демпфер

Демпфер подавления — это устройство, используемое для подавления (« » ) таких явлений, как переходные процессы напряжения в электрических системах, переходные процессы давления в жидкостных системах (вызванные, например, гидравлическим ударом ) или избыточная сила или быстрое движение в механических системах.

Электрические системы

Демпферы часто используются в электрических системах с индуктивной нагрузкой, где внезапное прерывание тока приводит к возникновению большой противоэлектродвижущей силы : повышению напряжения на устройстве переключения тока, которое противодействует изменению тока в соответствии с законом Фарадея . Этот переходный процесс может быть источником электромагнитных помех (ЭМП) в других цепях. Кроме того, если напряжение, генерируемое на устройстве, превышает допустимое для устройства, это может привести к его повреждению или разрушению. Демпфер обеспечивает кратковременный альтернативный путь тока вокруг устройства переключения тока, чтобы индуктивный элемент мог безопасно разряжаться. Индуктивные элементы часто возникают непреднамеренно, возникая из-за токовых петель, создаваемых физическими схемами, такими как длинные и/или извилистые провода. Хотя переключение тока происходит повсюду, демпферы обычно требуются только там, где переключается основной путь тока, например, в источниках питания . Демпферы также часто используются для предотвращения искрения на контактах. реле и переключатели , или электрические помехи, или приваривание контактов, которое может произойти (см. также гашение дуги ).

Резистор-конденсатор (RC)

В простом RC-снаббере используется небольшой резистор (R) последовательно с небольшим конденсатором (C). ^[1] Эту комбинацию можно использовать для подавления быстрого роста напряжения на тиристоре , предотвращая ошибочное включение тиристора; он делает это, ограничивая скорость нарастания напряжения ( $dV/dt$ ) на тиристоре до значения, которое не вызовет его срабатывание. Соответствующим образом спроектированный RC-демпфер можно использовать как с нагрузками постоянного, так и переменного тока . Демпфер такого типа обычно используется с индуктивными нагрузками, такими как электродвигатели . Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, поэтому в течение доли секунды через него будет течь уменьшающийся переходный ток, что позволяет напряжению на переключателе увеличиваться медленнее, когда переключатель размыкается. Определение номинального напряжения может быть затруднено из-за характера переходных процессов и может определяться просто номинальной мощностью снабберных компонентов и применением. RC-демпферы могут быть изготовлены дискретно, а также выполнены в виде одного компонента (см. также ячейку Бушеро ).

Диоды

Когда текущий ток является постоянным, простой выпрямительный диод . в качестве демпфера часто используется ^[2] Демпферный диод подключается параллельно индуктивной нагрузке (например, реле катушке или электродвигателю ). Диод установлен так, что в нормальных условиях он не проводит ток. Когда внешний управляющий ток прерывается, ток дросселя вместо этого течет через диод. Запасенная энергия индуктора затем постепенно рассеивается за счет падения напряжения на диоде и сопротивления самого индуктора. Одним из недостатков использования простого выпрямительного диода в качестве демпфера является то, что диод позволяет току продолжать течь в течение некоторого времени, в результате чего дроссель остается активным немного дольше, чем хотелось бы. Когда такой демпфер используется в реле, этот эффект может вызвать значительную задержку отпускания или расцепления исполнительного механизма.

Диод должен немедленно перейти в режим прямой проводимости , как только ток возбуждения прерывается. Большинство обычных диодов, даже «медленных» силовых кремниевых диодов, способны очень быстро включаться. ^[3] в отличие от их медленного времени обратного восстановления . Этого достаточно для блокировки электромеханических устройств, таких как реле и двигатели.

В высокоскоростных случаях, когда переключение происходит быстрее, чем 10 наносекунд , например, в некоторых импульсных регуляторах мощности «быстрые», «сверхбыстрые» диоды или диоды Шоттки . , могут потребоваться ^[4]

Резистор-конденсатор-диод

В более сложных конструкциях используется диод с RC-цепью. ^[5]

Твердотельные устройства

В некоторых цепях постоянного тока варистор из недорогого оксида металла, называемый металлооксидным варистором (MOV) используется .

обратной последовательности Они могут быть униполярными или биполярными, как два кремниевых стабилитрона , но склонны к изнашиванию после примерно дюжины максимальных джоулей поглощения энергии, таких как молниезащита, но подходят для более низкой энергии.

