- Zakaj se pojavlja Inrush Current?
- Vklopni tok v transformatorju
- Vklopni tok v motorjih
- Bi nas morali skrbeti za Inrush Current in kako ga omejiti?
- Kako izmeriti vklopni tok?
Vklopni tok je največji tok, ki ga vklopi električni tokokrog v trenutku, ko je vklopljen. Videti je za nekaj ciklov vhodne valovne oblike. Vrednost vklopnega toka je veliko večja od toka ustaljenega tokokroga in ta močan tok lahko poškoduje napravo ali sproži odklopnik. Vklopni tok se običajno pojavi v vseh napravah, kjer je prisotno magnetno jedro, kot so transformatorji, industrijski motorji itd. Vklopni tok je znan tudi kot vhodni prenapetostni tok ali vklopni prenapetostni tok.
Zakaj se pojavlja Inrush Current?
Za vzrokom vklopnega toka je več dejavnikov. Tako kot nekatere naprave ali sistemi, ki sestojijo iz ločevalnega kondenzatorja ali gladkega kondenzatorja, na začetku črpajo veliko količino toka, da jih napolnijo. Spodnji diagram vam bo dal idejo o razliki med vklopnim, maksimalnim in ustaljenim tokom tokokroga:
Peak Current: to je največja vrednost toka, ki jo doseže valovna oblika v pozitivnem ali negativnem območju.
Stacionarni tok: Določen je kot tok, ki ostane v vsakem časovnem intervalu konstanten v tokokrogu. Tok v ustaljenem stanju se doseže, ko je di / dt = 0, kar pomeni, da tok ostane nespremenjen glede na čas.
Trenutne značilnosti vklopa:
- Pojavijo se takoj, ko je naprava vklopljena
- Pojavi se za kratek čas
- Višja od nazivne vrednosti vezja ali naprave
Nekaj primerov, ko se pojavi vklopni tok:
- Žarnica z žarilno nitko
- Zagon asinhronega motorja
- Transformator
- VKLOP napajalnikov na osnovi SMPS
Vklopni tok v transformatorju
Vklopni tok transformatorja je opredeljen kot največji trenutni tok, ki ga transformator vleče, ko je sekundarna stran neobremenjena ali v stanju odprtega tokokroga. Ta vklopni tok škoduje magnetni lastnosti jedra in povzroči neželeno vklop odklopnika transformatorja.
Velikost vklopnega toka je odvisna od točke izmeničnega vala, na katerem se transformator zažene. Če se transformator (brez obremenitve) vklopi, ko je izmenična napetost na vrhuncu, na zagonu ne bo prišlo do vklopnega toka in če se transformator (brez obremenitve) vklopi, ko izmenična napetost prehaja skozi ničlo, je vrednost vklopa tok bo zelo visok in presega tudi nasičeni tok, kot lahko vidite na spodnji sliki:
Vklopni tok v motorjih
Tako kot transformatorski asinhronski motor nima neprekinjene magnetne poti. Nenaklonjenost asinhronskega motorja je velika zaradi zračne reže med rotorjem in statorjem. Zato zaradi te visoke odpornosti asinhronski motor potrebuje visok magnetni tok, da ustvari vrteče se magnetno polje ob zagonu. Spodnji diagram prikazuje polne karakteristike zagona motorja s polno napetostjo.
Kot lahko vidite na diagramu, sta zagonski tok in zagonski navor na začetku zelo visoka. Ta visok zagonski tok, ki se imenuje tudi vklopni tok, lahko poškoduje električni sistem in začetni velik navor lahko vpliva na mehanski sistem motorja. Če začetno vrednost napetosti zmanjšamo za 50%, lahko to povzroči 75% zmanjšanje navora motorja. Za premagovanje teh težav se uporabljajo napajalna vezja z mehkim zagonom (imenovana predvsem mehki zaganjalniki).
Bi nas morali skrbeti za Inrush Current in kako ga omejiti?
