Calcul électrique

Nous dressons une liste de quelques formules de calcul courantes que vous pourriez utiliser lors du choix d'un relais à semi-conducteurs (SSR) / module à semi-conducteurs (SSM) ou de la conception d'un circuit.

Attention: HUIMU Industrial (HUIMULTD) n'assume aucune responsabilité pour les erreurs de données ni pour le fonctionnement sûr et / ou satisfaisant des équipements conçus à partir de ces informations.

Formules de calcul de l'énergie électrique

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● Charge monophasée

P = U · I · cosφ
U est la tension (généralement 220VAC), I est le courant.

● Charge triphasée

P = √3 · U _L · I _L · cosφ = 3 · U _P · I _P · cosφ
U _L est la tension de ligne (normalement 380VAC), I _L est le courant de ligne, U _P est la tension de phase (normalement 220VAC) , I _P est le courant de phase.

● Facteur de puissance (cos φ)

Si le type de charge est une charge résistive (comme un radiateur électrique), alors cos φ = 1; Si le type de charge est une charge inductive (comme un moteur électrique), alors 0 <cos φ <1. Prenons l'exemple du moteur électrique, lorsque le moteur électrique est complètement chargé, le courant actif est le plus grand, le courant réactif est le plus petit et le facteur de puissance est d'environ 0,85; lorsque la charge est légère ou sans charge, le courant actif est faible, le courant réactif est important et le facteur de puissance est compris entre 0,4 et 0,7. Ainsi, nous prenons généralement un facteur de puissance de 0,78 ou 0,8. Si le type de charge est une charge capacitive (comme un compensateur de puissance), alors cos φ <0.

● Valeur de crête, valeur effective, valeur moyenne

La tension alternative est une onde sinusoïdale et sa valeur de tension passe périodiquement de 0 à la valeur maximale (U _MAX ), de sorte que sa valeur de crête (U _PK ) est égale à la valeur maximale. La valeur efficace CA est spécifiée par l'effet thermique du courant, c'est-à-dire laisser passer un courant CA et un courant CC à travers des résistances avec la même valeur de résistance respectivement, et s'ils génèrent une chaleur égale en même temps, alors la valeur efficace de ce courant alternatif est égal à la valeur de ce courant continu. Puisque la valeur efficace de la tension alternative sinusoïdale est égale à sa valeur quadratique moyenne racine (U _RMS ou U), U _RMSest généralement utilisé pour représenter la valeur efficace de la tension alternative. Normalement, la valeur de tension alternative que nous détectons via un équipement de détection (tel que des multimètres) est la valeur de tension effective, et la valeur de tension alternative indiquée sur l'équipement électrique est également la valeur efficace (telle que 220VAC, 380VAC). La tension alternative moyenne (U _AV ) est la valeur moyenne de la tension sur une période. La tension alternative moyenne est égale à l'intégrale de la tension dans un cycle divisée par 2π (le temps dans un cycle). Théoriquement, la valeur de tension continue obtenue après rectification pleine onde de la tension alternative est égale à la valeur moyenne de la tension alternative.

U _PK = √2 · U _RMS = 1,414 · U _RMS
U _AV = 2 / π · U _PK = 0,637 · U _PK

De même, selon la loi d'Ohm, nous pouvons obtenir la valeur de crête (IPK ou IMAX), la valeur efficace (IRMS) et la valeur moyenne (IAV) du courant alternatif.

I _PK = √2 · I _RMS = 1,414 · I _RMS
I _AV = 2 / π · I _PK = 0,637 · I _PK

Étant donné que la valeur du courant CC ou de la tension CC est constante, ils n'ont pas de valeur maximale, de valeur effective et de valeur moyenne.

Formules de calcul du facteur de déclassement

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Étant donné que les performances du relais à semi-conducteurs / module à semi-conducteurs sont affectées par l'environnement de travail et le type de charge, le facteur de déclassement (ou le facteur multiple de courant) doit être pris en compte lors de la sélection de la valeur de courant nominal du relais à semi-conducteurs / module à semi-conducteurs .

I _R = I _L / α
I _R est la valeur de courant nominal du relais à semi-conducteurs / module à semi-conducteurs;
I _L est la valeur du courant de charge CC ou la valeur efficace du courant de charge CA (valeur efficace);
α est le facteur de déclassement.

