【導(dǎo)讀】沖擊電流是指為設(shè)備接通電源后瞬間流動(dòng)的、遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出穩(wěn)定值的大電流。在逆變器電路等上，為電容器接通電源時(shí)會(huì)先充電，所以剛接通電源后會(huì)流動(dòng)極大電流。沖擊電流是一種超出常規(guī)數(shù)十倍的電流，會(huì)對(duì)電路內(nèi)的元件或配線施加很大負(fù)載，所以會(huì)引發(fā)元件損傷或電氣干擾、功率損耗等問(wèn)題。
在對(duì)氣候變化的擔(dān)憂日益加深、削減溫室效益氣體勢(shì)在必行的形勢(shì)下，太陽(yáng)能發(fā)電的供電方法作為一種二氧化碳排放量少于化石燃料的清潔發(fā)電方法愈發(fā)引起廣泛關(guān)注。但是，由于可再生資源的發(fā)電會(huì)受到天氣及季節(jié)的影響，所以穩(wěn)定供電成為難以解決的課題。而蓄電池可存儲(chǔ)發(fā)電的電力，所以可在發(fā)電不穩(wěn)定或電力需求較高時(shí)實(shí)現(xiàn)供電的穩(wěn)定化。蓄電系統(tǒng)（ESS：Energy Storage System）為直流電源，所以充電/放電電路上都使用直流電路。在不斷實(shí)現(xiàn)高電壓化的蓄電系統(tǒng)上，直流電路的安全控制變得愈發(fā)重要。
在這些系統(tǒng)中，抑制電源接通后瞬間所生沖擊電流的沖擊電流防止電路（預(yù)充電路）和對(duì)設(shè)備內(nèi)殘留電氣進(jìn)行快速放電以確保使用安全性的放電電路發(fā)揮著重要作用。
何謂沖擊電流？
沖擊電流是指為設(shè)備接通電源后瞬間流動(dòng)的、遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出穩(wěn)定值的大電流。在逆變器電路等上，為電容器接通電源時(shí)會(huì)先充電，所以剛接通電源后會(huì)流動(dòng)極大電流。沖擊電流是一種超出常規(guī)數(shù)十倍的電流，會(huì)對(duì)電路內(nèi)的元件或配線施加很大負(fù)載，所以會(huì)引發(fā)元件損傷或電氣干擾、功率損耗等問(wèn)題。
為何需要沖擊電流防止電路？
機(jī)械式繼電器廣泛用于電源開(kāi)閉，主要用于確保高電壓或大電流的安全通電、開(kāi)閉。繼電器一旦因過(guò)剩電氣負(fù)載而損壞，電路就無(wú)法正常發(fā)揮功能，從而可能引發(fā)火災(zāi)。即使不會(huì)損壞，也會(huì)因元件的異常發(fā)熱等而可能對(duì)電解電容器等周圍元件造成惡劣影響。
近年來(lái)，隨著設(shè)備的高電壓化發(fā)展，確保電路整體安全所需的沖擊電流防止電路愈發(fā)成為電路設(shè)計(jì)上的重要因素之一。此外，沖擊電流防止電路還承擔(dān)著穩(wěn)定電路運(yùn)行的重要職責(zé)。一旦產(chǎn)生沖擊電流，即會(huì)導(dǎo)致電路的電源電壓不穩(wěn)定，從而使電子元件的性能下降。沖擊電流防止電路可避免這樣的不穩(wěn)定狀態(tài)，還可有效發(fā)揮穩(wěn)定電路、確保正常運(yùn)行的作用。
沖擊電流防止電路結(jié)構(gòu)
沖擊電流防止電路是一種為了防止控制電氣負(fù)載而使用的繼電器等電子元件在接通電源時(shí)瞬間流動(dòng)的大電流所致?lián)p傷而避免沖擊電流流動(dòng)的電路。
接通電源時(shí)（電容器中充滿電為止）
在需要向逆變器電路等電容器充電的電路上，剛接通電源后會(huì)流動(dòng)大電流（沖擊電流）。因此，為了防止這種電流所致電路損傷，需另行設(shè)置編入了沖擊電流防止電阻（預(yù)充電阻）的電流路徑（旁通電路)，以便使電流在電容器充滿電前流入沖擊電流防止電阻。
這種沖擊電流防止電阻在防止大電流流動(dòng)時(shí)，無(wú)需繼電器本身具有耐沖擊電流性能。
雖然允許電流也會(huì)根據(jù)電路結(jié)構(gòu)而異，但一般可使用10～20A電流的繼電器。
電容器中充滿電后
在電氣已存儲(chǔ)于電容器、電流變得足夠小時(shí)，將電流流動(dòng)路徑切換為主電路。
何謂放電電路？
為何需要放電電路？
逆變器電路等上的放電電路是指使存儲(chǔ)于電容器的電氣進(jìn)行放電的電路。即使切斷電源，由于電氣已存儲(chǔ)于電容器內(nèi)，所以直接接觸連接器部將會(huì)導(dǎo)致觸電。
