Понятие пускового тока и его понижение до номинала при помощи преобразователей частоты
Пусковой ток возникает при начале вращения двигателя и до достижения номинального скольжения двигателя. Под скольжением понимаем относительную разность между вращением электромагнитного поля и частотой вращения ротора и определяется нагрузкой на валу двигателя. Пока ротор двигателя не начал вращение, скольжение равно единице, момент на валу максимален, двигатель представляет собой трансформатор с закороченной вторичной обмоткой. При подаче напряжения в обмотках статора электродвигателя возникает вращающиеся магнитное поле, ротор в это время не подвижен, возникает пусковой ток определяемый коэффициентом трансформации между обмотками статора и ротора. С началом вращения скольжение электродвигателя начинает уменьшаться, вместе с ним уменьшаться пусковой момент, при достижении скольжения номинального значения – пусковой ток уменьшается до значения определяемого моментом на валу электродвигателя, но не более номинального значения.
Устройство плавного пуска регулирует величину действующего напряжения поданного на обмотки электродвигателя, т.е. в начальный момент пуска оно ограничивает момент и пусковой ток пропорционально квадрату поданного напряжения, пусковой ток полученный с использование современных устройств плавного пуска огранивается полутора-двумя номинальными токами для насосно-вентиляторной нагрузки, и 3-4 номиналами против 10 номиналов для пуска приводов с редукторами.
Частотные преобразователи в начальный момент пуска аналогичны устройствам плавного пуска, так, как при нулевой начальной частоте первичный пусковой ток определяется только амплитудой поданного напряжения. Но при дальнейшем разгоне, выходная амплитудно-частотная характеристика частотного преобразователя, при правильной настройке его на двигатель или в режиме векторного управления, обеспечивают запуск при скольжении близком к номинальному, что обеспечивает запуск электродвигателя на токах близких к номинальному току электродвигателя. Вышесказанное действительно при оптимальном выборе времени разгона и амплитудно –временной характеристике для устройства плавного пуска и амплитудно-частотной характеристике для частотного преобразователя. При наличии технологического процесса требующего отклонения от оптимальных характеристик, например, требуется малое время разгона или повышенный пусковой момент, пусковые токи отличаются в большую сторону, но являются оптимальными для данных условий. Поэтому для различных нагрузок производители устройств плавного пуска и частотных преобразователей выпускают особые серии оборудования.
Для устройств плавного пуска часто составляют таблицы соответствия мощностей оборудования мощностям приводов в зависимости от их типов. Механические характеристики большинства насосов и вентиляторов примерно одинаковые, и современное устройство плавного пуска запустит этот электропривод с пусковым током полтора-два номинала, а вот конвейер потребует три-четыре. Поэтому можно использовать устройства плавного пуска различной мощности.
Преобразователи частоты выпускаются всеми производители обособленными сериями, как правило они делятся на насосную (вентиляторную) и общепромышленную серию. Если заглянуть в характеристики преобразователей этих серий, то увидим что номинальные рабочие токи у них одинаковые, а перегрузочная способность по превышению номинального номинального тока разная. Частотные преобразователи насосной серии обычно имеют перегрузочную способность 120% номинального тока в течении 30-40 скунд, а вот частотные преобразователи общепромышленной серии имеют 150-200% номинального тока в течении минуты и более. Частотные преобразователи общепромышленной серии способны выдерживать большую перегрузку и работать практически с любым электроприводом. Частотные преобразователи насосной серии часто имеют преднастроенные характеристики для работы на вентиляторную нагрузку, имеют ограниченный функционал логического программирования и управления, но обязательно имеют ПИД-регулятор. Общепромышленные частотные преобразователи имеют возможность настраивать рабочие характеристики на любые типы приводов (включая и насосы и вентиляторы, более развитые функции дискретных входов , многие производители в топовых линейках общепромышленных частотных преобразователей изначально закладывают установку дополнительных плат расширения, например для работы с различными типами энкодеров, плат управления натяжением, плат управления группой насосов. Приобретая частотный преобразователь общепромышленной серии нет никакой необходимости перезакладываться и брать его большей мощности, он запустит любой электродвигатель и сможет управлять им. Для насосной(вентиляторной) серии иногда надо учитывать тип насосов, особенности гидросистемы.., например погружной насос установленный на несколько сотен метров под землёй, может иметь механическую характеристику отличную от вентиляторной и потребовать большего тока при запуске, здесь может потребоваться общепромышленный преобразователь или преобразователь насосной серии следующего номинала. Другой пример — винтовой и поршневой компрессор. у первого вентиляторная механическая характеристика, и для него достаточно насосного частотного преобразователя или простого устройства плавного пуска, поршневой компрессор имеет повышенный начальный момент, пусковой ток будет выше и при частотном преобразователе и при плавном пуске, нужны особые настройки и повышенная перегрузочная способность.
На что влияет пусковой ток аккумулятора
Пусковой ток аккумулятора — что это значит, на что влияет и как его проверить
Аккумуляторная батарея для автомобиля имеет ряд важных параметров, которые необходимо учитывать перед покупкой. Самые важные из них: ёмкость, определяющая время работы АКБ, и пусковой ток. Как проверить пусковой ток аккумулятора автомобиля и правильно выбрать батарею? Читайте далее в статье.
Пусковой ток АКБ – что это значит?
Система пуска каждого автомобиля состоит из аккумуляторной батареи, электропроводки, замка зажигания и стартера. При повороте ключа в замке зажигания, происходит соединение силовых проводов, напряжение подаётся на реле, после которого поступает на стартер. Стартер прокручивает коленчатый вал, и автомобиль заводится.
Для работы стартера необходима аккумуляторная батарея, а так как данный элемент является стандартным электродвигателем, то для создания электромагнитного поля статора (неподвижной части) ему потребуется электрический ток.
Что такое пусковой ток аккумулятора автомобиля можно понять из простой формулы: P=UI, где P – мощность, U – напряжение АКБ (стандартное напряжение равно 12 В) и I – электрический ток. Зависимость простая: если напряжение остаётся постоянным, то с увеличением мощности должен увеличиваться электрический, в данном случае — пусковой ток.
От чего зависит пусковой ток аккумуляторной батареи
Мы разобрались в понятии пусковой ток аккумулятора и что это значит. Основные параметры АКБ, которые влияют на величину пускового тока: величина свинцовых пластин и площадь каждой из них.
Современные модели АКБ могут быть одинаковыми по ёмкости и по размеру, но иметь разный пусковой ток.
От чего это зависит? От производителя. Например, китайский аккумулятор в данном параметре проигрывает европейскому источнику питания минимум на 30%. Но при этом цена последнего выше.Причины низкой ёмкости и недостаточного пускового тока:
- Применение сплавов с низкокачественными добавками, вместо очищенного свинца. Цена на производство таких батарей ниже, но и качество остаётся на таком же уровне.
- Меньшее количество свинцовых пластин. Например, если европейский производитель вмещает 5 пластин в одну банку аккумулятора, то у китайского получается вместить только 4. При меньшем количестве пластин потребуется больший зарядный ток для восстановления ёмкости такой батареи, а это сократит количество циклов заряд/разряд.
- Недостаточная герметичность корпуса. Устройство АКБ основано на хорошей герметичности, так как во время эксплуатации автомобиль может выдавать слишком большой зарядный ток, что приведёт к закипанию электролита и его потери даже через незначительные щели.
- Больший внутренний объём. Достигается сокращением толщины стенок корпуса. При увеличении внутреннего объёма увеличивается количество электролита, необходимого для правильной работы батареи.
Единственный выход не попасть на изделие с низкими пусковыми параметрами – покупать аккумуляторную батарею от известных европейских производителей. Стоимость таких АКБ выше, но цена пропорционально сроку эксплуатации, и каждый производитель предоставляет длительный гарантийный срок.
Методы проверки пускового тока
Теперь необходимо узнать, как проверить пусковой ток аккумулятора. Данный параметр необходимо проверять при покупке новой аккумуляторной батареи. Самостоятельная проверка пускового тока не даст высокой точности. Для профессионального и точного замера требуется дорогое оборудование.
Как измерять пусковой ток АКБ с помощью приборов и другими «народными» методами:
- Проверка с помощью нагрузочной вилки. Нагрузочная вилка – это портативный измерительный прибор аккумуляторщика, который состоит из вольтметра и добавочного сопротивления. При подключении к аккумулятору, нагрузочная вилка заменяет собой нагрузку бортовой сети автомобиля.
Важно! Нагрузочная вилка покажет состояние батареи и степень её заряда. Но если батарея исправна, это означает, что она отдаёт необходимый пусковой ток на прокручивание стартера.
- Проверка с помощью токоизмерительных клещей. Электротехнические клещи – это недорогой и доступный прибор, который используют многие электрики. Существуют универсальные измерительные приборы, помимо силы тока, измеряющие напряжение и сопротивление. Клещи специально созданы для измерения силы тока, поэтому большой ампераж не выведет прибор из строя.
- Простой дедовский метод советует подключить автомобильный аккумулятор к бортовой электросети машины и включить, например, ближний свет. Стандартная нагрузка не должна быстро разрядить АКБ. В течение 5-10 минут, свет ламп ближнего света должен оставаться ярким. Такой метод не даст точной гарантии, но поможет определить серьёзную неисправность сразу и не купить бракованный товар.
- Проверка «на слух». Во время такой проверки АКБ надо установить на автомобиль и произвести запуск стартера. Среднее время запуска двигателя (при исправной топливной системе) составляет 2-3 секунды. Если запуск происходит в течение 10-15 секунд, и параметры аккумулятора подходят к данному типу автомобилей, то АКБ неисправен, или его пускового тока недостаточно.
Как проверяют пусковой ток на заводах? Перед запуском аккумуляторной батареи в масштабное производство, производитель должен убедиться в соответствии всех параметров АКБ. Для этого батарею помещают в температуру окружающей среды не более 18 градусов на несколько часов, и запускают двигатель с подходящими параметрами. При запуске проводится измерение пускового тока нового аккумулятора.
Совет! Не пытайтесь замерить пусковой ток во время прокручивания стартера с помощью режима измерения силы тока на мультиметре. Данный измерительный прибор не рассчитан на большие токи и подобное измерение приведёт только к его порче.
Если запуск прошёл успешно (среднее время не должно превышать 30 секунд), то можно начинать массовое производство такой аккумуляторной батареи. Если же двигатель не запустился, то конструкция АКБ требует изменений и доработок.
Что будет, если установить АКБ с большим пусковым током
Некоторые автовладельцы и высококвалифицированные «эксперты» считают, что аккумуляторная батарея с большой ёмкостью и соответствующим пусковым током может стать причиной выхода из строя электрической бортовой сети. В основном такое мнение бытует в среде неграмотных владельцев транспортных средств.
Важно! Даже если установить на легковой автомобиль хороший АКБ с большого грузовика, например, с КрАЗа, то при запуске стартер будет потреблять только тот электрический ток, который ему необходим для проворачивания коленчатого вала двигателя, и не больше.
Основной причиной, по которой на автомобили не устанавливают батареи повышенной ёмкости, является недостаток свободного места в подкапотном пространстве. Производители различных марок автомобилей не решаются увеличивать штатные места для аккумуляторов, так как это напрямую повлияет на размер кузова. Увеличение габаритов повлечёт за собой и больший вес машины, что плохо скажется на её проходных характеристиках.
Аккумуляторы повышенной ёмкости часто используют если штатный аккумулятор полностью разряжен. Например, на станциях технического обслуживания или в сервисных центрах. Аккумулятор на 180 ампер/часов удобно переносить, его можно поставить на пол, а клеммы соединить специальными проводами с «крокодилами» с системой пуска автомобиля.
Что будет если установить АКБ с меньшим пусковым током
Относительно АКБ с повышенной ёмкостью и установкой таковых на автомобиль стало более понятно. Но что будет, если на штатный пусковой узел поставить аккумуляторную батарею с меньшим пусковым током?
Многие владельцы автомобилей совершают серьёзную ошибку, приобретая аккумуляторную батарею с пониженной ёмкостью. На такой шаг идут из-за меньшей цены, но последствия могут быть не очень приятными. Если АКБ не рассчитан на тот пусковой ток, который необходим для запуска автомобиля, то стартер не будет вращаться с требуемой скоростью. Не достигнув определённого числа оборотов, двигатель не запуститься.
Следует помнить, что обозначение ёмкости АКБ всегда расположено на корпусе с лицевой стороны.
Аккумуляторный ток при пониженной ёмкости может запустить автомобиль, но только если вокруг плюсовая температура, и для этого понадобится длительное время держать ключ в замке зажигания повёрнутым. Как известно из технической литературы, продолжительное вращение стартера приводит к резкому сокращению его долговечности.
Как подобрать АКБ с правильным пусковым током для автомобиля
При покупке новой аккумуляторной батареи можно просто посмотреть параметры старой. Но это не означает, что ранее на автомобиль был установлен должный аккумулятор. Поэтому лучше потратить немного времени и рассчитать пусковой ток для модели своей машины.
Основные параметры, от которых зависит величина пускового тока:
- Рабочий объём двигателя. Чем больше объём ДВС – тем большей ёмкости необходим аккумулятор. Также важен и тип двигателя: для запуска дизельного двигателя нужен больший пусковой ток чем для бензинового.
- Электронное управление топливной системой. Например, карбюраторные модели расходуют заряд батареи только на стартер при пуске, а инжекторным машинам необходимо отдавать заряд на работу электронной системы управления.
- Температура окружающей среды. Очень важный параметр, так как пропорционально падению температуры уменьшается и пусковой ток аккумуляторной батареи. Но влиять температура может не только на АКБ, но и на масло в двигателе, делая его более густым. Густое масло тяжелее разогнать по системе, соответственно, усложняется вращение коленчатого вала и стартера.
- Модель и тип стартера. Современным моделям стартеров требуется куда меньшая сила тока для запуска двигателя, чем изделиям, установленным в старых автомобилях. Более продуктивные конструкции и использование современных сплавов при изготовлении обмоток позволило сделать стартер меньше и мощнее.
Конечно, не всегда владелец автомобиля знает в каких температурных условиях будет эксплуатироваться его транспортное средство, поэтому ёмкость АКБ следует выбирать с небольшим запасом.
Также надо избавляться от привычки производить запуск двигателя с включённым светом или магнитолой. Это приводит только к дополнительной трате заряда батареи, вследствие чего уменьшится пусковой ток.Простая таблица подскажет автовладельцам, какой АКБ лучше установить на своё транспортное средство:
| Рабочий объём двигателя | 1-1,6 литра | 1,3-1,9 литра | 1,4-2,3 литра | 1,6-3,2 литра | 1,9-4,5 литра | 3,8-10,9 литра | 7,2-12 литра | 7,5-17 литра |
| Ёмкость аккумуляторной батареи | 55 А/ч | 60 А/ч | 66 А/ч | 77 А/ч | 90 А/ч | 140 А/ч | 190 А/ч | 200 А/ч |
Таблица оптимальных показателей
Для упрощения жизни автомобилистов давно была разработана универсальная таблица основных показателей аккумуляторных батарей, среди которых есть количество возможных пусков холодного двигателя.
Пусковой ток аккумулятора и другие характеристики АКБ для автомобиля, таблица общепринятых стандартов:
| DIN 43559, ГОСТ 599 – 91 | EN 60095 – 1, ГОСТ 599 – 2002 | SAE J537 |
| 170 | 280 | 300 |
| 220 | 330 | 350 |
| 255 | 360 | 400 |
| 255 | 420 | 450 |
| 280 | 480 | 500 |
| 310 | 520 | 550 |
| 335 | 540 | 600 |
| 365 | 600 | 650 |
| 395 | 640 | 700 |
| 420 | 680 | 750 |
Заключение
Из статьи вы узнали на что и как влияет пусковой ток аккумулятора автомобиля, а также порядок выбора АКБ с подходящей для своего автомобиля ёмкостью. Система пуска – один из самых важных элементов любого автомобиля, который требует постоянного контроля и технического обслуживания. Качественное и своевременное техническое обслуживание – гарант быстрого запуска двигателя в любую погоду.
Пусковой ток аккумулятора автомобиля: какую батарею выбрать
Аккумулятор — это очень важная деталь в любом автомобиле, даже несмотря на его простоту. Но всё же он имеет несколько непростых терминов, которые не всем автомобилистам понятны. В первую очередь это ёмкость, полярность и пусковой ток аккумулятора автомобиля. Понимать значение последнего параметра очень важно, поскольку многие делают на начальных этапах ошибку в выборе аккумулятора именно по этим показателям.
Строение аккумулятора
Такая конструкция батареи была создана именно для того, чтобы автомобиль мог постоянно на ней работать. То есть АКБ постоянно перезаряжается от генератора, и машина может брать электричество для старта. Раньше были только обычные батареи, которые очень быстро садились, и их использование не было целесообразным. Это и стало причиной перехода на аккумуляторные батареи.
Со временем подобные конструкции постоянно усовершенствовали, это привело к установлению общих стандартов, которые используются и по сей день. Случилось это примерно век назад.
Как правило, такая конструкция включает в себя 6 свинцовых пластин, которые являются минусом, а их оксид — плюсом. Всё залито электролитом из серной кислоты. Эти составляющие заставляют аккумулятор выполнять свою функцию, и если исключить хотя бы один элемент, то работать АКБ не будет. Одна часть, как правило, даёт напряжение в 2 В, и для запуска двигателя этого недостаточно.
Поэтому все 6 частей соединяют в одну систему, что позволяет добиться напряжения в 12 В, которые смогут привести в действие стартер автомобиля.
Ёмкость батареи
Если сравнивать с ёмкостью, то напряжение постоянно остаётся одинаковым у всех аккумуляторов и его значение унифицировано.
В противовес этому ёмкость может значительно отличаться. Этот показатель измеряется в Амперах в час (сокращённо «Ач»). Если говорить простыми словами, то ёмкость — это возможность батареи отдавать определённое количество электричества за один час. Такое значение АКБ для автомобилей может начинаться от 40 Ач и доходить до 150 Ач.
Но самые популярные модели выпускают на заводах с цифрами 55−60 ампер в час. Они установлены в большинстве иномарок. Другими словами, в этом случае такие батареи могут давать 60 ампер в час без подзарядки, а после этого «сесть». Если умножить ампераж такого аккумулятора на его напряжение (12−12,7 В), то получится приблизительно 762 Ватта, что позволяет несколько раз вскипятить воду в электрическом чайнике.
Также нужно понимать не менее важный термин — пусковой ток АКБ.
Пусковой ток
Многие начинающие водители не всегда знают, на что влияет пусковой ток аккумулятора. Пусковой (холодный) ток АКБ (иногда его называют стартерным) — это максимальное число силы тока, которого будет достаточно для запуска двигателя автомобиля, в частности, для его стартера, чтобы он смог прокрутить маховик двигателя, к которому присоединены поршни с шатунами.
Этот процесс довольно трудоёмкий, так как поршни в цилиндрах воздействуют на топливную смесь под большим давлением. В бензиновых двигателях это число может быть от 9 до 13 атмосфер, а в дизельных — в пределах 17. К тому же зимой такая процедура проходит ещё сложнее. Аккумулятору нужно преодолеть не только сжатие воздуха, но и недостаточную смазку цилиндров в связи с загустением масла при низких температурах.
Если говорить простыми словами, то для запуска двигателя среднестатистического авто нужно примерно 260 ампер, и это довольно много. Эта цифра и является «пусковым значением», которое нужно стартеру автомобиля для запуска двигателя.
Если рассматривать с практической стороны, то аккумулятор в 60 ампер имеет 4−5 пусков, но с условием, что отдаваться такое напряжение будет не более чем за 25−30 секунд.
Как правило, в южных регионах на такой показатель не обращают внимания. Это и не нужно. Можно взять средний аккумулятор, и он прекрасно будет справляться со своими обязанностями при плюсовой температуре. Это связано с тем, что в тёплых климатических условиях масло всегда жидкое. Другое дело — северные регионы. Там температура воздуха ниже нуля большинство месяцев в году, и заводиться с густым маслом при таких условиях очень сложно. Поэтому пусковой показатель здесь является одним из важнейших критериев при выборе АКБ.
Актуальным остаётся вопрос, какой пусковой ток должен быть у аккумулятора. Если рассматривать практическую сторону, то получится примерно следующее: при температуре +5 для запуска требуется 230 ампер, а при 10 градусах ниже нуля — уже 270. Несложно подсчитать, сколько нужно пусковой мощи при 30 и ниже.
Это своего рода правило — чем ниже температура воздуха, тем выше должен быть пусковой показатель.
Причины возникновения стартовой мощи
Рассматривая разных производителей аккумуляторных батарей со стран Европы, США, Китая и России, можно сделать вывод, что все они выпускают АКБ с разной силой стартового тока. К примеру, аккумуляторы на 60 ампер в час могут отличаться по этому значению на 35−45%.
Это зависит от технологии производства:
- Использование для производства очищенного свинца приведёт к быстрой зарядке и разрядке АКБ и, соответственно, повысит пусковую мощность.
- Размеры корпуса одинаковые, но свинцовых пластин в них разное количество.
- Объёмы электролита в таких аккумуляторах отличаются.
- Плюсовые пластины имеют больше пор, что позволяет накопить больше заряда.
- Благодаря более герметичному корпусу электролит не испаряется и всегда заполняет пластины.
К тому же можно добавить качество производства и порядочность производителя. Все эти факторы влияют на результаты по показателям пускового тока. Но, с другой стороны, и цена у них намного выше, чем у конкурентов.
На сегодня есть и более мощные технологии, которые позволяют получить силу тока в 1000 ампер за 30 секунд. Среди лидеров — такие батареи, как ГЕЛ и АГМ. Хотя существенным их минусом можно считать очень высокую цену.
К тому же нужно отметить, что при запуске двигателя и подаче напряжения на стартер вольтаж падает примерно до 9 вольт, но холодный ток сильно возрастает. Этот процесс так и должен происходить и считается нормальным. После запуска напряжение опять увеличивается до привычных 12,7 вольт, а нехватку энергии, потраченную при старте, компенсирует генератор автомобиля.
В том случае, когда напряжение падает до 6 вольт и очень долго восстанавливается, скорее всего, аккумулятор вышел из строя и его нужно заменить.
Испытание устройства
После производства аккумулятора и выхода его с конвейера его нужно испытать и определить стартерные показатели. Проверить их в заводских условиях достаточно сложно. Сначала их помещают на несколько часов в минусовые температуры, а потом пробуют заводить двигатель.
Как правило, подобные испытания проводятся при 18 градусах Цельсия ниже нуля и длятся 30 секунд. В том случае, когда аккумулятор выдержал такую нагрузку, его можно запускать в серийное производство. В противном случае проводят повторные испытания уже усовершенствованной батареи с новыми показателями наполнения и конструкции.
Замеры производят несколько раз через определённые интервалы. Они показывают максимальное значение стартерного тока. Его и указывают на самом аккумуляторе. При этом проводят испытания далеко не всех экземпляров в партии, поэтому бывают случаи появления дефектов.
Стоит отметить, что в советские времена было понятие сухого заряда. То есть покупали аккумулятор без электролита. Потом такое вещество приобреталось отдельно в нужной плотности, самостоятельно заливалось, а аккумулятор заряжался на протяжении суток.
Увеличенные показатели АКБ
Сегодня пусковые значения нужно разделять на устройства для дизельных моторов и бензиновых. Ведь в дизельных показатели стартерного напряжения намного выше, чем у бензиновых, поскольку сжатие в цилиндре воздуха у него намного выше и может доходить до 20 атмосфер.
Поэтому можно ориентироваться на средние показатели:
- в бензиновых двигателях 250 атмосфер;
- в дизельных — 300 атмосфер.
На эти цифры можно полагаться при 18 градусах ниже нуля, чего совсем не будет достаточно при более сильных морозах.
Сегодня в магазинах можно встретить аккумуляторы с показателями стартовой мощности даже в 600 ампер. Многие по этому поводу волнуются из-за того, что могут спалить стартер таким напряжением. Но волноваться в этом случае не стоит. Спалить стартер таким образом невозможно, и при возможности лучше брать аккумулятор помощнее и забыть о том, как сложно заводиться при сильных морозах.
Насчёт стартера здесь всё понятно. Это никаким образом не повредит его, а только прибавит оборотов при пуске, что, в свою очередь, приведёт к быстрому и качественному старту мотора. Поэтому не стоит бояться, если пусковой ток аккумулятора больше штатного.
Само собой, нужно учесть характеристики авто, но стартерного тока в 300−400 ампер будет достаточно практически для всех регионов страны. Это касается легковых авто.
Для габаритных машин зачастую и показателей в 600 ампер будет недостаточно.
Классификации в мире
Как уже было сказано, показатели стартовой мощи автомобильных аккумуляторных батарей могут существенно отличаться. Они также имеют собственные методики и способы определения тока, а также маркировки. Для начала нужно знать, как же они указываются у разных производителей.
Для маркировки стартовой мощи используют:
- в Германии есть своя система обозначения — DIN;
- в США указывают SAE;
- в Европе (кроме Германии) маркируют EN;
- в постсоветских странах зачастую указывают «пусковой или стартерный ток».
В любом случае, даже если таких показателей нет непосредственно на самом аккумуляторе, они обязательно должны быть в сервисной книжке, которая прилагается к нему. Это можно также спросить и у продавцов магазина.
