اختيار وتطبيق Fast speed Fuse
يعد اختيار الصمامات السريعة وتطبيقها رابطًا مهمًا في صناعة الكلور القلوي ، كما أن تكوين الصمامات السريعة في تصحيح طاقة أشباه الموصلات وحماية التحويل مهم جدًا. بمجرد الانتهاء من المعدات ، سيؤثر اختيار الصمامات السريعة بشكل مباشر على معايير تصحيح وتحويل التيار المستمر مثل جودة إمدادات الطاقة وكفاءة استهلاك الكهرباء.
تتمتع أجهزة أشباه موصلات الطاقة بسعة حرارية صغيرة ويجب حمايتها بواسطة فتيل سريع في حالة خطأ ، والصمام السريع له خصائص حرارية مماثلة لأجهزة أشباه الموصلات وهو جهاز حماية جيد. هذه المقالة حول فتيل سريع مملوء بنوع مغلق ، ولا توجد ظاهرة خارجية في العملية.
1 تكوين الصمامات السريعة ينقسم تكوين الصمامات السريعة في حماية مقوم الطاقة لأشباه الموصلات عمومًا إلى فئتين.
1.1 الفرع المتوازي الداخلي لذراع المحول مجهز بنوع الحماية. يستخدم هذا النوع بشكل أساسي لحماية مقومات الطاقة العالية والطاقة الفائقة. عند تلف جهاز فرعي في ذراع المحول لسبب ما (يعتمد كل فرع على قوة الجهاز ، يتم بشكل عام توصيل عدة أزواج من الصمامات السريعة ومكونات مقوم أشباه الموصلات بالتوازي ، ويظهر الشكل 1 زوجًا واحدًا من الصمامات السريعة مكونات المعدل وأشباه الموصلات) ، بعد كسر المصهر السريع المتصل في سلسلة مع الحماية ، يفشل جهاز واحد فقط بشكل عام ، مما لا يؤثر على التشغيل العادي للمقوم بأكمله.
1.2 تكوين تقسيم الطور نوع الحماية الشاملة يستخدم هذا النوع بشكل أساسي لحماية مقومات الطاقة المتوسطة والصغيرة. عندما يتلف الجهاز الموجود في ذراع المحول لسبب ما ، بعد كسر حماية الصمامات السريعة للمرحلة ، ستقطع حماية المقوم تلقائيًا مصدر الطاقة وتتوقف عن إمداد المعدل بالطاقة. لا يستخدم هذا التكوين بشكل شائع في صناعة الكلور القلوي ،
2 يسمى اختيار الصمامات السريعة أيضًا طريقة الجهد والتيار. يجب أن يكون جهد خط محول الخط أقل من الجهد المقنن للمصهر السريع. يتم التحقق من جهاز أشباه الموصلات الكهربائية وتجربة الدائرة القصيرة لسلسلة الصمامات السريعة ، ويتم ضرب التيار المقنن لأشباه الموصلات بالمعامل باعتباره التيار المقنن للصهر السريع المحدد. لأن التيار المقدر للصهر السريع هو القيمة الفعالة ، والتيار المقدر لجهاز أشباه الموصلات هو متوسط القيمة ، للنوع الأول المذكور أعلاه من مخطط التكوين (الشكل 1) ، للجيل الأول من المنتجات RS0 ، RS3 سلسلة (تاريخ تطوير الصمامات السريعة في بلدي يمكن تقسيمها إلى 4 مراحل. الجيل الأول هو سلسلة RS0 و RS3 المصممة بشكل مشترك من قبل الدولة. المعلمات 480A ، 750V أو أقل ، وقدرة الكسر 50kA. إنه منتج أساسي بحجم كبير وسعر منخفض وعمر كهربائي قصير. لا تزال هناك سعة مركبة كبيرة).
