几天前,在硬件讨论小组中,我看到一位质量管理工程师问为什么预充电电阻故障率很高。想到之前接触过预充电电阻的选择,我将在这里分享这些方法。
一般来说,预充电阻采用水泥电阻,外观看起来像白色水泥,实际上是陶瓷材料,内部是金属绕线电阻。
选择水泥电阻时,一般会考虑最坏的情况,即直流恒压源U给RC电路充电时,电阻R上消耗的功率为
充电峰值电流限制R的最小值,以确保前电路没有短路保护
根据RC电路时间常数知道τ时间电容器基本充电完成,这里限制了R的最大值,使R值过大影响启动速度。
接下来,重点关注电阻加热对电阻寿命的影响。
内部金属绕线的温升来自三部分:
- 启动时的冲击电流:一般来说,预充电应在1秒内完成,因此不考虑热量从金属绕线传递到陶瓷材料,即所有热量都会导致金属绕线的温度升高
- 余热频繁重启
- 机内环温
下面计算各部分贡献的温升
- 根据上述选择电阻,根据规格找出内部金属绕线的重量m(g),金属绕线的比热容c(J/g·℃),上述计算的能量温升,注意温升不得超过金属熔点,一般要给予足够的安全裕度,如果超过,则选择多个电阻串联使用,即金属绕的重量加倍。
- 假设机器每隔T秒重启一次,平均功率为,规格中发现的电阻Rth热阻,计算频繁重启引起的温升。
- 通过实测得到机器内靠近电阻的环温
金属绕线的最高温度是
最后,根据经验公式计算电阻可承受的启动次数,并可发送给制造商。一般公式形式为
,其中a和b为常数。