Lav spænding, høj strøm: Den elektriske side af 9V patronvarmere

Når man ser på en 9V enkelt-patronvarmer, er de termiske specifikationer for temperatur og effekt kun en del af billedet. De elektriske egenskaber, som er begrænset af det grundlæggende behov for lavspænding, er lige så vigtige og bestemmer designet af hele bæresystemet. Ohms lov (P=V²/R) er ikke kun en teori; det er loven, der styrer, hvordan delen fungerer.

Den vigtigste designudfordring: Meget lav modstand

Det vigtigste tekniske problem er vist ved ligningen P=V²/R. Den interne modstand (R) skal være meget lav, for at effektforbruget kan bruges ved kun 9 volt. For eksempel:

Et 50W varmelegeme ved 9V har brug for en modstand på R=V²/P=81/50=1.62 ohm​ og trækker I=P/V=5.6 ampere.

En 150W varmelegeme ved 9V behøver kun 0,54 ohm modstand og bruger meget strøm, 16,7 ampere.

På grund af denne meget lave modstand er der behov for en tyk-gauge-modstandstråd (eller specifikke legeringer med lav-resistivitet) og præcis vikling for at passe ind i en lille kappe uden at lave kortslutninger eller hot spots. Det gør varmelegemet meget forskelligt fra et-højspændingsvarmelegeme, der har samme størrelse og effekt.

Systemeffekter: At få tingene til at fungere med høj strøm

Lav spænding forårsager en høj strøm, der påvirker alle områder af det elektriske system:

Strømforsyning og ledninger: Strømforsyningen skal kunne levere den nødvendige kontinuerlige strøm uden en masse spændingsfald. Ikke kun spændingen, men også ampaciteten skal tages i betragtning ved dimensionering af ledninger og stik. Brug af ledninger, der er for små (for eksempel 22 AWG for en 10A belastning) vil få spændingen til at falde farligt lavt, og kablerne til at overophedes, hvilket vil stjæle strøm fra varmeren og gøre det til en brandfare. Du skal bruge korte, tykke kabler (16 AWG eller større).

Ændring og kontrol af dele: kriteriet for at vælge forandring. Når du vælger et relæ, kontaktor eller solid{1}}state relæ (SSR), bør du se på dets kontinuerlige strømværdi, ikke dets nominelle spænding eller systemets samlede watt. Et varmelegeme, der kører på 9V og 200W (22,2A), bruger mere strøm end et, der kører på 230V og 3000W (13A). Lav-strøm DC SSR'er eller AC{11}}klassificerede dele er ikke gode nok.

Spændingsfaldsfølsomhed: Systemet er ret følsomt over for ekstra modstand. Hvis ledninger og forbindelser mister selv 0,5V, falder spændingen ved varmeapparatets terminaler med mere end 5,5%. Det betyder, at varmeeffekten er ca. 11 % mindre, fordi effekten er relateret til kvadratet af spændingen (P ∝ V²). Det er meget vigtigt at begrænse antallet af forbindelsespunkter og bruge afslutninger af høj-kvalitet.

Kontrolmetode:​ Strømskiftetrinnet skal udføres meget omhyggeligt, selvom PID-algoritmerne forbliver de samme. Puls Width Modulation (PWM) gennem en MOSFET er den sædvanlige og mest effektive måde at gøre dette på for DC-systemer. For at reducere koblingstab og varmeudvikling skal MOSFET'en have en meget lav på-modstand (R_DS(on)). Styrekredsløbet skal også tage højde for muligheden for indkoblingsstrøm forårsaget af modstandstrådens positive temperaturkoefficient. Dette kan få kold-startstrømmen til at være mange gange større end den konstante-strøm.

Konklusion: Et elektrisk system kommer først

For at kunne installere en 9V patronvarmer, skal du forstå, at du laver et høj-elektrisk jævnstrømssystem med en varmelegeme som belastning. Det elektriske design, som inkluderer ledningsmåler, tilslutningsværdi, koblingskapacitet og styreelektronik, skal udføres med samme omhu som den termiske integration. Hvis du ikke er opmærksom på de høje-strømbehov, vil systemet ikke fungere så godt, dele vil svigte, og sikkerheden vil være i fare. Ingeniører kan sørge for, at varmelegemet får den stabile, stærke kraft, den skal bruge for at fungere godt og effektivt, ved at følge de grundlæggende regler for elektricitet fra starten.