راكتور متغیر با هسته هوایی جهت محدود سازی جریان خطا در شبكه های قدرت: طرح سیم پیچ جابجا شونده

خلاصه اختراع :

با توسعه و گسترش شبكه های قدرت الكتریكی سطح اتصال كوتاه این شبكه ها افزایش یافته و به كلیدهای قدرت قوی تری جهت قطع جریان اتصال كوتاه احتیاج می باشد. كلیدهای قدرت معمولا بسیار گران قیمت بوده و تعویض كلیدهای قدرت موجود در شبكه هزینه های بسیار بالایی را در پی دارد. یكی از راه حل های رفع این مشكل استفاده از محدودكننده های جریان خطا (Fault Current Limiters) می باشد. محدود كننده های جریان خطا تجهیزاتی هستند كه در حالت كار عادی شبكه امپدانس كمی از خود نشان داده و افت ولتاژی ایجاد نمی كنند. اما بلافاصله بعد از بروز اتصال كوتاه امپدانس آنها به طور ناگهانی افزایش یافته و جریان خطا را محدود می كنند به طوری كه كلیدهای قدرت توانایی قطع جریان را خواهند داشت. تجهیزاتی كه تاكنون در زمینه محدودسازهای جریان خطا ارائه شده است عبارتند از مقاومت های ابررسانا، راكتورهای سری، ادواتFACTS، PTC، محدودكننده های تشدید سری و محدود كننده های IS. اكثر این تجهیزات بسیار گران قیمت بوده و مقرون به صرفه نمی باشد. راكتورهای سری نیز این عیب را دارند كه راكتانس آن ها ثابت است و در حالت كاركرد عادی شبكه نیز امپدانس بزرگی را ایجاد كرده و باعث افت ولتاژ در شبكه می گردند. در این اختراع طرح یك راكتور سری متغیر با هسته هوایی ‌ارائه شده است كه قادر است جریان خطا را به خوبی محدود كند. این راكتور در حالت كار عادی شبكه امپدانس كمی دارد و بلافاصله پس از بروز اتصال كوتاه به صورت اتوماتیك امپدانس آن افزایش یافته و جریان خطا را محدود می كند. این راكتور از دو سیم پیچ تشكیل شده كه یكی در داخل دیگری قرار دارد. نحوه پیچش این دو سیم پیچ در جهت عكس یكدیگر است و باعث می گردد به دلیل تزویج منفی امپدانس یكدیگر را خنثی نمایند. بنابراین در حالت عادی امپدانس كلی راكتور بسیار كوچك است. بر اثر بروز اتصال كوتاه جریان شدیدی از راكتور عبور می كند و نیروی تدافعی شدیدی به دو سیم پیچ به وجود می آید و باعث می گردد در زمان بسیار ناچیزی دو سیم پیچ از هم دور شوند. علت ایجاد چنین نیرویی این است كه چون میدان ناشی از دو سیم پیچ در خلاف جهت هم هستند همانند دو آهن ربای همنام به یكدیگر نیروی تدافعی وارد می كنند. با دور شدن دو سیم پیچ از یكدیگر تزویج منفی بین آن ها از بین رفته و امپدانس كلی راكتور به طور چشمگیری افزایش می یابد. دو سیم پیچ بر روی سازه ای قرار گرفته اند و بین دو سیم پیچ یك فنر قرار داده شده است. وجود فنر باعث می گردد پس از رفع اتصال كوتاه و صفر شدن جریان و از بین رفتن نیروهای تدافعی دو سیم پیچ به محل قبلی خود بازگردند و آماده عملكرد مجدد در صورت بروز اتصال كوتاه شوند. مزیت این راكتور این است كه به صورت كاملا اتوماتیك عمل كرده و نیازی به هیچ گونه سنسور جریان و یا عملگری جهت جابجا شدن ندارد.