česky english Vítejte, dnes je sobota 16. listopad 2019

Použití tlumivek KEMET řady SC pracujících při vysokých teplotách v automobilovém průmyslu

02.10. 2019 | Součástky - novinky
Autor: TME
01.png

Stále více automobilových koncernů přistupuje k používání různých vysokonapěťových zařízení, jejichž cílem zlepšení pohodlí při řízení nebo obecně používání vozidla. S tím se však pojí zvýšená potřeba další elektřiny. Řešením není přidání nových zdrojů energie (to zvyšuje hmotnost a velikost vozidla), ale efektivnější využití těch už používaných.

Proto začalo být běžné nasazovat systémy EPC (Electronic Power Control) jako regulátory výkonu. Tyto systémy musí splňovat požadavky výrobců originálního vybavení automobilů (OEM) pro EMI, aby nenarušovaly práci ostatních zařízení instalovaných ve vozidle. Právě proto se používají tlumivky snižující rušení a potlačující šum generovaný v důsledku provozu zařízení. Materiálové možnosti mají zásadní význam pro soulad s předpisy EMI a danými cílovými hodnotami týkajícími se prostoru a hmotnosti. Proto bgyly provedeny výzkumné a vývojové práce vedoucí k vytvoření materiálu pro výrobu jader tlumivek, jejichž účelem je získat menší, levnější a hlavně efektivnější výrobky.

Výsledkem je materiál 7HT používaný v tlumivkách řady SC firmy KEMET a dalších výrobcích vyráběných na zakázku. Ve srovnání s předchozí verzí (5HT) poskytuje o 40 % lepší potlačení šumu při stejných parametrech zařízení - jde hlavně o jeho velikost. Podle požadavků zákazníka je firma KEMET schopna tento parametr přizpůsobit potřebám konkrétního projektu. Účinnost je udržována při teplotách až 150 °C, díky čemuž je toto řešení ideální pro použití například ve vozidlech, v blízkosti jejich motorů nebo u vysoce výkonných stejnosměrných měničů nebo měničů, které jsou součástí pohonných systémů.

Tlumivky pracující ve společném a diferenciálním režimu

Tlumivka se skládá z feromagnetického toroidního jádra, na které je navinut drát. Podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce proudový tok generuje magnetické pole a schopnost jej vytvořit je udávána v jednotkách s názvem henry [H]. Každé střídavé magnetické pole v obvodu způsobuje vznik proměnné elektromotorické síly, tj. proudu protékajícího v opačném směru (oproti původnímu). Elektromagnetické rušení způsobené přepínáním polovodičových prvků při vyšší frekvenci zavádí do materiálu magnetické pole a tok magnetické indukce, což se promítá do magnetické ztráty a zvýšení teploty magnetického materiálu. Energie EMI je přeměňována na teplo a filtrována z elektrického vedení.

V diferenciálních tlumivkách je drát navinut pouze na jedné straně, což znamená, že bez ohledu na směr proudu bude interference filtrována převáděným proudem na formu magnetické energie a - v důsledku toho - na teplo. Přestože je šum absorbován rovnoměrně ve vyšších a nižších frekvenčních rozsazích, napájení stejnosměrným nebo střídavým napětím vytváří nepřetržité magnetické pole spolu se ztrátami, a vyžaduje materiály s vysokou saturační schopností - obvykle se používají železná jádra a jiné vysoce saturační materiály.

kemet-sc

Jinak je tomu u tlumivek pracujících ve společném režimu - namísto jedné jsou tam navinuty dvě cívky s opačnými toky elektromagnetické indukce, které se vzájemně vylučují. To znamená, že pouze interferenční proud, společný proud, vytváří magnetický tok a způsobuje, že v materiálu vzrůstá teplo. Stačí to, že možnosti nasycení budou stejně vysoké jako rušivý proud. V závislosti na vlastnostech je rušení popisováno jako asymetrické, vyžadující tlumivky pracující v diferenciálním režimu nebo kondenzátorů Y, a symetrické, vyžadující použití tlumivek pracujících ve společném režimu nebo kondenzátorů X. Tlumivky nabízené společností KEMET fungují většinou ve společném režimu - jsou ideální všude tam, kde je třeba odstranit šum a související elektromagnetické rušení. V závislosti na výrobku lze diferenciální chování (únik) tlumivky pracující ve společném režimu použít k návrhu tlumivek s dvojitým režimem, které kombinují oba typy tlumícího chování. Díky použití materiálu 7HT se jejich účinnost výrazně zvyšuje a velikost zmenšuje.

Magnetická propustnost feritového materiálu 

Pro dosažení účinné redukce šumu je důležité vybrat materiál podle cílového frekvenčního pásma. Podle své magnetické permeability bude daný feritový materiál účinný v určitém frekvenčním pásmu. Zinko-manganové materiály s vyšší magnetickou permeabilitou jsou účinné v nižším frekvenčním rozsahu, zatímco nikl-zinkové materiály s nižší magnetickou permeabilitou fungují lépe ve vyšších frekvenčních rozsazích.

Okolní podmínky a práce tlumivky 

Velkou výhodou tlumivek s jádrem z materiálu 7HT je schopnost pracovat při vysokém proudovém zatížení (až 25 A). Provozní podmínky takové tlumivky jsou určeny:

  • maximální okolní teplotou (v našem případě 150 °C)
  • izolačními požadavky kvůli napájecímu napětí a požadavkům na OEM
  • teplotními skoky způsobenými ztrátou výkonu tlumivky 

Tlumivky s jádrem vyrobeným z materiálu 7HT jsou menší než tlumivky s jádrem 5HT, takže jsou více vystaveny podmínkám prostředí. Tlumivky řady SC dostupné v nabídce firmy KEMET lze přizpůsobit specifickým potřebám uživatele. To výrazně usnadňuje širší použití v náročných provozních podmínkách, například v motorových systémech. Pro automobilové aplikace jsou tlumivky z těchto řad k dispozici pouze ve verzi přizpůsobené individuálním potřebám zákazníka. Aby projekty a náklady na vývoj byly pro zákazníky dostupné, práce na jednotlivých projektech vyžaduje určité množstevní podmínky. Více informací o tlumivkách značky KEMET najdete na webových stránkách distributora - tme.eu.

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik