Chúng ta biết từ phần trước, thay vì chuyển mạch là sự đảo chiều, và mơ hình đối với cuộn dây đã có. Sau đó, ở đây thiết lập một mơ hình đối với mơtơ vận hành trong chế độ ln chạy, tức là, một điện áp không đổi được cung cấp đến môtơ. Bằng việc bỏ qua thành phần động học, tốc độ rôto được thiết lập một giá trị cố định đối với mỗi mơ phỏng.
Vì điện cảm thay đổi theo tần số, ta thiết lập các mơ hình đối với tần số thấp và đối với tần số cao tương ứng.
Hình 5.16: Mơ hình tần số thấp của một mơtơ
Kết quả mơ phỏng của dịng điện trong cáp mơtơ được trình bày trong Hình 5.17.
Hình 5.17: Kết quả mơ phỏng của dịng điện chế độ sai khác
Sử dụng đầu dò dòng điện (Tektronix A6302), bộ khếch đại dòng điện (Tektronix AM503B) và máy hiện sóng (YOKOGAWA DL1540), chúng ta có được kết quả đo của dịng điện được cho trong Hình 5.18. Chúng ta có thể thấy được một sự phù hợp giữa phép đo và mơ phỏng.
Hình 5.18: Dịng điện DM được đo với sợi cáp dài 3m (0.2A/div 0.5ms/div)
Dự đốn về tính chất tần số cao đối với sự vận hành của mơtơ dựa trên mơ hình cuộn dây có tần số cao mà được thiết lập dưới đây. Ở tần số cao, tần số đảo chiều thấp hơn nhiều. Chúng ta giả sử rằng sự đảo chiều luôn luôn xảy ra trong một cuộn dây mà không gây ra bất cứ sự sai khác nào và sức phản điện động được xem xét như một giá trị cố định. Hình 5.19 trình bày một mơ hình của mơtơ trong tần số cao.
Hình 5.19: Mơ hình tần số cao của một môtơ
Ta sử dụng chuyển mạch để đặc trưng cho sự đảo chiều. Trong mô phỏng, ta đánh dấu vỏ của môtơ như vật qui chiếu, và mỗi cuộn dây bên trong môtơ đang di động đến vật qui chiếu. Trong miền thời gian, đỉnh cao nhất của điện áp trong cực cuộn dây xuất hiện khi môtơ bắt đầu ngừng đảo chiều. Phổ của nhiễu đảo chiều được trình bày trong Hình 5.20.
Chúng ta thấy rằng đỉnh xấp xỉ tần số 5MHz trong phổ của nhiễu khi đảo chiều của mơtơ. Nó phù hợp với kết quả đo dịng CM của mơtơ bởi vì một dao động tần số 4.6MHz cũng được tìm thấy. Biên độ của dao động khoảng 3mA.
Hình 5.21: Nhiễu đảo chiều chuyển đổi thành dòng CM (đo được)
Đỉnh này trong phổ đặc trưng cho chế độ cộng hưởng, được thiết lập cùng với điện cảm triệt, tụ điện triệt đất và cuộn dây. Sự tăng lên của tụ điện triệt đất sẽ dời đỉnh này hướng đến một tần số thấp hơn.
Chế độ cộng hưởng khác được giám sát trong dịng DM của mơtơ, ta nhận thấy chế độ cộng hưởng với tần số 3.1MHz và biên độ xấp xỉ 3mA.
Cộng hưởng này được tạo ra bởi điện cảm cáp của môtơ, tụ điện triệt mắc sun trong môtơ và biến trở trong bộ SCU. So sánh với dịng CM, dịng DM có diện tích mạch vịng nhỏ hơn nhiều nên làm cho nó bức xạ khơng hiệu quả. Nhiễu gây ra bởi dòng DM được bỏ qua, nhưng dịng DCM được chuyển đổi từ dịng DM này có ảnh hưởng đáng kể.
Mạch triệt làm giảm nhiễu một cách hiệu quả. Kết luận này được xác minh bằng mô phỏng sau. Phổ của nhiễu trước và sau khi triệt được chỉ ra trong Hình 5.21.
