La creciente densidad de potencia de las máquinas industriales aumenta el riesgo de trampas espurias, sobrecalentamiento y fallas catastróficas, que pueden conducir al cierre de toda la línea de producción.Reducir estos riesgos y cumplir los requisitos de eficienciaLos diseñadores necesitan resistencias que puedan manejar una variedad de problemas.y otros necesitan proporcionar una disipación de calor confiable en una caja compacta.
En resumen, la selección de resistencias adecuadas se ha convertido en un paso clave en el diseño de sistemas de accionamiento de motores industriales fiables.
Este trabajo se centra en los desafíos que enfrentan los diseñadores de maquinaria industrial y las ventajas de la tecnología de resistencia correspondiente.seguido por resistencias representativas en la extensa línea de productos de Ohmate, que los diseñadores pueden utilizar para abordar en los escenarios comunes de frenado y protección transitoria.
Absorción de energía de impulso para la limitación de corrientes de sobretensiones y protección contra ellas
Los motores industriales a menudo exponen las resistencias a eventos transitorios de alta energía.el condensador de bus de CC presenta un estado de cortocircuito cercano a la fuente de alimentaciónSi no hay una resistencia de limitación de corriente en el circuito de precarga, este pico puede desencadenar la protección aguas arriba o dañar el IGBT de la unidad.
Las demandas de pulso de alta energía similares ocurren en la absorción de energía de falla, circuito de palanca y niveles de protección de la fuente de alimentación.la resistencia debe absorber pulsos de energía cortos pero grandes sin degradación mecánica y poder repetir este proceso durante varios ciclos de funcionamiento.
Las resistencias compuestas cerámicas de la serie PulsA de Ohmate están diseñadas específicamente para este propósito.reducir el riesgo de fatiga por plomo que podría causar daños a las resistencias convencionales de heridasEsta construcción no inductiva también ayuda a reducir los picos de voltaje espurios durante los transitorios de corriente rápida, que son muy útiles en circuitos de protección donde el borde del interruptor puede ser empinado.
La serie A cubre valores de resistencia de 1,0 Ohm a 15 k Ohm, potencias nominales continuas de 2,0 W a 5,5 W, tensiones nominales de impulso de 1000 V a 2500 V,y capacidad de energía de un solo pulso de 250 J a 2800 JEste rango permite a los diseñadores seleccionar y ajustar las características de voltaje y energía del bus de un circuito de protección particular.
Por ejemplo, el 3.3 Ω AY33GKE (Figura 1) limita la corriente de sobretensiones máximas en un bus típico de 600 VDC a aproximadamente 180 A (I=V/R), dependiendo de la impedancia y la capacitancia del sistema.Esta corriente es lo suficientemente alta como para cargar rápidamente el banco del condensador y lo suficientemente baja como para proteger el contactor aguas arriba y IGBTLa tensión nominal de impulso de 2000 V proporciona un margen muy superior al de la tensión del bus industrial estándar, mientras que la tensión de energía nominal de monopulso de 1400 J proporciona un margen suficiente para ciclos de carga típicos.
Imagen de la resistencia Ay33GKE de Ohmite
Figura 1: La resistencia AY33GKE utiliza una estructura cerámica del cuerpo para absorber hasta 1400 J de energía de monopulso.
Se observa que la potencia nominal continua del AY33GKE es de sólo 4,5 W, pero esto es suficiente para la aplicación transitoria objetivo.la resistencia se pasa por alto y no se requiere disipación de energía.
Freno dinámico de baja inductancia en carcasa de accionamiento compacta
Cuando el VFD desacelera el motor, el motor actúa como un generador y alimenta la energía regenerada al bus de CC.El circuito de chopper desvía esta energía a la resistencia de freno a alta frecuencia haciendo y rompiendo corrientesSi la resistencia del freno tiene una inductancia parasitaria significativa, estas transiciones rápidas de corriente producirán picos de voltaje que pueden dañar el IGBT del helicóptero.Los gabinetes de control modernos se están volviendo cada vez más pequeños, dejando cada vez menos espacio físico para la voluminosa caja de resistencia de enfriamiento por convección.
