Почему искрит при подключении аккумулятора?
Обновлено Редакция GAW
У регуляторов двигателей, инверторов и DC-DC преобразователей на входе стоят конденсаторы большой ёмкости. В момент подключения они разряжены и на долю секунды ведут себя как короткое замыкание. Ток ограничен лишь сопротивлениями в цепи:
Мощные литиевые аккумуляторы имеют очень малое внутреннее сопротивление: у Molicel INR-18650-P28A — не больше 20 мОм. Сборка из четырёх таких элементов последовательно заряжена до 16,8 В, и даже без учёта проводов и ESR конденсатора ток может достигать 16,8 / 0,08 = 210 А. Такой импульс на контактах разъёма и даёт искру.
Предзаряд через резистор
Чтобы искры не было, конденсаторы сначала заряжают через резистор, а потом замыкают основной контакт. Резистор выбирают по двум условиям:
| Шаг | Формула | Пример: 16,8 В, 1000 мкФ |
|---|---|---|
| Время заряда 5τ | R = t / (5C) | за 0,5 с — 100 Ом |
| Пиковый ток | I = U / R | 0,168 А |
| Энергия в резисторе | E = C · U² / 2 | около 0,14 Дж |
Через 5τ = 5RC конденсатор заряжен почти полностью, и основной контакт замыкается без броска тока. Время и ток заряда для своих значений посчитает калькулятор заряда конденсатора.
Другие способы
Вместо резистора с отдельным контактом ставят NTC-термистор: холодный, он ограничивает ток при включении, а нагревшись от тока нагрузки, снижает сопротивление и почти не мешает в работе. Подобрать термистор и резистор предзаряда помогает калькулятор пускового тока, а откуда берётся бросок тока у разных нагрузок, объясняет статья о пусковом токе.
Похожие вопросы
Опасна ли искра при подключении аккумулятора?
Она подгорает и разрушает контакты разъёма, а по данным Miba сильный пусковой ток может приварить контакты и перегрузить ключи и предохранители. Чем больше ёмкость на входе и напряжение аккумулятора, тем сильнее искра.
Какой мощности нужен резистор предзаряда?
Резистор за один заряд поглощает энергию E = C · U² / 2 — столько же, сколько запасает конденсатор. Для 1000 мкФ и 16,8 В это около 0,14 Дж за доли секунды, поэтому важна импульсная стойкость резистора, а не только его номинальная мощность.
Почему у мощных регуляторов искра сильнее?
У них больше ёмкость на входе и обычно выше напряжение аккумулятора, а энергия, которая уходит на заряд конденсаторов, растёт как C · U² / 2. Внутреннее сопротивление мощных аккумуляторов при этом мало и почти не ограничивает ток.
Источники
- Miba. Precharge resistor calculation — разряженные конденсаторы при включении ведут себя как короткое замыкание; без ограничения — приваривание контактов и перегрузка ключей и предохранителей; R = t / (5C), заряд считается законченным через 5τ; I_max = U / R; энергия E = 0,5 · C · U²; пример 2000 мкФ за 1 с — 100 Ом
- Ametherm. Calculate Inrush Current in Three Steps — без ограничителя пусковой ток ограничивают только сопротивление цепи питания и ESR конденсатора
- E-One Moli Energy (Molicel). INR-18650-P28A Product Data Sheet (Version 1.3) — внутреннее сопротивление не более 20 мОм на 1 кГц, 20 мОм на постоянном токе (10 А, 1 с); напряжение заряда 4,2 В; ток разряда до 35 А
Нашли ошибку?