Также нужно проанализировать и методику определения силы стартерного тока в разных странах:
- в Европе помещают в температуру минус 18 градусов и разряжают до 7,5 вольт в течение 10 секунд;
- в Германии также опускают температуру до минус 18 градусов и опускают вольтаж до 9 в течение 30 секунд;
- в России система идентична немецкой, правила ГОСТа ничем не отличаются;
- в США опускают до 18 градусов ниже нуля и разряжают на протяжении 30 секунд до 7,2 вольт.
Когда напряжение уменьшается, то требуется больше ампер. Это, по сути, и является имитацией пуска двигателя автомобиля. Опускают температуру, чтобы искусственно создать условия эксплуатации в низком температурном режиме.
Параметры выбора
При замене аккумуляторной батареи нужно понимать, что не нужно покупать устройство с меньшей мощностью, чем старый. При этом не стоит брать батарею с более слабой ёмкостью, чем была до этого. Дело в том, что в разных режимах работы автомобиля при небольшом пробеге днём ночью аккумулятор как бы помогает генератору питать все включённые приборы, а уменьшенная ёмкость будет существенно усложнять работу АКБ при пуске. Поэтому нужно правильно выбрать соответствие всех показателей.
Подводя итог, можно сказать, что аккумуляторы с большой пусковой силой могут подвести в сильные морозы так же, как и слабые модели. Дело здесь даже не в мощности, а в том, что любая батарея для автомобилей требует постоянного ухода. При этом в таком обслуживании нуждаются и аккумуляторы, которые считаются постоянными. Дело в том, что любую батарею нужно периодически заряжать после долгого городского цикла езды. К тому же не стоит забывать о периодической диагностике и замеров стартового тока.
При выборе аккумулятора не нужно забывать и о некоторых особенностях каждого автомобиля.
Что такое пусковой ток аккумулятора автомобиля и на что он влияет
Когда речь заходит о важнейших характеристиках автомобильного аккумулятора, большинство автомобилистов упоминает ёмкость батареи. Наряду со стоимостью она в большинстве случаев и определяет выбор при покупке нового устройства. Между тем пусковой ток аккумулятора для автомобиля имеет не меньшее значение, нежели ёмкость, ресурс батареи или её габариты.
На что влияет пусковой ток аккумулятора
Чтобы двигатель автомобиля начал работать в автоматическом режиме, его нужно запустить. Классическая система пуска включает стартер, замок зажигания, АКБ и проводку, соединяющую эти три компонента.
Как только мы вставляем в замок зажигания ключ и поворачиваем его, осуществляется замыкание контактов между аккумулятором и основной электрической цепью автомобиля, о чём будет свидетельствовать загорание некоторых лампочек на панели приборов. Поворачиваем ключ ещё – и происходит замыкание контура системы пуска: питание подаётся на реле, а затем на стартер, представляющий собой небольшой электродвигатель. Он начинает вращать коленвал, двигатель заводится, после этого цепь разрывается. Выработкой электроэнергии начинаем заниматься генератор – он же восполнит потери батареи при пуске силового агрегата.
Поскольку длительно простоявший мотор, особенно в холодную погоду, запускается хуже, для этого требуется большое количество тока, аккумулированного в нашей АКБ. Это и есть ответ на вопрос, что такое пусковой ток автомобильного аккумулятора. Это значит, что батарея на протяжении короткого интервала времени способна обеспечить выработку тока, необходимого для пуска холодного двигателя. Именно поэтому пусковой ток иногда называют током холодной прокрутки мотора.
Те, кто не забыл курс школьной физики, помнит о формуле P=UI. Это зависимость мощности от тока и напряжения. Так вот, исправный аккумулятор выдаёт «на гора» практические неизменное количество вольт (около 12 В), поэтому его результирующая мощность зависит от силы тока: чем она выше, тем легче будет осуществляться пуск силового агрегата.
В чём измеряется пусковой ток автомобильного аккумулятора? В тех же амперах, причём оптимальное значение зависит от множества параметров, в основном – от класса автомобиля. Для легковушки среднего уровня это порядка 250-270 ампер, и это означает, что при покупке батареи следует ориентироваться именно на это значение. Гоняться за рекордными амперами не стоит, мы расскажем об этом чуть позже, а в южных регионах страны значение пускового тока и вовсе второстепенно, поскольку моторное масло здесь практически никогда не загустевает.
Если температура наружного воздуха выше плюс пяти градусов, считается, что для уверенного пуска исправного двигателя достаточно 230 А и даже меньше. А вот в 15-градусный мороз такая батарея со своей задачей не справится, здесь нужны устройства с пусковым током на уровне 280-300 А.
Дизельные двигатели характеризуются большей степенью сжатия, поэтому для их пуска требуются аккумуляторы с большей мощностью, в среднем – на 290 А.
Что касается грузовых авто, то здесь оптимальный показатель рассчитать сложнее, поскольку разброс мощностей здесь может достигать значительных величин.
От чего зависит пусковой ток автомобильного аккумулятора
Мы уже разобрались, какой пусковой ток должен быть у усреднённого аккумулятора, но каким образом производители добиваются его повышения при неизменных размерах корпуса?
Разумеется, увеличивая площадь пластин, можно добиться соответствующего увеличения мощности, но двигаться в этом направлении практически некуда. Наоборот, наблюдается тенденция к уменьшению габаритов современных батарей. Как же удаётся при этом сохранять и даже наращивать пусковой ток АКБ?
Давайте рассмотрим на конкретных примерах. Китайские батареи обладают примерно на 30% меньшей мощностью, чем их европейские аналоги. Производители из Поднебесной экономят на качестве материала, из которого изготовляются пластины: вместо чистого свинца используют сплавы с добавками. Кроме того, в китайских АКБ в одной баке помещаются 4 пластины, в то время как в европейских – 5 пластин.
Чтобы зарядить аккумулятор с меньшим числом пластин, потребуется больший зарядной ток, что негативно сказывается на времени службы батареи.
Имеет значение и герметичность корпуса, особенно применительно к необслуживаемым батареям – излишняя потеря электролита негативно сказывается на сроке службы как самого источника питания, так и окружающих элементов моторного отсека.
Увеличить пусковой ток пытаются уменьшив толщину стенок корпуса, что сказывается на прочностных характеристиках устройства. Чуть ниже мы рассмотрим, на что влияет пусковой ток автомобильного аккумулятора, а пока сосредоточимся на том, как можно самостоятельно определить величину ПТ.
Способы проверки пускового тока
Надеюсь, вы уже поняли, что ёмкость АКБ – важный, но не единственный показатель, на который следует обращать внимание в автомагазине.
Рассмотрим основные методы, как можно определить пусковой ток аккумулятора.
Для обеспечения высокой точности измерений требуется соответствующее дорогостоящее оборудование. Все домашние методы отличаются не самыми точными результатами.
Перечислим самые популярные методы, как узнать величину пускового тока аккумулятора:
- посредством нагрузочной вилки. Это компактный измерительный прибор, состоящий из вольтметра и нагрузочного сопротивления, имитирующего при подключении к АКБ бортовую сеть автомобиля с подключёнными потребителями;
- с использованием токоизмерительных клещей. Этот доступный по стоимости электротехнический прибор является незаменимым инструментом электрика. В продаже имеются универсальные клещи, позволяющие производить измерения и напряжения, и сопротивления. Токоизмерительные клещи рассчитаны на большие токи, поэтому мощный ампераж для них не страшен;
- старый дедовский способ не даст вам конкретных цифр, но сможет проверить и отбраковать «плохой» аккумулятор. Суть его заключается в полной зарядке и последующем включении ближнего света. На протяжении 5-10 минут его яркость должна оставаться неизменной, в противном случае от покупки такой АКБ следует отказаться;
- ещё один способ проверки аккумулятора – «на слух»: нужно просто попытаться запустить мотор, если он исправен, то 2-3 секунд вращения стартера достаточно для успешного выполнения операции. Если на это уходит от 10 секунд и более – можно заключить, что, независимо от ёмкости батареи, её пускового тока недостаточно для этого. Такая проверка, разумеется, самая неинформативная.
Пусковой ток и другие параметры АКБ от различных компаний
Как измеряют пусковой ток аккумулятора в заводских условиях? С помощью высокоточного профессионального оборудования при температуре 18°С.
Использовать для замеров мультиметр категорически не рекомендуется – этот измерительный прибор не рассчитан на большие токи, так что вы рискуете его лишиться.
Допустимо ли использовать АКБ со слишком большим пусковым током
Многие рядовые автолюбители и даже некоторые эксперты убеждены, что аккумулятор увеличенной ёмкости и с большими пусковыми токами способен навредить электрооборудованию автомобиля.
Это очевидное заблуждение. Даже если вам удастся установить на свою легковушку батарею от грузовика, стартер при пуске мотора сможет «переварить» только тот ток, которого будет достаточно для проворачивания коленвала.
Так что именно дефицит пространства не позволяет использовать аккумуляторы повышенной мощности. Разумеется, свою роль играет и стоимостной фактор – ценовая зависимость от пускового тока при увеличении последнего имеет нелинейный характер.
На СТО часто используют АКБ повышенной ёмкости для пуска моторов на авто с полностью разряженной батареей. С другой стороны, пользуются популярностью и компактные 180-амперные модели, которые легко переносить с места на место и подключать с использованием специальных проводов.
Последствия покупки АКБ с пусковым током меньше номинального
А вот обратная ситуация нежелательна. Некоторые автовладельцы покупают такие аккумуляторы просто по незнанию, другие руководствуются более доступной ценой.
Последствия будут гарантированно нежелательными: если летом батарея ещё сможет выполнять свои обязанности, то зимой вам придётся постоянно сталкиваться с невозможностью пуска холодного мотора.
Эквивалентны ли понятия пусковой ток и ёмкость батареи? В общем случае – да, они взаимосвязаны, поэтому можно ориентироваться и на ёмкость АКБ, которая всегда указывается на самом аккумуляторе.
Таблица оптимальных показателей
Поскольку величина пускового тока на аккумуляторах не указывается, важно уметь его определять самостоятельно.
Параметры, влияющие на оптимальное значение ПТ:
- рабочий объём силового агрегата. Чем он выше, тем больше усилий требуется для его пуска;
- тип мотора: дизельные ДВС характеризуются большей степенью сжатия при одинаковом объеме, поэтому для них требуется АКБ повышенной ёмкости;
- инжекторные модели расходуют больше электроэнергии при пуске, чем карбюраторные, хотя этот прирост нельзя назвать значительным;
- температура воздуха снаружи. Чем она ниже, тем тяжелее разогнать по системе моторное масло холодного двигателя. Так что жителям северных регионов потребуются АКБ с более высокими пусковыми токами;
- модель стартера. Современные стартеры изготавливаются из материалов, делающих их более компактными и менее требовательными к величине пускового тока.
Предлагаем вашему вниманию таблицу зависимости ёмкости батареи от объёма мотора:
| Объём двигателя, л | Ёмкость АКБ, А/ч |
| 1,0-1,6 | 55 |
| 1,3-1,9 | 60 |
| 1,4-2,3 | 66 |
| 1,6-3,2 | 77 |
| 1,9-4,5 | 90 |
| 3,8-10,9 | 140 |
| 7,2-12,0 | 190 |
| 7,5-17,0 | 200 |
Вы можете также ознакомиться с таблицей соответствия пусковых токов автомобильного аккумулятора по разным стандартам:
| DIN 043559/ ГОСТ 0599-91 | SAE J537 | EN 060095 – 1/ ГОСТ 0599 – 2002 |
| 170 | 300 | 280 |
| 220 | 350 | 330 |
| 255 | 400 | 360 |
| 270 | 450 | 420 |
| 280 | 500 | 480 |
| 310 | 550 | 520 |
| 335 | 600 | 540 |
| 365 | 650 | 600 |
| 395 | 700 | 640 |
| 420 | 750 | 680 |
DIN – стандарт, действующий в Германии. В соответствии с ним полностью заряженную АКБ на протяжении суток охлаждают до -18ºС и нагружают силой тока, эквивалентной номиналу батареи. Тест засчитывается, если за полминуты напряжения на клеммах АКБ не падает ниже 9 вольт.
SAE – стандарт, действующий в Северной Америке (США и Канада). Тестирование производится при тех же условиях, что описаны выше, но результаты теста признаются удовлетворительными, если за те же полминуты напряжение не падает ниже 7,2 вольт.
EN – европейский стандарт, при котором тестирование также требует суточного охлаждения аккумулятора до -18ºС, после чего батарея нагружается номинальной силой тока. Тестирование провалится, если за 10 секунд напряжение батареи упадёт ниже отметки в 7,2 В. Другими словами, требования европейского стандарта самые жёсткие.
Выбираем аккумулятор: ток холодного пуска – что это за параметр и почему он так важен
Что такое «ток холодного пуска»?
Ток холодного пуска (или, как его еще называют – «ток холодной прокрутки») — это гарантируемый производителем аккумулятора максимальный ток, который охлажденная до -18 градусов новая исправная батарея способна отдать потребителю, под которым имеется в виду, разумеется, стартер. Эта величина всегда присутствует в характеристиках любой автомобильной батареи и на нее надо ориентироваться при покупке.
В мире существует несколько стандартов измерения величины холодного пуска батарей, которые отличаются друг от друга. Европейский, азиатский, американский и еще несколько локальных – российский, немецкий и т.п. И что по одному стандарту – хорошо, по другому – так себе. Для того, чтобы обычному автовладельцу не вникать в особенности стандартов и, тем более – в методики конвертации цифр одного в другой, в подавляющем большинстве случаев используется европейский стандарт – EN. В нем измеряют ток и пишут его на этикетке в том числе и практически все российские производители батарей. Надпись, типа «500 А (EN)» – это как раз тот самый параметр, который нам нужен! Иногда эта цифра изображается на этикетке аккумулятора огромным шрифтом (что заставляет задуматься – соответствует ли он реальности?), иногда – достаточно мелким:
Сколько есть и сколько нужно?
500 ампер, 550, 600 и т.п. – это ток, который может отдать аккумулятор. Ток огромный. Причем, речь идет о приличном (-18 С) морозе – в теплое время года величину тока можно еще и смело увеличивать раза в полтора! Ключевые слова — МОЖЕТ ОТДАТЬ. Но реально батарея отдает столько, сколько БЕРЕТ стартер. А вот сколько он берет?
Стартеры большинства бензиновых легковых автомобилей потребляют даже в мороз, с учетом загустевшего в картере масла, гораздо меньший ток – не более 300 ампер, а чаще всего – до 200-250. А аккумуляторы этих автомобилей способны отдать 500-600 ампер. У дизельных и многолитровых бензиновых моторов – все пропорционально: и потребляемый стартерами ток выше, и ток холодного пуска батарей. Возникает вопрос — зачем аккумуляторам способность выдавать пусковые токи с таким большим запасом – в два-три раза?
Объясняется все весьма просто. Производитель автомобиля, определяя параметры штатного аккумулятора, учитывает ряд очевидных, но важных моментов. Во-первых, минус 18 градусов, при которых замеряется ток холодного пуска АКБ – это, как мы понимаем, далеко не предел холода. А холод снижает токоотдачу аккумулятора. Если в минус 18 батарея выдаст 500 ампер, то в минус 25 – уже 400 (цифры условные, просто для понимания). От этих четырехсот ампер что-то отнимет неоптимальный уровень заряженности батареи (что повсеместно бывает на машинах, эксплуатирующихся в городских условиях), еще что-то будет потеряно из-за общего уровня износа аккумулятора, если он не новый – зашлакованности, засульфатированности. И вот по факту батарея оказывается способна дать стартеру лишь на самую малость больше того, что ему требуется… Иногда почти впритык. На это и рассчитан такой запас, и никаких «лишних амперов» нет!
Скажем больше – такая характеристика аккумулятора, как максимальный пусковой ток, на самом деле важнее емкости! В мороз нам ценнее умение батареи сделать одну (максимум, пару) попыток отдать стартеру большой ток, а не возможность пять-десять раз выдавать в полтора раза меньший.
Впрочем, ситуации, в которых именно емкость имеет большее значение – тоже бывают. К примеру, неисправность в системе зарядки, при которой генератор отказывает, и вы едете «на аккумуляторе». Но на деле вопрос холодного пуска – куда актуальнее. Внезапный и непредсказуемый отказ генератора на регулярно обслуживаемой машине – случай все же редкий. А холода длятся полгода…
Берем с запасом!
Недавно мы рассказывали, почему весьма полезно и совершенно безопасно установить в автомобиль аккумуляторную батарею емкостью больше штатной. Запас по току холодного пуска – еще более полезен. Главным ограничением по батареям в большинстве современных автомобилей являются фиксированные размеры отсека под аккумулятор под капотом, и если при выборе новой батареи для своего авто вы увидите на прилавке магазина несколько моделей в нужной размерности, но с разным током холодной прокрутки, предпочтение (при наличии средств) следует отдать той, у которой максимальный ток выше.
— У аккумуляторов, имеющих одни и те же установочные габариты длины, ширины и высоты, емкость, как правило, различается незначительно, а вот пусковой ток может различаться существенно – говорит Александр Казунин, заведующий аккумуляторной лабораторией автомобильной электроники и электрооборудования ФГУП НИИАЭ:
— У недорогих моделей с жидким электролитом в диапазоне 55-65 ампер-часов ток холодной прокрутки составляет 480-550 Ампер, у дорогих, в которых гораздо более сложная и продвинутся «химия» составов намазки пластин, — 620-650 ампер.
Взглянем на любой из популярных типоразмеров батарей. Ну, скажем, на 242x175x190 мм. Аккумуляторы с такими габаритами стоят на десятках моделей машин самых разных производителей. Придя в магазин, покупатель увидит среди ассортимента батарей в данной размерности некоторый разброс емкости (как правило, от 55 до 65 ампер-часов) и гораздо больший разброс по току холодной прокрутки. Берем распространенную емкость 60 ампер-часов – и пожалуйста, разброс по току холодной прокрутки от 500 ампер до 600! Разница от минимума до максимума – 100 ампер, что, на минуточку, практически близко к потреблению стартера на многих моторах до полутора литров в летнее время!
Предположим, что штатная батарея автомобиля, установленная на заводе, имеет емкость 60 ампер-часов и ток холодного пуска 550 ампер.
Если вопрос экономии денег не стоит остро, то для замены, помимо точно такой же, мы можем приобрести батарею и с более высокими электрическими параметрами. Допустим, перед нами две батареи с той же геометрической размерностью по длине, ширине и высоте, но одна – с повышенной емкостью 65 ампер-часов и пусковым током, как у штатной — 550 ампер, а вторая — с емкостью, как у штатной (60 ампер-часов), но с повышенным пусковым током — 600 ампер. В такой ситуации имеет смысл предпочесть именно второй вариант. Зимой он может вас сильно выручить!
Каков токовый максимум?
Подбирая новый аккумулятор, из двух одинаковых по размеру батарей целесообразно выбрать модель с более высоким током холодной прокрутки. А каков предел этого тока? Может, и эти две – не лучший выбор и стоит поискать еще?
Если говорить о классических свинцово-кислотных батареях с жидким электролитом для массовых легковых автомобилей (без удорожающих технологий AFB и AGM), то максимальный ток холодного пуска, встречающийся среди подавляющего большинства батарей емкостью 55 ампер-часов – 560 ампер. Максимум для батарей 60 ампер-часов – 640 ампер. В категории 65-амперных батарей (это, как правило, предел, который укладывается в габариты аккумуляторных отсеков большинства легковых машин и кроссоверов) на сегодняшний день технологический потолок по току холодной прокрутки дошел до величины в 650-660 ампер. Это отличный показатель – на 5-10% выше он только у AFB и AGM-батарей в тех же размерах и с аналогичной емкостью, которые, впрочем, обычно заметно дороже.
Характерный представитель батарей высшей категории мощности – южнокорейская линейка аккумуляторов CENE от одного из мировых аккумуляторных лидеров, компании JCI Delkor. К примеру, модель CENE 56513 при стандартных габаритах 242x175x190 мм имеет максимальный в классе пусковой ток 650 ампер и одновременно обладает емкостью в 65 ампер-часов (то есть, отлично переносит типичный для городской зимы перманентный недозаряд). Ну и честная гарантия в три года – как вишенка на торте!
CENE 56513 представлена в версиях с прямой и обратной полярностью, и, как и все батареи этого бренда, оснащена удобной рукояткой и индикатором-ареометром.
Компания DELKOR, выпускающая аккумуляторы CENE, основана в 1985 г. фирмами General Motors и Daewoo. Сегодня она входит в состав Clarios — одного из крупнейших аккумуляторных концернов в мире, и поставляет батареи на конвейеры Toyota, Honda, Nissan, Hyundai и Kia.
Что такое пусковой ток аккумулятора автомобиля и на что он влияет
Когда речь заходит о важнейших характеристиках автомобильного аккумулятора, большинство автомобилистов упоминает ёмкость батареи. Наряду со стоимостью она в большинстве случаев и определяет выбор при покупке нового устройства. Между тем пусковой ток аккумулятора для автомобиля имеет не меньшее значение, нежели ёмкость, ресурс батареи или её габариты.
На что влияет пусковой ток аккумулятора
Чтобы двигатель автомобиля начал работать в автоматическом режиме, его нужно запустить. Классическая система пуска включает стартер, замок зажигания, АКБ и проводку, соединяющую эти три компонента.
Как только мы вставляем в замок зажигания ключ и поворачиваем его, осуществляется замыкание контактов между аккумулятором и основной электрической цепью автомобиля, о чём будет свидетельствовать загорание некоторых лампочек на панели приборов. Поворачиваем ключ ещё – и происходит замыкание контура системы пуска: питание подаётся на реле, а затем на стартер, представляющий собой небольшой электродвигатель. Он начинает вращать коленвал, двигатель заводится, после этого цепь разрывается. Выработкой электроэнергии начинаем заниматься генератор – он же восполнит потери батареи при пуске силового агрегата.
Поскольку длительно простоявший мотор, особенно в холодную погоду, запускается хуже, для этого требуется большое количество тока, аккумулированного в нашей АКБ. Это и есть ответ на вопрос, что такое пусковой ток автомобильного аккумулятора. Это значит, что батарея на протяжении короткого интервала времени способна обеспечить выработку тока, необходимого для пуска холодного двигателя. Именно поэтому пусковой ток иногда называют током холодной прокрутки мотора.
Те, кто не забыл курс школьной физики, помнит о формуле P=UI. Это зависимость мощности от тока и напряжения. Так вот, исправный аккумулятор выдаёт «на гора» практические неизменное количество вольт (около 12 В), поэтому его результирующая мощность зависит от силы тока: чем она выше, тем легче будет осуществляться пуск силового агрегата.
В чём измеряется пусковой ток автомобильного аккумулятора? В тех же амперах, причём оптимальное значение зависит от множества параметров, в основном – от класса автомобиля. Для легковушки среднего уровня это порядка 250-270 ампер, и это означает, что при покупке батареи следует ориентироваться именно на это значение. Гоняться за рекордными амперами не стоит, мы расскажем об этом чуть позже, а в южных регионах страны значение пускового тока и вовсе второстепенно, поскольку моторное масло здесь практически никогда не загустевает.
Если температура наружного воздуха выше плюс пяти градусов, считается, что для уверенного пуска исправного двигателя достаточно 230 А и даже меньше. А вот в 15-градусный мороз такая батарея со своей задачей не справится, здесь нужны устройства с пусковым током на уровне 280-300 А.
Дизельные двигатели характеризуются большей степенью сжатия, поэтому для их пуска требуются аккумуляторы с большей мощностью, в среднем – на 290 А.
Что касается грузовых авто, то здесь оптимальный показатель рассчитать сложнее, поскольку разброс мощностей здесь может достигать значительных величин.
От чего зависит пусковой ток автомобильного аккумулятора
Мы уже разобрались, какой пусковой ток должен быть у усреднённого аккумулятора, но каким образом производители добиваются его повышения при неизменных размерах корпуса?
Разумеется, увеличивая площадь пластин, можно добиться соответствующего увеличения мощности, но двигаться в этом направлении практически некуда. Наоборот, наблюдается тенденция к уменьшению габаритов современных батарей. Как же удаётся при этом сохранять и даже наращивать пусковой ток АКБ?
Давайте рассмотрим на конкретных примерах. Китайские батареи обладают примерно на 30% меньшей мощностью, чем их европейские аналоги. Производители из Поднебесной экономят на качестве материала, из которого изготовляются пластины: вместо чистого свинца используют сплавы с добавками. Кроме того, в китайских АКБ в одной баке помещаются 4 пластины, в то время как в европейских – 5 пластин.
Чтобы зарядить аккумулятор с меньшим числом пластин, потребуется больший зарядной ток, что негативно сказывается на времени службы батареи.
Имеет значение и герметичность корпуса, особенно применительно к необслуживаемым батареям – излишняя потеря электролита негативно сказывается на сроке службы как самого источника питания, так и окружающих элементов моторного отсека.
Увеличить пусковой ток пытаются уменьшив толщину стенок корпуса, что сказывается на прочностных характеристиках устройства. Чуть ниже мы рассмотрим, на что влияет пусковой ток автомобильного аккумулятора, а пока сосредоточимся на том, как можно самостоятельно определить величину ПТ.
Способы проверки пускового тока
Надеюсь, вы уже поняли, что ёмкость АКБ – важный, но не единственный показатель, на который следует обращать внимание в автомагазине.
Рассмотрим основные методы, как можно определить пусковой ток аккумулятора.
