关闭时继电器触点的电涌保护

Question

这是一个电路的简化图：

^{模拟此电路- 使用的原理图CircuitLab}

电池是24V。继电器额定值为8A。我的负载最多绘制2a。电容器是数千个μF的滤波电容。

事后看来，很明显我为什么用这个烧掉了两个接力棒。所以我试着想办法在电容器没电继电器接通的时候防止电流尖峰。我最后在电池和继电器之间串联了一个小的低值功率电阻，这样最大电流不会超过继电器规格。它工作良好，在电容器充电时产生热量是好的，但一直产生热量是低效的。

我需要的电池持续尽可能长的时间。

有什么建议吗？

Answer 1

该解决方案是热敏电阻。或者，在通过量的时间后，有另一个继电器来桥接电阻。

当然，您还可以将电容器放在继电器的另一边。

Answer 2

既然你让我在早期的评论中扩展：......

在古时，我们使用重铁处理浪涌电流的很多 -大电感器。通常在重电感上并联加一个电阻，在电源和电容器组之间串联使用一对电阻。是这样的:

^{模拟此电路- 使用的原理图CircuitLab}

峰值电流的电阻器，\ $ r_1 \ $当电容放电，会发生。所以\ $ I_ {R _ {_ \ {文本PEAK}}} = \压裂{V_1} {R_1} \ $．这意味着我们可以选择\ $ r_1 \ $基于我们所希望的电阻器的峰值电流为。

让我们计算一个现在。我要挑\ $ I_ {R _ {_ \ {文本PEAK}}} = 4 \：\文本{A} \ $．这似乎是一个安全的保证金与你的继电器目前的限制。

笔记：现在，暂停。还将有增加的电感电流。也许这个限制不够好。但实际上就是这样。原因是，虽然电感的电流正在攀爬，但也是极限电阻的电流下降。完成了，这些将几乎完全互相抵消，以便如果我们设计每个用于相同的电流限制，那么它们的电流的总和也将类似地限制。

我们来算一下\ $ r_1 = \ frac {24 \：\ text {v}} {4 \：\ text {a}} = 6 \：\ oomga \ $并选择使用\ $ R_1 = 5.6 \：\欧米茄\ $或者\ $ R_1 = 6.8 \：\欧米茄\ $．我要对安全方面倾斜，所以我会选择\ $ R_1 = 6.8 \：\欧米茄\ $．这意味着我现在的新上限将是\ \: 3.5美元美元{}\ \文本在锻炼电感时。

这将我们带到电感器。要处理关于电感器中峰值电流的问题，我将重新绘制上述略微不同但等同的形式：

^{模拟此电路}

在上文中，我“注意到了”\ $ r_1 \ $和文本\ $ R_{_ \{负载}}\ $补的分压器与的等效源极电压\ $ v _ {_ \ text {th}} = v_1 \ cdot \ frac {r _ {_ \ text {load}}} {r_1 + r _ {_ \ text {load}}} \ $和\ $ R _ {_ \ {文本TH}} = R_1 \ CDOT \压裂{R _ {_ \ {文本LOAD}}} {R_1 + R _ {_ \ {文本LOAD}}} \ $．

新的安排的真正好的地方是，它更容易看到它是一个RLC电路。这里的一般想法是，峰值电感电流发生在一段时间的第一季度，这是由这三个因素的组合决定的。

大致，你可以计算\ $ l1 \大约\压裂{16}{\π^ 2}\ cdot R_{_ \文本{TH}} ^ {\ ^ 2} \ cdot c₁\ $．和以来\ $ r _ {_ \ text {th}} = \ frac {v_1} {i _ {_ \ text {load}} + i_ {r _ {_ \ text {peak}}}}} \ $，其结果为:\ $ l_1 \ attum \ frac {16} {\ pi ^ 2} \ cdot c_1 \ cdot \ left [\ frac {v_1} {i _ {_ _ _文本{load}} + i_ {r _ {_ \ text {peak}}} \右] ^ {\，^ 2} \ $．假设\ $ V_1 = 24 \：\文本{V} \ $那\ $ i _ {_ \ text {load}} = 2 \：\ text {a} \ $， 和\ $ i_ {r _ {_ \ text {peak}}} = 3.5 \：\ text {a} \ $（新值），则\ l1 \大约1.62美元\ cdot 10 \: \文本{mF} \ cdot \离开[\压裂{24 \:\文本{V}}{2 \:{一}+ 3.5 \ \文本:文本\{一}}\右)^ 2 = 309 \ \文字{mH} \ $．我会选择\ $ l_1 = 270 \：\ text {mh} \ $作为一个非常接近的可用值。(当然，你也可以选择\ $ l_1 = 330 \：\ text {mh} \ $， 也。）

我已经不知道这是怎么回事，当我跳进的LTspice这种情况发生。（我要去欺骗只是一点点，以保持原理简单，因为我得的LTspice通过检查关闭盒子自身电源“上翻”。）所以，让我们来看看：

