Усі професійні контролери двигунів постійного струму, BLDC або PMSM , які я бачив ( Sevcon тощо), мають велику кількість конденсаторів шини постійного струму, підключених паралельно. Їх ємність коливається в межах 100 мкФ - 220 мкФ. Хіба не буде зручнішим один конденсатор великого значення, наприклад, 4700 мкФ або 10000 мкФ?
Це через великий струм напруги кожного разу, коли ці контролери підключаються до акумуляторів чи інших джерел живлення високого струму?
Відповіді:
Впевнений, що достатня ємність є одним із параметрів. Але конденсатори мають серійний опір, який обмежує, скільки пікового струму можна вивести з конденсатора. Конденсатори також мають серійну індуктивність, яка обмежує швидкість виходу пікового струму. Наявність паралельно декількох менших конденсаторів зменшує опір серії та індуктивність.
Можливіші причини більш високого пульсаційного струму, зниження коефіцієнта ШОЕ та іноді кращий форм-фактор (наприклад, коротший) для розміщення у зручному місці в корпусі.
Більша площа поверхні конденсатора означає більшу здатність до розсіювання енергії, всі інші речі рівні.
В інших відповідях вже згадуються основні фактори, які визначають цей вибір: нижча загальна ШОЕ, нижча загальна індуктивність, краща здатність до обігріву тощо.
Додам ще один аспект, який нехтували: надійність .
Якщо у вас є лише один великий конденсатор, як тільки він виходить з ладу, вам залишається непрацююча система. Більше того, більший ковпак може завдати більше шкоди сусіднім компонентам, якщо він виходить з ладу.
Паралельне використання декількох ковпачків допомагає пом’якшити наслідки, які ви матимете, коли шапка не відкриється, оскільки інші все ще будуть там. Ви навіть можете спроектувати систему з урахуванням надмірності, тобто додавши більше обмежень, ніж мінімум, який би знадобився, враховуючи інші обмеження.
Також є проблеми із витривалістю проти вібрацій (це особливо актуально при роботі з великими двигунами). Одиничний великий конденсатор може бути механічно напружений, коли він піддається вібраціям. Велика маса ковпачка може резонувати механічно і створювати більшу напругу на його клемах або місцях кріплення, що призводить до механічної несправності самого ковпачка або друкованої плати, до якої він прикріплений.
Менші конденсатори, оскільки вони мають меншу масу, мають меншу інерційність, тому вони відчувають і спричиняють менше механічних навантажень через вібрації або ударів. Тому також простіше (і дешевше) розробити відповідні рельєфи для деформації, щоб уникнути механічних навантажень і ударів, що викликають проблеми.
Конденсатори допомагають у фільтруванні та роз'єднанні шуму. Але кожне значення конденсатора добре лише на одній конкретній частоті. Він має найменший коефіцієнт ESR (вища здатність зменшувати шум) Використання діапазону значень забезпечує хорошу здатність до фільтрації в широкому діапазоні частот.
Зниження опалення за рахунок ШОЕ . Коли пульсаційні струми течуть через конденсатори туди-сюди, ШОЕ протистоїть потоку струму (подібно до резистора). Більш висока ШОЕ означає більшу розсіювання потужності (як тепло). Це ефективно підвищує температуру конденсаторів. Чим вище температура, тим нижче ємність, яку вони можуть надати. Отже, низький коефіцієнт ШОЕ в діапазоні декількох частот є одним бажаним параметром, який можна ефективно отримати, комбінуючи кілька конденсаторів, ніж один конденсатор помилки.
Це також може бути справою оптимізації виробництва. Якщо продукт вже використовує конденсатори 220uF, використання їх замість додаткових 4700uF може мати сенс (хоча заміна однієї кришки на 20 видається трохи крайньою). Ковпачок 4700uF, ймовірно, буде наскрізним отвором, і якщо це єдиний компонент наскрізного отвору в продукті, ви економите цілий крок виготовлення, якщо зможете цього уникнути. Навіть якщо це не так, вашими запасами стає легше керувати, оскільки замовляти менше типів деталей, і ви зменшуєте ризик перепроектувати виріб, оскільки ця конденсаторна модель виходить з виробництва.
Один, спеціальний конденсатор, оптимізований для потреб цього накопичувача, мабуть, мав би деякі переваги, якби це був єдиний продукт, який ви будували. Але якщо ви будуєте десятки різних накопичувачів, як це роблять усі виробники приводів, ви хочете оптимізувати ланцюги поставок по всій лінійці продуктів . Це означає стандартизацію якомога менше будівельних блоків та використання їх у різних комбінаціях для отримання необхідних показників напруги та ємності.
Ця модель потребує двох ковпаків паралельно, іншому потрібно два в серії, іншому потрібно чотири, іншому потрібно двадцять, але вам залишається запасти лише одну частину . Ви отримуєте економію на масштабах при закупівлі, менша ймовірність втрати потрібної частини, а також загальна нижча вартість запасів. Бонусні бали, якщо це та сама частина, яку використовують десяток інших виробників приводів, оскільки вони, мабуть, будують саме такі розміри рамки приводу, що і ви.
Тепер, якби ми могли просто змусити енергетичну індустрію магнітів працювати таким чином ...
Я думаю, що це найкращий варіант для виробника. Зрештою, незалежно від вартості, я вважаю, що це буде кращим варіантом.