Wybór obwodu ładowania wstępnego i rezystora ładowania wstępnego

Rezystory mocy służą do wytrzymywania i zużywania dużych ilości energii. Są wykonane z materiałów o wysokiej przewodności cieplnej, co zapewnia wydajne chłodzenie. Zwykle są zaprojektowane tak, aby można je było połączyć z radiatorem, aby móc zużywać dużą ilość energii.

W przypadku rezystorów wstępnie naładowanych popularne są dwa typy pokazane na poniższym rysunku, oba rezystory z powłoką metalową i aluminiową; Te dwa rezystory należą do rezystorów drutowych w rezystorach mocy.

Rezystory drutowe są zwykle nawinięte na ceramicznym podłożu izolacyjnym w kształcie pręta lub innym podłożu izolacyjnym. Drut oporowy jest materiałem stopowym, takim jak nikiel, chrom lub miedź manganowa, a dwa końce drutu oporowego są połączone stałymi kołkami. Drut oporowy jest zwykle pokryty nieprzewodzącą farbą, a obwód jest pakowany w różne materiały opakowaniowe (takie jak opakowanie z powłoką aluminiową). Rezystancja uzwojenia obudowy aluminiowej jest obecnie bardzo powszechna, a jej zdolność rozpraszania ciepła jest bardzo duża, dlatego ogólnie nadaje się do zastosowań o dużej mocy. Istnieje również znany opór uzwojenia pakietu ceramicznego, jesteśmy bardziej przyzwyczajeni do nazywania go odpornością na cement, ale ten pierwszy nie jest często używany.

Schemat blokowy obwodu ładowania wstępnego

Proces włączania:

Najpierw zamyka się główny stycznik ujemny K, a następnie zamyka się stycznik ładowania wstępnego Kp. Gdy różnica napięć pomiędzy dwoma końcami kondensatora C i akumulatorem pozostaje <10 V (wartość zalecana), główny stycznik dodatni K+ zamyka się, a na koniec otwiera się stycznik wstępnego ładowania Kp; proces włączania został zakończony.

W normalnych okolicznościach ładowanie wstępne musi zostać zakończone w ciągu 300–500 ms. W tak krótkim czasie duża ilość ciepła wytworzona przez prąd przepływający przez drut oporowy lub korpus rezystora nie może zostać wchłonięta przez ramę rezystora, dlatego drut oporowy lub korpus rezystora sam musi wytrzymać większość energii impulsu. Dlatego musimy najpierw obliczyć energię impulsu podczas rozruchu, a następnie wybrać odpowiednie rozwiązanie rezystorowe.

Dla pojedynczego impulsu obliczenie energii wygląda następująco:

Jeśli jest to impuls ciągły, gdy odstęp między impulsami jest bardzo krótki (na przykład mniejszy niż 1 s), udział energii rozproszonej w praktycznym zastosowaniu jest niewielki, do obliczenia całkowitej energii impulsu możemy ogólnie zastosować akumulację liniową.

Energia całkowita = energia pojedynczego impulsu x liczba kolejnych impulsów, a następnie określ wartość rezystancji wstępnie naładowanego rezystora:

                    

T = R*C * Ln[(Us - U0)/( Us - Ut)]

Gdzie:

T= czas wstępnego ładowania

R= rezystancja wstępnego ładowania C= pojemność obciążenia

Us = napięcie akumulatora

U0 = napięcie przed zamknięciem końca obciążenia, wysokie napięcie (można wyrazić jako 0)

Ut = napięcie końcowe obciążenia na końcu wstępnego ładowania

Ogólnie rzecz biorąc, Ut jest wybierany jako 90% lub 95% całkowitego napięcia Us, które uważa się za 90%, więc wzór można wyrazić w następujący sposób:

T = R*C * Ln10

wtedy R = T/(C * Ln10)

Następnie podaj konkretny przykład rezystancji ładowania wstępnego: Załóżmy, że w pojeździe napięcie akumulatora wynosi Us=400V, pojemność obciążenia C=1000uF, wymagany czas ładowania wynosi 500ms, czyli po 500ms kondensator jest naładowany do 90%*Us, czyli Ut=360V, następnie oblicz wartość rezystancji wstępnie naładowanego rezystora R. Z poprzedniego wzoru możesz bezpośrednio otrzymać R=0,5/(0,001*ln10)=217Ω.

Na koniec przebieg napięcia powyżej rezystancji jest przekształcany na falę prostokątną, gdzie chwilowa pojemność jest równa zwarciu, więc Vp=400V; Następnie moc szczytowa wstępnie naładowanej rezystancji = Vp*Vp/R=400*400/217=737W, jeśli zgodnie z 0,5-krotnością obniżenia wartości znamionowych, wówczas wymagana moc szczytowa monopulsu rezystancji wynosi 737*2=1474W.

Następnie oblicz czas fali prostokątnej, korzystając z poniższego wzoru, ponieważ suma napięć na obu końcach rezystora i kondensatora jest równa Us, więc napięcie na obu końcach kondensatora wynosi Ut= (1-0,37) Us=0,63*Us, więc τ

=217*0,001*ln(2,7)=0,216s, szerokość impulsu prostokątnego t1=0,108s.

Wreszcie, na podstawie uzyskanej szerokości impulsu i mocy szczytowej pojedynczego impulsu, w porównaniu z krzywą producenta, można ocenić, czy wybór jest uzasadniony.