شکن های ترکیبی می توانند جریان مستقیم را در برنامه های پرقدرت عملی کنند
چراغ قوه ، تلفن های هوشمند و اتومبیل های برقی دارای جریان مستقیم (DC) هستند ، اما مصرف کنندگان اصلی انرژی به جریان متناوب (AC) بستگی دارند ، که این میزان 60 بار در ثانیه چرخش و خاموش می شود. از جمله دلایل: AC هنگام خاموش بودن مشکل ساده شناخته می شود - معروف به یک خطا - مانند درختی که در خط برق قرار دارد.
اما دی سی نسبت به پسر عموی متناوب خود مزایای ذاتی دارد ، از جمله آنها بهره وری بالاتر و توانایی حمل نیروی بیشتر در مسافت های طولانی تر. این امر می تواند اهمیت فزاینده ای داشته باشد زیرا مزارع بادی در مناطق روستایی توان مورد نیاز مراکز جمعیت را تولید می کنند. هواپیماهای الکتریکی و کشتی های آینده احتمالاً از سیستم های DC با چگالی بالا تغذیه می شوند.
جریان متناوب می تواند هنگامی که سطح انرژی در طی یک چرخه صفر می شود خاموش شود - نقطه عبور صفر از موج سینوسی - که پایه ای برای قطع کننده هایی است که از سیستم های برق مدرن در همه جا از زیر ایستگاه ها تا تاسیسات منزل محافظت می کنند. با این وجود بدون وجود این چرخه های متناوب ، جریان مستقیم هیچ زمان مناسبی برای خاموش کردن برق ندارد.
فن آوری جدید با اهدا 3.3 میلیون دلار از برنامه BREAKERS ARPA-E می تواند در حل این مشکل با استفاده از نوآوری در الکترونیک قدرت ، محرک های پیزو الکتریک و مواد عایق جدید برای ساختن مدارهای DC با قدرت بالا کمک کند. محققان مؤسسه فناوری جورجیا و دانشگاه ایالتی فلوریدا (FSU) انتظار دارند که بتواند سرعت سوئیچ شکن را ده برابر سریعتر از تجهیزات موجود فعال کند و این فناوری را از طریق کنسرسیوم شرکای صنعت تجاری کند.
مایکل "میشا" Steurer ، عضو هیئت علمی پژوهش در مرکز دانشگاه ایالتی فلوریدا گفت: "انتقال از AC به DC ، که در حال حاضر نیز اتفاق می افتد ، پارادایم جدیدی را برای مدیریت کارآمد و کنترل پذیر در سیستم های برقی و سیستم عامل های نظامی آینده باز خواهد کرد." برای سیستم های پیشرفته برق. "این با پیشرفت های شگفت انگیزی که در طول دو دهه گذشته در الکترونیک قدرت اتفاق افتاده است ، فعال می شود."
قطع کننده مدار ترکیبی که توسط تیم تحقیقاتی در دست توسعه است از پشته ترانزیستورهای بسیار بزرگ استفاده می کند تا DC را در صورت وم خاموش کند. نیمه هادی ها در انجام جریان نسبت به سوئیچ های مکانیکی معمولی کارایی کمتری دارند ، بنابراین در شرایط عادی جریان از طریق سوئیچ های مکانیکی جریان می یابد. اما هنگامی که باید برق خاموش شود ، جریان به طور خلاصه از طریق الکترونیک برق هدایت می شود تا زمانی که می توان شکن های مکانیکی را باز کرد.
لوکاس گرابر ، استادیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر در جورجیا تکنیک توضیح داد: "ما یک مدار شکن هیبریدی DC را پیشنهاد می کنیم که در آن جریان دو مسیر داشته باشد." "یک مسیر از طریق نیمه هادی ها خواهد بود ، که می تواند در صورت وم جریان را قطع کند. مسیر دوم از طریق سوئیچ های مکانیکی خواهد بود ، که مسیری بسیار کم مقاومت تر را ارائه می دهد که برای عملکردهای عادی کارآمدتر خواهد بود."
در کاربردهای رایج الکترونیک مصرفی ، ترانزیستورها برای دیدن و کنترل فقط چند ولت بسیار کوچک هستند. ترانزیستورهای مورد استفاده در سوئیچینگ DC بسیار بزرگتر از یک سانتی متر مربع هستند و ده ها یا صدها نفر از آنها به صورت سری یا موازی با یکدیگر ترکیب می شوند تا ظرفیت کافی برای جابجایی هزاران ولت را فراهم کنند. پس از جابجایی جریان به مسیر ترانزیستور حالت جامد ، محرک های پیزو الکتریک به سرعت مخاطبین را در سوئیچ های مکانیکی جدا می کنند قبل از اینکه جریان در ترانزیستورها خیلی زیاد شود. پس از جدا شدن ، جریان از طریق ترانزیستورها می تواند خاموش شود.
درباره این سایت