Jak wyeliminować hałas silnika prądu stałego?

Silnik prądu stałego jest podłączony do zasilania poprzez szczotkę komutatora.Kiedy prąd przepływa przez cewkę, pole magnetyczne generuje siłę, która powoduje, że silnik prądu stałego obraca się, wytwarzając moment obrotowy.Prędkość szczotkowego silnika prądu stałego osiąga się poprzez zmianę napięcia roboczego lub natężenia pola magnetycznego.Silniki szczotkowe generują dużo hałasu (zarówno akustycznego, jak i elektrycznego).Jeśli te zakłócenia nie są izolowane lub ekranowane, zakłócenia elektryczne mogą zakłócać obwód silnika, powodując niestabilną pracę silnika.Hałas elektryczny generowany przez silniki prądu stałego można podzielić na dwie kategorie: zakłócenia elektromagnetyczne i szumy elektryczne.Promieniowanie elektromagnetyczne jest trudne do zdiagnozowania, a po wykryciu problemu trudno jest go odróżnić od innych źródeł hałasu.Zakłócenia częstotliwości radiowej lub zakłócenia promieniowania elektromagnetycznego wynikają z indukcji elektromagnetycznej lub promieniowania elektromagnetycznego emitowanego ze źródeł zewnętrznych.Hałas elektryczny może wpływać na skuteczność obwodów.Hałasy te mogą prowadzić do zwykłej degradacji maszyny.

Kiedy silnik pracuje, czasami pomiędzy szczotkami a komutatorem pojawiają się iskry.Iskry są jedną z przyczyn szumów elektrycznych, zwłaszcza podczas uruchamiania silnika, a do uzwojeń przepływają stosunkowo duże prądy.Wyższe prądy zwykle powodują większy hałas.Podobny hałas występuje, gdy szczotki pozostają niestabilne na powierzchni komutatora, a sygnał wejściowy do silnika jest znacznie większy niż oczekiwano.Inne czynniki, w tym izolacja powstająca na powierzchniach komutatora, mogą również powodować niestabilność prądu.

Zakłócenia elektromagnetyczne mogą przedostawać się do elektrycznych części silnika, powodując nieprawidłowe działanie obwodu silnika i pogorszenie jego wydajności.Poziom zakłóceń elektromagnetycznych zależy od różnych czynników, takich jak typ silnika (szczotkowy lub bezszczotkowy), kształt fali napędu i obciążenie.Ogólnie rzecz biorąc, silniki szczotkowe będą generować więcej zakłóceń elektromagnetycznych niż silniki bezszczotkowe, bez względu na typ, konstrukcja silnika będzie miała duży wpływ na wyciek elektromagnetyczny, małe silniki szczotkowe czasami generują duże zakłócenia RFI, przeważnie prosty filtr dolnoprzepustowy LC i metalowa obudowa.

Kolejnym źródłem hałasu zasilacza jest zasilacz.Ponieważ rezystancja wewnętrzna zasilacza nie wynosi zero, w każdym cyklu obrotu niestały prąd silnika zostanie przekształcony w tętnienie napięcia na zaciskach zasilacza, a silnik prądu stałego będzie generowany podczas pracy z dużą prędkością.hałas.Aby ograniczyć zakłócenia elektromagnetyczne, silniki umieszcza się jak najdalej od wrażliwych obwodów.Metalowa obudowa silnika zwykle zapewnia odpowiednie ekranowanie w celu zmniejszenia zakłóceń elektromagnetycznych w powietrzu, ale dodatkowa metalowa obudowa powinna zapewniać lepszą redukcję zakłóceń elektromagnetycznych.

Sygnały elektromagnetyczne generowane przez silniki mogą również łączyć się w obwody, tworząc tak zwane zakłócenia w trybie wspólnym, których nie można wyeliminować przez ekranowanie, a które można skutecznie zredukować za pomocą prostego filtra dolnoprzepustowego LC.Aby jeszcze bardziej zredukować zakłócenia elektryczne, wymagane jest filtrowanie na zasilaniu.Zwykle robi się to poprzez dodanie większego kondensatora (np. 1000 uF i więcej) na zaciskach zasilania w celu zmniejszenia efektywnej rezystancji zasilacza, poprawiając w ten sposób reakcję przejściową, oraz stosując schemat obwodu wygładzającego filtr (patrz rysunek poniżej), aby uzupełnij przetężenie, przepięcie, filtr LC.

Pojemność i indukcyjność zwykle pojawiają się w obwodzie symetrycznie, aby zapewnić równowagę obwodu, tworząc filtr dolnoprzepustowy LC i tłumić szum przewodzenia generowany przez szczotkę węglową.Kondensator tłumi głównie napięcie szczytowe generowane przez losowe odłączenie szczotki węglowej, a kondensator ma dobrą funkcję filtrowania.Instalacja kondensatora jest zwykle podłączona do przewodu uziemiającego.Indukcyjność zapobiega głównie nagłej zmianie prądu szczelinowego między szczotką węglową a miedzianą blachą komutatora, a uziemienie może zwiększyć wydajność projektową i efekt filtrowania filtra LC.Dwie cewki indukcyjne i dwa kondensatory tworzą symetryczną funkcję filtra LC.Kondensator służy głównie do eliminacji szczytowego napięcia generowanego przez szczotkę węglową, natomiast PTC służy do eliminacji wpływu nadmiernej temperatury i nadmiernego udaru prądowego na obwód silnika.


Czas publikacji: 25 maja 2022 r