tłumik
Tłumik jest urządzeniem służącym do tłumienia („ snub ”) zjawiska, takiego jak stany nieustalone napięcia w układach elektrycznych , stany nieustalone ciśnienia w układach płynów (spowodowane na przykład uderzeniem wodnym ) lub nadmierna siła lub szybki ruch w układach mechanicznych .
Systemy elektryczne
Tłumiki są często stosowane w układach elektrycznych z obciążeniem indukcyjnym , w których nagłe przerwanie przepływu prądu prowadzi do dużej przeciwelektromotorycznej siły : wzrostu napięcia na urządzeniu przełączającym prąd, który przeciwdziała zmianie prądu, zgodnie z prawem Faradaya . Ten stan przejściowy może być źródłem zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) w innych obwodach. Dodatkowo, jeśli napięcie generowanych przez urządzenie wykracza poza to, co urządzenie ma tolerować, może je uszkodzić lub zniszczyć. Ogranicznik zapewnia krótkotrwałą alternatywną ścieżkę prądu wokół urządzenia przełączającego prąd, dzięki czemu element indukcyjny może zostać bezpiecznie rozładowany. Elementy indukcyjne są często niezamierzone i wynikają z pętli prądowych implikowanych przez obwody fizyczne, takie jak długie i/lub kręte przewody. Podczas gdy przełączanie prądu jest wszędzie, tłumiki będą generalnie wymagane tylko tam, gdzie przełączana jest główna ścieżka prądowa, na przykład w zasilaczach . Tłumiki są również często używane, aby zapobiec wyładowaniom łukowym na stykach przekaźników i przełączników lub zakłóceń elektrycznych lub zespawania styków , które mogą wystąpić (patrz także tłumienie łuku elektrycznego ).
Rezystor-kondensator (RC)
.PNG)
Prosty tłumik RC wykorzystuje mały rezystor (R) połączony szeregowo z małym kondensatorem (C). Ta kombinacja może być wykorzystana do tłumienia szybkiego wzrostu napięcia na tyrystorze , zapobiegając błędnemu włączeniu tyrystora; robi to, ograniczając tempo wzrostu napięcia ( wartości, która go nie Odpowiednio zaprojektowany tłumik RC może być używany z prądem stałym lub przemiennym masa. Ten rodzaj tłumika jest powszechnie stosowany w przypadku indukcyjnych , takich jak silniki elektryczne . Napięcie na kondensatorze nie może zmienić się natychmiast, więc przez ułamek sekundy przepływa przez niego malejący prąd przejściowy, co pozwala na wolniejszy wzrost napięcia na przełączniku, gdy przełącznik jest otwarty. Określenie napięcia znamionowego może być trudne ze względu na charakter przebiegów przejściowych i może być określone po prostu przez moc znamionową elementów amortyzujących i zastosowania. Amortyzatory RC mogą być wykonane dyskretnie i są również budowane jako pojedynczy element (patrz także ogniwo Boucherota ).
Diody
Gdy płynie prąd stały, często stosuje się prostą diodę prostowniczą jako tłumik. Dioda tłumiąca jest połączona równolegle z obciążeniem indukcyjnym (takim jak cewka przekaźnika lub silnik elektryczny ). Dioda jest zainstalowana tak, że nie przewodzi w normalnych warunkach. Gdy zewnętrzny prąd sterujący zostanie przerwany, prąd cewki indukcyjnej przepływa zamiast tego przez diodę. Zmagazynowana energia cewki indukcyjnej jest następnie stopniowo rozpraszana przez spadek napięcia diody i rezystancji samego induktora. Jedną z wad stosowania prostej diody prostowniczej jako tłumika jest to, że dioda umożliwia przepływ prądu przez pewien czas, powodując, że cewka indukcyjna pozostaje aktywna nieco dłużej niż jest to pożądane. Gdy taki ogranicznik jest stosowany w przekaźniku, efekt ten może powodować znaczne opóźnienie w odpadnięciu lub rozłączeniu siłownika.