Для обеспечения высокой точности измерений требуется соответствующее дорогостоящее оборудование. Все домашние методы отличаются не самыми точными результатами.
Перечислим самые популярные методы, как узнать величину пускового тока аккумулятора:
- посредством нагрузочной вилки. Это компактный измерительный прибор, состоящий из вольтметра и нагрузочного сопротивления, имитирующего при подключении к АКБ бортовую сеть автомобиля с подключёнными потребителями;
- с использованием токоизмерительных клещей. Этот доступный по стоимости электротехнический прибор является незаменимым инструментом электрика. В продаже имеются универсальные клещи, позволяющие производить измерения и напряжения, и сопротивления. Токоизмерительные клещи рассчитаны на большие токи, поэтому мощный ампераж для них не страшен;
- старый дедовский способ не даст вам конкретных цифр, но сможет проверить и отбраковать «плохой» аккумулятор. Суть его заключается в полной зарядке и последующем включении ближнего света. На протяжении 5-10 минут его яркость должна оставаться неизменной, в противном случае от покупки такой АКБ следует отказаться;
- ещё один способ проверки аккумулятора – «на слух»: нужно просто попытаться запустить мотор, если он исправен, то 2-3 секунд вращения стартера достаточно для успешного выполнения операции. Если на это уходит от 10 секунд и более – можно заключить, что, независимо от ёмкости батареи, её пускового тока недостаточно для этого. Такая проверка, разумеется, самая неинформативная.
Как измеряют пусковой ток аккумулятора в заводских условиях? С помощью высокоточного профессионального оборудования при температуре 18°С.
Использовать для замеров мультиметр категорически не рекомендуется – этот измерительный прибор не рассчитан на большие токи, так что вы рискуете его лишиться.
Допустимо ли использовать АКБ со слишком большим пусковым током
Многие рядовые автолюбители и даже некоторые эксперты убеждены, что аккумулятор увеличенной ёмкости и с большими пусковыми токами способен навредить электрооборудованию автомобиля.
Это очевидное заблуждение. Даже если вам удастся установить на свою легковушку батарею от грузовика, стартер при пуске мотора сможет «переварить» только тот ток, которого будет достаточно для проворачивания коленвала.
Так что именно дефицит пространства не позволяет использовать аккумуляторы повышенной мощности. Разумеется, свою роль играет и стоимостной фактор – ценовая зависимость от пускового тока при увеличении последнего имеет нелинейный характер.
На СТО часто используют АКБ повышенной ёмкости для пуска моторов на авто с полностью разряженной батареей. С другой стороны, пользуются популярностью и компактные 180-амперные модели, которые легко переносить с места на место и подключать с использованием специальных проводов.
Последствия покупки АКБ с пусковым током меньше номинального
А вот обратная ситуация нежелательна. Некоторые автовладельцы покупают такие аккумуляторы просто по незнанию, другие руководствуются более доступной ценой.
Последствия будут гарантированно нежелательными: если летом батарея ещё сможет выполнять свои обязанности, то зимой вам придётся постоянно сталкиваться с невозможностью пуска холодного мотора.
Эквивалентны ли понятия пусковой ток и ёмкость батареи? В общем случае – да, они взаимосвязаны, поэтому можно ориентироваться и на ёмкость АКБ, которая всегда указывается на самом аккумуляторе.
Таблица оптимальных показателей
Поскольку величина пускового тока на аккумуляторах не указывается, важно уметь его определять самостоятельно.
Параметры, влияющие на оптимальное значение ПТ:
- рабочий объём силового агрегата. Чем он выше, тем больше усилий требуется для его пуска;
- тип мотора: дизельные ДВС характеризуются большей степенью сжатия при одинаковом объеме, поэтому для них требуется АКБ повышенной ёмкости;
- инжекторные модели расходуют больше электроэнергии при пуске, чем карбюраторные, хотя этот прирост нельзя назвать значительным;
- температура воздуха снаружи. Чем она ниже, тем тяжелее разогнать по системе моторное масло холодного двигателя. Так что жителям северных регионов потребуются АКБ с более высокими пусковыми токами;
- модель стартера. Современные стартеры изготавливаются из материалов, делающих их более компактными и менее требовательными к величине пускового тока.
Предлагаем вашему вниманию таблицу зависимости ёмкости батареи от объёма мотора:
| Объём двигателя, л | Ёмкость АКБ, А/ч |
| 1,0-1,6 | 55 |
| 1,3-1,9 | 60 |
| 1,4-2,3 | 66 |
| 1,6-3,2 | 77 |
| 1,9-4,5 | 90 |
| 3,8-10,9 | 140 |
| 7,2-12,0 | 190 |
| 7,5-17,0 | 200 |
Вы можете также ознакомиться с таблицей соответствия пусковых токов автомобильного аккумулятора по разным стандартам:
| DIN 043559/ ГОСТ 0599-91 | SAE J537 | EN 060095 – 1/ ГОСТ 0599 – 2002 |
| 170 | 300 | 280 |
| 220 | 350 | 330 |
| 255 | 400 | 360 |
| 270 | 450 | 420 |
| 280 | 500 | 480 |
| 310 | 550 | 520 |
| 335 | 600 | 540 |
| 365 | 650 | 600 |
| 395 | 700 | 640 |
| 420 | 750 | 680 |
DIN – стандарт, действующий в Германии. В соответствии с ним полностью заряженную АКБ на протяжении суток охлаждают до -18ºС и нагружают силой тока, эквивалентной номиналу батареи. Тест засчитывается, если за полминуты напряжения на клеммах АКБ не падает ниже 9 вольт.
SAE – стандарт, действующий в Северной Америке (США и Канада). Тестирование производится при тех же условиях, что описаны выше, но результаты теста признаются удовлетворительными, если за те же полминуты напряжение не падает ниже 7,2 вольт.
EN – европейский стандарт, при котором тестирование также требует суточного охлаждения аккумулятора до -18ºС, после чего батарея нагружается номинальной силой тока. Тестирование провалится, если за 10 секунд напряжение батареи упадёт ниже отметки в 7,2 В. Другими словами, требования европейского стандарта самые жёсткие.
Пусковой ток автомобильного аккумулятора | 🔋⚡Автомобильные аккумуляторы
Не станем в очередной раз повторять прописную истину о том, что аккумулятор – это один из важнейших узлов любого автомобиля. И от его правильного выбора зависит не только то, насколько качественно будет работать электрооборудование машины, но и заведётся ли она вообще. За последнее отвечает такой параметр батареи, как пусковой ток аккумулятора. Причём сила пускового тока обеспечивает не только «холодный старт» автомобиля. От него зависит, насколько долго проработает ваша АКБ, поскольку при недостаточном значении пускового тока аккумулятору придётся работать, что называется, «на износ», а это отнюдь не продлевает срок его службы.
Итак, что такое пусковой ток аккумулятора, на что он влияет, как его замерить и, наконец, как подобрать АКБ с правильным пусковым током для конкретного автомобиля.
Что такое «пусковой ток»
Пусковой, а ещё его называют стартовый ток аккумулятора автомобиля, это значение максимальной силы тока, которую АКБ способна выдавать в единицу времени. Слова «старт» и «пуск» не зря присутствуют в названии этого параметра. Дело в том, что максимальная нагрузка на аккумулятор приходится именно в момент запуска двигателя или, другими словами, его пуска. Иногда значение стартового тока превышает «среднестатистический» ток батареи в 4–5 раз.
Обусловлено это тем, что стартеру автомобиля требуется достаточно большое количество энергии для того, чтобы провернуть маховик двигателя и тем самым привести в движение его поршни.
Некоторые автолюбители спрашивают, что такое ток холодной прокрутки (или холодного пуска) аккумулятора и чем это понятие отличается от термина «стартовый ток». Ответ прост – ничем. Просто это ещё одно название для данного параметра. Дело в том, что и без того непростую задачу по запуску двигателя в зимнее время осложняет ещё и загустевшее машинное масло, так что жителям районов с суровым климатом следует уделять току холодного запуска особое внимание.
Как правило, пусковой ток АКБ указывается прямо на его корпусе вместе с таким параметром, как ёмкость. Но если посмотреть на это значение у разных моделей аккумуляторов, можно заметить, что при прочих равных условиях стартовый ток может отличаться на 30–40 %. Так от чего же зависит сила пускового тока? С этим вопросом попробуем разобраться в следующей части нашей статьи.
От чего зависит пусковой ток
Главным образом пусковой ток аккумулятора зависит от технологии, по которой последний произведён:
- В первую очередь на увеличение силы тока влияет «чистота» свинца, из которого сделаны пластины АКБ. Чем чище свинец, тем быстрее происходит зарядка и разрядка батареи. Соответственно выдаваемая в единицу времени энергия увеличится.
- Пусковой ток зависит не только от качества, но и от количества свинцовых пластин, а также от объёма электролита, содержащегося в батарее. Тут зависимость прямопропорциональная – чем пластин и электролита больше, тем пусковой ток сильнее.
- Положительное влияние на силу стартового тока оказывает и герметичность корпуса АКБ. Тут всё просто – герметичный корпус не даёт испаряться электролиту, а мы помним, как его достаточный уровень влияет на пусковой ток.
- И, наконец, качество, а точнее пористость, плюсовых пластин. Такая структура позволяет АКБ накапливать, а в нужное время отдавать, больший заряд.
Все вышеописанные параметры относятся к батареям, которые сделаны «по старинке». Хотя, естественно, наш век высоких технологий не обошёл стороной и автомобильные аккумуляторы. Так, например, гелевые батареи выдают силу пускового тока до 1000 А за 30 секунд. Такие показатели обычным свинцово-щелочным моделям и не снились.
Как замеряют пусковой ток аккумулятора
Аккумуляторные батареи изготавливаются огромным количеством компаний, расположенных в самых разных уголках мира. И неудивительно, что такому большому числу производителей было достаточно сложно договориться между собой о едином стандарте замеров различных параметров АКБ. Это утверждение в полной мере относится и к определению пускового тока аккумулятора.
В целом процедура проверки силы пускового тока у всех производителей одинакова. Батарею охлаждают, как правило, до минус 18 градусов по Цельсию, имитируя экстремальные погодные условия, после чего подают на неё нагрузку, сравнимую с запуском двигателя. Это действие повторяют несколько раз через различные промежутки времени. Средняя величина полученных показаний и является заявленной силой стартового тока. Стоит уточнить, что такую тщательную проверку проходят лишь некоторые батареи из каждой партии, поэтому так называемый «процент брака» присутствует в аккумуляторах даже самых передовых производителей.
Если температура охлаждения у различных тестов практически одинакова, то вот сила и длительность нагрузки отличается весьма существенно:
- Немецкий стандарт «DIN». Охлаждённый до -18 градусов аккумулятор разряжают до 9 Вольт в течение 30 секунд. Маркируются подобные батареи примерно так: DIN 555 19. Обратите внимание на то, что в подобной маркировке прямое значение силы пускового тока не содержится, поэтому о ней нужно будет узнать дополнительно у продавца или в техпаспорте АКБ.
- Российский стандарт «ГОСТ Р 53165-2008». Наша технология замеров практически полностью копирует немецкую. И так же, как и в предыдущем случае, пусковой ток в маркировке модели не указан. Пример – 6СТ-60 АПЗ. Правда, российские производители часто выносят этот параметр прямо на корпус батареи. Он так и называется – пусковой ток (у некоторых фирм – стартовый).
- Европейский стандарт (кроме Германии) «EN». В отличие от немецкого автопрома, который держится несколько особняком, остальные европейские производители АКБ тестируют свои батареи при тех же -18, но при этом подают на них нагрузку разрядки до 7,5 Вольт на 10 секунд. И результаты тестов можно увидеть в маркировке, а конкретно в трёх её последних цифрах. Для определения силы пускового тока их нужно умножить на 10. Например, маркировка EN 555 065 043 означает, что стартовый ток батареи равен 430 Амперам.
- Американский стандарт «SAE». Наиболее жёсткая система тестирования. Температура охлаждения тут та же (-18 градусов по Цельсию). Но вот «разрядочную» нагрузку до 7,5 Вольт подают в течение 30 секунд. Таким образом, при равных значениях силы пускового тока американские стандарты заслуживают наибольшего доверия. Что же до маркировки, то тут тоже всё максимально просто и прозрачно. Сила тока, без всяких математических действий, определяется тремя последними цифрами. Например: А34650 означает, что ток равен 650 Амперам.
Азиатские же производители не смогли договориться о стандартах замеров даже между собой, поэтому некой «единой азиатской системы» не существует. Да и в маркировке их батарей сила тока не указана, поэтому о ней вам придётся узнавать из прилагающейся документации.
Какой пусковой ток нужен для различных автомобилей
Многие задаются вопросом, а какой пусковой ток должен быть у аккумулятора для той или иной модели автомобиля? Думаю, не стоит объяснять, что для запуска двигателя малолитражки или дизельного внедорожника нужна совершенно разная сила пускового тока.
Пусковой ток аккумулятора для дизеля является, пожалуй, главным параметром при выборе батареи. Дело в том, что степень сжатия у дизельных моторов значительно выше, чем у бензиновых, и может достигать 20 атмосфер. Следовательно, и на запуск такого движка нужно куда больше энергии.
Минимальными показателями стартового тока для дизелей является 300 Ампер. Для бензиновых двигателей – 250. Но это минимально возможные значения, что называется, впритык. Поэтому лучше купить АКБ «с запасом». И на возможные вопросы: «а какой пусковой ток у аккумулятора лучше?», «а не сгорит ли мой стартер от большего тока?» – спешим ответить: «чем больше, тем лучше» и «нет, не сгорит!»
Естественно, автомобиль «с нуля» комплектуется подходящим аккумулятором. И при его замене вы можете выбрать модель с такими же характеристиками.
Тем не менее, предлагаем вашему вниманию таблицу, с помощью которой вы сможете подобрать подходящий вашему автомобилю пусковой ток аккумулятора.
Поскольку стартовый ток напрямую связан с ёмкостью аккумулятора (обычно он превышает её в 3–3,5 раза), в таблице мы используем именно этот параметр. Тем более что в отличие от значения силы пускового тока, ёмкость указывается на любой батарее на самом видном месте. В таблице показаны минимальный и максимальный объём двигателя, к которому подойдут аккумуляторы определённой ёмкости. Естественно, не стоит выбирать ёмкость АКБ по «верхнему пределу» двигателя. Как мы уже писали, лучше взять «с запасом».
| Объём двигателя (л) | 1–1,6 | 1,3–1,9 | 1,4–2,3 | 1,6–3,2 | 1,9–4,5 | 3,8–10,9 | 7,2–12 | 7,5–17 |
| Ёмкость АКБ (А-ч) | 55 | 60 | 66 | 77 | 90 | 140 | 190 | 200 |
Повышаем показатели пускового тока
Если у вас есть возможность сразу подобрать АКБ с необходимым пусковым током – замечательно. Но что делать, если такой возможности нет, а ехать нужно? Как повысить пусковой ток аккумулятора и можно ли это сделать вообще? Спешим обрадовать автолюбителей – пусковой ток повысить можно! Для этого чаще всего необходимо провести десульфатацию АКБ. Проще это сделать с помощью импульсного зарядного устройства. В процессе зарядки оно отслаивает сульфатацию, так что отдельных действий по повышению силы тока вам не понадобится. Можно воспользоваться и обычной «зарядкой», правда, тут придётся немного повозиться. И есть ещё один, химический, способ. Достаточно просто добавить в электролит специальную присадку.
Не только сульфатация пластин, но и недостаточная плотность электролита может привести к падению стартового тока. Ну, тут всё просто – замените или долейте электролит до нормального уровня плотности.
Теперь вы знаете, что такое пусковой ток аккумулятора, и, самое главное, можете подобрать его для различных моделей двигателей, а при необходимости даже немного повысить. Так что, когда прозвучит команда «Ключ на старт!», надеемся, ваш аккумулятор не подведёт!
Номинальные характеристики батареи | Аккумуляторы и системы питания
- Сетевые сайты:
-
- Последний
- Новости
- Технические статьи
-
- Последний
- Проектов
- Образование
-
- Последний
- Новости
- Технические статьи
- Обзор рынка
- Образование
-
- Последний
- Новости
- Мнение
- Интервью
- Особенности продукта
- Исследования
- Форумы
- Авторизоваться
- Присоединиться
0:00 / 0:00
.Что может разрядить автомобильный аккумулятор?
Разряженная батарея означает, что ваш автомобиль не заводится, из-за чего фары тускнеют, а двигатель не работает. Это может стать настоящей проблемой, если он упадет замертво в глуши или утром, когда вы уже опаздываете на работу. Что разряжает автомобильный аккумулятор? Вам интересно, в чем могут быть причины?
Что может разрядить автомобильный аккумулятор?
Многие из нас задаются вопросом , почему автомобильный аккумулятор разряжается . Вопреки распространенному мнению, может произойти немало вещей, которые могут привести к разрядке аккумуляторов , даже если у вас уже есть автомобильные аккумуляторы с лучшим рейтингом.Прочтите и узнайте о 6 наиболее распространенных причинах, по которым автомобильный аккумулятор может высосать заряд.
1. Держим свет включенным
Постоянный свет — одна из причин, по которой убивает автомобильный аккумулятор. . Это ошибка, которую каждый водитель совершал хотя бы раз в своей жизни, когда они спрашивают более одного раза: «, что может разряжать мою автомобильную батарею ». Вы пришли с работы очень уставшими и бросились домой, оставив включенными фары или открытый багажник, из-за чего аккумулятор разрядился за ночь.
Постоянное включение света — одна из причин, по которой автомобильный аккумулятор разряжается.Даже маленькие купольные лампы могут значительно разрядить автомобильный аккумулятор. Или после упаковки машины дома вы забываете о свете, поэтому аккумулятор разряжается за ночь. Итак, убедитесь, что вы не оставили включенным свет, прежде чем закрыть за собой дверь.
ПОДРОБНЕЕ:
2. Проблемы с электричеством
Если кто-то задаст вам вопрос «, что разряжает автомобильный аккумулятор , когда машина выключена ?».Вам следует помнить о проблемах с электричеством. Даже если вы выключите зажигание, некоторые функции продолжают работать. Предустановки охранного будильника, часов и радио работают постоянно. Это нормально. Однако некоторые другие компоненты могут включиться, если возникнет сбой в электросети. Например, паразитный сток может распространяться на включение освещения багажника и перчаточного ящика, которые обычно остаются выключенными.
Проблемы с электричеством могут разрядить аккумулятор автомобиля, даже если он выключен.3. Батарея разряжена
Плохое обслуживание может привести к тому, что аккумулятор окажется в хрупком состоянии, поэтому он может не сохранять заряд в течение длительного времени, а именно приводит к быстрой разрядке автомобильного аккумулятора . Он будет уязвим для любых условий. Даже небольшие стоки, такие как часы или функция памяти радио, могут оставить его мертвым. Кроме того, такая батарея плохо себя чувствует в очень жаркую или холодную погоду. Так что позаботьтесь об этом, если не хотите иметь дело с мертвой машиной утром.
Автомеханик использует мультиметр с диапазоном измерения напряжения, чтобы проверить уровень напряжения автомобильного аккумулятора.Примечание. Подключаемое зарядное устройство — эффективное решение для обслуживания аккумуляторов. Постоянное зарядное устройство помогает медленно заряжать аккумулятор и предотвращает его перезарядку. Поэтому, если вам нужно его купить, вот список лучших продуктов с капельным питанием, рекомендованных для вас.
4. Корродированные или неплотные соединения батареи
Это еще одно последствие нерегулярного обслуживания.Ослабленные или корродированные соединения не позволят системе зарядки работать должным образом. Это может разрядить автомобильный аккумулятор даже во время вождения. Многие модели автомобилей используют генератор для зарядки радио, часов, фонарей и других мелких компонентов. В этом случае проблема с зарядкой может усугубить разряд. Если аккумулятор не заряжается должным образом, вам следует обратиться к профессиональному механику для диагностики.
Ослабленные или корродированные соединения разряжают автомобильный аккумулятор даже во время вождения.5. Неисправен диод генератора
Еще один ответ на вопрос, что разряжает автомобильный аккумулятор — неисправный диод генератора.Генератор выполняет работу по подаче энергии на несколько электрических систем и подзарядке аккумулятора. Если его диод корродирован, это приведет к тому, что схема будет потреблять энергию, даже когда двигатель не работает.
Что разряжает автомобильный аккумулятор, так это неисправный диод генератора6. Старый аккумулятор
Если автомобиль постоянно показывает проблему не запускается, проблема может быть в изношенном аккумуляторе. Старый аккумулятор — последняя причина разряда автомобильного аккумулятора. Как правило, срок службы автомобильных аккумуляторов составляет от 4 до 5 лет.Итак, если вы часто сталкиваетесь с проблемой разрядки автомобильного аккумулятора, вероятно, самое время купить качественный аккумулятор. Замена батареи на новую — правильный выбор для вас, отправившись в надежный гараж.
Старый аккумулятор — причина того, что разряжает автомобильный аккумуляторЧто разряжает новый автомобильный аккумулятор?
Нормальный срок службы автомобильного аккумулятора составляет около 3-4 лет. После этого аккумулятор может со временем разрядиться, и его необходимо заменить на новый. Если у вас есть новый аккумулятор для вашего автомобиля, но вы обнаружили, что он продолжает разряжаться? Вот 3 причины:
1.Езда на слишком большом количестве коротких расстояний
>> Вас интересует подержанный автомобиль из Японии, купите сейчас
Если вы часто водите машину на короткие расстояния, это может быть причиной разряда автомобильного аккумулятора. Нет ничего удивительного в том, что ваша батарея имеет тенденцию быстро разряжаться. Основная функция автомобильного аккумулятора — это подача энергии на зажигание автомобиля. Езда на слишком большое количество коротких расстояний означает, что у вашего генератора не будет достаточно времени для перезарядки между запуском и остановкой вашего автомобиля.Постепенно ваша батарея разряжается, и ее хватает недолго.
2. Очень жаркая и холодная погода
Если погода становится слишком высокой (выше 100 градусов) или падает до
.Секреты автономной работы — Battery University
ПРИМЕЧАНИЕ : Эта статья заархивирована . Пожалуйста, прочтите наши новые «Четыре отступника от отказа батареи» для получения обновленной версии.
Снижающаяся мощность
Накопление энергии в батарее можно концептуально разделить на три воображаемых сегмента: доступную энергию, пустую зону, которая может быть пополнена, и неиспользуемую часть (содержание горных пород). Рисунок 1 иллюстрирует эти три раздела.
Рисунок 1: Старение батареи Батареи начинают разряжаться со дня их изготовления. Новая батарея должна обеспечивать 100-процентную емкость; большинство используемых пакетов работают дешевле. Предоставлено Cadex |
Хотя производитель указывает время работы портативного оборудования на основе 100-процентной работы батареи, большинство комплектов в полевых условиях работают с меньшей емкостью.Со временем производительность снижается, а емкость аккумулятора становится меньше. Пакет необходимо заменить, когда емкость упадет до 80 процентов. Это всего на 20 процентов ниже 100 процентов, и порог окончания срока службы может варьироваться в зависимости от приложения и политики компании.
Помимо потерь, связанных со старением, основными убийцами свинцово-кислотных аккумуляторов являются сульфатирование и коррозия сети. Сульфатирование — это тонкий слой, который образуется на пластине отрицательного элемента, если батарее позволяют оставаться в низком состоянии заряда.Если сульфатирование происходит вовремя, выравнивающий заряд может изменить ситуацию. [BU-804, сульфатирование] В батареях на никелевой основе так называемое содержание породы часто является результатом образования кристаллов, также известного как «память», и полная разрядка иногда может восстановить батарею. Процесс старения литий-ионных аккумуляторов — это окисление клеток, процесс, который происходит естественным образом как часть использования и старения и не может быть отменен.
Рост внутреннего сопротивления
Использование большой емкости ограничено, если аккумулятор не может эффективно передавать накопленную энергию.Чтобы отключить питание, батарее необходимо низкое внутреннее сопротивление. Измеренное в миллиомах (мВт) сопротивление является привратником батареи; чем ниже значение, тем меньше ограничений встречает пакет. Это особенно важно при больших нагрузках и сильноточных импульсах, поскольку повышенное сопротивление вызывает падение напряжения и преждевременное отключение. Устройство выключается, а ценная энергия остается позади. На рис. 2 показаны батареи с низким и высоким внутренним сопротивлением в виде свободно протекающих и ограниченных ответвлений.
Рисунок 2: Влияние внутреннего сопротивления батареи Батарея с низким внутренним сопротивлением выдает высокий ток по запросу. Высокое сопротивление вызывает падение напряжения аккумулятора. Оборудование отключается, оставляя энергию позади. Предоставлено Cadex |
Свинцово-кислотный имеет очень низкое внутреннее сопротивление, и аккумулятор хорошо реагирует на сильные всплески тока, длящиеся всего несколько секунд.Однако из-за присущей ему медлительности свинцово-кислотный аккумулятор не справляется с длительным разрядом при высоком токе, и аккумулятор требует отдыха для восстановления. Сульфатирование и коррозия сетки являются основными причинами повышенного внутреннего сопротивления. Температура также влияет на сопротивление; тепло понижает его, а холод усиливает.
