Cálculo Eléctrico
Hacemos una lista de algunas fórmulas de cálculo comunes que puede usar al elegir un relé de estado sólido (SSR) / módulo de estado sólido (SSM) o al diseñar un circuito.
Atención: HUIMU Industrial (HUIMULTD) no asume ninguna responsabilidad por errores en los datos ni en la operación segura y / o satisfactoria de los equipos diseñados a partir de esta información.
Fórmulas de cálculo de energía eléctrica
● Carga monofásica
P = U · I · cosφ
U es el voltaje (generalmente 220 VCA), I es la corriente.
U es el voltaje (generalmente 220 VCA), I es la corriente.
● Carga trifásica
P = √3 · U L · I L · cosφ = 3 · U P · I P · cosφ
U L es el voltaje de línea (normalmente 380VAC), I L es la corriente de línea, U P es el voltaje de fase (normalmente 220VAC) , I P es la corriente de fase.
U L es el voltaje de línea (normalmente 380VAC), I L es la corriente de línea, U P es el voltaje de fase (normalmente 220VAC) , I P es la corriente de fase.
● Factor de potencia (cos φ)
Si el tipo de carga es resistiva (como un calentador eléctrico), entonces cos φ = 1; Si el tipo de carga es inductiva (como un motor eléctrico), entonces 0 <cos φ <1. Tomemos como ejemplo el motor eléctrico, cuando el motor eléctrico está completamente cargado, la corriente activa es la más grande, la corriente reactiva es la más pequeña y el factor de potencia es de aproximadamente 0.85; cuando la carga es ligera o sin carga, la corriente activa es pequeña, la corriente reactiva es grande y el factor de potencia está entre 0.4 y 0.7. Por lo tanto, generalmente tomamos un factor de potencia de 0.78 o 0.8. Si el tipo de carga es la carga capacitiva (como el compensador de potencia), entonces cos φ <0.
● Valor pico, valor efectivo, valor promedio
El voltaje de CA es una onda sinusoidal, y su valor de voltaje cambia periódicamente de 0 al valor máximo (U MAX ), por lo que su valor pico (U PK ) es igual al valor máximo. El valor efectivo de CA se especifica por el efecto térmico de la corriente, es decir, deje que una corriente de CA y una corriente de CC pasen a través de resistencias con el mismo valor de resistencia respectivamente, y si generan el mismo calor al mismo tiempo, entonces el valor efectivo de esta corriente alterna es igual al valor de esta corriente continua. Dado que el valor efectivo del voltaje de CA sinusoidal es igual a su valor cuadrado medio raíz (U RMS o U), U RMSgeneralmente se usa para representar el valor efectivo del voltaje de CA. Normalmente, el valor de voltaje de CA que detectamos a través del equipo de detección (como multímetros) es el valor de voltaje efectivo, y el valor de voltaje de CA marcado en el equipo eléctrico también es el valor efectivo (como 220VAC, 380VAC). El voltaje de CA promedio (U AV ) es el valor de voltaje promedio durante un período. El voltaje de CA promedio es igual a la integral del voltaje en un ciclo dividido por 2π (el tiempo en un ciclo). Teóricamente, el valor de voltaje de CC obtenido después de la rectificación de onda completa del voltaje de CA es igual al valor promedio del voltaje de CA.
U PK = √2 · U RMS = 1.414 · U RMS
U AV = 2 / π · U PK = 0.637 · U PK
U AV = 2 / π · U PK = 0.637 · U PK
De manera similar, de acuerdo con la ley de Ohm, podemos obtener el valor máximo (IPK o IMAX), el valor efectivo (IRMS) y el valor promedio (IAV) de la corriente alterna.
I PK = √2 · I RMS = 1.414 · I RMS
I AV = 2 / π · I PK = 0.637 · I PK
I AV = 2 / π · I PK = 0.637 · I PK
Debido a que el valor de corriente DC o voltaje DC es constante, no tienen valor máximo, valor efectivo y valor promedio.
Fórmulas de cálculo del factor de reducción
Dado que el rendimiento del módulo de estado sólido / relé de estado sólido se ve afectado por el entorno de trabajo y el tipo de carga, se debe considerar el Factor de reducción (o Factor múltiple actual) al seleccionar el valor de corriente nominal del módulo de estado sólido / relé de estado sólido .
