Що таке пусковий струм і як його обмежити?

Пусковий струм - це максимальний струм, що спрацьовує в електричній ланцюзі в момент її увімкнення. Він з'являється протягом кількох циклів вхідної форми сигналу. Значення пускового струму набагато вище стаціонарного струму ланцюга, і цей сильний струм може пошкодити пристрій або спрацьовувати автоматичний вимикач. Пусковий струм, як правило, з’являється у всіх пристроях, де присутній магнітопровід, як-от трансформатори, промислові двигуни тощо. Пусковий струм також відомий як вхідний імпульсний струм або ввімкнений імпульсний струм.

Чому з’являється Inrush Current?

Причиною пускового струму є низка факторів. Як і деякі пристрої або системи, що складаються з роз'єднуючого конденсатора або плавного конденсатора, на початку заряджає велику кількість струму, щоб зарядити їх. Нижче наведена схема дасть вам уявлення про різницю між пусковим, піковим та стаціонарним струмом ланцюга:

Піковий струм: це максимальне значення струму, що досягається за допомогою сигналу в позитивній чи негативній області.

Стаціонарний струм: Він визначається як сила струму на кожному інтервалі часу залишається постійною в ланцюзі. Струм стаціонарного стану досягається, коли di / dt = 0, що означає, що струм залишається незмінним щодо часу.

Поточні характеристики пуску:

• Виникають миттєво, коли пристрій увімкнено
• З'являється на короткий проміжок часу
• Вище, ніж номінальне значення схеми або пристрою

Кілька прикладів, коли виникає струм пуску:

• Лампа розжарювання
• Запуск асинхронного двигуна
• Трансформатор
• Увімкнення джерел живлення на основі SMPS

Пусковий струм у трансформаторі

Пусковий струм трансформатора визначається як максимальний миттєвий струм, що подається трансформатором, коли вторинна сторона розвантажена або знаходиться в стані розімкнутого контуру. Цей пусковий струм шкодить магнітним властивостям сердечника і викликає небажане перемикання вимикача трансформатора.

Величина пускового струму залежить від точки хвилі змінного струму, в якій запускається трансформатор. Якщо трансформатор (при вільному навантаженні) вмикається, коли напруга змінного струму досягає піку, тоді пусковий струм не буде виникати на пуску, а якщо трансформатор (без навантаження) включається, коли напруга змінного струму проходить через нуль, тоді значення пуску струм буде дуже високим, і він також перевищує струм насичення, як ви можете бачити на зображенні нижче:

Пусковий струм у двигунах

Як і асинхронний двигун трансформатора, не мають постійного магнітного шляху. Неохотність асинхронного двигуна висока через повітряний зазор між ротором і статором. Отже, внаслідок цього асинхронного двигуна з високим рівнем опору необхідний великий струм намагнічування для створення обертового магнітного поля при запуску. На наведеній нижче схемі показані характеристики пуску двигуна на повну напругу.

Як ви можете бачити на схемі, пусковий струм і пусковий момент на початку дуже високі. Цей високий пусковий струм, який також називають пусковим струмом, може пошкодити електричну систему, а початковий високий крутний момент може вплинути на механічну систему двигуна. Якщо ми зменшимо початкове значення напруги на 50%, то це може призвести до зменшення крутного моменту двигуна на 75%. Отже, для подолання цих проблем використовуються схеми живлення плавного пуску (в основному їх називають плавними пускачами).

Чи повинні ми дбати про Inrush Current та як його обмежити?

Так, нам завжди слід дбати про пусковий струм в асинхронних двигунах, трансформаторах та в електронних схемах, які складаються з дроселів, конденсаторів або сердечника. Як уже згадувалося, пусковий струм - це максимальний піковий струм, який спостерігається в системі, і він може бути вдвічі або вдесятеро перевищує нормальний номінальний струм. Цей небажаний стрибок струму може пошкодити пристрій, як у трансформаторі, пусковий струм може спричинити спрацювання автоматичного вимикача при кожному включенні. Налаштування допуску вимикача може нам допомогти, але компоненти повинні витримувати пікове значення під час пориву.

Перебуваючи в електронній схемі, деякі компоненти мають специфікацію, яка витримує високе значення пускового струму протягом короткого проміжку часу. Але деякі компоненти сильно нагріваються або пошкоджуються, якщо величина швидкості дуже висока. Тому краще використовувати схему захисту від пускового струму під час проектування електронної схеми або друкованої плати.

Для захисту від пускового струму ви можете використовувати активний або пасивний пристрій. Вибір типу захисту залежить від частоти пускового струму, продуктивності, вартості та надійності.

Як і ви можете використовувати термістор NTC (коефіцієнт негативної температури), який є пасивним пристроємпрацює як електричний резистор, опір якого дуже високий при низькотемпературних значеннях. Термістор NTC послідовно підключається до вхідної лінії електроживлення. Він виявляє високе значення опору при температурі навколишнього середовища. Отже, коли ми вмикаємо пристрій, високий опір обмежує пуск струму в систему. У міру безперервного протікання струму температура термістора підвищується, що значно зменшує опір. Отже, термістор стабілізує пусковий струм і дозволяє постійному струму надходити в ланцюг. Термістор NTC широко використовується для обмеження струму завдяки своїй простій конструкції та низькій вартості. Він також має деякі недоліки, як-от ви не можете покладатися на термістор в екстремальних погодних умовах.

Активні пристрої дорожчі, а також збільшують розмір системи або схеми. Він складається з чутливих компонентів, які перемикають високий вхідний струм. Деякі з активних пристроїв - це плавні пускачі, регулятори напруги та перетворювачі постійного / постійного струму.

Ці засоби захисту використовуються для захисту електричної, а також механічної системи шляхом обмеження миттєвого пускового струму. На наведеному нижче графіку показано значення пускового струму з ланцюгом захисту та без ланцюга захисту. Ми чітко бачимо, наскільки ефективним є захист від пускового струму.

Як виміряти пусковий струм?

Ви всі бачили велосипедний візок, для його руху водієві потрібно прикласти енергійну силу. І, як тільки колесо починає рухатися, необхідна сила зменшується. Отже, ця початкова сила еквівалентна пусковому струму. Подібним чином, у двигунах, як тільки ротор починає рухатися, двигун починає досягати стійкого стану, де йому не потрібен великий струм.

Доступна кількість мультиметрів, що пропонують вимірювання пускового струму. Як і ви можете використовувати вимірювач струму Fluke 376 FC True-RMS для вимірювання пускового струму. Іноді пусковий струм показує значення, яке перевищує номінал автоматичного вимикача, але все-таки вимикач не спрацьовує. Причиною цього є те, що автоматичний вимикач працює на кривій струму часу v / s, як ви використовуєте автоматичний вимикач 10 ампер, тому пусковий струм більше 10 ампер повинен проходити через автоматичний вимикач більше, ніж передбачений час цього.

Дотримуйтесь наведених нижче кроків для вимірювання пускового струму:

• Перевірений пристрій слід спочатку вимкнути
• Поверніть циферблат і встановіть його на знак Гц-Ã
• Помістіть провід, що знаходиться під напругою, у щелепу або використовуйте зонд, підключений до лічильника
• Натисніть кнопку пускового струму на лічильнику затиску, як показано на малюнку вище
• Увімкніть пристрій, і на дисплеї лічильника ви отримаєте значення пускового струму