Perhitungan Listrik

Kami membuat daftar beberapa rumus perhitungan umum yang mungkin Anda gunakan saat memilih solid state relay (SSR) / modul solid state (SSM) atau merancang sirkuit.

Perhatian: HUIMU Industrial (HUIMULTD) tidak bertanggung jawab atas kesalahan data atau dalam pengoperasian peralatan yang aman dan / atau memuaskan yang dirancang dari informasi ini.

Rumus Perhitungan Daya Listrik

---

● Beban Fase Tunggal

P = U · I · cosφ
U adalah Tegangan (biasanya 220VAC), I adalah Arus.

● Beban Tiga Fasa

P = √3 · U _L · I _L · cosφ = 3 · U _P · I _P · cosφ
U _L adalah Tegangan Garis (biasanya 380VAC), I _L adalah Arus Lini, U _P adalah Tegangan Fase (biasanya 220VAC) , I _P adalah Fase Saat Ini.

● Faktor Daya (cos φ)

Jika jenis bebannya adalah beban resistif (seperti pemanas listrik), maka cos φ = 1; Jika jenis bebannya adalah beban induktif (seperti motor listrik), maka 0 <cos φ <1. Ambil motor listrik sebagai contoh, ketika motor listrik terisi penuh, arus aktif adalah yang terbesar, arus reaktif adalah yang terkecil, dan faktor daya sekitar 0,85; ketika beban ringan atau tidak ada beban, arus aktif kecil, arus reaktif besar, dan faktor daya antara 0,4 dan 0,7. Jadi, kita biasanya mengambil faktor daya 0,78 atau 0,8. Jika jenis beban adalah beban kapasitif (seperti kompensator daya), maka cos φ <0.

● Nilai Puncak, Nilai Efektif, Nilai Rata-Rata

Tegangan AC adalah gelombang sinus, dan nilai tegangannya berubah secara berkala dari 0 ke nilai maksimum (U _MAX ), sehingga nilai puncaknya (U _PK ) sama dengan nilai maksimum. Nilai efektif AC ditentukan oleh efek termal dari arus, yaitu membiarkan arus AC dan arus DC melewati resistor dengan nilai resistansi yang sama masing-masing, dan jika mereka menghasilkan panas yang sama dalam waktu yang sama, maka nilai efektif arus AC ini sama dengan nilai arus DC ini. Karena nilai efektif tegangan AC sinusoidal sama dengan nilai kuadrat rata-rata akarnya (U _RMS atau U), U _RMSumumnya digunakan untuk mewakili nilai efektif dari tegangan AC. Biasanya, nilai tegangan AC yang kami deteksi melalui peralatan deteksi (seperti multimeter) adalah nilai tegangan efektif, dan nilai tegangan AC yang ditandai pada peralatan listrik juga merupakan nilai efektif (seperti 220VAC, 380VAC). Tegangan AC rata-rata (U _AV ) adalah nilai tegangan rata-rata selama suatu periode. Tegangan AC rata-rata sama dengan integral dari tegangan dalam satu siklus dibagi 2π (waktu dalam satu siklus). Secara teoritis, nilai tegangan DC yang diperoleh setelah rektifikasi gelombang penuh tegangan AC sama dengan nilai rata-rata tegangan AC.

U _PK = √2 · U _RMS = 1.414 · U _RMS
U _AV = 2 / π · U _PK = 0.637 · U _PK

Demikian pula, menurut hukum Ohm, kita bisa mendapatkan nilai puncak (IPK atau IMAX), nilai efektif (IRMS), dan nilai rata-rata (IAV) dari arus AC.

I _PK = √2 · I _RMS = 1.414 · I _RMS
I _AV = 2 / π · I _PK = 0.637 · I _PK

Karena nilai arus DC atau tegangan DC konstan, mereka tidak memiliki nilai maksimum, nilai efektif, dan nilai rata-rata.

Rumus Perhitungan Faktor Penurunan

---

Karena kinerja modul solid state relay / solid state dipengaruhi oleh lingkungan kerja dan jenis beban, Faktor Derating (atau Current Multiple Factor) harus dipertimbangkan ketika memilih nilai arus pengenal modul solid state relay / solid state. .

