Elektrische Berechnung
Wir erstellen eine Liste einiger gängiger Berechnungsformeln, die Sie bei der Auswahl eines Halbleiterrelais (SSR) / Halbleitermoduls (SSM) oder beim Entwerfen einer Schaltung verwenden können.
Achtung: HUIMU Industrial (HUIMULTD) übernimmt keine Haftung für Fehler in den Daten oder für den sicheren und / oder zufriedenstellenden Betrieb von Geräten, die anhand dieser Informationen entwickelt wurden.
Berechnungsformeln für die elektrische Leistung
● Einphasenlast
P = U · I · cosφ
U ist die Spannung (normalerweise 220 VAC), I ist der Strom.
U ist die Spannung (normalerweise 220 VAC), I ist der Strom.
● Dreiphasenlast
P = √3 · U L · I L · cosφ = 3 · U P · I P · cosφ
U L ist die Netzspannung (normalerweise 380 VAC), I L ist der Netzstrom , U P ist die Phasenspannung (normalerweise 220 VAC) Ist I P der Phasenstrom.
U L ist die Netzspannung (normalerweise 380 VAC), I L ist der Netzstrom , U P ist die Phasenspannung (normalerweise 220 VAC) Ist I P der Phasenstrom.
● Leistungsfaktor (cos φ)
Wenn es sich bei dem Lasttyp um eine ohmsche Last handelt (z. B. eine elektrische Heizung), ist cos φ = 1; Wenn der Lasttyp eine induktive Last ist (z. B. ein Elektromotor), ist 0 <cos φ <1. Nehmen wir als Beispiel den Elektromotor: Wenn der Elektromotor voll belastet ist, ist der Wirkstrom der größte, der Blindstrom der kleinste und der Leistungsfaktor beträgt etwa 0,85. Wenn die Last leicht ist oder keine Last, ist der Wirkstrom klein, der Blindstrom ist groß und der Leistungsfaktor liegt zwischen 0,4 und 0,7. Daher nehmen wir normalerweise einen Leistungsfaktor von 0,78 oder 0,8 an. Wenn es sich bei der Lastart um eine kapazitive Last handelt (z. B. Leistungskompensator), ist cos φ <0.
● Spitzenwert, Effektivwert, Durchschnittswert
Die Wechselspannung ist eine Sinuswelle und ihr Spannungswert ändert sich periodisch von 0 auf den Maximalwert (U MAX ), so dass ihr Spitzenwert (U PK ) gleich dem Maximalwert ist. Der Wechselstrom-Effektivwert wird durch den thermischen Effekt des Stroms festgelegt, dh, ein Wechselstrom und ein Gleichstrom werden durch Widerstände mit dem gleichen Widerstandswert geleitet, und wenn sie zur gleichen Zeit die gleiche Wärme erzeugen, dann der Effektivwert dieses Wechselstroms ist gleich dem Wert dieses Gleichstroms. Da der Effektivwert der sinusförmigen Wechselspannung gleich ihrem quadratischen Mittelwert (U RMS oder U RMS) istwird im Allgemeinen verwendet, um den Effektivwert der Wechselspannung darzustellen. Normalerweise ist der Wechselspannungswert, den wir mit Erfassungsgeräten (z. B. Multimetern) ermitteln, der effektive Spannungswert, und der Wechselspannungswert, der auf dem elektrischen Gerät angegeben ist, ist auch der effektive Wert (z. B. 220 VAC, 380 VAC). Die durchschnittliche Wechselspannung (U AV ) ist der durchschnittliche Spannungswert über einen Zeitraum. Die durchschnittliche Wechselspannung ist gleich dem Integral der Spannung in einem Zyklus geteilt durch 2π (die Zeit in einem Zyklus). Theoretisch ist der Gleichspannungswert, der nach einer Vollweggleichrichtung der Wechselspannung erhalten wird, gleich dem Durchschnittswert der Wechselspannung.
U PK = √2 · U RMS = 1,414 · U RMS
U AV = 2 / π · U PK = 0,637 · U PK
U AV = 2 / π · U PK = 0,637 · U PK
Entsprechend dem Ohmschen Gesetz können wir den Spitzenwert (IPK oder IMAX), den Effektivwert (IRMS) und den Durchschnittswert (IAV) des Wechselstroms erhalten.
