什么是限流電阻?
限流電阻就是為了避免過大的電流燒毀用電器而串聯(lián)的保護(hù)性電阻。原理就是通過提高負(fù)載的總電阻而減少電流。一般也能起到分壓的作用。
通常在局部電路中,與用電器串聯(lián)的無其他作用的電阻都可視其為限流電阻。
用于限制電流大小的電阻。
很多元器件對最大輸入電流有限制,如果輸入電流過大,會(huì)導(dǎo)致元器件不能正常工作,甚至燒毀。為了控制電流,在輸入端增加一個(gè)電阻,以減少電流強(qiáng)度,避免不必要的風(fēng)險(xiǎn)。
限流電阻原理
電阻RL是負(fù)載電阻,R為穩(wěn)壓調(diào)整電阻(也稱為限流電阻),D為穩(wěn)壓管。按穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,在輸入電壓基本不變時(shí),RL變小時(shí),流過RL的電流增加,但流過D的電流卻減少。

限流電阻是用來減小負(fù)載端電流,例如在發(fā)光二極管一端添加一個(gè)限流電阻可以減小流過發(fā)光二極管的電流,防止損壞LED燈。
限流電阻的作用
就整流和濾波的基本過程而言,低壓和高壓是相同的?!碑嬃藗€(gè)整流濾波電路,如圖1,接著說:“問題的關(guān)鍵,是合上電源前,電容器上是沒有電荷的,電壓為0V,而電容器兩端的電壓又是不能突變的。就是說,在合閘瞬間,整流橋兩端(P、N之間)相當(dāng)于短路。因此,在合上電源時(shí),就出現(xiàn)了兩個(gè)問題:

第一個(gè)問題,是有很大的沖擊電流,如圖中的曲線①,這有可能損壞整流管。 第二個(gè)問題,是進(jìn)線處的電壓將瞬間下降到0V,如圖中之曲線②所示。
這兩個(gè)特點(diǎn),高、低壓整流電路完全一樣。”如圖2。接著說:“低壓整流電路是要通過變壓器來降壓的。變壓器的繞組是一個(gè)大電感,它猶如一個(gè)屏障,能對合閘時(shí)的沖擊電流起到限制作用,如圖(a)中的曲線①。而變頻器的整流電路中,就沒有這樣的屏障,沖擊電流就要嚴(yán)重得多,如圖(b)中之曲線①所示。

至于進(jìn)線側(cè)的電壓波形,其實(shí),在低壓整流電路中,變壓器的副方電壓,也同樣要瞬間降到0V的,如圖(a)中之曲線②。但反映到變壓器的原方,這樣的瞬間降壓,就被緩沖了,如圖(a)中之曲線③,對同一網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備不構(gòu)成干擾。
變頻器整流電路中沒有這樣的緩沖,它進(jìn)線電壓就是電網(wǎng)電壓。所以,在合閘瞬間,電網(wǎng)電壓要降到0V,這將影響同一網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備的正常工作,通常稱之為干擾。 所以,在整流橋和濾波電容之間,就需要接入一個(gè)限流電阻RL。
接入了限流電阻后,非但減小了通電時(shí)的沖擊電流。并且,瞬間的電壓降,也都降到限流電阻上了,電源側(cè)的電壓波形也解決了,真是一舉兩得啊。等到電容器上的電壓上升到一定程度時(shí),再把限流電阻短路掉。
短路器件(晶閘管或接觸器)的大小是隨變頻器的容量而變的,但限流電阻的阻值和容量卻差別不大,這是怎么回事呢?
“我們通過具體例子來說明?!?/strong>
我們分開來說吧。先看限流電阻RL。嚴(yán)格地說,容量大的變頻器里,整流管的允許電流也較大。濾波電容的容量也要大一些,限流電阻的阻值應(yīng)該小一些,而容量(瓦數(shù))應(yīng)該大一些。但是,讓我們舉一個(gè)例子來看一下。假設(shè)所選用限流電阻的阻值RL=50Ω,那么,即使電源電壓等于振幅值ULM=1.41×380=537V,最大的沖擊電流是多大呢?”

“只有10A多一點(diǎn)?!?/p>
“還有,假設(shè)濾波電容的電容量是5000μF,充電時(shí)間有多長呢?”
T=RLC=50×5000=250000μs=250ms=0.25s
那是充電時(shí)間常數(shù),充電時(shí)間應(yīng)該是它的3倍到5倍。就是說,充電時(shí)間大約是0.75 s到1.25 s之間,籠統(tǒng)一點(diǎn)說,是1s左右吧。
這樣的充電電流,和這樣的充電時(shí)間,對于大多數(shù)規(guī)格的變頻器來說,都是可以接受的吧?所以,生產(chǎn)廠家為了減少另部件的種類,采取了多種規(guī)格的變頻器選用同一規(guī)格限流電阻的做法。
至于電阻的容量(瓦數(shù)),因?yàn)镽L中通電流的時(shí)間很短,只有1 s,真正達(dá)到10A的時(shí)間更短。所以,一般說來,容量只要不小于20W就可以了。 再看旁路接觸器KM。還是用具體例子來說明吧。
假設(shè)電動(dòng)機(jī)容量是7.5kW,15.4A。配用變頻器的容量是13kVA,18A。
一般說來,直流回路的容量和變頻器的輸入容量應(yīng)該是相等的,當(dāng)電源電壓是380V時(shí),直流電壓的平均值是513V,那么,直流電流應(yīng)該有多大呢?”

