תקלות בלתי נראות.