I PK = √2 · I RMS = 1,414 · I RMS
I AV = 2 / π · I PK = 0,637 · I PK
I AV = 2 / π · I PK = 0,637 · I PK
Da der Wert des Gleichstroms oder der Gleichspannung konstant ist, haben sie keinen Maximalwert, keinen Effektivwert und keinen Durchschnittswert.
Berechnungsformeln für den Derating-Faktor
Da die Leistung des Halbleiterrelais / Halbleitermoduls von der Arbeitsumgebung und dem Lasttyp abhängt, sollte bei der Auswahl des Nennstromwerts des Halbleiterrelais / Halbleitermoduls der Derating Factor (oder Current Multiple Factor) berücksichtigt werden .
I R = I L / α
I R ist der Nennstromwert des Halbleiterrelais / Halbleitermoduls;
I L ist der DC-Laststromwert oder der effektive AC-Laststromwert (Effektivwert);
α ist der Derating-Faktor.
I R ist der Nennstromwert des Halbleiterrelais / Halbleitermoduls;
I L ist der DC-Laststromwert oder der effektive AC-Laststromwert (Effektivwert);
α ist der Derating-Faktor.
Je nach Arbeitsumgebung des Halbleiterrelais / Halbleitermoduls (Belüftung, Temperatur, Betriebszeit usw.) kann der Leistungsreduzierungsfaktor in drei Stufen unterteilt werden: Geschützt, Normal und Schwerwiegend.
Für ohmsche Lasten (wie elektrische Heizung, Glühlampe usw.) gilt α = 0,5 (geschützt), α = 0,5 (normal), α = 0,3 (stark);
Für induktive Lasten (z. B. Motor, Transformator usw.) gilt α = 0,2 (geschützt), α = 0,16 (normal), α = 0,14 (stark).
Für kapazitive Lasten (wie Leistungskompensator usw.) gilt α = 0,2 (geschützt), α = 0,16 (normal), α = 0,14 (stark).
Für ohmsche Lasten (wie elektrische Heizung, Glühlampe usw.) gilt α = 0,5 (geschützt), α = 0,5 (normal), α = 0,3 (stark);
Für induktive Lasten (z. B. Motor, Transformator usw.) gilt α = 0,2 (geschützt), α = 0,16 (normal), α = 0,14 (stark).
Für kapazitive Lasten (wie Leistungskompensator usw.) gilt α = 0,2 (geschützt), α = 0,16 (normal), α = 0,14 (stark).
Aktueller multipler Faktor ist die Umkehrung des Derating-Faktors.
I R = I L · β
I R ist der Nennstromwert der Halbleiterrelais / Festkörper - Modul;
I L ist der DC-Laststromwert oder der effektive AC-Laststromwert (Effektivwert);
β ist der aktuelle Mehrfachfaktor.
I R ist der Nennstromwert der Halbleiterrelais / Festkörper - Modul;
I L ist der DC-Laststromwert oder der effektive AC-Laststromwert (Effektivwert);
β ist der aktuelle Mehrfachfaktor.
Für ohmsche Lasten (wie elektrische Heizung, Glühlampe usw.) gilt β = 2 (geschützt), β = 2 (normal), β = 3 (stark);
Bei induktiven Lasten (z. B. Motor, Transformator usw.) gilt β = 5 (geschützt), β = 6 (normal), β = 7 (stark).
Bei kapazitiven Lasten (wie Leistungskompensator usw.) ist β = 5 (geschützt), β = 6 (normal), β = 7 (stark).
Bei induktiven Lasten (z. B. Motor, Transformator usw.) gilt β = 5 (geschützt), β = 6 (normal), β = 7 (stark).
Bei kapazitiven Lasten (wie Leistungskompensator usw.) ist β = 5 (geschützt), β = 6 (normal), β = 7 (stark).
Wenn Sie z. B. ein Halbleiterrelais von DC zu AC für das Schalten einer ohmschen Last von 220 VAC und 10 A benötigen und dieses Halbleiterrelais in einer schlechten Lüftungsumgebung unterbrechungsfrei arbeiten soll, gilt der Leistungsreduzierungsfaktor β = 3 (Schwerwiegend). Sie sollten MGR-1D4830 wählen (DC zu AC, Last: 480VAC, 30A).
