抑制电源接通时的冲击电流的限制电阻
出处:cdgjs 发布于:2008-09-11 14:03:43
使用50/60 Hz的工频用电源变压器的串联调节器,没有什么问题,但直接整流、平滑日前主流的开关调节器AC线路的交流控制器,经常存在的问题是AC线路电源ON时会流过冲击电流。
AC线路上流过的冲击电流远远超过预想的峰值电流,使电源开关的触点烧损、熔化而被破坏。
图1是直接整流AC线路(100V)的电压,经平滑电容的输出后,得到直流140V的电路,电源开关ON时的时问各种各样.如果原本的工频信号是正弦波,则当工频频率在sin90°及sin270°时,全波整流电路上流过的冲击电流.如果电源开关使用固态位置继电器(SSR),SSR则因采用过零开关方式而不会流过这么大的冲击电流。
图1 电源电路中的冲击电流限制电阻
当在平滑电容上加上140V的峰值电压时,流过的初电流的大小是多少呢?如果是理想电容,则应流过无限大的电流。实际上由于AC线路的电阻、配线电阻、整流二极管等的动作电阻,电流会被限制,尽管这样,仍流过相当大的电流。
为研究流过多少电流,观测图2所示的实验电路的R为0Ω时的数据如图2。开关接通的时间sin270°时达到约188A(PEAK)小型开关会被烧损。
只在开关接通后的初的半波内流过大电流,随着平滑电容的充电,其电流减小。
从图2的波形上看,由于+140V充电,流过188A(PEAK)的冲击电流,所以计算此时的电路的等价电阻约为0.74Ω。因此,如果插入R=1Ω,则应下降到IPK=140V/1.74Ω=80A(PEAK)。
图2 电流限制电阻R=0Ω时的平滑输出电压和冲击电流
图3是追加R=1Ω,同样的用sin270°开关接通时的波形。峰值电流减小到88A。
因此,如果加大冲击电流的限制电阻值,IPK也减小,所以很容易想到应该尽量加大此限制电阻值。但由于通常流过AC电流会产生很大功率损耗(P=PR),所以此限制电阻值也不能太大。
尝试用R=5Ω测定冲击电流,则IpK减少到24A(IpK=140V/5.74Ω=24.4A),对平滑电容充电需要100ms以上的时间。
为减小冲击电流,无论如何加大电阻值,如图4所示,电源接通时具有数100ms的延迟,如果继电器中电阻R短路,则可忽略通常时所消耗的功率。
图3 电流限制电阻R=1Ω时的平滑输出电压和冲击电流
图4 用于抑制肿击电流的功夫
作为处理AC线路的冲击L流的元件,也有使用被称为功率热敏电阻的,但仅在热敏电阻处于室温状态时有效果,频繁ON/OFF电源开关时,定常的热敏吧阻会变热,成为低电阻,对冲击电流的抑制效果变小.
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