Щелочные, угольно-цинковые и другие первичные батареи имеют относительно высокое внутреннее сопротивление, и это относит их использование к слаботочным приложениям, таким как фонарики, пульты дистанционного управления, портативные развлекательные устройства и кухонные часы.По мере разряда аккумуляторов сопротивление увеличивается. Это объясняет, почему обычные щелочные элементы в цифровых камерах относительно недолговечны. Высокое внутреннее сопротивление ограничивает возможности использования большинства первичных батарей в «мягких» приложениях, и использование их для привода электроинструментов, потребляющих большой ток, немыслимо.
На рисунках 3, 4 и 5 показано время разговора сотовых телефонов с импульсными разрядными нагрузками 1С, 2С и 3С, которые требуются GSM и CDMA. Все протестированные батареи имеют одинаковый размер и имеют емкость 113%, 94% и 107% соответственно при проверке анализатором батареи на разряде постоянного тока.Три графика ясно демонстрируют важность низкого внутреннего сопротивления, которое варьируется от низкого 155 мОм до умеренного 320 мОм и до высокого 778 мОм соответственно.
Рисунок 3: Импульсы разряда GSM при 1, 2 и 3 ° C, в результате чего время разговора
Емкость NiCd батареи составляет 113%; внутреннее сопротивление — 155 МОм.
Рисунок 4: Импульсы разряда GSM при 1, 2 и 3 ° C, в результате чего время разговора
Емкость NiMH батареи составляет 94%, внутреннее сопротивление — 320 мОм.
Рисунок 5: Импульсы разряда GSM при 1, 2 и 3 ° C, в результате чего время разговора
Емкость литий-ионной батареи составляет 107%; внутреннее сопротивление 778 МОм.
Все три цифры любезно предоставлены Cadex
Примечания: Вышеупомянутые тесты проводились на батареях сотовых телефонов до того, как литий-ионные батареи стали основным типом батарей для этого приложения. Внутреннее сопротивление современной сотовой батареи составляет от 150 до 350 мОм.
.Как работает аккумулятор — Любопытно
Представьте себе мир без батарей. Все портативные устройства, от которых мы так зависим, были бы настолько ограничены! Мы сможем доставить наши ноутбуки и телефоны настолько далеко, насколько это досягаемо для их кабелей, что сделает это новое работающее приложение, которое вы только что загрузили на свой телефон, бесполезным.
К счастью, батарейки у нас есть. Еще в 150 г. до н.э. в Месопотамии парфянская культура использовала устройство, известное как багдадская батарея, сделанное из медных и железных электродов с уксусом или лимонной кислотой.Археологи считают, что на самом деле это не батареи, а в основном они использовались для религиозных церемоний.
Изобретение батареи в том виде, в котором мы ее знаем, приписывают итальянскому ученому Алессандро Вольта, который собрал первую батарею, чтобы доказать свою точку зрения другому итальянскому ученому Луиджи Гальвани. В 1780 году Гальвани показал, что лапки лягушек, подвешенных на железных или латунных крючках, подергиваются при прикосновении к зонду из другого металла. Он считал, что это вызвано электричеством из тканей лягушек, и назвал это «животным электричеством».
Луиджи Гальвани обнаружил, что лапы лягушек, подвешенных на латунных крючках, дергались, когда их толкали зондом из другого металла. Он думал, что эта реакция была вызвана «животным электричеством» внутри лягушки. Источник изображения: Луиджи Гальвани / Wikimedia Commons.Вольта, первоначально впечатленный открытиями Гальвани, пришел к выводу, что электрический ток исходит от двух разных типов металла (крючки, на которых висели лягушки, и другой металл зонда) и просто передается через них, а не через них. из тканей лягушек.Он экспериментировал со стопками слоев серебра и цинка, перемежаемых слоями ткани или бумаги, пропитанной соленой водой, и обнаружил, что электрический ток действительно протекает через провод, приложенный к обоим концам стопки.
Батарея Алессандро Вольта: куча цинковых и серебряных листов, перемежаемых тканью или бумагой, пропитанной соленой водой. Представьте, что вы используете это для питания вашего телефона. Источник изображения: Луиджи Кьеза / Wikimedia Commons.Volta также обнаружил, что, используя различные металлы в свае, можно увеличить количество напряжения.Он описал свои открытия в письме к Джозефу Бэнксу, тогдашнему президенту Лондонского королевского общества, в 1800 году. Это было довольно большое дело (Наполеон был весьма впечатлен!), И его изобретение принесло ему устойчивое признание в честь «вольта». ‘(мера электрического потенциала), названная в его честь.
Я сам, шутя в сторону, поражен тем, как мои старые и новые открытия … чистого и простого электричества, вызванного контактом металлов, могли вызвать такое волнение.Алессандро Вольта
Так что же именно происходило с этими слоями цинка и серебра и с дрожащими лягушачьими лапами?
Химия батареи
Аккумулятор — это устройство, которое накапливает химическую энергию и преобразует ее в электричество.Это известно как электрохимия, а система, лежащая в основе батареи, называется электрохимическим элементом. Батарея может состоять из одного или нескольких (как в оригинальной куче Вольты) электрохимических ячеек. Каждая электрохимическая ячейка состоит из двух электродов, разделенных электролитом.
Итак, откуда электрохимический элемент получает электричество? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно знать, что такое электричество. Проще говоря, электричество — это тип энергии, производимый потоком электронов.В электрохимической ячейке электроны образуются в результате химической реакции, которая происходит на одном электроде (подробнее об электродах ниже!), А затем они перетекают на другой электрод, где расходуются. Чтобы понять это правильно, нам нужно внимательнее изучить компоненты клетки и то, как они соединены.
Электроды
Чтобы создать поток электронов, вам нужно где-то, чтобы электроны текли из , а где-то электроны текли с на .Это электроды ячейки. Электроны текут от одного электрода, называемого анодом (или отрицательным электродом), к другому электроду, называемому катодом (положительный электрод). Обычно это разные типы металлов или другие химические соединения.
В котле Вольта анодом служил цинк, от которого электроны текли по проволоке (при соединении) с серебром, которое было катодом батареи. Он сложил много этих ячеек вместе, чтобы получилась общая куча, и поднял напряжение.
Но откуда анод вообще берет все эти электроны? И почему они так счастливы, что их отправили в веселый путь к катоду? Все сводится к химии, происходящей внутри клетки.
Нам необходимо понять несколько химических реакций. На аноде электрод реагирует с электролитом в реакции, в которой образуются электроны. Эти электроны накапливаются на аноде. Между тем, на катоде одновременно происходит другая химическая реакция, которая позволяет этому электроду принимать электроны.
Технический химический термин, обозначающий реакцию, которая включает обмен электронами, — это реакция окисления-восстановления, обычно называемая окислительно-восстановительной реакцией. Вся реакция может быть разделена на две половинные реакции, и в случае электрохимической ячейки одна полуреакция происходит на аноде, а другая — на катоде. Уменьшение — это усиление электронов, и это то, что происходит на катоде; мы говорим, что катод восстанавливается во время реакции. Окисление — это потеря электронов, поэтому мы говорим, что анод окисляется.
Каждая из этих реакций имеет определенный стандартный потенциал. Думайте об этой характеристике как о способности / эффективности реакции либо производить, либо поглощать электроны — ее силе в электронном перетягивании каната.
- Стандартные потенциалы для полуреакций
Ниже приведен список половинных реакций, которые включают высвобождение электронов из чистого элемента или химического соединения. Рядом с реакцией указано число (E 0 ), которое сравнивает силу электрохимического потенциала реакции с силой готовности водорода расстаться со своим электроном (если вы посмотрите вниз по списку, вы увидите, что водородная полуреакция имеет нулевое значение E 0 ).E 0 измеряется в вольтах.
Причина, по которой этот список настолько интересен, заключается в том, что если вы выберете две реакции из списка и объедините их в электрохимическую ячейку, значения E 0 скажут вам, в каком направлении будет протекать общая реакция: реакция с более отрицательной реакцией. Значение E 0 отдает свои электроны другой реакции, и это определяет анод и катод вашей ячейки. Разница между двумя значениями E 0 говорит вам об электрохимическом потенциале вашей ячейки, который в основном представляет собой напряжение ячейки.
Итак, если вы возьмете литий и фторид и сумеете объединить их, чтобы сделать элемент батареи, у вас будет самое высокое напряжение, теоретически достижимое для электрохимического элемента. Этот список также объясняет, почему в котле Вольта цинк был анодом, а серебро — катодом: полуреакция цинка имеет более низкое (более отрицательное) значение E 0 (-0,7618), чем полуреакция серебра (0,7996). .
Источник: UC Davis ChemWiki
Любые два проводящих материала, которые вступают в реакцию с разными стандартными потенциалами, могут образовывать электрохимическую ячейку, потому что более сильный из них сможет забирать электроны у более слабого.Но идеальным выбором для анода был бы материал, который вызывает реакцию со значительно более низким (более отрицательным) стандартным потенциалом
.Практические соображения — Аккумуляторы | Аккумуляторы и системы питания
- Сетевые сайты:
-
- Последний
- Новости
- Технические статьи
-
- Последний
- Проектов
- Образование
-
- Последний
- Новости
- Технические статьи
- Обзор рынка
- Образование
-
- Последний
- Новости
- Мнение
- Интервью
- Особенности продукта
- Исследования
- Форумы
- Авторизоваться
- Присоединиться
0:00 / 0:00
.Объяснение того, что можно и чего нельзя делать при зарядке аккумулятора
Откройте для себя способы продления срока службы батареи, следуя простым рекомендациям.
«Как я могу продлить срок службы батарей?» многие спрашивают. Поскольку люди остаются в форме, воздерживаясь от курения, снижая потребление сахара и занимаясь физическими упражнениями, срок службы батареи может быть продлен. Нет точных цифр относительно того, насколько эффективен хороший уход, но доказательство тому — примеры, когда пакеты выдавались как личные вещи, а не как складские товары.Личная гигиена почти всегда выигрывает
В таблице 1 показано, как продлить срок службы батареи за счет должного внимания. Из-за сходства внутри систем химический состав ограничен свинцом, никелем и литием.
Уход за аккумулятором | Свинцово-кислотный: Затопленный, герметичный, гель, AGM | На основе никеля: | Литий-ионный: Кобальт, марганец, NMC |
Лучший способ зарядки | Нанесите насыщенный заряд, чтобы предотвратить сульфатирование; может оставаться на зарядке с правильным плавающим напряжением. | Избегайте чрезмерного нагрева аккумулятора во время зарядки. Не оставляйте аккумулятор в зарядном устройстве более чем на несколько дней. В зависимости от памяти. | Частичная и случайная зарядка — это нормально; не требует полной зарядки; предпочтительный нижний предел напряжения; держите аккумулятор в прохладном месте. |
Методы начисления | Постоянное напряжение 2,40–2,45 / элемент, плавать | Постоянный ток, NiCd можно быстро заряжать без напряжения; капельный заряд при 0,05С. * Рекомендуется | Постоянное напряжение до 4,20 В / элемент; без подзарядки; аккумулятор * Рекомендуемая |
Выгрузка | Может выдерживать высокие пиковые токи.Избегайте полной разрядки. Заряжайте после каждого использования. | Не допускайте чрезмерной разрядки тяжелого груза; инверсия клеток вызывает короткое замыкание. Избегайте полной разрядки. | Предотвратите полные циклы, примените немного заряда после полной разрядки, чтобы поддерживать цепь защиты в рабочем состоянии. |
Как продлить батарею | Ограничьте глубокие циклы; Не допускайте глубокого разряда стартерной батареи.Нанесите полностью насыщающий заряд. Избегайте тепла. | Разряжайте батареи, которые используются регулярно (в основном, никель-кадмиевые), до 1 В на элемент каждые 1-3 месяца, чтобы предотвратить накопление памяти. | Сохранять хладнокровие. Работают в средней SoC 30–80%. Предотвратить сверхбыструю зарядку и высокие нагрузки (большинство литий-ионных) |
определение понятия, особенности расчета показателя
На электродвигателях есть табличка, в которой указаны основные технические характеристики агрегата: мощность, частота вращения и т. д. Однако производители не говорят о таком параметре, как пусковой ток. Это важная характеристика, которая оказывает существенное влияние на работу силового агрегата. Хороший электрик должен уметь определять этот показатель, и знать, что делать с полученными значениями.
Определение понятия
Пусковой ток двигателя – электроток, потребляемый силовым агрегатом в момент старта. Его показатель в несколько раз превышает значение номинального тока и при выборе оборудования крайне важно учитывать этот параметр. Здесь уместно сравнение с автомобилем, при разгоне которого тратится значительно больше топлива в сравнении с движением при постоянной скорости. Это явление характерно для различного электрооборудования:
- Погружные насосы – отличаются самым тяжелым стартом, и их пусковой электроток может превышать номинальный в 9 раз.
- Холодильники – при запуске сила тока превышает номинальный в 3,33 раза.
- Микроволновые печи – показатель пускового электротока в 2 раза выше номинального значения.
Это связано с тем, что в момент включения электродвигателя в его обмотке создается сильное магнитное поле, необходимое для раскручивания ротора. Именно поэтому показатель электротока пуска значительно превышает номинальное значение. На его значение оказывают влияние различные факторы:
- Наличие нагрузки на валу силового агрегата.
- Скорость вращения.
- Схема подключения и т. д.
Особенности расчета
Определение значения пускового тока электродвигателя проводится в два этапа. Сначала необходимо рассчитать номинальный электроток, для этого используется следующая формула:
Затем можно переходить к определению показателя тока пуска, используя формулу:
Зная это значение, можно легко подобрать выключатели-автоматы, обеспечивая тем самым надежную защиту линии включения. В паспорте электродвигателей указано значение силы тока при номинальной нагрузке на валу силового агрегата. Например, если на моторе присутствует надпись 13,8/8 А, то при его включении в сеть на 220 В и номинальной нагрузке, сила тока будет составлять13,8 А. Когда он подсоединен к сети 380 В, то ток составит 8 А.
Если известна номинальная мощность силового агрегата, можно легко выяснить и его номинальный ток. Для этого предстоит воспользоваться формулой:
Иногда коэффициент мощности мотора может оказаться неизвестным. В такой ситуации стоит воспользоваться простым соотношением – 2 А/1 кВт.
Например, если показатель номинальной мощности мотора составляет 15 кВт, то он будет потреблять около 30 А. Погрешность при таком расчете минимальна.
Практическое применение
Силовые приводы будут эксплуатироваться правильно только в том случае, если при их выборе были учтены пусковые характеристики.
Высокий стартовый ток представляет серьезную опасность для электрооборудования. Если не принимать мер по его ограничению, возможны серьезные проблемы.
Ток пуска может повредить не только сам мотор, но и другое электрооборудование, установленное с ним на одной линии. Для решения поставленной задачи можно использовать следующие методы:
- Производить запуск силового агрегата на холостом ходу – нагрузка прикладывается только после перехода мотора в рабочий режим.
- При подключении использовать схему треугольник-звезда.
- Применять автотрансформаторный пуск – напряжение на двигатель подается через автотрансформатор, что позволяет добиться плавного повышения силы тока.
- Использовать пусковые резисторы.
- Применение частотных регуляторов и тиристорных устройств плавного запуска.
С помощью устройств плавного пуска, основанных на тиристорах, можно снизить показатель электротока пуска в два раза. При этом они могут работать как с асинхронными, так и синхронными электромоторами. В случае с трехфазными асинхронными двигателями, широкое распространение получили преобразователи частоты. Они позволяют изменять частоту электротока, обеспечивая не только плавный старт мотора, но и частоту вращения его ротора. Это эффективные устройства, но с высокой стоимостью. Следует помнить, что частотные преобразователи создают в сети помехи, устранить которые поможет сетевой фильтр.
Также можно использовать схему пуска силового агрегата с переключением обмоток со звезды на треугольник.
Для решения поставленной задачи часто применяются реле времени. Однако следует помнить, что этот способ подходит не для всех электромоторов.
Например, этот метод не применяется при подключении асинхронных электромоторов, рассчитанных на напряжение 220-380 В.
Сейчас на рынке появились более современные устройства – софт-стартеры. Они основаны на микропроцессорах и весьма эффективны. Единственным недостатком этих устройств может считаться лишь высокая стоимость.
Пусковой ток — это… Что такое Пусковой ток?
ПУСКОВОЙ ТОК — ток, потребляемый из сети электродвигателем при его пуске. Пусковой ток может в несколько раз превосходить номинальный ток двигателя, поэтому пусковой ток часто ограничивают т. н. пусковыми резисторами … Большой Энциклопедический словарь
пусковой ток — EN inrush current transient current associated with energizing of transformers, cables, reactors, etc [IEV number 448 11 30] inrush current Iin current occurring during the transient period from the moment of switching to the steady state… … Справочник технического переводчика
пусковой ток — 3.29 пусковой ток (start up current): Значение тока электронагревателя в момент его включения. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
пусковой ток — ток, потребляемый из сети электродвигателем при его пуске. Пусковой ток может в несколько раз превосходить номинальный ток двигателя, поэтому пусковой ток часто ограничивают так называемыми пусковыми резисторами или пусковыми реле. * * * ПУСКОВОЙ … Энциклопедический словарь
пусковой ток — paleidimo srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. starting current vok. Anlaßstrom, m; Anlaufstrom, m rus. пусковой ток, m; ток при пуске, m pranc. courant de démarrage, m … Automatikos terminų žodynas
пусковой ток — paleidimo srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. starting current vok. Anlaßstrom, m; Anlaufstrom, m; Einschaltstrom, m rus. пусковой ток, m; ток включения, m pranc. courant de démarrage, m; courant initial, m … Fizikos terminų žodynas
ПУСКОВОЙ ТОК — ток, потребляемый электродвигателем из сети в момент его пуска. Сила П. т. может во много раз превосходить силу номин. тока двигателя. Для ограничения силы П. т. при пуске асинхр. двигателей с фазным ротором в цепь ротора последовательно включают … Большой энциклопедический политехнический словарь
пусковой ток — start up current Значение тока электронагревателя в момент его включения … Электротехнический словарь
пусковой ток накала генераторной (модуляторной, регулирующей) лампы — пусковой ток накала Максимальное мгновенное значение тока накала, возникающего при подаче напряжения накала на катод генераторной (модуляторной, регулирующей) лампы при заданных условиях. [ГОСТ 20412 75] Тематики электровакуумные приборы Синонимы … Справочник технического переводчика
пусковой ток трансформатора — проверяют, чтобы указанные в маркировке номинальные характеристики составляющих элементов соответствовали условиям работы трансформатора, включая пусковой ток. [ГОСТ 30030 93 (МЭК 742 83)] Тематики трансформатор EN inrush current of a transfor … Справочник технического переводчика
Как правильно подобрать и рассчитать автоматический выключатель (простой расчет автомата).
Автоматический выключатель — это устройство, обеспечивающее защиту электропроводки и потребителей (электрических приборов) от коротких замыканий и перенагрузки электросети. Бытует ошибочное мнение, что автоматический выключатель обеспечивает защиту электроприборов от неполадок в сети. Это чушь, тут скорее наоборот, автоматический выключатель защищает проводку от самих потребителей, ведь перенагрузку электросети создают сами потребители.
У каждого автоматического выключателя есть свои технические характеристики, но чтобы сделать правильный выбор автоматического выключателя, нужно понимать и учитывать всего три: это номинальный ток, класс автомата и отключающая способность.
Разберем их по порядку.
Номинальный ток In — это сила тока, которую может пропустить через себя автомат. При превышении номинального тока, происходит размыкание контактов автоматического выключателя, вследствие чего обесточивается участок цепи. По стандартам, отключение автоматического выключателя должно происходить при силе тока в 145% от номинального. Самые распространенные автоматы с номинальным током в 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 А.
Класс автомата — это кратковременное значение силы тока, при котором автомат не срабатывает. Что это значит? Существует такое понятие как пусковой ток. Пусковой ток — это ток, который кратковременно потребляет электроприбор при запуске. Пусковой ток может во много раз превосходить номинальный ток прибора. Например, при включении лампочки в 60 Вт, создается пусковой ток в 10-12 раз больше от рабочего. Это значит, что на протяжении нескольких секунд, лампочка будет потреблять не 0.27 А, а 2.7-3.3 А. Для того чтобы компенсировать пусковые токи и используются классы автоматов.
Существуют 3 класса автоматических выключателей:
- класс B (превышение пускового тока в 3-5 раз от номинального)
- класс C (превышение пускового тока в 5-10 раз от номинального)
- класс D (превышение пускового тока в 10-50 раз от номинального)
Самый оптимальный класс для жилых и коммерческих помещений — это C класс.
Отключающая способность — это предельное значение тока короткого замыкания, которое может выдержать автоматический выключатель без потери работоспособности. На нашем рынке распространенны автоматические выключатели с отключающей способностью в 4,5 кА (килоампер). Но в Европе такие автоматы к установке запрещены, там они должны быть минимум в 6 кА. Если посмотреть на практике, то вполне хватает и 4,5 кА, так как в быту ток короткого замыкания редко превышает 1 кА. Если хотите соответствия стандартам, то выбирайте автомат на 6 кА и больше, если хотите по экономней, то автомат на 4,5 кА самое то.
Расчет автоматического выключателя.
Автоматический выключатель можно рассчитывать двумя методами: по силе тока потребителей или по сечению используемой проводки.
Рассмотрим первый способ — расчет автомата по силе тока.
Первым шагом, нужно подсчитать общую мощность, которую нужно повесить на автомат. Для этого суммируем мощность каждого электроприбора. Например, нужно рассчитать автомат на жилую комнату в квартире. В комнате находится компьютер (300 Вт), телевизор (50 Вт), обогреватель (2000 Вт), 3 лампочки (180 Вт) и еще периодически будет включаться пылесос (1500 Вт). Плюсуем все эти мощности и получаем 4030 Вт.
Вторым шагом рассчитываем силу тока по формуле I=P/U
P — общая мощность
U — напряжение в сети
Рассчитываем I=4030/220=18,31 А
Выбираем автомат, округляя значение силы тока в большую сторону. В нашем расчете это автоматический выключатель на 20 А.
Рассмотрим второй метод — подбор автомата по сечению проводки.
Этот метод намного проще предыдущего, так как не нужно производить никаких расчетов, а значения силы тока брать из таблицы (ПУЭ табл.1.3.4 и 1.3.5.)
|
Сечение токопроводящей жилы, мм2 |
Ток, А, для проводов, проложенных |
|||||
|
открыто |
в одной трубе |
|||||
|
двух одножильных |
трех одножильных |
четырех одножильных |
одного двухжильного |
одного трехжильного |
||
|
0,5 |
11 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
0,75 |
15 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1 |
17 |
16 |
15 |
14 |
15 |
14 |
|
1,5 |
23 |
19 |
17 |
16 |
18 |
15 |
|
2 |
26 |
24 |
22 |
20 |
23 |
19 |
|
2,5 |
30 |
27 |
25 |
25 |
25 |
21 |
|
3 |
34 |
32 |
28 |
26 |
28 |
24 |
|
4 |
41 |
38 |
35 |
30 |
32 |
27 |
|
5 |
46 |
42 |
39 |
34 |
37 |
31 |
|
6 |
50 |
46 |
42 |
40 |
40 |
34 |
|
8 |
62 |
54 |
51 |
46 |
48 |
43 |
|
10 |
80 |
70 |
60 |
50 |
55 |
50 |
|
Сечение токопроводящей жилы, мм2 |
Ток, А, для проводов, проложенных |
|||||
|
открыто |
в одной трубе |
|||||
|
двух одножильных |
трех одножильных |
четырех одножильных |
одного двухжильного |
одного трехжильного |
||
|
2 |
21 |
19 |
18 |
15 |
17 |
14 |
|
2,5 |
24 |
20 |
19 |
19 |
19 |
16 |
|
3 |
27 |
24 |
22 |
21 |
22 |
18 |
|
4 |
32 |
28 |
28 |
23 |
25 |
21 |
|
5 |
36 |
32 |
30 |
27 |
28 |
24 |
|
6 |
39 |
36 |
32 |
30 |
31 |
26 |
|
8 |
46 |
43 |
40 |
37 |
38 |
32 |
|
10 |
60 |
50 |
47 |
39 |
42 |
38 |
Допустим, у нас двухжильный медный провод с сечением 4 мм.кв. уложенный в стену, смотрим по первой таблице силу тока, она равна 32 А. Но при выборе автоматического выключателя эту силу тока нужно уменьшать до ближайшего нижнего значения, для того чтобы провод не работал на пределе. Получается, что нам нужен автомат на 25 А.
Так же нужно помнить, если нужен автомат на розеточную группу, то брать выше 16 А нет смысла, так как розетки больше 16 А выдержать не могут, они просто начинают гореть. На освещение самый оптимальный на 10 А.
Все о пусковых токах — www.BuyPower.ru
Одной из ключевых технических характеристик бытовых электроприборов является мощность вырабатываемого электротока (т. н. выходная мощность). Чем она больше – тем больше пользователей одновременно может получать питание от такого агрегата. Поэтому при выборе оборудования резервного энергоснабжения необходимо подсчитать суммарную мощность всех электроприборов, которые вы планируете подключать при прекращении подачи тока в центральной сети. В идеале мощность ГУ должна соответствовать суммарной мощности предполагаемых пользователей + 20 % (стратегический запас на случай возможного увеличения нагрузки).
Грамотный расчет этого показателя – важное условие безотказной работы оборудования автономного энергообеспечения. Чем меньше двигатель функционирует в режиме перегрузки, тем больше он в итоге прослужит.
