CN2472260Y - 一种可调控电子负载 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调控电子负载,包括PTC发热器、风机和风量控制器,所述PTC发热器的两端连接到供电电源或放电设备上,风量控制器用于控制风机的风量,使PTC发热器工作在一个合适的温度下,以获得恒定的放电电流或放电功率。利用PTC材料具有的正温度系数特性,通过调节散热风机风量,来调节PTC材料的电阻,从而达到调控负载相应电参数的目的,具有发热密度高、体积小、重量轻、成本低以及使用安全等特点。

Description

一种可调控电子负载

本实用新型涉及可调控电子负载。尤指各类大功率电源设备及蓄电池产品测试中的负载。

在大功率电源设备和蓄电池产品测试中，电子负载是实现电能消耗和转化的载体。只要能将电能转化为热能、光能、化学能(电解)、电能(逆变)等装置都可成为电子负载。目前常用的电子负载有以下几种方法实现：

1、用普通金属电阻器将电能转化为热能，并通过电阻器组合调节负载大小。优点是简单易行、成本低，但体积笨重、不便移动、调节困难。

2、用晶体管输出电阻作为负载，将电能转化为热能，通过控制晶体管输入信号即可调节负载大小。优点是简单易行、控制精度高，但受晶体管工作温度限制，要求较大的散热装置，因而重量重、成本高。

3、用逆变技术将电能转化为交流电馈送回电网，通过控制晶体管开关频率或脉宽实现调控馈送电能的大小。优点是节能、体积较小，但技术复杂、成本高。

本实用新型的目的是要提供一种新型的可调控电子负载，旨在减轻重量、减小体积、降低成本，而且安全可靠。

本实用新型的目的是这样实现的：可调控电子负载，包括PTC发热器和风机，所述PTC发热器的两端连接到供电电源或放电设备上，还设有用于控制风机的风量，使PTC发热器工作在一个合适的温度下，以获得恒定的放电电流或放电功率的风量控制器。

所述风量控制器包括：

一个模数转换器A/D，将需要控制的模拟电信号转换成数字信号后输出；

一个计算机中央处理器CPU，将从模数转换器输入的数字信号进行运算处理后输出数字控制信号；

一个数模转换器D/A，将从计算机中央处理器输入的数字控制信号转换成风机的工作电源电压。

所述PTC发热器置于绝缘绝热良好的风道内，所述风机设置在风道一侧。

所述风量控制器还包括用于设定PTC发热器的工作参数输入键盘。

所述风量控制器还包括用于显示整机的工作状态显示屏。

本实用新型的可调控电子负载所使用的PTC发热器具有PTCR材料阻温特性(如图1所示)，当PTCR材料工作在Tmin、Tmax点内时，其阻值与温度成正比，显然，通过对PTC发热器的强制冷却，控制冷却风机送给PTC发热器的风量，即可改变PTC发热器的温度，使PTC发热器的电阻发生变化，从而实现对负载的调控。这种对负载的调控，也可以是流经PTC发热器的电流、功率，或者是PTC两端的电压。

在实际使用过程中，影响PTC材料发热量的因素很多，如耗散系数、居里温度、风量、入风口温度等。由公式：①P＝δ(T－Ta)可知，功率(P)与耗散系数(δ)成正比例关系又由公式②δ＝δ0(1＋h√Q)^—式中：T为发热器温度；

  Ta为环境温度——发热器入风口温度；

 δ0为静态耗散系数——风速为0时的耗散系数；

  h为形状系数；

  Q为风量；

可知耗散系数由发热器的外观结构和风量决定，而发热器耗散功率由耗散系数和环境温度决定，所以，对于一选定的PTC发热器，在一定环境温度下，其发热器耗散功率(P)仅由风量决定。

从以上分析可看出，本实用新型的可调控电子负载，巧妙地利用了PTC材料特有的阻温特性，通过调节散热风机风量，来调节PTC材料的电阻，从而达到调控负载相应电参数的目的，具有PTC材料所特有的高发热密度、体积小、重量轻、成本低以及使用安全等特点。而且，还能通过键盘灵活设定PTC的工作参数，以及通过显示屏显示其工作状态。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是PTC发热器的阻--温特性曲线。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是风机工作电压与负载电流关系曲线。

图4是本实用新型风量控制器的结构框图。

参照图2，可调控电子负载选用了型号为MZ9-W2K5F2A的MZFR风扇型PTC发热器，该发热器为铝波纹片状，具有较大的有效散热面积。将PTC发热器1固定于一绝缘绝热良好的风道4内，在其一侧安装与发热器侧面尺寸相同的直流风机2，直流风机的工作电源由风量控制器3提供，将需要放电的电源设备(电能)从接口5、6接入PTC发热器1，串入输入电能回路的电流表

和并联在PTC发热器两端的电压表 将电流电压信号反馈给风量控制器3，这样，构成了一个闭环的控制回路。以恒流负载为例，当给风量控制器3设定一电流值，并接通电源后，PTC发热器1中即有电流流过，电流表将流过的电流值反馈给风量控制器3，根据设定值与反馈值的比较，风量控制器3调整输入直流风机的工作电源电压。如流过电流大了，风量控制器3输给直流风机的工作电源电压就调低，风机风速降低，通过PTC发热器1的风量减少，PTC发热器1的温度随即上升，根据PTC发热器的阻温特性，PTC发热器1的电阻增加，流过电流下降，从而实现了负载恒流的目的。

在本实施例中，MZFR风扇型PTC发热器，输入直流电压为230V，对风机加不同的工作电压，可测得不同的负载电流(如图3所示)。将该曲线模型输入风量控制器的计算机程序中，即可实现对整个系统的自动控制。参照图4，模数转换器(A/D)将电压电流模拟信号转换为数字信号输入计算机中央处理器(CPU)，经与设定值比较，曲线运算输出控制数字信号，再经数模转换器(D/A)变换为风机工作电源电压。输入键盘用于设定PTC发热器的工作参数，显示屏用于显示整机的工作状态。负载电源可取自大功率电源设备，也可单独设置。

Claims (5)

1、一种可调控电子负载，包括PTC发热器和风机，所述PTC发热器的两端连接到供电电源或放电设备上，其特征在于：还设有一个用于控制风机的风量，使PTC发热器工作在一个合适的温度下，以获得恒定的放电电流或放电功率的风量控制器。

2、如权利要求1所述的可调控电子负载，其特征在所述风量控制器包括：

一个模数转换器A/D，将需要控制的模拟电信号转换成数字信号后输出；

一个计算机中央处理器CPU，将从模数转换器输入的数字信号进行运算处理后输出数字控制信号；

一个数模转换器D/A，将从计算机中央处理器输入的数字控制信号转换成风机的工作电源电压。

3、如权利要求2所述的可调控电子负载，其特征在于所述PTC发热器置于绝缘绝热良好的风道内，所述风机设置在风道一侧。

4、如权利要求3所述的可调控电子负载，其特征在于所述风量控制器还包括用于设定PTC发热器的工作参数的输入键盘。

5、如权利要求3所述的可调控电子负载，其特征在于所述风量控制器还包括用于显示整机的工作状态的显示屏。

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