O que é um amortecedor e por que você precisa de um em seus sistemas elétricos?

Este artigo investiga o importante papel dos desprezíveis nos sistemas elétricos, explicando como eles funcionam, o impacto dos transientes de tensão, os diferentes projetos e materiais usados ​​para desprezos e suas aplicações em vários setores.Compreender como os desprezíveis funcionam e como usá -los, engenheiros e técnicos podem proteger melhor seus sistemas dos efeitos nocivos dos transientes, garantindo que suas configurações elétricas durem mais e funcionem de maneira confiável.

Catálogo

Figura 1: Circuito de amortecimento simples

Importância de desprezados em sistemas elétricos

Os desprezos são circuitos especiais feitos de resistores, capacitores e, às vezes, diodos.Seu principal trabalho é controlar mudanças repentinas na tensão e corrente, conhecidas como transientes.Esses transientes podem ocorrer quando você liga ou desligando os dispositivos elétricos, ou devido a distúrbios externos, como raios ou alterações de carga.Sem desprezadores, essas mudanças repentinas podem danificar os componentes, causar interferência eletromagnética ou levar a falhas do sistema.

Picos de tensão de domínio

Os picos de tensão são surtos repentinos que podem exceder o que os componentes podem suportar, possivelmente causando quebras ou arcos de isolamento.Snubbers, particularmente aqueles com resistores e capacitores (Snubbers RC), absorvem e dissipam essa energia extra, reduzindo o impacto dos espigões.

Figura 2: picos de tensão

Redução de oscilações

Os eventos de comutação podem criar oscilações devido a interações entre elementos indutivos e capacitivos.Os desprezíveis ajudam a acalmar essas oscilações, tornando o sistema mais estável e as formas de onda mais suaves.

Melhorando o desempenho da comutação

Dispositivos como tiristores, transistores e relés têm um desempenho melhor com os desprezíveis.Esses circuitos reduzem os tempos de comutação e reduzem o desgaste, o que ajuda os dispositivos a durar mais.

Aumente a compatibilidade eletromagnética (EMC)

Ao gerenciar tensões e oscilações transitórias, os desprezantes reduzem as emissões eletromagnéticas.Isso é importante para atender aos padrões EMC, garantindo que os dispositivos funcionem corretamente em ambientes elétricos barulhentos.

Alguns desprezos incluem diodos para se proteger contra situações de sobrecorrente.Esses componentes protegem peças eletrônicas sensíveis de fluxos de corrente alta inesperados, mantendo o sistema seguro e som.

Figura 3: RC Sobbber com e sem

Entendendo transientes de tensão

Transientes de tensão, ou picos de tensão repentina, são mudanças breves, mas intensas, nos circuitos elétricos.Eles acontecem rapidamente, com duração de microssegundos a milissegundos, e podem subir para milhares de volts, muito além da faixa de tensão normal.

Figura 4: picos de tensão e transientes

Causas de transientes de tensão

Eventos de comutação: operação de máquinas pesadas, comutação elétrica do circuito ou alterações repentinas de carga podem desencadeá -las.A comutação rápida altera o fluxo de corrente abruptamente, causando tensões transitórias devido aos elementos indutivos e capacitivos do circuito.

Greves de raios: Greves de raios diretos ou próximos introduzem transientes de alta energia em sistemas de energia por meio de indução eletromagnética ou condução direta.

Descarga eletrostática: A liberação repentina da eletricidade estática gera picos de tensão transitória, especialmente em ambientes eletrônicos sensíveis.

Falhas na linha de energia: eventos como snaps de linha ou falhas de isolamento causam alterações abruptas de tensão, levando a transientes.

