Wie wählt man einen richtig bemessenen Leistungswiderstand für gepulsten Strom aus?

Question

Wie wählt man einen richtig bemessenen Leistungswiderstand für gepulsten Strom aus?

BB EIN

Datenblätter für Leistungswiderstände enthalten in der Regel einen Wärmeübergangskoeffizienten oder ein Diagramm, das den stationären Temperaturanstieg für eine bestimmte Verlustleistung zeigt, wie unten für diese Ohmit-Leistungswiderstände :

Wir möchten einige RC-LiPo-Akkus mit hoher Entladung testen, indem wir sie für sehr kurze Zeiträume, etwa eine Viertel bis eine halbe Sekunde lang, mit ~ 150-200 A pulsieren. Unter der Annahme, dass der Widerstand 0,25 Ohm beträgt, wissen wir, dass unsere Momentanleistung gleich ist

P = {ICH}^{2} R

$\begin{equation}\label{eq:er1}P=I^2R\end{equation}$

P = 150 A^{2} (.25) Ω = 5.625 k W

$P = 150A^2(.25)\Omega = 5.625kW$

Dies ist eine enorme Leistung, die dazu führen würde, dass die oben genannten Widerstände schließlich (schnell) ausfallen. Wir wollen natürlich keine (riesigen, teuren) 6-kW-Widerstände spezifizieren, also ist unsere Frage, was "irgendwann" ist?

Ich will das sagen:

{ICH}_{A v G} = {ICH}_{P u l S e} \frac{T_{Ö N}}{T_{Ö N} + T_{Ö F F}}

$I_{avg} = I_{pulse}\frac{t_{on}}{t_{on}+t_{off}}$

Zuerst habe ich versucht, einen Arbeitszyklus von 10% anzunehmen, z.

{ICH}_{A v G} = 150 \frac{1}{10} = 15 A

$I_{avg} = 150\frac{1}{10} = 15A$

So

P = 15 A^{2} (.25 Ω) = 56.25 W

$P = 15A^2(.25\Omega) = 56.25W$

... die mit einem Widerstand von 75, 100 W (usw.) zufrieden wären. Dies fällt jedoch für beliebig lange Zyklen auseinander, daher muss es eine gewisse Einschränkung geben.

Angesichts dessen $Q = mc_{heat}\Delta T$ , und angenommen, der Widerstand wiegt 200 g, kann um 125 Grad steigen, hat einen Kupferkoeffizienten (0,385), gibt keine Wärme an die Umgebung ab und $Q=E$ , dann dauert es

Q = (200 G) (.385 J / G^{\circ} C) (125^{\circ} C) = 9.6 k J

$Q = (200g)(.385J/g^{\circ}C)(125^{\circ}C) = 9.6kJ$

um den Widerstand zu überhitzen und ausfallen zu lassen. Dies geschieht in 1,7 Sekunden bei 150 Ampere $\big(t = \frac{E}{P_{avg}})$ , also mit 1,7 Sekunden als $T_{period}$ ,

{ICH}_{A v G} = {ICH}_{P u l S e} \frac{T_{Ö N}}{T_{Ö N} + T_{Ö F F}}

$I_{avg} = I_{pulse} \frac{t_{on}}{t_{on}+t_{off}}$

{ICH}_{A v G} = 150 A \frac{.250 S}{1.7 S} = 22 A

$I_{avg} = 150A\frac{.250s}{1.7s} = 22A$

P = 22 A^{2} (.25 Ω) = 121 W

$P = 22A^2(.25\Omega) = 121W$

Ich bräuchte also einen Widerstand, der mindestens für diesen Wert ausgelegt ist - wie den HS150/200.

Hab ich recht?

PS: Angenommen, ich wähle einen Lüfter mit einem beliebigen Luftdurchsatz, kühlt dies den Widerstand um einen bestimmten Wert in Watt. Wäre die Wirkung auf den Widerstand so, als würde man sich im Diagramm nach links bewegen, dh die Verlustleistung subtrahieren?

mkeith

Einige Widerstände haben Impulswerte. Ich schlage vor, dass Sie einen kaufen, der gut definierte Pulswerte hat. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Streifen einer Widerstandsfolie, z. B. Edelstahlband (erhältlich als Klebeband mit einer Dicke von 0,002 Zoll) in ein Ölbad zu legen. Oder Sie können Nichromdraht in einem Ölbad verwenden. Sie können auch Wasser verwenden. Wenn die Spannung nicht hoch genug ist, um Elektrolyseprobleme zu verursachen, versagt der Edelstahl erst, wenn er sehr hohe Temperaturen erreicht, und das Ölbad sorgt dafür, dass er nicht so heiß werden kann.