Varistor-Berechnungsformeln
Wenn die Lastspitzenspannung hoch ist, schließen Sie den Varistor (z. B. MOV, ZNR) unbedingt parallel zum Ausgangsanschluss des Halbleiterrelais / Halbleitermoduls an.
V imA = V 1mA = (a · v) / (b · c)
V imA ist die Varistorspannung, wenn der Strom XmA ist. Da der Stromwert normalerweise auf 1 mA eingestellt ist, kann er auch als V 1 mA ausgedrückt werden . a ist der Spannungsschwankungskoeffizient, im Allgemeinen 1,2; b ist der Varistorfehlerwert, im allgemeinen 0,85; c ist der Alterungskoeffizient der Komponente, allgemein 0,9; v ist die DC-Betriebsspannung oder die AC-Effektivspannung.
V imA ist die Varistorspannung, wenn der Strom XmA ist. Da der Stromwert normalerweise auf 1 mA eingestellt ist, kann er auch als V 1 mA ausgedrückt werden . a ist der Spannungsschwankungskoeffizient, im Allgemeinen 1,2; b ist der Varistorfehlerwert, im allgemeinen 0,85; c ist der Alterungskoeffizient der Komponente, allgemein 0,9; v ist die DC-Betriebsspannung oder die AC-Effektivspannung.
Daher kann die obige Formel vereinfacht werden als:
Für Gleichstromkreis ≤ V imA ≤ 1,6 · v
Für Wechselstromkreis ≤ V imA ≤ 1,6 · V p = 1,6 · √2 · V AC
V p ist die Spitzenspannung, V AC ist die effektiven Wert.
Für Gleichstromkreis ≤ V imA ≤ 1,6 · v
Für Wechselstromkreis ≤ V imA ≤ 1,6 · V p = 1,6 · √2 · V AC
V p ist die Spitzenspannung, V AC ist die effektiven Wert.
Im Allgemeinen ist die Varistorspannung das 1,6-fache der Lastspannung, aber wenn die Last eine induktive Last ist, sollte die Varistorspannung das 1,6-1,9-fache der Lastspannung betragen, um die Sicherheit zu gewährleisten.
Berechnungsformeln für die Gleichrichterschaltung
● Einphasen-Halbwellen-Gleichrichterschaltung
U 0 = 0,45 · U 2
I 0 = 0,45 · U 2 / R L
I V = I 0
U RM = √2 · U 2
I 0 = 0,45 · U 2 / R L
I V = I 0
U RM = √2 · U 2
● Einphasen-Vollweggleichrichterschaltung
U 0 = 0,9 · U 2
I 0 = 0,9 · U 2 / R L
I V = 1/2 · I 0
U RM = 2 · √2 · U 2
I 0 = 0,9 · U 2 / R L
I V = 1/2 · I 0
U RM = 2 · √2 · U 2
● Einphasen-Brückengleichrichterschaltung
U 0 = 0,9 · U 2
I 0 = 0,9 · U 2 / R L
I V = 1/2 · I 0
U RM = √2 · U 2
I 0 = 0,9 · U 2 / R L
I V = 1/2 · I 0
U RM = √2 · U 2
● Einphasen-Halbwellen-Gleichrichtungsfilterschaltung
U 0 = U 2
I 0 = U 2 / R L
I V = 1/2 · I 0
U RM = 2 · √2 · U 2
C≥ (3 ~ 5) · T / R L
T = 1 / f, Wenn f = 50 Hz, dann ist T = 1/50 = 20 ms
I 0 = U 2 / R L
I V = 1/2 · I 0
U RM = 2 · √2 · U 2
C≥ (3 ~ 5) · T / R L
T = 1 / f, Wenn f = 50 Hz, dann ist T = 1/50 = 20 ms
● Einphasen-Vollwellen-Gleichrichtungsfilterschaltung
U 0 = 1,2 · U 2
I 0 = 1,2 · U 2 / R L
I v = 1/2 · I 0
U RM = √2 · U 2
C≥ (3 ~ 5) · T / 2R L
T = 1 / f, wenn f = 50 Hz, dann ist T = 1/50 = 20 ms
I 0 = 1,2 · U 2 / R L
I v = 1/2 · I 0
U RM = √2 · U 2
C≥ (3 ~ 5) · T / 2R L
