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浅谈无刷直流电机与控制模组安规认证

   2008-11-12 6030

 

 

无刷式直流电机的特性 

 

霍尔组件式无刷直流电机由于利用霍尔组件来感应激磁顺序与时间,转子的相位为 π/2 时便可令定子 (Stator) 导通,因此能减少不必要的电能浪费,同时也可以适时的提供转子转动所需的电磁力,大幅提升电机输出扭矩与效率,这也是所有无刷直流电机所能提供的最大优势。

 

在无刷直流电机的硬件中,以电子回路取代了机械式换相器与电刷,电气污染的问题也不会出现。同时,对于电子电路所撷取到的电气讯号,还可以利用其它的逻辑电路作讯号的放大、比较,而使电机运转的效率提升。

 

更重要的是,原先无法利用外加硬件保护装置来保护电机的问题,在无刷直流电机上可以利用微处理器 (Micro Processor) 与软件,来判断电子电路所撷取到的电气讯号 ,而达成电机堵转 (Locked Rotor)、欠相 (Lost of Phase)、过负载 (Running Overload),以及其它与安全功能相关的管理与保护。

 

相对的,对于提供了电子保护功能的无刷直流电机,由于使用了大量的电子装置来撷取与处理电气讯号,因此必须接受电磁兼容性 (EMC, Electromagnetic Compatibility) 评估;至于软件的可靠度,与有否考虑到相关的风险,并且在软件中有加以管理以及保护,也必须予以评估。

 

 

控制模块安规认证

 

UL 1004 电动机安全标准中包含了对电子保护式电机 (Electronically-Protected Motors) 的规范,其 UL 产品类别编号 (CCN, Category Control Number) XDNW。该标准的章节 18B中清楚的要求,凡具有电子保护控制器的电机,如属于商业或家庭用途,有关控制器便必须符合 UL 60730-1A 标准;倘若具有电子保护控制器的电机将只会使用在工业用途上,有关控制器则必须符合 UL 508 标准。UL 60730-1 标准的适用范围为家庭用 (也包含类似用途,例如商业用途) 电器产品的控制器,这是一本与 IEC 60730-1A 标准合并的安全规范,在其附录 H (Annex H) 内提供了针对电子式控制器的相关安全规范,且包含了软件及电磁兼容的条文。

 

 

UL 60730-1A 将控制器依照用途,划分成运转用途 (Operating Control) 及保护用途 (Protective Control) 两大类。顾名思义,运转用途控制器指的是在正常操作条件下,使设备激活、运行的控制器,例如机械式单相交流电机激活开关 (Motor Starting Relay),就属于运转用途控制器。而保护用途控制器,指的则是当设备在非正常的操作条件下,提供危害防护功能的控制器,例如防止无刷直流电机因为堵转、欠相或是过负载,而造成功能不正常,甚至导致电击、火灾发生的控制器,就属于保护用途控制器。

 

 

控制模块安规认证案例

 

一个具有软件保护功能、商业或是家庭用途的无刷直流电机,在 UL认证的要求上来说,需要符合下表所示的安全规范:

产品

无刷直流电机

控制器

控制软件

安规标准

UL 1004,
UL 2111

UL 60730-1A

ANSI/
UL 1998

UL 产品类别编号(CCN)

XDNW2

 

XACN3

 

UZQM3

 

在认证的流程上来说,首先要确认此一无刷直流电机的最终使用产品是谁,以及该最终使用产品的安规是否接受以 UL 60730-1A作为控制器的评估标准。在确认无误后,会先执行控制软件的安规认证,包括与客户以面对面的方式审查、测试软件,在取得软件认证后,紧接着的是控制器硬件的审查与评估,最后才会是无刷直流电机的认证。与其它产品随机认证的模式不同的是,这三个认证评估有相当紧密的从属关系,也就是软件会决定硬件电路的配置,也会影响最终无刷直流电机的功能与硬件结构,因此三者无法同步进行,必须循着顺序,一一完成认证。

 
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