继电器触点合闸时的电涌保护

Question

这是一个简化的电路图:

^{模拟电路-使用电路}

电池为24V。继电器的额定电流为8A。我的负载最大是2A。该电容器是数千µF值的滤波电容器。

事后看来这是很显而易见的，为什么我烧了两个继电器与此有关。于是，我就想法子防止电流尖峰时的电容是空的，继电器接通。我终于在所述电池和所述继电器之间串联加入小低值功率电阻，因此最大电流不exceede中继规格。它工作正常，并产生热量，而电容器充电是好的，但产生热量所有的时间是低效的。

我需要电池尽可能长时间使用。

任何建议吗?

Answer 1

解决这个问题的办法是用热敏电阻。或者，在一段时间后用另一个继电器桥接你的电阻器。

当然，你也可以把电容器放在继电器的另一边。

Answer 2

既然你让我详述我之前的评论:……

在过去，我们用过沉重的铁大量处理涌流-大电感器。电阻器经常在平行加入到重电感器和在所述电源和所述电容器组之间串联使用了一对。事情是这样的：

^{模拟电路-使用电路}

电阻中的峰值电流，\ R_1 \美元，当电容被放电时就会发生。所以文本\ $ I_ {R_{_ \{峰}}}= \压裂{V_1} {R_1} \ $．这意味着我们可以选择\ R_1 \美元根据我们想要的电阻器中的峰值电流。

我们现在来计算一下。我要选文本\ $ I_ {R_{_ \{峰}}}= 4 \:{}\ $ \文本．这似乎是相对于继电器当前极限的安全裕度。

注意:现在,暂停。电感电流也会增加。也许这个限制还不够好。但在实践中，它将是。原因是当电感的电流上升时，极限电阻的电流也在下降。如果做得好，它们几乎可以完美地相互抵消，所以如果我们为相同的电流限制设计它们，那么它们的电流总和也将同样受到限制。

因此，让我们的工作指出，24 \ \ $ R_1 = \压裂{:\文本{V}}{4 \: \文本{一}}= 6 \ \ω\ $和选择ω\ R_1 = 5.6美元\:\ \ $或ω\ R_1 = 6.8美元\:\ \ $．我会倾向于更安全的一边，所以我会选择ω\ R_1 = 6.8美元\:\ \ $．这意味着我的新的限流将有约\ $ 3.5 \：\文本{A} \ $在计算电感时。

这就引出了感应器。为了处理关于电感中峰值电流的问题，我将用稍微不同但等效的形式重新画出上面的图:

^模拟电路

在上面，我已经“注意到”\ R_1 \美元和\ $ R _ {_ \ {文字LOAD}} \ $用等效的源电压组成分压器文本\ $ V_ {_ \ {TH}} = V_1 \ cdot \压裂{R_{_ \文本{负载}}}{R_1 + R_{_ \文本{负载}}}\ $和文本\ $ R_ {_ \ {TH}} = R_1 \ cdot \压裂{R_{_ \文本{负载}}}{R_1 + R_{_ \文本{负载}}}\ $．

什么是真正好的关于新的安排是很容易看到它是一个RLC电路。这里的总体思路是，电感电流的峰值发生在一段时间内由这三个项目的组合确定的第一个季度。

粗略地说，你可以计算\ $ L_1 \约\压裂{16} {\ PI ^ 2} \ CDOT - [R _ {_ \ {文本TH}} ^ {\，^ 2} \ CDOT C_1 \ $．由于文本\ $ R_ {_ \ {TH}} = \压裂{V_1} {I_{_ \文本{负载}}+ I_ {R_{_ \文本{峰}}}}\ $，这是作品出来：\ $ l1 \大约\压裂{16}{\π^ 2}\ cdot左c₁\ cdot \[\压裂{V_1} {I_{_ \文本{负载}}+ I_ {R_{_ \文本{峰}}}}\右]^ {\ ^ 2}\ $．假设24 \ \ $ V_1 =: \ {V} \ $文本，文本\ $ I_{_ \{负载}}= 2 \:{}\ $ \文本,文本\ $ I_ {R_{_ \{峰}}}= 3.5 \:{}\ $ \文本(新值)，然后\ $ L_1 \约1.62 \ CDOT 10 \：\文本{mF及其} \ CDOT \左[\压裂{24 \：\文本{V}} {2 \：\文本{A} 3.5 \：\文本{A}} \右] ^ 2 = 309 \：\文本{mH的} \ $．我选择l1 = 270美元\ \:\ {mH} \ $文本作为一个非常密切的，可用值。（当然，你还不如挑l1 = 330美元\ \:\ {mH} \ $文本了。)

