בורנס, טענה כי אחת הפריצות המשמעותיות ביותר בעיצוב מכשירי ואוריסטור מתכת תחמוצת מתכות (MOV) מזה עשרות שנים. מגני ה- IsoMOV החדשים, או רכיבי ההגנה ההיברידיים, לשלב את פונקציית צינור פריקת הגז (GDT) ישירות ב- MOV עצמו, ומספקת דירוג נחשולים גבוה יותר בחבילות קטנות יותר, יחד עם חוסן מוגבר. על ידי שילוב ה- GDT, הוא גם פותר בעיות השפלה של MOV הנגרמות על ידי זרמי דליפה ומאריך את חיי הפעולה של ה- MOV.
מגיני IsoMOV כוללים קיבול נמוך יותר, דליפה נמוכה מאוד וצפיפות טיפול באנרגיה גבוהה. ה- AC מתח הדירוגים נעים בין 175 V ל 555 V. זמין בשלושה דגמים - IsoM3, IsoM5 ו- IsoM8, דירוגי הנפיחות הנומינליים הם 3 kA, 5 kA ו- 8 kA בהתאמה. המכשירים זמינים בחבילת MOV הדיסק הרדיאלי המוכר בקוטר קטן ועבה מעט יותר. טווח הטמפרטורות לפעולה הוא -40 ° C עד 125 ° C.
טווח הטמפרטורות המורחב של משפחת IsoMOV והדליפה הנמוכה הופכים אותו למתאים היטב לתקשורת תעשייתית, קווי חשמל, מידע ותקשורת במהירות גבוהה טֶכנוֹלוֹגִיָה ציוד (ICT), כמו גם מגוון של סביבות קשות או יישומים מרוחקים שבהם התיקונים יכולים להיות מאתגרים פיזית ויקרים לביצוע, אמר בורנס.
מגיני IsoOV של בורנס (מקור: Bourns Inc.)
"כפי שאנו רואים מעגלים מתוחכמים יותר וגדלי רכיבים מופחתים מתכנסים, מעגל ההגנה חייבת לעמוד במגמות אלה, כך שעלינו לעצב כל הזמן מכשירים קטנים וקטנים יותר שאינם מקריבים או מתפשרים על רמות ההגנה הנדרשות שמעצבים, ובסופו של דבר, שמשתמשי הקצה מצפים מהגנה על מעגלים ", אמר לי בורנס, מנהל השיווק. להגנה על מעגלים בבורנס.
יחד עם זאת, עיצובים אלה הופכים לרגישים יותר ויותר לנזקים חולפים כתוצאה מהתחוללות ברקים ומתח וזה מורכב עוד יותר מכיוון שהרכיבים הבודדים במעגלים הופכים קטנים יותר וייתכן שלא יוכלו להתמודד עם כוח רב יותר או להתמודד עם האיומים החולפים. כמו גם מכשיר גדול יותר, הוא אמר.
MOVs ממשיכים להיות מנוצלים מאוד להגנה על מתח יתר ולרוב משתמשים בהם יחד עם ה- GDT כדי להאריך את חיי ה- MOVs, אמר בורנס. "אך הם לא תמיד עונים על הדרישה לשטח לוח מעובה וגדלים קטנים יותר של טביעת רגל."
לא מדובר ברכיבים קטנים במיוחד כמו סוגים אחרים של התקני הגנה על מעגלים, שיכולים להיות בעלי גודל 0402 או 0201 או אפילו טביעות רגל קטנות יותר, הוסיף. מסכי GDT גליליים מסורתיים מודדים 5 × 5 מ"מ ו -8 × 6 מ"מ, וכאשר הם משולבים עם ה- MOV, הם תופסים שטח ניכר של לוח.
במקרים רבים מהנדסי עיצוב צריכים לבחור בין רכיבים בעלי ביצועים נמוכים יותר, חוסכי מקום או התקנים המוגדרים יתר על המידה כדי לעמוד בדרישות ההגנה שלהם. "עם מגני IsoMOV, מעצבים יכולים כעת להשיג את רמת ההגנה המתאימה ליישומים שלהם מבלי לבצע פשרות בביצועים, גודל, עלות או עיצוב מחדש", אמר בורנס.
