يهدف مرحل الحالة الصلبة (SSR)- الذي يتحكم في سخان PTFE إلى تبديل الطاقة الكهربائية بشكل نظيف وصامت. من الناحية العملية، يمكن لكل حدث تبديل أن يولد اضطرابًا كهربائيًا حادًا مع انهيار التيار في دائرة السخان. وينتج عن هذا الانقطاع المفاجئ جهد كهربائي عالي-قد ينتشر مرة أخرى إلى نظام التحكم. يمكن أن يؤدي العابر إلى تشغيل SSR بشكل خاطئ، أو إنشاء سلوك إغلاق غير مقصود، أو إدخال ضوضاء كهربائية إلى دوائر قياس درجة الحرارة القريبة. تعمل الشبكة السلبية البسيطة-الدائرة العازلة-كعنصر تخميد لرحلات الجهد السريع هذه.
الدائرة snubber سخان SSR PTFEيتم استخدام التكوين على نطاق واسع لتحقيق الاستقرار في سلوك التبديل ومنع-الضوضاء الكهربائية عالية التردد في أنظمة التحكم في السخانات الصناعية.
التيارات الكهربائية العابرة في -دوائر سخانات SSR التي يتم التحكم فيها
عندما يتم إيقاف تشغيل SSR، فإن التيار المتدفق عبر دائرة سخان PTFE لا يختفي على الفور. بسبب محاثة الأسلاك، يحاول المجال المغناطيسي المنهار الحفاظ على تدفق التيار.
وتنتج عن هذه الظاهرة:
ارتفاع سريع في الجهد عبر محطات SSR
ارتفاع الضغط dV / dt على تقاطعات أشباه الموصلات
انبعاث التداخل الكهرومغناطيسي المحتمل (EMI).
التشغيل الكاذب لمدخلات التحكم الحساسة
تصبح هذه التأثيرات أكثر وضوحًا في الأنظمة التي تحتوي على:
تشغيل الكابلات الطويلة
تيارات سخانة عالية
بنوك سخانات متوازية متعددة
استراتيجيات التحكم في التبديل السريع
وظيفة دائرة السنوبر
تتكون دائرة snubber عادةً من مقاوم ومكثف متصلين على التوالي ويتم وضعهما عبر أطراف خرج SSR.
يمكن فهم وظيفتها على أنها امتصاص وتبديد للطاقة يمكن التحكم فيهما:
يمتص المكثف ارتفاعات الجهد المفاجئة
يقوم المقاوم بتبديد الطاقة المخزنة على شكل حرارة
يتم تقليل معدل ارتفاع الجهد (dV/dt).
يتم تقليل الضغط الكهربائي على SSR
جهاز snubber عبارة عن ممتص صدمات سلبي صغير يلتقط الارتداد الكهربائي من عنصر التبديل.
آلية تبديد الطاقة
أثناء إيقاف تشغيل SSR-:
تحاول الطاقة الحثية في أسلاك السخان الحفاظ على تدفق التيار
يرتفع الجهد بشكل حاد عبر محطات التبديل
يوفر مكثف الصنبور مسارًا مباشرًا ذا مقاومة منخفضة-للعابر
يتم تخزين الشحنة مؤقتًا في المكثف
ينزف المقاوم هذه الطاقة ببطء بطريقة يمكن التحكم فيها
تعمل هذه العملية على تحويل ارتفاع الطاقة السريع والمرتفع-إلى فقدان حراري بطيء ومتبدد داخل المقاوم.
حماية أجهزة أشباه الموصلات SSR
تعتبر المكونات الداخلية لـ SSR حساسة لمعدلات ارتفاع الجهد الزائد وذروة جهد الجهد.
وبدون الازدراء، تشمل المخاطر ما يلي:
اثار كاذبة بسبب اقتران بالسعة
هناك خطأ في تشغيل البوابة في وحدات SSR التي تعتمد على الترياك أو MOSFET-.
انهيار تقاطع من طفرات الجهد الزائد
انخفاض العمر التشغيلي بسبب الإجهاد المتكرر
من خلال الحد من dV/dt، يعزز جهاز snubber ثبات التحويل ويطيل عمر خدمة SSR.
الحد من التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)
تعد التحولات السريعة للجهد المصدر الرئيسي للتداخل الكهرومغناطيسي الموصل والمشع في أنظمة السخانات الصناعية.
تساهم دوائر snubber المصممة بشكل صحيح في:
خفض انبعاثات الضوضاء-عالية التردد
تحسين سلامة الإشارة لأجهزة استشعار درجة الحرارة
تقليل التداخل مع مدخلات PLC وحلقات القياس التناظرية
زيادة التوافق الكهرومغناطيسي العام للنظام
وهذا مهم بشكل خاص في تركيبات سخانات PTFE الكبيرة ذات شبكات الأسلاك الواسعة.
اعتبارات التصميم لدوائر Snubber
يعتمد اختيار مكون Snubber على:
تحميل الحجم الحالي
تصنيف الجهد SSR
خصائص محاثة الأسلاك
تبديل التردد لنظام التحكم
تتضمن عمليات مقايضة التصميم-النموذجية ما يلي:
تعمل السعة الأكبر على تحسين الكبت العابر ولكنها تزيد من تبديد الطاقة
تقلل المقاومة الأعلى من زيادة التيار ولكنها قد تقلل من فعالية التخميد
التحسين مطلوب لتحقيق التوازن بين الحماية والكفاءة
يضمن التحجيم المناسب قمعًا موثوقًا به دون حدوث خسائر مستمرة مفرطة.
التطبيق في أنظمة سخان PTFE
في تركيبات سخان PTFE، تعتبر دوائر snubber ذات أهمية خاصة بسبب:
أحمال تبديل الطاقة العالية
يمتد الكابل الخارجي الطويل بين خزانة التحكم والسخان
تتطلب البيئات القاسية كيميائيًا استقرارًا كهربائيًا قويًا
متطلبات التحكم الدقيق في درجة الحرارة
في مجموعات السخانات متعددة-المناطق، يضمن التنفيذ المتسق للمصدات سلوك تبديل موحدًا عبر جميع دوائر SSR-التي يتم التحكم فيها.
مزايا موثوقية مستوى النظام-
عند تنفيذها بشكل صحيح، تساهم دوائر snubber في:
انخفاض معدلات فشل SSR
حلقات تحكم أكثر استقرارًا في درجة الحرارة
متطلبات صيانة أقل
تحسين اتساق العملية في الأنظمة الحرارية
تصبح هذه الفوائد ذات أهمية متزايدة مع زيادة حجم النظام والتعقيد الكهربائي.
خاتمة
دائرة snubber عبارة عن شبكة حماية صغيرة ولكنها أساسية تعمل على استقرار سلوك تبديل SSR في أنظمة التحكم في سخان PTFE. الدائرة snubber سخان SSR PTFEيعمل التكوين على منع انتقال الجهد السريع، ويحد من إجهاد dV/dt، ويقلل من التداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن الارتداد الاستقرائي في أسلاك السخان.
من خلال تحويل المسامير الكهربائية السريعة إلى تبديد طاقة يمكن التحكم فيه، يحمي المقبض أجهزة أشباه الموصلات ويحافظ على الظروف الكهربائية النظيفة لأنظمة التحكم الحساسة.
إن أنظمة التبديل الإلكترونية الأكثر موثوقية هي في نهاية المطاف تلك التي يتم فيها تخفيف الاضطرابات الكهربائية السريعة عن طريق مكونات بسيطة سلبية تمتص وتبدد الطاقة العابرة بهدوء قبل أن تتمكن من الانتشار عبر شبكة التحكم.