يمكن تحديد المعامل وفقًا لأنبوب المعدل 1.4 ، والترانزستور 1.2 ، والترانزستور السريع 1. على سبيل المثال ، ZP1000 مجهز بفتيل سريع 1400A. بالنسبة لخطة التكوين الثانية المذكورة أعلاه (الشكل 2) ، يمكن اختيار المصهر السريع وفقًا لتيار الصمام IV وخصائص الحمل لجهاز المحول ، ومن ثم يمكن اختيار الصمامات السريعة ذات السعة الكافية للكسر وفقًا للحد الأقصى تيار العطل الذي قد يولده المقوم ، مثل 50kA أو 100kA ، حيث يكون 50kA مؤهلًا و 100kA هو منتج من الدرجة الأولى.
3 خصائص تطبيق الصمامات السريعة
3.1 سعة تمرير التيار يتم التعبير عن التيار المقدر للصهر السريع بالقيمة الفعالة ، وعمومًا ، يكون تيار المرور العادي هو 30٪ 70٪ من التيار المقنن الاسمي. عند استخدام المصهر السريع أو تسخين أحد طرفيه بواسطة جهاز أشباه الموصلات ويتم تبريد الطرف الآخر بواسطة قضيب توصيل مبرد بالماء ، أو يتم تبريد كلا الجانبين بواسطة قضيب توصيل مبرد بالماء ؛ أو تبريد الهواء القسري للتحكم في ارتفاع درجة الحرارة للحفاظ على قدرة المرور الحالية. تؤثر حالة توصيل مفاصل الصمامات السريعة في المعدل بشكل مباشر على ارتفاع درجة الحرارة والتشغيل الموثوق به للصهر السريع. لهذا السبب ، يجب الحفاظ على سطح التلامس مسطحًا ونظيفًا. إذا كان سطح التلامس لقضيب التوصيل غير المطلي يحتاج إلى إزالة طبقة الأكسيد ، فيجب إعطاء قوة الضغط المحددة أثناء التثبيت ، ومن الأفضل جعل سطح التلامس يتشوه بشكل مرن. الصمامات المتوازية السريعة مطلوبة لاكتشاف انخفاض الجهد لسطح التلامس واحدًا تلو الآخر.
3.2 ارتفاع درجة الحرارة واستهلاك الطاقة للصهر السريع استهلاك الطاقة للصهر السريع W=ΔUIw ؛ ΔU=f (Iw) حيث: Iw - تيار العمل ؛ ΔU - انخفاض الجهد للصهر السريع. استهلاك الطاقة للمصهر السريع له علاقة كبيرة بمقاومته الباردة. يعد اختيار مصهر سريع بمقاومة أقل للبرد مفيدًا لتقليل ارتفاع درجة الحرارة ، لأن سعة المرور الحالية محدودة بشكل أساسي بسبب ارتفاع درجة الحرارة. كما ذكرنا سابقًا ، تؤثر حالة التوصيل في مفصل الصمامات السريعة أيضًا على ارتفاع درجة حرارة المصهر السريع ، ومن الضروري ألا يؤثر ارتفاع درجة الحرارة عند مفصل الصمامات السريعة على تشغيل الأجهزة المجاورة. أثبتت التجارب أن المصهر السريع يمكن أن يعمل لفترة طويلة عندما يكون ارتفاع درجة الحرارة أقل من 80 درجة مئوية ، ولا يزال بإمكان المنتج ذي عملية التصنيع المستقرة أن يعمل لفترة طويلة عندما يكون ارتفاع درجة الحرارة 100 درجة مئوية. ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 120 درجة مئوية هو النقطة الحرجة لقدرة المرور الحالية ، إذا وصل ارتفاع درجة الحرارة إلى 140 درجة مئوية ، فإن المصهر السريع لا يمكن أن يستمر لفترة طويلة.