I R = I L / α
I R es el valor de corriente nominal del relé de estado sólido / módulo de estado sólido;
I L es el valor de corriente de carga de CC o el valor efectivo de corriente de carga de CA (valor eficaz);
α es el factor de reducción.
I R es el valor de corriente nominal del relé de estado sólido / módulo de estado sólido;
I L es el valor de corriente de carga de CC o el valor efectivo de corriente de carga de CA (valor eficaz);
α es el factor de reducción.
Según el entorno de trabajo del módulo de relé de estado sólido / estado sólido (ventilación, temperatura, tiempo de servicio, etc.), el factor de reducción se puede dividir en tres niveles: Protegido, Normal y Severo.
Para cargas resistivas (como calentador eléctrico, lámpara incandescente, etc.), α = 0.5 (Protegido), α = 0.5 (Normal), α = 0.3 (Grave);
Para cargas inductivas (como motor, transformador, etc.), α = 0.2 (Protegido), α = 0.16 (Normal), α = 0.14 (Severo);
Para cargas capacitivas (como compensador de potencia, etc.), α = 0.2 (protegido), α = 0.16 (normal), α = 0.14 (grave).
Para cargas resistivas (como calentador eléctrico, lámpara incandescente, etc.), α = 0.5 (Protegido), α = 0.5 (Normal), α = 0.3 (Grave);
Para cargas inductivas (como motor, transformador, etc.), α = 0.2 (Protegido), α = 0.16 (Normal), α = 0.14 (Severo);
Para cargas capacitivas (como compensador de potencia, etc.), α = 0.2 (protegido), α = 0.16 (normal), α = 0.14 (grave).
El Factor Múltiple Actual es el inverso del Factor de Reducción.
I R = I L · β
I R es el valor de corriente nominal del relé de estado sólido / módulo de estado sólido;
I L es el valor de corriente de carga de CC o el valor efectivo de corriente de carga de CA (valor eficaz);
β es el factor múltiple actual.
I R es el valor de corriente nominal del relé de estado sólido / módulo de estado sólido;
I L es el valor de corriente de carga de CC o el valor efectivo de corriente de carga de CA (valor eficaz);
β es el factor múltiple actual.
Para cargas resistivas (como calentadores eléctricos, lámparas incandescentes, etc.), β = 2 (protegido), β = 2 (normal), β = 3 (grave);
Para cargas inductivas (como motor, transformador, etc.), β = 5 (protegido), β = 6 (normal), β = 7 (grave);
Para cargas capacitivas (como compensador de potencia, etc.), β = 5 (protegido), β = 6 (normal), β = 7 (grave).
Para cargas inductivas (como motor, transformador, etc.), β = 5 (protegido), β = 6 (normal), β = 7 (grave);
Para cargas capacitivas (como compensador de potencia, etc.), β = 5 (protegido), β = 6 (normal), β = 7 (grave).
Por ejemplo, si necesita un relé de estado sólido del panel de CC a CA para cambiar una carga resistiva de 220 VCA y 10 A, y requiere que este relé de estado sólido funcione ininterrumpidamente en un entorno de ventilación deficiente, entonces de acuerdo con el factor de reducción β = 3 (Severo), debe elegir MGR-1D4830 (DC a AC, carga: 480VAC, 30A).
Fórmulas de cálculo de varistor
Si el voltaje pico de carga es alto, asegúrese de conectar el varistor (como MOV, ZNR) en paralelo al terminal de salida del relé de estado sólido / módulo de estado sólido.
V imA = V 1mA = (a · v) / (b · c)
V imA es el voltaje del varistor cuando la corriente es XmA. Debido a que el valor actual generalmente se establece en 1 mA, también se puede expresar como V 1 mA ; a es el coeficiente de fluctuación de voltaje, generalmente 1.2; b es el valor de error del varistor, generalmente 0,85; c es el coeficiente de envejecimiento del componente, generalmente 0.9; v es el voltaje de funcionamiento de CC o el voltaje de CA rms.
V imA es el voltaje del varistor cuando la corriente es XmA. Debido a que el valor actual generalmente se establece en 1 mA, también se puede expresar como V 1 mA ; a es el coeficiente de fluctuación de voltaje, generalmente 1.2; b es el valor de error del varistor, generalmente 0,85; c es el coeficiente de envejecimiento del componente, generalmente 0.9; v es el voltaje de funcionamiento de CC o el voltaje de CA rms.