I _R = I _L / α
I _R adalah nilai arus pengenal modul solid state relay / solid state;
I _L adalah nilai arus beban DC atau nilai efektif arus beban AC (nilai rms);
α adalah faktor derating.

Menurut lingkungan kerja modul solid state relay / solid state (ventilasi, suhu, waktu servis, dll.), Faktor penurunan dapat dibagi menjadi tiga tingkatan: Dilindungi, Normal dan Parah.
Untuk beban resistif (seperti pemanas listrik, lampu incandesc, dll.), Α = 0,5 (Dilindungi), α = 0,5 (Normal), α = 0,3 (Parah);
Untuk beban induktif (seperti motor, transformator, dll.), Α = 0,2 (Dilindungi), α = 0,16 (Normal), α = 0,14 (Parah);
Untuk muatan kapasitif (seperti kompensator daya, dll.), Α = 0,2 (Dilindungi), α = 0,16 (Normal), α = 0,14 (Parah).

Current Multiple Factor adalah kebalikan dari Derating Factor.

I _R = I _L · β
I _R adalah nilai arus pengenal modul solid state relay / solid state;
I _L adalah nilai arus beban DC atau nilai efektif arus beban AC (nilai rms);
β adalah faktor berganda saat ini.

Untuk beban resistif (seperti pemanas listrik, lampu pijar, dll.), Β = 2 (Dilindungi), β = 2 (Normal), β = 3 (Parah);
Untuk beban induktif (seperti motor, transformator, dll.), Β = 5 (Dilindungi), β = 6 (Normal), β = 7 (Parah);
Untuk muatan kapasitif (seperti kompensator daya, dll.), Β = 5 (Dilindungi), β = 6 (Normal), β = 7 (Parah).

Misalnya, jika Anda memerlukan relai keadaan padat DC ke AC Panel untuk mengalihkan 220VAC, beban resistif 10A, dan meminta relai keadaan padat ini untuk bekerja tanpa gangguan di lingkungan ventilasi yang buruk, maka menurut faktor derating β = 3 (Berat), Anda harus memilih MGR-1D4830 (DC ke AC, memuat: 480VAC, 30A).

Rumus Perhitungan Varistor

---

Jika tegangan puncak beban tinggi, pastikan untuk menghubungkan varistor (MOV, ZNR) secara paralel ke terminal output modul solid state relay / solid state.

V _imA = V _1mA = (a · v) / (b · c)
V _imA adalah tegangan varistor ketika arusnya XmA. Karena nilai saat ini biasanya ditetapkan pada 1mA, itu juga dapat dinyatakan sebagai V _1mA ; a adalah koefisien fluktuasi tegangan, umumnya 1.2; b adalah nilai kesalahan varistor, umumnya 0,85; c adalah koefisien penuaan komponen, umumnya 0,9; v adalah tegangan operasi DC, atau tegangan AC rms.

Oleh karena itu, rumus di atas dapat disederhanakan sebagai:
Untuk sirkuit DC ， V _imA ≈1.6 · v
Untuk sirkuit AC ， V _imA ≈1.6 · V _p = 1.6 · √2 · V _AC
V _p adalah tegangan puncak, V _AC adalah nilai efektif.

Umumnya, tegangan varistor adalah 1,6 kali tegangan beban, tetapi ketika beban adalah beban induktif, tegangan varistor harus 1,6-1,9 kali tegangan beban untuk memastikan keamanan.

Rumus Perhitungan Sirkuit Penyearah

---

● Sirkuit Rektifikasi Setengah Gelombang Setengah Fase

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

● Sirkuit Rektifikasi Gelombang Penuh Fase Tunggal

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

● Sirkuit Rektifikasi Jembatan Fase Tunggal

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

● Sirkuit Filter Penyearah Setengah Gelombang Setengah Fase

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, jika f = 50Hz, maka T = 1/50 = 20ms

● Sirkuit Filter Rektifikasi Gelombang Penuh Fase Tunggal

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, jika f = 50Hz, maka T = 1/50 = 20ms

● Sirkuit Filter Rektifikasi Jembatan Fase Tunggal

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, jika f = 50Hz, maka T = 1/50 = 20ms

V _RSM = V _RRM + 200V
V _RSM (Non-Repetitive Peak Reverse Voltage), adalah nilai lonjakan maksimum yang diijinkan dari tegangan balik yang dapat diterapkan pada arah terbalik perangkat; V _RRM (Repetitive Peak Reverse Voltage), adalah nilai maksimum tegangan balik yang diijinkan yang dapat berulang kali diterapkan pada arah kebalikan dari perangkat.