איפה זה התחיל
בשנת 2019 פיתחה בורנס טכנולוגיית מגן היברידית GMOV המשתמשת ב- FLAT GDT בדיד בתוספת MOV דיסקרטי המחוברים יחד מכנית בחבילה אחת. רכיבי ההגנה ההיברידיים היברידיים של IsoMOV מעלים את הרעיון הזה לשלב הבא על ידי הטמעת ה- GDT ישירות בין שני דיסקי MOV.
ה- GDT בטכנולוגיה שטוחה הפחית את גודל טביעת הרגל של ה- GDT באופן משמעותי, אך הוא לא הרחיק דיו בכדי לפתור את כל הדרישות המתפתחות בעיצוב המעגלים, אמר בורנס.
החברה עבדה על טכנולוגיית המגן ההיברידית במשך כמה שנים. זה למעשה צמח מכמה פרויקטים של חברות, כולל פרוייקט למזעור GDT, אמרה קלי קייסי, מנהלת ההנדסה של בורנס להגנת מעגלים. אבל הרעיון שעומד מאחורי העיצוב הגיע דווקא ממנכ"ל החברה גורדון בורנס, כאשר הם דנו ב- GDT של אלקטרודות קרמיות.
יתרון מרכזי בעיצוב המשולב הוא בכך שהוא מספק מפרט ביצועים המצוי בדרך כלל במכשירי MOV מסורתיים גדולים יותר. זה מאפשר למעצבים להתאים טוב יותר את ביצועי הגנת המתח לדרישות החלל שלהם, ומאפשר להם לשדרג את הגנת מתח ה- MOV שלהם כך שתכלול את בידוד ה- GDT ללא עיצוב מחדש של PCB.
מעצבים רבים מציינים MOV המדורגים במתח גבוה וזרמי נחשול גבוהים יותר כדי להבטיח שהמכשירים אינם לחוצים לנקודת השבירה שלהם, בעוד שאחרים הציבו GDT בסדרה עם MOV כדי למנוע זרמי דליפה ולהאריך את חיי ה- MOV, אמר קייסי.
"יש הרבה מהנדסים שיגדירו יותר מדי את המוצרים האלה כדי לוודא שאין תקלה", אמר קייסי. "הם יקנו חלק בעל מתח גבוה יותר וזרם גבוה יותר ממה שיידרש בפועל היישום שלהם."
עם IsoMOV, למעצבים יש כמה אפשרויות. הם יכולים לבחור חלק קטן יותר או להישאר באותו גודל ולקבל עיצוב חזק יותר. כדוגמה, MOV סטנדרטי הטוב ביותר בכיתה 10 מ"מ מדורג ב -2,000 אמפר (A), לעומת 3,000 A עבור IsoMOV בגודל 10 מ"מ, שהוא למעשה שווה ל- MOV רגיל 14 מ"מ (ראה טבלה לְהַלָן).
דירוג נחשול של IsoMOV לעומת תקני MOV סטנדרטיים (מקור: Bourns Inc.)
בנוסף, עם פריסות סיכה סטנדרטיות בתעשייה, מגני ה- IsoMOV מציעים שדרוג ביצועים ואמינות ל- MOV סטנדרטי בגודל זהה בגורם צורה של סיכה להחלפה.
העיצוב
על ידי שילוב ה- GDT ו- MOV לחבילה אחת, ה- IsoMOV מאפשר ל- GDT לחסום זרמי דליפה דרך ה- MOV העלולים להוביל לכשל בטרם עת, מה שהופך את ה- MOV מטבעו לחזק יותר מבלי להוסיף רכיבים נוספים לתכנון המעגל.
יש חלל בין שני דיסקי ה- MOV שבהם ממוקמת הפונקציה GDT מבלי ליצור נתיב דליפה. לדיסקי ה- MOV צד קעור היוצר את החלל ובחלל חומר זכוכית המשרת מספר פונקציות. אלה כוללים איטום הגז האינרטי בתא ה- GDT, בידוד שני דיסקי ה- MOV זה מזה, מה שמאפשר ל- GDT לבצע את עבודתו, ומספק נתיב דליפה ארוך בין האלקטרודות ה- GDT, המאריך את חיי ה- GDT.