在蓄電系統(tǒng)中，如果放電時(shí)間超過(guò)1.0秒，則有義務(wù)粘貼記載了電壓下降至安全等級(jí)所需時(shí)間的警告標(biāo)簽。（JIS C4412-1）
要想確保安全使用，對(duì)電路內(nèi)電氣進(jìn)行放電所需的電路不可或缺。
放電電路結(jié)構(gòu)
放電電路通過(guò)向放電電阻流入電氣，將電氣轉(zhuǎn)換為熱能進(jìn)行放電。由于在放電電路上也編入了與沖擊電流防止電路相同的電阻，所以繼電器本身無(wú)需流動(dòng)大電流。’
歐姆龍的哪些繼電器適用于沖擊電流防止電路/放電電路？
如上所述，沖擊電流防止電路上編入了電阻，可防止沖擊電流本身的流動(dòng)，所以無(wú)需繼電器本身具有耐沖擊電流性能。
例如：在CHAdeMO協(xié)議會(huì)上統(tǒng)一的、最大可使用90kW直流的快速充電方法中，規(guī)定連接車輛接觸器時(shí)流入充電連接器電源線的電流應(yīng)在20A以下。
基于上述條件、適用于上圖所示繼電器①③的歐姆龍繼電器產(chǎn)品陣容如下所示。在極為注重安全的電路上，您是否要考慮一下使用追求質(zhì)量的歐姆龍大容量繼電器呢？
用于歐姆龍的沖擊電流防止電路/放電電路的大容量繼電器產(chǎn)品陣容
歐姆龍通過(guò)豐富的產(chǎn)品陣容提供適用于客戶應(yīng)用的繼電器。
通過(guò)計(jì)算公式輕松計(jì)算！
選擇適用于應(yīng)用的繼電器
使用能夠承受多大電流和電壓的繼電器比較好，取決于客戶希望在接通電源后以多快的速度完成電容器的預(yù)充電（充電），也就是希望以多快的速度使設(shè)備進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。要想盡快進(jìn)行預(yù)充電，則需要能夠承受較大電流的繼電器。
要求繼電器在特定時(shí)間內(nèi)完成預(yù)充電的電流值通過(guò)以下計(jì)算即可輕松算出。
以下圖所示RC串聯(lián)電路（以串聯(lián)方式連接電阻與電容器的電路）為例進(jìn)行說(shuō)明。
開(kāi)啟繼電器前，將存儲(chǔ)于電容器中的電量Q[C]視為零。
如上所述，接通電源后所生大電流是電容器充滿電前的過(guò)渡現(xiàn)象(非穩(wěn)定狀態(tài))。隨著時(shí)間變化流入電路的電流會(huì)逐漸變小至一定數(shù)值。
電流I[t]可通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算。
在電阻以串聯(lián)方式連接的電路上，電壓將被分壓為電容器和電阻的電壓。
E（電源電壓）＝EC+ER
電容器電壓EC可通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算。
電容器電壓從0開(kāi)始，電氣存儲(chǔ)于電容器內(nèi)，在完成預(yù)充電后，電壓即會(huì)變?yōu)殡娫措妷篍。
相反，電阻電壓從電源電壓E開(kāi)始，電流在電容器完成充電后就不會(huì)再流動(dòng)，電阻電壓變?yōu)?。
使用①和②的公式，預(yù)充電(充電)所需時(shí)間與電容器電源/電壓的關(guān)系如下所示。
＜電路條件＞
電容器容量：C[uF]=5000uF
充電電阻：R[Ω]=47Ω
電源電壓：設(shè)置為E[V]＝300V時(shí)
應(yīng)使電容器電壓盡量接近電源電壓，否則將會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流。在上圖所示的電路條件下，由于電源電壓為E[V]＝300V，所以需將電容器電壓接近300V的數(shù)值設(shè)置為預(yù)充電結(jié)束的電壓值。
例如：將充電結(jié)束的電壓值設(shè)置為295V。如果選擇1秒即可使Ec[V]達(dá)到295V的電阻(R[Ω]= 47Ω)，則使用公式①，最大電流I[max]為6.4V。
也就是說(shuō)，想要1秒結(jié)束預(yù)充電、并切換為無(wú)電阻的主電路時(shí)，選擇可進(jìn)行10A通電的繼電器。請(qǐng)根據(jù)用戶的設(shè)計(jì)選擇適用的繼電器。
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