Перейти к содержанию

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:

Iпик=URакк+Rпров+ESR.I_{пик} = \frac{U}{R_{акк} + R_{пров} + ESR}.

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:

ШагФормулаПример: 16,8 В, 1000 мкФ
Время заряда 5τR = t / (5C)за 0,5 с — 100 Ом
Пиковый токI = U / R0,168 А
Энергия в резистореE = C · U² / 2около 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

  1. 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
  2. Ametherm. Calculate Inrush Current in Three Steps — без ограничителя пусковой ток ограничивают только сопротивление цепи питания и ESR конденсатора
  3. 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?