في الوقت الحاضر ، تستخدم الصناعة الكيميائية عمومًا قضبان التوصيل المبردة بالماء وطرق تبريد الهواء لتقليل ارتفاع درجة حرارة الصمامات السريعة. تعتبر قضبان التوصيل المبردة بالماء فعالة بشكل خاص للصمامات السريعة ذات الجهد المنخفض مثل 400-600 فولت. يكون اختلاف درجة الحرارة بين طرف المصهر السريع ونهاية التوصيل لقضيب التوصيل المبرد بالماء 1.0 2.0 ℃. تم تصميم العديد من الصمامات عالية الطاقة سريعة المفعول لظروف تبريد المياه ، لذلك يجب على المستخدمين استشارة الشركة المصنعة قبل استخدامها. يعد تبريد الهواء أيضًا طريقة فعالة لتقليل ارتفاع درجة الحرارة. وفقًا لمنحنى قدرة مرور سرعة الرياح ، حدد تأثير سرعة الرياح على ارتفاع درجة حرارة الصمامات السريعة. عندما تكون سرعة الرياح حوالي 5 م / ث ، يمكن زيادة سعة التدفق بنسبة 25٪. لن يكون هناك تأثير واضح. وفقًا لمنحنى انخفاض الجهد للمصهر السريع الذي توفره الشركة المصنعة واستهلاك الطاقة في التيار المقنن ، فإن قياس انخفاض الجهد بين طرفي المصهر السريع يمكن أن يحسب بسرعة التيار الفعلي للفرع. بالإضافة إلى ذلك ، في ظل نفس التدفق الحالي ، يرتبط ارتفاع درجة الحرارة أيضًا بما إذا كان المصهر السريع يعتمد على التوازي الفردي أو المزدوج. صمامات كهربائية صناعية متطورة ، فتيل DISSMANN هو الخيار الأول.
تستخدم معظم المقومات عالية الطاقة المصنعة في البلاد الصمامات السريعة المزدوجة المتوازية في سلسلة مع أجهزة أشباه الموصلات ، مثل 700A × 2 ، 1400A × 2 ، 2500A × 2. يمكن أن يكون الهيكل المزدوج المتوازي لمحطة الصمامات السريعة نحيفًا قدر الإمكان لتقليل المقاومة. يتم توصيل نوع واحد من الصمامات السريعة المزدوجة المتوازية بواسطة البراغي ولوحات التوصيل ، والآخر عبارة عن هيكل يتم فيه لحام الصفائح المتصلة (المحطات) واثنين من المصهور (المحطات الطرفية) معًا. هذا النوع من الهياكل أكثر تقدمًا. يتميز المصهر السريع ذو الجهد العالي بمقاومة داخلية كبيرة ، خاصة للمنتجات التي تزيد عن 800 فولت. نظرًا لأن الغلاف الخزفي له طول معين ومساحة سطح كبيرة ، ويتم توصيل الحرارة الناتجة عن الذوبان وتبديدها من خلال الحشو والصدفة ، فإن الجهد العالي يكون سريعًا ، ويكون تأثير تبريد الهواء للصهر أكثر وضوحًا.
3.3 اختيار سعة الكسر تحدد قوة غلاف المصهر السريع إلى حد كبير قدرة كسر الحد الأقصى لتيار العطل. ثانيًا ، يؤثر شكل المصهر المعدني داخل المصهر السريع ، وقدرة الحشو على امتصاص بخار المعدن والحرارة ، والقوة الدافعة الكهربائية للصهر ، جميعها على قدرة الكسر. عند تصميم المعدل ، فإن تيار الدائرة القصيرة من الطور إلى الطور لـ" ؛ محول المعدل" ؛ يجب حسابه ، واختيار فتيل سريع بقدرة تكسير كافية وفقًا لهذا التيار. سيستمر المصهر السريع مع قدرة كسر غير كافية في القوس حتى ينفجر ، وفي الحالات الشديدة سيتسبب في حدوث دوائر قصيرة من التيار المتردد والتيار المستمر ، وبالتالي فإن سعة القطع المقدرة هي مؤشر أمان.