Efeitos dos transientes de tensão

Tópico	Detalhes
Efeitos prejudiciais no equipamento	Breakdown de isolamento: Altas tensões transitórias podem exceder a tensão de quebra do isolamento, causando danos permanentes.
	Falha do componente: Dispositivos semicondutores, como transistores e diodos, são particularmente vulnerável.As tensões transitórias podem exceder suas classificações, causando falha ou degradação a longo prazo.
	Corrupção de dados: Nos sistemas digitais, as tensões transitórias podem causar falhas e erros, liderando para perda de dados ou mau funcionamento do sistema.
Necessidade de medidas de proteção	Protetores de surto: Esses dispositivos bloqueiam ou curtos para aterrar quaisquer tensões indesejadas acima de um cofre limite.
	Transformadores de isolamento: Fornecer isolamento galvânico da fonte de alimentação principal, limitando a passagem de transientes.
	Aterramento e vínculo adequados: Sistemas de aterramento eficazes dissipam as tensões transitórias com segurança para a Terra.

Conseqüências de ignorar picos de tensão transitória

Tempo de inatividade do sistema: as falhas frequentes do equipamento levam a interrupções não planejadas e tempo de inatividade dispendioso, interrompendo as operações e serviços comerciais.

Custos de manutenção aumentados: substituindo regularmente os componentes danificados e o aumento das atividades de manutenção pode aumentar os custos operacionais.

Riscos de segurança: há um risco maior de incidentes de incêndio e choque elétrico, apresentando sérias ameaças à segurança ao pessoal e à propriedade.

Diferentes projetos de amortecedores e seus materiais

Figura 5: Snubbers hidráulicos

Desprezadores hidráulicos

Os desprezos hidráulicos usam fluido para controlar o movimento.No interior, um pistão se move dentro de um cilindro cheio de líquido hidráulico.Durante as condições normais, o pistão desliza suavemente, permitindo pequenos movimentos.Quando um choque atinge, as válvulas diminuem o fluido, absorvendo a energia.

Materiais utilizados:

• Aço forte ou aço inoxidável para resistência de alta pressão

• Nitrila ou poliuretano durável, flexível em diferentes temperaturas

• óleos à base de silicone, estáveis ​​em diferentes temperaturas

Figura 6: amortecedor mecânico

Desprezadores mecânicos

Os desprezos mecânicos usam engrenagens ou molas para resistir a movimentos rápidos.Você pode ajustar a resistência deles, tornando -os ótimos onde os fluidos hidráulicos não são adequados.

Materiais utilizados:

• Aço endurecido ou ligas resistentes para durabilidade

• Aço cromo-vanádio de alto grau, conhecido por sua força e resiliência

Desprezadores viscoelásticos

Os desprezos viscoelásticos combinam propriedades viscosas e elásticas para absorver vibrações.Eles são perfeitos para amortecer vibrações em uma ampla gama de frequências.

Materiais utilizados:

• Polímeros viscoelásticos como poliuretano ou borracha de silicone, que absorvem e liberam energia deformando e retornando à forma

Snubbers de atrito

O atrito despreza amortece o movimento através do atrito entre as superfícies.O nível de amortecimento depende de uma mola ou mecanismo que mantém o contato da superfície.

Materiais utilizados:

• Feito de compósitos ou ligas de metal para o equilíbrio certo de atrito e durabilidade

• Aço de alta resistência para força consistente por longos períodos

Desprezadores pneumáticos

Os desprezos pneumáticos são como hidráulicos, mas usam ar ou gás em vez de líquido.Eles são usados ​​onde uma operação limpa é necessária ou onde vazamentos de líquidos hidráulicos seriam um problema.

Materiais utilizados:

• Feito de compósitos de alumínio ou leve para reduzir o peso

• Elastômeros especializados projetados para durar e lidar com a expansão e contração de gás

Tipos de desprezo

Snubbers de diodo

Os desprezadores de diodo são como os heróis desconhecidos do mundo eletrônico, especialmente quando se trata de gadgets com motores, transformadores e bobinas de revezamento.Esses caras pequenos realmente brilham em circuitos de corrente direta (DC), onde é super importante manter as coisas funcionando sem problemas sem picos de tensão irritante ou ruído elétrico irritante.Eles são como os guarda -costas para seus eletrônicos sensíveis, certificando -se de que nada fique frito e que tudo dure mais.Isso é necessário em eletrônicos de potência com dispositivos de comutação, como tiristores, transistores e triacs.