V _DSM = V _DRM + 200V
V _DSM (Non-Repetitive Peak Off-State Voltage), adalah nilai lonjakan maksimum yang diijinkan dari tegangan off-state yang dapat diterapkan pada arah maju perangkat; V _DRM (Repetitive Peak Off-State Voltage), adalah nilai maksimum tegangan off-state yang diijinkan yang dapat berulang kali diterapkan ke arah maju perangkat.

I _t ² = I _TSM ² · t _w / 2
t _w adalah periode setengah sinus; Saya _TSM itu arus lonjakan on-state maksimum non-berulang dalam satu siklus; jika frekuensinya 50Hz, I _t ² = 0,005 I _TSM ² (Amps ² · dtk)

Formula Perhitungan Pembangkitan Panas

---

Ketika relay solid state bekerja, sirkuit output memiliki drop tegangan 1 ~ 2V. Ketika modul solid state (atau modul daya) bekerja, rangkaian output memiliki penurunan tegangan 2 ~ 4V. Dan energi listrik yang mereka konsumsi ditransmisikan sebagai panas, dan panas ini hanya terkait dengan arus operasi mereka. Relay solid state memiliki nilai kalor 1,5 watt per ampere (1,5 W / A) dan modul solid state memiliki nilai kalor 3,0 watt per ampere (3,0 W / A). Panas yang dihasilkan oleh sirkuit tiga fase adalah jumlah panas yang dihasilkan oleh setiap fase.

Single state atau DC solid state relay: P = 1.5 · I
Single Phase atau DC solid state module: P = 3.0 · I
P adalah panas yang dihasilkan oleh solid state relay / modul solid state, dan unit adalah W; Saya adalah arus beban aktual, dan unit adalah A.

Biasanya, jika arus beban 10A, heat sink harus dilengkapi. Jika arus beban 40A atau lebih tinggi, pendingin udara atau air-cooled harus dilengkapi.

Formula Perhitungan Pembuangan Panas

---

Kinerja pembuangan panas heat sink terkait dengan material, bentuk, perbedaan suhu, dan lain-lain.

Q = h · A · η · ΔT
Q adalah panas yang hilang oleh heat sink; h adalah konduktivitas termal total heat sink (W / cm ² · ° C), umumnya bahan aluminium sekitar 2.12W / cm ² · ° C, bahan tembaga sekitar 3.85W / cm ² · ° C, dan bahan baja sekitar 0,46W / cm ² ° C; A adalah area permukaan heat sink (cm ² ); η adalah efisiensi heat sink, yang terutama ditentukan oleh bentuk heat sink; ΔT adalah perbedaan antara suhu maksimum pendingin dan suhu sekitar (° C).

Oleh karena itu, dapat diperoleh dari rumus di atas bahwa semakin besar luas permukaan heat sink adalah, semakin besar perbedaan dari suhu sekitar, dan semakin baik kinerja disipasi panas.

Konversi Satuan Umum

---

1MΩ = 10 ³ kΩ = 10 ⁶ Ω = 10 ⁹ MQ
1F = 10 ³ mF = 10 ⁶ uF = 10 ⁹ nF = 10 ¹² pF
1H = 10 ³ mH = 10 ⁶ mH
1mV = 10 ³ kV = 10 ⁶ V = 10 ⁹ mV = 10 ¹² mH
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
1cm = 10mm = 0.39in
1cm ² = 0,16sq dalam
° F = 1,8 ° C + 32
K = ° C + 273,15

MANUAL KESELAMATAN SINGKAT

KESELAMATAN PERTAMA!

Tidak ada yang lebih penting daripada melindungi keselamatan Anda sendiri.

