Cálculo elétrico

Fazemos uma lista de algumas fórmulas de cálculo comuns que você pode usar ao escolher um relé de estado sólido (SSR) / módulo de estado sólido (SSM) ou projetar um circuito.

Atenção: A HUIMU Industrial (HUIMULTD) não se responsabiliza por erros nos dados nem na operação segura e / ou satisfatória do equipamento projetado a partir dessas informações.

Fórmulas de cálculo de energia elétrica

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● Carga monofásica

P = U · I · cos
U é a tensão (geralmente 220VCA), I é a corrente.

Carga trifásica do ●

P = √3 · L _L · I _L · cosφ = 3 · L _P · I _P · cosφ
L _G é a tensão da linha (normalmente 380VAC), I _L é a linha de corrente, L _P representa a tensão de fase (normalmente 220 VAC) , I _P é a corrente de fase.

● Fator de potência (cos φ)

Se o tipo de carga for resistivo (como aquecedor elétrico), então cos φ = 1; Se o tipo de carga for indutivo (como um motor elétrico), então 0 <cos φ <1. Tome o motor elétrico como exemplo, quando o motor elétrico estiver totalmente carregado, a corrente ativa é a maior, a corrente reativa é a menor e o fator de potência é de cerca de 0,85; quando a carga é leve ou sem carga, a corrente ativa é pequena, a corrente reativa é grande e o fator de potência está entre 0,4 e 0,7. Assim, geralmente tomamos um fator de potência de 0,78 ou 0,8. Se o tipo de carga for carga capacitiva (como compensador de potência), então cos φ <0.

● Valor de pico, valor efetivo, valor médio

A tensão CA é uma onda senoidal e seu valor de tensão muda periodicamente de 0 para o valor máximo (U _MAX ); portanto, seu valor de pico (U _PK ) é igual ao valor máximo. O valor efetivo CA é especificado pelo efeito térmico da corrente, ou seja, permite que uma corrente CA e uma corrente CC passem por resistores com o mesmo valor de resistência, respectivamente, e se eles gerarem calor igual ao mesmo tempo, então o valor efetivo desta corrente CA é igual ao valor dessa corrente CC. Como o valor efetivo da tensão CA senoidal é igual ao seu valor médio quadrático (U _RMS ou U), U _RMSé geralmente usado para representar o valor efetivo da tensão CA. Normalmente, o valor da tensão CA que detectamos através de equipamentos de detecção (como multímetros) é o valor efetivo da tensão, e o valor da tensão CA marcado no equipamento elétrico também é o valor efetivo (como 220VAC, 380VAC). A tensão CA média (U _AV ) é o valor médio da tensão durante um período. A tensão CA média é igual à integral da tensão em um ciclo dividido por 2π (o tempo em um ciclo). Teoricamente, o valor da tensão CC obtido após a retificação de onda completa da tensão CA é igual ao valor médio da tensão CA.

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

Da mesma forma, de acordo com a lei de Ohm, podemos obter o valor de pico (IPK ou IMAX), o valor efetivo (IRMS) e o valor médio (IAV) da corrente CA.

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

Como o valor da corrente ou tensão DC é constante, eles não têm valor máximo, valor efetivo e valor médio.

Fórmulas de cálculo de fator de redução

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Como o desempenho do módulo de relé / estado sólido de estado sólido é afetado pelo ambiente de trabalho e pelo tipo de carga, o fator de redução (ou fator múltiplo de corrente) deve ser considerado ao selecionar o valor da corrente nominal do módulo de relé / estado sólido de estado sólido .

I _R = I _L / α
I _R é o valor da corrente nominal do módulo de relé de estado sólido / estado sólido;
I _L é o valor atual da carga CC ou o valor efetivo da corrente de carga CA (valor eficaz);
α é o fator de redução.

De acordo com o ambiente de trabalho do módulo de relé / estado sólido (ventilação, temperatura, tempo de serviço etc.), o fator de redução pode ser dividido em três níveis: Protegido, Normal e Grave.
Para cargas resistivas (como aquecedor elétrico, lâmpada incandescente, etc.), α = 0,5 (Protegido), α = 0,5 (Normal), α = 0,3 (Grave);
Para cargas indutivas (como motor, transformador, etc.), α = 0,2 (Protegido), α = 0,16 (Normal), α = 0,14 (Grave);
Para cargas capacitivas (como compensador de potência, etc.), α = 0,2 (Protegido), α = 0,16 (Normal), α = 0,14 (Grave).

O fator múltiplo atual é o inverso do fator de redução.

