I. تجزیه و تحلیل علل جریان هجومی بیش از حد در بخاری‌های کارتریج{1} پرقدرت
پدیده جریان هجومی بیش از حد هنگام راه‌اندازی بخاری‌های کارتریج{0} پرقدرت عمدتاً از اصول فنی زیر ناشی می‌شود:
1. ویژگی های مقاومت در برابر سرما
بخاری های کارتریجی در حالت سرد مقاومت کمی دارند. طبق قانون اهم (I=U/R)، در یک ولتاژ، هرچه مقاومت کمتر باشد، جریان بزرگتر است. با افزایش دما، مقاومت به تدریج افزایش می یابد و جریان در یک مقدار ثابت تثبیت می شود.
2. تأثیر ضریب دما
مقاومت های فلزی دارای ضریب دمایی مثبت هستند. مقاومت در دمای اتاق تنها 1/10-1/15 مقاومت در دمای عملیاتی است، که منجر به جریان هجومی 5-10 برابر جریان نامی در لحظه راه اندازی می شود.
3. ضریب چگالی توان
بخاری‌های کارتریجی با قدرت{{0}بالا معمولاً چگالی توان بالایی دارند، مقدار زیادی گرما در واحد سطح تولید می‌کنند که منجر به تفاوت‌های مهم‌تر بین مقادیر مقاومت در برابر سرما و گرما می‌شود.
4. اثر اینرسی حرارتی
بخاری‌های{0} پرقدرت ظرفیت حرارتی زیادی دارند و به زمان بیشتری برای رسیدن به دمای کارکرد پایدار نیاز دارند که در نتیجه جریان بیش از حد طولانی‌تر است.
این جریان هجومی ممکن است باعث نوسانات ولتاژ در سیستم توزیع برق، اختلال در عملکرد دستگاه های حفاظتی، فرسایش کنتاکت کنتاکتور و سایر مسائل شود که نیاز به اقدامات موثری برای کاهش دارد.
II. راه حل های کاهش مدار سخت افزاری
1. جریان سری{1}}روش مقاومت محدود
یک مقاومت محدودکننده-جریان تایپ{1}}قدرت را به صورت سری به مدار گرمکن کارتریج وصل کنید و پس از راه‌اندازی آن را از طریق یک کنتاکتور اتصال کوتاه- کنید. این روش ساده است اما مقاومت مصرف برق اضافی ایجاد می کند.
نکات فنی:
انتخاب مقدار مقاومت: معمولاً 1/3-1/5 مقاومت بار.
قدرت مقاومت: باید در طول راه‌اندازی، جریان بزرگ کوتاه مدت- را تحمل کند.
زمان بندی سوئیچینگ: معمولاً پس از تأخیر 5-10 ثانیه تغییر می کند.
2.{1}}کنترل فاز رله حالت جامد (SSR).
برای دستیابی به راه‌اندازی نرم با کنترل زاویه هدایت، یک SSR ماشه صفر-تقاطع اتخاذ کنید. این روش کنترل بدون تماس را با عمر طولانی امکان پذیر می کند.
روش اجرا:
در مرحله اولیه یک زاویه هدایت کوچک تنظیم کنید.
به تدریج زاویه هدایت را به رسانایی کامل افزایش دهید.
زمان تنظیم معمولاً بین 10-30 ثانیه تنظیم می شود.
3. ترانسفورماتور مرحله{1} پایین راه اندازی
از یک ترانسفورماتور یا راکتور خودکار برای راه‌اندازی پایین{0} استفاده کنید و پس از افزایش دما به ولتاژ کامل تغییر دهید. مناسب برای برنامه های کاربردی با قدرت-بالا-.
ویژگی های طرح:
ولتاژ راه اندازی معمولاً 60-80٪ ولتاژ نامی است.
دستگاه سوئیچ ولتاژ مورد نیاز است.
اندازه تجهیزات بزرگ و هزینه بالا.
4. طراحی سیم پیچ دوگانه-
بخاری‌های کارتریجی با طراحی ویژه می‌توانند ساختار سیم پیچی دوگانه- داشته باشند: سیم‌پیچ راه‌اندازی (مقاومت بالا) و سیم‌پیچ عملیاتی (مقاومت کم). در هنگام راه‌اندازی فقط سیم‌پیچ راه‌اندازی متصل می‌شود و پس از رسیدن به دمای مشخصی به‌طور خودکار تغییر می‌کند.
مزایا:
هیچ دستگاه محدود کننده جریان خارجی- مورد نیاز نیست.