Итак, вроде все просто: сложить номинальную мощность подключаемых приборов и сделать 20-процентный запас. Зная эти цифры, можно отправляться в магазин и выбирать понравившуюся модель с соответствующими техническими характеристиками. Но, оказывается, эта формула не учитывает еще один важный момент – пусковые токи.
Пусковые токи: определение понятия
Дело в том, что бытовые приборы с электрическими двигателями (стиральные машинки, глубинные насосы, кондиционеры и т.д.) во время пуска двигателя дают краткосрочную нагрузку, многократно превышающую номинал. Это явление и называется пусковыми токами.
Их сравнить с ездой на велосипеде: вначале приклаывается максимум усилий для раскрутки колес, а после набора скорости остается лишь ее поддерживать.
Так, пусковые токи 1-камерных холодильников составляют до 1 кВт, 2-камерных – до 1, 8 кВт, электронасосов – до 5-6 раз от номинала. Отметим, что последние модели насосов известных производителей снабжаются функцией плавного пуска, не допускающей более чем двукратного увеличения напряжения.
К числу электроприборов, дающих высокие пусковые токи, относятся также самые обычные лампы накаливания: в них есть нить из вольфрама, сопротивление которого при включении (в холодном состоянии) в несколько раз меньше, чем в ходе работы.
Резкое увеличение величины электротока связано не столько с определенными усилиями, которые прилагаются в ходе раскрутки ротора до нужного количества оборотов, сколько с изменением показателей сопротивления проводника (с уменьшением силы сопротивления увеличивается сила электротока). В процессе нагрева сопротивление падает, а вместе с ним снижается способность проводника к пропусканию высоких токов.
Кроме вращающего момента и показателя сопротивления, на повышение напряжения при старте влияет также индуктивная мощность. Так, при включении лампочки накаливания сопротивление индуктивной катушки небольшое. На увеличение пусковой силы влияет мощность розжига разряда.
О важности правильного расчета пусковых токов для UPS-online и стабилизаторов.
Стабилизаторы могут функционировать в 2-х режимах: номинальном либо предельном. При номинальном режиме мощность прибора сохраняется, а с ухудшением качества электротока (значительных перепадах напряжения) происходит переход на предельный режим. При этом его мощность уменьшается в среднем на 30 %. При выходе показателей напряжения за предельные значения срабатывает автоматическая система защиты и стабилизатор отключается. В случае частого повторения такой ситуации срок эксплуатации даже самого качественного стабилизатора может оказаться весьма недолгим.
Что касается ИБП, то с ними все еще сложнее: при превышении предельно допустимых норм нагрузки предохранители зачастую не успевают срабатывать и оборудование просто выходит из строя. Связано это с большой скоростью пусковых токов, которые легко преодолевают защиту ИБП. Случаи таких поломок оборудования не относятся к числу гарантийных и стоят немалых денег.
Есть только один вид ИБП, выдерживающий пусковую нагрузку до 3-х раз превышающую номинал – линейно-интерактивные.
В ходе первого включения нового оборудования все подключенные пользователи начнут работать в одно время и нагрузка может оказаться чрезмерной. Возможно, вам придется следить за использованием техники с высокими пусковыми токами и чередовать включение таких бытовых приборов, как насос, холодильник, компрессор, стиральная машинка и т. д.
Подытоживая вышесказанное, отметим:
- при расчете мощности ГУ, стабилизатора или ИБП следует учитывать не только номинал, но и величину пусковых токов ваших электрических приборов;
- высокие пусковые токи дает оборудование, снабженное электрическим двигателем, имеющее в своей конструкции вольфраовую нить или индуктивную катушку;
- чем больше отклонения от номинального напряжения в сети (- 150 В, +250 В), тем большим номиналом должен обладать агрегат резервного энергообеспечения (приблизительно + 30 % общей мощности подключенных потребителей).
| Таблица номинальной мощности и мощности пусковых токов некоторых бытовых электроприборов: | ||||||||||
| Вид техники | Номинальная мощность, кВт | Время действия пусковых токов, сек. | Коэффициент в начале работы | |||||||
| Стиральная машинка | 2,5 | 1-3 | 3-5 | |||||||
| Холодильник | 2,5-3,5 | 4 | 3 | |||||||
| Микроволновая печка | 1,6 | 1 | 2 | |||||||
| Пылесос | 1,5 | 2 | 1,2-1,5 | |||||||
| Кондиционер | 2,5-3,0 | 1-3 | 3-5 | |||||||
| Посудомоечная машина | 2,2 | 1-3 | 3 | |||||||
| Кухонный комбайн | 1,5-2,0 | 2-4 | 7 | |||||||
| Насосы погружные для колодцев, скважин | 0,5-1,0 | 2 | 3-7 | |||||||
| Циркуляционные насосы | 0,08-0,1 | 1-7 | 2-4 | |||||||
| Лампы накаливания | 0,01 | 0,15 | 5-13 | |||||||
В данной таблице нет точных значений мощности электроприборов, представлены лишь приблизительные цифры, дающие возможность понять принцип выбора источника бесперебойного питания либо стабилизатора.
Пусковой и/или стартовый ток?
03.11.2018г. Правительство РФ внесло несколько изменений в постановление от 10.11.2017г. №1356 «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения». В частности, изменения были внесены в п.27: «Пусковой ток светильников на этапе 2 (с 1 января 2020г.) не должен быть более пятикратного рабочего тока источника питания». При этом в документе отсутствует четкое определение понятия «пусковой ток», как, впрочем и во всей нормативной документации, и ничего не сказано о его длительности.
Так как же производителю светильников соблюдать требования этого важнейшего документа, если термины не определены и величины не нормируются? В этой статье мы постараемся помочь производителю светотехники найти выход: что же делать в данной ситуации, чтобы не нарушить постановление, участвуя в государственных тендерах. Но сначала попробуем разобраться в сути, что же такое пусковой ток, как во всем мире его измеряют и как с ним «сражаются» именитые производители блоков питания?
Амплитуда и длительность пускового тока (Inrush current) всеми известными мировыми производителями блоков питания для светодиодных светильников (MOONS’ Mean Well, Inventronics, Helvar, OSRAM Opto Semiconductors, Philips и др.) измеряются в соответствии с требованиями мирового стандарта NEMA-410-2015 (Performance Testing for Lighting Controls and Switching Devices with Electronic Drivers and Discharge Ballasts).
Одним из важных предназначений данного стандарта является предотвращение частых срабатываний коммутационной аппаратуры, искрений и перегрева кабелей – основных предпосылок возникновения пожаров и человеческих жертв на объектах. Документ определяет параметры коммутационной аппаратуры (реле, выключатели, автоматические выключатели, нестойкие к импульсам полупроводниковые устройства коммутации и т.п.). Величина пускового тока и его длительность влияют на выбор типа автоматического выключателя и другой коммутационной аппаратуры.
Пусковой ток в электронных блоках питания (БП) – это самый первый импульс тока, возникающий сразу после включения БП в питающую сеть. Амплитуда такого тока зачастую в десятки раз превышает рабочий ток (nominal current), что связано с «нулевым сопротивлением» входных емкостей в момент включения БП, являющихся элементами фильтра ЭМС/ЭМИ. Пусковой ток может иметь различную длительность – от нескольких микросекунд до сотен микросекунд, а значение его может в десятки раз превышать рабочий ток. Форма пускового тока показана на рис.1.
Рис.1. Форма пускового тока
Самая большая сложность измерения максимального значения амплитуды пускового тока связана с тем, что необходимо обеспечить включение БП строго в момент времени, когда напряжение питающей сети достигает своего максимального значения (амплитуды). В сертифицированных лабораториях для этого используется дорогостоящее оборудование, например, электронный генератор сети переменного тока (рис.2) Programmable AC Electronic Load 63800, к которому подключается блок питания или светильник через эквивалент питающей сети ~ 450 мОм 800 мкГн.
Рис.2. Programmable AC Electronic Load 63800
Для того чтобы измерить основные характеристики пускового тока (амплитуду длительность при 10 и 50 %), необходимо зафиксировать осциллограмму входного тока, синхронизировав ее с амплитудой входного напряжения. Типовые значения амплитуды пускового тока составляют более 20А, а длительность в среднем 150-400 мкс.
Итак, мы узнали, как во всем мире измеряется пусковой ток. Поскольку стандарт NEMA-410 является общепризнанным в мире, логично было бы его менять также в России, тем самым сделав в нашей стране оборудование более конкурентоспособным на мировом рынке.
Но вернемся к нашему постановлению, а именно «Пусковой ток светильников на этапе 2 (с 1 января 2020г.) не должен быть более пятикратного рабочего тока источника питания». К сожалению, блоков питания для уличного освещения с такими требованиями у известных иностранных производителей мы еще не встречали! И это вполне объяснимо, поскольку во всех качественных блоках питания, особенно для уличных и промышленных светильников:
• Применяется двухкаскадная схема, что повышает их надежность и устойчивость к помехам в сетях питания, а также улучшает электрические характеристики (КПД и КМ), необходимые для повышения энергоэффективности продукции;
• Во входном каскаде в цепи активного корректора мощности применяется накопительный конденсатор большой емкости, который также является и накопителем энергии импульсов повышенной мощности, дополнительно защищая компоненты БП от повреждения, тем самым увеличивая надежность светильника в целом.
Что же делать? Остановить производство и закрывать компанию?
Рассмотрим, что теоретически и практически можно сделать для выхода из сложившейся ситуации. Чего точно нельзя делать – придумывать «новое» определение и методику измерения пускового тока, внеся их в нормативную базу и «подгоняя» под постановление, так как это вызовет негативную реакцию от производителей радиоэлектронной аппаратуры, не связанных со светотехникой и привыкших определять пусковой ток так, как их учили в техническом вузе и как это, собственно, описано в NEMA-410-2015.
Маловероятные варианты, но наилучшие для рынка:
1. Полностью аннулировать п.27, как невыполнимый на сегодня, исходя из текущих достижений мировой электронной промышленности и здравого смысла. Определить в нормативной базе термин «пусковой ток» в соответствии с общепризнанным стандартом NEMA-410-2015.
2. Ввести в нормативную базу термин «стартовый ток» (см. ниже), затем в новом постановлении правительства заменить п.27 «пусковой ток» на «стартовый ток». Тогда проблема исчезнет, как, впрочем, и смысл в этом требовании, поскольку найти БП, не соответствующий данному нормативу, крайне сложно! Затем также ввести в нормативную базу термин «пусковой ток», определив его в соответствии с общепризнанным стандартом NEMA-410-2015.
Но если все же придется «бороться» с пусковым током, то сегодня реальны следующие варианты:
1. РОПТ – реле ограничения пусковых токов. Устанавливается в герметичный отсек светильника вместе с БП. Такие устройства выпускаются достаточно давно (рис.3).
Рис.3. Внутренняя схема РОПТ и подключение к нему нагрузки
Работает такое устройство по следующему принципу: при включении питания ограничения пускового тока осуществляется за счет термистора с очень высоким сопротивлением, который через 300-500 мс после включения замыкается с помощью реле, и тем самым исключается длительная тепловая потеря мощности на термисторе.
Недостатки такой схемы:
• Амплитуда пускового тока будет уже не такая высокая, но все же превысит пятикратное значение;
• Узкий диапазон входного напряжения – так как реле при низком входном напряжении может не включиться, или при повышенном напряжении может сгореть управляющая обмотка;
• Провалы напряжения в питающей сети будут приводить к постоянному включению-выключению светильника, так как реле будет срабатывать.
2. Усовершенствованный РОПТ – решение с запитыванием от 12В. А не от питающей фазы управляющей обмотки реле, позволяющее убрать почти все недостатки решения, описанного выше. При этом не требуется использовать дополнительный БП, необходимо просто иметь штатный светодиодный драйвер с выходом 12В (драйвер со входом диммирования, трехпроводное управление). Поскольку БП включается через 300-500 мс после подсоединения к питающей сети, то соответственно, и напряжение 12В на его выходе появится с задержкой 300-500 мс. Тем самым обеспечивается задержка включения реле, замыкающего термистор. На рис.4 показан пример схемы соединения РОПТ с блоком питания компании MOONS’.
Рис.4. БП MOONS’ записывает РОПТ
3. Включение при переходе через ноль – такие устройства работают по принципу включения нагрузки (БП, подключенный к устройству) только при нулевом напряжении питания (при «нуле синусоиды») то есть когда пусковой ток будет гарантированно минимален. Такое выключение осуществляется за счет встроенного в устройство симистора – полупроводникового элемента, который является при этом и самым слабозащищенным от внешних помех по сети питания элементом устройства. Если симистор выйдет из строя, то и светильник перестанет работать, поэтому для его защиты подобные приборы надо обязательно встраивать SPD (surge protection device) – устройство защиты от перенапряжений с варисторами и грозоразрядниками, а также фильтр ЭМС. Не менее важно и то, чтобы данное защитное устройство работало по принципу проходного устройства – то есть фаза и нейтраль, а не только фаза, должны проходить через него насквозь к БП, в противном случае при ошибке подключения фазы и нейтрали или аварии на линии питания высока вероятность выхода из строя светильника. Всеми указанными характеристиками обладает устройство SPD-230_OVP от компании MOONS’ (рис.5).
Рис.5. Устройство защиты MOONS’SPD-230_OVP
Также в устройстве предусмотрена функция защиты от перенапряжения 380В, благодаря которой светильник выключается и не выйдет из строя в течение минимум 2ч, как показано на рис.6.
Рис.6. Гистерезис включения БП, подключенного к SPD-230_OVP
4. Вариант «борьбы» с пусковым током – путем изменения методики его измерения. Пожалуй, это самый простой и дешевый вариант решения существующей проблемы. Дело в том, что определение «пусковой ток» и методика его измерения в российской нормативной базе, как мы уже выяснили, не описаны, но мы можем сами определять, какой именно ток в нашем светильнике «пусковой». То есть мы можем в качестве пускового указать значение тока не в момент включения БП в питающую сеть, а через 300-800 мс. Этот ток правильно называется «стартовый», но еще раз повторим, нам никто не запрещает назвать его применительно к нашем у изделию «пусковым». Итак, необходимо сделать следующее:
• Обратиться за русифицированным описанием, например, БП MOONS’ к компании «Планар» или другого известного производителя к его дилеру, в котором указан новый термин – «стартовый» ток (start current) – как импульс тока, возникающий через 300- 800 мс после включения в сеть 220 В (переходный процесс). Природа его возникновения принципиально отличается от пускового тока по методике NEMA-410-2015 и связана с выходом всех компонентов БП в рабочий режим. Амплитуда стартового тока, в отличие от пускового тока, имеет незначительное превышение от рабочего тока – не более чем в 1,5-2 раза;
• Указать в паспорте своего светильника пусковой ток, значение которого следует взять из графы «Стартовый ток» из описания БП MOONS’, а также указать общее количество блоков питания (светильников), подключаемых к различным типам автоматических выключателей, которое есть в описании на БП. Если же вы хотите провести измерения стартового тока для светильника в целом, то предлагаем использовать методику, описанную ниже.
Методика измерения стартового тока
1. Подключить блок питания через токовый шунт 0,5 см Ом (мощностью 1Вт для блоков питания мощностью 320Вт) к питающей сети напряжения 220/230В 50Гц
2. Подключить осциллограф с двумя каналами (с гальванической изоляцией измерительных каналов от питающей сети) к входу блока питания, чтобы наблюдать форму входного тока относительно формы входного напряжения.
3. Зафиксировать осциллограмму (режим работы «Триггер») и измерять амплитуду стартового тока — импульс тока, следующий после пускового тока ориентировочно через 300-800 мс и характеризующий включение БП, как выделено красным кругом на рис.7.
Рис.7. Стартовый ток
Каким путем пойти, решать вам. Мы лишь предложили возможные варианты выхода из сложившейся ситуации, в которой оказались российские производители светодиодного освещения из-за внесения в постановление некорректных изменений.
Источник
Журнал «Полупроводниковая светотехника» 3/2020
© «СИТИ Эксклюзив», 2020
Что такое пусковой ток? — Sunpower UK
Что такое пусковой ток?
Пусковой ток — это мгновенный высокий входной ток, потребляемый источником питания или электрооборудованием при включении. Это происходит из-за высоких начальных токов, необходимых для зарядки конденсаторов и катушек индуктивности или трансформаторов.
Пусковой ток также известен как импульс включения или входной импульсный ток.
При включении разряженные конденсаторы в источниках питания обладают низким импедансом, что позволяет протекать в цепи большим токам, когда они заряжаются от нуля до максимального значения.Эти токи могут в 20 раз превышать токи установившегося состояния. Несмотря на то, что он длится всего около 10 мс, требуется от 30 до 40 циклов, чтобы ток стабилизировался до нормального рабочего значения. Если не ограничиваться, высокие токи могут повредить оборудование, а также вызвать провалы напряжения в линии питания и вызвать сбои в работе другого оборудования, питаемого от того же источника.
Характеристики пускового тока
Высокие пусковые токи указывают на большую нагрузку на компоненты выпрямителя и, следовательно, на более низкую надежность.Пусковой ток указан в единицах:
.- Среднее значение за полупериод или пик: — где пик примерно на 40% больше среднего
- Диапазон напряжения — 120 В или 240 В
- Диапазон рабочих температур, в котором действует метод ограничения
Форма волны тока при включении устройства — Изображение предоставлено
Ограничение пусковых токов
Обычно используются два метода защиты: пассивный, при котором резистивное устройство ограничения тока подключается последовательно к источнику питания, и активный, в котором используется электронная схема, состоящая из резисторов, переключающего устройства и схемы управления.
Резистор серии
Для источников питания малой мощности резистор подключается последовательно с входной линией питания. Однако этот метод не подходит для более мощных источников питания из-за неэффективности, вызванной высокой рассеиваемой мощностью и потерями в последовательном резисторе.
Кредит изображения
Термисторы NTC
В этом методе используется резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), включенный последовательно с линией ввода питания.
При температуре окружающей среды устройство NTC демонстрирует высокое сопротивление, при включении питания высокое сопротивление ограничивает величину пускового тока, протекающего в цепи.По мере протекания тока температура термистора увеличивается, что значительно снижает сопротивление. Он стабилизируется на уровне менее одного Ом и может позволить установившемуся току течь в цепь.
Параллельный электронный переключатель
Использование электронного переключателя или реле параллельно термисторам или резистору. Текущее ограничивающее устройство обеспечивает высокое сопротивление при запуске, после чего включается переключатель для короткого замыкания устройства. Этот метод гарантирует, что термистор может охладиться до своего начального сопротивления и быть готовым к защите от последующего скачка напряжения в случае сбоя и возобновления подачи электроэнергии, или когда кто-то выключает оборудование, а затем немедленно включает его.
Активные цепи
Активная схема состоит из резисторов, транзисторов, симисторов или тиристоров и схемы управления для управления переключающим устройством. Они подходят для приложений, требующих возможности горячего перезапуска.
Выбор метода защиты зависит от частоты пусковых токов, стоимости, уровня мощности оборудования, ожидаемой надежности и производительности. Термистор NTC широко используется в качестве ограничивающего устройства и предпочтителен из-за его простой конструкции и низкой стоимости по сравнению с активной схемой, однако у него есть некоторые недостатки, которые делают его непригодным для использования в экстремальных погодных условиях или для чувствительных приложений.
Факторы, учитываемые при проектировании для ограничения пускового тока.
- Значение емкости нагрузки
- Установленный ток
- Температура окружающей среды
- Напряжение питания
- Требуемый ток Снижение пускового тока
Функция плавного пуска, источники питания с низким пусковым током
Блок питания ATX, 300 Вт, 2U, 48 В постоянного токаБлок питания DC-DC ATX мощностью 160 Вт, PS2 — SDD-160-12
Что такое пусковой ток и как его ограничить?
Пусковой ток — это максимальный ток, потребляемый электрической цепью в момент 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 автоматического выключателя. Пусковой ток обычно появляется во всех устройствах, где присутствует магнитный сердечник, таких как трансформаторы, промышленные двигатели и т. Д. Пусковой ток также известен как Входной импульсный ток или Импульсный ток при включении .
Почему появляется пусковой ток?Существует ряд факторов, вызывающих пусковой ток.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 из диапазона
- Выше номинального значения цепи или устройства
Некоторые примеры возникновения пускового тока:
- Лампа накаливания
- Запуск асинхронного двигателя
- Трансформатор
- Включение источников питания на базе SMPS
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 выключателя трансформатора.
Величина пускового тока зависит от точки 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 двигателейПодобно трансформатору, асинхронный двигатель не имеет 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 приведенной ниже диаграмме 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 называют пусковым током, может повредить электрическую систему, а начальный высокий крутящий момент может повлиять на механическую систему двигателя.Если мы уменьшим начальное значение напряжения на 50%, то 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 катушек индуктивности, 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, находящиеся в электронной схеме, 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 проектировании 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 представляет собой пассивное устройство . работает как электрический резистор, сопротивление которого очень велико 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 системе. Поскольку ток течет 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 стоят 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, всаднику нужно 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.
Существует ряд доступных токоизмерительных клещей (мультиметров) для измерения пускового тока . Как вы можете использовать токоизмерительные клещи Fluke 376 FC True-RMS для измерения пускового тока. Иногда пусковой ток показывает значение, превышающее номинальное значение автоматического выключателя, но, тем не менее, выключатель не срабатывает. Причина этого в том, что автоматический выключатель работает по кривой зависимости тока от времени / с, как если бы вы использовали автоматический выключатель на 10 ампер, поэтому пусковой ток, превышающий 10 ампер, должен проходить через автоматический выключатель дольше номинального времени. из этого.
Для измерения пускового тока выполните следующие шаги:
- Тестируемое устройство необходимо сначала выключить
- Поверните циферблат и установите знак Hz-Ã
- Поместите токоведущий провод в зажим или используйте щуп, подключенный к токоизмерительным клещам
- Нажмите кнопку пускового тока на токоизмерительных клещах, как показано на изображении выше
- Включите прибор, на дисплее измерителя появится значение пускового тока.
Пусковой ток трансформатора: расчет и теория
Когда трансформатор включается с первичной стороны, при этом его вторичная цепь остается разомкнутой, он действует как простая индуктивность.Когда силовой трансформатор работает нормально, магнитный поток, создаваемый в сердечнике, находится в квадратуре с приложенным напряжением, как показано на рисунке ниже.
Волна магнитного потока достигнет своего максимального значения, 1/4 цикла или угла π / 2 позже, достигнув максимального значения волны напряжения. Согласно волнам, показанным на рисунке ниже, в момент, когда напряжение равно нулю, соответствующее установившееся значение потока должно быть отрицательным максимумом (то есть минимальным значением).
Но практически невозможно получить магнитный поток в момент включения питания трансформатора.Это связано с тем, что перед включением питания поток не будет связан с сердечником.
Установившееся значение потока не достигается мгновенно. Хотя, с нашей точки зрения, это очень быстро — на это требуется ненулевое количество времени. Скорость этого процесса зависит от того, насколько быстро цепь может забирать энергию.
Это связано с тем, что скорость передачи энергии в цепь не может быть бесконечной. Таким образом, магнитный поток в сердечнике также будет начинаться с нулевого значения во время включения трансформатора.Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея индуцированное на обмотке напряжение определяется как e = dφ / dt. Где φ — поток в сердечнике. Следовательно, магнитный поток будет интегралом волны напряжения, который можно рассчитать по следующей формуле:
Если трансформатор включается в момент нулевого напряжения, волна магнитного потока инициируется из того же источника, что и форма волны напряжения, значение магнитного потока в конце первого полупериода формы волны напряжения можно рассчитать с помощью:
Где φ м — максимальное значение установившегося потока.Сердечник трансформатора обычно насыщается чуть выше максимального установившегося значения магнитного потока. Но в нашем примере при включении трансформатора максимальное значение магнитного потока подскочит, чтобы удвоить его максимальное значение в установившемся режиме.
После достижения максимального значения магнитного потока в установившемся режиме сердечник насыщается, и ток, необходимый для создания остального магнитного потока, очень высок. Таким образом, первичная обмотка трансформатора потребляет очень высокий пиковый ток от источника. Это известно как пусковой ток трансформатора , или , бросок тока намагничивания трансформатора.
Пусковой ток намагничивания в трансформаторе — это ток, который подавляется трансформатором во время подачи питания на трансформатор. Этот ток носит временный характер и существует в течение нескольких миллисекунд. Пусковой ток может быть до 10 раз выше номинального тока трансформатора.
Несмотря на то, что величина пускового тока настолько велика, он, как правило, не вызывает постоянного повреждения трансформатора, поскольку существует в течение очень короткого времени. Но все же пусковой ток в силовом трансформаторе представляет собой проблему, потому что он мешает работе цепей, поскольку они предназначены для работы.
Некоторые эффекты высокого броска тока включают в себя сбои в работе предохранителя или прерывателя, а также искрение и выход из строя компонентов первичной цепи, таких как переключатели. Высокий пусковой ток намагничивания в трансформаторе также требует увеличения номинала предохранителей или автоматических выключателей. Еще один побочный эффект высокого броска тока — возврат шума и искажений в сеть.
Видео о пусковом токе трансформатора
Что такое пусковой ток трансформатора? Определение и объяснение
Определение : Пусковой ток трансформатора — это максимальный мгновенный ток, потребляемый первичной обмоткой трансформатора при разомкнутой цепи вторичной обмотки.Пусковой ток не вызывает постоянного повреждения, но вызывает нежелательное переключение в автоматическом выключателе трансформатора. Во время броска тока максимальное значение, достигаемое потоком, более чем в два раза превышает нормальный поток.
