Do quá nhiệt, quá điện áp, quá dòng hoặc thay đổi quá mức điện áp hoặc quá mức các thiết bị chuyển mạch và các thành phần mạch có thể bị hỏng. Chúng có thể được bảo vệ khỏi quá dòng bằng cách đặt cầu chì ở những vị trí thích hợp. Tản nhiệt và quạt có thể được sử dụng để lấy nhiệt thừa ra khỏi thiết bị đóng cắt và các thành phần khác. Các mạch snubber là cần thiết để hạn chế tốc độ thay đổi điện áp hoặc dòng điện ( trong / dt hoặc là dv / dt ) và quá điện áp trong quá trình bật và tắt. Chúng được đặt trên các thiết bị bán dẫn để bảo vệ cũng như cải thiện hiệu suất. Tĩnh dv / dt là thước đo khả năng của một thyristor duy trì trạng thái chặn dưới tác động của quá độ điện áp. Chúng cũng được sử dụng trên các rơ le và công tắc để ngăn phóng hồ quang.
Sự cần thiết của việc sử dụng mạch Snubber
Chúng được đặt trên các thiết bị chuyển mạch khác nhau như bóng bán dẫn, thyristor, v.v. Việc chuyển từ trạng thái BẬT sang TẮT dẫn đến trở kháng của thiết bị đột ngột thay đổi thành giá trị cao. Nhưng điều này cho phép một dòng điện nhỏ chạy qua công tắc. Điều này tạo ra một điện áp lớn trên thiết bị. Nếu dòng điện này giảm với tốc độ nhanh hơn là điện áp cảm ứng trên thiết bị và nếu công tắc không thể chịu được điện áp này, công tắc sẽ bị cháy. Vì vậy cần có đường dẫn phụ để ngăn chặn điện áp cảm ứng cao này
Tương tự khi chuyển đổi từ trạng thái TẮT sang BẬT, do sự phân bố không đồng đều của dòng điện qua khu vực của công tắc sẽ diễn ra quá nhiệt và cuối cùng nó sẽ bị đốt cháy. Ở đây cũng cần thiết snubber để giảm dòng điện lúc bắt đầu bằng cách tạo một đường dẫn thay thế.
Snubbers ở chế độ chuyển đổi cung cấp một hoặc nhiều chức năng sau
- Định hình dòng tải của bóng bán dẫn chuyển mạch lưỡng cực để giữ cho nó ở vùng hoạt động an toàn.
- Giảm điện áp và dòng điện trong các điều kiện quá độ BẬT và TẮT.
- Loại bỏ năng lượng từ bóng bán dẫn chuyển mạch và tiêu tán năng lượng trong điện trở để giảm nhiệt độ đường giao nhau.
- Hạn chế tốc độ thay đổi điện áp và dòng điện trong quá trình quá độ.
- Giảm đổ chuông để hạn chế điện áp đỉnh trên bóng bán dẫn chuyển mạch và giảm tần số của chúng.
Thiết kế của mạch RC Snubber:
Có nhiều loại snubbers như RC, diode và snubbers trạng thái rắn nhưng thông dụng nhất được sử dụng là mạch snubber RC. Điều này áp dụng cho cả tốc độ kiểm soát tăng và giảm xóc.
Mạch này là một tụ điện và điện trở nối tiếp được kết nối qua một công tắc. Để thiết kế các mạch Snubber. Lượng năng lượng tiêu hao trong điện trở snubber bằng với lượng năng lượng được lưu trữ trong các tụ điện. Một RC Snubber đặt ngang qua công tắc có thể được sử dụng để giảm điện áp đỉnh khi tắt và để làm sáng vòng. Một mạch RC snubber có thể phân cực hoặc không phân cực. Nếu bạn giả sử nguồn có trở kháng không đáng kể, trường hợp xấu nhất hiện nay trong mạch snubber là
I = Vo / Rs và I = C.dv / dt
Mạch chuyển tiếp RC Snubber phân cực
Đối với một mạch RC snubber phân cực thuận thích hợp, một thyristor hoặc một bóng bán dẫn được kết nối với một diode chống song song. R sẽ giới hạn chuyển tiếp dv / dt và R1 giới hạn dòng phóng điện của tụ điện khi transistor Q1 được bật. Chúng được sử dụng như những miếng đệm quá áp để kẹp điện áp.
