Optimizuota metalinių oksidinių varistorių (MOVs) taikymo sistema motoriuose

1. Įvadas

Šluostomis jungiamieji elektromotoriai plačiai naudojami kompaktinėje technikoje, galinių įrankių, žaidinių ir automobilių elektronikoje dėl paprastos struktūros, žemos kainos ir lankstaus valdymo. Jų veikimas yra grindžiamas šluostų ir komutatoriams perėjimuose, kurie leidžia armatūros srautui kinti periodiškai, užtikrinant nuolatinį sukimo procesą.
Nepaisant iššūkių, pvz., šluostų sablonimo ir elektrinio triukšmo, šluostiniai varikliai toliau lieka nepakeičiami tam tikrose programose dėl jų puikių greičio valdymo savybių ir patvirtintos konstrukcijos patikimumo.

2. Elektromagnetinio triukšmo problemos ir apsaugos strategijos

Veikimo metu šluostiniai varikliai generuoja arkus ir trumpalaikes voltinius smūgius per šluostų komutaciją, kuriame rezultate gaunama:

Aukštos energijos smūgių, kurie gali pažeisti jautrius grandinių elementus.

Didelis EMI (elektromagnetinis triukšmas), kuris gali užkirsti kelią sutelkintiems su EMC standartais.

Kai BDL filtrais (įprastiniais režimų trikdžių ir kondensatorių sudarytais žemų dažnių filtrais) dažnai naudojama stumoklių sunaikinimo sistemose, jie kartais nepakankami sudėtinguose aplinkos scenerijus. Todėl rekomenduojama integruoti Metalo Oksido Varistorius (MOVs) lygiagrečiai su schema kaip patikimą ir efektyvią virsmo apsaugos sprendimą.

3. MOV veikimo principas

MOVs yra ribojančios priemonės su netiesiniu elektros srove-voltage charakteristika, kurias sudaro sukinti smaglios oksido mikrokrūtės ir aukštos varžymo izoliacinės terpės.
Normaliose voltinių sąlygomis, MOVs parodo labai didelę varžmę ir lieka nepraleidžiantys. Kai pritaikomas voltas viršija slenkčio vertę, viduje įrenginyje formuojasi žemos varžmos kelias, greitai praleidžiant srovę ir ribojant perdidžiojo voltinio iki saugaus lygio, taip apsaugodamas toliau esančias dalis nuo virsmo pažeidimų.

4. Palyginimas su TVS diodais

TVS (Tranzientinio įtampo panaikinimo) diodai naudoja polupavojų PN jungtis ir yra idealūs aukštos dažnos, greitos duomenų apsaugos. Priešingai, MOV'ai, būdami polikristaliniais keraminių kompozitais, siūlo didesnę energijos priėmimo galimybę ir šilumos valdymo gebėjimus, dėl kurių jie yra tinkami AC elektros linijoms ir galingiajam aprangai.
Be to, dėl jų palyginti didelio parazitinejo kapaciteto, MOV'ai kai kuriose schemose gali pakeisti 2 iki 5 atskirus filtravimo kondensatorius, prisidėdamas prie efektyvesnio bendrojo dizaino.

5. MOV pagrindiniai parametrai

Vrms / Vw: Maksimalus tolimasis veikiamasis įtampos režimas be aktyvavimo.

IL: Šilumos srovė maksimaliu veikiamuoju įtampos režimu, paprastai ≤ 20 μA.

V1mA: Išlaidos galvijus matuojamas 1 mA srove, arti įrenginio aktyvavimo slenksties.

Vc: Maksimalus fiksuojamas galvijus standartinėje 8/20 μs smūgio bangose (8 μs kilimo laikas, 20 μs pusviršūnės trukmė).

IPP: Smūgių viršutinė srovė tam tikrose testavimo sąlygose (8/20 μs banga, du impulsai, 2 minučių intervalas).

6. SMD paketo taikymai

Mažiems elektros varomiesiems DC varžliams ir kompaktiems elektroniniams produktams rekomenduojami SMD tipo MOV. Šie komponentai turi mažą dydį ir lengvą montavimą, idealius taikymams su trumpalaikiais, mažiai amplitudžiomis smūgių apsaugos reikalavimais.

7. DIP paketo taikymai

Dideliams jėgų varomiesiems varikliams ir pramoniniams varikliams būtina naudoti DIP (perforacinį) MOV. Šie įrenginiai turi didesnius dydžius ir geresnę srovės valdymo galimybę, efektyviai valdant aukštas energijos šuolius ir užtikrinant valdymo grandinės stabilumą griežtuose aplinkose.

8. Pasirinkimo gairės

MOV pasirinkimas turėtų atsižvelgti į variklio veikimo slaptį, leidžiamą šuolio energiją ir erdvės apribojimus:

Mažos jėgos įrenginiai → SMD serijos MOV

Vidutinės iki didelės galios sistemos → DIP tipo MOV

MOV kombinavimas su BDL filtrais taip pat yra gautas, kad būtų pagerinta bendroji EMI sustabdymo našumas.

9. Palyginimo bandymų rezultatai

Be apsaugos: pastebima didelė EMI triukšmo lygis ir rimti virpesio poveikiai.

Su MOV + BDL sprendimu: virpesio voltai efektyviai ribojami, EMI lygiai sumažinti, o bandymo rezultatai stabilūs ir atitinka reikalavimus.

Siekiant tikslios analizės, rekomenduojama naudoti osiloskopinį bangų formą prieš ir po bangų, taip pat EMI spektro matavimus.

devyni. MOV privalumai ir apribojimai

Privalumai:

Kainų efektyvumas

Subrendusi technologija ir stabili veikimo savybės

Didelis virsmo srovės talpa

Greitas atsakymo laikas

Mažina papildomų filtravimo komponentų poreikį

Ribotumai:

Santykinai didesni dydžiai, netinkami labai integruotiems projektui

Didelis parazitinis talpumas, netinkamas greitųjų signalinių linijų naudojimui

Naudojimo pastabos:

Veikimas nustatytame temperatūros intervale

Venkite valymo stipriomis poliarinėmis tirpiklėmis

Negalima sukelti mechaninių įtempimų ar deformacijų

Suveskite komponentus prieš išgaubote pavojų, užtikrinant atstumą ≥ 2mm nuo izoliacijos sluoksnio

11. Išvados

Sudėtinguose EMC aplinkose, tinkamų virimo apsaugos komponentų pasirinkimas pagal konkrečias programinės įrangos poreiki yra būtinas elektromotorių valdymo sistemų ilgalaikiam stabilumui.
MOVs siūlo ekonomišką EMC sprendimą šluosties varomųjų sistemų dėl jų puikių srovės valdymo, pigumo ir pažangios gamybos proceso. Tikimės, kad šis analizės teikia vertingas išvadas ir praktinę gairę inžineriams šioje srityje.