As unidades de motor CC impedem que os motores deem um chute desagradável quando desligados, as fontes de alimentação param de irritar o Overshoots e tocando na troca de transistores para manter tudo estável, e os circuitos inversores gerenciam soluços durante eventos de comutação em configurações de energia renovável, como painéis solares e turbinas eólicas.

Figura 7: Diodo amortecedor

Como os desprezos do diodo funcionam

Imagine que você tem um indutor, um componente no seu circuito, que tende a resistir a mudanças repentinas na corrente.Quando a corrente que flui através de um indutor é subitamente interrompida, o indutor gera um pico de alta tensão.

Quando você desliza um interruptor (que pode ser um transistor, relé ou qualquer outro dispositivo de comutação) que controla a corrente através do indutor, o indutor tenta manter o fluxo de corrente.Isso se deve à propriedade dos indutores, que resistem às mudanças na corrente.

Essa interrupção repentina no fluxo de corrente causa um pico de alta tensão através do indutor.Esse pico pode ser alto o suficiente para danificar outros componentes no circuito.Para proteger o circuito desse pico de alta tensão, um diodo é colocado através do indutor.Em condições normais, esse diodo está em viés reverso e não conduz a corrente.

No entanto, quando ocorre o pico de alta tensão, o diodo fica com tendencioso.Isso significa que a tensão no diodo é suficiente para permitir que a corrente flua através dela.O diodo fornece um caminho para a corrente gerada pelo indutor fluir.Isso ajuda a dissipar a energia armazenada no indutor gradualmente.

Como resultado, o pico de alta tensão é atenuado, protegendo os componentes do circuito contra possíveis danos.A energia armazenada no indutor é liberada com segurança através do diodo, permitindo que o sistema se estabilize.

Prós e contras dos desprezíveis de diodo

	Descrição
Prós	Proteção de pico: eles prendem a tensão picos, mantendo seus semicondutores seguros.
	Controle de ruído: eles reduzem a eletromagnética interferência (EMI) e ruído de paradas repentinas.
	Fácil e barato: design simples, fácil de fazer, e amigável ao orçamento.
Contras	Lento em situações rápidas: elas são um pouco lento em circuitos de alta velocidade, que podem desacelerar as coisas.
	Acúmulo de calor: eles ficam quentes ao trabalhar, então Você precisa gerenciar o calor.
	Fixação de tensão fixa: eles apenas prenderem um Defina a tensão, que pode não funcionar para todas as situações.

RC Snubbers

Um amortecedor RC é composto de um resistor (R) e um capacitor (C).É usado para gerenciar mudanças elétricas repentinas nos circuitos.Quando um interruptor como um relé, transistor ou tiristor abre ou fecha, o amortecedor suaviza a tensão resultante e os picos de corrente.O capacitor absorve essas mudanças repentinas e o resistor dissipa a energia absorvida como calor.Esse processo ajuda a proteger os componentes sensíveis e garante que o circuito funcione com mais problemas.

Figura 8: RC Sobbber

Onde os desprezíveis do RC são usados?

Os reflexos de RC são encontrados nos circuitos CA e CC, de máquinas industriais a eletrônicos cotidianos.

Circuito Tipo	Função	Descrição
Circuitos CA.	Redução do ruído	Reduz a interferência eletromagnética (EMI) e interferência de radiofrequência (RFI) causada por dispositivos como motores e transformadores.
	Melhorando a qualidade da energia	Minimiza picos de tensão, entregando melhor Qualidade de energia para eletrônicos sensíveis.
	Proteção à chave	Impede o desencadeamento falso de picos de tensão Quando usado com dispositivos como tiristores e triacs.
CIRCUITOS DC	Protegendo conversores de energia	Dispositivos semicondutores de escudos no poder conversores de picos de tensão prejudiciais.
	Estabilizar circuitos PWM	Reduz a tensão superando e tocando Controladores de modulação de largura de pulso (PWM) e acionamentos de motor CC, melhorando confiabilidade e desempenho.

