钛酸锶压敏电阻器在直流电机消噪中的应用

在微 电机应用 中 ， 敏 电阻持 续承 受反 电势 浪 压 涌， 因此 热 积聚引起 的元 件 温升是 影 响元 件长 期可
此 外 ， 必要分 析热 积 聚问题 。压敏 电阻器吸 有
收的 反 电势 浪 涌 ， 终转 化为 热能 ， 最 陶瓷 本 身导热
靠工作 的主 要问题之 一 。国内外 生产 的 ＳＴｉ ｒ Ｏ 压 敏 电阻 的 压 敏 电 压 温 度 系 数 （ ～ ５ ℃ ） 于 ２ ５ ０ 小 ０ ３ ／Ｃ可以 满 足通常 使用 要 求 。现 在 国外 已开 ． ＇ 发出 Ｅ ｏ 。温度 系数为 零或小 正值 的 ＳＴｉ 材 料 。 ｒ Ｏ： 可 以预期 ＳＴｉ ｒ Ｏ 压敏 电阻具 有广 阔的应 用前 景 。
更 有利 。口的常用 范围 为 ２ ５ ６ ］ ．～ 。 （） ３ 电容 量 Ｃ 根 据 式 （ ） ２ 和式 （ ） 定 ， ３确 多数
微特电机 ２０ 年第 ４ ００ 期
√ 丢
３ ２
（ １ ）
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情况 下由式 （ ） 出的电 容量颇大 。 ３算 （） ４ 介质损 耗 ｔ８ 微 电机一 接通 电振后 ， ｇ 就有 浪 涌加至 压 敏 电阻 器 上 ， 之 呈 低阻 态 ， 使 这时 介 质
非 线性 电阻特 性 ， 它是抑 制陡峭 浪 诵 电压 和吸 收 高 频脉 冲的理想 元件 ， 在许 多应用 领 域使用 时 性能 优
于 Ｚ Ｏ 压敏 电阻器 ， ｎ 特别 在微 电机 中 ， 它正 逐 步取 代 ｚ Ｏ成 为新一 代灭 火花元件 ｎ 下表是对 某 电机厂生 产 的内装 环形 Ｓ Ｔ Ｏ 压 ｒ ｉ 敏 电阻 的 电机进 行的 电磁 干扰 电平 测试 。
由于 存 在一 些 变动 因 素 ， 用 的 Ｅｏ 大 于式 选 应
（） ４ 的计算 值 。
向ｃ释放， ｃ最大储能为告（ ， Ｖ 两者应相等． 所以
ｃ两端 电压 为 ；
（） ２ 电压非 线性 指数 口 大 的 值 可 以 更有效 地 抑 制浪 涌 ， 是对 于幅 度 低 于 Ｅｏ 但 的脉 冲 ， 些 小
量较 大 ， 是对于 抑 制前 沿 很 陡的 浪 涌 （ 性 负载 但 感 开 闭浪涌 、 电放 电等）其 电容量仍 然不 够 静 ，
围 １ 感 眭负载 电路
Ｓ Ｔ Ｏ 压敏 电 阻器 于 ８ ｒ ｉ ０年代 崭露 头 角 ， 其电
图 １中 ， Ｓ断 开肘 ， 当 由于 电路 中 电流 变 化率 ｄ／ ｔ ｌｄ 很大 ， Ｌ两端产生 的反 电势 Ｖ ＝ 一Ｌ ｄ／ ｔ 在 ａ
高阻 态 变成 低阻 态 ， 加 速磁 能 释放 的 同 时 ， 在 ｃ上 的电能也 由此 泄出并 转化 为焦耳 热 ． 由于 作用 时间 均 极短 ， 这样 的双 重灭 弧 功 能几 乎 是 同时 完 成 的 ， 最终 Ａ Ｂ两 瑞的 电压 可低 至于 １Ｖ左 右 。 ０
４ ２电气参数选 择 ． （ ） 敏 电压 Ｅ １压 压敏 电阻 器的 压 敏 电 压根
２感性负载电路 中的瞬变现象
感性负 载 电路 可用 图 １ 表示 。图 中 ： 为电 源 。