接觸器的三個(gè)觸點(diǎn)是可以并聯(lián)起來用的,那就只要10A的接觸器就可以了。
不過,要是用晶閘管的話,還是要用30A的。
那么,要是電動(dòng)機(jī)容量是75kW,139.7A。配用變頻器的容量是114kVA,150A。該配用多大的接觸器呢?

應(yīng)該選額定電流為80A的接觸器。
燒斷限流電阻的原因
限流電阻為什么會(huì)冒煙,并且燒斷呢?燒斷限流電阻的原因可能有三種
第一種可能,是限流電阻的容量選小了。因?yàn)樵谙蘖麟娮柚型ㄈ氲碾娏魇前粗笖?shù)規(guī)律衰減的,且持續(xù)時(shí)間很短,如圖4所示。所以,其容量可以選得小一些。為了降低元器件成本,有的變頻器生產(chǎn)廠家在決定限流電阻的容量時(shí),常常取較小值。但實(shí)際上,流經(jīng)限流電阻的電流IR是和限流電阻的阻值RL以及濾波電容器的電容量CF有關(guān)的。比較圖(a)和圖(b)知,RL大:則電流的初始值較小,但電流的持續(xù)時(shí)間長。
比較圖(b)和圖(c)知:CF大,電流的持續(xù)時(shí)間將延長。所以,嚴(yán)格地說,RL的容量大小也應(yīng)該根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整。但如前所說,用戶對濾波電容器的充電過程并無嚴(yán)格的要求。所以,對RL的阻值和容量也并無明確的規(guī)定。一般說來,如選RL≥50Ω,PR≥50W是不會(huì)有問題的。

a)RL=80Ω、CF=1000μF (b)RL=40Ω、CF=1000μF (c)RL=40Ω、CF=2000μF
第二種可能,是濾波電容器變質(zhì)了。凡是有電解質(zhì)的器件,都有一個(gè)特點(diǎn):你一直用它,它不容易壞。你總也不用它,它倒要壞了。如果變頻器在倉庫里存放了一年多才拿出來,你應(yīng)該先打開蓋觀察一下濾波電容器,看它是否‘鼓包’?甚至是否有電解液漏出?電解電容器變質(zhì)的特征,首先是漏電流增大。一臺(tái)長時(shí)間不用的變頻器,突然加上高電壓,電解電容器的漏電流可能是相當(dāng)大的。第一次合上電源時(shí),變頻器內(nèi)冒煙,很可能就是電解電容器嚴(yán)重漏電,甚至已經(jīng)短路。而直流電壓難以充電到450V以上,短路器件不動(dòng)作,限流電阻長時(shí)間接在電路里,它當(dāng)然要冒煙、燒斷了?!?/p>
時(shí)間不用的電解電容器,通電時(shí),應(yīng)該先加約50%的額定電壓,加壓時(shí)間應(yīng)在半小時(shí)以上,如圖5所示。它的漏電流就會(huì)降下去,也就可以正常使用了。

先用萬用表測量一下電容器是否短路。如并未短路,外觀上也沒有異常,則如圖那樣,通電半小時(shí)以后,電容器將可以恢復(fù)。
第三種可能,就是旁路接觸器KM或晶閘管沒有動(dòng)作。結(jié)果,使限流電阻長時(shí)間接在電路里。
旁路器件應(yīng)該在濾波電容器已經(jīng)充電到一定程度(例如,電壓已經(jīng)超過450V)時(shí)動(dòng)作。因此,可以在確認(rèn)濾波電容器完好的情況下,通電時(shí),觀察當(dāng)直流電壓UD上升到足夠大時(shí),旁路器件是否動(dòng)作?
具體方法之一,是在限流電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電壓表PV1,同時(shí)在濾波電容兩端也接一個(gè)電壓表PV2,再將兩個(gè)串聯(lián)的燈泡也接到濾波電容的兩端,作為負(fù)載,如圖6。通電后,如果PV2顯示UD已經(jīng)足夠大,但PV1的讀數(shù)并不為0V,就說明旁路器件并未動(dòng)作。

為直流電路接一點(diǎn)負(fù)載。要是沒有負(fù)載的話,限流電阻內(nèi)將沒有電流,即使短路器件未動(dòng)作,限流電阻上也量不出電壓

因?yàn)殡娊怆娙菥哂幸欢ǖ碾姼行再|(zhì),它不能吸收時(shí)間很短的干擾電壓,容易導(dǎo)致“過電壓跳閘”的誤動(dòng)作。電容器C0就是用來吸收干擾電壓的。