jonk

Vielleicht möchten Sie Ohmite kontaktieren. Das allgemeine Thema, das Sie diskutieren möchten, ist "Impulsbelastung" (Elektronik) und "Thermoschockbeständigkeit in Festkörpern" (Physik). Sie werden auch zylindrische Designs im MELF-Stil wünschen, denke ich. Ohmite hat ein PDF, das helfen kann: ohmite.com/techdata/res_select.pdf und dieses bei Vishay: vishay.com/docs/28870/pulseloadsmdlimit.pdf

riorax

Bei der letzten Frage, wie Zwangsluft die Wärmeanstiegskurven beeinflussen würde, würde sie die Kurven abflachen. Schlagen Sie einige Kühlkörper nach, Sie sollten in der Lage sein, einige Daten und Beispiele dafür zu finden, wie Zwangsbelüftung den Wärmeanstieg pro Watt drastisch reduzieren kann. Beispielsweise wäre der HS150 immer noch auf 150 W begrenzt, aber Sie können einen Kühlkörper mit einer kleineren Oberfläche als 995 cm^2 verwenden, die im Datenblatt als "Standardkühlkörper" aufgeführt ist.

carloc

Die Berechnungen, die Sie zeigen, verwenden das Quadrat des durchschnittlichen Stroms zur Trainingsleistung. Leider ist das falsch, Sie sollten stattdessen RMS-Strom haben.

Antworten (1)

Wie wählt man einen richtig bemessenen Leistungswiderstand für gepulsten Strom aus?

Einige Widerstände haben Impulswerte. Ich schlage vor, dass Sie einen kaufen, der gut definierte Pulswerte hat. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Streifen einer Widerstandsfolie, z. B. Edelstahlband (erhältlich als Klebeband mit einer Dicke von 0,002 Zoll) in ein Ölbad zu legen. Oder Sie können Nichromdraht in einem Ölbad verwenden. Sie können auch Wasser verwenden. Wenn die Spannung nicht hoch genug ist, um Elektrolyseprobleme zu verursachen, versagt der Edelstahl erst, wenn er sehr hohe Temperaturen erreicht, und das Ölbad sorgt dafür, dass er nicht so heiß werden kann.
Vielleicht möchten Sie Ohmite kontaktieren. Das allgemeine Thema, das Sie diskutieren möchten, ist "Impulsbelastung" (Elektronik) und "Thermoschockbeständigkeit in Festkörpern" (Physik). Sie werden auch zylindrische Designs im MELF-Stil wünschen, denke ich. Ohmite hat ein PDF, das helfen kann: ohmite.com/techdata/res_select.pdf und dieses bei Vishay: vishay.com/docs/28870/pulseloadsmdlimit.pdf
Bei der letzten Frage, wie Zwangsluft die Wärmeanstiegskurven beeinflussen würde, würde sie die Kurven abflachen. Schlagen Sie einige Kühlkörper nach, Sie sollten in der Lage sein, einige Daten und Beispiele dafür zu finden, wie Zwangsbelüftung den Wärmeanstieg pro Watt drastisch reduzieren kann. Beispielsweise wäre der HS150 immer noch auf 150 W begrenzt, aber Sie können einen Kühlkörper mit einer kleineren Oberfläche als 995 cm^2 verwenden, die im Datenblatt als "Standardkühlkörper" aufgeführt ist.
Die Berechnungen, die Sie zeigen, verwenden das Quadrat des durchschnittlichen Stroms zur Trainingsleistung. Leider ist das falsch, Sie sollten stattdessen RMS-Strom haben.

Otto Jäger · Answer 1

Zunächst einmal: Dünnschichtwiderstände ausschließen (sollte eigentlich intuitiv sein). Dickschichtwiderstände können gut funktionieren. Aber wie immer nichts vermuten: Datenblatt lesen !

Drahtwiderstände haben einen guten Ruf bei Überspannungen , aber auch nicht-induktive Widerstände haben eine höhere Induktivität als beispielsweise Typen aus Kohlenstoff-Zusammensetzung.

Die Kohlenstoffzusammensetzung ist eine alte, aber immer noch zuverlässige Technologie und sollte in Betracht gezogen werden, insbesondere wenn es um Kosten geht.

Wenn Sie etwas mehr ausgeben können, könnte eine Keramikzusammensetzung in Betracht gezogen werden . Hitzeverträglichkeit ist gut.

Vergessen Sie schließlich nicht die Zementwiderstände , die auch eine gute Hitzeverträglichkeit aufweisen.

Wie wählt man einen richtig bemessenen Leistungswiderstand für gepulsten Strom aus?

BB EIN

mkeith

jonk

riorax

carloc

Antworten (1)

Otto Jäger

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