Door oververhitting, overspanning, overstroom of overmatige verandering in spanning of stroom kunnen schakelapparatuur en circuitcomponenten defect raken. Tegen overstroom kunnen ze worden beschermd door zekeringen op geschikte locaties te plaatsen. Koellichamen en ventilatoren kunnen worden gebruikt om de overtollige warmte af te voeren van schakelinrichtingen en andere componenten. Snubber-circuits zijn nodig om de snelheid van verandering in spanning of stroom te beperken ( in / dt of dv / dt ) en overspanning tijdens in- en uitschakelen. Deze worden over de halfgeleiderinrichtingen geplaatst ter bescherming en om de prestaties te verbeteren. Statisch dv / dt is een maat voor het vermogen van een thyristor om een blokkerende toestand te behouden onder invloed van een spanningsovergang. Deze worden ook gebruikt over de relais en schakelaars om boogvorming te voorkomen.
Noodzaak van het gebruik van het snubbercircuit
Deze worden over de verschillende schakelapparaten zoals transistors, thyristors, enz. Geplaatst. Door van AAN naar UIT te schakelen, verandert de impedantie van het apparaat plotseling naar de hoge waarde. Maar hierdoor kan er een kleine stroom door de schakelaar stromen. Dit veroorzaakt een grote spanning over het apparaat. Als deze stroom sneller wordt verminderd, is de geïnduceerde spanning over het apparaat meer en ook als de schakelaar niet in staat is om deze spanning te weerstaan, raakt de schakelaar doorgebrand. Er is dus een hulppad nodig om deze hoge geïnduceerde spanning te voorkomen
Evenzo wanneer de overgang van UIT naar AAN is, zal als gevolg van een ongelijke verdeling van de stroom door het gebied van de schakelaar oververhitting plaatsvinden en uiteindelijk zal deze worden verbrand. Ook hier is snubber nodig om de stroom bij het starten te verminderen door een alternatief pad te maken.
Snubbers in schakelmodus bieden een of meer van de volgende functies
- Vorm de belastingslijn van een bipolaire schakeltransistor om deze in zijn veilige werkgebied te houden.
- Het verminderen van de spanningen en stromen tijdens het in- en uitschakelen van tijdelijke omstandigheden.
- Verwijdert energie van een schakeltransistor en dissipeert de energie in een weerstand om de junctietemperatuur te verlagen.
- Beperking van de mate van verandering van spanning en stromen tijdens de transiënten.
- Verminder het rinkelen om de piekspanning op een schakeltransistor te beperken en hun frequentie te verlagen.
Ontwerp van RC Snubber Circuits:
Er zijn veel soorten snubbers zoals RC-, diode- en solid-state-snubbers, maar de meest gebruikte is het RC-snubbercircuit. Dit geldt zowel voor de mate van stijgingsregeling als voor de demping.
Dit circuit is een condensator en een serieweerstand die over een schakelaar is aangesloten. Voor het ontwerpen van de Snubber-circuits. De hoeveelheid energie die moet worden afgevoerd in de snubberweerstand is gelijk aan de hoeveelheid energie die in de condensatoren wordt opgeslagen. Een over de schakelaar geplaatste RC Snubber kan worden gebruikt om de piekspanning bij het uitschakelen te verlagen en om de ring te verlichten. Een RC-snubbercircuit kan gepolariseerd of niet-gepolariseerd zijn. Als u aanneemt dat de bron een verwaarloosbare impedantie heeft, is de piekstroom in het slechtste geval in het snubbercircuit
Ik = Vo / Rs en Ik = C.dv / dt
Voorwaarts gepolariseerd RC-snubbercircuit
Voor een geschikte voorwaarts gepolariseerde RC-snubber-schakeling is een thyristor of een transistor verbonden met een antiparallelle diode. R beperkt de aanvaller dv / dt en R1 de ontlaadstroom van de condensator begrenst wanneer transistor Q1 wordt ingeschakeld. Deze worden gebruikt als overspanningsdempers om de spanning af te sluiten.
Omgekeerd gepolariseerd RC-snubbercircuit
Omgekeerd gepolariseerd snubbercircuit kan worden gebruikt om het omgekeerde te beperken dv / dt R1 beperkt de ontlaadstroom van de condensator.
Een niet-gepolariseerd snubbercircuit
Een niet-gepolariseerd snubbercircuit wordt gebruikt wanneer een paar schakelinrichtingen in anti-parallel wordt gebruikt. Voor het bepalen van de weerstands- en condensatorwaarden kan een eenvoudige ontwerptechniek worden gebruikt. Hiervoor is een optimaal ontwerp nodig. Daarom wordt een complexe procedure gebruikt. Deze kunnen worden gebruikt om thyristors te beschermen.
Selectie condensatoren:
Snubber-condensatoren worden blootgesteld aan hoge piek- en RMS-stromen en hoge dv / dt Een voorbeeld is het in- en uitschakelen van stroompieken in een typische RCD-snubbercondensator. De puls heeft hoge piek- en RMS-amplituden. De snubbercondensator moet aan twee eisen voldoen. Ten eerste moet de energie die is opgeslagen in de snubber-condensator groter zijn dan de energie in de inductantie van het circuit. Ten tweede zou de tijdconstante van snubbercircuits klein moeten zijn in vergelijking met de kortste verwachte tijd, meestal 10% van de op tijd. Door de weerstand effectief te laten zijn in de ringfrequentie, wordt deze condensator gebruikt om de dissipatie bij schakelfrequentie te minimaliseren. Het beste ontwerp is dat het selecteren van de impedantie van de condensator dezelfde is als die van de weerstand bij de belfrequentie.
Weerstanden selectie:
Het is belangrijk dat R in de RC-snubber een lage zelfinductie heeft. Inductantie in R zal de piekspanning verhogen en zal de neiging hebben om het doel van de snubber te verslaan. Een lage inductantie is ook wenselijk voor R in snubber, maar het is niet kritisch aangezien het effect van een kleine hoeveelheid inductantie is dat de hersteltijd van C enigszins wordt verlengd en het de piekstroom in de schakelaar bij het inschakelen zal verminderen. De normale keuze van R is meestal de koolstofsamenstelling of metaalfilm. De vermogensdissipatie van de weerstand moet onafhankelijk zijn van de weerstand R omdat het de energie dissipeert die is opgeslagen in de snubber-condensator bij elke spanningsovergang in de condensator. Als we de weerstand als de karakteristieke impedantie kiezen, wordt het rinkelen goed gedempt.
Wanneer het Quick-ontwerp wordt vergeleken met het optimale ontwerp, wordt het vereiste vermogen van de snubberweerstand verminderd. Gewoonlijk is het 'Quick' -ontwerp volledig geschikt voor het uiteindelijke ontwerp. Overgaan op de 'Optimale' -benadering is alleen mogelijk als energie-efficiëntie en beperkte afmetingen de noodzaak van een optimaal ontwerp dicteren.
Gebruik van RC Snubber Circuits:
Vanwege de functionaliteit zoals hierboven vermeld, hadden thyristors, triacs en relais snubbercircuits nodig om de spanningsstijging te regelen.
Schakelschema voor het regelen van de mate van verandering in spanning
Verder kan de dempingsfactor worden gekozen. Een hogere dempingsfactor leidt tot een kortere zwaaitijd op het oscillerende circuit. In het bovenstaande schakelschema is een snubbercircuit geplaatst om de piekspanning bij het uitschakelen te verminderen en de ring te verlichten.