I _R = I _L · β
I _R é o valor da corrente nominal do módulo de relé de estado sólido / estado sólido;
I _L é o valor atual da carga CC ou o valor efetivo da corrente de carga CA (valor eficaz);
β é o fator múltiplo atual.

Para cargas resistivas (como aquecedor elétrico, lâmpada incandescente, etc.), β = 2 (Protegido), β = 2 (Normal), β = 3 (Grave);
Para cargas indutivas (como motor, transformador, etc.), β = 5 (Protegido), β = 6 (Normal), β = 7 (Grave);
Para cargas capacitivas (como compensador de potência, etc.), β = 5 (Protegido), β = 6 (Normal), β = 7 (Grave).

Por exemplo, se você precisar de um relé de estado sólido do painel CC para CA para alternar uma carga resistiva de 220VCA e 10A e exigir que esse relé de estado sólido funcione ininterruptamente em um ambiente de ventilação ruim, de acordo com o fator de redução β = 3 (Grave), você deve escolher MGR-1D4830 (CC para CA, carga: 480VAC, 30A).

Fórmulas de cálculo de varistor

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Se a tensão de pico de carga for alta, certifique-se de conectar o varistor (como MOV, ZNR) em paralelo ao terminal de saída do relé de estado sólido / módulo de estado sólido.

V _imA = V _1mA = (a · v) / (b · c)
V _imA é a tensão do varistor quando a corrente é XmA. Como o valor atual é geralmente definido em 1mA, ele também pode ser expresso como V _1mA ; a é o coeficiente de flutuação de tensão, geralmente 1,2; b é o valor do erro do varistor, geralmente 0,85; c é o coeficiente de envelhecimento do componente, geralmente 0,9; v é a tensão de operação CC ou a tensão CA rms.

Portanto, a fórmula acima pode ser simplificada como:
Para o circuito CC DC V _imA ≈1.6 · v
Para o circuito CA ，V _imA ≈1.6 · V _p = 1.6 · √2 · V _CA
V _p é a tensão de pico, V _CA é a valor efetivo.

Geralmente, a tensão do varistor é 1,6 vezes a tensão da carga, mas quando a carga é uma carga indutiva, a tensão do varistor deve ser 1,6-1,9 vezes a tensão da carga para garantir a segurança.

Fórmulas de cálculo do circuito retificador

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● Circuito de retificação de meia onda monofásica

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

Circuito de retificação de onda completa monofásica

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

● Circuito de retificação de ponte monofásica

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

● Circuito de filtro de retificação de meia onda monofásica

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, se f = 50Hz, então T = 1/50 = 20ms

● Circuito de filtro de retificação de onda completa monofásica

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 / 2 R _L
T = 1 / f, se f = 50Hz, então T = 1/50 = 20ms

● Circuito de filtro de retificação de ponte monofásica

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 / 2 R _L
T = 1 / f, se f = 50Hz, então T = 1/50 = 20ms

V _RSM = V _RRM + 200V
V _RSM (tensão reversa de pico não repetitiva), é o valor máximo de pico permitido da tensão reversa que pode ser aplicado na direção reversa do dispositivo; V _RRM (Tensão reversa de pico repetitivo), é o valor máximo permitido da tensão reversa que pode ser aplicada repetidamente na direção reversa do dispositivo.

V _DSM = V _DRM + 200V
V _DSM (Tensão no estado de pico não repetitivo), é o valor máximo de surto permitido da tensão no estado que pode ser aplicado na direção direta do dispositivo; V _DRM (Tensão Repetitiva de Pico Fora do Estado), é o valor máximo permitido da tensão fora do estado que pode ser aplicada repetidamente na direção direta do dispositivo.

I _t ² = I _TSM ² · t _w / 2
t _w é o período de meio seno; I _TSM é a corrente máxima de pico não repetitiva no estado em um ciclo; se a frequência for 50Hz, I _t ² = 0,005 I _TSM ² (Amperes ² · seg)

Fórmulas de cálculo para geração de calor

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Quando os relés de estado sólido estão funcionando, o circuito de saída tem uma queda de tensão de 1 ~ 2V. Quando os módulos de estado sólido (ou módulos de energia) estão funcionando, o circuito de saída apresenta uma queda de tensão de 2 ~ 4V. E a energia elétrica que eles consomem é transmitida como calor, e esse calor está relacionado apenas à sua corrente operacional. O relé de estado sólido possui um valor calorífico de 1,5 watts por ampere (1,5 W / A) e o módulo de estado sólido possui um valor calorífico de 3,0 watts por ampere (3,0 W / A). O calor gerado pelo circuito trifásico é a soma do calor gerado por cada fase.

