Пусковой ток , входной импульсный ток или импульсный ток при включении - это максимальный мгновенный входной ток, потребляемый электрическим устройством при первом включении. Переменный ток электродвигатели и трансформаторы могут сделать несколько раз их нормального ток полной нагрузки при первом под напряжением, в течение нескольких циклов входного сигнала. Преобразователи мощности также часто имеют пусковые токи, намного превышающие их установившиеся токи из-за зарядного тока входной емкости . Выбор устройств защиты от сверхтоков, таких как предохранители и автоматические выключатели.усложняется, когда необходимо допускать высокие пусковые токи. Защита от перегрузки по току должна быстро реагировать на перегрузку или короткое замыкание, но не должна прерывать цепь при протекании (обычно безвредного) пускового тока.
Конденсаторы [ править ]
Разряженный или частично заряженный конденсатор появляется как короткое замыкание на источник, когда напряжение источника выше, чем потенциал конденсатора. Полностью разряженный конденсатор полностью зарядится за 5 циклов RC ; во время зарядной части цикла мгновенный ток может во много раз превышать ток нагрузки. Мгновенный ток снижается до тока нагрузки, когда конденсатор достигает полного заряда. В случае разомкнутой цепи конденсатор будет заряжен до пикового напряжения переменного тока (фактически зарядить конденсатор сетью переменного тока невозможно - это относится к однонаправленному переменному напряжению на выходе выпрямителя).
В случае зарядки конденсатора от линейного постоянного напряжения, например от аккумулятора, конденсатор все равно будет иметь вид короткого замыкания; он будет потреблять ток от источника, ограниченный только внутренним сопротивлением источника и ESR конденсатора. В этом случае зарядный ток будет непрерывным и будет экспоненциально снижаться до тока нагрузки. При разомкнутой цепи конденсатор будет заряжен до постоянного напряжения.
Защита от начального броска тока во время зарядки конденсатора фильтра имеет решающее значение для работы устройства. Временное создание высокого сопротивления между входной мощностью и выпрямителем может увеличить сопротивление при включении питания, что приведет к снижению пускового тока. Использование для этой цели ограничителя пускового тока помогает, поскольку он может обеспечить необходимое начальное сопротивление.
Трансформеры [ править ]
При первом включении трансформатора переходный ток, в 10-15 раз превышающий номинальный ток трансформатора, может протекать в течение нескольких циклов. Тороидальные трансформаторы, использующие меньше меди для той же мощности, могут иметь броски рабочего тока до 60 раз. В наихудшем случае броски тока возникают, когда первичная обмотка подключается в момент, близкий к точке пересечения первичного напряжения через нуль (что для чистой индуктивности было бы максимальным током в цикле переменного тока), и если полярность полупериода напряжения имеет та же полярность, что и остаточная намагниченность в железном сердечнике ( магнитная остаточнаябыл оставлен высоким по сравнению с предыдущим полупериодом). Если размеры обмоток и сердечника обычно не превышают 50% насыщения (а в эффективном трансформаторе этого никогда не бывает, такая конструкция была бы слишком тяжелой и неэффективной), тогда во время такого запуска сердечник будет насыщен. Это также можно выразить тем, что остаточный магнетизм при нормальной работе почти такой же высокий, как магнетизм насыщения на «изгибе» гистерезиса.петля. Однако, когда сердечник насыщается, индуктивность обмотки значительно уменьшается, и только сопротивление обмоток первичной стороны и полное сопротивление линии питания ограничивают ток. Поскольку насыщение происходит только в течение части полупериодов, могут генерироваться богатые гармониками сигналы, которые могут вызвать проблемы для другого оборудования. Для больших трансформаторов с низким сопротивлением обмотки и высокой индуктивностью эти пусковые токи могут длиться несколько секунд, пока переходный процесс не исчезнет (время затухания пропорционально X L / R) и устанавливается регулярное равновесие АС. Чтобы избежать магнитного броска, только для трансформаторов с воздушным зазором в сердечнике индуктивная нагрузка должна быть синхронно подключена около пика напряжения питания, в отличие от переключения при нулевом напряжении, что желательно для минимизации резких переходных процессов тока с резистивные нагрузки, такие как мощные нагреватели. Но для тороидальных трансформаторов только процедура предварительного намагничивания перед включением позволяет запустить эти трансформаторы без пика пускового тока.
Пусковой ток можно разделить на три категории:
- Пусковой ток при включении возникает в результате повторного включения трансформатора. Остаточный поток в этом случае может быть равен нулю или зависеть от времени включения.
- Восстановление пускового тока, когда напряжение на трансформаторе восстанавливается после его снижения из-за сбоя в системе.
- Сопутствующий пусковой ток протекает, когда несколько трансформаторов подключены к одной линии и один из них находится под напряжением.