Las resistencias planas de película gruesa TAP800 resuelven estos dos problemas.Sus elementos de resistencia están construidos sobre un sustrato cerámico de alta alumina y la metalización inferior permite una transferencia de calor eficienteEl perfil plano transfiere el calor directamente al chasis o a la placa fría.que permitan el frenado dinámico de alta potencia en cámaras donde no se pueden instalar resistencias de enfriamiento por convección convencionalesEsta configuración plana también minimiza la inductancia y la capacitancia parasitaria, lo que resulta en un rendimiento estable cuando se somete a cargas de pulso de alta frecuencia.
La serie TAP800 cubre una gama de resistencias de 1 Ω a 10 k Ω con una potencia nominal continua de 800 W para todos los modelos con una disipación térmica adecuada.
Un ejemplo típico es el TAP800K390E (Figura 2). Tiene un valor de resistencia de 390 Ω y una tasa de disipación de potencia continua de 800 W cuando se monta en radiadores refrigerados por líquido o aire.La especificación crítica para el frenado dinámico es su inductancia de 80 NH, lo que garantiza que los interruptores IGBT de alta velocidad no induzcan transientes de voltaje perturbadores en ambos extremos del circuito del helicóptero.
Imagen del resistor plano de película gruesa Ohmate TAP800K390E
Figura 2: TAP800K390E es una resistencia planar de película gruesa diseñada para el enfriamiento por conducción.
El TAP800K390E también proporciona un aislamiento eléctrico robusto entre el bus de corriente continua activa y la superficie de montaje conectada a tierra.y el valor nominal de la descarga parcial es de 4 kVRMS, siempre que la descarga parcial sea inferior a 10 Picocoulómetros (pC), por lo que se puede lograr una fiabilidad a largo plazo.Estas especificaciones aseguran que el aislamiento pueda soportar tensiones repetitivas de alto voltaje y transientes de conmutación típicos de las unidades industriales modernas sin deterioro con el tiempo.
Frenos dinámicos de trabajo pesado para cargas de inercia altas
Algunas aplicaciones de propulsión por motor ponen menos énfasis en el embalaje compacto que en el manejo de energía pura.La reducción de la carga en estas aplicaciones obliga al motor a actuar como un generador que alimenta grandes cantidades de energía cinética a la unidadEn estos casos, la resistencia del freno debe ser capaz de soportar fuertes sobretensiones y enfriarse rápidamente entre ciclos para evitar la acumulación de calor.
Las resistencias de la serie Corrib 280 de Ohmiti están diseñadas para esta tarea de alta corriente y baja resistencia.La serie se forma mediante el enrollamiento de cables de resistencia corrugados alrededor de un núcleo cerámico tubular y fusionándolos y fijándolos con un recubrimiento de esmalte vítreoEsta estructura tiene varias funciones: los cables de resistencia corrugados aumentan la superficie y aceleran la disipación de calor;El núcleo cerámico y el revestimiento de esmaltes mejoran la durabilidad mecánica y promueven una transferencia de calor eficienteEl núcleo hueco permite que el aire fluya a través del cuerpo de la resistencia para el enfriamiento pasivo.
La potencia nominal continua de la serie Corrib280 oscila entre 35 vatios y 1500 vatios, y el valor de resistencia del modelo de 300 vatios es tan bajo como 0,10 Ω.Esto le da al diseñador una considerable flexibilidad para hacer coincidir las resistencias a la tensión de bus específica, frenando las limitaciones de corriente y espacio físico.
Un ejemplo representativo es el C300KR50E (Figura 3). Tiene un valor de resistencia de 0,5 Ω y un valor de aire libre continuo de 300 W.la sobrecarga nominal de la serie Corrib280 es 10 veces la potencia nominal durante 5 segundos (s)Para el C300KR50E, esto corresponde a pulsos de corta duración de hasta 3000 W.