Hình 5.23: Phổ của nhiễu đảo chiều với tụ triệt đất khác nhau (mơ phỏng)
Hình 5.23 chỉ ra ba đường cong, đường cong cao nhất là mức nhiễu với 47pF điện dung triệt đất và đường cong cao thứ hai có 47nF triệt đất. Đường cong thấp nhất là kết quả mô phỏng với 470nF tụ triệt đất. Do đó, để triệt được thỏa mãn, 47nF của tụ triệt đất là cần thiết.
Tác động của việc gia tăng tụ triệt mắc sun cũng được đánh giá. Hình 5.24 trình bày hai đường cong, đường cong cao hơn là mức nhiễu với 470nF, và đường cong thấp hơn là kết quả mô phỏng với 4700nF.
Hình 5.24: Phổ nhiễu đảo chiều với tụ triệt mắc sun khác nhau (mô phỏng)
Bằng cách so sánh phổ của điện áp nhiễu trước và sau khi triệt, chúng ta biết rằng mạch triệt làm việc một cách hiệu quả trên tần số 1MHz. Độ gợn sóng bên dưới 500kHz khơng thay đổi một cách đáng kể trước và sau khi triệt. Hình 5.25 khẳng định kết luận này trong miền thời gian.
(a) Dịng DM khơng có triệt (b) Dịng DM có triệt (1.1mA/div 20µs/div) (1.1mA/div 20µs/div)
Hình 5.25: So sánh dịng DM khi có và khơng có tụ triệt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi mơtơ đang vận hành, quá trình đảo chiều trở thành nguồn nhiễu chính. Ta nhận thấy một chế độ cộng hưởng trong phép đo. Đây là một nguồn nhiễu tiềm năng. Vỏ mơtơ,
như một ăng-ten. Do đó, một ăng-ten đơn cực được hình thành. Trở kháng đơn cực của ăng-ten có thể tính tốn được. Chứng tỏ có khả năng đơn giản hóa mơ hình bức xạ bởi ăng- ten đơn cực.
Nhiễu này có thể được loại bỏ bằng cách làm ngắn cả hai phần cuối của nguồn nhiễu, tức là, với sự tiếp đất tại cả vỏ môtơ và cực âm của nguồn. Cấu hình hệ thống dây dẫn có ảnh hưởng đối với nhiễu này.
Một cơ chế nữa của nguồn nhiễu được trình bày ở đây. Nó được gây ra bởi nhiễu khi đảo chiều và sự cộng hưởng được xây dựng dọc theo mạch vòng minh họa trong Hình 5.26.
Hình 5.26: Cơ chế của dòng CM trong mạng tiếp đất
Cộng hưởng được hình thành thơng qua điện cảm Lplanetrên mặt phẳng kim loại, điện cảm Lg trong vết mặt đất, điện cảm Lw12,Lw22 trong vết mặt đất, và điện dung trong vịng mạch này. Bởi vì cáp giữa bộ SCU và mơtơ ngắn hơn nhiều so với cáp giữa LISN (LISN: Line Impedance Stabilization Networks) và bộ SCU, do đó, ta có Cp22 <<Cp12 và
1222 w 22 w
w L
L << . Chúng ta ước tính giá trị của các tham số kí sinh này đối với tần số cộng hưởng:
Khi vỏ môtơ hoặc cực âm của nguồn là không kết nối với thân xe, điện dung trong mạch vòng này theo thứ tự là 1pF. Điều đó làm cho tần số cộng hưởng giả định bằng 45MHz. Nguồn nhiễu ở tần số này quá yếu để kích thích sự cộng hưởng. Khi cả vỏ môtơ hoặc cực âm của nguồn được kết nối với thân xe, tần số cộng hưởng tính tốn là khoảng 350kHz. Nếu có "dây thứ ba" giữa vỏ môtơ và đất của bộ SCU, tần số cộng hưởng tính tốn là xấp xỉ 800kHz. Tần số cộng hưởng thay đổi theo cấu hình dây dẫn, bởi vì các yếu tố dọc theo vịng mạch cộng hưởng thay đổi theo cấu hình dây dẫn.