Da, vedno moramo skrbeti za vklopni tok v indukcijskih motorjih, transformatorjih in v elektronskih vezjih, ki so sestavljeni iz induktorjev, kondenzatorjev ali jedra. Kot smo že omenili, je vklopni tok največji največji tok, ki ga ima sistem in je lahko dvakrat ali desetkrat večji od običajnega nazivnega toka. Ta neželen tok lahko poškoduje napravo kot v transformatorju, sprožilni tok lahko povzroči sprožitev odklopnika vsakič, ko se vklopi. Prilagoditev tolerance odklopnika nam lahko pomaga, toda sestavni deli bi morali prenesti največjo vrednost ob hitenju.
Medtem ko so v elektronskem vezju nekatere komponente specifikacije, ki lahko kratkotrajno prenesejo visoko vrednost vklopnega toka. Toda nekatere komponente se zelo segrejejo ali poškodujejo, če je vrednost hitenja zelo visoka. Zato je bolje, da pri načrtovanju elektronskega vezja ali PCB uporabite vezje za zaščito pred sprožitvijo toka.
Za zaščito pred vklopnim tokom lahko uporabite aktivno ali pasivno napravo. Izbira vrste zaščite je odvisna od pogostosti vklopnega toka, zmogljivosti, stroškov in zanesljivosti.
Tako kot lahko uporabite NTC termistor (negativni temperaturni koeficient), ki je pasivna napravadeluje kot električni upor, katerega upor je pri nizkih temperaturah zelo visok. Termistor NTC se zaporedno poveže z vhodno linijo napajanja. Izkazuje visoko vrednost odpornosti pri temperaturi okolice. Torej, ko vklopimo napravo, velika odpornost omeji vstopni tok v sistem. Ko tok toka neprekinjeno narašča, temperatura termistorja narašča, kar znatno zmanjša upor. Termistor torej stabilizira vklopni tok in omogoči, da enakomeren tok teče v vezje. Termistor NTC se zaradi svoje preproste zasnove in nizkih stroškov pogosto uporablja za omejevanje toka. Ima tudi nekaj pomanjkljivosti, kot da se v ekstremnih vremenskih razmerah ne morete zanesti na termistor.
Aktivne naprave so dražje in prav tako povečajo velikost sistema ali vezja. Sestavljen je iz občutljivih komponent, ki preklapljajo visok dohodni tok. Nekatere aktivne naprave so soft starters, regulatorji napetosti in DC / DC pretvorniki.
Te zaščite se uporabljajo za zaščito električnega in mehanskega sistema z omejevanjem trenutnega sprožitvenega toka. Spodnji graf prikazuje vrednost sprožitvenega toka z zaščitnim vezjem in brez zaščitnega vezja. Jasno vidimo, kako učinkovita je zaščita pred sprožitvijo toka.
Kako izmeriti vklopni tok?
Vsi ste že videli kolesarski voziček, da bi ga voznik lahko premikal, mora uporabiti močno silo. In ko se kolo začne premikati, se potrebna sila zmanjša. Torej, ta začetna sila je enaka vklopnemu toku. Podobno pri motorjih, ko se rotor začne premikati, začne motor dosegati stabilno stanje, kjer ne zahteva velikega toka.
Na voljo je več števcev (multimetrov), ki omogočajo merjenje sprožitvenega toka. Tako kot za merjenje sprožitvenega toka lahko uporabite merilnik objemke True-RMS Fluke 376 FC. Včasih sprožilni tok kaže vrednost, ki je višja od ocene odklopnika, vendar se odklopnik kljub temu ne sproži. Razlog za to je, da odklopnik deluje na časovni v / s trenutni krivulji, kot da uporabljate odklopnik 10 amperov, zato bi moral zagonski tok, ki je večji od 10 amperov, skozi odklopnik teči več od predvidenega časa tega.
Za merjenje vklopnega toka sledite spodnjim korakom:
- Preizkušeno napravo je treba najprej izklopiti
- Zavrtite vrtljivi gumb in ga nastavite na znak Hz-Ã
- Žico pod napetostjo položite v čeljust ali uporabite sondo, priključeno na merilnik vpetja
- Pritisnite gumb za sprožilni tok v merilniku vpenjala, kot je prikazano na zgornji sliki
- VKLOPITE napravo, na prikazovalniku merilnika se prikaže trenutna vrednost vklopa