Harap perhatikan dengan ketat aturan operasi yang aman dan instruksi pengoperasian. Jika Anda tidak dapat menjaga diri Anda aman, berhentilah beroperasi dan segera pergi. Jika Anda menemukan masalah yang tidak pasti atau tidak dapat diselesaikan, silakan berkonsultasi dengan staf teknis yang tepat waktu, jangan mengambil risiko. Sebelum menggunakan, menguji, memelihara perangkat listrik, Anda harus mengetahui yang berikut:

§1. Apa bahayanya listrik?

Listrik membuat hidup kita lebih nyaman, tetapi pada saat yang sama listrik juga dapat menyebabkan kerusakan besar pada tubuh kita yang rentan karena energinya yang sangat besar. Kerusakan listrik pada tubuh manusia dapat dibagi menjadi: Sengatan Listrik (seperti kesemutan, sensasi terbakar, kejang, kelumpuhan, koma, fibrilasi atau penghentian ventrikel, kesulitan bernapas atau henti napas); Cedera Listrik (seperti luka bakar listrik, metalisasi kulit). Ketika arus listrik melewati jantung, itu dapat menyebabkan disfungsi jantung, menghancurkan kontraksi asli dan ritme ekspansi, gagal jantung, dan mengakhiri sirkulasi darah, menyebabkan kematian karena hipoksia di otak. Ketika arus listrik melewati sistem saraf pusat (otak dan sumsum tulang belakang), itu dapat menyebabkan pernapasan berhenti dan lumpuh. Efek termal dari arus listrik dapat menyebabkan luka bakar listrik. Efek kimia dari arus listrik dapat menyebabkan luka bakar listrik dan metalisasi kulit. Efek elektromagnetik dari arus listrik juga akan menghasilkan radiasi. Cedera di atas dapat menyebabkan kerusakan sekunder.

Menurut reaksi yang berbeda dari tubuh manusia setelah menghubungi arus, arus dapat dibagi menjadi empat tingkatan berikut:
1. Persepsi Saat Ini: Nilai arus minimum yang dapat dirasakan oleh tubuh manusia tetapi tidak menyebabkan reaksi fisiologis yang berbahaya, yaitu 1mA (AC, 50 ~ 60Hz) atau 5mA (DC) untuk orang dewasa.
2. Reaksi Lancar: Nilai arus minimum yang dapat menyebabkan otot berkontraksi secara tidak sadar, yaitu 5mA (AC, 50 ~ 60Hz) atau 25mA (DC) untuk orang dewasa.
3. Arus Aman: Nilai arus maksimum yang dapat dikeluarkan tubuh manusia dengan bebas dari catu daya tanpa kerusakan patologis setelah sengatan listrik, yaitu 10 mA (AC, 50 ~ 60Hz) atau 50mA (DC) untuk orang dewasa.
4. Fatal Current: Nilai arus minimum yang dapat menyebabkan fibrilasi ventrikel dan mengancam jiwa, yang biasanya 50 mA (AC, 50 ~ 60Hz), 80mA (DC) untuk orang dewasa.

Hambatan listrik kulit manusia adalah 1000 ~ 3000Ω (normal), dan 800 ~ 1000Ω (ketika lapisan terluar kulit dihancurkan), sehingga voltase keamanan dapat dihitung sesuai dengan hukum Ohm (I = U / R). Karena ketahanan kulit dipengaruhi oleh banyak faktor (seperti pakaian, keringat, debu konduktif di udara), memilih voltase aman lebih masuk akal daripada arus aman. Di lingkungan yang kering, voltase keselamatan adalah 24VAC (50 ~ 60Hz) atau 120VDC; di lingkungan yang lembab, tegangan pengamannya adalah 12VAC (50 ~ 60Hz) atau 40VDC.

§2. Bagaimana cara menghindari bahaya listrik?

1. Isolasi Listrik

Benda bermuatan listrik (atau benda bermuatan) harus ditutup oleh bahan isolasi non-konduktif. Menjaga isolasi jalur distribusi dan peralatan listrik adalah prasyarat paling dasar untuk memastikan keselamatan pribadi dan pengoperasian normal peralatan listrik. Kinerja isolasi listrik dapat diukur dengan resistensi isolasi dan kekuatan dielektriknya.