Пусть напряжение синусоидальное
В 1 применяется к трансформатору, вторичная обмотка которого разомкнута. Здесь α угол синусоиды напряжения при t = 0. Предположим, что потерями в сердечнике и сопротивлением первичной обмотки пренебречь, тогда где T 1 — количество витков, а Φ — магнитный поток в сердечнике.В установившемся состоянии
Из уравнения (1) и уравнения (2) получаем,
Из уравнений (3) и (4)
Интегрирование уравнения (5) дает
Где Φ c — константа или интегрирование, которое следует найти из начальных условий при t = 0. Считается, что, когда трансформатор в последний раз отключался от линии питания, небольшой остаточный магнитный поток Φ r оставался в сердечнике. Таким образом, при t = 0 Φ = Φ r .
Подставляя это значение в уравнение (6), получаем
Уравнение (6) становится
.Уравнение (8) показывает, что поток состоит из двух составляющих: составляющей установившегося состояния Φ ss и переходной составляющей Φ c .Величина переходной составляющей
Φ c является функцией α, где α — момент включения трансформатора на питание. Если трансформатор включен при α = 0, то cosα = 1.
При этом условии
При ωt = π,
Таким образом, поток сердечника достигает максимального значения потока, равного (2φ м + φ r ), что более чем вдвое превышает нормальный поток. Это известно как двойное действие. Из-за этого двойного эффекта ядро переходит в глубокое насыщение.Ток намагничивания, необходимый для создания такого большого потока в сердечнике, может в десять раз превышать нормальный ток намагничивания.
Иногда действующее значение тока намагничивания превышает номинальный первичный ток трансформатора. Этот ток может создавать электромагнитную силу, которая примерно в двадцать пять раз превышает нормальную величину. Поэтому обмотка трансформатора сильно скреплена. Неправильная работа защитных устройств, например, неоправданное срабатывание реле, кратковременные большие падения напряжения и сильное гудение из-за магнитострикции сердечника.
Чтобы не было переходного пускового тока, Φ c должен быть равен нулю.
Так как Φ r обычно очень мала, cosα ≅ 0 и α ≅ nπ / 2
Другими словами, если трансформатор подключен к линии питания вблизи положительного или отрицательного максимального напряжения, пусковой ток будет минимизирован. Но обычно нецелесообразно подключать трансформатор в заранее определенное время в цикле напряжения
.Определение, схема и ее измерение
Пусковой ток — это не что иное, как входной ток или ток заблокированного ротора, и он будет увеличиваться по мере старения устройства.Чтобы определить его в более простой форме, после включения любого электрического прибора большой ток, который превышает значение установившегося тока, называется пусковым током. Это вызвано множеством факторов. При включении питания разделительные конденсаторы заряжаются большим током. На этой диаграмме мы можем четко видеть пусковой ток. Он показывает, как течет текущий сигнал при включении питания. При включении питания текущее значение достигает пикового значения тока, которое превышает значение тока в установившемся режиме.Когда установившееся значение стабилизируется, текущее значение уменьшается. Как указано на диаграмме, перед достижением установившегося значения используется пусковой ток. В этой статье обсуждается обзор того, что такое пусковой ток, и его работа.
Измерение пускового тока
Счетчики, имеющие кнопку включения, могут легко измерить этот ток. В основном электронные устройства состоят из индуктивных или емкостных компонентов, которые вызывают непропорционально высокий ток при включении устройства.Это может быть ПЛИС или сверлильный станок, для устройств требуется пусковой ток. Для правильного проектирования схемы требуется правильное определение или измерение этого тока.
Анализатор мощности R & S®HMC8015 обеспечивает обработку и сбор сигналов в реальном времени, а также динамический диапазон сигнала. Этот конкретный анализатор мощности даст точные и быстрые результаты. Диапазон измерения внутреннего тока может варьироваться от 15 мА до 60 А. Анализатор мощности R & S®HMC8015 обеспечивает дополнительный вход датчика для расширенных измерений тока, чем нормальный диапазон.Для отображения меньших диапазонов тока вход объединен с внешним резистором считывания тока. Для отображения больших токов вход объединен с токоизмерительными датчиками
.Если нам требуется максимальный ток, численное значение дает прямой результат. Пик IP — это отображаемое пиковое значение. Ручные настройки должны быть необходимы, чтобы текущий диапазон соответствовал ожидаемому току с помощью кнопки увеличения диапазона. Удерживая нижнюю часть диапазона вниз, вы активируете режим автоматического выбора диапазона. Для точного анализа срабатывания при включении имеется обзор бросков тока.
Принципиальная схемаСхема цепи пускового тока показана ниже. Цепь, которая используется для ограничения этого типа тока для защиты компонентов и предохранителей, представляет собой ограничитель пускового тока. Для ограничения этого тока используются в основном постоянные резисторы и термисторы с отрицательным температурным коэффициентом.
Цепь ограничителя пускового тока- Эти термисторы с отрицательным температурным коэффициентом больше, чем термисторы обычного типа, и специально разработаны для силовых приложений.Эти термисторы с отрицательным температурным коэффициентом изначально обеспечивают более высокое сопротивление для предотвращения протекания большого тока. Эти термисторы обычно имеют форму диска, а их мощность пропорциональна размеру и имеет форму диска с радиальными выводами с каждой стороны.
- Постоянные резисторы — еще один источник ограничения пускового тока. Одним из недостатков постоянных резисторов является их меньший КПД, поэтому они предпочтительнее для схем с меньшей мощностью. Преимущество постоянных резисторов перед термисторами — невысокая стоимость
Пусковой ток в зависимости от пускового тока
Это не что иное, как переходный процесс, который протекает в первом цикле для создания магнитного поля на железе.После установления магнитного поля ток будет иметь установившийся пусковой ток до тех пор, пока двигатель не достигнет полной скорости. Этот ток представляет собой чисто резистивный ток, о котором заботится сопротивление обмоток постоянному току. Этот пусковой ток обычно выше, и при использовании пускового реле звезда-треугольник более высокий уровень может быть уменьшен
Как ограничить скачки пускового тока?
Термисторы PTC обеспечивают надежную защиту от коротких замыканий и бросков тока в различных сложных условиях температуры и мощности.Эти термисторы обеспечивают точное измерение и контроль температуры.
При включении источников питания могут возникать всплески электрического тока. Эти несоответствующие токи могут повредить компоненты источника питания, а также другие компоненты, которые получают электрический ток, поэтому необходимы меры для защиты компонентов от проблем.
В основном используются один или два подхода для контроля этих повреждений.
- Один из них — это пассивное ограничение пускового тока, в котором используется пассивное устройство защиты от пускового тока.
- Другой — активное ограничение пускового тока, в котором используется активная схема байпаса.
Какой тип ограничения тока следует использовать, зависит от различных переменных, таких как номинальная мощность, частота, диапазон рабочих температур, а также требования к стоимости системы.
Пусковой ток трансформатора
Максимальный мгновенный ток, потребляемый первичной обмоткой трансформатора, в то время как вторичная обмотка трансформатора разомкнута, называется пусковым током трансформатора.Несмотря на то, что постоянный отказ не вызван этим током, он может вызвать нежелательное переключение в цепи в трансформаторе.
Трансформатор потребляет пусковой ток, превышающий ток насыщения в момент включения питания. На магнитные свойства сердечника влияет пусковой ток. Его величина зависит от конкретной точки на волне переменного тока при включении преобразователя. Волна переменного тока при прохождении через нулевое значение, потребляемый ток достигнет высокого уровня и превысит ток насыщения
.Пусковой ток конденсатора
При фильтрации цепи управления мощностью используется много конденсаторов.Эти конденсаторы могут быть разных типов, например, алюминиево-полимерные и танталовые. Во время нормальной работы пульсирующий ток не будет вызывать никаких эффектов, но сначала, когда цепь подключена с конденсаторами батареи, будет вести себя как короткое замыкание, которое потребляет высокий пусковой ток, превышающий пульсирующий ток
Пусковой ток тороидального трансформатора
Тороидальные трансформаторы изготовлены из кольцевых сердечников для некоторых низкочастотных применений, и эти трансформаторы примерно на 40% легче по сравнению с трансформаторами E-I.Эта тороидальная технология очень эффективна по сравнению с трансформаторами с многослойным сердечником из-за наличия обмоток и сердечника. Иногда пусковой ток тороидального трансформатора может вызвать некоторые повреждения при неправильном управлении. Пусковой ток также отключает автоматические выключатели, может повредить предохранители и даже привести к сбою всей работы трансформатора.
Как уменьшить пусковой ток двигателя постоянного тока?
Когда двигатель постоянного тока включен, мгновенный входной ток потребляется двигателем, и бросок в двигателе постоянного тока является максимальным.Ограничение этого тока важно для ограничения повреждения двигателя постоянного тока. В двигателе постоянного тока статор используется для преобразования электрической энергии в механическую, а ротор вызывает механическое вращение.
Таким образом, это все о пусковом токе, цепи ограничителя тока, его работе и способах ограничения скачков. Вот вам вопрос, какой пусковой ток?
Общие сведения о кривых отключения — c3controls
ВведениеКривые отключения, также известные как кривые времени и тока, могут быть пугающей темой.Цель этой короткой статьи — познакомить вас с концепцией кривых срабатывания и объяснить, как их читать и понимать.
Что такое UL?Underwriters Laboratories (UL) была основана в 1894 году как Бюро андеррайтеров по электротехнике, бюро Национального совета андеррайтеров. UL была основана в первую очередь для проведения независимых испытаний и сертификации электротехнической продукции на пожарную безопасность. Эти продукты включают устройства защиты цепей, обсуждаемые в этой статье.
Устройства защиты цепейЗащита цепей используется для защиты проводов и электрического оборудования от повреждений в случае электрической перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю. Грозы, перегрузка розеток или внезапный скачок напряжения могут привести к возникновению опасной ситуации, которая может привести к пожару, повреждению оборудования или травмам. Защита цепи предназначена для устранения этого риска до того, как он возникнет, путем отключения питания цепи.
Что такое кривая отключения?Проще говоря, кривая срабатывания — это графическое представление ожидаемого поведения устройства защиты цепи. Устройства защиты цепей бывают разных видов, включая предохранители, миниатюрные автоматические выключатели, автоматические выключатели в литом корпусе, дополнительные устройства защиты, автоматические выключатели для защиты двигателя, реле перегрузки, электронные предохранители и воздушные автоматические выключатели.
Кривые отключения отображают время отключения устройств максимального тока в зависимости от заданного уровня тока.Они предоставляются производителями устройств защиты цепей, чтобы помочь пользователям выбрать устройства, которые обеспечивают надлежащую защиту и производительность оборудования, избегая при этом ложных срабатываний.
Различные типы кривых срабатывания Зачем нужны разные кривые срабатывания?Автоматические выключатели должны срабатывать достаточно быстро, чтобы избежать отказа оборудования или проводки, но не настолько быстро, чтобы давать ложные или ложные срабатывания.
Во избежание ложных срабатываний автоматические выключатели должны иметь соответствующие размеры для компенсации пускового тока.NEMA определяет мгновенный пиковый бросок тока как — мгновенный переходный процесс по току, который возникает сразу (в пределах половины цикла переменного тока) после замыкания контакта .
Пусковой ток — это то, что заставляет свет в доме тускнеть, когда запускается двигатель, например, на сушилке для одежды или пылесосе.
На рисунке 2 (ниже) показан пример пускового тока для двигателя переменного тока.
Как видно из графика, пусковой ток, вызванный включением двигателя, составляет 30А. Он намного выше, чем рабочий или установившийся ток.Пусковой ток достигает пика, а затем начинает спадать по мере раскрутки двигателя.
Нам нужны разные кривые отключения, чтобы сбалансировать правильную величину максимальной токовой защиты и оптимальную работу машины. Выбор автоматического выключателя с кривой срабатывания, которая срабатывает слишком рано, может привести к ложному срабатыванию. Выбор автоматического выключателя, который срабатывает слишком поздно, может привести к катастрофическому повреждению машины и кабелей.
Как работает MCB?Чтобы понять кривую срабатывания, полезно понять, как работает миниатюрный автоматический выключатель или устройство защиты от перегрузки по току.На рисунке 3 ниже показан вид изнутри миниатюрного автоматического выключателя (MCB).
Как с биметаллической полосой (2), так и с магнитной катушкой / соленоидом (6), миниатюрный автоматический выключатель может представлять собой два отдельных типа устройства защиты цепи в одном. Биметаллическая полоса обеспечивает защиту от перегрузки в ответ на меньшие сверхтоки, обычно в 10 раз превышающие рабочий ток. Металлическая полоса состоит из двух сформированных вместе полос разных металлов, которые расширяются с разной скоростью при нагревании.В случае перегрузки биметаллическая полоса изгибается, и это движение приводит в действие механизм отключения и размыкает (размыкает) цепь. Полоса преобразует изменение температуры в механическое смещение.
Магнитная катушка или соленоид (6) реагирует на быстрые, более высокие токи перегрузки, вызванные короткими замыканиями, обычно более чем в 10 раз превышающими рабочий ток — до десятков или сотен тысяч ампер. Сильный ток вызывает магнитное поле, создаваемое катушкой, быстро перемещая внутренний поршень (в течение микросекунд), чтобы сработать исполнительный механизм и разорвать цепь.
Кривая отключенияРисунок 4 (ниже) представляет собой график кривой отключения.
- Ось X представляет кратный рабочий ток автоматического выключателя.
- Ось Y представляет время отключения. Логарифмическая шкала используется для отображения времени от 0,001 секунды до 10,000 секунд (2,77 часа) при кратном рабочем токе.
На Рисунке 5 (ниже) показана кривая отключения B, наложенная на график. Три основных компонента кривой отключения:
- Кривая отключения по температуре.Это кривая срабатывания биметаллической ленты, которая рассчитана на более медленные сверхтоки, чтобы учесть пик / запуск, как описано выше.
- Кривая магнитного срабатывания. Это кривая срабатывания катушки или соленоида. Он разработан, чтобы быстро реагировать на большие перегрузки по току, например, на короткое замыкание.
- Идеальная кривая срабатывания. Эта кривая показывает желаемую кривую срабатывания биметаллической полосы. Из-за органической природы биметаллической полосы и меняющихся условий окружающей среды трудно точно предсказать точную точку срабатывания.
На рисунке 6 (ниже) показано, как внутренние компоненты MCB соотносятся с кривой отключения.
В верхней части диаграммы показана кривая теплового отключения биметаллической ленты. Он говорит нам, что при 1,5-кратном номинальном токе самое быстрое срабатывание автоматического выключателя составляет сорок секунд (1). Сорок секунд при 2-кратном номинальном токе — это самое медленное срабатывание автоматического выключателя (2).
Нижняя часть таблицы предназначена для магнитного отключения катушки / соленоида; 0.02–2,5 секунды при 3-кратном номинальном токе — это самое быстрое срабатывание автоматического выключателя (3). Такая же продолжительность, от 0,02 до 2,5 секунд, при 5-кратном номинальном токе, является наибольшей продолжительностью срабатывания автоматического выключателя (4).
Зона, заштрихованная между ними, — это зона срабатывания.
ВАЖНО: Кривые отключения представляют собой прогнозируемое поведение автоматического выключателя в холодном состоянии (температура окружающей среды). Холодное состояние — это когда биметаллическая полоса находится в пределах указанной для выключателя рабочей температуры окружающей среды.Если выключатель недавно испытал тепловое срабатывание и не остыл до температуры окружающей среды, он может сработать раньше.
Собираем все вместеНа рисунке 7 (ниже) эти концепции представлены в более ясной картине.
Обратите особое внимание на Зону срабатывания, в которой выключатель может сработать, а может и не сработать. Думайте об этом как о кошачьем районе Шредингера. В пределах зоны до тех пор, пока не произойдет событие перегрузки по току, мы не знаем точно, когда / если выключатель сработает (кот Шредингера = мертв) или выключатель не сработает (кот Шредингера = жив).
Теперь, когда мы собрали все вместе, становится ясно, что выбор автоматического выключателя на 10 А, кривая B может привести к ложным срабатываниям, поскольку выключатель входит в зону срабатывания при 30 А. (См. Рис. 8 ниже.) D Прерыватели кривой — наиболее распространенный выбор для электродвигателей, хотя иногда можно выбрать прерыватель кривой С для приложений, которые имеют смешанные нагрузки в одной цепи.
Три наиболее распространенных кривых срабатывания для миниатюрных автоматических выключателей — это B, C и D. Поместив все три на одну диаграмму (рисунок 9, ниже), мы можем увидеть, насколько тепловые части кривых похожи друг на друга, но есть различия в том, как работает магнитная характеристика (катушка / соленоид) и, следовательно, автоматический выключатель.
Вкратце:Защита цепей используется для защиты проводов и электрического оборудования от повреждений в случае электрической перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю. Грозы, перегрузка розеток или внезапный скачок напряжения могут привести к возникновению опасной ситуации, которая может привести к пожару, повреждению оборудования или травмам. Защита цепи предназначена для устранения этого риска до того, как он возникнет, путем отключения питания цепи.
- Устройства защиты цепей включают предохранители, автоматические выключатели, автоматические выключатели в литом корпусе, дополнительные устройства защиты, автоматические выключатели для защиты двигателя, реле перегрузки, электронные предохранители и воздушные автоматические выключатели.
- Кривые отключения предсказывают поведение устройств защиты цепей как в более медленных, меньших условиях перегрузки по току, так и в более высоких и более быстрых условиях перегрузки по току.
- Выбор правильной кривой срабатывания для вашего приложения обеспечивает надежную защиту цепи, ограничивая при этом ложные срабатывания или ложные срабатывания.
Этот документ представляет собой краткий обзор кривых срабатывания. Он не претендует на окончательный ответ по этой теме. Есть еще много чего, что нужно изучить, в том числе другие типы кривых срабатывания и координации выключателя. Изучив основы, можно уверенно подходить к этим темам.
Отказ от ответственности:
Содержимое, представленное в этом техническом документе, предназначено исключительно для общих информационных целей и предоставляется при том понимании, что авторы и издатели не участвуют в предоставлении технических или других профессиональных консультаций или услуг.Инженерная практика определяется обстоятельствами конкретного объекта, уникальными для каждого проекта. Следовательно, любое использование этой информации должно осуществляться только после консультации с квалифицированным и лицензированным специалистом, который может принять во внимание все соответствующие факторы и желаемые результаты. Информация в этом техническом документе была размещена с разумной тщательностью и вниманием. Однако возможно, что некоторая информация в этих официальных документах является неполной, неверной или неприменимой к определенным обстоятельствам или условиям.Мы не несем ответственности за прямые или косвенные убытки, возникшие в результате использования информации, содержащейся в этом техническом документе, или действий на ее основе.
Пусковой ток
Пусковой ток| Elliott Sound Products | Снижение пускового тока |
© 2010, Род Эллиотт (ESP)
Страница Обновлено в ноябре 2020 г.
Указатель статей
Главный указатель
Содержание
Введение
Пусковой ток, который объясняется очень просто, — это ток, потребляемый частью оборудования с электрическим приводом при первой подаче питания.Это может произойти с оборудованием, питающимся от переменного или постоянного тока, и может произойти даже при низком напряжении питания. Теперь есть второй «выпуск» по этой теме — см. Схемы плавного пуска, и он охватывает некоторые области более подробно, чем здесь. Эти двое обмениваются некоторой информацией, но во второй части содержится больше осциллографических снимков некоторых из менее очевидных подходов. Также см. Project 39, который является широко используемым и очень популярным ограничителем броска тока, используемым сотнями клиентов ESP.
По определению, пусковой ток превышает нормальный рабочий ток оборудования, и это отношение может варьироваться от нескольких процентов до многократного рабочего тока.Схема, которая обычно потребляет 1 А из сети, может легко потреблять в 50-100 раз больше, чем при подаче питания, в зависимости от напряжения питания, проводки и других факторов. Для оборудования с питанием от переменного тока максимально возможный пусковой ток также зависит от точного времени включения нагрузки.
В некоторых случаях лучше всего подавать питание, когда сеть находится на максимальном значении (пик среднеквадратичного значения = номинальное напряжение × 1,414), а в других гораздо лучше подавать питание, когда форма волны переменного тока проходит через нулевое напряжение.Трансформаторы с железным сердечником лучше всего работают, когда сеть включается на пике формы волны, в то время как электронные нагрузки (например, выпрямитель, за которым следует фильтрующий конденсатор) предпочитают включать, когда форма волны переменного тока имеет нулевое напряжение.
Это удивительно сложная тема, которая становится более важной, чем когда-либо прежде. Все больше и больше бытовых и промышленных товаров используют импульсные блоки питания, и они варьируются от нескольких ватт до многих сотен ватт.Почти все эти блоки питания потребляют значительную перегрузку по току при включении питания, и почти никто не дает полезной информации в своей документации.
Обратите внимание, что приведенные здесь описания и расчеты относятся к сети 230 В 50 Гц. Это номинальная стоимость для Австралии и Европы, а также для многих других стран. другие страны. В США и Канаде, а также в некоторых других странах используется 120 В 60 Гц. Это не проблема — все формулы можно пересчитать при любом подходящем напряжении. Для большинства примеров частота (более или менее) несущественна.
Невозможно предоставить много деталей для каждого примера, поэтому во многих случаях может потребоваться значительный объем тестирования или базовых знаний, прежде чем вы сможете использовать информацию здесь. Кроме того, поставщики компонентов не всегда предоставляют информацию одинаково, и некоторая информация, включенная одним поставщиком, опускается другими. Иногда это может затруднить выбор.
| ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: В этой статье описывается схема, которая напрямую подключена к сети переменного тока, и контакт с любой частью схемы может привести к смерти или серьезным травмам. Прочитав этот пункт, вы в явной форме принимаете на себя всю ответственность за любую такую смерть или травму и сохраняете безопасность продуктов Elliott Sound. против судебного разбирательства или судебного преследования, даже если ошибки или упущения в этом предупреждении или в самой статье каким-либо образом способствуют смерти или травме.Все сетевые подключения должны быть выполнены. специалистами с соответствующей квалификацией, и в вашей стране выполнение такой проводки без соответствующей квалификации может считаться правонарушением. Могут применяться серьезные штрафы. |
Хотя эта статья не описывает какие-либо конструкции, она включает в себя измерения, которые являются опасными и могут потребовать специального оборудования для обеспечения безопасности. Если у вас нет необходимого оборудования, пожалуйста, сделайте , а не , пытаясь выполнить любое из показанных измерений.Никогда не подключайте щупы осциллографа к электросети, так как возможно повреждение осциллографа. Ни при каких обстоятельствах нельзя эксплуатировать осциллограф без защитного заземления через сетевой шнур.
Все измерения тока проводились с использованием мониторов тока Project 139A и / или Project 139, которые гарантируют отсутствие необходимости в прямом подключении к сети. Переключение при переходе через нуль и пиковой форме волны переменного тока было выполнено с помощью специального тестового устройства, которое я разработал и построил специально для оценки пускового тока на различных устройствах.
1 — Что такое пусковой ток?
Пусковой ток также иногда называют импульсным током, и, как отмечалось выше, он всегда превышает нормальный рабочий ток оборудования. Отношение пускового тока к нормальному току полной нагрузки может быть в 5–100 раз больше. Часть оборудования, которая потребляет 1 А при нормальной полной нагрузке, может на короткое время потреблять от 5 до 100 А при первом включении питания.
Этот скачок тока может вызвать повреждение компонентов и / или выход из строя самого оборудования, перегоревшие предохранители, срабатывание автоматических выключателей и может серьезно ограничить количество устройств, подключенных к общему источнику питания.Все следующие нагрузки будут (или могут) иметь значительный пусковой ток, хотя и по очень разным причинам …
- Лампы накаливания с вольфрамовой нитью (питание от переменного или постоянного тока, любое напряжение)
- Лампы люминесцентные и газоразрядные прочие (включая компактные люминесцентные)
- Трансформаторы силовые, особенно тороидальные, на 500 ВА и более
- Источники питания, которые получают переменный ток низкого напряжения от трансформатора
- Электронные блоки питания, обычно используемые для персональных компьютеров, настенных принадлежностей и т. Д.
- Электронные блоки питания с активной коррекцией коэффициента мощности (PFC)
- Электродвигатели всех типов с наибольшими проблемами при запуске под нагрузкой из состояния покоя
- Компьютерные мониторы и ТВ-приемники на ЭЛТ. Пусковой бросок преднамеренно создан для работы катушки (катушек) размагничивания — теперь они устарели.
Приведенный выше список охватывает очень много продуктов, а с учетом того, что современная электроника проникает почти во все предметы домашнего обихода и промышленности, он фактически охватывает практически все доступные продукты.Немногие современные продукты освобождены от пускового тока — по крайней мере, до некоторой степени. Некоторые из самых основных предметов, которые мы используем, вообще не имеют проблем с пусковым током — в большинстве из них используются нагревательные катушки, сделанные из нихрома (никель-хромовая резистивная проволока) или аналогичных. Текущее изменение между холодной и полной температурой, как правило, довольно мало. Это относится к вентиляторным, колонным и большинству лучистых обогревателей, тостерам и электрическим водонагревателям. За исключением этих нескольких продуктов, почти все остальное будет иметь значительный пусковой ток.