Prós e contras dos desprezíveis do RC

	Descrição
Prós	Design simples: fácil de adicionar a diferentes circuitos.
	Econômico: barato de fazer, o que é ótimo para produção em massa.
	Versátil: pode ser usado em AC e CC circuitos e em vários níveis de tensão.
Contras	Velocidade limitada: eles podem não lidar muito picos rápidos ou de alta tensão bem, tornando-os menos adequados para alta velocidade Aplicações.
	Dissipação de calor: o resistor libera energia como calor, que pode ser um problema em pequenos dispositivos.
	Necessidade de ajuste: trabalhar de maneira eficaz, o Os valores de resistor e capacitor devem ser cuidadosamente selecionados para cada Aplicação, que pode torná -los menos flexíveis do que soluções mais adaptativas.

Desprezadores de estado sólido

Os desprezadores de estado sólido são importantes nos circuitos eletrônicos porque protegem peças delicadas de picos e picos de tensão repentinos.Eles gerenciam energia extra, absorvendo -a ou redirecionando -a durante eventos como alternar ou desativar um dispositivo ou durante ocorrências inesperadas, como ataques de raios ou surtos de energia.

Você geralmente encontrará esses desprezíveis colocados em um interruptor (como um transistor ou revezamento) ou componentes quase sensíveis.Quando ocorre um pico de tensão prejudicial, o amortecedor entra em ação, enviando o excesso de tensão para o chão ou transformando -o em calor.Isso mantém a tensão em um nível seguro, protegendo os componentes mais adiante.

Figura 9: amortecedor de estado sólido

Tipos de desprezadores de estado sólido

• Varistores

Varistores, ou "resistores de variáveis ​​de tensão", altera a resistência à tensão aplicada.Feito de materiais de óxido de metal, eles protegem os circuitos contra picos de alta tensão.Quando a tensão fica muito alta, a resistência do varistor cai muito, deixando -a absorver e dissipar a energia extra como calor, que protege o circuito.

• Diodos Zener

Os diodos de Zener permitem que a corrente flua na direção inversa quando a tensão ultrapassa um certo nível, chamado de tensão Zener.Ao contrário dos diodos regulares, que bloqueiam a corrente reversa, os diodos Zener conduzem ao contrário em uma tensão específica.Isso os torna ótimos para regulamentação de tensão e proteção de excesso de tensão, quando o fixamento preciso da tensão necessário.

Comparando o desempenho e a adequação

Categoria	Varistores	Zener Diodos
Desempenho	Ideal para lugares com tensão grande frequente picos.	Ofereça fixação precisa de tensão.
	Lidar com o maior poder de energia e absorver mais energia do que diodos zener.	Perfeito para proteger eletrônicos sensíveis.
	Responda mais lento que os diodos Zener.	Responda mais rápido que os varistores.
	Vista -se com o tempo à medida que absorvem energia.	Não se degradam muito com o tempo.
Adequação em diferentes sistemas	Melhor para ambientes de alta energia, como o poder grades ou fábricas.	Melhor para sistemas que precisam de rápido e confiável Supressão de tensões transitórias.
	Exemplos: Fontes de alimentação industrial, carro Sistemas elétricos, eletrônicos de consumo.	Exemplos: equipamento de comunicação, precisão instrumentos.
	Eficaz na redução de riscos de grandes, picos de tensão imprevisíveis.	Funcionar bem em ambientes de baixa energia com Pequenos picos de tensão.