Selon l'environnement de travail du relais à semi-conducteurs / module à semi-conducteurs (ventilation, température, durée de service, etc.), le facteur de déclassement peut être divisé en trois niveaux: protégé, normal et sévère.
Pour les charges résistives (telles que radiateur électrique, lampe à incandescence, etc.), α = 0,5 (protégé), α = 0,5 (normal), α = 0,3 (sévère);
Pour les charges inductives (comme le moteur, le transformateur, etc.), α = 0,2 (protégé), α = 0,16 (normal), α = 0,14 (sévère);
Pour les charges capacitives (comme le compensateur de puissance, etc.), α = 0,2 (Protégé), α = 0,16 (Normal), α = 0,14 (Sévère).

Le facteur multiple actuel est l'inverse du facteur de déclassement.

I _R = I _L · β
I _R est la valeur de courant nominal du relais à semi-conducteurs / module à semi-conducteurs;
I _L est la valeur du courant de charge CC ou la valeur efficace du courant de charge CA (valeur efficace);
β est le facteur multiple actuel.

Pour les charges résistives (telles que radiateur électrique, lampe à incandescence, etc.), β = 2 (protégé), β = 2 (normal), β = 3 (sévère);
Pour les charges inductives (telles que moteur, transformateur, etc.), β = 5 (protégé), β = 6 (normal), β = 7 (sévère);
Pour les charges capacitives (comme le compensateur de puissance, etc.), β = 5 (protégé), β = 6 (normal), β = 7 (sévère).

Par exemple, si vous avez besoin d'un relais à semi-conducteurs de panneau CC à CA pour commuter une charge résistive de 220 VCA, 10 A et que ce relais à semi-conducteurs fonctionne sans interruption dans un environnement de ventilation médiocre, alors en fonction du facteur de déclassement β = 3 (sévère), vous devez choisir MGR-1D4830 (DC à AC, charge: 480VAC, 30A).

Formules de calcul des varistances

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Si la tension de crête de charge est élevée, assurez-vous de connecter la varistance (telle que MOV, ZNR) en parallèle à la borne de sortie du relais à semi-conducteurs / module à semi-conducteurs.

V _imA = V _1mA = (a · v) / (b · c)
V _imA est la tension de la varistance lorsque le courant est XmA. Étant donné que la valeur actuelle est généralement définie sur 1 mA, elle peut également être exprimée en V _{1 mA} ; a est le coefficient de fluctuation de tension, généralement 1,2; b est la valeur d'erreur de varistance, généralement 0,85; c est le coefficient de vieillissement du composant, généralement 0,9; v est la tension de fonctionnement CC ou la tension efficace CA.

Par conséquent, la formule ci-dessus peut être simplifiée comme _suit :
pour le circuit DC DC V _imA ≈1,6 · v
pour le circuit AC ， V _imA ≈1,6 · V _p = 1,6 · √2 · V _AC
V _p est la tension de crête, V _AC est la valeur effective.

Généralement, la tension de la varistance est 1,6 fois la tension de charge, mais lorsque la charge est une charge inductive, la tension de la varistance doit être 1,6-1,9 fois la tension de charge pour assurer la sécurité.

Formules de calcul du circuit redresseur

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● Circuit de redressement monophasé demi-onde

U ₀ = 0,45 · U ₂
I ₀ = 0,45 · U ₂ / R _L
I _V = I ₀
U _RM = √2 · U ₂

● Circuit de redressement monophasé pleine onde

U ₀ = 0,9 · U ₂
I ₀ = 0,9 · U ₂ / R _L
I _V = 1/2 · I ₀
U _RM = 2 · √2 · U ₂

● Circuit de redressement de pont monophasé

U ₀ = 0,9 · U ₂
I ₀ = 0,9 · U ₂ / R _L
I _V = 1/2 · I ₀
U _RM = √2 · U ₂

● Circuit de filtre de redressement monophasé demi-onde

U ₀ = U ₂
I ₀ = U ₂ / R _L
I _v = 1/2 · I ₀
U _RM = 2 · √2 · U ₂
C≥ (3 ~ 5) · T / R _L
T = 1 / f, si f = 50Hz, alors T = 1/50 = 20ms

● Circuit de filtre de rectification monophasé pleine onde

U ₀ = 1,2 · U ₂
I ₀ = 1,2 · U ₂ / R _L
I _v = 1/2 · I ₀
U _RM = √2 · U ₂
C≥ (3 ~ 5) · T / 2R _L
T = 1 / f, si f = 50 Hz, alors T = 1/50 = 20 ms

