La historia del desarrollo de los interruptores síncronos
En comparación con los interruptores compuestos comúnmente utilizados, el interruptor síncrono (o interruptor selectivo de fase) omite el componente tiristor conectado en paralelo con el contacto del relé de enclavamiento magnético, simplificando así la estructura, reduciendo el costo y evitando La fácil instalación del componente del tiristor falla, por lo que la confiabilidad mejora considerablemente.
La aplicación de interruptores de conmutación de condensadores de bajo voltaje ha pasado por un proceso de desarrollo desde simple y tosco hasta racional y refinado: después de un cuidadoso análisis y estudio de las respectivas ventajas y desventajas de los contactores de CA y los interruptores de tiristores, Descubrimos que si los dos se combinan inteligentemente. Al combinar tierra y tierra y complementar las ventajas de cada uno, podemos aprovechar el bajo consumo de energía operativa del contactor y realizar la función de conmutación de cruce por cero del interruptor de tiristor, por lo que podemos Hacer un componente de conmutación más ideal. Esta es la idea básica de la investigación y el desarrollo de interruptores compuestos. Este tipo de interruptor de conmutación tiene las ventajas tanto de los contactores de CA como de los interruptores de conmutación electrónicos de potencia. No solo suprime la corriente de entrada y evita la formación de arcos, sino que también reduce significativamente el consumo de energía del tiristor, eliminando la necesidad de radiadores voluminosos y ventiladores de refrigeración. La clave para combinar los dos es que la coordinación de sincronización entre los dos componentes debe ser tácita. El interruptor de tiristor es responsable de controlar la entrada y la extracción del capacitor. El contactor de CA es responsable de mantener el capacitor conectado después de su entrada. Al entrar el contactor, el interruptor del tiristor sale de la operación inmediatamente, evitando así la pérdida y el calentamiento de los componentes del tiristor. Este interruptor compuesto aparentemente ideal fue desarrollado y producido por sólo unas pocas empresas en el país en 2002. Ahora el número de fabricantes ha aumentado a docenas. Aunque los interruptores compuestos actuales tienen diferentes estructuras y circuitos externos, los principios subyacentes son básicamente los mismos: se utiliza un pequeño tiristor empaquetado de tres terminales como unidad de conmutación del condensador y un relé de enclavamiento magnético de imán permanente de alta potencia se utiliza para reemplace el contactor de CA Para mantener el circuito conductivo después de colocar el capacitor, su elemento de detección de cruce por cero es un triac optoacoplador de voltaje de cruce por cero. En principio, el interruptor compuesto es un componente de conmutación ideal, pero en realidad no lo es. También tiene algunos defectos:
(1) Tiristor empaquetado pequeño de tres terminales (TOP) debido a problemas estructurales. Actualmente, su capacidad de corriente a corto plazo no puede reducirse mucho (menos de 60 A) y su voltaje soportado inverso generalmente solo puede alcanzar aproximadamente 1600 V, lo que limita su rango de aplicación. Mediante simulación y cálculo, se descubre que bajo un voltaje del sistema de 38 OV, la sobretensión en estado estable del capacitor durante la conmutación ideal puede alcanzar 1600 V cuando el voltaje del sistema es superior a 380 V (esta es una situación común) o el estado transitorio. Durante la conmutación no ideal, la sobretensión puede ser mucho mayor que la tensión soportada inversa del tiristor (1600 V). Como todos sabemos, el tiristor es un componente semiconductor que es muy sensible al calor y a las descargas eléctricas una vez que se produce el impulso de corriente o voltaje. excede su valor permitido, causará daño inmediatamente, y este daño es permanente. Las condiciones de funcionamiento reales también han demostrado que la tasa de fallos de los interruptores compuestos es bastante alta.
(2) Debido al uso de componentes electrónicos complejos como tiristores, el costo aumenta, lo que es difícil de comparar con el bajo precio de los contactores de CA.