Aplicações desprezíveis nas indústrias

• usinas nucleares

Os desprezos RC (Capacitor resistor) são bons em usinas nucleares para proteger engrenagens elétricas de surtos poderosos durante interrupções do circuito, nos disjuntores.Por exemplo, na estação de geração nuclear de Palo Verde, no Arizona, os desprezíveis protegem os sistemas elétricos durante terremotos e outras interrupções operacionais.Eles absorvem a energia desses eventos, mantendo os componentes elétricos funcionando e seguros.

• Linhas de transmissão de alta tensão

Os reflexos de RC também são úteis em sistemas de transmissão de alta tensão para proteger contra danos causados ​​por raios e comutação.Um exemplo é o Pacific Intertie, um sistema de transmissão de corrente direta de alta tensão (HVDC) nos EUA aqui, os desprezíveis defendem conversores e transformadores de picos de tensão repentina, aumentando a confiabilidade e a eficiência da transmissão de energia de longa distância.

• Construção da ponte

Os desprezos mecânicos ajudam a controlar os movimentos na construção de pontes causados ​​por calor, vento e terremotos.A ponte Akashi Kaikyo no Japão, a mais longa ponte de suspensão do mundo, usa desprezos hidráulicos para lidar com as enormes forças da atividade eólica e sísmica.Esses dispositivos ajudam a manter a ponte estável e durável.

• Máquinas industriais

Nas indústrias pesadas, os desprezos mecânicos são bons para turbinas e grandes fãs industriais.Na represa Hoover, as turbinas são equipadas com desprezo para reduzir as vibrações e os choques.Isso é usado para estender a vida útil das máquinas, reduzir os custos de manutenção e evitar soluços operacionais.

• Aeroespacial

No aeroespacial, os desprezantes absorvem choques e vibrações durante momentos como lançamento e reentrada.O ônibus espacial, por exemplo, usou os desprezos para proteger suas peças internas e carga útil de danos durante condições extremas.Esses dispositivos são obrigatórios para manter intactas a estrutura e operações do ônibus espacial sob intenso estresse.

Como usar um amortecedor?

Etapa 1: determine se você precisa de um amortecedor

Primeiro, descubra se o seu circuito exige um amortecedor.Os desprezos são úteis em circuitos com cargas indutivas, como motores, solenóides ou transformadores, além de trocar dispositivos como tiristores, triacos ou transistores que produzem picos de tensão quando desligados.

Etapa 2: escolha o tipo de amortece

Selecione o amortecedor apropriado para o seu circuito.Um amortecedor RC (capacitor de resistor) é ótimo para reduzir os oscilações e parar picos de tensão.Para proteger os diodos em retificadores e o gerenciamento de picos de tensão e corrente, é ideal um amortecedor de RCD (resistor-capacitor-diodo).

Etapa 3: selecione valores de componentes apropriados

Escolha os valores corretos para os componentes.O resistor (R) dissipa a energia e controla o tempo do circuito RC; portanto, selecione -o com base nas necessidades de dissipação de energia.O capacitor (c) absorve a energia do pico de tensão; portanto, escolha -o com base no pico máximo de tensão e nas características de carga.Para o diodo (D em Snubbers RCD), verifique se ele pode lidar com tensões reversas de pico e corrente para a frente sem danos.

Etapa 4: integrar o amortecedor no circuito

Coloque o amortecedor próximo à fonte de pico de tensão, nos terminais de interruptor ou relé.Garanta conexões seguras e use a fiação adequada para evitar resistência ou indutância adicional que possam afetar o desempenho.

Etapa 5: teste o circuito

Após a instalação, teste o circuito em condições normais.Verifique se há desaceleração reduzida nos contatos do comutador, níveis de ruído mais baixos nas linhas de sinal e energia e tensão estabilizada e formas de onda de corrente em um osciloscópio.

Etapa 6: Manutenção

Inspecione regularmente os componentes de amortecedores quanto a desgaste ou danos, como capacitores abaulados ou resistores descoloridos.Se o amortecedor não estiver funcionando corretamente, verifique se os valores dos componentes são calculados e instalados com precisão, substitua as peças desgastadas e verifique se o amortecedor está posicionado corretamente no circuito.