电压 （ ，。 Ｖ）Ｒ 为电 原 内阻 （ ， 开 关 ， ｎ）Ｓ为 工为 感性 负载 电感 （ ． 为 感性 负载损 耗 电阻 （ 。 Ｈ）Ｒ ｎ）
围 ３ 压 敏 电阻 器 的 伏安 特 性
陶 瓷压 敏 电阻 器可 看 作 由～ 个非 线性 电阻 器 和一个 电 容 器并联 组成 。３ ０年代就 被用 于 避雷 器 的 ＳＣ， 电容量 极小 ６ ｉ 其 Ｏ年代 中 兴起的 Ｚ Ｏ 电容 ｎ
持续 地重 复通断 ， 火花的 危害尤 为严重 。
。
１前
言
囤 ２ 感性负载 电路断 开时的瞬变
在 电子 、 电气 设 备 中 ， 感性 负载 电 路 因开 关 切
换而产 生 的 瞬态 过程 是人 为宽 带 电磁 干 扰 的主 要 起因 。 电磁 干扰通过 传导或 幅 射方式 对处于 同一 电 磁 环境 中的其它 电器产 生不 良影响 ， 重肘 造成 永 严
压敏 电阻器 的接 入会增 加 电机的输 入 电流 ， 用
框 内代 表压敏 电阻 器 ， 由 压敏 电阻 支 路 Ｖ 它 ＤＲ和 电容支 路 组 成 ， 表 ｃ的 介 质损 耗 ， 流 子和 电 ｒ代 整 刷间 的通 断用 ｓ表 示 ， 为 电机１ 。 其电电源 。
户对此有一 定限 制 ， 对于某 些用 途如 照相 机用 微 电 机 要求增 加的 电流 不超 过 ｌ ｍＡ。 利用 下 面 的 关 系 式 ， 根 据 用 户提 出 的 电流 可 值， 确定 最低的 Ｅｏ 。 值
Ｃ 面 ｊ ≥ｌ Ｌ
（ ２ ）
４压敏电阻器在微电机 中的应 用
４ １消除 火花 的原理 ． 感性 负 载 瞬变 的 最简 单 抑 制方 法 是 在其 两 端 并 接 一 电阻 器或 电容 器 ， 前者 的缺 点是 损 耗 功 率 大， 后者 由于不能 很快 消耗瞬 态能量而 引起振 荡 。
电阻 器及 与转子绕组 的连 接图 。
据 在 测 量 时 流 过 ＶＤＲ 的 直 流 电 流 为 ｌ ｍＡ 或
审 ＼ ｃ
１ｍ 分 别 表 示 为 Ｅ ０ Ａ， 或 Ｅ ， 于 徽 电 机 的 环 形 。用 ＳＴＯ： ｒ ｉ 压敏 电阻器测 试 电流为 １ｍＡ， 两端 ＿得 ０ 其 捌
实际 上 ， 着 Ｃ上的充 电电压 上升 ， 其在 随 尤
但是 Ｚ Ｏ 压 敏 电 阻 器 的 电容 量不 够 大 ， ｎ 它降 十 状 量 级 。 灭 火花是 很必要 的 。 因此 ， 电机 厂商 更乐于用 ｓ— 超过 ＶＤ 的压敏 电压时 ， Ｒ的阻 值急 剧下降 由 微 ｒ Ｒ ＶＤ
５结
语
Ｓ Ｔｉ 压 敏 电阻器 兼 有 大 电容 量 和 优 良 电压 ｒ Ｏ；
损耗已 无关紧要 。 对 于低 幅 值 的噪 声 ， 当大 的介 质损 失 ， 助 适 有
于 将吸 收的 电噪 声能 量转 化为 热能 ， 所以希 望有 一 定的介 质损失 。 ４ ３应用 特 点分析 ． 压 敏 电阻 器在 微 电机 中应 用 与在 其 它场 合 应
容 量 很 大 ， 达 Ｚ Ｏ 的 １ 以 上 ， 以 它 具有 大 可 ｎ ０倍 所
容量 电容 器和压 敏 电阻 器的双 重功能 ， 等效 电路可 用 图 ４表示 。 ｒ Ｏ， Ｓ Ｔｉ 压敏 电 阻器可 以轻 易达 到 Ｅ 。 － １ Ｖ， —２ 这也 是 Ｚ Ｏ材 料所 不及的 ｎ
压 敏 电 阻 器