我不知道把这个放进LTspice会发生什么。(为了使原理图保持简单，我要做一点小修改，因为我将通过勾选一个框来让LTspice自己“打开”电源。)我们来看看:

（点击上述画面看到更多细节）。

这里您可以看到上述方法产生的行为。这几乎和预期的一样。您可以看到，通过继电器传递的总和(红色曲线)仅略高于峰值\ \ 4美元:{}\ $ \文本．所以我们保持了极限。但这也告诉你会有一点多的电流比你的目标在设计中，由于这一事实，电阻和电感都是供应电流在早期的季度周期(阻尼)阶段。(我已经决定把它收集起来使用l1 = 330美元\ \:\ {mH} \ $文本，则通过继电器的峰值电流约为\ $ 3.8 \：\文本{A} \ $．)

是的，输出电压确实有点响。它的电压比\ \: 24美元美元{V} \ \文本．在以前，这很好。我们使用拳头大小的二极管(带有很多很多鳍片的硒整流器)和真空管。一点额外的电压不会伤害任何人。,)今天，你得多想想这个问题。

如果你能接受一个更高的峰值电压和一个更高的峰值电感电流，你可以降低它的幅度。比如说，一半左右。如果峰值电压是临界的，你不能接受一个高的值，那么你需要增加它的幅度。匹配电感的电流限制和电阻的电流限制通常提供更好的响应，虽然，是一个很好的平衡设计。

不管怎样，这是一种方法。就像以前那样。

哦，和最后一个念头。限流电阻器的加热高峰将在第二的第一第十所有发生。该导通期间它可能吸收一些焦耳。有些电阻比其他人在处理这些应力更好。你可以看看“浪涌电阻”或其他绕线（它可以处理这种事情很好。），绝对读取数据表，如果可能的话，要确保。如果数据表费率电阻激增或在短期内一定数量焦耳，那么这可能是一件好事。最后，做一些测试，以及。

在电感器

鉴于我的业余爱好者的无知状态，电感设计的制造商可以看起来像火箭科学．我相信设计一款具有商业竞争力的设备需要很多重要的实际细节。我只是一个业余爱好者，所以我只能站在远处，怀着真诚的敬意欣赏制造商在产品设计上的应用。

但也有一些基本的东西。在上述情况下，我们可以计算出一旦达到平衡(最晚一秒钟)，在电感中存储的能量。电感电流是直流电，变化不大。扼流电感中的能量为文本\ $ E_ {_ \ {L}} = \ frac12 \ I_{_ \文本{L}} ^ {\ 2} \, l1 = \ frac12 \ I_{_ \文本{负载}}^ {\ 2}\,l1 \ $．在这种情况下，大约是\ $ 540 \：\ {文字}毫焦耳\ $．

韦伯等于焦耳/安培，在这种情况下，我们可以把它算出来\ \ Phi_1美元= \压裂{540 \ \文字{mJ}}{2 \: \文本{一}}= 270 \ \文字{mWb} \ $．如果你知道文本\ $ B_{_ \{马克斯}}\ $磁芯材料和匝数，\ N \美元，你可以计算出横截面面积为\ \ gt美元\压裂{\ Phi_1} {N \ cdot B_{_ \文本{马克斯}}}\ $．如果我们用的是质量好的铁芯文本\ $ B_{_ \{马克斯}}= 1.1 \:美元{T} \ \文本如果\ \ $ N = 1000美元，然后:\ \ gt美元\压裂{270 \ \文字{mWb}} {1000 \ \ cdot \ 1.1 \:文本\ {T}} \ $．这表明横截面面积必须是\ \大约2.5美元\:\文本\ ${厘米}^ 2．1000个线圈将占用一些磁路长度来实现，因此产生的电感将有一些重要的质量。

我在数量细节上可能是错的。对于我这个业余爱好者来说，电感设计更多的是一个维度分析的问题，我可能弄错了一个因素。但在我看来就是这样。我将带着感激接受专家们提出的任何批评。

Answer 3

1/CV^2 = e的NTC励磁涌流限制器(ICL)是一种选择。一些ICL OEM将指定这一点。

规格的：24V电池的标称（假设29最大的充电器）。
盖大小：说5MF。
最大电流：2A负载

E=1/2CV^2= 5mF/2 24^2 = 1.44J nom.， 1.7J充电

建议解决方案:CL-21 cl - 150

I Amp最小-最大范围必须包括负载。
E系列> 1.7J

初始R @ 25'C需要满足继电器限制，例如最低4欧姆。

最终R取决于%Imax，但也下降电压和加热ICL连续，如120 ' c，最好在充电到>80%后由二次延时继电器分流。

结论:采用8A继电器5欧姆ICL和第二继电器延迟分流压降。

Cap ESR决定浪涌电流。