2. Jarak Keamanan

Benda bermuatan listrik harus disimpan pada jarak tertentu dari tanah, tubuh manusia, benda bermuatan lainnya, dan fasilitas atau peralatan lainnya. Di luar jarak aman seperti itu, tidak ada bahaya ketika tubuh manusia atau benda dekat dengan benda bermuatan, seperti jarak aman untuk perangkat distribusi daya, jarak keselamatan perawatan, dan jarak keselamatan operasi.

3. Daya Dukung Arus Aman

Daya dukung arus aman adalah jumlah maksimum arus yang diizinkan untuk terus menerus melewati perangkat. Jika arus melebihi daya dukung arus aman perangkat, panas yang dihasilkan oleh perangkat akan melebihi nilai yang diijinkan, yang akan menyebabkan kerusakan pada lapisan insulasi dan bahkan menyebabkan kebocoran listrik dan kebakaran. Oleh karena itu, sebelum memilih perangkat, Anda perlu mengetahui daya dukung arusnya yang aman.

4. Menandai

Penandaan yang jelas, akurat dan seragam adalah prasyarat penting lainnya untuk memastikan keamanan listrik. Misalnya, zona berbahaya harus ditandai dengan tanda peringatan, perangkat dengan struktur yang berbeda dan parameter yang berbeda dapat diidentifikasi dengan tanda nomor model, kabel dengan sifat yang berbeda dan tujuan yang berbeda dapat diidentifikasi dengan menandai warna (Misalnya, Fase Kawat berwarna kuning, kawat Fase B berwarna hijau, kawat Fase C berwarna merah, kabel arde yang terbuka berwarna hitam; loop AC dari rangkaian sistem sekunder berwarna kuning, catu daya negatif berwarna biru, dan sirkuit sinyal dan peringatan berwarna putih).

§3. Cara beroperasi dengan aman

1. Peralatan Pelindung

Sebelum mengoperasikan perangkat listrik, pastikan Anda telah mengenakan sarung tangan berinsulasi karet, sepatu terisolasi, pakaian anti-statis, kacamata pelindung keselamatan dan peralatan pelindung lainnya. Dan Anda juga perlu mengkonfirmasi bahwa ada fasilitas pemadam kebakaran atau fasilitas keselamatan lainnya dalam kisaran yang ditentukan.

2. Alat Pengoperasian

Anda perlu memeriksa apakah alat yang Anda gunakan memiliki kemampuan isolasi, jika bahan isolasi sudah tua dan terjatuh, harus segera diganti. Jika ada risiko ledakan dan kebakaran, gunakan alat tahan ledakan.

3. Tindakan Pencegahan Operasi

● Harap jangan beroperasi dengan daya.
● Pastikan lingkungan kerja kering, suhunya cocok, dan kondisi ventilasi baik.
● Pastikan meja kerja bersih, dan bebas dari debu, serpihan logam, dll.
● Pastikan kabel terhubung dengan benar sesuai dengan tanda. Untuk perangkat DC, harap jangan membalik kutub positif dan negatif.
● Harap pastikan bahwa semua peralatan listrik dan elektronik berfungsi dalam nilai yang diperingkat.
● Pastikan semua perangkat terhubung ke ground dengan aman.
● Jika ada kapasitansi besar atau induktansi besar pada perangkat, Anda tidak dapat langsung menyentuhnya bahkan setelah daya dimatikan, karena akan menghasilkan tegangan tinggi beberapa ribu volt dalam sekejap. Anda harus menunggu untuk pembuangan alami atau memaksanya keluar menggunakan peralatan tambahan dalam kondisi aman.
● Sebelum menggunakan perangkat pengatur tegangan, pastikan regulator dalam kondisi awal (tegangan nol, 0V).
● Saat menggunakan peralatan listrik atau elektronik, setelah Anda mencium bau yang terbakar, mendengar suara yang tidak normal, melihat kondisi abnormal seperti berkedip layar atau lampu indikator, harap segera matikan daya dan periksa peralatan.
● Jika perangkat perlu diganti karena kegagalan fungsi, disarankan untuk menggunakan perangkat dengan model atau parameter teknis yang sama.
● Tolong jangan menekan tombol stop segera setelah memulai motor listrik, karena saat ini mulai 6-7 kali dari nilai arus, jika segera berhenti, itu akan membakar peralatan lain.