● Circuit de filtre de redressement de pont monophasé

U ₀ = 1,2 · U ₂
I ₀ = 1,2 · U ₂ / R _L
I _v = 1/2 · I ₀
U _RM = √2 · U ₂
C≥ (3 ~ 5) · T / 2R _L
T = 1 / f, si f = 50 Hz, alors T = 1/50 = 20 ms

V _RSM = V _RRM + 200
V V _RSM (tension inverse de crête non répétitive), est la valeur de surtension maximale admissible de la tension inverse qui peut être appliquée à la direction inverse de l'appareil; V _RRM (Repetitive Peak Reverse Voltage), est la valeur maximale admissible de la tension inverse qui peut être appliquée de manière répétée à la direction inverse de l'appareil.

V _DSM = V _DRM + 200V
V _DSM (tension crête non répétitive à l'état bloqué), est la valeur de surtension maximale admissible de la tension à l'état bloqué qui peut être appliquée à la direction avant de l'appareil; V _DRM (Repetitive Peak Off-State Voltage), est la valeur maximale admissible de la tension hors tension qui peut être appliquée à plusieurs reprises dans le sens direct de l'appareil.

I _t ² = I _TSM ² · t _w / 2
t _w est la demi-période sinusoïdale; Je _TSM le courant de surtension à l'état passant non répétitif maximum dans un cycle; si la fréquence est de 50 Hz, I _t ² = 0,005 I _TSM ² (Ampères ² · sec)

Formules de calcul de génération de chaleur

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Lorsque les relais statiques fonctionnent, le circuit de sortie a une chute de tension de 1 ~ 2V. Lorsque les modules à semi-conducteurs (ou modules de puissance) fonctionnent, le circuit de sortie a une chute de tension de 2 à 4 V. Et l'énergie électrique qu'ils consomment est transmise sous forme de chaleur, et cette chaleur n'est liée qu'à leur courant de fonctionnement. Le relais à semi-conducteurs a une valeur calorifique de 1,5 watts par ampère (1,5 W / A) et le module à semi-conducteurs a une valeur calorifique de 3,0 watts par ampère (3,0 W / A). La chaleur générée par le circuit triphasé est la somme de la chaleur générée par chaque phase.

Relais à semi-conducteurs monophasé ou CC: P = 1,5 · I
Module à semi-conducteurs ou CC à semi-conducteurs: P = 3,0 · I
P est la chaleur générée par le relais à semi-conducteurs / module à semi-conducteurs, et l'unité est W; I est le courant de charge réel et l'unité est A.

Normalement, si le courant de charge est de 10A, un dissipateur thermique doit être équipé. Si le courant de charge est de 40 A ou plus, un dissipateur thermique refroidi par air ou par eau doit être équipé.

Formules de calcul de dissipation thermique

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Les performances de dissipation thermique du dissipateur thermique sont liées à son matériau, sa forme, sa différence de température, etc.

Q = h · A · η · ΔT
Q est la chaleur dissipée par le dissipateur thermique; h est la conductivité thermique totale du dissipateur thermique (W / cm ² · ° C), généralement le matériau en aluminium est d'environ 2,12 W / cm ² · ° C, le matériau en cuivre est d'environ 3,85 W / cm ² · ° C, et le le matériau en acier est d'environ 0,46 W / cm ² ° C; A est la surface du dissipateur thermique (cm ² ); η est l'efficacité du dissipateur thermique, qui est principalement déterminée par la forme du dissipateur thermique; ΔT est la différence entre la température maximale du dissipateur thermique et la température ambiante (° C).

Par conséquent, il peut être obtenu à partir de la formule ci-dessus que plus la surface du dissipateur de chaleur est grande, plus la différence avec la température ambiante est grande et meilleures sont les performances de dissipation thermique.

