روش‌های کنترل جریان پرش در موتورهای AC

1. استفاده از ویژگی‌های مولفه‌ها

• مولفه‌های القایی: سیم‌پیچ‌ها میزان تغییر در جریان را کاهش می‌دهند و قله‌های جریان را کاهش می‌بخشند. برای موتورهای AC، سیم‌پیچ‌هایی که به صورت سری در مدار متصل می‌شوند می‌توانند جریان‌های پرش را کاهش دهند. هنگامی که جریان به طور ناگهانی افزایش می‌یابد، الکتروموتاژ خود القایی تولید شده توسط سیم‌پیچ مانع افزایش سریع جریان می‌شود، بنابراین میزان و مدت زمان جریان پرش را کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، این روش معمولاً در مدارهای روشن‌کننده موتورهای AC بزرگ برای محافظت از اجزای مدار از تأثیر جریان‌های پرش استفاده می‌شود.

• مولفه‌های خازنه: خازنه‌ها می‌توانند انرژی را ذخیره کنند. با انتخاب مقدار ظرفیت مناسب، انرژی الکتریکی می‌تواند در خازن ذخیره شده و به آرامی رها شود. وقتی خازن 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 جلوگیری از جریان زیاد مستقیم از طریق موتور شود، بنابراین ولتاژ و جریان قله‌ای را کاهش داده و هدف کنترل جریان پرش را محقق می‌کند.

• مقاومت با ضریب دمایی منفی (NTC): وقتی جریانی وجود ندارد، مقاومت NTC دارای مقدار بالایی است. هنگام تغذیه، مقاومت بالا اجازه عبور جریان کمی را می‌دهد که باعث خود گرمایی شده و مقاومت خود را کاهش می‌دهد و به تدریج اجازه عبور جریان بیشتری از بار را می‌دهد. با قرار دادن یک مقاومت NTC در مدار سری موتور AC، می‌توان از ویژگی‌های آن برای محدود کردن جریان پرش در زمان شروع به کار استفاده کرد. با این حال، عملکرد NTC به دما محیطی بستگی دارد و برای کاربردهایی با دامنه گسترده‌ای از دماهای کاری مناسب نیست.

2. استفاده از فناوری کنترل مدار

• کنترل نرخ تغییر: با کنترل نرخ تغییر ولتاژ خروجی با کنترل نرخ روشن شدن سوئیچ‌ها. برای موتورهای AC، کاهش سرعت سوئیچینگ (dVout/dt)، با ثابت بودن ظرفیت بار موتور Cload، منجر به کاهش جریان پرش Iinrush می‌شود. این روش به طور موثر جریان پرش را در زمان شروع به کار موتور کنترل می‌کند.

• شروع 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 dVout/dt ثابت) اطمینان می‌دهد که Iinrush نیز ثابت است وقتی Cload ثابت است. این امکان محاسبه دقیق جریان پرش را فراهم می‌کند و ممکن است در مواردی که حداقل جریان پرش و حداکثر زمان روشن شدن مشخص شده‌اند، و روش‌هایی مانند کنترل ثابت RC کافی نیستند، نیازها را برآورده کند.

• تنظیم جریان ثابت / محدودیت جریان: هنگام تغذیه بارهای خالص خازنه (که در زمان شروع به کار موتور می‌توانند به عنوان خازنه تقریب زده شوند)، روش تنظیم جریان ثابت برای کنترل جریان پرش نتایج مشابه با شروع نرم خطی خواهد داشت. با استفاده از Iinrush ثابت برای شارژ موتور، برای Cload مشخص، آن را با dv/dt ثابت شارژ می‌کند، بنابراین جریان پرش کنترل می‌شود. با این حال، وقتی بارهای دیگری علاوه بر خازن معرفی می‌شوند، از روش شروع نرم خطی متفاوت خواهد بود.

III. استفاده از مولفه‌ها و مدارهای خاص

• دیودهای TVS: دیودهای TVS سرکوب‌کننده‌های پاسخ سریع هستند. هنگامی که ولتاژ ورودی در مدار موتور AC از ولتاژ مشخصی عبور می‌کند، آن‌ها مسیری با مقاومت کم فراهم می‌کنند، به طور موقت مقدار زیادی جریان را جذب می‌کنند تا از ولتاژ بیش از حد جلوگیری کنند و بنابراین جلوگیری از جریان‌های پرش ناشی از ولتاژ بیش از حد که می‌تواند موتور و مدار آن را آسیب ببیند.

• واریستور اکسید فلزی (MOV): پاسخگو به ولتاژ خطا دائمی یا ولتاژ بیش از حد موقت. در مدارهای موتور AC، می‌تواند با وجود دائمی با نرخ مقاومت کم، ولتاژ بیش از حد را سرکوب کند، بنابراین جلوگیری از جریان پرش ناشی از ولتاژ بیش از حد که می‌تواند موتور را آسیب ببیند.

• مدار سرکوب داخلی: این مدار با جذب جریان‌های پرش در خطوط پایین‌دستی آن‌ها را سرکوب می‌کند. به عنوان مثال، در بورد مداری که موتور AC در آن قرار دارد، می‌توان با قرار دادن مولفه‌های القایی مدار سرکوب داخلی را تشکیل داد تا جریان‌های پرش را کاهش دهد.

IV. بهینه‌سازی طراحی سیم‌کشی

• هنگام طراحی بورد مداری یا سیم‌کشی مرتبط با موتورهای AC، از روش سیم‌کشی که جریان‌های پرش را مقابله می‌کند استفاده کنید. به عنوان مثال، خطوط بورد را به صورت موازی تا حد ممکن قرار دهید و فاصله بین خطوط مجاور را به طور یکسان حفظ کنید. روش سیم‌کشی مناسب کمک می‌کند تا جریان‌های پرش ناشی از عواملی مانند تداخل الکترومغناطیسی را کاهش دهد، بنابراین به میزانی جریان‌های پرش در موتورهای AC را کنترل می‌کند.