(3) El cruce por cero del interruptor compuesto se controla mediante la detección del optoacoplador de cruce por cero de voltaje. Desde una perspectiva microscópica, no es una verdadera conmutación de cruce por cero, sino cuando el voltaje del disparador es más bajo. que cuando se enciende a 16 V ~ 40 V (equivalente a un ángulo eléctrico de 2 ~ 5 grados), todavía hay una cierta corriente de entrada.
(4) La tecnología de conmutación compuesta utiliza tiristores y relés, por lo que la estructura se vuelve bastante compleja y los tiristores son más susceptibles a sufrir daños debido a su sensibilidad a dv/dt.
Se puede ver en el análisis anterior que los diversos interruptores de conmutación utilizados actualmente en dispositivos de compensación de bajo voltaje no son perfectos, y es necesario seguir investigando y desarrollar un interruptor de conmutación de paso por cero de condensador más ideal. . El interruptor síncrono es un nuevo tipo de interruptor de conmutación de condensador de compensación de potencia reactiva desarrollado en los últimos años. Es una combinación perfecta de interruptores mecánicos tradicionales y tecnología microelectrónica moderna. Absorbe las ventajas de la estructura de control simple del contactor de CA y la entrada de voltaje cero y el corte de corriente cero del interruptor compuesto. Controla con éxito la corriente de entrada instantánea generada por la entrada y el corte dentro de 3 veces. la corriente de funcionamiento nominal, que resuelve perfectamente el problema de la conmutación del condensador. Problemas como armónicos de alto voltaje y grandes corrientes de entrada surgen durante el proceso.
El interruptor síncrono ya no utiliza componentes de tiristores, sino que utiliza una microcomputadora de un solo chip como núcleo, complementada con un bucle de muestreo de alta precisión y un diseño de programa razonable para reemplazar los componentes de tiristores más vulnerables en el interruptor compuesto. , lo que no solo evita el riesgo de daños causados por La existencia de componentes de tiristores es propensa a fallas, sino que también mejora la precisión de la selección de fase del ángulo eléctrico original de 2 a 5 grados del interruptor compuesto a 1 grado eléctrico. En este sentido, no hay corriente de irrupción y se logra una conmutación por cero más ideal y para suprimir aún más la sobretensión transitoria cuando el interruptor de conmutación del condensador se enciende y apaga, el interruptor síncrono también agrega un circuito de descarga efectivo para limitar la corriente. sobretensión dentro de la zona segura, para que pueda cambiar con frecuencia de forma segura y confiable.
El interruptor síncrono aplica tecnología de microcomputadora de un solo chip, que no solo puede controlar hasta 64 capacitores a través del método de control de comunicación RS485, sino que también tiene una función de comunicación que puede enviar la información de medición eléctrica de la unidad de base a la red eléctrica superior en tiempo real, proporcionando Prepárese para el desarrollo de redes inteligentes también puede lograr una compensación total y parcial para satisfacer las diferentes necesidades de los usuarios, el consumo de energía motriz de los interruptores síncronos es de solo 1-3 W, lo que ahorra energía; al máximo.
Los interruptores síncronos no solo pueden usarse ampliamente en dispositivos de compensación de potencia reactiva de bajo voltaje, o usarse como elementos de conmutación en ocasiones especiales, sino que también son particularmente adecuados para altas temperaturas y humedad (superiores a 60 °C) en verano al aire libre en el sur y condiciones exteriores bajas y frías en el norte. Operación a largo plazo en ambientes hostiles (por debajo de -40 °C).
En resumen, los interruptores síncronos no solo mejoran en gran medida la seguridad y confiabilidad de los interruptores de conmutación de capacitores, sino que también ahorran energía, son ecológicos, económicos y duraderos. Son productos de reemplazo ideales para contactores de CA e interruptores compuestos. Los expertos generalmente creen que: Los interruptores síncronos definitivamente reemplazarán a los interruptores compuestos y los contactores de CA y se convertirán en la corriente principal de los interruptores de conmutación de capacitores de compensación de potencia reactiva.