(点击上面的图片查看更多细节。)

在这里，您可以看到上述方法产生的行为。这几乎正​​如预期的那样。您可以看到通过继电器传递的总和（红色曲线）略微达到略微峰值$ 4 \：\ text {a} \ $．所以我们已经保持了我们的极限。但这也告诉您，由于电阻器和电感器在早期四分之一周期（阻尼）相位期间，电阻器和电感器都提供电流的事实，这也可以稍微瞄准设计中的电流。（我决定绕过和使用\ $ l_1 = 330 \：\ text {mh} \ $，然后通过继电器的峰值电流将是关于\ \: 3.8美元美元{}\ \文本．)

是的，输出电压确实响了一下。它达到了略高于电压$ 24 \：\ text {v} \ $．回到当天，那很好。我们正在使用二极管的拳头大小（硒整流器，有很多翅片和翅片）和真空管。一点额外的电压从不伤害任何人。;）今天，你必须思考更多。

如果你能接受一个较高的峰值电压和更高的峰值电感电流，可以减少它的大小。再说了，一半左右。如果峰值电压是至关重要的，你不能接受较高的值，那么你需要增加它的大小。匹配了电阻限流电感的电流限制通常给出更好的响应，不过，是设计一个很好的平衡。

无论如何，这是做这件事的方式。它曾经做的方式。

哦，还有最后一个想法。限流电阻的峰值加热将全部发生在前十分之一秒。在启动过程中，它可能会吸收几个焦耳。有些电阻在处理这些压力方面比其他电阻要好。你可以寻找“浪涌电阻”或其他线绕(可以很好地处理这类事情)。如果可能的话，一定要阅读数据表，以确保。如果数据表对电阻器的速率在短时间内激增或一定数量的焦耳，那很可能是一件好事。最后，也做一些测试。

在电感器

鉴于我的爱好者的无知状态，制造商的电感设计似乎是如此火箭科学．我相信许多重要的实际细节进入设计商业竞争设备。我只是一个爱好者，所以我只能从一定距离中忍受并欣赏我真诚的尊重制造商在设计产品方面适用的东西。

但也有一些基础。在上述情况下，我们可以在达到平衡（最新时秒钟之后的第二次）达到电感中存储在电感器中的能量。电感电流为DC - 它不会变化很大。扼流圈电感的能量是\ $ e _ {_ \ text {l}} = \ frac12 \，i _ {_ \ text {l}} ^ {\,2} \，l_1 = \ frac12 \，i _ {_ \ text {load}} ^ {\，2} \，l_1 \ $．在这种情况下，就是这样\ \ 540美元:\ {mJ} \ $文本．

韦伯是每安培的焦耳，所以在这种情况下，我们可以工作了这一点作为\ $ \ Phi_1 = \压裂{540 \：\文本{毫焦耳}} {2 \：\文本{A}} = 270 \：\文本{MWB} \ $．如果你知道\ $ B _ {_ \ {文字MAX}} \ $核心材料和匝数，$ n \ $，缠绕在核心上，你可以制定横截面区域\ $ a \ gt \ frac {\ phi_1} {n \ cdot b _ {_ \ text {max}}}} \ $．如果我们使用的是优质的铁芯\ $ b _ {_ \ text {max}} = 1.1 \：\ text {t} \ $而如果\ $ n = 1000 \ $例如，然后：\ $ A \ GT \压裂{270 \：\文本{MWB}} {千\，\ CDOT \，1.1 \：\文本【T}} \ $．这表明横截面区域必须是\ $ a \ apply 2.5 \：\ text {cm} ^ 2 \ $．1000绕绕组将占据一些磁路长度以实现，因此所得到的电感器将具有一些显着的质量。

我可能是错误的定量细节。电感设计对我来说是一个尺寸分析，作为一个爱好者，有可能有一个问题。但这就是对我的看法。欣赏，我会采取任何批评专家小屋。

Answer 3

一个NTC，浪涌电流限制器（ICL）额定的能量被切换是一种选择1 / CV ^ 2 = E. [J]。ICL一些OEM的将指定。

规格:24V电池标称(假设最大29个充电器)。
盖子大小:比如说5mF。
最大电流:2A负载

E = 1 / 2CV ^ 2 = 5MF / 2 24 ^ 2 = 1.44J NOM。，1.7J充电器

建议解决方案：CL-21至CL-150

IAMP MIN-MAX范围必须包含负载。
E范围> 1.7J

初始R @ 25'C需要满足继电器限制。4欧姆分钟。

最终R取决于％IMAX，但也可以将电压降低并连续加热ICL E.G.120'C优选在充电后通过次级时间延迟继电器分流> 80％。

结论：使用8A继电器5欧姆ICL和第二继电器延迟分流电压降。

帽ESR确定浪涌电流。