Interruptor / controlador de punto en onda

¿Qué es el controlador/interruptor Point on Wave?

Point on Wave Switch (PoW), a menudo llamado Point on Wave Controller, es un relé basado en un microprocesador de alta velocidad que se utiliza para la conmutación controlada del disyuntor del sistema HVAC. La conmutación controlada se refiere a abrir o cerrar un interruptor en un punto predeterminado en la forma de onda de voltaje. Este controlador se utiliza para la conmutación de reactores de derivación, líneas de transmisión, transformadores de potencia y bancos de condensadores.

¿Por qué se requiere la conmutación controlada?

La conmutación aleatoria del equipo puede provocar transitorios de sobretensión de alta frecuencia y corrientes de irrupción. Esto, a su vez, puede estresar el equipo y provocar un envejecimiento rápido. Se sugiere leer Transformador de corriente de irrupción para una mejor comprensión del fenómeno de irrupción.

¿Cómo se logra la conmutación controlada por punto en el interruptor de onda / controlador PoW?

Point on Wave Switch básicamente sincroniza el orden de entrada aleatorio de cierre/apertura para que los polos individuales del interruptor se cierren/abran en un punto predeterminado en la forma de onda de voltaje de referencia. La siguiente figura muestra el diagrama simplificado del funcionamiento del controlador PoW.

La figura anterior muestra el uso del controlador PoW para conmutar Shunt Reactor. Se puede ver fácilmente que un controlador Point on Wave toma las siguientes entradas:

Suministro de PT del lado de la fuente – Sólo se toma como referencia una fase, es decir, RN del suministro del PT del lado de la fuente. Este suministro de PT actúa como referencia para el voltaje del sistema y el controlador PoW decide el punto objetivo en este voltaje del sistema. En el caso de la conmutación del reactor Shunt para minimizar la corriente de irrupción, es deseable cerrar el interruptor en el pico de tensión. Dado que la carga es de naturaleza reactiva, por lo tanto, cerrar el interruptor en el pico de voltaje hará que el reactor de derivación tome corriente cero (la corriente a través de un inductor se retrasa 90 °) y, por lo tanto, se minimizarán los transitorios en la corriente.

Parámetro CB – Para que el controlador PoW decida el punto de encendido de la forma de onda de voltaje del sistema, es necesario que conozca el tiempo de apertura y cierre del interruptor. Por lo tanto, se alimenta el parámetro de cierre y disparo del interruptor. La sincronización del interruptor se obtiene a través de la prueba de sincronización que se lleva a cabo junto con la prueba DCRM.

Entrada de TC – La entrada de CT al controlador PoW sirve para el análisis de la corriente de carga al cerrar/abrir el interruptor. También se utiliza para la estimación del tiempo de apertura/cierre del interruptor. Cabe señalar en este punto que el cierre del interruptor es el instante en que se produce el prearco. El prearco tiene lugar antes del cierre real de los contactos mecánicos. Normalmente, el tiempo de prearco es de 2 ms. De manera similar para la operación de apertura, el tiempo de apertura del interruptor es el instante entre la apertura de los contactos mecánicos y la extinción del arco. Por lo tanto, se debe considerar el tiempo de arco para la determinación del punto objetivo. Normalmente, el tiempo de arco es de 6 ms.

Principio de funcionamiento del interruptor de punto en onda

Cuando se da un comando aleatorio de cierre/apertura al interruptor a través del interruptor de control, PoW recibe el comando y lo procesa antes de emitir el comando de cierre/apertura al interruptor. Introduce un retraso de tiempo entre la emisión del comando aleatorio desde el interruptor de control hasta la emisión del comando por PoW Switch como se muestra en la figura a continuación. En este período de tiempo, el controlador realiza los cálculos necesarios para que el interruptor pueda cerrarse en un punto definido en la forma de onda del voltaje de referencia. Para este cálculo, se considera el tiempo de operación del interruptor y luego PoW emite un comando en un tiempo tal que el interruptor puede cerrarse en el punto objetivo. En la figura a continuación, el punto objetivo está en voltaje cero.

Consideremos un ejemplo para una mejor comprensión. Supongamos que el tiempo de cierre del interruptor es de 104,78 ms y se utiliza para conmutar el reactor de derivación. Por lo tanto, nuestro punto objetivo será el pico de voltaje. Point on Wave Switch tiene su propio retraso de tiempo y ajusta su retraso de tal manera que la suma del retraso de PoW y el tiempo de cierre del interruptor corresponde al pico de voltaje. Suponga que el retardo del controlador es de 37,80 ms, por lo que el punto objetivo esperado será (Tiempo de cierre del interruptor + Retardo del controlador = 104,78+37,80) 142,58 ms. Pero el cierre real del interruptor significa el instante de tiempo en el que la corriente comienza a fluir a través del circuito. Por lo tanto, se debe tener en cuenta el tiempo de prearco. Suponiendo que el tiempo de prearco sea de 2 ms, el punto objetivo será de 140,58 ms. La siguiente figura muestra el gráfico del instante de conmutación para Shunt Reactor.

Del gráfico anterior se deben tener en cuenta los siguientes puntos:

• El punto objetivo para el reactor de derivación está en el pico de voltaje para limitar la corriente de entrada.
• El interruptor PoW determina el punto objetivo para las fases Y y B asumiendo un voltaje trifásico balanceado ya que solo se le da una entrada de voltaje de fase. Por lo tanto, si se supone que el voltaje de la fase R es la referencia, entonces

VY = VmSen(ωt-120°)

VB = VmSen(ωt+120°)

• Como el pico de voltaje, ya sea positivo o negativo para la fase Y, se produce primero, por lo tanto, primero se emitirá el comando de cierre al polo Y del interruptor. A partir de entonces, R y, por último, el polo B se cerrarán. Por lo tanto, la diferencia en el punto objetivo para dos fases consecutivas será (30° = 10 ms / 6) 1,67 ms, como se desprende del gráfico anterior.
• Observe atentamente la curva de corriente y vea qué tan suave se está produciendo la transición de corriente. A partir del gráfico anterior, se puede dar cuenta de cómo se limita la corriente de entrada.

Naturaleza adaptativa del punto en el interruptor de onda

Como sabemos, el tiempo de apertura y cierre del interruptor cambia con el tiempo y el envejecimiento. Además, también se ve afectado por las condiciones ambientales. Por lo tanto, es necesario compensarlos. La compensación por la condición ambiental se contabiliza al proporcionar la entrada de temperatura ambiente al interruptor Point on Wave.

Para contabilizar el cambio en el tiempo de operación del interruptor debido al envejecimiento, PoW se adapta. Medios adaptables, puede adaptar su tiempo según los datos de conmutación anteriores para que se pueda lograr el punto objetivo requerido.

Función de derivación de interruptor de punto en onda

El fabricante generalmente proporciona una disposición para eludir el interruptor PoW. El controlador se omite automáticamente en caso de falla interna en él. Para la derivación manual, se proporcionan dos interruptores manuales de CIERRE y DISPARO con posiciones de ENTRADA y SALIDA para derivar la operación de cierre y disparo del interruptor manualmente cuando sea necesario.

Cabe señalar que, en caso de interruptor de protección, siempre se dispara en modo de derivación PoW. Esto se hace para evitar cualquier introducción intencional de tiempo de retardo para despejar la falla.

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