T = 1 / f, wenn f = 50 Hz, dann ist T = 1/50 = 20 ms
● Einphasen-Brückengleichrichtungs-Filterschaltung
U 0 = 1,2 · U 2
I 0 = 1,2 · U 2 / R L
I v = 1/2 · I 0
U RM = √2 · U 2
C≥ (3 ~ 5) · T / 2R L
T = 1 / f, wenn f = 50 Hz, dann ist T = 1/50 = 20 ms
I 0 = 1,2 · U 2 / R L
I v = 1/2 · I 0
U RM = √2 · U 2
C≥ (3 ~ 5) · T / 2R L
T = 1 / f, wenn f = 50 Hz, dann ist T = 1/50 = 20 ms
V RSM = V RRM + 200V
V RSM (nicht- repetitive Spitzensperrspannung ) ist der maximal zulässige Stoßwert der Sperrspannung, der an die Sperrrichtung des Geräts angelegt werden kann. V RRM (Repetitive Peak Reverse Voltage) ist der maximal zulässige Wert der Sperrspannung, der wiederholt an die Sperrrichtung des Geräts angelegt werden kann.
V RSM (nicht- repetitive Spitzensperrspannung ) ist der maximal zulässige Stoßwert der Sperrspannung, der an die Sperrrichtung des Geräts angelegt werden kann. V RRM (Repetitive Peak Reverse Voltage) ist der maximal zulässige Wert der Sperrspannung, der wiederholt an die Sperrrichtung des Geräts angelegt werden kann.
V DSM = V DRM + 200
V V DSM (nicht wiederholte Spitzen-Sperrspannung ) ist der maximal zulässige Stoßwert der Sperrspannung, der an die Durchlassrichtung des Geräts angelegt werden kann. V DRM (Repetitive Peak Off-State Voltage) ist der maximal zulässige Wert der Sperrspannung, der wiederholt an die Durchlassrichtung des Geräts angelegt werden kann.
V V DSM (nicht wiederholte Spitzen-Sperrspannung ) ist der maximal zulässige Stoßwert der Sperrspannung, der an die Durchlassrichtung des Geräts angelegt werden kann. V DRM (Repetitive Peak Off-State Voltage) ist der maximal zulässige Wert der Sperrspannung, der wiederholt an die Durchlassrichtung des Geräts angelegt werden kann.
I t 2 = I TSM 2 · t w / 2
t w ist die halbe Sinusperiode; I TSM ist der maximale nicht repetitive Einschaltstoßstrom in einem Zyklus; Wenn die Frequenz 50 Hz beträgt, ist I t 2 = 0,005 I TSM 2 (Ampere 2 · s).
t w ist die halbe Sinusperiode; I TSM ist der maximale nicht repetitive Einschaltstoßstrom in einem Zyklus; Wenn die Frequenz 50 Hz beträgt, ist I t 2 = 0,005 I TSM 2 (Ampere 2 · s).
Berechnungsformeln für die Wärmeerzeugung
Wenn die Halbleiterrelais arbeiten, hat der Ausgangsstromkreis einen Spannungsabfall von 1 ~ 2V. Wenn die Halbleitermodule (oder Leistungsmodule) arbeiten, weist der Ausgangsstromkreis einen Spannungsabfall von 2 ~ 4 V auf. Und die elektrische Energie, die sie verbrauchen, wird als Wärme übertragen, und diese Wärme hängt nur mit ihrem Betriebsstrom zusammen. Das Halbleiterrelais hat einen Heizwert von 1,5 Watt pro Ampere (1,5 W / A) und das Halbleitermodul einen Heizwert von 3,0 Watt pro Ampere (3,0 W / A). Die vom Drehstromkreis erzeugte Wärme ist die Summe der von jeder Phase erzeugten Wärme.