חתך של המגן ההיברידי IsOMOV (מקור: בורנס בע"מ)
בנוסף, יכולת הזינוק המשופרת של מכשיר IsoMOV מיוחסת לגיאומטריה הייחודית של EdgMOV. הוא משפר את ביצועי ה- MOV על ידי הסרת מצב הכשל הראשי, שהוא חור צריבה בקצה המתכת שעושה את קיצור ה- MOV. הגיאומטריה של EdgMOV מבטלת את מצב הכשל הזה על ידי הוצאת הזרם מהקצוות. זה גם מאפשר הפצה טובה יותר של אנרגיית הזינוק, מה שמאט את ההזדקנות של אלמנטים ה- MOV עקב העליות. בנוסף, חלוקת האנרגיה הטובה יותר מגדילה את קיבולת הזינוק ליחידת שטח.
אז איך IsoMOV מתפקד? כאשר חלוף החולף מתרחש, ה- IsoMOV מהדק את המתח בדיוק כמו MOV מסורתי, אך מכיוון שה- GDT פועל כמתג ה- MOV אינו חייב לסבול את הלחץ הקבוע של המתח על פניו כל הזמן, אמר קייסי.
ה- GDT הוא חלק המפתח לאריכות החיים של IsoMOV, לדבריו. "במהלך כל חייו ה- MOV מחובר רק לקו החשמל למשך מספר שניות. ה- GDT לקח את המתח הזה כל הזמן למעט במהלך אירוע ברק שנמשך רק כמה מיקרו-שניות או אלפיות שניות. "
"אחת הבעיות עם MOV היא שהם נוטים לדלוף עם הזמן. הם לא אוהבים טמפרטורות גבוהות והם לא אוהבים לחות גבוהה; כל הדברים האלה מניעים זרמי דליפה, "אמר קייסי. "וכאשר זרמי הדליפה מתחילים להתגבר שמתחילים לחמם את המכשיר וככל שהמכשיר מתחמם הוא דולף עוד יותר, נכנס למצב בורח. עם ה- GDT בסדרה עם ה- MOV שמתבטל. "
עם זאת, יש לשלם קנס בעת שימוש במכשירים אלה יחד, וזה הזמן להפעיל את ה- GDT, בדרך כלל פחות מ -300 ננו-שניות, אמר קייסי, ובמהלך הזמן הזה יש זינוק מתח קדמי. הוא ציין כי עליית המתח מתרחשת גם עם פתרונות GDT ו- MOV נפרדים, כך שאין זה חדש למעצבים המשתמשים ב- GDT ו- MOV יחד. "ברוב המוחלט של היישומים אין לכך שום השפעה מכיוון שהוא קצר כל כך."
לאחר סיום הזרימה הארעית (או הבהרה), ה- IsoMOV מתאפס לתפקוד ההמתנה הרגיל שלו. "בעיצוב זה ה- MOV זמין אך הוא אינו בתפקיד. הוא ממתין שה- GDT יעיר אותו במהלך אותם ארעיים, "אמר קייסי.
עיצוב המגן ההיברידי IsoMOV (בורנס בע"מ)
סדרת המגן IsoMOV מוכרת UL 1449 סוג 5. לחברת החשמל אין כיום תקן לזיהוי IsoMOV, אך בורנס עובדת עם גוף התקנים כדי להגיש שינויים שיזהו את הטכנולוגיה ההיברידית. סביר להניח שהיא תיכלל במסגרת חברת החשמל 37B, שנמצאת כעת בפיתוח, אמר קייסי.
סדרת מגיני IsoMOV זמינה כעת. רק הערה אחת לגבי מספור החלקים. מספרי החלקים של IsoMOV מסומנים על ידי דירוגי הזינוק, כלומר IsoM3-xxx (3 kV), IsoM5-xxx (5 kV) ו- IsoM8-xxx (8 kV), במקום על בסיס הגדלים שלהם.
"אנחנו לא רוצים שמעצבים יחשבו לבצע רכישה שווה ערך לגודל, אנחנו רוצים שהם באמת ישקלו את יכולת הגודל והגאות, ולכן ספרנו אותם כפי שעשינו." לחץ כאן למידע הנתונים. מידע נוסף אודות התקני ההגנה ההיברידיים ניתן למצוא בסדרת ניירות לבנים.
על בורנס