为 电容放 电网络 的时 间常 数 ） 。
Ｓ Ｔｉ 敏 电阻器 的 电容量 为数 十 ｎ ｒ Ｏ 压 Ｆ量 级 ， 放 电时 ＶＤ Ｒ支路又 呈低阻 态 ， 因此 ｒ 在微秒 量级 。
对于 每分 钟干转的微 电机 ， 显然 远大于 。
但 是 ， 果 装配 不 良 ， 转 过 程 中机 轴 频频 颤 如 旋
ｃ≥ Ｊ 。ｘ ０ （ １ Ｆ） （） ３
根据 式 （） 当 ｆ 为数十 毫安 时 ， ３［ ， 。 Ｃ就必 须大
于数 十 ｎ 这 就 是 微 电机 灭弧 使 用 ＳＴｉ 要 比 Ｆ， ｒ Ｏ：
ｎ 器、 电阻 器 、 容器 在微 电机 中 的灭 火花 效 果 分别 Ｚ Ｏ 更加有效 的 原因 。 电
７ 年 代初 ， ０ 日本 腾本 、 田等对 Ｚ Ｏ压敏 电阻 相 ｎ
此外， 为了防 止 飞 弧发 生 ， 点 间起 始 电压 上升 率 触 应 控带在 Ｉ ￣ 以下 ， Ｖ／ ｓ 根据 关 系式 Ｉｔ Ｖ， ｏ ＝Ｃ 以 １ ｓＶ＝Ｉ 代 人 ， ０ ， Ｖ 可求得 ｃ还 应满 足 ：
某厂 电机的幅射干扰 电平（ 准峰 值测量）
用 相比 ， 其特点 有 ： 只要 电机在旋 转 ， 电势 浪诵 就 反 连 续不断 ， 直至 电机停转 为止 转 速越快 ， 邻浪 涌 相 的 间隔时 间 （ ） 短 。 越 ． 从工 作 原理看 ， ｆ内 电容应 在 ．
放 电完毕复 原 至初始 状态 ， 已知复 原时 间 ＾＝ （ ｒ
另一长 处 是 ， 涌 电压除 去 后 ， 件的 伏 安特 性可 浪 元
由式 （） １ 可知 ， 大 Ｃ可 降 低 ， 可 降 功能 因此， 它是抑 触点间的电压， 为避免发生辉光放 电， 触点两端电 制感 性负载 电路 开闭 浪 涌 、 消灭 触 点 火花 、 收高 压必 须低 于 ３ ０ 所 以 ｃ应 满 足式 ： 吸 ０ Ｖ， Ｊ ， ＼２ 频 噪声的理 想元件 。
ｋ
Ｅｌ 。一 １ — Ｘ ０ Ｖ。
（） ４
圉 ６ 转子 绕组与压敏 电阻器并联的等效 电路
式中 ： 电 机 厂 商限 制的 电流 增 加 值 （ ，为 ｍＡ）Ｖ ，。
为电机工 怍 电压
Ｓ接 通 时 ． Ｌ中 的最 大 储能 为 工 Ｉ 为 流过 ，。
Ｌ的稳态 电流 ． 厶＝ ／ Ｓ断 开瞬 间 ， Ｒ， Ｌ中的储 能
久性 损害 。因 此 ， 电子 、 电气设 备的 电磁兼 容 ， 备受 业内人士 关注 近 年来 ． 用环形 Ｓ Ｔ Ｏ。 ｒ ｉ 压敏电 阻器
３ＳＴＯ 陶瓷压敏电阻器 ｒ ｉ
压 敏电 阻 器 是一 种 对 电压 敏 感的 电阻 非 线性 元件 。其伏安特性 如 图 ３ 示 。 所
作徽 电机 火 花消 除元 件 ， 由于它 具 有 电容、 敏 双 压 功能特性 ， 颇受 国内 电机厂 家青睐 。
收 稿 日期 ．鲫 ９ １ — ０ １ — １
三
太容量 电容器
围 ４ ＳＴｉ 压 敏 电阻 器 的 等 效 电路 ｒ Ｏ，
较 之 Ｚ Ｏ 压敏 电 阻器 ， ｒ Ｏ 压 敏 电阻 器 的 ｎ ＳＴｉ
３ｌ
钍醴钮压敏电阻器在直流电机漓噪中的应用
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的 电 压 即 为 Ｅ 。Ｖ） （ 。