В некоторых случаях пусковой ток можно игнорировать, потому что он сравнительно небольшой и / или очень короткий. Некоторые продукты могут потреблять только удвоенный нормальный рабочий ток в течение нескольких сетевых циклов, в то время как другие могут потреблять в 10, 50 или 100 раз больше обычного тока, но в течение очень короткого времени (часто всего несколько миллисекунд). Некоторые продукты могут потреблять ток, во много раз превышающий нормальный, в течение продолжительного периода — например, электродвигатели с большой пусковой нагрузкой или блоки питания с очень большими батареями конденсаторов.
2 — Лампы накаливания и другие лампы
Хотя они запрещены (декретом или скрытно) во всем мире, все еще используется много ламп накаливания, и это не прекратится в ближайшее время. Известно, что большинство традиционных ламп накаливания выходят из строя в момент включения. Это происходит по двум причинам: нить накала холодная, поэтому ее сопротивление намного ниже, чем обычно, а тепловой удар может вызвать трещину.
При подаче питания происходит сильный «скачок» тока, наряду с тепловым ударом и быстрым расширением вольфрама.Первоначально это не влияет на лампу, но по мере старения нить накала становится все тоньше и хрупче, пока однажды не сломается при включении. Для очень больших ламп, используемых для театрального освещения (помимо прочего), решение состоит в том, чтобы предварительно нагреть нить — достаточно мощности, чтобы она оставалась тускло-красной. Полная мощность почти никогда не подается мгновенно — она увеличивается, поэтому лампа кажется очень быстро достигает полной яркости, но это простой трюк, который работает, потому что реакция наших глаз довольно медленная.
Холодостойкость вольфрамовой нити обычно составляет от 1/12 до 1/16 от сопротивления в горячем состоянии. Исходя из этого, можно было ожидать, что начальный пусковой ток для холодной нити накала будет в 12–16 раз больше тока при номинальной мощности. Фактический начальный пусковой ток обычно ограничен некоторым меньшим значением импедансом внешней цепи, а также зависит от положения на кривой переменного тока, к которому приложено напряжение.
Я измерил холодное сопротивление лампы с отражателем мощностью 100 Вт при 41 Ом, а при 230 В (при условии, что указанная мощность верна) сопротивление будет около 530 Ом — соотношение 12.9: 1 и удобно в рамках приведенного выше эмпирического правила.
Время затухания начального пускового тока до номинального почти полностью определяется тепловой массой нити накала и колеблется от примерно 0,05 секунды в лампах мощностью 15 Вт до примерно 0,4 секунды в лампах мощностью 1500 Вт [1] . Это также зависит от номинального напряжения — лампа 12 В 50 Вт имеет гораздо более толстую (и, следовательно, более прочную) нить накала, чем, например, лампа 230 В 50 Вт. Если лампы накаливания всегда либо гаснут с помощью диммера, либо используют какой-то ограничитель тока, они обычно служат как минимум в два раза дольше, чем те, которые просто включены нормально.
Традиционные люминесцентные лампы (балласт со стальным сердечником и стартер) также потребляют более высокий ток во время цикла включения. Во время процесса запуска на каждом конце трубки есть нити, которые нагреваются, и это потребляет больше тока, чем при нормальной работе. Вопреки тому, что вы иногда слышите, этот пусковой ток обычно в 1,25–1,5 раза больше обычного тока, и , а не лучше оставить люминесцентные лампы включенными, чем выключать их, когда вы выходите из комнаты.Однако постоянное переключение сокращает срок службы лампы, поэтому существует компромисс, который зависит от области применения.
Конденсаторы коррекции коэффициента мощности (PFC)используются параллельно со многими балластами люминесцентных ламп, особенно с теми, которые предназначены для коммерческого / промышленного использования. Это необходимо для минимизации избыточного тока, потребляемого достаточно линейной, но реактивной нагрузкой. При включении питания пусковой ток может быть очень высоким — обычно до 30 А или более в зависимости от точной точки основного цикла при подаче питания! Это во много раз больше рабочего тока конденсатора PFC (определяемого емкостью, напряжением и частотой).
Во многих люминесцентных лампах сейчас используются относительно новые лампы T5, специально разработанные для использования электронных балластов. Даже старые лампы T8 будут давать больше света с высокочастотным электронным балластом, и в конечном итоге мы увидим, что балласт с железным сердечником полностью исчезнет. Электронные версии можно сделать более эффективными, но схемы не прослужат так долго. Некоторая часть достигнутой эффективности будет снова потеряна, когда балласт (или весь фитинг) придется заменить из-за 0 долларов.10 часть вышла из строя.
Многие другие лампы также имеют (часто очень) высокие пусковые токи, но они здесь не рассматриваются.
3 — Коррекция коэффициента мощности
Это настолько важная тема, что необходимы некоторые пояснительные примечания. «Почему так важно знать?» Вы вполне можете спросить. Просто потому, что очень мало современных нагрузок являются резистивными, и коррекция коэффициента мощности (PFC) используется (или будет) использоваться в огромном количестве продуктов. Многие нагрузки, которые в настоящее время имеют мало или совсем не имеют PFC, должны будут работать намного лучше в будущем, и это уже произошло с некоторыми категориями оборудования.Многие цепи PFC потребляют очень высокий пусковой ток при включении. Если вам нужно более подробное объяснение коэффициента мощности, см. Фактор мощности — Реальность.
Коэффициент мощностине совсем понятен многим людям, и даже некоторым инженерам трудно разделить причины низкого коэффициента мощности. Проще говоря, коэффициент мощности — это отношение «реальной» мощности (в ваттах) к «кажущейся» (или мнимой) мощности (в вольт-амперах или ВА). Принято считать (но только частично верным при определенных обстоятельствах), что коэффициент мощности измеряется путем определения фазового угла между напряжением и током (широко известного как CosΦ (косинус Phi — косинус фазового угла).Это сокращенный инженерный метод, и не применяет к любой нагрузке, которая искажает форму сигнала тока (подробнее об этом чуть позже).
Индуктивная нагрузка, такая как ненагруженный трансформатор , будет потреблять ток от сети, но почти не потребляет мощность (обратите внимание, что нагруженный трансформатор передает нагрузку, видимую вторичной обмоткой, обратно в сеть, и обычно это , а не индуктивный). В люминесцентных лампах используется «балласт» — индуктор, включенный последовательно с лампой.Подобные устройства используются и с другими типами разрядного освещения. Для простоты мы будем использовать резистивную нагрузку 100 Ом последовательно с катушкой индуктивности 1H (1 Генри). Напряжение составляет 230 В при 50 Гц, поэтому реактивное сопротивление катушки индуктивности составляет 314 Ом. Полный установившийся ток цепи показан на рисунке 1 как для индуктивной, так и для емкостной секции. Индуктивный ток отстает от приложенного напряжения примерно на 72 °, а емкостной ток опережает напряжение на 90 ° (напряжение не показано, поскольку это затрудняет чтение графика).
Рисунок 1 — Испытательная цепь с осциллограммами напряжения и тока
Без конденсатора (C1) сетевой ток в этой цепи составляет 698 мА (достаточно 700 мА) — полная мощность 161 ВА. Однако мощность, потребляемая нагрузкой (R1), составляет всего 48,7 Вт — 698 мА на 100 Ом. Следовательно, коэффициент мощности (PF) составляет …
PF = P R / P A, где P R — активная мощность, а P A — полная мощность
PF = 48,7 / 161 = 0,3
Это считается очень плохим, потому что энергокомпания и ваша проводка должны обеспечивать полные 700 мА, но только небольшая часть используется с пользой (фактически около 213 мА), и только около 70 В входного напряжения доступно для Нагрузка 100 Ом.Большая часть тока не совпадает по фазе с напряжением и вообще не работает. Этот тип нагрузки очень распространен (фактически, это все индуктивные нагрузки), и его легко исправить, уменьшив индуктивность с помощью параллельного конденсатора. Мошенничество, в котором утверждается, что из-за глупого конденсатора для коррекции коэффициента мощности «двигатели работают холоднее», явно не соответствует действительности — индуктивный ток не изменяется!
Для вышеуказанной схемы необходимая емкость составляет около 9 мкФ, и она потребляет около 650 мА (опять же при 230 В, 50 Гц).Поскольку емкостной и индуктивный токи почти точно на 180 ° не совпадают по фазе друг с другом, реактивные части компенсируются, как показано на графике. В результате генератору требуется только 48,7 Вт, используемые нагрузкой, а ток питания падает до 213 мА — именно то значение, которое необходимо для выработки 48,7 Вт при нагрузке 100 Ом (без учета потерь). Ток, который мы измерили в катушке индуктивности (698 мА) , не изменился на при добавлении конденсатора. Разница в том, что большая часть питается от конденсатора , а не от сети.
Одна из самых больших проблем с понятием коэффициента мощности состоит в том, что многие утверждения не имеют смысла. Приведенный выше пример является показательным случаем — кажется маловероятным, что добавление конденсатора для увеличения тока на самом деле приведет к его падению. Чтобы понять, что происходит, требуется хорошее понимание реактивных нагрузок, фазового сдвига и отмены фаз — даже если некоторые из них могут показаться бессмысленными, это все признанная наука, и она действительно работает. Например, опережающий фазовый угол подразумевает, что ток возникает раньше напряжения, которое вызывает его протекание, и хотя это может показаться невозможным, на практике именно так и происходит.Обычно требуется всего несколько циклов, чтобы установить условия устойчивого состояния, в которых это происходит.
Пусковой ток: Конденсатор разряжается, когда сеть отключена, но при подаче питания крышка кажется близкой к полностью замкнутой в момент включения. Пусковой ток ограничен только сопротивлением сетевой проводки и ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением) конденсатора. Люминесцентным лампам также требуется пусковой ток для нагрева нитей, а это увеличивает пусковой ток.
Где некоторые из старожилов (и не очень старые) получают свои трусики в изгибе, это когда ток нагрузки искажается. На многих форумах утверждалось (ошибочно), что напряжение и ток совпадают по фазе, поэтому коэффициент мощности не является проблемой. Это совершенно неверно — те, кто утверждает, таким образом, забыли, что метод CosΦ является сокращением, а применяется только тогда, когда и напряжение, и ток являются синусоидальными волнами. Также утверждалось (и снова ошибочно), что емкость после мостового выпрямителя создает опережающий коэффициент мощности. Это не так! По определению, реактивная нагрузка возвращает «неиспользованный» ток обратно в сеть, но этого не может произойти из-за диодов. Нелинейные схемы имеют низкий коэффициент мощности из-за искажения формы волны тока, а не , а не из-за фазового сдвига.
Обратите внимание на график ниже, что на самом деле существует «смещение», при котором пик максимального тока происходит немного раньше пика напряжения. Тем не менее, это , а не — ведущий коэффициент мощности, как многие могут утверждать, это просто небольшое смещение в иначе искаженной форме волны и не означает ничего даже немного интересного.
Рисунок 2 — Нелинейная испытательная цепь с осциллограммами напряжения и тока
На рис. 2 показаны испытательная схема и формы сигналов для нелинейной нагрузки. Сейчас они очень распространены, поскольку используются для бесчисленных небольших блоков питания, компьютерных блоков и т. Д. Большинство блоков питания мощностью менее 500 Вт будут использовать эту общую схему. Нагрузкой будет не простой резистор, а импульсный источник питания, используемый для питания оборудования. Обратите внимание, что протекание тока начинается непосредственно перед пиком формы сигнала переменного тока, чтобы «пополнить» частично разряженный колпачок фильтра (C1).Входной ток прекращается сразу после пикового напряжения, поскольку крышка полностью заряжена и разряжается намного медленнее, чем скорость изменения сетевого напряжения.
Мощность, обеспечиваемая приведенной выше схемой, составляет 48 Вт — насколько я мог приблизиться к предыдущему примеру. Входной ток составляет 454 мА, поэтому полная мощность немного превышает 104 ВА. Таким образом, коэффициент мощности (рассчитанный так же, как и выше) составляет 0,46 — опять же, не очень хороший результат. Большинство энергокомпаний предпочитают, чтобы коэффициент мощности составлял 0,8 или выше (идеально — 1).
Большая проблема, с которой мы сталкиваемся с этой схемой, заключается в том, что добавление конденсатора не приносит никакой пользы, равно как и добавление катушки индуктивности.Добавление обоих (так называемая пассивная схема коррекции коэффициента мощности) немного улучшит ситуацию, по сути, действуя как фильтр для уменьшения искажения формы сигнала тока. Пассивные схемы PFC физически большие и дорогие, потому что для них требуются громоздкие компоненты. Вышеупомянутая схема может иметь значительно улучшенный коэффициент мощности (возможно, до 0,8, не становясь слишком громоздким), но необходимые индуктивность и емкость все равно будут довольно большими. В моделировании мне удалось получить коэффициент мощности 0,83, добавив 1.Конденсатор 5 мкФ и катушка индуктивности 100 мГн, но они ни дешевы, ни малы. Индуктор тоже будет довольно тяжелым.
Из-за сильного искажения формы сигнала (которое ненавидят энергетические компании) многие новые импульсные источники питания (особенно мощностью более 500 Вт) используют активную коррекцию коэффициента мощности. Это требует специальной схемы в самом источнике питания, и если все сделано правильно, можно достичь коэффициента мощности не менее 0,95 — я видел некоторые, которые даже лучше. Это не лишено недостатков — больше схем и, следовательно, больше ошибок, и стоимость выше.Эффективность обычно немного ниже из-за необходимости в дополнительных схемах — ни одна схема не является 100% эффективной.
Ожидается, что всем импульсным источникам питания мощностью более 20 Вт в конечном итоге потребуется базовая схема коррекции коэффициента мощности для достижения не менее 0,6 или около того без серьезных искажений формы сигнала тока. Как хорошо известно большинству людей, стоимость электроэнергии постоянно растет, и все, что увеличивает затраты на распространение (например, низкие коэффициенты мощности), перекладывается на потребителя.Влияние схем коррекции коэффициента мощности на пусковой ток описано ниже.
4 — Индуктивный пусковой ток и пусковой ток трансформатора
В то время как лампы накаливания всегда были обычным источником (довольно скромным по современным стандартам) пускового тока, до недавнего времени только двигатели и трансформаторы были другими источниками очень высоких пусковых токов. Трансформатор на 500 ВА вряд ли является гигантом, но он легко способен выдерживать мгновенный ток более 50 А, если это позволяет внешняя цепь.Даже относительно небольшие электродвигатели могут потреблять очень высокие мгновенные токи, а также потреблять ток выше нормального в течение времени, необходимого для их набора скорости.
Это реальная проблема для силовых трансформаторов, используемых для усилителей и источников питания, но она намного хуже, когда задействованы большие распределительные трансформаторы и трансформаторы подстанции. На задействованных уровнях напряжения и мощности простые методы, которые довольно эффективны с небольшими трансформаторами, не могут быть применены без значительных дополнительных затрат и сложности.В конечном итоге все сводится к конструкции трансформаторов, которая явно нетривиальна для распределительных устройств и подстанций. Чтобы свести к минимуму потери (которые могут стать для очень дорогими для ), эти трансформаторы должны быть как можно более эффективными, что, как правило, усугубляет проблемы.
Есть несколько дополнительных сложностей с электродвигателями, которые сами по себе заполнят предмет разумного размера, поэтому я сосредоточусь на трансформаторах. Некоторые факторы для двигателей практически идентичны, но другие слишком сложны, чтобы их можно было объяснить для целей этой статьи.В результате я сконцентрируюсь на трансформаторах, потому что они очень близки и дороги сердцам DIY-людей во всем мире.
Я описал схему плавного пуска трансформатора (см. Проект 39), и она специально разработана для ограничения пускового тока большого трансформатора. Рекомендуется для любых трансмиссий на 500 ВА и более, так как они потребляют очень сильный пусковой ток. Как и для всего, что потребляет намного больше тока при включении, чем во время нормальной работы, максимальный бросок тока определяется (среди прочего) точкой на кривой переменного тока, где подается питание.
Когда мы включаем устройство, в 99% случаев это всего лишь простой выключатель, и нет никакого контроля над точкой подключения питания. Он может подключаться, когда форма сигнала сети проходит через ноль, он может подключаться на самом пике формы волны напряжения. В основном это будет где-то между этими двумя крайностями, и первый частичный (или половинный) цикл может быть положительным или отрицательным. Цепи переменного тока (включая блоки питания с двухполупериодными выпрямителями перед основной схемой) не заботятся о полярности, но они заботятся о мгновенном напряжении.
Трансформаторы и другие индуктивные цепи работают не интуитивно понятным образом. Если питание подается при нулевом напряжении (точка пересечения нуля), это наихудший случай. С увеличением напряжения сердечник насыщается, и пиковый ток ограничивается только одним — сопротивлением цепи. Поскольку тороидальный трансформатор на 500 ВА будет иметь типичное сопротивление первичной обмотки около 4 Ом (обычно менее 2 Ом для стран с напряжением 120 В), пиковый ток в наихудшем случае определяется величиной …
I P = V пик / R
I P = 325/4 = 81A
Сопротивление внешней цепи можно добавить в формулу, но в целом оно вряд ли будет больше 1 Ом в большинстве случаев, поэтому пиковый ток в наихудшем случае все равно составляет около 65 А.Учтите, что трансформатор на 500 ВА при полной нагрузке потребляет немного меньше 2,2 А, поэтому пусковой ток может в 30 раз превышать нормальный ток полной нагрузки. Это значительно хуже, чем у обычной лампы накаливания. Обратите внимание, что обмотка трансформатора никогда не может потреблять больше тока, чем определено законом Ома — обычно он будет меньше, но приведенная выше формула предназначена для наихудшей из возможных ситуаций. Ситуация была бы иной, если бы существовал способ предотвращения насыщения, например использование сердечника, который во много раз больше, чем необходимо, но это явно не вариант из-за размера и стоимости.
Рисунок 3A — Измеренный пусковой ток трансформатора (5A / деление)
Рисунок 3A представляет собой два захвата, объединенные в один, и показывает форму волны пускового тока, захваченного при подаче питания как в точке пересечения нулевого уровня сети, так и на пике. Трансформатор однофазный, типа E-I 200 ВА с сопротивлением первичной обмотки 10,5 Ом. Абсолютный ток наихудшего случая — это просто пиковое значение сетевого напряжения (325 В или 170 В), деленное на сопротивление цепи. Это включает в себя обмотку трансформатора, кабели, сопротивление переключателя и эффективное сопротивление питающей сети.Последний обычно составляет менее 1 Ом, и, учитывая дополнительный Ом для другой проводки, этот трансформатор предположительно может потреблять пик около 28 А. У моего тестера бросков тока также есть некоторое остаточное сопротивление, в первую очередь из-за TRIAC, который используется для переключения. Несмотря на то, что это шунтируется с помощью реле, перед замыканием контактов реле есть время задержки, и это немного снижает измеренный пусковой ток. Совершенно очевидно, что переключение пиков резко снижает пусковой ток с измеренных 19 А до 4 А.
В приведенном выше наихудшем случае броски тока были основаны на пиковом значении формы волны переменного тока, и теоретически это правильно. Однако более реалистичное значение пикового пускового тока достигается при использовании напряжения RMS . Когда мы рассчитываем что-то вроде пускового тока, мы не знаем многих вещей, которые влияют на окончательное значение, включая информацию об используемой стали. Использование среднеквадратичного напряжения обычно дает окончательное значение, которое ближе к результатам измерений. Не очень научный, я знаю, но для небольшого трансформатора (до 1 кВА или около того) ответ, вероятно, будет ближе к реальности и не так страшен.
Всегда лучше замкнуть выключатель на пике входного сетевого напряжения переменного тока. Поскольку ток катушки индуктивности изначально равен нулю (как это было до подачи питания), переключение на пике переменного тока помещает приложенное напряжение и ток катушки индуктивности сразу же (очень близко к), находящимся в квадратуре (то есть при сдвиге фаз на 90 °) с друг с другом. Это сводит к минимуму пусковой ток, что ясно видно на рисунке 3A. Обычно мы не строим сетевые переключатели для этого (это возможно, но не просто), поэтому случайное переключение является нормальным, и всегда на лучше, чем переключение при нулевом напряжении, которое максимизирует бросок каждый раз, когда трансформатор включенный.Пиковые SSR (твердотельные реле) сделаны (или, возможно, были) сделаны, но маловероятно, что вы сможете купить их по разумной цене.
Обратите внимание, что пусковой ток трансформатора является однонаправленным — все импульсы имеют одну полярность до тех пор, пока не исчезнет «событие» броска тока и не будет достигнута нормальная работа. Обычно это занимает от 10 до 100 циклов, в зависимости от трансформатора. Некоторым очень большим трансформаторам, используемым на электрических подстанциях (например), может потребоваться намного больше времени для достижения нормальной работы.Хотя можно ожидать иного, «событие» постоянного тока происходит как при нулевом напряжении, так и при пиковом переключении.
Когда питание подключается к трансформатору на самом пике формы волны переменного напряжения, это (на удивление) намного лучшая альтернатива. Пусковой ток обычно будет довольно низким, обычно менее 1/4 от значения наихудшего случая. Без дополнительных относительно сложных схем невозможно выбрать время подачи питания, поэтому любое положение для пускового тока должно принимать максимально возможное значение — то, которое ограничивается только сопротивлением обмотки (и внешним).
Обратите внимание, что на следующем графике показан только емкостной бросок , , и не учитывается пусковой ток, вызванный трансформатором. Причина этого проста — чрезвычайно сложно смоделировать бросок тока трансформатора — как показано на рисунках 3A и 3C, его легко измерить, хотя при наличии оборудования. Показанный «идеальный» трансформатор не насыщает, а настоящий! Без подходящей испытательной системы он также значительно отличается каждый раз при подаче питания, потому что нет предсказуемого времени в течение сетевого цикла, когда питание подключается или отключается.Пусковой ток может варьироваться от номинального тока полной нагрузки трансформатора до значения, ограниченного только сопротивлением обмотки первичной и внешней проводки.
Это сложный район, который по большей части не охвачен должным образом. Основы пускового тока обычно достаточно хорошо объясняются, но эффекты, когда одновременно присутствует большая нагрузка, в основном покрываются только при прохождении, с трансформатором и емкостным броском чаще всего. раздельно.На самом деле они почти всегда присутствуют одновременно, что значительно усложняет ситуацию. Эффект легко измерить, но он очень полезен. сложнее смоделировать или доказать с помощью нескольких математических формул.
Все становится намного сложнее, когда вторичная обмотка питает выпрямитель, а за ней идет большая батарея конденсаторов фильтра. В худшем случае пусковой ток по-прежнему ограничивается сопротивлением обмотки (и других), но батарея конденсаторов выглядит как короткое замыкание на выходе трансформатора.В зависимости от размера конденсаторов очевидное короткое замыкание может длиться некоторое время. В течение этого периода трансформатор будет сильно перегружен, но это не имеет большого значения. Трансформаторы могут выдерживать огромные перегрузки в течение короткого периода времени без повреждений, и они обычно служат (почти) вечно, даже когда подвергаются таким злоупотреблениям много раз в день.
Рисунок 3B — Трансформатор, питающий выпрямитель и конденсаторы фильтра
Оптимальная точка переключения на форме волны сети находится в точке перехода через нуль для конденсаторной батареи, и это, по-видимому, прямо противоречит требованиям трансформатора по минимальному броску тока.Это применимо только в том случае, если у вас есть источник идеальных трансформаторов, которые, конечно, существуют только в теории (и симуляторах). В действительности, как показано ниже на рисунке 3C, бросок тока трансформатора является доминирующим — «идеальная» точка на кривой переменного тока для подачи питания — это , все еще на пике сети переменного тока , чего вы не ожидали. Из-за отсутствия разумного способа обеспечить подачу питания только на пике напряжения, использование схемы смягчения бросков тока является единственной реальной альтернативой трансформаторным источникам питания.Это может быть термистор (с оговорками) или резистор большой мощности с байпасным контуром. См. Проект 39 для получения подробной информации об испытанном и зарекомендовавшем себя ограничителе пускового тока, который очень эффективен.
Рисунок 3C — Форма кривой пускового тока, входной фильтр конденсатора (5 А / деление)
Рисунок 3C — это снова два снимка осциллографа в одном. Желтая кривая показывает пусковой ток (пик 14,5 А), когда сеть переключается на ноль, а синяя кривая показывает пусковой ток (пик 8,5 А) при переключении при 90 ° (пиковое напряжение сети 325 В).Был использован тот же трансформатор, что и для захвата на Рисунке 3A, но с двухполупериодным выпрямителем (2 диода), конденсатором емкостью 10 000 мкФ и нагрузкой 16 Ом с выходным напряжением ~ 38 В постоянного тока. Очевидно, что переключение пикового напряжения по-прежнему предпочтительнее, и оно показывает гораздо меньший пусковой ток, чем переключение при нулевом напряжении.
Возможно, неожиданно, присутствие нагрузки, которая кажется близкой к короткому замыканию при включении, на самом деле немного укрощает наихудший пусковой ток, а также минимизирует однонаправленный (DC) эффект, наблюдаемый при переключении ненагруженного трансформатора. на.Хотя у меня нет математически доказанного объяснения этому, есть два разных эффекта …
Во-первых, нагрузка снижает индуктивность трансформатора, поэтому он больше не ведет себя как «чистая» индуктивность. Учтите также, что сердечник насыщен в одном направлении, поэтому работа трансформатора затруднена. Полностью насыщенный сердечник не способен обеспечить магнитную связь между обмотками, поэтому эффективная передача энергии между первичной и вторичной обмотками может существовать только тогда, когда сердечник выходит из состояния насыщения входным напряжением переменного тока.Емкостная нагрузка практически не заряжается в течение первого полупериода.