Relé de estado sólido monofásico ou CC: P = 1,5 · I
Módulo de estado sólido monofásico ou CC: P = 3,0 · I
P é o calor gerado pelo relé de estado sólido / módulo de estado sólido, e a unidade é W; I é a corrente de carga real e a unidade é A.

Normalmente, se a corrente de carga for 10A, um dissipador de calor deve ser equipado. Se a corrente de carga for 40A ou superior, um dissipador de calor resfriado a ar ou a água deve ser equipado.

Fórmulas de cálculo de dissipação de calor

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O desempenho da dissipação de calor do dissipador de calor está relacionado ao seu material, forma, diferença de temperatura e etc.

Q = h · A · η · ΔT
Q é o calor dissipado pelo dissipador de calor; h é a condutividade térmica total do dissipador de calor (W / cm ² · ° C), de material geralmente de alumínio é de cerca de 2.12W / cm ² · ° C, o material de cobre é de cerca de 3.85W / cm ² · ° C, e o o material de aço é de cerca de 0,46 W / cm ² ° C; A é a área da superfície do dissipador de calor (cm ² ); η é a eficiência do dissipador de calor, que é determinada principalmente pela forma do dissipador de calor; ΔT é a diferença entre a temperatura máxima do dissipador de calor e a temperatura ambiente (° C).

Portanto, pode-se obter da fórmula acima que quanto maior a área da superfície do dissipador de calor, maior a diferença em relação à temperatura ambiente e melhor o desempenho da dissipação de calor.

Conversão de unidade comum

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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 = 0,75kW
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 pol
1cm ² = 0,16sq in
° F = 1,8 ° C + 32
K = ° C + 273,15

BREVE MANUAL DE SEGURANÇA

SEGURANÇA PRIMEIRO!

Não há nada mais importante do que proteger sua própria segurança.

Observe estritamente as regras de operação segura e as instruções de operação. Se você não conseguir se manter seguro, pare de operar e saia imediatamente. Se você encontrar um problema incerto ou insolúvel, consulte o pessoal técnico relevante a tempo, não corra riscos. Antes de usar, testar, manter dispositivos elétricos, você precisa saber o seguinte:

§1.Quais são os perigos da eletricidade?

A eletricidade torna nossa vida mais conveniente, mas, ao mesmo tempo, também pode causar grandes danos ao nosso corpo vulnerável, devido à sua enorme energia. O dano elétrico ao corpo humano pode ser dividido em: Choque elétrico (como formigamento, sensação de queimação, espasmo, paralisia, coma, fibrilação ou interrupção ventricular, dificuldade em respirar ou parar de respirar); Lesão elétrica (como queimadura elétrica, metalização da pele). Quando a corrente elétrica passa pelo coração, pode causar disfunção cardíaca, destruindo o ritmo original de contração e expansão, insuficiência cardíaca e interrompendo a circulação sanguínea, causando a morte por hipóxia no cérebro. Quando a corrente elétrica passa pelo sistema nervoso central (cérebro e medula espinhal), pode causar parada respiratória e paralisia. O efeito térmico da corrente elétrica pode causar queimaduras elétricas. O efeito químico da corrente elétrica pode causar queimaduras elétricas e metalização da pele. O efeito eletromagnético da corrente elétrica também produzirá radiação. A lesão acima pode causar danos secundários.

De acordo com as diferentes reações do corpo humano após o contato com a corrente, a corrente pode ser dividida nos quatro níveis a seguir:
1. Corrente Percebida: O valor mínimo de corrente que pode ser sentido pelo corpo humano, mas não causa reações fisiológicas prejudiciais, que é 1mA (AC, 50 ~ 60Hz) ou 5mA (DC) para adultos.
2. Corrente de reação: o valor mínimo de corrente que pode causar a contração inconsciente dos músculos, que é de 5mA (CA, 50 ~ 60Hz) ou 25mA (CC) para adultos.
3. Corrente Segura: O valor máximo de corrente que o corpo humano pode livrar-se livremente da fonte de alimentação sem danos patológicos após um choque elétrico, que é de 10 mA (CA, 50 ~ 60Hz) ou 50mA (CC) para adultos.
4. Corrente Fatal: O valor mínimo de corrente que pode causar fibrilação ventricular e oferece risco de vida, que normalmente é de 50 mA (CA, 50 ~ 60Hz), 80mA (CC) para adultos.

A resistência elétrica da pele humana é de 1000 ~ 3000Ω (normalmente) e 800 ~ 1000Ω (quando a camada externa da pele com tesão é destruída), portanto a tensão de segurança pode ser calculada de acordo com a lei de Ohm (I = U / R). Como a resistência da pele é afetada por muitos fatores (como roupas, suor, poeira condutora no ar), a escolha da voltagem segura é mais razoável do que da corrente segura. Em um ambiente seco, a tensão de segurança é 24VAC (50 ~ 60Hz) ou 120VDC; em um ambiente úmido, a voltagem de segurança é de 12VAC (50 ~ 60Hz) ou 40VDC.