O uso de um amortecedor pode proteger componentes sensíveis, reduzir a interferência eletromagnética (EMI) e melhorar a estabilidade e a eficiência de seus sistemas elétricos.Sempre verifique as folhas de dados do fabricante e considere os detalhes do seu circuito ao projetar e usar um amortecedor.

Conclusão

A incorporação de desprezo ao sistema elétrico ajuda a melhorar a confiabilidade e a longevidade.Os desprezíveis controlam picos de tensão, reduzem oscilações, aprimoram o desempenho da comutação e melhoram a compatibilidade eletromagnética, oferecem proteção contra transientes de tensão.Esses transientes podem danificar o equipamento, causar tempos de inatividade dispendiosos e representar riscos de segurança.Vários desprezadores, como diodo, RC, varistores e diodos zener, cada um têm benefícios específicos.Suas aplicações em indústrias como energia nuclear, transmissão de alta tensão, máquinas industriais e aeroespacial destacam sua importância.A seleção, integração e manutenção adequadas dos desprezíveis são boas para os engenheiros protegerem os componentes e garantir a operação suave do sistema.À medida que a tecnologia avança, o amortecedor permanece no projeto de sistemas elétricos eficientes e seguros.

Perguntas frequentes [FAQ]

1. O que é um circuito de amortecedor?

Um circuito de amortecedor é um componente elétrico que controla a tensão e os transientes de corrente em circuitos eletrônicos.Faz isso absorvendo picos repentinos na tensão e suavizando flutuações de corrente, protegendo assim componentes sensíveis, como semicondutores e interruptores.Um circuito de amortecedor consiste em um resistor e um capacitor conectado em série ou paralelo, dependendo das necessidades específicas do circuito que estão protegendo.

2. Por que um amortecedor é necessário?

Os desprezos são necessários em circuitos que lidam com altas tensões ou com correntes de troca rapidamente, como as encontradas em conversores de energia, unidades de motor e circuitos de retransmissão.Sem desprezadores, esses transientes podem causar arco, interferência eletromagnética e até danos aos componentes devido ao superaquecimento ou tensão excessiva.Snubbers protege a longevidade e a estabilidade dos sistemas elétricos.

3. O que é uma ferramenta de amortecedor?

Uma ferramenta de amortecedor não é um termo amplamente reconhecido na engenharia elétrica.Se se referir a ferramentas físicas, é provável que seja um mal -entendido.No entanto, o "amortecedor" geralmente aponta para o próprio circuito de amortecedor ou ferramentas de software usadas para projetar circuitos de amortecedor, que calculam os valores ideais de resistores e capacitores para mitigar efetivamente os transientes elétricos.

4. Qual é a função de um amortecedor em um compressor?

No contexto dos compressores, particularmente aqueles em sistemas de refrigeração e HVAC, um amortecedor pode ser usado para proteger os sensores de pressão de picos e picos de pressão repentinos.Essas mudanças de pressão podem ocorrer durante as fases inicial ou desligamento do compressor.O amortecendo essas pressões, o amortecedor ajuda a manter leituras precisas de sensores e prolongar a vida útil do sensor.

5. Qual é a capacidade de um amortecedor?

A capacidade de um circuito de amortecedor refere -se à sua capacidade de lidar com tensões e correntes específicas.Essa capacidade é determinada pelas especificações do resistor e capacitor usado no circuito.A classificação de potência do resistor e a classificação de tensão do capacitor questões.Os capacitores podem ser selecionados com base em sua capacidade de suportar tensões transitórias, enquanto os resistores são escolhidos por sua capacidade de dissipar energia sem superaquecimento.A capacidade exata varia de acordo com as características elétricas do aplicativo e na natureza dos transientes que precisam ser gerenciados.

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