Ochrana proti skratu v priemyselných motoroch
Celkovým trendom na trhu s pohonom priemyselných motorov sú neustále rastúce požiadavky na vyššiu efektivitu, spoľahlivosť a stabilitu. Výrobcovia výkonových polovodičových zariadení naďalej hľadajú prielom v stratách vedenia a spínacích časoch. Niektoré kompromisy na zvýšenie straty vedenia izolačných bipolárnych tranzistorov (IGBT) sú: vyššie úrovne skratového prúdu, menšie veľkosti čipov a nižšia tepelná kapacita a skrátené doby vydržania. To zdôrazňuje dôležitosť obvodov ovládača brány a detekcie nadmerného prúdu a ochrany. Tento článok sa zaoberá úspešnou a spoľahlivou implementáciou ochrany proti skratu v moderných priemyselných motorových pohonoch.
Skrat v priemyselnom prostredí
Priemyselné pohony motorov majú relatívne drsné prevádzkové prostredie a môžu zažiť vysoké teploty, prechodové striedavé prúdy, mechanické preťaženie, chyby v kábloch a iné neočakávané podmienky. Niektoré z týchto udalostí môžu spôsobiť prúdenie veľkého nadprúdu do napájacieho obvodu motora. Obrázok 1 znázorňuje tri typické udalosti skratu.
medzi nimi:
1 je cez invertor. Môže to byť spôsobené nesprávnym zapnutím dvoch IGBT jednej z ramien meniča, čo môže byť spôsobené elektromagnetickým rušením alebo poruchou regulátora. Môže to byť spôsobené aj opotrebením alebo poruchami IGBT na rameni, zatiaľ čo normálna IGBT zostane prepnutá.
2 je relatívny fázový skrat. Môže to byť spôsobené poruchou výkonu, nadmernou teplotou alebo príp. Prepätím, ktoré spôsobujú poruchu izolácie medzi vinutím motora.
3 je skrat fázového vedenia k zemi. Môže to byť tiež spôsobené poruchou výkonu, nadmernou teplotou alebo príp. Prepätím, ktoré spôsobujú poruchu izolácie medzi vinutím motora a plášťom motora. Vo všeobecnosti môže motor absorbovať veľmi vysoké prúdy po relatívne dlhú dobu (v milisekundách až sekundách, v závislosti od veľkosti a typu motora); IGBT, ktorá je hlavnou časťou priemyselného motorizovaného stupňa invertora, je však skratovaná. Doba tolerancie je v poradí mikrosekund.
IGBT odolnosť proti skratu
Skrátená doba skratu IGBT súvisí s jeho transconductance alebo ziskom a tepelnou kapacitou čipu IGBT. Vyššie zisky vedú k vyšším skratovým prúdom v IGBT, takže je jasné, že nižšie zosilnené IGBT majú nižšie úrovne skratu. Vyššie zisky však tiež vedú k nižším strátam vedenia na stavbe a musia sa uskutočniť kompromisy. Vývoj IGBT technológie prispieva k zvýšeniu skratových prúdových úrovní, ale k skráteniu skráteného času. Technologické pokroky navyše viedli k menšej veľkosti čipov, zníženiu veľkosti modulov, ale zníženiu tepelnej kapacity, čo viedlo k ďalšiemu skráteniu tolerančných časov.
Okrem toho má veľký vzťah k napätiu zberača a emitoru IGBT, takže paralelný trend priemyselného pohonu má tendenciu k vyšším úrovňam napätia zbernice DC, čo ďalej znižuje odolnosť voči skratu. V minulosti bol tento časový rozsah 10 μs, avšak v posledných rokoch bol trend v smere 5 μs 3 a za určitých podmienok až na 1 μs.
Navyše je skrátená odolnosť rôznych zariadení proti skratu, takže pre obvody ochrany IGBT sa vo všeobecnosti odporúča vytvoriť väčšiu rezervu ako je menovitý čas odolnosti proti skratu.
Ak chcete kúpiť stroj na spracovanie potravín, venujte pozornosť motorom na výrobu kávy.
