Khi rơle hoạt động, việc đóng điển hình là chuỗi các sự kiện đóng và mở nhanh có được từ sự nảy lên, sự trượt, sự lắc lư và các tạp chất bề mặt. Hình 6-3 trình bày ba vòng mạch cộng hưởng liên tiếp để giải phóng năng lượng dự trữ trong các cuộn dây. Các vòng mạch này sẽ đóng góp cho dòng điện chế độ chung.
Hình 6-3: Mạch môtơ với vòng mạch cộng hưởng khi mở rơle
Vòng mạch Loop4 bao gồm tất cả các cuộn dây trong môtơ và tụ điện triệt mắc sun; vòng mạch Loop5 được tạo thành từ các chuỗi kết nối của điện cảm dây dẫn và tụ điện triệt mắc sun bên trong môtơ; vòng mạch Loop6 bao gồm các chuỗi điện cảm dây dẫn, tụ điện triệt nối đất và mạng đất.
Dao động trong vòng mạch Loop4 sẽ bị ép buộc do sự phá vỡ của varistor ôxít kim loại (MOV: Metal Oxide Varistor). Năng lượng sẽ bị tán xạ bởi MOV nếu biên độ giữa các đầu cực của môtơ lớn hơn 33V. Nó cũng cung cấp một đường dẫn cho dòng điện tần số cao với điện dung của nó là 2500pF.
Mặc dù tụ triệt mắc sun có trong vòng mạch Loop5, điện dung của MOV là yếu tố chính để xác định tần số cộng hưởng, bởi vì điện dung của MOV
của cáp môtơ cũng quyết định tần số cộng hưởng của vòng mạch Loop5. Trở kháng của mạng đất là yếu tố chính để xác định đặc điểm của vòng mạch Loop6. Trở kháng cao sẽ làm cho sự cộng hưởng suy giảm nhanh hơn. Hình 6-4 trình bày kết quả mô phỏng của dòng điện CM khi vỏ môtơ nối đất tốt. Hình 6-5 cho thấy sự phát xạ dẫn trong miền tần số.
Hình 6.4: Mô phỏng sự nhất thời của dòng CM trong miền thời gian
Hình 6.5: Mô phỏng phổ phát xạ dòng CM với vỏ môtơ được nối đất
Chúng ta thấy được sáu tần số cộng hưởng trong phổ, đó là 15kHz, 60kHz, 1.03MHz, 1.6MHz, 1.97MHz và 8.6MHz. Để thuận tiện, đặt tên chúng từ f1 đến f6. Các
2
f , f3, f5 được hình thành trong vòng mạch Loop1, Loop2, Loop3 khi rơle đang đóng, f1,
4
f , f6 là trong Loop4, Loop6, Loop5 khi rơle đang mở.
Kết quả mô phỏng được xác nhận bằng cách đo. Hình 6-6 cho thấy điện áp đo trên pin 1 và pin 4 của rơle, đó là đầu cuối COM và đầu cuối Normal Open của chuyển mạch DPDT bên trong rơle. Chúng ta tìm thấy bốn chế độ cộng hưởng trong phép đo, có tần số như sau: 12.5kHz, 60kHz, 1.25MHz, 8MHz. Chúng tương ứng với f1, f2, f3 và
6
f . Các f4, f5 không được quan sát bởi vì chúng là dòng CM chạy qua dây nối đất. Qui định này chứng minh rằng mô hình của chúng ta là đáng tin cậy và các chế độ cộng hưởng chính được bao gồm trong mô phỏng.
Hình 6.6: Điện áp đo được trên pin1 và pin4 của rơle 2.5.4 Kết luận
Chúng ta có bảy chế độ cộng hưởng từ phổ của EMI, bốn trong số đó xảy ra khi rơle đang mở, và ba xảy ra khi rơle đang đóng. Bằng sự so sánh giữa các cấu hình khác nhau, chúng ta có được kết luận sau đây:
• Cách thức đơn giản nhất để triệt EMI là cách li môtơ với khung xe cộ. Theo quan điểm nhiễu nhất thời được tạo ra bởi rơle, thì việc cô lập vỏ môtơ là có ích để ngăn
• Nếu yêu cầu trên không đáp ứng được, trở kháng giữa vỏ môtơ và mặt đất nên giữ ít nhất 10Ω để dẫn triệt được 20dB.
• Việc giảm các tụ triệt đất sẽ ngăn chặn chế độ cộng hưởng trong đường dẫn CM với biên độ giảm. Bằng cách làm giảm tụ điện triệt đất đến 1/1000 giá trị ban đầu, thì dòng CM có thể được triệt đến 40dB.
• Thời gian chuyển mạch có thể ảnh hưởng đáng kể đến sự cộng hưởng. Rơle với thời gian tiếp xúc lâu hơn tạo ra EMI thấp hơn ở tần số cao. Nhưng để thay đổi thời gian chuyển mạch, chúng ta cần thay thế rơle này bằng MOSFET.
• Tụ điện triệt mắc sun chỉ ảnh hưởng đến đỉnh cộng hưởng ở tần số thấp.
• Điện cảm dây dẫn của cáp môtơ ảnh hưởng hiệu quả đến tần số cộng hưởng cao.
• Varistor có điện dung ảnh hưởng mạnh mẽ đến đỉnh của chế độ cộng hưởng f6. Sử dụng varistor với điện dung nhỏ hơn sẽ di chuyển cộng hưởng theo hướng tần số cao hơn thậm chí là biến mất.
• Tăng cường các tụ điện đầu vào nguồn sẽ dời các chế độ cộng hưởng f3, f5 hướng tới một tần số thấp hơn.
• Mạch triệt của môtơ, không phải các cuộn dây trong môtơ, chủ yếu quyết định đặc điểm nhiễu. Kết luận này cũng đúng đối với nhiễu được tạo ra bởi PWM. Các tham số cuộn dây môtơ chỉ ảnh hưởng đến nhiễu đảo chiều.