Metody kontrolowania przepływu prądu nagłego w silnikach prądu przemiennego

1. Wykorzystanie charakterystyk elementów

• Elementy indukcyjne: Cewki hamują szybkość zmiany natężenia prądu, obniżając szczyty prądu. W przypadku silników prądu przemiennego, cewki podłączone szeregowo do obwodu mogą tłumić prąd nagły. Gdy prąd nagle wzrasta, samowzbudzona siła elektromotoryczna generowana przez cewkę opiera się szybkiemu wzrostowi prądu, co prowadzi do zmniejszenia wielkości i czasu trwania prądu nagłego. Na przykład ta metoda jest często stosowana w obwodach startowych dużych silników prądu przemiennego, aby chronić komponenty obwodu przed wpływem prądu nagłego.

• Elementy pojemnościowe: Kondensatory mogą przechowywać energię. Poprzez wybór odpowiedniej wartości pojemności, energia elektryczna może być przechowywana w kondensatorze i rozładowywana powoli. Gdy kondensator jest podłączony równolegle do obwodu silnika w obwodzie silnika prądu przemiennego, może działać jako bufor, absorbując część energii elektrycznej w momencie włączenia obwodu, aby zapobiec przepływowi zbyt dużego prądu bezpośrednio przez silnik, tym samym obniżając szczytowe napięcie i prąd, osiągając cel kontroli prądu nagłego.

• Termistor o ujemnym współczynniku temperaturowym (NTC): Gdy nie płynie prąd, termistor NTC ma wysoką wartość oporu. Po włączeniu zasilania, wysoki opór umożliwia przepływ małej ilości prądu, co inicjuje samonagrzewanie, powodując obniżenie własnego oporu i stopniowe zwiększenie prądu przepływającego przez obciążenie. Umieszczając termistor NTC szeregowo w obwodzie startowym silnika prądu przemiennego, można wykorzystać jego cechy do ograniczenia prądu nagłego przy uruchomieniu. Jednakże, wydajność termistora NTC zależy od temperatury otoczenia, co czyni go mniej odpowiednim dla zastosowań z szerokim zakresem temperatur roboczych.

2. Zastosowanie technologii sterowania obwodem

• Sterowanie częstotliwością przełączania: Bezpośrednie sterowanie szybkością wzrostu napięcia na wyjściu poprzez kontrolę szybkości włączania przełączników. Dla silników prądu przemiennego, zmniejszając szybkość przełączania (dVout/dt), przy stałej pojemności obciążenia Cload, nastąpi spadek prądu nagłego Iinrush. Ta metoda efektywnie kontroluje prąd nagły przy uruchamianiu silnika.

• Liniowe włączenie miękkie lub sterowanie dV/dt: Wielu integratorów przełączników zintegrowanych posiada liniowe sterowanie czasem wzrostu napięcia wyjściowego. Dla silników prądu przemiennego, liniowe sterowanie czasem wzrostu napięcia wyjściowego (to znaczy, sterowanie stałą szybkością dVout/dt) zapewnia, że Iinrush pozostaje stałe, gdy Cload jest stałe. Pozwala to na precyzyjne obliczenie prądu nagłego i może spełniać wymagania w przypadkach, gdzie określone są maksymalne ograniczenie prądu nagłego i maksymalny czas włączenia, zwłaszcza jeśli metody, takie jak sterowanie stałą czasową RC, nie wystarczają.

• Stałe natężenie / regulacja ograniczenia prądu: Podczas zasilania czysto pojemnych obciążeń (które można aproksymować jako pojemne podczas uruchamiania silnika), metoda sterowania prądem nagłym za pomocą stałego natężenia prądu będzie dawać wyniki podobne do liniowego włączenia miękkiego. Przez używanie stałego Iinrush do ładowania silnika, dla danego Cload, będzie on ładowany ze stałą szybkością dv/dt, co prowadzi do kontroli prądu nagłego. Jednak, gdy wprowadza się dodatkowe obciążenia oprócz kondensatora, różnić się będzie od metody liniowego włączenia miękkiego.

III. Używanie specjalnych elementów obwodowych i obwodów

• Dioda TVS: Diody TVS są szybko reagującymi tłumikami. Gdy napięcie wejściowe w obwodzie silnika prądu przemiennego przekracza pewną wartość napięcia, one zapewniają ścieżkę o niskiej impedancji, chwilowo absorbując dużą ilość prądu, aby zapobiec nadnapięciu i uniknąć uszkodzeń silnika i jego obwodu spowodowanych przez prąd nagły wynikający z nadnapięcia.

• Metalowy warystor tlenkowy (MOV): Reagujący na stałe napięcie błędu lub chwilowe nadnapięcie. W obwodach silników prądu przemiennego, może tłumić nadnapięcia, istniejąc ciągle z niską stawką oporu, co zapobiega prądowi nagłemu spowodowanemu nadnapięciem, który mógłby uszkodzić silnik.

• Wewnętrzny obwód tłumienia mocy: Ten obwód tłumiony jest prądem nagłym poprzez jego przechwytywanie w linii dolnich. Na przykład, na płycie obwodowej, gdzie znajduje się silnik prądu przemiennego, można utworzyć wewnętrzny obwód tłumienia mocy, ustawiając elementy indukcyjne, aby tłumić prąd nagły.

IV. Optymalizacja projektu kablowego

• Podczas projektowania płyt obwodowych lub kablowania związanych z silnikami prądu przemiennego, używaj metody kablowania przeciwko prądowi nagłemu. Na przykład, ułóż linie płyty możliwie równolegle i utrzymuj jak najbardziej stałą odległość między sąsiednimi liniami. Rozsądna metoda kablowania pomaga zmniejszyć prąd nagły spowodowany czynnikami, takimi jak interferencja elektromagnetyczna, co pozwala w pewnym stopniu kontrolować prąd nagły w silnikach prądu przemiennego.