Einphasen- oder DC-Halbleiterrelais: P = 1,5 · I
Einphasen- oder DC-Halbleitermodul: P = 3,0 · I
P ist die vom Halbleiterrelais / Halbleitermodul erzeugte Wärme und die Einheit ist W; I ist der tatsächliche Laststrom und die Einheit ist A.
Einphasen- oder DC-Halbleitermodul: P = 3,0 · I
P ist die vom Halbleiterrelais / Halbleitermodul erzeugte Wärme und die Einheit ist W; I ist der tatsächliche Laststrom und die Einheit ist A.
Wenn der Laststrom 10 A beträgt, muss normalerweise ein Kühlkörper installiert werden. Wenn der Laststrom 40 A oder mehr beträgt, muss ein luftgekühlter oder wassergekühlter Kühlkörper installiert werden.
Berechnungsformeln für die Wärmeabgabe
Die Wärmeableitungsleistung des Kühlkörpers hängt von Material, Form, Temperaturdifferenz usw. ab.
Q = h · A · η · ΔT
Q ist die von der Wärmesenke abgegebene Wärme; h ist die Gesamtwärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers (W / cm 2 · ° C), im Allgemeinen beträgt das Aluminiummaterial etwa 2,12 W / cm 2 · ° C, das Kupfermaterial etwa 3,85 W / cm 2 · ° C und die Stahlmaterial ist ungefähr 0,46 W / cm 2 ° C; A ist die Oberfläche des Kühlkörpers (cm 2 ); η ist der Kühlkörperwirkungsgrad, der hauptsächlich durch die Form des Kühlkörpers bestimmt wird; ΔT ist die Differenz zwischen der Maximaltemperatur des Kühlkörpers und der Umgebungstemperatur (° C).
Q ist die von der Wärmesenke abgegebene Wärme; h ist die Gesamtwärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers (W / cm 2 · ° C), im Allgemeinen beträgt das Aluminiummaterial etwa 2,12 W / cm 2 · ° C, das Kupfermaterial etwa 3,85 W / cm 2 · ° C und die Stahlmaterial ist ungefähr 0,46 W / cm 2 ° C; A ist die Oberfläche des Kühlkörpers (cm 2 ); η ist der Kühlkörperwirkungsgrad, der hauptsächlich durch die Form des Kühlkörpers bestimmt wird; ΔT ist die Differenz zwischen der Maximaltemperatur des Kühlkörpers und der Umgebungstemperatur (° C).
Daher kann aus der obigen Formel erhalten werden, dass je größer die Oberfläche der Wärmesenke ist, desto größer der Unterschied von der Umgebungstemperatur ist und desto besser die Wärmeableitungsleistung ist.
Gemeinsame Einheitenumrechnung
1 M & OHgr = 10 3 k & OHgr; = 10 6 Ω = 10 9 mQ
1F = 10 3 mF = 10 6 & mgr; F = 10 9 nF = 10 12 pF
1H = 10 3 mH = 10 6 uH
1MV = 10 3 kV = 10 6 V = 10 9 mV = 10 12 & mgr; H
1kA = 10 3 A = 10 6 mA = 10 9 & mgr; A
1 W = 10 3 mW = 1 J / s = 1 V · A
1 PS = 0,75 kW
1 kW · h = 10 3 W · h = 10 3 V · A h = 10 6 V mA h = 3,6 10 6 J 1
cm = 10 mm = 0,39 in
1 cm 2 = 0,16 m 2 in
° F = 1,8 ° C + 32
K = ° C + 273,15
1F = 10 3 mF = 10 6 & mgr; F = 10 9 nF = 10 12 pF
1H = 10 3 mH = 10 6 uH
1MV = 10 3 kV = 10 6 V = 10 9 mV = 10 12 & mgr; H
1kA = 10 3 A = 10 6 mA = 10 9 & mgr; A
1 W = 10 3 mW = 1 J / s = 1 V · A
1 PS = 0,75 kW
1 kW · h = 10 3 W · h = 10 3 V · A h = 10 6 V mA h = 3,6 10 6 J 1
cm = 10 mm = 0,39 in
1 cm 2 = 0,16 m 2 in
° F = 1,8 ° C + 32
K = ° C + 273,15
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