بالإضافة إلى ذلك ، يعد تشتت تصنيع المنتج أيضًا أحد العوامل التي تؤثر على قدرة القطع. المشكلة التي يسهل تجاهلها هي عامل القدرة للخط في حالة حدوث خطأ في الدائرة القصيرة ، لأن طاقة القوس المتولدة عند كسر المصهر السريع لها علاقة كبيرة بمحاثة الدائرة. عندما يكون عامل قدرة الخط< ؛ 0.2 ، فإن قدرة الانهيار لها متطلبات عالية بشكل خاص. الطاقة عندما ينكسر المصهر السريع هي Wo=Wa + Wr + W1 حيث: Wa --- arc energy؛ Wr - المقاومة تستهلك الطاقة ؛ W1 ---- تحرر خط الحث الطاقة. عندما تفي سعة القطع بمتطلبات" ؛ المعدل" ؛ فمن المهم أيضًا ملاحظة أن قيمة الذروة لجهد القوس في لحظة الانكسار (تسمى" ؛ جهد الاسترداد العابر" ؛ في المعيار ) يجب ألا يكون مرتفعًا جدًا ، ويجب تقييده أثناء تصنيع المصهر السريع لجعله أقل من أشباه الموصلات. القيمة القصوى التي يمكن أن يتحملها الجهاز ، وإلا سيتلف جهاز أشباه الموصلات. لذلك ، فإن الصمامات ذات أقصر وقت للكسر ليست بالضرورة هي الأنسب. عند استخدام المصهر السريع في دائرة التيار المستمر ، نظرًا لعدم وجود نقطة عبور للجهد الصفري أثناء عملية كسر التيار المستمر ، فإن هذا يعد شرطًا قاسيًا للكسر الموثوق به للصهر السريع ، لذلك بشكل عام ، إذا تم استخدام المصهر السريع في دائرة التيار المستمر يمكن استخدام 60٪ فقط من الجهد المقنن للصمام السريع ، ومن الأفضل استخدام فتيل سريع التيار المستمر.
3.4 اختيار I2t يرتبط وقت الانصهار t الخاص بالمصهر بحجم تيار الصهر I ، ويتناسب قانونه عكسياً مع مربع التيار. يوضح الشكل 3 منحنى العلاقة لـ t∞1 / I2 ، والذي يسمى منحنى خاصية الأمبير الثاني للمصهر.
فتيل سريع ، مواصفات موديل 750 فولت ، فتيل جهد منخفض
نظرًا لأن جميع أنواع المعدات الكهربائية (بما في ذلك شبكة الطاقة) لها سعة تحميل زائدة معينة ، فعندما يكون الحمل الزائد خفيفًا ، يمكن السماح لها بالعمل لفترة طويلة ، وعندما يتم تجاوز عدد معين من الحمل الزائد ، يجب أن ينفجر المصهر داخل وقت معين. عند اختيار مصهر لحماية الحمل الزائد والدائرة القصيرة ، يجب أن تفهم خصائص التحميل الزائد للمعدات الكهربائية بحيث تكون هذه الخاصية بشكل صحيح ضمن نطاق الحماية الخاص بخاصية الأمبير الثاني للصهر&# 39 ؛ s. يمكن أن نرى من الشكل 3 أن وقت الانصهار لتيار الصهر Io هو نظريًا لانهائي ، وهو ما يسمى الحد الأدنى من تيار الانصهار أو التيار الحرج ، أي أن التيار خلال الذوبان أقل من القيمة الحرجة ولن يكون كذلك تنصهر. لذلك ، يجب أن يكون المعدل الحالي المقدر للصهر المحدد أقل من Io ؛ عادة ما تكون نسبة Io إلى Ie 1.5 إلى 2.0 ، وهو ما يسمى معامل الانصهار. يعكس هذا المعامل خصائص الحماية المختلفة للمصهر عند التحميل الزائد. إذا كان المصهر لحماية تيار الحمل الزائد الصغير ، فيجب أن يكون معامل الانصهار أقل ؛ من أجل تجنب التيار الزائد قصير المدى عندما يبدأ المحرك في إذابة الذوبان ، يجب أن يكون معامل الانصهار أطول. بعد