- Dlaczego pojawia się prąd rozruchowy?
- Prąd rozruchowy w transformatorze
- Prąd rozruchowy w silnikach
- Czy powinno nas obchodzić prąd rozruchowy i jak go ograniczyć?
- Jak mierzyć prąd rozruchowy?
Prąd rozruchowy to maksymalny prąd pobierany przez obwód elektryczny w momencie włączenia. Pojawia się przez kilka cykli przebiegu wejściowego. Wartość prądu rozruchowego jest znacznie wyższa niż prąd w stanie ustalonym obwodu i ten wysoki prąd może spowodować uszkodzenie urządzenia lub wyzwolenie wyłącznika. Prąd rozruchowy zwykle pojawia się we wszystkich urządzeniach, w których występuje rdzeń magnetyczny, takich jak transformatory, silniki przemysłowe itp. Prąd rozruchowy jest również znany jako prąd udarowy wejściowy lub prąd udarowy przy włączaniu.
Dlaczego pojawia się prąd rozruchowy?
Istnieje wiele czynników powodujących prąd rozruchowy. Podobnie jak niektóre urządzenia lub systemy, które składają się z kondensatora odsprzęgającego lub gładkiego kondensatora, na początku pobiera dużą ilość prądu, aby je naładować. Poniższy diagram daje wyobrażenie o różnicy między prądem rozruchowym, szczytowym i stałym w obwodzie:
Prąd szczytowy: Jest to maksymalna wartość prądu osiągnięta przez przebieg w obszarze dodatnim lub ujemnym.
Prąd w stanie ustalonym : jest definiowany jako prąd w każdym przedziale czasu pozostaje stały w obwodzie. Prąd w stanie ustalonym uzyskuje się, gdy di / dt = 0, co oznacza, że prąd pozostaje niezmieniony w czasie.
Charakterystyka prądu rozruchowego:
- Występują natychmiast po włączeniu urządzenia
- Pojawia się na krótki czas
- Wyższa niż wartość znamionowa obwodu lub urządzenia
Kilka przykładów, w których występuje prąd rozruchowy:
- Żarówka
- Rozruch silnika indukcyjnego
- Transformator
- Włączanie zasilaczy opartych na SMPS
Prąd rozruchowy w transformatorze
Prąd rozruchowy transformatora jest definiowany jako maksymalny chwilowy prąd pobierany przez transformator, gdy strona wtórna jest nieobciążona lub w stanie otwartego obwodu. Ten prąd rozruchowy szkodzi właściwości magnetycznej rdzenia i powoduje niepożądane przełączanie wyłącznika automatycznego transformatora.
Wielkość prądu rozruchowego zależy od punktu fali prądu przemiennego, w którym rozpoczyna się rozruch transformatora. Jeśli transformator (bez obciążenia) włączy się, gdy napięcie AC osiągnie szczyt, wówczas nie wystąpi prąd rozruchowy przy rozruchu, a jeśli transformator (bez obciążenia) włączy się, gdy napięcie przemienne przechodzi przez zero, wówczas wartość rozruchu prąd będzie bardzo wysoki i również przewyższa prąd nasycenia, co widać na poniższym obrazku:
Prąd rozruchowy w silnikach
Podobnie jak silnik indukcyjny transformatora nie ma ciągłej ścieżki magnetycznej. Reluktancja silnika indukcyjnego jest duża ze względu na szczelinę powietrzną między wirnikiem a stojanem. Dlatego z powodu tej wysokiej reluktancji silnik indukcyjny wymaga dużego prądu magnesującego do wytworzenia wirującego pola magnetycznego podczas rozruchu. Poniższy schemat przedstawia charakterystykę rozruchu silnika przy pełnym napięciu.
Jak widać na wykresie, prąd rozruchowy i moment rozruchowy są na początku bardzo wysokie. Ten wysoki prąd rozruchowy, nazywany również prądem rozruchowym, może uszkodzić układ elektryczny, a początkowy wysoki moment obrotowy może wpłynąć na układ mechaniczny silnika. Zmniejszenie początkowej wartości napięcia o 50% może skutkować 75% redukcją momentu obrotowego silnika. Tak więc, aby przezwyciężyć te problemy, stosuje się obwody zasilania łagodnego rozruchu (zwane głównie softstartami).
Czy powinno nas obchodzić prąd rozruchowy i jak go ograniczyć?