Dioda musi natychmiast przejść w tryb przewodzenia , gdy prąd sterujący zostanie przerwany. Większość zwykłych diod, nawet „powolnych” krzemowych diod mocy, jest w stanie włączyć się bardzo szybko, w przeciwieństwie do ich powolnego czasu odzyskiwania wstecznego . Są one wystarczające do tłumienia elektromechanicznych , takich jak przekaźniki i silniki.
W przypadkach o dużej szybkości, w których przełączanie jest szybsze niż 10 nanosekund , na przykład w niektórych regulatorach mocy przełączania , mogą być wymagane „szybkie”, „ultraszybkie” lub diody Schottky'ego .
Rezystor-kondensator-dioda
Bardziej wyrafinowane projekty wykorzystują diodę z siecią RC.
Urządzenia półprzewodnikowe
W niektórych obwodach prądu stałego używany jest warystor wykonany z niedrogiego tlenku metalu, zwany warystorem tlenku metalu (MOV) .
Mogą być jednobiegunowe lub dwubiegunowe, jak dwie krzemowe diody Zenera z szeregiem odwrotnym , ale są podatne na zużycie po około tuzinie maksymalnych dżuli absorpcji energii, takich jak ochrona odgromowa, ale nadają się do niższej energii.
Teraz z niższą rezystancją szeregową (Rs) w półprzewodnikach są one ogólnie nazywane tłumikami napięcia przejściowego (TVS) lub urządzeniami ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) .
Zamiast prostej diody można zastosować tłumiki napięcia przejściowego (TVS) . Zacisk diody cewki powoduje przekaźnik ] , wyłącza się wolniej ( ), a tym samym zwiększa łuk kontaktowy wymaga ogranicznika. Zacisk diodowy dobrze sprawdza się przy wybiegu silnika jednokierunkowego do zatrzymania, ale w przypadku silników dwukierunkowych stosuje się dwubiegunowy TVS.
Wyższe napięcie, podobne do Zenera TVS, może sprawić, że przekaźnik otworzy się szybciej niż w przypadku prostego zacisku diody prostowniczej, ponieważ R jest wyższy, gdy napięcie wzrasta do poziomu zacisku. Dioda Zenera podłączona do masy będzie chronić przed dodatnimi stanami nieustalonymi, które przekraczają napięcie przebicia Zenera, i będzie chronić przed ujemnymi stanami nieustalonymi większymi niż normalny spadek diody w kierunku przewodzenia.
Diody tłumiące napięcie przejściowe są jak prostowniki sterowane silikonem (SCR) , które wyzwalają się od przepięcia, a następnie zaciskają się jak tranzystory Darlingtona , zapewniając niższy spadek napięcia w dłuższym okresie czasu.
W obwodach prądu przemiennego nie można stosować tłumika diody prostowniczej; jeśli prosty tłumik RC nie jest odpowiedni, należy zastosować bardziej złożony dwukierunkowy tłumik.
Układy mechaniczne i hydrauliczne
Amortyzatory do rur i urządzeń służą do kontrolowania ruchu w nietypowych warunkach, takich jak trzęsienia ziemi , wyłączenia turbin , zamknięcie zaworu bezpieczeństwa , zamknięcie zaworu nadmiarowego lub zamknięcie bezpiecznika hydraulicznego . Amortyzatory pozwalają na swobodny ruch termiczny elementu w normalnych warunkach, ale ograniczają element w warunkach nieregularnych. Hamulec hydrauliczny umożliwia ugięcie rury w normalnych warunkach pracy. Pod wpływem obciążenia impulsowego , tłumik zostaje aktywowany i działa jako ogranicznik w celu ograniczenia ruchu rury. Mechaniczny tłumik wykorzystuje środki mechaniczne do zapewnienia siły ograniczającej .
Zobacz też
Dalsza lektura
- Ott, Henry (1988). Techniki redukcji szumów w systemach elektronicznych (wyd. 2). Wileya. ISBN 978-0471850687 .
- Horowitz, Paweł; Hill, Winfield (1989). Sztuka elektroniki (wyd. 2). Uniwersytet Cambridge. ISBN 0-521-37095-7 .
Linki zewnętrzne
- Projektowanie tłumików RC - notatka aplikacji NXP