Conversion d'unité commune

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1MΩ = 10 ³ kΩ = 10 ⁶ Ω = 10 ⁹ mΩ
1F = 10 ³ mF = 10 ⁶ μF = 10 ⁹ nF = 10 ¹² pF
1H = 10 ³ mH = 10 ⁶ μH
1MV = 10 ³ kV = 10 ⁶ V = 10 ⁹ mV = 10 ¹² μH
1kA = 10 ³ A = 10 ⁶ mA = 10 ⁹ μA
1W = 10 ³ mW = 1J / s = 1V · A
1HP = 0,75
kW 1kW · h = 10 ³ W · h = 10 ³ V · A · h = 10 ⁶ V · mA · h = 3,6 · 10 ⁶ J
1 cm = 10 mm = 0,39 pouces
1 cm ² = 0,16 m2 en
° F = 1,8 ° C + 32
K = ° C + 273,15

BREF MANUEL DE SÉCURITÉ

LA SÉCURITÉ D'ABORD!

Il n'y a rien de plus important que de protéger votre propre sécurité.

Veuillez respecter strictement les règles de fonctionnement en toute sécurité et les instructions de fonctionnement. Si vous ne pouvez pas vous protéger, arrêtez de fonctionner et partez immédiatement. Si vous rencontrez un problème incertain ou insoluble, veuillez consulter à temps le personnel technique concerné, ne prenez pas de risques. Avant d'utiliser, de tester et d'entretenir des appareils électriques, vous devez connaître les éléments suivants:

§1.Quels sont les dangers de l'électricité?

L'électricité rend notre vie plus pratique, mais en même temps, elle peut également causer de grands dommages à notre corps vulnérable en raison de son énorme énergie. Les dommages électriques au corps humain peuvent être divisés en: choc électrique (tel que picotements, sensation de brûlure, spasme, paralysie, coma, fibrillation ou arrêt ventriculaire, difficulté à respirer ou à arrêter de respirer); Blessures électriques (telles que brûlures électriques, métallisation cutanée). Lorsque le courant électrique traverse le cœur, il peut provoquer un dysfonctionnement cardiaque, détruisant le rythme de contraction et d'expansion d'origine, l'insuffisance cardiaque et l'arrêt de la circulation sanguine, entraînant la mort due à l'hypoxie dans le cerveau. Lorsque le courant électrique traverse le système nerveux central (cerveau et moelle épinière), il peut provoquer un arrêt respiratoire et une paralysie. L'effet thermique du courant électrique peut provoquer des brûlures électriques. L'effet chimique du courant électrique peut provoquer des brûlures électriques et une métallisation de la peau. L'effet électromagnétique du courant électrique produira également un rayonnement. Les blessures ci-dessus peuvent provoquer des dommages secondaires.

Selon les différentes réactions du corps humain après contact avec le courant, le courant peut être divisé en quatre niveaux suivants:
1. Courant perçu: La valeur de courant minimum qui peut être ressentie par le corps humain mais ne provoque pas de réactions physiologiques nuisibles, qui est de 1mA (AC, 50 ~ 60Hz) ou 5mA (DC) pour les adultes.
2. Courant de réaction: La valeur de courant minimum qui peut provoquer une contraction inconsciente des muscles, qui est de 5mA (AC, 50 ~ 60Hz) ou 25mA (DC) pour l'adulte.
3. Courant de sécurité: la valeur de courant maximale que le corps humain peut se débarrasser librement de l'alimentation sans dommages pathologiques après un choc électrique, qui est de 10 mA (CA, 50 ~ 60 Hz) ou 50 mA (CC) pour les adultes.
4. Courant fatal: La valeur de courant minimum qui peut provoquer une fibrillation ventriculaire et qui met la vie en danger, qui est généralement de 50 mA (AC, 50 ~ 60Hz), 80mA (DC) pour les adultes.

La résistance électrique de la peau humaine est de 1000 ~ 3000Ω (normalement) et de 800 ~ 1000Ω (lorsque la couche externe cornée de la peau est détruite), donc la tension de sécurité peut être calculée selon la loi d'Ohm (I = U / R). Étant donné que la résistance de la peau est affectée par de nombreux facteurs (tels que les vêtements, la transpiration, la poussière conductrice dans l'air), le choix de la tension de sécurité est plus raisonnable au lieu du courant de sécurité. Dans un environnement sec, la tension de sécurité est de 24VAC (50 ~ 60Hz) ou 120VDC; dans un environnement humide, la tension de sécurité est 12VAC (50 ~ 60Hz) ou 40VDC.

§2. Comment éviter le danger de l'électricité?

1. Isolation électrique

L'objet chargé électriquement (ou corps chargé) doit être entouré d'un matériau isolant non conducteur. Le maintien de l'isolation des lignes de distribution et des équipements électriques est la condition la plus fondamentale pour assurer la sécurité personnelle et le fonctionnement normal des équipements électriques. La performance de l'isolation électrique peut être mesurée par sa résistance d'isolement et sa rigidité diélectrique.

