TME: Дросели на фирма KEMET от серията SC, работещи при високи температури - приложение в автомобилния сектор

Все повече автомобилни концерни използват различни устройства за високо напрежение, които имат за цел да подобрят комфорта на шофиране и цялостното използване на автомобила. Това обаче е свързано с повишена необходимост от електроенергия. Решението на този проблем не е в добавянето на нови източници на енергия (това би увеличило масата и размера на автомобила), а в по-ефективното използване на вече наличните.

Във връзка с това, повсеместно се наложи употребата на т. нар. EPC (Electronic Power Control) системи, служещи като регулатори на капацитета. Тези системи трябва да отговарят на изискванията на производителите на оригинално оборудване (OEM) за автомобилния сектор в областта на електромагнитните смущения (EMI), за да не нарушават работата на другите устройства, монтирани в превозното средство.

Именно с тази цел се използват дросели, които изравняват нарушенията и заглушават шумовете, възникващи по време на работа на устройството. Материалът за изработка е от ключово значение за съответствието на дроселите със стандартите в областта на електромагнитните смущения по отношение на теглото и размерите. Ето защо научноизследователските и развойни усилия бяха насочени към създаването на нови дроселни ядра, които позволяват производството на по-малки, по-евтини и най-важното – по-ефективни продукти.

В резултат бе разработен материалът 7HT, използван в дроселите серия SC на фирма KEMET и други продукти, изработени по специална поръчка. В сравнение с предишната версия (5HT), той осигурява с 40% по-добро заглушаване на звука при същите параметри на устройството (преди всичко – при същия размер). В зависимост от изискванията на клиентите, фирма KEMET е в състояние да адаптира този параметър към нуждите на конкретния проект. Ефективността е гарантирана при температури до 150°C, което прави решението изключително подходящо за интегриране в превозните средства – близо до двигателите им, в постояннотоковите преобразуватели с висока мощност или в преобразувателите, които представляват елементи на задвижващата система.

Дросели, работещи в общ и диференциален режим

Дроселът се състои от феромагнитно, тороидално ядро, върху което е навита жица. Съгласно закона на Фарадей за електромагнитната индукция, токовият поток се генерира от магнитното поле, а способността за образуването му (индуктивността) се измерва в Хенри [H]. Всяко променливо магнитно поле поражда променлива електромоторна сила във веригата, т.е. ток, протичащ в обратна посока (противоположна на първоначалната).

Електромагнитни смущения се причиняват при превключване на полупроводникови елементи, при по-висока честота те въвеждат магнитното поле и потока на магнитната индукция в материала, което се изразява в магнитни загуби и повишаване на температурата на магнитния материал. Енергията на електромагнитна индукция се преобразува в топлина и се филтрира от електропроводи.

При диференциалните дросели жицата е навита само от едната страна, поради което, независимо от посоката на протичащия ток, смущенията се филтрират от преобразуващия ток до магнитна енергия и в резултат на това се преобразуват в топлина. Въпреки че шумовете се поглъщат както при по-високи, така и при по-ниски честоти, захранването с постоянно или променливо напрежение генерира постоянно магнитно поле и загуби и изисква материали с висока способност за насищане. Ето защо обикновено се използват железни ядра и други материали с висока наситеност.

По друг начин изглежда ситуацията в дроселите, работещи в общ режим - там вместо една има две намотки с противоположни потоци на електромагнитна индукция, които взаимно се изключват. Това означава, че само интерферентният ток (общият ток) генерира поток на електромагнитна индукция и причинява повишаване на топлината в материала.

Достатъчно е възможностите за насищане да са толкова високи, колкото интерферентният ток. В зависимост от характеристиката на смущенията, те биват описвани като асиметрични смущения, които изискват дросели, работещи в диференциален режим или кондензатори Y, и като симетрични смущения, които налагат използването на дросели, работещи в общ режим или кондезатори X.

Предлаганите от фирма KEMET дросели в повечето случаи работят в общ режим - и са изключително подходящи навсякъде, където е необходимо да бъдат отстранени шумовете и свързаните с тях електромагнитни смущения. В зависимост от продукта, диференциалната работа на дросела, работещ в общ режим, може да бъде използвана за проектиране на дросели в двоен режим, които съчетават в себе си двата вида заглушаване. Благодарение на използвания материал 7HT тяхната ефективност се увеличава значително, а размерът намалява.

Магнитна пропускливост на феритния материал

За да се постигне ефективно намаляване на шума, е важно материалът да бъде избран съгласно целевата честотна лента. В зависимост от магнитната пропускливост, даденият феритен материал ще бъде ефективен в определен честотен диапазон. Цинково-мангановите материали, характеризиращи се с по-висока магнитна пропускливост, са ефективни при по-нисък честотен диапазон, а цинково-никеловите материали с по-ниска магнитна пропускливост работят по-добре в по-високи честотни диапазони.

Условия на средата и работа на дросела

Огромно предимство на дроселите с ядро от материал тип 7HT е възможността за работа при голямо токово натоварване (дори до 25 ампера). Условията на работа на такъв тип дросели се определят от:

• Максималната температура на средата (в нашия случай това е 150°C);
• Изискванията за изолация във връзка със захранващото напрежение и изискванията на OEM;
• Температурните скокове, предизвикани от загубата на мощност на дросела.

Дроселите с ядро от материал тип 7HT са по-малки от тези с ядро тип 5HT, поради което повече са изложени на въздействието на околната среда. Дроселите от серия SC, които се предлагат в офертата на фирма KEMET, могат да бъдат адаптирани към конкретните нужди на потребителя. Това значително улеснява по-широката употреба при тежки експлоатационни условия, например в двигателните системи. За автомобилни приложения дроселите от тези серии се предлагат само във версия, адаптирана към индивидуалните нужди на клиента. За да могат проектните специфики и разходите за разработка да бъдат достъпни за клиентите, работата по отделни проекти е свързана с дадени количествени условия.
Повече информация за дроселите марка KEMET можете да намерите на страницата на дистрибутора - tme.eu.

www.tme.eu