§2 Como evitar o perigo de eletricidade?

1. Isolação Elétrica

O objeto eletricamente carregado (ou corpo carregado) deve ser fechado por um material isolante não condutor. Manter o isolamento das linhas de distribuição e do equipamento elétrico é o pré-requisito mais básico para garantir a segurança pessoal e a operação normal do equipamento elétrico. O desempenho do isolamento elétrico pode ser medido por sua resistência de isolamento e força dielétrica.

2. Distância de Segurança

Os objetos eletricamente carregados devem ser mantidos a uma certa distância do solo, do corpo humano, de outros objetos carregados e de outras instalações ou equipamentos. Fora dessa distância de segurança, não há perigo quando o corpo ou objeto humano estiver próximo ao corpo carregado, como a distância de segurança do dispositivo de distribuição de energia, a distância de segurança de manutenção e a distância de segurança da operação.

3. Capacidade de Transporte Atual Segura

A capacidade de transporte de corrente segura é a quantidade máxima de corrente que pode passar continuamente pelo dispositivo. Se a corrente exceder a capacidade de carga segura do dispositivo, o calor gerado pelo dispositivo excederá seu valor permitido, o que causará danos à camada de isolamento e até vazamentos elétricos e incêndio. Portanto, antes de selecionar um dispositivo, você precisa conhecer sua capacidade de carga atual segura.

4. Marcação

A marcação clara, precisa e uniforme é outro pré-requisito importante para garantir a segurança da eletricidade. Por exemplo, a zona de risco deve ser marcada com uma marcação de aviso, o dispositivo com estrutura diferente e parâmetros diferentes podem ser identificados com a marcação do número do modelo, os fios com natureza diferente e finalidades diferentes podem ser identificados por marcação colorida (por exemplo, fase Um fio é amarelo, o fio da fase B é verde, o fio da fase C é vermelho, o fio de aterramento exposto é preto; o circuito CA do circuito secundário do sistema é amarelo, a fonte de alimentação negativa é azul e os circuitos de sinal e aviso são brancos).

§3 Como operar com segurança

1. Equipamento de Proteção

Antes de operar o dispositivo elétrico, certifique-se de usar luvas isoladas de borracha, sapatos isolados, roupas antiestáticas, óculos de segurança e outros equipamentos de proteção. E você também precisa confirmar que existem instalações de combate a incêndios ou outras instalações de segurança dentro do intervalo especificado.

2. Ferramentas de Operação

Você precisa verificar se a ferramenta que você está usando possui capacidade de isolamento; se o material de isolamento está envelhecido e caiu, deve ser substituído imediatamente. Se houver risco de explosão e incêndio, use uma ferramenta à prova de explosão.

3. Precauções de Operação

● Por favor, não opere com energia.
● Verifique se o ambiente de trabalho está seco, a temperatura é adequada e as condições de ventilação são boas.
● Verifique se a mesa de trabalho está limpa e livre de poeira, detritos metálicos etc.
● Verifique se os fios estão conectados corretamente de acordo com a marcação. Para dispositivos DC, não inverta os pólos positivo e negativo.
● Verifique se todos os equipamentos elétricos e eletrônicos estão funcionando dentro do seu valor nominal.
● Verifique se todo o dispositivo está aterrado com segurança.
● Se houver uma grande capacitância ou uma grande indutância no dispositivo, você não poderá tocá-lo diretamente, mesmo depois que a energia for desligada, pois produzirá uma alta tensão de vários milhares de volts em um instante. Você deve esperar pela descarga natural ou forçar a descarga usando equipamento auxiliar em condições seguras.
● Antes de usar o dispositivo de regulação de tensão, verifique se o regulador está no estado inicial (tensão zero, 0V).
● Ao usar equipamentos elétricos ou eletrônicos, depois de sentir o cheiro de queimado, ouvir sons anormais, ver condições anormais, como piscar no visor ou luz indicadora, desligue imediatamente a alimentação e verifique o equipamento.
● Se o dispositivo precisar ser substituído devido a um mau funcionamento, é recomendável usar um dispositivo com o mesmo modelo ou parâmetros técnicos.
● Por favor, não pressione o botão Parar imediatamente após a partida do motor elétrico, porque a corrente de partida é 6-7 vezes a corrente nominal; se parar imediatamente, queimará outros equipamentos.