Tak, zawsze powinniśmy dbać o prąd rozruchowy w silnikach indukcyjnych, transformatorach i obwodach elektronicznych, na które składają się cewki, kondensatory lub rdzeń. Jak wcześniej wspomniano, prąd rozruchowy to maksymalny prąd szczytowy występujący w systemie i może być dwukrotnie lub dziesięciokrotnie większy od normalnego prądu znamionowego. Ten niepożądany skok prądu może uszkodzić urządzenie, jak w transformatorze, prąd rozruchowy może spowodować wyzwolenie wyłącznika przy każdym włączeniu. Dostosowanie tolerancji przerywacza może nam pomóc, ale komponenty powinny wytrzymać wartość szczytową w pośpiechu.
Podczas gdy w obwodzie elektronicznym niektóre elementy mają specyfikacje, aby wytrzymać wysoką wartość prądu rozruchowego przez krótki okres czasu. Jednak niektóre elementy bardzo się nagrzewają lub ulegają uszkodzeniu, jeśli wartość pośpiechu jest bardzo wysoka. Dlatego lepiej jest zastosować obwód zabezpieczający przed prądem rozruchowym podczas projektowania obwodu elektronicznego lub płytki drukowanej.
Do ochrony przed prądem rozruchowym można zastosować urządzenie aktywne lub pasywne. Wybór rodzaju zabezpieczenia zależy od częstotliwości prądu rozruchowego, wydajności, kosztu i niezawodności.
Tak jak możesz użyć termistora NTC (ujemny współczynnik temperaturowy), który jest urządzeniem pasywnymdziała jako rezystor elektryczny, którego rezystancja jest bardzo wysoka przy wartości niskiej temperatury. Termistor NTC łączy się szeregowo z linią wejściową zasilania. Wykazuje wysoką wartość odporności w temperaturze otoczenia. Tak więc, gdy włączamy urządzenie, wysoka rezystancja ogranicza przepływ prądu rozruchowego do układu. Ponieważ prąd płynie w sposób ciągły, temperatura termistora rośnie, co znacznie zmniejsza opór. W związku z tym termistor stabilizuje prąd rozruchowy i umożliwia stały przepływ prądu do obwodu. Termistor NTC jest szeroko stosowany do ograniczania prądu ze względu na jego prostą konstrukcję i niski koszt. Ma również pewne wady, na przykład nie można polegać na termistorze w ekstremalnych warunkach pogodowych.
Urządzenia aktywne są droższe, a także zwiększają rozmiar systemu lub obwodu. Składa się z wrażliwych komponentów, które przełączają wysoki prąd wejściowy. Niektóre z aktywnych urządzeń to softstarty, regulatory napięcia i przetwornice DC / DC.
Zabezpieczenia te służą do ochrony układu elektrycznego i mechanicznego poprzez ograniczenie chwilowego prądu rozruchowego. Poniższy wykres przedstawia wartość prądu rozruchowego z obwodem zabezpieczającym i bez obwodu zabezpieczającego. Widzimy wyraźnie, jak skuteczna jest ochrona przed prądem rozruchowym.
Jak mierzyć prąd rozruchowy?
Wszyscy widzieliście wózek rowerowy, aby go ruszyć, kierowca musi zastosować energiczną siłę. A gdy koło zacznie się poruszać, wymagana siła zostanie zmniejszona. Zatem ta siła początkowa jest równoważna prądowi rozruchowemu. Podobnie w silnikach, gdy wirnik zacznie się poruszać, silnik zaczyna osiągać stan ustalony, w którym nie wymaga do pracy dużego prądu.
Dostępnych jest wiele mierników cęgowych (multimetrów), które umożliwiają pomiar prądu rozruchowego. Tak jak możesz użyć miernika cęgowego Fluke 376 FC True-RMS do pomiaru prądu rozruchowego. Czasami prąd rozruchowy wykazuje wartość wyższą niż wartość znamionowa wyłącznika, ale mimo to wyłącznik nie wyzwala. Przyczyną tego jest to, że wyłącznik działa na krzywej prądu w czasie v / s, tak jak w przypadku wyłącznika 10 A, więc prąd rozruchowy, który jest większy niż 10 A, powinien przepływać przez wyłącznik dłużej niż czas znamionowy tego.
Wykonaj poniższe czynności, aby zmierzyć prąd rozruchowy:
- Testowane urządzenie należy najpierw wyłączyć
- Obróć pokrętło i ustaw znak Hz-Ã
- Umieść przewód pod napięciem w szczęce lub użyj sondy połączonej z miernikiem cęgowym
- Naciśnij przycisk prądu rozruchowego na mierniku cęgowym, jak pokazano na powyższym obrazku
- Włącz urządzenie, wartość prądu rozruchowego pojawi się na wyświetlaczu miernika