روش‌های کنترل جریان تند در موتورهای AC

1. استفاده از ویژگی‌های مولفه‌ها

• مولفه‌های القایی: سلف‌ها میزان تغییر در جریان را کاهش می‌دهند و قله‌های جریان را کم می‌کنند. برای موتورهای AC، سلف‌های متصل شده به صورت سری در مدار می‌توانند جریان تند را کاهش دهند. هنگامی که جریان ناگهان افزایش می‌یابد، فشار الکتروموتوری خود القایی تولید شده توسط سلف مقاومت به افزایش سریع جریان می‌کند و بنابراین میزان و مدت زمان جریان تند را کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، این روش معمولاً در مدارهای آغازین موتورهای AC بزرگ برای محافظت از مولفه‌های مدار از تأثیر جریان تند استفاده می‌شود.

• مولفه‌های خازنه: خازنه‌ها می‌توانند انرژی را ذخیره کنند. با انتخاب ظرفیت مناسب، انرژی الکتریکی می‌تواند در خازنه ذخیره شود و به آرامی تخلیه شود. هنگامی که خازنه به صورت موازی با مدار موتور در مدار موتور AC متصل می‌شود، می‌تواند به عنوان یک بافر عمل کند و در لحظه روشن شدن مدار، بخشی از انرژی الکتریکی را جذب کند تا جلوی عبور جریان زیاد مستقیم از موتور گرفته شود و بنابراین ولتاژ و جریان قله را کاهش دهد و هدف کنترل جریان تند را به دست آورد.

• مقاومت NTC (ضریب دما منفی): وقتی جریانی جاری نیست، مقاومت NTC مقدار بالایی دارد. هنگام تغذیه، مقاومت بالا اجازه می‌دهد تا مقدار کمی جریان عبور کند که باعث خود گرم شدن و کاهش مقاومت خود می‌شود و به تدریج اجازه می‌دهد تا جریان بیشتری از طریق بار عبور کند. با قرار دادن یک مقاومت NTC به صورت سری در مدار آغازین موتور AC، می‌توان از ویژگی‌های آن برای محدود کردن جریان تند در آغاز استفاده کرد. با این حال، عملکرد NTC به دمای محیط بستگی دارد و بنابراین برای کاربردهایی که دمای کاری آن‌ها محدوده گسترده‌ای دارد مناسب نیست.

2. استفاده از فناوری کنترل مدار

• کنترل نرخ تغییر: با کنترل نرخ روشن شدن سوئیچ‌ها، می‌توان نرخ افزایش ولتاژ در خروجی را مستقیماً کنترل کرد. برای موتورهای AC، کاهش سرعت تغییر (dVout/dt) با ثابت بودن ظرفیت بار موتور Cload، باعث کاهش جریان تند Iinrush می‌شود. این روش به طور موثر جریان تند را هنگام آغاز کار موتور کنترل می‌کند.

• آغاز نرم خطی یا کنترل dV/dt: بسیاری از سوئیچ‌های قدرت یکپارچه دارای کنترل خطی زمان افزایش ولتاژ خروجی هستند. برای موتورهای AC، کنترل خطی زمان افزایش ولتاژ خروجی (یعنی کنترل نرخ ثابت dVout/dt) اطمینان می‌دهد که Iinrush همچنین ثابت است وقتی Cload ثابت است. این امکان محاسبه دقیق جریان تند را فراهم می‌کند و ممکن است در مواردی که حد حداکثر جریان تند و زمان روشن شدن حداکثری مشخص شده است، به ویژه اگر روش‌هایی مانند کنترل ثابت RC کافی نباشد، نیازها را برآورده کند.

• تنظیم جریان ثابت / محدود کردن جریان: هنگام تغذیه بارهای خالصاً خازنه (که می‌توانند در آغاز کار موتور به عنوان خازنه تقریب زده شوند)، روش تنظیم جریان ثابت برای کنترل جریان تند نتایج مشابه با آغاز کننده نرم خطی خواهد داشت. با استفاده از Iinrush ثابت برای شارژ موتور، برای Cload مشخص، موتور با نرخ dv/dt ثابت شارژ می‌شود و بنابراین جریان تند کنترل می‌شود. با این حال، هنگام معرفی بارهای دیگر به غیر از خازنه، این روش از روش آغاز کننده نرم خطی متفاوت خواهد بود.

III. استفاده از مولفه‌ها و مدارهای ویژه

• دیودهای TVS: دیودهای TVS مهارکننده‌های پاسخ سریع هستند. هنگامی که ولتاژ ورودی در مدار موتور AC از ولتاژ معینی بیشتر می‌شود، آن‌ها مسیری با مقاومت کم ارائه می‌دهند و به طور موقت مقدار زیادی جریان را جذب می‌کنند تا از ولتاژ بیش از حد جلوگیری کرده و بدین ترتیب جلوی جریان تند ناشی از ولتاژ بیش از حد که می‌تواند موتور و مدار آن را آسیب ببیند را بگیرند.

• واریستور اکسید فلزی (MOV): واکنش به ولتاژ خطا دائمی یا ولتاژ بیش از حد موقت. در مدارهای موتور AC، می‌تواند ولتاژ بیش از حد را با وجود مقاومت کم به طور مداوم کاهش دهد و بدین ترتیب جلوی جریان تند ناشی از ولتاژ بیش از حد که می‌تواند موتور را آسیب ببیند را بگیرد.

• مدار مهار کننده قدرت داخلی: این مدار با جذب جریان تند در خطوط پایین‌دست مهار می‌کند. به عنوان مثال، در لوحة مداری که موتور AC در آن قرار دارد، می‌توان با قرار دادن مولفه‌های القایی مدار مهار کننده قدرت داخلی را تشکیل داد تا جریان تند را کاهش دهد.

IV. بهینه‌سازی طراحی سیم‌کشی

• هنگام طراحی لوحة مداری یا سیم‌کشی مربوط به موتورهای AC، از روش سیم‌کشی که جریان تند را مهار می‌کند استفاده کنید. به عنوان مثال، خطوط لوحة را به صورت موازی تا حد ممکن مرتب کنید و فاصله بین خطوط مجاور را به طور یکسان حفظ کنید. روش سیم‌کشی مناسب به تقلیل جریان تند ناشی از عواملی مانند تداخل الکترومغناطیسی کمک می‌کند و بنابراین جریان تند در موتورهای AC را تا حدودی کنترل می‌کند.