Methoden om stroompieken in wisselstroommotoren te beheersen

1. Gebruik componentkenmerken

• Inductieve componenten: Spoelen vertragen de snelheid waarmee de stroom varieert, waardoor stroompieken worden verminderd. Voor wisselstroommotoren kunnen spoelen die in serie in het circuit zijn aangesloten, stroompieken onderdrukken. Wanneer de stroom plotseling toeneemt, weerstaat de zelfgeïnduceerde elektromotief kracht die door de spoel wordt opgewekt, de snelle stijging van de stroom, waardoor zowel de grootte als de duur van de stroompiek worden verminderd. Deze methode wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt in de startcircuits van grote wisselstroommotoren om de circuitelementen te beschermen tegen de impact van stroompieken.

• Capacitieve componenten: Condensatoren kunnen energie opslaan. Door een passende capaciteit te kiezen, kan elektrische energie in de condensator worden opgeslagen en langzaam worden afgevoerd. Wanneer een condensator parallel aan het motorkircuit in een wisselstroommotorcircuit is aangesloten, kan deze fungeren als buffer, waarbij sommige elektrische energie op het moment dat het circuit wordt ingeschakeld wordt geabsorbeerd om te voorkomen dat er te veel stroom direct door de motor stroomt, waardoor piekspanning en -stroom worden verminderd en het doel van het beheersen van stroompieken wordt bereikt.

• Negatieve temperatuurcoëfficiënt (NTC) thermistor: Wanneer er geen stroom stroomt, heeft de NTC-weerstand een hoge waarde. Bij inschakeling laat de hoge weerstand een kleine hoeveelheid stroom door, wat zelfverhitting initieert, waardoor de eigen weerstand afneemt en geleidelijk meer stroom door de belasting kan stromen. Door een NTC-thermistor in serie met het startcircuit van een wisselstroommotor te plaatsen, kunnen de kenmerken ervan worden gebruikt om de stroompiek bij het opstarten te beperken. De prestaties van de NTC zijn echter afhankelijk van de omgevingstemperatuur, waardoor hij minder geschikt is voor toepassingen met een breed scala aan werkingstemperaturen.

2. Pas schakeltechnologieën toe

• Schakelsnelheid controleren: Controleer rechtstreeks de snelheid waarmee de spanning stijgt aan de uitgang door de snelheid waarmee schakelaars worden ingeschakeld te controleren. Voor wisselstroommotoren zal het verlagen van de schakelsnelheid (dVout/dt), met de capaciteit Cload van de motoraandrijving constant, resulteert in een afname van de inrush-stroom Iinrush. Deze methode regelt effectief de inrush-stroom bij het starten van de motor.

• Lineaire soft start of dV/dt controle: Veel geïntegreerde powerschakelaars hebben een lineaire controle over de stijgsnelheid van de uitgangsspanning. Voor wisselstroommotoren garandeert het lineair controleren van de stijgsnelheid van de uitgangsspanning (d.w.z. het controleren van een constante dVout/dt-snelheid) dat Iinrush ook constant is wanneer Cload constant is. Dit stelt precisieberekening van de stroompiek in staat en kan voldoen aan vereisten in gevallen waarbij een maximumlimiet voor de stroompiek en een maximale inschakeltijd zijn gespecificeerd, vooral als methoden zoals RC-tijdconstantecontrole niet volstaan.

• Constante stroom / stroombegrenzing: Bij het voeden van zuiver capacitieve belastingen (die tijdens het opstarten van de motor als capacitief kunnen worden benaderd), zal de methode van constante stroom voor het beheersen van de inrush-stroom resultaten opleveren die vergelijkbaar zijn met een lineaire soft starter. Door de motor met een constante Iinrush op te laden, zal deze voor een gegeven Cload met een constante dv/dt opladen, waardoor de inrush-stroom wordt geregeld. Echter, wanneer andere belastingen naast de condensator worden geïntroduceerd, zal dit verschillen van de methode van de lineaire soft starter.

III. Gebruik speciale schakelelementen en circuits

• TVS-diodes: TVS-diodes zijn snelle supressoren. Wanneer de ingangsspanning in een wisselstroommotorcircuit een bepaalde spanning overschrijdt, bieden ze een laag impedantietraject, absorberen tijdelijk een grote hoeveelheid stroom om overvoltage te voorkomen en zo te voorkomen dat stroompieken veroorzaakt door overvoltage de motor en het circuit beschadigen.

• Metal Oxide Varistor (MOV): Reageert op permanente foutspanningen of momentane overvoltage. In wisselstroommotorcircuits kan het overvoltage onderdrukken door continu met een lage weerstandsgraad te bestaan, waardoor stroompieken veroorzaakt door overvoltage worden voorkomen die de motor kunnen schaden.

• Interne powersuppressiecircuit: Dit circuit onderdrukt stroompieken door ze in de downstream lijnen te vangen. Bijvoorbeeld, op het printplaat waar een wisselstroommotor zich bevindt, kan een interne powersuppressiecircuit worden gevormd door inductieve componenten in te stellen om stroompieken te onderdrukken.

IV. Bedradingsoptimalisatie

• Bij het ontwerpen van printplaten of bedrading gerelateerd aan wisselstroommotoren, gebruik een bedradingstechniek die stroompieken tegengaat. Bijvoorbeeld, rangschik de printplaatlijnen zo parallel mogelijk en houd de afstand tussen aangrenzende lijnen zo consistent mogelijk. Een redelijke bedradingstechniek helpt bij het verminderen van stroompieken veroorzaakt door factoren zoals elektromagnetische interferentie, waardoor stroompieken in wisselstroommotoren tot op zekere hoogte worden gereguleerd.