Теперь с более низким последовательным сопротивлением (Rs) в полупроводниках их обычно называют ограничителями переходного напряжения (TVS) или устройствами защиты от перенапряжения (SPD) .

подавители переходных напряжений (TVS) Вместо простого диода можно использовать . Катушка диодного зажима заставляет реле выключаться медленнее ( $T=L/R$ ) и тем самым увеличивает контактную дугу ^{[ нужны разъяснения ]} если с нагрузкой двигателя, для которой также требуется демпфер. Диодный зажим хорошо подходит для остановки однонаправленного двигателя выбегом, но для двунаправленных двигателей используется биполярный TVS.

TVS, подобный стабилитрону, с более высоким напряжением может заставить реле размыкаться быстрее, чем при использовании простого выпрямительного диодного зажима, поскольку R выше, когда напряжение повышается до уровня фиксации. Стабилитрон , подключенный к земле, защитит от положительных переходных процессов, которые превышают напряжение пробоя стабилитрона, а также от отрицательных переходных процессов, превышающих нормальное прямое падение напряжения на диоде.

Диоды подавления переходных напряжений подобны кремниевым управляемым выпрямителям (SCR) , которые срабатывают от перенапряжения, а затем фиксируются, как транзисторы Дарлингтона, для снижения падения напряжения в течение более длительного периода времени.

В цепях переменного тока выпрямительного диода нельзя использовать снаббер ; Если простого RC-демпфера недостаточно, необходимо использовать более сложную конструкцию двунаправленного демпфера.

Механические и гидравлические системы

Демпферы для труб и оборудования используются для контроля движения во время аномальных условий, таких как землетрясения , отключения турбины , закрытие предохранительного клапана , закрытие предохранительного клапана или закрытие гидравлического предохранителя . Демпферы допускают свободное тепловое перемещение компонента в обычных условиях, но удерживают компонент в нестандартных условиях. ^[6] Гидравлический . демпфер позволяет прогибать трубу при нормальных условиях эксплуатации При воздействии импульсной нагрузки демпфер активируется и действует как ограничитель, ограничивая движение трубы. ^[7] Механический демпфер использует механические средства для создания удерживающей силы . ^[8]

См. также

Ссылки

^ Отт, Генри В. (1976). Методы снижения шума в электронных системах . Джон Уайли. стр. 189–192. ISBN 0-471-65726-3 .
^ Отт 1976 , с. 193; Диод защищает драйвер транзистора от перенапряжения.
^ cliftonlaboratories.com
^ cds.linear.com
^ Отт 1976 , с. 192–193: « Сеть R–C–D обеспечивает оптимальную защиту контактов , но она дороже других методов и не может использоваться в цепи переменного тока».
^ Гидравлические и механические демпферы, трубопроводные технологии и продукция (получено в феврале 2012 г.).
^ гидравлических демпфирующих трубопроводов (получено в январе 2012 г.) Технологии и продукты для
^ Демпферы: общий обзор трубопроводных технологий и изделий (получено в феврале 2012 г.)

Дальнейшее чтение

Отт, Генри (1988). Методы шумоподавления в электронных системах (2-е изд.). Уайли. ISBN 978-0471850687 .
Горовиц, Пол; Хилл, Уинфилд (1989). Искусство электроники (2-е изд.). Кембриджский университет. ISBN 0-521-37095-7 .

Внешние ссылки

Проектирование RC-демпферов — примечания к приложению NXP

[1] Отт, Генри В. (1976). Методы снижения шума в электронных системах . Джон Уайли. стр. 189–192. ISBN 0-471-65726-3 .

[2] Отт 1976 , с. 193; Диод защищает драйвер транзистора от перенапряжения.

[3] tonlaboratories.com

[4] s.linear.com

[5] Отт 1976 , с. 192–193: « Сеть R–C–D обеспечивает оптимальную защиту контактов , но она дороже других методов и не может использоваться в цепи переменного тока».

[6] Гидравлические и механические демпферы, трубопроводные технологии и продукция (получено в феврале 2012 г.).

[7] гидравлических демпфирующих трубопроводов (получено в январе 2012 г.) Технологии и продукты для

[8] Демпферы: общий обзор трубопроводных технологий и изделий (получено в феврале 2012 г.)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]