2. Distance de sécurité

Les objets chargés électriquement doivent être tenus à une certaine distance du sol, du corps humain, des autres objets chargés et des autres installations ou équipements. En dehors de cette distance de sécurité, il n'y a pas de danger lorsque le corps humain ou l'objet est proche du corps chargé, comme la distance de sécurité pour le dispositif de distribution d'énergie, la distance de sécurité de maintenance et la distance de sécurité de fonctionnement.

3. Capacité de transport de courant sécuritaire

La capacité de transport de courant sûre est la quantité maximale de courant qui est autorisée à traverser en continu l'appareil. Si le courant dépasse la capacité de transport de courant sûre de l'appareil, la chaleur générée par l'appareil dépassera sa valeur admissible, ce qui endommagera la couche d'isolation et provoquera même des fuites électriques et un incendie. Par conséquent, avant de sélectionner un appareil, vous devez connaître sa capacité de transport de courant sûre.

4. Marquage

Le marquage clair, précis et uniforme est une autre condition préalable importante pour garantir la sécurité de l'électricité. Par exemple, la zone dangereuse doit être marquée avec un marquage d'avertissement, le dispositif avec une structure différente et différents paramètres peut être identifié avec le marquage du numéro de modèle, les fils de nature différente et à des fins différentes peuvent être identifiés par un marquage couleur (par exemple, Phase Un fil est jaune, le fil de la phase B est vert, le fil de la phase C est rouge, le fil de mise à la terre exposé est noir; la boucle CA du circuit du système secondaire est jaune, l'alimentation négative est bleue et les circuits de signal et d'avertissement sont blancs).

§3. Comment opérer en toute sécurité

1. Équipement de protection

Avant d'utiliser un appareil électrique, veuillez vous assurer que vous avez porté des gants isolés en caoutchouc, des chaussures isolées, des vêtements antistatiques, des lunettes de sécurité et d'autres équipements de protection. Et vous devez également confirmer qu'il existe des installations de lutte contre l'incendie ou d'autres installations de sécurité dans la plage spécifiée.

2. Outils d'exploitation

Vous devez vérifier si l'outil que vous utilisez a une capacité d'isolation, si le matériau d'isolation est vieilli et tombé, il doit être remplacé immédiatement. En cas de risque d'explosion et d'incendie, utilisez un outil antidéflagrant.

3. Précautions d'utilisation

● Veuillez ne pas fonctionner avec l'alimentation.
● Veuillez vous assurer que l'environnement de travail est sec, que la température est appropriée et que les conditions de ventilation sont bonnes.
● Veuillez vous assurer que la table de travail est propre et exempte de poussière, de débris métalliques, etc.
● Assurez-vous que les fils sont correctement connectés conformément au marquage. Pour les appareils CC, veuillez ne pas inverser les pôles positif et négatif.
● Veuillez vous assurer que tous les équipements électriques et électroniques fonctionnent dans les limites de leur valeur nominale.
● Veuillez vous assurer que tout l'appareil est correctement mis à la terre.
● S'il y a une grande capacité ou une grande inductance dans l'appareil, vous ne pouvez pas le toucher directement même après la mise hors tension, car il émettra une haute tension de plusieurs milliers de volts en un instant. Vous devez attendre sa décharge naturelle ou la forcer à la décharger à l'aide d'un équipement auxiliaire dans des conditions de sécurité.
● Avant d'utiliser le régulateur de tension, assurez-vous que le régulateur est dans son état initial (tension nulle, 0 V).
● Lorsque vous utilisez un équipement électrique ou électronique, une fois que vous sentez l'odeur de brûlé, entendez des sons anormaux, voyez des conditions anormales telles que le clignotement de l'affichage ou du voyant lumineux, veuillez immédiatement couper l'alimentation et vérifier l'équipement.
● Si l'appareil doit être remplacé en raison d'un dysfonctionnement, il est recommandé d'utiliser un appareil avec le même modèle ou les mêmes paramètres techniques.
● Veuillez ne pas appuyer sur le bouton d'arrêt immédiatement après le démarrage du moteur électrique, car son courant de démarrage est 6-7 fois le courant nominal, s'il s'arrête immédiatement, il brûlera d'autres équipements.