Menetelmiä suurten virtasolmujen hallintaan vaihtovirtakoneissa

1. Komponenttien ominaisuuksien hyödyntäminen

• Induktiiviset komponentit: Induktorit hidastavat virran muutoksen nopeutta, vähentäen virran huipputasoja. Vaihtovirtakoneissa induktorit, jotka on kytketty sarjaseksi piiriin, voivat tukahduttaa virtasolmut. Kun virta kasvaa yhtäkkiä, induktorin itseindusoima sähkömotori vastustaa virran nopeaa nousua, mikä vähentää virtasolmun suuruutta ja kestoa. Tätä menetelmää käytetään usein suurten vaihtovirtakoneiden käynnistyspiireissä suojellakseen piirikomponentteja virtasolmusta aiheutuvilta vaikutuksilta.

• Kapasitiiviset komponentit: Kondensaattorit voivat varastoida energiaa. Valitsemalla sopivan kapasitanssin arvon, sähköenergia voidaan varastoida kondensaattoriin ja vapauttaa hitaasti. Kun kondensaattori on kytketty rinnan vaihtovirtakoneen piiriin, se voi toimia puskurina, absorboimalla osan sähköenergiasta heti kun piiri kytketään päälle, estääkseen liian suuren virtamäärän kulkevan suoraan koneeseen, mikä vähentää huippujännitettä ja -virtaa ja saavuttaa tällä tavoin virtasolmun hallinnan.

• Negatiivinen lämpötilakerroin (NTC) termistori: Kun virtaa ei kulje, NTC-resistorilla on korkea arvo. Kun se on virkistetty, sen korkea vastus sallii pieni määrä virtaa kulkemaan, joka aloittaa itselämmityksen, mikä vähentää sen omaa vastusta ja sallii asteittain enemmän virtaa kulkemaan kuormalle. Kytkemällä NTC-termistori sarjaseksi vaihtovirtakoneen käynnistyspiiriin, sen ominaisuuksia voidaan käyttää rajoittamaan käynnistyksen virtasolmua. NTC:n suorituskyky riippuu kuitenkin ympäristön lämpötilasta, mikä tekee siitä vähemmän soveltuvalle laajalle lämpötilavälille toimiviin sovelluksiin.

2. Piiriteknologian käyttö

• Kytkintatahdin hallinta: Hallitse ulostulon jännitteen nousunopeutta suoraan kytkintätahtien nopeuden ohjaamisella. Vaihtovirtakoneissa kytkintänopeuden (dVout/dt) vähentäminen, kun koneen kuorman kapasitanssi Cload on vakio, johtaa inrush-virran Iinrush vähentymiseen. Tämä menetelmä hallitsee tehokkaasti inrush-virtaa koneen käynnistyksessä.

• Lineaarinen pehmeä käynnistys tai dV/dt-hallinta: Monet integroitujen tehovalitsinten ominaisuuksina on lineaarinen ulostulon jännitteen nousunopeuden hallinta. Vaihtovirtakoneissa, ulostulon jännitteen nousunopeuden (eli vakionopeuden dVout/dt) lineaarinen hallinta takaa, että Iinrush on myös vakio, kun Cload on vakio. Tämä mahdollistaa tarkan inrush-virran laskennan ja voi täyttää vaatimukset tapauksissa, joissa on asetettu enimmäisinrush-virtaraja ja enimmäiskäynnistyusaika, erityisesti jos menetelmiä, kuten RC-aikavakiohallinta, ei ole tarpeeksi.

• Vakiovirta / Virtarajan säätö: Kapasitiivisten kuormien (joita voidaan approksimoida kapasitiivisiksi konen käynnistyksessä) inrush-virran hallinnassa vakiovirtamenetelmä tuottaa tuloksia, jotka ovat samankaltaisia lineaarisen pehmeän käynnistyksen kanssa. Vakiovirtaa käyttämällä koneen lataamisessa, annetulla Cload:lla, se ladataan vakiona dv/dt, mikä hallitsee inrush-virtaa. Kun lisätään muita kuormia kondensaattorin lisäksi, se eroaa lineaarisesta pehmeästä käynnistyksen menetelmästä.

III. Erityisten piirikomponenttien ja -piirien käyttö

• TVS-diodit: TVS-diodeilla on nopea vastaus. Kun vaihtovirtakoneen piirin syöttöjännite ylittää tietyssä jännitteessä, ne tarjoavat matalan impedanssin polun, jolla hetkellisesti absortoituu paljon virtaa, estääkseen ylijännitteen ja siten suojellen konetta ja sen piiriä ylijännitteen aiheuttamilta virtasolmulta.

• Metallioksideihin perustuva varisto (MOV): Reagoi pysyviin vikoitsemuksen jännitteisiin tai tilapäisiin ylijännitteisiin. Vaihtovirtakoneissa se voi tukahduttaa ylijännitteen jatkuvasti olemalla matalalla vastusasteella, mikä estää ylijännitteen aiheuttaman virtasolmun vahingoittamasta konetta.

• Sisäinen tehon tukahduttava piiri: Tämä piiri tukahduttaa virtasolmuja nappaamalla ne alapuolelle. Esimerkiksi vaihtovirtakoneen sijaitsevalla piirilevylä sisäinen tehon tukahduttava piiri voidaan muodostaa asettamalla induktiivisia komponentteja tukahduttamaan virtasolmuja.

IV. Johtosuunnittelun optimointi

• Vaihtovirtakoneisiin liittyvien piirilevyjen tai johtojen suunnittelussa käytä johtomenetelmää, joka vastustaa virtasolmuja. Esimerkiksi aseta levyn viivat mahdollisimman rinnaksi ja pitäydy yhtenäisessä etäisyysviivien välillä. Järkevä johtomenetelmä auttaa vähentämään sähkömagneettisen häiriön kaltaisten tekijöiden aiheuttamia virtasolmuja, mikä kontrolloi vaihtovirtakoneiden virtasolmuja jossain määrin.