ولتاژ پایین، جریان بالا: سمت الکتریکی بخاری های کارتریج 9 ولت

وقتی به بخاری 9 ولت کارتریجی{1}} نگاه می کنید، مشخصات حرارتی دما و قدرت تنها بخشی از تصویر است. خواص الکتریکی، که به دلیل نیاز اساسی به ولتاژ پایین محدود شده است، به همان اندازه مهم هستند و طراحی کل سیستم پشتیبانی را تعیین می کنند. قانون اهم (P=V²/R) فقط یک نظریه نیست. این قانون است که نحوه عملکرد قطعه را کنترل می کند.

چالش اصلی طراحی: مقاومت بسیار کم

مشکل فنی اصلی با معادله P=V²/R نشان داده شده است. مقاومت داخلی (R) باید بسیار کم باشد تا وات تنها در 9 ولت مفید باشد. به عنوان مثال:

یک بخاری 50 واتی در 9 ولت به مقاومت R=V²/P=81/{4}} اهم نیاز دارد و I=P/V=5.6 آمپر می‌کشد.

یک بخاری 150 واتی با ولتاژ 9 ولت تنها به مقاومت 0.54 اهم نیاز دارد و از توان زیادی، 16.7 آمپر استفاده می کند.

به دلیل این مقاومت بسیار کم، سیم{0}}مقاومت گیج ضخیم (یا آلیاژهای خاص با مقاومت کم{{1}) و سیم پیچ دقیق برای قرار گرفتن در داخل یک غلاف کوچک بدون ایجاد اتصال کوتاه یا نقاط داغ مورد نیاز است. این بخاری را با بخاری{3}}با ولتاژ بالا که اندازه و وات یکسانی دارد بسیار متفاوت می کند.

جلوه‌های سیستم: کارکردن کارها با جریان بالا

ولتاژ پایین باعث جریان بالایی می شود که بر هر ناحیه از سیستم الکتریکی تأثیر می گذارد:

منبع تغذیه و سیم کشی: منبع تغذیه باید بتواند جریان پیوسته لازم را بدون افت ولتاژ زیاد تامین کند. نه تنها ولتاژ، بلکه ampacity نیز باید در اندازه گیری سیم کشی و اتصالات در نظر گرفته شود. استفاده از سیم‌هایی که خیلی کوچک هستند (مثلاً 22 AWG برای بار 10 آمپر) باعث می‌شود ولتاژ به طور خطرناکی پایین بیاید و کابل‌ها بیش از حد گرم شوند که باعث می‌شود برق بخاری ربوده و آن را به خطر آتش‌سوزی تبدیل کند. باید از کابل های کوتاه و ضخیم (16 AWG یا بزرگتر) استفاده کنید.

تغییر و کنترل قطعات: معیار انتخاب تغییر. هنگام انتخاب رله، کنتاکتور، یا رله حالت جامد (SSR)، باید به رتبه جریان پیوسته آن توجه کنید، نه رتبه بندی ولتاژ آن یا کل وات سیستم. بخاری با ولتاژ 9 ولت و 200 وات (22.2 آمپر) نسبت به بخاری 230 ولت و 3000 وات (13 آمپر) انرژی بیشتری مصرف می کند. SSRهای DC جریان پایین یا قطعات دارای رتبه{11} AC به اندازه کافی خوب نیستند.

حساسیت افت ولتاژ: سیستم نسبت به مقاومت اضافی کاملاً حساس است. اگر سیم کشی و اتصالات حتی 0.5 ولت از دست بدهند، ولتاژ در پایانه های بخاری بیش از 5.5٪ کاهش می یابد. این بدان معنی است که قدرت گرمایش حدود 11٪ کمتر است زیرا توان خروجی با مربع ولتاژ (P ∝ V²) مرتبط است. بسیار مهم است که تعداد نقاط اتصال را محدود کنید و از پایانه‌های-با کیفیت بالا استفاده کنید.

روش کنترل: مرحله سوئیچینگ نیرو باید با دقت بسیار انجام شود، حتی اگر الگوریتم های PID ثابت بمانند. مدولاسیون عرض پالس (PWM) از طریق ماسفت معمول و کارآمدترین روش برای انجام این کار برای سیستم های DC است. برای کاهش تلفات سوئیچینگ و تولید گرما، ماسفت باید دارای مقاومت روشن{2} بسیار پایین (R_DS(روشن)) باشد. مدار کنترل باید احتمال جریان هجومی ناشی از ضریب دمایی مثبت سیم مقاومت را نیز در نظر بگیرد. این می تواند باعث شود که جریان سرد-راه اندازی چند برابر بیشتر از جریان حالت ثابت- باشد.

نتیجه گیری: یک سیستم الکتریکی حرف اول را می زند

برای نصب موفقیت‌آمیز یک بخاری کارتریج 9 ولت، باید بدانید که در حال ساخت یک سیستم الکتریکی DC با جریان بالا{1} هستید که بار آن یک بخاری است. طراحی الکتریکی، که شامل گیج سیم، رتبه اتصال، ظرفیت تابلو و کنترل الکترونیکی است، باید با همان سطح دقت ادغام حرارتی انجام شود. اگر به نیازهای فعلی{4} بالا توجه نکنید، سیستم به خوبی کار نخواهد کرد، قطعات از کار می‌افتند و ایمنی به خطر می‌افتد. مهندسان می توانند با پیروی از قوانین اولیه برق از همان ابتدا اطمینان حاصل کنند که بخاری قدرت پایدار و قوی مورد نیاز برای کار خوب و کارآمد را دریافت می کند.