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Wirewound Resistors
应用指南
AC03..CS, AC05..CS (经 UL 认证)引线式绕线安全可熔电阻器在能量计中的应用
Application of AC03..CS, AC05..CS (UL Approved) Wirewound Safety Fusible Resistors in
Energy Meters
作者:Mohit Joshi
电子电表 (固态电表)
能量计是用于测量向住户或商户提供电量的装置。通常也被
称为电表。
相对于传统的机械模式电表,电子电表在测量精度方面实现
了一系列的本质提升,同时还降低了电表的功耗。此外,电
子能量计还能够检测并防止篡改。
电子电表中的主要测量单位为千瓦时,相当于在一小时里负
荷一千瓦所需的总能量。
所用功率显示在 LCD 屏上,而高级电子电表可以利用通信端
口 (如光端口, RS232,或 RF 模块)来自动读数。并且采
用了 Zigbee 这样的无线协议。
大多数固态电表采用电流转换器或者分流器,能量表 IC 和
LCD 显示器。IC 用于测量电压和电池,并生成与功率成比例
的脉冲输出。
引线式可熔绕线安全电阻器在能量表中的典型应用
当设计一个电路,采用合适的可熔式安全绕线电阻器来承受
线压的突然增加时,就必须要考虑到下面的参数。
4. 高等级陶瓷内核,加带必须的铝含量,用以在短时内耗散
能量。
1. 额定功率 P40:AC05..CS:5W 和 AC03..CS:3 W
5. 电阻器的主体尺寸 (长度,直径)
2. 欧姆值小于等于 100 欧姆时采用。这就容许大电流的通
过,并可以加强出现故障时的熔断。 22 Ω 和 47Ω 是最常
用到的值。
6. 涂漆层系统可以使生成的能量(热熔过程中)得到释放而
不产生爆炸。 AC03..CS, AC05..CS 最近获得了 UL1412
安全认证。
3. 绕线材料 (电阻线合金组成与质量)可耐受 1.2 μs/50 μs
脉冲的能量。
1
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本文如有变更,恕不另行通知。本文及本文所述产品附带具体免责声明,详情请参见 www.vishay.com/doc?99905。
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量计中的应用
电容降压电源
能量计中的电源选择
电子电表中的电源一般是一个电容降压电源,其中只要输出
电流 (Iout) 小于输入电流 (Iin),负载的电压就会保持恒定。采
用电容降压电源的主要优势在于它的体积远远小于采用变压
器的电源,比采用变压器或开关模式的电源具有更高的性价
比,并且可以防止磁效应的产生。能量计设计者在设计电容
式电源 电 路 时 采 用下 列 拓 朴,在 电 源 输 入 端 使 用 AC03,
AC05..CS 安全绕线电阻器。
适用于单相能量计的电容式电源,采用 AC03, AC05..CS
安全绕线电阻器
L
AC03..CS, AC05..CS,
47R, Safety
0.41 µF
Wirewound Capacitive
Resistor Power Supply Rectifier
Voltage
Regulator
115 V/
230 VRMS
MOV
14 mm/
510 V
Filter Cap
220 µF/25 V
0.5
0.3
0.1
0.0
O1
T2
A
T
T1
30 % max. {
t
Iin
在脉冲生成器输出端的开路电压 (1.2 μs/50 μs) 波形
Load
特别设计的 AC03..CS 和 AC05..CS 电阻器经测试可用于浪涌
处理性能,根据曲线中 1.2 μs/50 μs 指数开路电压波形 (根
据 IEC 61000-4-5 标准)通过采用一个浪涌电压来实现。浪
涌测试器的阻抗为 2 Ω。而且,它在 30s 的间隔内产生 10 个
脉冲。
Iout
N
B
T1 = 1.67 x T = 1.2 µs ± 30 %
前端时间:
时间到半数值:T2 = 50 µs ± 20 %
7805
X2
0.1 µF
Safety
Cap
U
1.0
0.9
进行瞬态电流控制的可熔安全电阻器
电阻器限制了瞬态电流。可以通过谨慎选择数值来防止耗散过多的
功率,同时还足够用于限制瞬态电流。通过电阻器的电流是全波长
电流,与由线电容器阻抗所划分的线压相等。安全电阻器的详情和
特性在各自的数据手册中都有专门提及,可以通过下面的链接进行
查阅 www.vishay.com/doc?28861 和 www.vishay.com/doc?28894。
可容许的脉冲负载取决于脉冲的形状和时长。标准照明脉冲
(LEMP)是电子和电力设备主要的 EMC 测试脉冲之一。斜
线之前显示的数值是脉冲电压的前端时间 T1 单位 μs,在斜
线后面的数值是到达峰值的一半 T2 值的时间。 EN 标准中的
EN 60115-1, 4.27条给出了适用于高压脉冲的定义(源脉冲)
当采用 AC 主电压时,安全电阻器熔化时 “ 不会出现响声或
大的火花 ”。同时,它可以用作一个限制在正常操作时浪涌
电流的电阻器。这就省去了对于额外可熔输入电阻器的需
求。
当 MOV 在故障条件下处于短路状态时,在整个电阻器上出现
了主电压 (115 V/230 VRMS),牵引出一个高电流并最终熔断
了电阻器,使得电流处于开路状态。这样就会保护之后的电
路部分免受浪涌电压的影响。
AC03..CS, AC05..CS,
47R, Safety
0.41 µF
Wirewound
Capacitive
Resistor
Power Supply
L
115 V/230 VRMS
• 1.2 µs/50 µs
X2
0.1 µF
Safety
Cap
MOV
short circuit
due to fault
occurance
N
测试条件为:
AC03..CS, AC05..CS,
47R, Safety
0.41 µF
Wirewound
Capacitive
Resistor
Power Supply
• 5 脉冲的 1.2 μs/50 μs,时间长度不超过 12s
L
115 V/230 VRMS
X2
0.1 µF
Safety
Cap
Fused/OC
resistor
disconnects
rest of the
circuit
N
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量计中的应用
下面的基本公式给出了AC03..CS, AC05..CS电阻器的脉冲能
量处理性能:
E = V2/R x DT
其中:
E = 脉冲能耗 (J)
V = 浪涌电压,单位伏特 (V)
R = 欧姆 (Ω)
T = 有效脉冲间隔,单位 μs。但是一般来说,针对 1.2\50 μs
脉冲的有效的峰值能量脉冲间隔估算 35 μs,这是因为脉冲达
到其峰值并再次衰减下来的时间并不能反映出真正的峰值能
量脉冲计时。
例如:对于一个取决于 6 kV 脉冲的 100 Ω 的电阻脉冲能量的
计算将由下列公式算出:
E=
(6000)2/100
x 35 = 12.6 J
轴向和径向两种版本都适用于在电路中进行安装。轴向版本
采用 83 mm 和 93 mm 和卷带宽度。径向版本还可以采用散
装形式。
特性
• 对于 AC05..CS:4 kV (0 Ω 至 20 Ω)和 6 kV (22 Ω 至
100 Ω); 和 对于 AC03..CS:2 kV (10 Ω 至 91 Ω)和 4
kV (100 Ω)
• 在 100W 的过载条件下, AC05..CS 的熔断时间 < 45 ;在
45W 的过载条件下, AC03..CS 的熔断时间 < 30 s。
• 镀锡铜线端子
• P40 = 3 W 和 5 W
• AC05..CS 的欧姆范围 :10 Ω 至 100 Ω; AC03..CS 的欧姆范
围:4.7 Ω 至 100 Ω
• 当采用主电压 (220 VRMS),特殊的水泥涂层会在无燃烧
和爆炸的情况下立即中断。
• 针对电子器具和能量计等应用的专有设计。
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