Двигатели [ править ]
Когда электродвигатель переменного или постоянного тока сначала приводится в действие, ротор не движется, и ток, эквивалентный остановленному току, будет течь, уменьшаясь по мере того, как двигатель набирает скорость и развивает обратную ЭДС, препятствующую питанию. Асинхронные двигатели переменного тока ведут себя как трансформаторы с закороченной вторичной обмоткой до тех пор, пока ротор не начнет двигаться, в то время как электродвигатели с щеточным покрытием представляют в основном сопротивление обмотки. Продолжительность переходного процесса пуска меньше, если механическая нагрузка на двигатель снижается до тех пор, пока он не наберет скорость.
Для двигателей большой мощности конфигурация обмотки может быть изменена ( звезда при пуске, а затем треугольник ) во время запуска для уменьшения потребляемого тока.
Обогреватели и лампы накаливания [ править ]
Металлы имеют положительный температурный коэффициент сопротивления ; они имеют меньшее сопротивление в холодном состоянии. Любая электрическая нагрузка, которая содержит значительный компонент металлических резистивных нагревательных элементов, например электрическую печь или набор ламп накаливания с вольфрамовой нитью , будет потреблять большой ток, пока металлический элемент не достигнет рабочей температуры. Например, настенные выключатели, предназначенные для управления лампами накаливания, будут иметь рейтинг «Т», указывающий на то, что они могут безопасно управлять цепями с большими пусковыми токами ламп накаливания. Бросок тока может в 14 раз превышать установившийся ток и может сохраняться в течение нескольких миллисекунд для небольших ламп до нескольких секунд для ламп мощностью 500 Вт и более. [1](Неграфитированные) лампы с углеродной нитью, которые сейчас используются редко, имеют отрицательный температурный коэффициент и потребляют больше тока при нагревании; «пусковой» ток у этих типов отсутствует.
Защита [ править ]
Резистор, включенный последовательно с линией, можно использовать для ограничения тока зарядки входных конденсаторов. Однако этот подход не очень эффективен, особенно в устройствах с большой мощностью, поскольку резистор будет иметь падение напряжения и рассеивать некоторую мощность.
Пусковой ток также можно уменьшить с помощью ограничителей пускового тока. Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) обычно используются в импульсных источниках питания, моторных приводах и звуковом оборудовании для предотвращения повреждений, вызванных пусковым током. Термистор - это термочувствительный резистор, сопротивление которого значительно и предсказуемо изменяется в результате изменений температуры. Сопротивление термистора NTC уменьшается с увеличением его температуры. [2]
По мере того как ограничитель пускового тока нагревается, ток начинает течь через него и нагревает его. Его сопротивление начинает падать, и относительно небольшой ток заряжает входные конденсаторы. После того, как конденсаторы в источнике питания заряжаются, ограничитель пускового тока с самонагревом оказывает небольшое сопротивление в цепи с низким падением напряжения по сравнению с общим падением напряжения в цепи. Недостатком является то, что сразу после выключения устройства резистор NTC остается горячим и имеет низкое сопротивление. Он не может ограничить пусковой ток, если не остынет более 1 минуты для получения более высокого сопротивления. Другой недостаток заключается в том, что термистор NTC не защищен от короткого замыкания.
Другой способ избежать пускового тока трансформатора - это «реле переключения трансформатора». Это не требует времени на остывание. Он также может справляться с провалами полуволнового напряжения в линии питания и устойчив к коротким замыканиям. Этот метод важен для испытаний IEC 61000-4-11.
Другой вариант, особенно для высоковольтных цепей, - это использование цепи предварительной зарядки . Схема будет поддерживать режим предварительной зарядки с ограничением тока во время зарядки конденсаторов, а затем переключаться в неограниченный режим для нормальной работы, когда напряжение на нагрузке составляет 90% от полного заряда.
Спайк выключения [ править ]
Когда трансформатор , электромагнит или другая индуктивная нагрузка отключаются, индуктор увеличивает напряжение на переключателе или прерывателе и вызывает продолжительную дугу. Когда трансформатор выключен на его первичной стороне, индуктивный толчок вызывает скачок напряжения на вторичной обмотке, который может повредить изоляцию и подключенные нагрузки. [3]
См. Также [ править ]
- Пульсация (электрическая)
Ссылки [ править ]
- ^ Ральф Фер, Industrial энергосбытовая , John Wiley & Sons, 2015 ISBN 1119065089 , стр 8-73.
- ^ Термисторы NTC Архивировано 10 июля 2008 г. в Wayback Machine на Temperatures.com.
- ^ «Инженер-электрик» . 1896 г.
Внешние ссылки [ править ]
- IEC 61000–4–30, Электромагнитная совместимость (ЭМС) - Методы испытаний и измерений - Методы измерения качества электроэнергии, опубликовано Международной электротехнической комиссией, 2003 г.
