Предварительная оплата

редактировать
Пиковый пусковой ток в высоковольтном конденсаторе при включении питания может вызвать нагрузку на компонент, снижая его надежность.

Предварительная зарядка линии электропередачи напряжения в приложении высокого напряжения постоянного тока - это предварительный режим, который ограничивает пусковой ток во время процедуры включения.

Высоковольтная система с большой емкостной нагрузкой может подвергаться воздействию высокого электрического тока во время первоначального включения. Этот ток, если не ограничен, может вызвать значительную нагрузку или повреждение компонентов системы. В некоторых приложениях возможность активировать систему является редким явлением, например, при распределении электроэнергии в коммерческих сетях. В других системах, таких как приложения для транспортных средств, предварительная зарядка будет происходить при каждом использовании системы несколько раз в день. Предварительная зарядка применяется для увеличения срока службы электронных компонентов и повышения надежности высоковольтной системы.

Содержание

  • 1 Предпосылки: пусковые токи в конденсаторах
  • 2 Определение функции предварительного заряда
  • 3 Преимущества предварительной зарядки
  • 4 Применение в высоковольтных энергосистемах
  • 5 Ссылки

Предпосылки: пусковые токи в конденсаторах

Пусковые токи в емкостных компонентах являются ключевой проблемой при нагрузке на компоненты при включении питания. Когда входная мощность постоянного тока подается на емкостную нагрузку, скачкообразная характеристика входного напряжения заставляет входной конденсатор заряжаться. Зарядка конденсатора начинается с пускового тока и заканчивается экспоненциальным спадом до установившегося состояния. Когда величина пика броска очень велика по сравнению с максимальным номиналом компонентов, следует ожидать напряжения компонентов. Известно, что ток в конденсаторе равен I = C (d V / d T) {\ displaystyle I = C (dV / dT)}I = C (dV / dT) : пиковый пусковой ток будет зависеть от емкость C и скорость изменения напряжения (dV / dT). Пусковой ток будет увеличиваться с увеличением значения емкости, а пусковой ток будет увеличиваться с увеличением напряжения источника питания. Этот второй параметр имеет первостепенное значение в системах распределения электроэнергии высокого напряжения. По своей природе источники высокого напряжения будут подавать высокое напряжение в распределительную систему. Тогда емкостные нагрузки будут подвергаться высоким пусковым токам при включении питания. Необходимо понимать нагрузку на компоненты и сводить ее к минимуму.

Цель функции предварительной зарядки - ограничить величину пускового тока емкостной нагрузки во время включения. Это может занять несколько секунд в зависимости от системы. Как правило, системы с более высоким напряжением выигрывают от более длительного времени предварительной зарядки во время включения.

Пиковый пусковой ток в конденсаторах линии электропередачи увеличивается с включением питания dV / dT
Конденсатор линии электропередачи 11000 мкФПиковый пусковой ток при включении питания 15 А
1 мс10 мс100 мс1 с
v = 28 В310 A31 A3,1 A0,31 A
v = 610 В6710 A671A67A7A
Цвет Обозначения:
___ = Высокий риск отключения выключателя
___ = Тщательный выбор номинала выключателя
___ = Хороший

Рассмотрим пример, в котором источник высокого напряжения питает типичный электронный блок управления с внутренним источником питания с входной емкостью 11000 мкФ. При питании от источника 28 В пусковой ток в электронном блоке достигнет 31 ампера за 10 миллисекунд. Если эта же схема активирована источником 610 В, то пусковой ток достигнет 670 А за 10 миллисекунд. Разумно не допускать неограниченных пусковых токов от активации системы распределения высокого напряжения в емкостные нагрузки: вместо этого следует контролировать пусковой ток, чтобы избежать нагрузки на компоненты при включении питания.

Определение функции предварительной зарядки

Предварительная зарядка высоковольтной линии распределения питания постоянного тока может управлять пусковым током в емкостных компонентах, снижая нагрузку и поддерживая длительный срок службы компонентов.

Функциональные требования к Схема предварительного заряда высокого напряжения предназначена для минимизации пикового тока, исходящего от источника питания, путем замедления dV / dT входного напряжения питания, так что создается новый «режим предварительной зарядки». Конечно, индуктивные нагрузки в распределительной системе должны быть отключены в режиме предварительной зарядки. Во время предварительной зарядки напряжение в системе будет расти медленно и контролируемо, при этом ток включения никогда не превышает максимально допустимый. Когда напряжение в цепи приближается к стационарному состоянию, функция предварительной зарядки завершается. Нормальная работа схемы предварительной зарядки заключается в завершении режима предварительной зарядки, когда напряжение в цепи составляет 90% или 95% рабочего напряжения. По завершении предварительной зарядки сопротивление предварительной зарядки отключается от цепи питания и возвращается к низкоомному источнику питания для нормального режима. Затем последовательно включаются высоковольтные нагрузки.

Простейшая система ограничения пускового тока, используемая во многих устройствах бытовой электроники, - это резистор NTC. В холодном состоянии его высокое сопротивление позволяет небольшим током предварительно заряжать накопительный конденсатор . После прогрева его низкое сопротивление более эффективно пропускает рабочий ток.

Многие системы активной коррекции коэффициента мощности также включают в себя плавный пуск.

Если приведенная в качестве примера схема используется со схемой предварительной зарядки, которая ограничивает dV / dT до менее чем 600 вольт в секунду, то пусковой ток снизится с 670 ампер до 7 ампер. Это «более мягкий и мягкий» способ активировать систему распределения постоянного тока высокого напряжения.

Преимущества предварительной зарядки

Основным преимуществом предотвращения нагрузки на компоненты во время включения питания является продление срока службы системы благодаря надежным и долговечным компонентам.

Есть дополнительные преимущества: предварительная зарядка снижает опасность поражения электрическим током, которая может возникнуть, когда целостность системы нарушена из-за повреждения или отказа оборудования. Включение высоковольтной системы постоянного тока в короткое замыкание или замыкание на землю или на ничего не подозревающий персонал и его оборудование может иметь нежелательные последствия. Вспышка дуги будет сведена к минимуму, если функция предварительной зарядки замедлит время активации высокого напряжения. Медленная предварительная зарядка также снизит напряжение до неисправной цепи, которая накапливается, пока диагностика системы работает. Это позволяет выполнить диагностическое отключение до того, как неисправность будет полностью выявлена ​​в худшем случае.

В случаях, когда неограниченный пусковой ток достаточно велик для отключения источника прерыватель цепи, может даже потребоваться медленная предварительная зарядка, чтобы избежать ложного отключения.

Предварительная зарядка обычно используется в аккумуляторных электромобилях. Ток двигателя регулируется контроллером, который использует большие конденсаторы во входной цепи. Такие системы обычно имеют контакторы (сильноточное реле ) для отключения системы в периоды бездействия и для работы в качестве аварийного отключения в случае выхода из строя регулятора тока двигателя в активном состоянии. Без предварительной зарядки высокое напряжение на контакторах и пусковой ток могут вызвать короткую дугу, которая вызовет точечную коррозию контактов. Предварительная зарядка входных конденсаторов контроллера (обычно до 90–95% от приложенного напряжения батареи) устраняет проблему точечной коррозии. Ток для поддержания заряда настолько мал, что некоторые системы применяют предварительную зарядку всегда, кроме зарядки аккумуляторов, в то время как более сложные системы применяют предварительную зарядку как часть последовательности запуска и откладывают замыкание главного контактора до предварительной зарядки. уровень зарядного напряжения определяется как достаточно высокий.

Применение в высоковольтных энергосистемах

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-02 04:18:49
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте