Как правильно подобрать резистор мощности для импульсного тока?

В технических описаниях мощных резисторов обычно указывается коэффициент теплового перехода или график, показывающий стационарное повышение температуры при заданной рассеиваемой мощности, как показано ниже для этих омитовых мощных резисторов :

введите описание изображения здесь

Мы хотели бы протестировать некоторые высокоразрядные литий-полимерные батареи RC, подавая на них импульсы при ~ 150-200 А в течение очень коротких периодов, примерно от четверти до полсекунды или около того. Предположим, что резистор 0,25 Ом, мы знаем, что наша мгновенная мощность равна

п "=" я 2 р
п "=" 150 А 2 ( 0,25 ) Ом "=" 5.625 к Вт

Это огромное количество энергии, которое может привести к тому, что вышеупомянутые резисторы в конечном итоге (быстро) выйдут из строя. Мы, очевидно, не хотим специфицировать (огромные, дорогие) резисторы на 6 кВт, поэтому наш вопрос: что «в конечном итоге»?

Я хочу сказать, что:

я а в г "=" я п ты л с е т о н т о н + т о ф ф

Сначала я попытался предположить, что рабочий цикл равен 10%, например,

я а в г "=" 150 1 10 "=" 15 А

так

п "=" 15 А 2 ( 0,25 Ом ) "=" 56,25 Вт

... который удовлетворился бы резистором на 75, 100 Вт (и т. д.). Но это разваливается для произвольно длинных циклов, поэтому должно быть какое-то ограничение.

При условии Вопрос "=" м с час е а т Δ Т , и при условии, что резистор весит 200 г, может увеличиваться на 125 градусов, имеет коэффициент меди (0,385), не отдает тепло в окружающую среду и Вопрос "=" Е , то требуется

Вопрос "=" ( 200 г ) ( 0,385 Дж / г С ) ( 125 С ) "=" 9,6 к Дж

чтобы резистор перегрелся и вышел из строя. Это происходит за 1,7 секунды при 150 амперах. ( т "=" Е п а в г ) , поэтому используя 1,7 секунды как Т п е р я о г ,

я а в г "=" я п ты л с е т о н т о н + т о ф ф

я а в г "=" 150 А .250 с 1,7 с "=" 22 А

п "=" 22 А 2 ( 0,25 Ом ) "=" 121 Вт

Поэтому мне нужен резистор, рассчитанный как минимум на это значение, например HS150/200.

Я прав?

PS: Предположим, я выберу вентилятор с произвольным номинальным расходом воздуха, это охладит резистор на некоторое значение в ваттах. Будет ли эффект на резисторе подобен перемещению влево по графику, т. е. вычитанию рассеиваемой мощности?

Некоторые резисторы имеют импульсные номиналы. Я предлагаю вам купить тот, который имеет четко определенные рейтинги пульса. Другой вариант — поместить полоску резистивной фольги, например, ленты из нержавеющей стали (есть липкая лента толщиной 0,002 дюйма) в масляную ванну. Или вы можете использовать нихромовую проволоку в масляной ванне. Вы также можете использовать воду, если напряжение недостаточно высокое, чтобы вызвать проблемы с электролизом.Нержавеющая сталь не выйдет из строя, пока не достигнет очень высоких температур, а масляная ванна не позволит нагреться.
Вы можете связаться с Ohmite. Общая тема, которую вы хотите обсудить, - это «импульсная нагрузка» (электроника) и «стойкость к тепловому удару в твердых телах» (физика). Я думаю, вам также понадобятся цилиндрические конструкции в стиле MELF. У Ohmite есть PDF-файл, который может помочь: ohmite.com/techdata/res_select.pdf и этот на Vishay: vishay.com/docs/28870/pulseloadsmdlimit.pdf
Что касается последнего вопроса о том, как принудительная подача воздуха повлияет на кривые повышения температуры, то он сгладит кривые. Поищите какие-нибудь радиаторы, вы сможете найти данные и примеры того, как принудительная подача воздуха может резко снизить тепловыделение на ватт. Например, мощность HS150 по-прежнему будет ограничена 150 Вт, но вы можете использовать радиатор с площадью поверхности менее 995 см ^ 2, указанной в техническом описании как «Стандартный радиатор».
Расчеты, которые вы показываете, используют квадрат среднего тока для мощности тренировки. К сожалению, это неправильно, вместо этого у вас должен быть среднеквадратический ток.

Ответы (1)

Прежде всего: исключите тонкопленочные резисторы (на самом деле должно быть интуитивно понятно). Толстопленочные резисторы могут работать хорошо. Но, как всегда, ничего не предполагайте: читайте техпаспорт !

Резисторы с проволочной обмоткой имеют хорошую репутацию, но даже неиндуктивные резисторы имеют более высокую индуктивность , чем, например, резисторы с углеродным составом.

Углеродный состав — это старая, но все еще надежная технология, и ее следует учитывать, особенно если вас беспокоит стоимость.

Если вы можете потратить немного больше, можно рассмотреть керамический состав . Переносимость жары хорошая.

Наконец, не забывайте о цементных резисторах , которые также обладают хорошей термостойкостью.