Por lo tanto, la fórmula anterior se puede simplificar como:
Para circuito de CC, V imA ≈1.6 · v
Para circuito de CA, V imA ≈1.6 · V p = 1.6 · √2 · V AC
V p es el voltaje máximo, V AC es el valor efectivo
Para circuito de CC, V imA ≈1.6 · v
Para circuito de CA, V imA ≈1.6 · V p = 1.6 · √2 · V AC
V p es el voltaje máximo, V AC es el valor efectivo
Generalmente, el voltaje del varistor es 1.6 veces el voltaje de la carga, pero cuando la carga es una carga inductiva, el voltaje del varistor debe ser 1.6-1.9 veces el voltaje de la carga para garantizar la seguridad.
Fórmulas de cálculo del circuito rectificador
● Circuito de rectificación de media onda monofásico
U 0 = 0.45 · U 2
I 0 = 0.45 · U 2 / R L
I V = I 0
U RM = √2 · U 2
I 0 = 0.45 · U 2 / R L
I V = I 0
U RM = √2 · U 2
● Circuito de rectificación de onda completa monofásico
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
I 0 = 0.9 · U 2 / R L
I V = 1/2 · I 0
U RM = 2 · √2 · U 2
● Circuito de rectificación de puente monofásico
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
I 0 = 0.9 · U 2 / R L
I V = 1/2 · I 0
U RM = √2 · U 2
● Circuito de filtro de rectificación de media onda monofásico
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, entonces T = 1/50 = 20ms
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, entonces T = 1/50 = 20ms
● Circuito de filtro de rectificación de onda completa monofásico
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 = 50Hz, entonces T = 1/50 = 20ms
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 = 50Hz, entonces T = 1/50 = 20ms
● Circuito de filtro de rectificación de puente monofásico
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 = 50Hz, entonces T = 1/50 = 20ms
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 = 50Hz, entonces T = 1/50 = 20ms
V RSM = V RRM + 200V
V RSM (Voltaje inverso de pico no repetitivo), es el valor de sobrevoltaje máximo permitido de voltaje inverso que se puede aplicar a la dirección inversa del dispositivo; V RRM (Voltaje inverso de pico repetitivo), es el valor máximo permitido de voltaje inverso que puede aplicarse repetidamente a la dirección inversa del dispositivo.
V RSM (Voltaje inverso de pico no repetitivo), es el valor de sobrevoltaje máximo permitido de voltaje inverso que se puede aplicar a la dirección inversa del dispositivo; V RRM (Voltaje inverso de pico repetitivo), es el valor máximo permitido de voltaje inverso que puede aplicarse repetidamente a la dirección inversa del dispositivo.
V DSM = V DRM + 200V
V DSM (Voltaje de estado apagado máximo no repetitivo), es el valor máximo admisible de sobretensión del voltaje en estado apagado que se puede aplicar a la dirección directa del dispositivo; V DRM (Voltaje repetitivo pico en estado apagado), es el valor máximo permitido de voltaje en estado apagado que se puede aplicar repetidamente a la dirección de avance del dispositivo.
V DSM (Voltaje de estado apagado máximo no repetitivo), es el valor máximo admisible de sobretensión del voltaje en estado apagado que se puede aplicar a la dirección directa del dispositivo; V DRM (Voltaje repetitivo pico en estado apagado), es el valor máximo permitido de voltaje en estado apagado que se puede aplicar repetidamente a la dirección de avance del dispositivo.
I t 2 = I TSM 2 · t w / 2
t w es el período de medio seno; I TSM es la corriente de sobretensión máxima no repetitiva en estado en un ciclo; si la frecuencia es 50Hz, I t 2 = 0.005 I TSM 2 (Amperios 2 · seg)
t w es el período de medio seno; I TSM es la corriente de sobretensión máxima no repetitiva en estado en un ciclo; si la frecuencia es 50Hz, I t 2 = 0.005 I TSM 2 (Amperios 2 · seg)
Fórmulas de cálculo de generación de calor
Cuando los relés de estado sólido funcionan, el circuito de salida tiene una caída de voltaje de 1 ~ 2V. Cuando los módulos de estado sólido (o módulos de alimentación) funcionan, el circuito de salida tiene una caída de voltaje de 2 ~ 4V. Y la energía eléctrica que consumen se transmite como calor, y este calor solo está relacionado con su corriente de funcionamiento. El relé de estado sólido tiene un valor calorífico de 1.5 vatios por amperio (1.5 W / A) y el módulo de estado sólido tiene un valor calorífico de 3.0 vatios por amperio (3.0 W / A). El calor generado por el circuito trifásico es la suma del calor generado por cada fase.
