Žema įtampa, didelė srovė: 9 V kasetinių šildytuvų elektrinė pusė
Vertinant 9V vienos galvutės{1}}kasetinį šildytuvą, šiluminės temperatūros ir galios specifikacijos yra tik pusė istorijos. Elektrinės charakteristikos, kurias lemia pagrindinis žemos įtampos apribojimas, yra vienodai svarbios ir apibrėžia visos atraminės sistemos konstrukciją. Omo dėsnis (P=V²/R) čia nėra tik teorija; tai yra valdymo principas, kuris formuoja komponentą.
Pagrindinis dizaino iššūkis: itin mažas atsparumas
Santykis P=V²/R atskleidžia pagrindinį inžinerinį iššūkį. Norint pasiekti naudingos galios tik 9 voltus, vidinė varža (R) turi būti ypač maža. Pavyzdžiui:
A 50W9 V šildytuvui reikalinga varžaR=V²/P=81/50=1.62 omųir piešiaI=P/V ≈ 5,6 A.
A 150W9 V šildytuvui reikalinga tik varža0,54 omoir piešia esminį16,7 amperų.
Dėl šio itin mažo pasipriešinimo būtina naudotistorio-matavimo varžos laidas (arba specializuoti mažos -varžinės lydiniai) ir tiksli apvija, kad tilptų į miniatiūrinį apvalkalą, nesukeliant trumpųjų jungimų ar karštųjų taškų. Dėl to šildytuvas iš esmės skiriasi nuo to paties fizinio dydžio ir galios aukštos{2}}įtampos.
Sistemos pasekmės: projektavimas aukštai srovei
Didelė srovė, atsirandanti dėl žemos įtampos, turi kaskadinį poveikį kiekvienai elektros sistemos daliai:
Maitinimas ir laidai:Maitinimo šaltinis turi būti tinkamas tiekti reikiamą energijąnuolatinė srovėbe didelio įtampos kritimo. Laidai ir jungtys turi būti tinkamo dydžiotalpa, o ne tik įtampa. Naudojant per mažo dydžio laidus (pvz., 22 AWG 10 A apkrovai), gali pavojingai nukristi įtampa ir perkaisti patys kabeliai, todėl šildytuvas nebegaus galios ir kils gaisro pavojus.Trumpi, stori kabeliai (16 AWG arba didesni)yra privalomi.
Perjungimo ir valdymo komponentai:Pasikeičia atrankos kriterijai. Relė, kontaktorius arba kietojo kūno -relė (SSR) turi būti pasirinkta atsižvelgiant įnuolatinės srovės įvertinimas, o ne jo vardinė įtampa ar bendra sistemos galia. 9 V, 200 W šildytuvas (22,2 A) naudoja daugiau srovės nei 230 V, 3000 W šildytuvas (13 A). Nepakanka standartinių žemos -srovės DC SSR arba AC-vardinių komponentų.
Įtampos kritimo jautrumas:Sistema yra labai jautri atsparumui parazitams. Pralaimėjimas net0.5V in the wiring and connections represents a >5,5 % sumažinta įtampa šildytuvo gnybtuose. Kadangi galia yra proporcingakvadratasįtampos (P ∝ V²), tai reiškia an~11% prarandama šildymo galia. Labai svarbu sumažinti prisijungimo taškus ir naudoti aukštos-kokybės galiukus.
Kontrolės metodika:Nors PID algoritmai išlieka tie patys,maitinimo perjungimo stadijaturi būti kruopščiai įgyvendintas. DC sistemoms,Impulso pločio moduliavimas (PWM) per MOSFETyra standartinis ir efektyvus metodas. MOSFET turi turėti labai mažą -priešą (R_DS(on)), kad būtų sumažinti perjungimo nuostoliai ir šilumos susidarymas. Valdymo grandinė taip pat turi atsižvelgti į potencialąįsiveržimo srovė dėl pasipriešinimo laido teigiamo temperatūros koeficiento, kuris gali sukelti šalto-paleidimo srovės bangą, daug kartų didesnį nei pastovios būsenos srovė.
Išvada: pirmiausia elektros sistema
Norint sėkmingai įdiegti 9 V kasetinį šildytuvą, reikia pripažinti, kad kuriate adidelės-srovės nuolatinės srovės elektros sistemakurios apkrova yra šildytuvas. Elektros konstrukcija-, apimanti laido gabaritą, jungties nominalią vertę, skirstomųjų įrenginių talpą ir valdymo elektroniką,{2}}turi būti vertinama taip pat griežtai kaip ir šiluminė integracija. Nepaisydami didelių dabartinių-poreikių, sukels sisteminį nepakankamą veikimą, komponentų gedimus ir pavojų saugai. Nuo pat pradžių gerbdami elektros principus, inžinieriai gali užtikrinti, kad šildytuvas gautų stabilią, tvirtą galią, kurios reikia patikimam ir efektyviam šiluminiam našumui užtikrinti.
