Ön Şarj Devresi ve Ön Şarj Direnç Seçimi

Güç dirençleri büyük miktarda güce dayanmak ve tüketmek için kullanılır ve verimli soğutma için yüksek ısı iletkenliğine sahip malzemelerden yapılır. Genellikle büyük miktarda güç tüketebilmek için bir soğutucuya bağlanacak şekilde tasarlanmıştır.

Önceden şarj edilmiş dirençler için ortak tipler aşağıdaki şekildeki ikidir; her ikisi de ortak metal alüminyum kabuk dirençlerdir; Bu iki direnç, güç dirençlerindeki tel sargılı dirençlere aittir.

Tel sargılı dirençler genellikle çubuk benzeri bir seramik yalıtım alt tabakasına veya diğer yalıtım alt katmanlarına sarılır. Direnç teli nikel krom veya manganez bakır gibi alaşımlı bir malzemedir ve direnç telinin iki ucu sabit pimlerle bağlanmıştır. Direnç teli genellikle iletken olmayan boya ile kaplanır ve çevresi farklı ambalaj malzemeleriyle (alüminyum kabuk ambalajı gibi) paketlenir. Alüminyum kabuk paketinin sarma direnci şu anda çok yaygındır ve ısı dağıtma yeteneği çok güçlüdür, bu nedenle genellikle yüksek güçlü uygulamalar için uygundur. Bir de tanıdık seramik paket sarım rezistansı var, biz buna daha çok çimento rezistansı diyoruz ama eskisi çok sık kullanılmıyor.

Ön Şarj Devresinin Blok Şeması

Açılış Süreci:

Önce K-ana negatif kontaktörü kapanır, ardından Kp ön şarj kontaktörü kapanır. C kondansatörünün iki ucu ile akü arasındaki voltaj farkı <10V (tavsiye edilen değer) kaldığında, K+ ana pozitif kontaktörü kapanır ve son olarak Kp ön şarj kontaktörü açılır; Güç açma işlemi tamamlanır.

Normal şartlarda ön şarjın 300 ms ila 500 ms arasında tamamlanması gerekir. Bu kadar kısa bir sürede, direnç telinden veya direnç gövdesinden geçen akımın ürettiği büyük miktardaki ısı, direncin çerçevesi tarafından zamanla emilemez, dolayısıyla direnç teli veya direnç gövdesinin darbe enerjisinin çoğunu kendisi taşıması gerekir. Bu nedenle, ilk olarak başlatma sırasında darbe enerjisini hesaplamamız ve ardından uygun direnç çözümünü seçmemiz gerekir.

Tek bir darbe için enerji hesaplaması aşağıdaki gibidir:

Sürekli bir darbe ise, darbenin aralık süresi çok kısa olduğunda (örneğin 1 saniyeden az), pratik uygulamada harcanan enerjinin oranı küçüktür, toplam darbe enerjisini hesaplamak için genellikle doğrusal birikimi kullanabiliriz.

Toplam enerji = tek darbe enerjisi x ardışık darbe sayısı ve ardından önceden şarj edilmiş direncin direnç değerini belirleyin:

                    

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

Nerede:

T= ön şarj süresi

R= ön şarj direnci C= yük kapasitansı

Us= akü paketi voltajı

U0= Yük ucu kapanmadan önceki yüksek gerilim gerilimi (0 olarak ifade edilebilir)

Ut= ön şarjın sonunda yük sonu voltajı

Genel olarak konuşursak, Ut, %90 olarak kabul edilen toplam gerilim Us'un %90'ı veya %95'i olarak seçilir, dolayısıyla formül aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

T = R*C * Ln10

o zaman R = T/(C * Ln10)

Daha sonra ön şarj direncine özel bir örnek verin: Araçta akü voltajının Us=400V, yük kapasitansının C=1000uF olduğunu, gerekli şarj süresinin 500ms olduğunu yani 500ms sonra kapasitörün %90*Us yani Ut=360V şarj edildiğini varsayalım ve ön şarj direnci R'nin direnç değerini hesaplayın. Önceki formüle göre doğrudan elde edebilirsiniz. R=0,5/(0,001*ln10)=217Ω.

Son olarak, direncin üzerindeki voltaj dalga biçimi, anlık kapasitansın kısa devreye eşdeğer olduğu dikdörtgen bir dalgaya dönüştürülür, yani Vp=400V; Daha sonra ön şarjlı direncin tepe gücü =Vp*Vp/R=400*400/217=737W, 0,5 kat azalmaya göre ise gerekli direnç monopulse tepe gücü 737*2=1474W olur.

Daha sonra aşağıdaki formülü kullanarak dikdörtgen dalganın zamanını hesaplayın, çünkü direncin ve kapasitörün her iki ucundaki voltajın toplamı Us'a eşittir, dolayısıyla kapasitörün her iki ucundaki voltaj Ut= (1-0,37) Us=0,63*Us olur, yani τ

=217*0,001*ln(2,7)=0,216s, dikdörtgen darbe genişliği t1=0,108s.

Son olarak, elde edilen darbe genişliğine ve tek darbe tepe gücüne göre üreticinin eğrisiyle karşılaştırıldığında seçimin makul olup olmadığına karar verebilirsiniz.