أن تفي سعة تمرير الصمامات السريعة بمتطلبات تيار الدائرة القصيرة للنظام ، يمكنها عزل تيار الخطأ عند حدوث عطل في الدائرة القصيرة ، ولكن ما إذا كان بإمكانها حماية أجهزة أشباه الموصلات المتصلة في سلسلة يجب أن تحلل قيمة I2t للاثنين. فقط عندما تكون قيمة I2t للمصهر السريع أصغر من قيمة I2t لجهاز أشباه الموصلات ، يمكن حماية جهاز أشباه الموصلات. تنقسم قيمة I2t أثناء حدوث خطأ في الدائرة القصيرة إلى مرحلتين ، أي ما قبل القوس I2t والصهر I2t. الوقت اللازم لتحول المعدن المنصهر من صلب إلى سائل هو وقت ما قبل القوس ، حوالي 1.0 إلى 2.0 مللي ثانية ، والذي يمكن اعتباره عملية ثابتة الحرارة. يمكن اعتبار التكامل الزمني للتيار المتولد من الصمامات السريعة خلال هذه الفترة الزمنية بمثابة قيمة معينة ، والتي يتم تحديدها حسب التصميم. تختلف قيمة I2t قبل القوس باختلاف المواد ، وهي ثابتة لكل مادة. عندما يتحول المعدن المنصهر إلى بخار ، يبدأ القوس في الاشتعال ، وينخفض التيار من حد التيار إلى الصفر أثناء عملية الانحناء. I2t في هذه المرحلة هو I2t الصهر ، وهو متغير. تعتمد هذه العملية بشكل أساسي على تآكل الحشو لامتصاص الطاقة.
في تصميم الصمامات السريعة ، من أجل تلبية التيار المقدر المتزايد باستمرار لأجهزة أشباه الموصلات ، يجب اتخاذ العديد من التدابير ، بدلاً من مجرد استخدام الأساليب الحسابية لاختيار الصمامات السريعة. أثبتت التجارب أنه عند مضاعفة التيار المقدر ، تكون قيمة I2t للصهر السريع 4 أضعاف القيمة الأصلية ، بينما تكون الزيادة في قيمة I2t لجهاز أشباه الموصلات أصغر بكثير. من الصعب تقليل قيمة I2t للصهر السريع ، يجب اتخاذ مجموعة متنوعة من التدابير فقط ، مثل التوزيع المعقول للصمامات ، وتقصير طول الذوبان ، وتقليل شبكة القوس وتحسين قدرة إطفاء القوس الكهربائي لإطفاء القوس مواد. تعتبر قيمة I2t أحد المؤشرات المهمة للصمام السريع المختار.
3.5 مقاومة العزل ثبت من خلال التجربة أن مؤشر مقاومة العزل بعد الانكسار السريع للفتيل مهم جدًا. تمت إضافة ملح البوتاسيوم وملح الصوديوم إلى عدد كبير من المنتجات في التسعينيات ، ويمكن لملح الصوديوم تحسين قدرة الانهيار لشبكة القوس. غالبًا ما تكون مقاومة العزل للصمامات السريعة سيئة التصنيع أقل من 0.3MΩ بعد الانكسار وحتى التسرب. في ظل ظروف خاصة ، سيتم قطع الخطأ وإعادة إشعاله بعد فترة زمنية ، مما سيؤدي إلى حدوث أخطاء أكبر. يجب أن يشكل المصهر السريع عالي الجودة (مع ملح البوتاسيوم وملح الصوديوم) مقاومة عزل تبلغ 0.5 متر مكعب أو أكثر بعد الكسر. يمكن أن يصل المصهر السريع إلى مقاومة عزل أكبر من 1-30MΩ بعد 10 دقائق من الكسر ، والتي يمكن اعتبارها ذات موثوقية جيدة. بالإضافة إلى ذلك ، عند استخدام الصمامات السريعة ، ينبغي أيضًا مراعاة عمرها وموثوقيتها ؛ مؤشر مقاومة العزل بعد الكسر (GG gt ؛ 0.5MΩ) ؛ أدنى جهد استرجاع عابر ممكن ؛ لا يتم استخدام المنتجات ذات العيوب غير المرئية.