Lựa chọn mạch sạc trước & điện trở sạc trước

Điện trở công suất được sử dụng để chịu đựng và tiêu thụ lượng điện năng lớn, được làm bằng vật liệu có tính dẫn nhiệt cao để làm mát hiệu quả. Chúng thường được thiết kế để ghép nối với một bộ tản nhiệt nhằm có thể tiêu thụ một lượng điện năng lớn.

Đối với điện trở nạp sẵn, loại thông dụng là 2 loại ở hình bên dưới, đều là điện trở vỏ nhôm kim loại thông dụng; Hai điện trở này thuộc loại điện trở quấn dây trong điện trở nguồn.

Điện trở quấn dây thường được quấn trên đế cách điện bằng gốm giống hình que hoặc các đế cách điện khác. Dây điện trở là vật liệu hợp kim như niken crom hoặc đồng mangan, hai đầu dây điện trở được nối bằng các chân cố định. Dây điện trở thường được phủ một lớp sơn không dẫn điện, phần ngoại vi được đóng gói bằng các vật liệu đóng gói khác nhau (chẳng hạn như bao bì vỏ nhôm). Hiện nay, điện trở cuộn dây của gói vỏ nhôm rất phổ biến và khả năng tản nhiệt của nó rất mạnh nên thường thích hợp cho các ứng dụng công suất cao. Ngoài ra còn có một loại điện trở cuộn dây bằng gốm quen thuộc, chúng ta thường gọi nó là điện trở xi măng, nhưng loại trước đây không được sử dụng thường xuyên.

Sơ đồ khối mạch nạp trước

Quá trình bật nguồn:

Đầu tiên, công tắc tơ âm chính K đóng lại, sau đó công tắc tơ sạc trước Kp đóng lại. Khi chênh lệch điện áp giữa hai đầu tụ C và ắc quy vẫn <10V (giá trị khuyến nghị), công tắc tơ dương chính K+ đóng lại và cuối cùng công tắc tơ sạc trước Kp mở ra; quá trình bật nguồn hoàn tất.

Trong trường hợp bình thường, việc sạc trước phải được hoàn thành trong vòng 300ms đến 500ms. Trong khoảng thời gian ngắn như vậy, lượng nhiệt lớn sinh ra do dòng điện đi qua dây điện trở hoặc thân điện trở không thể được khung điện trở hấp thụ kịp thời nên bản thân dây điện trở hoặc thân điện trở phải chịu phần lớn năng lượng xung. Do đó, trước tiên chúng ta cần tính toán năng lượng xung trong quá trình khởi động, sau đó chọn giải pháp điện trở thích hợp.

Đối với một xung đơn, việc tính toán năng lượng như sau:

Nếu là xung liên tục, khi khoảng thời gian của xung rất ngắn (chẳng hạn như dưới 1 giây), tỷ lệ năng lượng tiêu tán trong ứng dụng thực tế là nhỏ, chúng ta thường có thể sử dụng tích lũy tuyến tính để tính tổng năng lượng xung.

Tổng năng lượng = năng lượng xung đơn x số xung liên tiếp rồi xác định giá trị điện trở của điện trở được nạp trước:

                    

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

Ở đâu:

T= thời gian nạp tiền

R= điện trở nạp trước C= điện dung tải

Us = điện áp pin

U0= Điện áp trước khi đóng tải cao áp (có thể biểu thị bằng 0)

Ut = điện áp cuối tải khi kết thúc quá trình nạp trước

Nói chung, Ut được chọn là 90% hoặc 95% của tổng điện áp Us, được coi là 90%, do đó công thức có thể được biểu thị như sau:

T = R*C * Ln10

thì R = T/(C * Ln10)

Tiếp theo, đưa ra một ví dụ cụ thể về điện trở nạp trước: Giả sử trên ô tô, điện áp ắc quy là Us=400V, điện dung tải C=1000uF, thời gian sạc cần thiết là 500ms, tức là sau 500ms, tụ điện được sạc đến 90%*Us, tức là Ut=360V, sau đó tính giá trị điện trở của điện trở nạp trước R. Theo công thức trước, bạn có thể trực tiếp nhận được R=0,5/(0,001*ln10)=217Ω.

Cuối cùng, dạng sóng điện áp trên điện trở được chuyển thành sóng hình chữ nhật, trong đó điện dung tức thời tương đương với hiện tượng đoản mạch, do đó Vp=400V; Khi đó, công suất cực đại của điện trở được sạc trước =Vp*Vp/R=400*400/217=737W, nếu giảm theo 0,5 lần thì công suất cực đại đơn xung điện trở cần thiết là 737*2=1474W.

Sau đó tính thời gian của sóng hình chữ nhật, thông qua công thức sau, vì tổng điện áp ở hai đầu điện trở và tụ điện bằng Us nên điện áp ở hai đầu tụ là Ut= (1-0,37) Us=0,63*Us nên τ

=217*0,001*ln(2,7)=0,216s, độ rộng xung hình chữ nhật t1=0,108s.

Cuối cùng, dựa trên độ rộng xung thu được và công suất đỉnh xung đơn, so với đường cong của nhà sản xuất, bạn có thể đánh giá liệu lựa chọn có hợp lý hay không.