فرآیند سوئیچینگ به صورت خودکار تکمیل می شود.
قابلیت اطمینان بالا.
معایب:
ساختار پیچیده بخاری کارتریج.
هزینه ساخت بالا.
III. راه حل های بهینه سازی استراتژی کنترل
1. مرحله کنترل راه اندازی
بخاری کارتریج پرقدرت- را به چندین واحد کوچک برق- تجزیه کنید و آنها را به طور متوالی در فواصل زمانی شروع کنید. به عنوان مثال، یک بخاری 100 کیلوواتی را می توان به 5 واحد 20 کیلوواتی تقسیم کرد که هر واحد هر 10 ثانیه شروع به کار می کند.
نکات اجرایی:
سیستم کنترل چند{0}حلقه ای باید طراحی شود.
هر حلقه نیاز به کنترل مستقل دارد.
زمان راه اندازی باید به طور معقولی تنظیم شود.
2. کنترل مدولاسیون PWM
فناوری مدولاسیون عرض پالس (PWM) را برای کنترل میانگین توان با تنظیم چرخه کار و دستیابی به راه‌اندازی روان استفاده کنید.
ویژگی های فنی:
کنترلر PWM ویژه مورد نیاز است.
فرکانس مدولاسیون معمولاً 1-10 هرتز است.
کنترل قدرت دقیق را می توان به دست آورد.
3. کنترل بازخورد دما
برای جلوگیری از تغییرات ناگهانی جریان، توان ورودی را به صورت پویا با نظارت بر{0}زمان واقعی دمای بخاری کارتریج تنظیم کنید.
ترکیب سیستم:
سنسور دما (ترموکوپل یا RTD).
کنترل کننده PID
دستگاه تنظیم برق.
4. فعلی بسته-کنترل حلقه
یک حلقه بازخورد جریان برای محدود کردن جریان هجومی در یک مقدار تنظیم شده ایجاد کنید.
جریان کنترل:
جریان زمان واقعی-را تشخیص دهید.
با مقدار تنظیم شده مقایسه کنید.
توان خروجی را تنظیم کنید.
یک کنترل حلقه بسته- تشکیل دهید.
IV. راه حل های بهینه سازی طراحی سیستم
1. تطبیق ظرفیت منبع تغذیه
اطمینان حاصل کنید که سیستم منبع تغذیه ظرفیت کافی برای مقاومت در برابر ضربه راه اندازی را دارد:
ظرفیت ترانسفورماتور باید 2-3 برابر توان بار کل باشد.
سطح مقطع سیم{0}}باید جریان هجومی را در نظر بگیرد.
دستگاه های حفاظتی باید با تاخیرهای معقول تنظیم شوند.
2. طراحی مدار حفاظت
پیکربندی مدارهای حفاظتی اختصاصی:
آهسته-فیوزها را باد کنید.
زمان-تاخیر رله های اضافه جریان.
محافظ های کاهش ولتاژ
3. بهینه سازی سیستم اتلاف حرارت
بهبود شرایط اتلاف گرما می تواند زمان راه اندازی را کوتاه کند:
طراحی خنک کننده هوای اجباری
بهینه سازی سینک حرارتی
اندازه گیری های یکسان سازی دما
4. مواد و فرآیند بهبود
کاهش جریان سرد-از طریق انتخاب مواد:
مواد مشخصه PTC را بپذیرید.
بهینه سازی فرمول سیم مقاومت
بهبود فرآیند بسته بندی
V. انتخاب طرح و توصیه های کاربردی
راه حل های مختلف ویژگی های خاص خود را دارند و باید با توجه به سناریوهای کاربردی خاص انتخاب شوند:
1. مناسبت های برق کوچک و متوسط (0KW):
روش مقاومت سری.
کنترل رله حالت جامد-.
ساده و مقرون به صرفه.
2. موارد با قدرت متوسط و بالا (20-100KW):
راه اندازی مرحله ای
ترانسفورماتور-پایین می‌رود.
ابتدا قابلیت اطمینان
3. Extra-High Power Occasions (>100 کیلووات):
طراحی سیم پیچ دوگانه-.
کنترل چند-حلقه ای.
راه حل سیستماتیک
در کاربردهای عملی، چندین روش را می توان ترکیب کرد، مانند راه اندازی مرحله ای همراه با کنترل PWM، تا ویژگی های راه اندازی بهتری به دست آید. در عین حال، باید به طراحی عملکردهای نظارت و حفاظت سیستم توجه شود تا از عملکرد پایدار درازمدت اطمینان حاصل شود.