Relé de estado sólido monofásico o de CC: P = 1.5 · I
Módulo de estado sólido monofásico o de CC: P = 3.0 · I
P es el calor generado por el relé de estado sólido / módulo de estado sólido, y la unidad es W; I es la corriente de carga real, y la unidad es A.
Módulo de estado sólido monofásico o de CC: P = 3.0 · I
P es el calor generado por el relé de estado sólido / módulo de estado sólido, y la unidad es W; I es la corriente de carga real, y la unidad es A.
Normalmente, si la corriente de carga es de 10 A, se debe equipar un disipador de calor. Si la corriente de carga es de 40 A o más, se debe equipar un disipador de calor refrigerado por aire o agua.
Fórmulas de cálculo de disipación de calor
El rendimiento de disipación de calor del disipador de calor está relacionado con su material, forma, diferencia de temperatura, etc.
Q = h · A · η · ΔT
Q es el calor disipado por el disipador de calor; h es la conductividad térmica total del disipador de calor (W / cm 2 · ° C), generalmente el material de aluminio es de aproximadamente 2.12W / cm 2 · ° C, el material de cobre es de aproximadamente 3.85W / cm 2 · ° C, y el material de acero es de aproximadamente 0,46 W / cm 2 ° C; A es el área de superficie del disipador de calor (cm 2 ); η es la eficiencia del disipador de calor, que está determinada principalmente por la forma del disipador de calor; ΔT es la diferencia entre la temperatura máxima del disipador de calor y la temperatura ambiente (° C).
Q es el calor disipado por el disipador de calor; h es la conductividad térmica total del disipador de calor (W / cm 2 · ° C), generalmente el material de aluminio es de aproximadamente 2.12W / cm 2 · ° C, el material de cobre es de aproximadamente 3.85W / cm 2 · ° C, y el material de acero es de aproximadamente 0,46 W / cm 2 ° C; A es el área de superficie del disipador de calor (cm 2 ); η es la eficiencia del disipador de calor, que está determinada principalmente por la forma del disipador de calor; ΔT es la diferencia entre la temperatura máxima del disipador de calor y la temperatura ambiente (° C).
Por lo tanto, se puede obtener de la fórmula anterior que cuanto mayor es el área de superficie del disipador de calor, mayor es la diferencia con la temperatura ambiente y mejor es el rendimiento de disipación de calor.
Conversión de unidad común
1MΩ = 10 3 kW = 10 6 Ω = 10 9 mO
1F = 10 3 mF = 10 6 mF = 10 9 nF = 10 12 pF
1H = 10 3 mH = 10 6 uH
1MV = 10 3 kV = 10 6 V = 10 9 mV = 10 12 uH
1kA = 10 3 A = 10 6 mA = 10 9 μA
1W = 10 3 mW = 1J / s = 1V · A
1HP = 0,75 kW
1 kW · h = 10 3 W · h = 10 3 V · A · h = 10 6 V · mA · h = 3.6 · 10 6 J
1 cm = 10 mm = 0.39in
1cm 2 = 0.16sq en
° F = 1.8 ° C + 32
K = ° C + 273.15
1F = 10 3 mF = 10 6 mF = 10 9 nF = 10 12 pF
1H = 10 3 mH = 10 6 uH
1MV = 10 3 kV = 10 6 V = 10 9 mV = 10 12 uH
1kA = 10 3 A = 10 6 mA = 10 9 μA
1W = 10 3 mW = 1J / s = 1V · A
1HP = 0,75 kW
1 kW · h = 10 3 W · h = 10 3 V · A · h = 10 6 V · mA · h = 3.6 · 10 6 J
1 cm = 10 mm = 0.39in
1cm 2 = 0.16sq en
° F = 1.8 ° C + 32
K = ° C + 273.15
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