Что такое пусковой ток и как его ограничить?

Пусковой ток - это максимальный ток, потребляемый электрической цепью во время ее включения. Он появляется для нескольких циклов входного сигнала. Значение пускового тока намного выше, чем установившийся ток цепи, и этот высокий ток может повредить устройство или вызвать срабатывание выключателя. Пусковой ток обычно появляется во всех устройствах, где присутствует магнитный сердечник, например, в трансформаторах, промышленных двигателях и т. Д. Пусковой ток также известен как входной импульсный ток или импульсный ток при включении.

Почему появляется бросок тока?

Пусковой ток вызван рядом факторов. Подобно некоторым устройствам или системам, которые состоят из развязывающего конденсатора или гладкого конденсатора, при запуске потребляется большой ток для их зарядки. Приведенная ниже диаграмма даст вам представление о разнице между пусковым, пиковым и установившимся током цепи:

Пиковый ток: это максимальное значение тока, достигаемого осциллограммой в положительной или отрицательной области.

Устойчивый ток: он определяется как ток в каждом временном интервале, который остается постоянным в цепи. Устойчивый ток достигается, когда di / dt = 0, что означает, что ток остается неизменным во времени.

Характеристики пускового тока:

• Возникает мгновенно при включении устройства
• Появляется на короткое время
• Выше номинального значения схемы или устройства

Некоторые примеры возникновения пускового тока:

• Лампа накаливания
• Запуск асинхронного двигателя
• Трансформатор
• Включение источников питания на базе SMPS

Пусковой ток в трансформаторе

Пусковой ток трансформатора определяется как максимальный мгновенный ток, потребляемый трансформатором, когда вторичная сторона разгружена или в состоянии разомкнутой цепи. Этот бросок тока вредит магнитным свойствам сердечника и вызывает нежелательное переключение автоматического выключателя трансформатора.

Величина пускового тока зависит от точки волны переменного тока, в которой запускается трансформатор. Если трансформатор (без нагрузки) включается, когда напряжение переменного тока находится на пике, то при пуске не возникает никакого броска тока, а если трансформатор (без нагрузки) включается, когда напряжение переменного тока проходит через ноль, тогда значение пускового тока ток будет очень высоким, и он также превышает ток насыщения, как вы можете видеть на изображении ниже:

Пусковой ток в двигателях

Как и у асинхронного двигателя трансформатора, нет непрерывного магнитного пути. У асинхронного двигателя высокое сопротивление из-за воздушного зазора между ротором и статором. Следовательно, из-за этого асинхронного двигателя с высоким сопротивлением требуется высокий ток намагничивания для создания вращающегося магнитного поля при запуске. На диаграмме ниже показаны пусковые характеристики двигателя при полном напряжении.

Как вы можете видеть на диаграмме, пусковой ток и пусковой момент вначале очень высоки. Этот высокий пусковой ток, который также называется пусковым током, может повредить электрическую систему, а начальный высокий крутящий момент может повлиять на механическую систему двигателя. Если уменьшить начальное значение напряжения на 50%, это может привести к снижению крутящего момента двигателя на 75%. Таким образом, для решения этих проблем используются схемы питания плавного пуска (в основном называемые устройствами плавного пуска).

Следует ли нам заботиться о пусковом токе и как его ограничить?

Да, мы всегда должны заботиться о пусковом токе в асинхронных двигателях, трансформаторах и в электронных схемах, которые состоят из индукторов, конденсаторов или сердечника. Как упоминалось ранее, пусковой ток - это максимальный пиковый ток, испытываемый системой, и он может в два или десять раз превышать нормальный номинальный ток. Этот нежелательный всплеск тока может повредить устройство, как в трансформаторе, пусковой ток может вызвать отключение автоматического выключателя при каждом его включении. Регулировка допуска выключателя может помочь нам, но компоненты должны выдерживать пиковое значение при пуске.

Некоторые компоненты, входящие в состав электронной схемы, имеют характеристики, позволяющие выдерживать высокие значения пускового тока в течение короткого промежутка времени. Но некоторые компоненты сильно нагреваются или повреждаются, если значение рывка очень велико. Поэтому при разработке электронной схемы или печатной платы лучше использовать схему защиты от пускового тока.

Для защиты от пускового тока можно использовать активное или пассивное устройство. Выбор типа защиты зависит от частоты пускового тока, производительности, стоимости и надежности.

Как вы можете использовать термистор NTC (отрицательный температурный коэффициент), который является пассивным устройствомработает как электрический резистор с очень высоким сопротивлением при низких температурах. Термистор NTC последовательно соединяется с входной линией источника питания. Обладает высоким сопротивлением при температуре окружающей среды. Итак, когда мы включаем устройство, высокое сопротивление ограничивает пусковой ток, протекающий в систему. Поскольку ток протекает непрерывно, температура термистора повышается, что значительно снижает сопротивление. Следовательно, термистор стабилизирует пусковой ток и позволяет постоянному току течь в цепь. Термистор NTC широко используется для ограничения тока из-за его простой конструкции и низкой стоимости. У него также есть некоторые недостатки, например, вы не можете полагаться на термистор в экстремальных погодных условиях.

Активные устройства дороже, а также увеличивают размер системы или схемы. Он состоит из чувствительных компонентов, которые переключают большой входящий ток. Некоторые из активных устройств - это устройства плавного пуска, регуляторы напряжения и преобразователи постоянного / постоянного тока.

Эти защиты используются для защиты как электрических, так и механических систем, ограничивая мгновенный пусковой ток. На приведенном ниже графике показано значение пускового тока со схемой защиты и без схемы защиты. Мы ясно видим, насколько эффективна защита от пускового тока.

Как измерить пусковой ток?

Вы все видели велосипедную тележку, чтобы заставить ее двигаться, гонщику необходимо приложить большую силу. И как только колесо начинает двигаться, требуемая сила уменьшается. Итак, эта начальная сила эквивалентна пусковому току. Точно так же в двигателях, как только ротор начинает движение, двигатель начинает достигать установившегося состояния, при котором для работы не требуется большой ток.

Доступно несколько токоизмерительных клещей (мультиметров), которые позволяют измерять пусковой ток. Например, вы можете использовать клещи Fluke 376 FC True-RMS для измерения пускового тока. Иногда значение пускового тока превышает номинальное значение автоматического выключателя, но, тем не менее, выключатель не срабатывает. Причина этого в том, что автоматический выключатель работает по графику зависимости тока от времени в секунду, как если бы вы использовали автоматический выключатель на 10 А, поэтому пусковой ток, превышающий 10 А, должен проходить через автоматический выключатель дольше номинального времени. этого.

Чтобы измерить пусковой ток, выполните следующие действия:

• Тестируемое устройство необходимо изначально выключить
• Поверните циферблат и установите знак Hz-Ã
• Поместите токоведущий провод в зажим или используйте датчик, подключенный к токоизмерительным клещам.
• Нажмите кнопку пускового тока на токоизмерительных клещах, как показано на изображении выше.
• Включите прибор, вы увидите значение пускового тока на дисплее измерителя.