कम वोल्टेज, उच्च धारा: 9वी कार्ट्रिज हीटर का विद्युत पक्ष
9वी सिंगल-हेड कार्ट्रिज हीटर का मूल्यांकन करते समय, तापमान और वाट क्षमता के थर्मल विनिर्देश केवल आधी कहानी हैं। कम वोल्टेज की मूलभूत बाधा से निर्धारित विद्युत विशेषताएँ समान रूप से महत्वपूर्ण हैं और संपूर्ण सहायक प्रणाली के डिज़ाइन को परिभाषित करती हैं। ओम का नियम (पी=वी²/आर) यहां सिर्फ एक सिद्धांत नहीं है; यह शासी सिद्धांत है जो घटक को आकार देता है।
मुख्य डिज़ाइन चुनौती: अत्यंत कम प्रतिरोध
संबंध P=V²/R प्राथमिक इंजीनियरिंग चुनौती को प्रकट करता है। केवल 9 वोल्ट पर उपयोगी वाट क्षमता प्राप्त करने के लिए, आंतरिक प्रतिरोध (आर) असाधारण रूप से कम होना चाहिए। उदाहरण के लिए:
A 50W9V पर हीटर को प्रतिरोध की आवश्यकता होती हैआर=वी²/पी=81/50=1.62 ओम और खींचता हैमैं=पी/वी ≈ 5.6 एम्पीयर.
A 150W9V पर हीटर को केवल प्रतिरोध की आवश्यकता होती है0.54 ओम और एक पर्याप्त चित्र बनाता है16.7 एम्पीयर.
इस अत्यधिक निम्न प्रतिरोध के उपयोग की आवश्यकता होती हैमोटा-गेज प्रतिरोध तार (या विशेष कम -प्रतिरोधकता मिश्र धातु) और शॉर्ट सर्किट या हॉट स्पॉट बनाए बिना लघु म्यान के भीतर फिट होने के लिए सटीक वाइंडिंग। यह हीटर को समान भौतिक आकार और वाट क्षमता के उच्च वोल्टेज समकक्ष से मौलिक रूप से अलग बनाता है।
सिस्टम निहितार्थ: उच्च धारा के लिए डिजाइनिंग
कम वोल्टेज से उत्पन्न उच्च धारा का विद्युत प्रणाली के हर हिस्से पर व्यापक प्रभाव पड़ता है:
बिजली आपूर्ति और वायरिंग:शक्ति स्रोत आवश्यक आपूर्ति करने में सक्षम होना चाहिएसतत धारा महत्वपूर्ण वोल्टेज शिथिलता के बिना। वायरिंग और कनेक्टर्स का आकार होना चाहिएएम्पैसिटी, सिर्फ वोल्टेज नहीं. कम आकार के तारों (उदाहरण के लिए, 10A लोड के लिए 22 AWG) का उपयोग करने से केबलों में खतरनाक वोल्टेज ड्रॉप और ओवरहीटिंग हो जाएगी, जिससे हीटर की बिजली खत्म हो जाएगी और आग लगने का खतरा पैदा हो जाएगा।छोटी, मोटी केबल (16 AWG या बड़ी)अनिवार्य हैं.
स्विचिंग और नियंत्रण घटक:चयन मानदंड में बदलाव। एक रिले, कॉन्टैक्टर या सॉलिड स्टेट रिले (एसएसआर) को इसके आधार पर चुना जाना चाहिएनिरंतर चालू रेटिंग, न कि इसकी वोल्टेज रेटिंग या सिस्टम की कुल वाट क्षमता। एक 9V, 200W हीटर (22.2A) 230V, 3000W हीटर (13A) की तुलना में अधिक करंट खींचता है। मानक निम्न{{8}वर्तमान डीसी एसएसआर या एसी{{9}रेटेड घटक अपर्याप्त हैं।
वोल्टेज ड्रॉप संवेदनशीलता:यह प्रणाली परजीवी प्रतिरोध के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है। सम की हानि0.5V in the wiring and connections represents a >हीटर टर्मिनलों पर वोल्टेज में 5.5% की कमी। क्योंकि बिजली उत्पादन आनुपातिक हैवर्गवोल्टेज (P ∝ V²) का, इसका अनुवाद a में होता हैतापन शक्ति में ~11% हानि. कनेक्शन बिंदुओं को न्यूनतम करना और उच्च गुणवत्ता वाले टर्मिनलों का उपयोग करना महत्वपूर्ण है।
नियंत्रण पद्धति:हालांकि पीआईडी एल्गोरिदम वही रहता है,पावर स्विचिंग चरण सावधानीपूर्वक कार्यान्वित किया जाना चाहिए। डीसी सिस्टम के लिए,MOSFET के माध्यम से पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (PWM)। मानक एवं कुशल विधि है। स्विचिंग हानियों और ताप उत्पादन को कम करने के लिए MOSFET का ऑन {{1}प्रतिरोध (R_DS(on)) बहुत कम होना चाहिए। नियंत्रण सर्किट को क्षमता का भी ध्यान रखना चाहिएवर्तमान प्रवाह प्रतिरोध तार के सकारात्मक तापमान गुणांक के कारण, जो स्थिर धारा की तुलना में कई गुना अधिक ठंडी प्रारंभिक धारा का कारण बन सकता है।
निष्कर्ष: सबसे पहले एक विद्युत प्रणाली
9V कार्ट्रिज हीटर को सफलतापूर्वक कार्यान्वित करने के लिए यह पहचानने की आवश्यकता है कि आप इसे डिज़ाइन कर रहे हैंउच्च-वर्तमान डीसी विद्युत प्रणालीऐसा होता है कि उसके भार के रूप में एक हीटर होता है। तार गेज, कनेक्टर रेटिंग, स्विचगियर क्षमता और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स को शामिल करने वाले विद्युत डिजाइन को थर्मल एकीकरण के समान कठोरता के साथ अपनाया जाना चाहिए। उच्च मौजूदा मांगों को नजरअंदाज करने से प्रणालीगत खराब प्रदर्शन, घटक विफलता और सुरक्षा जोखिम पैदा होंगे। शुरू से ही विद्युत बुनियादी सिद्धांतों का सम्मान करके, इंजीनियर यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि हीटर को विश्वसनीय और कुशल थर्मल प्रदर्शन देने के लिए आवश्यक स्थिर, मजबूत शक्ति प्राप्त हो।
