抑制電源接通時的沖擊電流的限制電阻
出處:cdgjs 發(fā)布于:2008-09-11 14:03:43
使用50/60 Hz的工頻用電源變壓器的串聯(lián)調(diào)節(jié)器,沒有什么問題,但直接整流、平滑日前主流的開關(guān)調(diào)節(jié)器AC線路的交流控制器,經(jīng)常存在的問題是AC線路電源ON時會流過沖擊電流。
AC線路上流過的沖擊電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)想的峰值電流,使電源開關(guān)的觸點(diǎn)燒損、熔化而被破壞。
圖1是直接整流AC線路(100V)的電壓,經(jīng)平滑電容的輸出后,得到直流140V的電路,電源開關(guān)ON時的時問各種各樣.如果原本的工頻信號是正弦波,則當(dāng)工頻頻率在sin90°及sin270°時,全波整流電路上流過的沖擊電流.如果電源開關(guān)使用固態(tài)位置繼電器(SSR),SSR則因采用過零開關(guān)方式而不會流過這么大的沖擊電流。

圖1 電源電路中的沖擊電流限制電阻
當(dāng)在平滑電容上加上140V的峰值電壓時,流過的初電流的大小是多少呢?如果是理想電容,則應(yīng)流過無限大的電流。實(shí)際上由于AC線路的電阻、配線電阻、整流二極管等的動作電阻,電流會被限制,盡管這樣,仍流過相當(dāng)大的電流。
為研究流過多少電流,觀測圖2所示的實(shí)驗(yàn)電路的R為0Ω時的數(shù)據(jù)如圖2。開關(guān)接通的時間sin270°時達(dá)到約188A(PEAK)小型開關(guān)會被燒損。
只在開關(guān)接通后的初的半波內(nèi)流過大電流,隨著平滑電容的充電,其電流減小。
從圖2的波形上看,由于+140V充電,流過188A(PEAK)的沖擊電流,所以計算此時的電路的等價電阻約為0.74Ω。因此,如果插入R=1Ω,則應(yīng)下降到IPK=140V/1.74Ω=80A(PEAK)。

圖2 電流限制電阻R=0Ω時的平滑輸出電壓和沖擊電流
圖3是追加R=1Ω,同樣的用sin270°開關(guān)接通時的波形。峰值電流減小到88A。
因此,如果加大沖擊電流的限制電阻值,IPK也減小,所以很容易想到應(yīng)該盡量加大此限制電阻值。但由于通常流過AC電流會產(chǎn)生很大功率損耗(P=PR),所以此限制電阻值也不能太大。
嘗試用R=5Ω測定沖擊電流,則IpK減少到24A(IpK=140V/5.74Ω=24.4A),對平滑電容充電需要100ms以上的時間。
為減小沖擊電流,無論如何加大電阻值,如圖4所示,電源接通時具有數(shù)100ms的延遲,如果繼電器中電阻R短路,則可忽略通常時所消耗的功率。

圖3 電流限制電阻R=1Ω時的平滑輸出電壓和沖擊電流

圖4 用于抑制腫擊電流的功夫
作為處理AC線路的沖擊L流的元件,也有使用被稱為功率熱敏電阻的,但僅在熱敏電阻處于室溫狀態(tài)時有效果,頻繁O(jiān)N/OFF電源開關(guān)時,定常的熱敏吧阻會變熱,成為低電阻,對沖擊電流的抑制效果變小.
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