Mạch RC Snubber phân cực ngược
Mạch snubber phân cực ngược có thể được sử dụng để hạn chế sự đảo ngược dv / dt . R1 sẽ hạn chế dòng phóng của tụ điện.
Một mạch snubber không phân cực
Một mạch snubber không phân cực được sử dụng khi một cặp thiết bị chuyển mạch được sử dụng chống song song. Để xác định các giá trị điện trở và tụ điện, có thể sử dụng kỹ thuật thiết kế đơn giản. Đối với điều này, một thiết kế tối ưu là cần thiết. Do đó, một thủ tục phức tạp sẽ được sử dụng. Chúng có thể được sử dụng để bảo vệ và thyristor.
Lựa chọn tụ điện:
Tụ điện dạng ống chịu dòng điện cực đại và RMS cao và cao dv / dt . Một ví dụ là các đột biến dòng điện bật và tắt trong một tụ điện hình tròn RCD điển hình. Xung sẽ có đỉnh cao và biên độ RMS. Tụ điện snubber phải đáp ứng hai yêu cầu. Đầu tiên, năng lượng tích trữ trong tụ điện nhỏ phải lớn hơn năng lượng trong độ tự cảm của mạch. Thứ hai, hằng số thời gian của mạch snubber nên tôi nhỏ hơn so với thời gian dự kiến ngắn nhất, thường là 10% thời gian đúng giờ. Bằng cách cho phép điện trở hiệu dụng ở tần số đổ chuông, tụ điện này được sử dụng để giảm thiểu sự tiêu tán ở tần số chuyển mạch. Thiết kế tốt nhất là chọn trở kháng của tụ điện giống với trở kháng của điện trở ở tần số đổ chuông.
Lựa chọn điện trở:
Điều quan trọng là R trong snubber RC, có độ tự cảm thấp. Điện cảm trong R sẽ làm tăng điện áp đỉnh và nó sẽ có xu hướng đánh bại mục đích của snubber. Điện cảm thấp cũng sẽ là mong muốn đối với R ở chế độ snubber nhưng nó không phải là điều quan trọng vì tác dụng của một lượng nhỏ điện cảm là làm tăng một chút thời gian đặt lại của C và nó sẽ làm giảm dòng điện cực đại trong công tắc khi bật. Sự lựa chọn thông thường của R thường là thành phần cacbon hoặc màng kim loại. Sự tiêu tán công suất điện trở phải độc lập với điện trở R vì nó tiêu tán năng lượng tích trữ trong tụ điện trong mỗi lần chuyển đổi điện áp trong tụ điện. Nếu chúng ta chọn điện trở là trở kháng đặc trưng, thì chuông được giảm chấn tốt.
Khi so sánh thiết kế Nhanh với thiết kế tối ưu, khả năng cấp nguồn của điện trở snubber cần thiết sẽ bị giảm. Thông thường thiết kế 'Nhanh' là hoàn toàn phù hợp cho thiết kế cuối cùng. Đi đến phương pháp “Tối ưu” chỉ khi các hạn chế về kích thước và hiệu quả sử dụng điện cho thấy nhu cầu thiết kế tối ưu.
Cách sử dụng mạch RC Snubber:
Vì chức năng của nó như đã đề cập ở trên, Thyristor, Triac và rơ le cần có mạch snubber để kiểm soát sự tăng điện áp.
Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ thay đổi điện áp
Hơn nữa, hệ số giảm chấn có thể được chọn. Hệ số tắt dần cao hơn sẽ dẫn đến thời gian dao động trên mạch dao động ngắn hơn. Trong sơ đồ mạch trên, một mạch nhỏ được đặt để giảm điện áp cực đại khi tắt và để làm sáng chuông.