На графике выше видно, что в -секундном полупериоде ток выше, чем при разгрузке трансформатора. Это потому, что шапка сейчас заряжается. Входная мощность в установившемся режиме для сигналов, показанных на Рисунке 3C, составила 120 Вт, а рассчитанный коэффициент мощности составил 0,83 — лучше, чем ожидалось. Общие потери в системе составляют около 30 Вт — выше, чем я ожидал.
Обратите внимание, что эти испытания были выполнены с использованием «обычного» трансформатора для ламинирования E-I.Все пиковые токи будут намного выше с эквивалентным тороидальным трансформатором из-за пониженного сопротивления обмотки, лучшей магнитной цепи и чрезвычайно низкой индуктивности рассеяния, типичной для тороидальных трансформаторов. Однако общие тенденции, описанные выше, все же будут очевидны.
Как видите, после подключения конденсаторной батареи к вторичной обмотке трансформатора (через выпрямитель, конечно), не имеет большого значения, когда подается питание. Достаточно большой пусковой ток будет возникать независимо от точной точки на кривой переменного тока, в которой переключатель замыкается.Предыдущие примеры показывают возможные комбинации, и, как и ожидалось, большая емкость и / или меньшее сопротивление обмотки означает более высокий пиковый ток. Пусковой ток стабилизируется довольно быстро, и через 100 мс он почти исчез, как вы можете видеть на Рисунке 3C. Многое из того, что остается после 4 циклов, — это нормальный ток нагрузки (около 600 мА).
Это ведет к следующей теме …
5 — Емкостный бросок
Огромное количество небольших бытовых приборов в настоящее время используют так называемый «автономный» импульсный источник питания.Это означает, что сетевое напряжение выпрямляется, сглаживается (по крайней мере, до некоторой степени) с помощью электролитического конденсатора, а затем постоянный ток подается на сам импульсный источник питания. Этот тип источника питания можно найти во всем: от компактных люминесцентных ламп до DVD-плееров, зарядных устройств для мобильных (сотовых) телефонов и телевизионных приемников. Они стали поистине повсеместными и используются для работы практически со всеми устройствами с питанием от сети, которым для работы требуется постоянный ток низкого напряжения.
Источники питания большей мощности также очень распространены, они используются в ПК, некоторых микроволновых печах, высокомощном освещении и многих других задачах.Многие из них теперь используют активную коррекцию коэффициента мощности, что делает их гораздо более безопасными для электросети, чем те, у которых вообще нет коррекции коэффициента мощности. Многие из , а не , используют PFC любого типа, и они всегда создают очень недружественную форму тока для сети питания.
Большинство этих источников питания (как с коррекцией коэффициента мощности, так и без нее) имеют высокий пусковой ток, часто намного превышающий все, что мы использовали раньше. Даже маленькие компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) имеют такой высокий пусковой ток, что люди были удивлены тем, что их большое количество не может быть использовано на одном переключателе (или автоматическом выключателе).Типичный КЛЛ может быть рассчитан на 13 Вт и потреблять около 95 мА (при условии, что коэффициент мощности равен 0,6). Теоретически в одной осветительной цепи на 8 А должно быть более 80 таких ламп, но даже при наличии всего 20 невозможно включить их все сразу, не отключив автоматический выключатель.
Как и следовало ожидать, причина в пусковом токе. В некоторых КЛЛ и других небольших источниках питания с аналогичными номиналами используется последовательный плавкий резистор (обычно около 10 Ом), включенный последовательно с сетью, как в качестве (неудачной) попытки ограничить броски тока, так и в качестве меры безопасности (плавкий резистор будет действовать как предохранитель в случае злоупотребления — по крайней мере, мы так думаем).Даже с относительно небольшим конденсатором (22 мкФ — не редкость), в худшем случае пусковой ток может достигать 30 А, и это учитывает импеданс проводки.
Очевидно, что любой источник питания, потребляющий при включении в 315 раз превышающий нормальный рабочий ток, вызовет проблемы. Стандартные автоматические выключатели рассчитаны на пиковые (пусковые) токи, которые примерно в 6-8 раз превышают рабочий ток, поэтому включение всего 2 CFL одновременно и в худший момент теоретически может привести к срабатыванию выключателя на 8A.Обычно этого никогда не происходит, потому что импеданса проводки (как сопротивления, так и реактивного сопротивления) достаточно, чтобы ограничить ток до более разумного максимума. Однако факт остается фактом: по крайней мере теоретически, попытка включить только два или три CFL одновременно может привести к срабатыванию стандартного выключателя на 8A.
Рисунок 4 — Автономный выпрямитель и конденсатор фильтра
На рис. 4 показана типичная схема выпрямителя вместе с осциллограммой. Для большей реалистичности переключатель был замкнут на 0.Через 5 мсек после точки перехода через нуль сигнала переменного тока, когда напряжение поднялось только до 51 В. Как видите, пик по-прежнему составляет чуть менее 11 А и более чем в 100 раз превышает рабочий ток RMS. Обратите внимание, что если питание подается на пике напряжения, а конденсатор и проводка находятся в идеальном состоянии (вообще отсутствует внутреннее сопротивление), ток будет равен 32,5 А в соответствии с законом Ома (пиковое значение 325 В / 10 Ом).
Когда производитель приложил все усилия, чтобы включить активную коррекцию коэффициента мощности, можно ожидать, что пусковой ток будет минимальным, поскольку за выпрямителем нет большого конденсатора (см. Рисунок 5).К сожалению, схема PFC обычно не запускается, пока в конденсаторе большой емкости не будет достаточного заряда. Эта проблема решается с помощью диода (D6), как показано на рисунке, и он полностью проводит при первом включении питания — этот диод используется всегда, но здесь он имеет двойное назначение. Иногда параллельно L1 может быть еще один диод. C1 — это крышка фильтра для контроллера PFC, подключенная через D5 для предотвращения его разрядки, когда форма волны переменного тока падает до нуля вольт.
Рисунок 5 — Упрощенная схема активной коррекции коэффициента мощности [2]
Переключатель и катушка индуктивности образуют высокочастотный импульсный импульсный стабилизатор, а выходное напряжение постоянного тока обычно составляет около 400 В.Однако катушка индуктивности почти не влияет на постоянный ток (или 100/120 Гц), поэтому накопительный конденсатор C2 заряжается непосредственно от сети через L1 и D1. Только после того, как полевой МОП-транзистор (Q1) начинает переключаться на высокой скорости, L1 начинает нормально функционировать — на низких частотах (100 или 120 Гц) он вообще ничего не делает. Подробное объяснение импульсных регуляторов наддува выходит далеко за рамки данной статьи, но достаточно сказать, что это очень распространенная схема.
Значение C2 зависит от ряда факторов, но даже для небольшого источника питания, возможно, 150 Вт или около того, C2 будет около 150 мкФ.Большинство производителей будут использовать термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) для ограничения пускового тока, но нередко они получают ужасно неверное значение. В одном, с которым я недавно столкнулся, использовался термистор на 4 Ом — совершенно бесполезный, и я смог легко измерить пики броска тока 80А.
Этот тип источника питания ведет себя совсем не так, как мы ожидаем от обычных линейных нагрузок. Рабочий ток сети зависит от напряжения, но при увеличении напряжения ток уменьшается! Этого не ожидается, если вы не привыкли работать с импульсными источниками питания (SMPS).В результате источник питания 100 Вт будет потреблять 435 мА при 230 В и 830 мА при 120 В при работе с максимальной входной мощностью (выходная мощность обычно будет примерно на 10% меньше входной мощности из-за неэффективности схемы).
Некоторые из последних источников питания с импульсным режимом, которые я видел, имеют активное ограничение броска тока — электронное устройство плавного пуска, встроенное в источник питания. Это можно сделать несколькими способами, и некоторые основные идеи показаны ниже в разделе 7. Если все сделано правильно, пусковой ток может быть почти полностью устранен, а сетевой ток плавно нарастает до значения полной нагрузки без каких-либо признаков наличия тока. ‘всплеск’.
Сейчас ожидается, что все должно работать в любой точке мира без изменений, поэтому универсальные источники питания (90–260 В переменного тока, входной диапазон 50/60 Гц) являются обычным явлением. К сожалению, это может сделать схему снижения пускового тока гораздо более компромиссным решением, чем это было бы в противном случае.
Хотя термисторы дешевы и эффективны для подавления пускового тока, у них есть ряд серьезных ограничений, которые обсуждаются в следующем разделе.
6 — Пассивное ограничение пускового тока
Одним из простых способов снижения пускового тока до приемлемого значения является использование резистивного компонента.Это должно обеспечить достаточный импеданс при включении, чтобы предотвратить потенциально опасные скачки тока, но не должно напрасно тратить энергию во время нормальной работы. Величина тока, потребляемого в течение первых нескольких миллисекунд, в идеале должна быть не более чем, возможно, вдвое больше обычного рабочего тока, но некоторые импульсные источники питания откажутся запускаться, если напряжение не поднимется выше предварительно установленного нижнего предела в течение определенного периода времени.
Существует множество причин, которые могут ограничивать диапазон выбора пускового тока, но большинство из них являются ограничениями (преднамеренными или иными) в конструкции источника питания.Очень простые источники питания будут пытаться начать работать, как только появится какое-либо напряжение, но могут быть полностью неспособны работать даже после отключения ограничивающего сопротивления, если защита от бросков тока спроектирована неправильно.
В других более сложных конструкциях будут использоваться защитные схемы, предотвращающие работу источника питания, если входное напряжение не достигает заданного минимума и / или не повышается достаточно быстро. В таких случаях может потребоваться более высокий пусковой ток, чем желательно.Ситуация усложняется, когда оборудование «универсальное» — с диапазоном питания 90-260 В переменного тока при 50 или 60 Гц.
Ограничитель броска, который отлично работает при 230 В, может препятствовать запуску источника питания при 120 В, но если он установлен на работу 120 В, пусковой ток при 230 В (или выше) становится чрезмерным. В идеале это должно сигнализировать о том, что сам блок питания требует изменения конструкции, но это может быть невозможно, если используемая интегральная схема PFC имеет собственные ограничения.
В некоторых последних импульсных источниках питания используется схема активного ограничения броска тока, и я видел несколько примеров, в которых пусковой ток отсутствует вообще.Входной ток (относительно) медленно увеличивается от нуля до полного рабочего тока, при этом входной ток никогда не превышает максимальный входной ток нагрузки для источника питания. Активное ограничение броска тока до сих пор было замечено только в источниках питания, которые также имеют активную коррекцию коэффициента мощности, и дополнительная сложность необходима для предотвращения проблем с запуском. Одной из областей, где это становится обычным явлением, является светодиодное освещение, когда многие лампы, вероятно, будут подключены в одну цепь.
6.1 — Термистор Термисторы
с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) (также известные как ограничители перенапряжения) — это распространенный способ уменьшить броски тока. Их легко приобрести у многих производителей и поставщиков, и они хорошо зарекомендовали себя в этой роли.
Существует очень широкий выбор значений и номинальных мощностей, а термистор — это всего лишь отдельный компонент. Больше ничего не нужно … по крайней мере теоретически. Действительно, производители стараются объяснить, что их термистор является наиболее экономичным выбором и что дополнительные детали не требуются.Они могут (или, что более вероятно, не могут) указать на многие недостатки этого простого подхода.
Термисторыимеют номинальное значение от менее 1 Ом до более 200 Ом и имеют номинальный импульсный ток от 1 А до 50 А или более. Задача разработчика — выбрать термистор, который ограничивает пусковой ток до приемлемого значения, обеспечивая при этом нормальное включение источника питания и снижение сопротивления термистора до достаточно низкого значения, чтобы минимизировать потери.
Полезно взглянуть на сокращенную спецификацию того, что можно считать довольно типичным термистором NTC, подходящим для источника питания мощностью около 150-300 Вт в зависимости от напряжения питания (от Ametherm Inc. [3] ).
| Сопротивление | 10 ± 25% |
| Максимальный установившийся ток до 25 ° C | 2 A |
| Макс.рекомендуемая энергия | 10 Дж |
| Фактический сбой энергии | 30 Дж |
| Макс.емкость при 120 В переменного тока | 700 мкФ |
| Макс.емкость при 240 В переменного тока | 135 мкФ |
| Сопротивление при 100% токе | 0.34 Ом |
| Сопротивление при токе 50% | 0,6 Ом |
| Температура тела при максимальном токе | 124 ° C |
Важно отметить, что допустимое отклонение сопротивления очень велико — это характерно для всех термисторов. Ожидать деталей с жесткими допусками — не вариант. Показанные максимальные значения емкости относятся к традиционному конденсаторному входному фильтру после мостового выпрямителя.Предполагается прямое подключение к сети. При номинальном токе сопротивление составляет 0,34 Ом, поэтому рассеиваемая мощность составляет 1,36 Вт, что звучит не так много, но обратите внимание на температуру тела — 124 ° C. Я бы предположил, что оптимальная работа при 1А, где рассеиваемая мощность составляет всего 0,6 Вт, а температура будет несколько ниже.
Хорошо то, что указана энергия всплеска — в приведенном выше случае это 10 Джоулей. Это означает, что он может выдерживать 10 Вт в течение одной секунды или 100 Вт в течение 100 мс. Он также теоретически может обрабатывать 1 кВт за 10 мс или 10 кВт за 1 мс, и, если не указано иное, это не должно вызывать сбоев.Несмотря на то, что имеется некоторая задняя крышка с указанием максимальной емкости, это в значительной степени руководство для конечного пользователя. Исходя из этого, я бы предположил, что 1 кВт на 10 мс, вероятно, будет вполне приемлемым, поскольку это все еще всего 10 Джоулей. Однако будьте осторожны — вероятно, существует столько же способов определения термисторов, сколько производителей, и не все предоставляют информацию в удобной для пользователя форме.
Хотя это довольно распространенное предложение (и используется некоторыми людьми), термисторы сами по себе совершенно бесполезны в любом оборудовании, которое потребляет сильно меняющийся ток во время нормальной работы.Примером могут служить усилители мощности — конечно, трансформатор и крышки фильтра вызовут высокий импульсный ток при включении усилителя, но при низких уровнях прослушивания термистор пропускает через него настолько малый ток, что его сопротивление будет намного выше, чем должно. быть. Это может привести к модуляции напряжения источника питания, и хотя это может немного снизить рассеиваемую мощность выходного транзистора, термистор испытывает постоянную нагрузку — нагрев и охлаждение постоянно, когда работает усилитель.
Термисторыследует использовать отдельно только в тех случаях, когда защищаемое оборудование потребляет относительно постоянную мощность после того, как оно стабилизировалось после первой подачи питания. Хотя термисторы NTC очень удобны, они имеют ряд ограничений.
Они постоянно рассеивают мощность во время работы оборудования и обычно работают при относительно высокой температуре (~ 125 ° C для примера, приведенного в таблице). Это означает, что они должны храниться вдали от чувствительных к температуре деталей (полупроводников, конденсаторов и т. Д.).). Поскольку они нагреваются, это означает, что они рассеивают мощность, что увеличивает тепловую нагрузку внутри шкафов и снижает общую эффективность продукта.
Поскольку термисторы обычно нагреваются для достижения минимального сопротивления, они должны успеть снова остыть между отключением и восстановлением питания. Это может быть невыполнимо, потому что кратковременные отключения электроэнергии довольно распространены во всем мире. Если питание отключено всего на пару секунд, термистор не успеет остыть, а при восстановлении питания почти не будет защиты от броска тока.Большинство производителей NTC предлагают период охлаждения от 30 секунд до пары минут, в зависимости от размера термистора, температуры окружающего воздуха и т. Д.
Термисторы можно использовать, но только если есть байпасная цепь, которая закорачивает их через 150 мс или около того, и это моя рекомендация для любого аудиооборудования.
6.2 — Резистор Производители термисторов
любят указывать на то, что использование термистора NTC намного лучше, чем резистора, потому что они физически меньше для того же поглощения энергии.Хотя это, безусловно, правда, они представляют собой устройства с довольно широким допуском и не подходят там, где приложение может быть предметом строгих спецификаций. Лучшее, на что вы можете надеяться, — это ± 10%, доступное от некоторых поставщиков для некоторого диапазона.
Резисторы(которые в данном случае будут с проволочной обмоткой) являются очень жизнеспособной альтернативой, но они должны иметь какой-либо метод обхода после того, как скачок напряжения прошел и цепь работоспособна. Альтернативы для этого описаны ниже.
Выбор резистора должен производиться на основе максимально допустимого тока, но обычно это значение не указано. В определенной степени опытные инженеры могут оценить допустимый максимум для надежной работы в течение длительного периода, но это всегда переменная величина, которая может измениться, если поставщик резистора изменит конструкцию.
Некоторые резисторы с проволочной обмоткой способны создавать удивительные импульсные токи, в то время как другие, очевидно, эквивалентного размера и номинала, будут немедленно разрушены при первом использовании.Тем не менее, резисторы остаются широко используемым и чрезвычайно надежным средством защиты от пускового тока. При правильном размере и, возможно, параллельном использовании для получения необходимой мощности и стоимости, нет причин, по которым устройство защиты от бросков тока, использующее резисторы, не сможет прослужить дольше оборудования, которое оно защищает.
6.3 — Байпасные системы
Как указано для резисторов, необходимо использовать схему байпаса для удаления последовательного сопротивления из цепи после того, как пройдет импульсный ток. Скромные реле — популярный выбор, потому что они чрезвычайно надежны и доступны практически для любого известного применения.Напряжение на контактах реле незначительно, когда они замкнуты, поэтому потеря мощности контактов близка к нулю. Однако для катушки реле требуется небольшой ток, но для оборудования мощностью менее 1 кВт катушка реле должна потреблять не более 1 Вт.
Другой альтернативой является так называемое «твердотельное реле» (SSR). Обычно они более чувствительны, чем традиционные реле (требуется меньшая мощность возбуждения), но они рассеивают некоторую мощность через переключающий компонент TRIAC или SCR (обычно около 1-2 Вт на каждый ампер постоянного тока).Стоимость обычно значительно выше, чем у традиционных реле, но они используются в некоторых случаях, потому что часто считаются более удобными.
Также возможно сделать твердотельное реле, используя симистор или тиристор, непосредственно управляемый подходящей оптопарой. В любом случае это то, что находится внутри «настоящего» SSR, но создание его из отдельных частей дает гораздо большую гибкость. Общие используемые схемы байпаса показаны ниже, но возможны и другие альтернативы.
Рисунок 6 — Шунтирование резистора / термистора
Многие из основных претензий к термисторам NTC полностью устраняются, если термистор отключен вскоре после подачи питания.Термистор выполняет свою работу, и они полностью рассчитаны на мгновенное рассеивание мощности (в отличие от резисторов). Когда цепь работает нормально, реле замыкает термистор, поэтому ему дают остыть и не нагревают корпус. Это означает, что он готов сразу после отключения питания — время на охлаждение не требуется.
Очень важно, чтобы реле (или другое устройство) очень быстро устраняло замыкание термистора или резистора после отключения питания.В противном случае кратковременное отключение электроэнергии приведет к тому, что все оборудование будет потреблять очень большой импульсный ток при возобновлении подачи электроэнергии. В идеале байпасная цепь должна отключиться в течение нескольких миллисекунд и, конечно, задолго до того, как истечет время задержки источника питания.
Многие источники питания предназначены для продолжения работы и обеспечения выходной мощности до 500 мс или около того после отключения питания от сети. Это предназначено для защиты от потери данных (например) при кратковременном отключении электроэнергии.Расходные материалы общего назначения могут функционировать должным образом только в течение нескольких пропущенных циклов, прежде чем регулируемые напряжения постоянного тока начинают проседать. Время поддержки также зависит от нагрузки — слабонагруженный источник питания будет поддерживать напряжение намного дольше, чем один рабочий при максимальном выходном токе.
При правильном расположении байпаса резисторы и термисторы одинаково подходят для защиты цепи от бросков пускового тока. Преимущество термисторов в том, что они перейдут в состояние с низким сопротивлением, даже если система байпаса не сработает, поэтому в случае неисправности они обычно не будут подвергаться значительному рассеянию мощности и, возможно, разрушаться.
У резисторовнет этого преимущества отказоустойчивости, поэтому может потребоваться добавить плавкий предохранитель для защиты от возгорания. Рассмотрим резистор на 10 Ом, подключенный непосредственно к сети 230 В. Если байпасное реле не работает, рассеиваемая мощность может достигать 5 кВт. Ток будет близок к 23А, поэтому предохранитель (если он установлен!) Должен перегореть, но сначала может выйти из строя резистор. Более высокие значения сопротивления хуже — ток недостаточно высок, чтобы сразу же перегорел предохранитель, но резисторы сильно нагреются и могут вызвать возгорание печатной платы.Обычно я предлагаю сопротивление плавного пуска около 33 Ом последовательно с источником питания. Обычно это происходит в цепи в течение примерно 100 мс, после чего оно блокируется реле (см. Пример проекта 39).
7 — Активное ограничение пускового тока
Электронные блоки питания становятся все более распространенными с каждым днем, но многие из них имеют чрезвычайно высокий пусковой ток. Во всех случаях пиковый входной ток при включении создается за счет заряда конденсатора основного фильтра. В цепи может быть термистор NTC или токоограничивающий резистор, но ни один из них не особенно полезен для поддержания пикового тока на управляемом значении.Обычно это не проблема, когда устройство является одноразовым, например, усилитель, DVD-плеер или даже ПК, потому что наличие очень большого количества устройств в одной цепи ненормально.
С освещением (КЛЛ, люминесцентная лампа с ЭПРА или светодиод) совсем другое дело. Например, потолочная лампа мощностью 50 Вт будет потреблять около 220 мА при 230 В. Это предполагает единичный коэффициент мощности, но фактический ток может достигать 440 мА (коэффициент мощности 0,5). Маловероятно, что коэффициент мощности будет принят во внимание, поэтому, исходя из номинальной мощности и обычного использования цепи 16А в коммерческих помещениях, электрика можно легко обмануть, подумав, что вы могли бы безопасно иметь, может быть, 50 (или больше ) фитинги в одной цепи (всего 2500 Вт, ток чуть меньше 11 А).Однако, если все лампы не имеют очень эффективного ограничителя броска тока и коррекции коэффициента мощности , пиковый ток при включении будет отключать автоматический выключатель каждый раз, когда кто-то пытается включить свет. Без коррекции коэффициента мощности общий ток может достигать 22А — выключатель сработает из-за постоянной перегрузки. Если блок питания рассчитан на мощность более 25 Вт, необходима какая-либо активная система защиты от бросков тока.
Нам нужно изучить пусковой ток наихудшего случая, а затем выяснить, как его можно ограничить до безопасного значения.«Безопасный» в этом контексте означает, что автоматический выключатель не сработает при включении освещения, а только при возникновении неисправности. В общем, должна быть возможность гарантировать, что пусковой ток не более чем в 4-10 раз превышает номинальный рабочий ток, при этом продолжительность броска будет ограничена одним полупериодом (10 мс при 50 Гц, 8,3 мс при 60 Гц). Это удерживает пусковой ток ниже порога срабатывания для большинства типичных выключателей. Однако будет невозможно загрузить цепь до максимума — максимальная рабочая нагрузка может составлять половину номинального тока автоматического выключателя.
Время нарастания напряжения в сети (обычно называемое dv / dt — дельта-напряжение / дельта-время, ΔV / Δt) зависит от того, как переключается сеть. Обычные сетевые выключатели всех типов создают чрезвычайно быстрое время нарастания, но dv / dt может быть несколько ограничено проводкой в здании. В точке нулевого напряжения (или около нее) dv / dt составляет всего около 100 мВ / мкс, но при переключении в другом месте в течение полупериода dv / dt легко может составлять несколько сотен вольт / мкс.
Величина импульса зависит от точного времени между переходом через ноль и точкой переключения.Наихудший случай — при 90 ° после перехода через ноль, когда сеть находится на пике напряжения. При других фазовых углах время нарастания не меняется, но амплитуда переходного процесса меньше.
Рисунок 7 — Схема испытания входа автономного ИИП
Рисунок 7 очень похож на схему, показанную на рисунке 4, но является новой схемой для этого конкретного теста. Обратите внимание, что показанная нагрузка обычно представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный, который питает схему, и это относится ко всем следующим схемам.
Нагрузка составляет 50 Вт при напряжении питания 230 В, а входной резистор 10 Ом представляет собой сосредоточенный компонент, который включает в себя полное сопротивление сети, прямое сопротивление диода, ESR конденсатора и любое сопротивление (или термистор), ограничивающее ток, которое может быть установлено. 10 Ом не является необоснованной цифрой, и даже если бы он использовался в качестве физического компонента, его рассеивание было бы около 1,7 Вт с нормальной формой кривой тока с искажениями, создаваемой диодным мостом и конденсатором фильтра.
Если питание подается при переходе через нуль формы волны переменного тока (ноль вольт, зеленая кривая), пиковый ток составляет приемлемо приемлемые 8 А по сравнению с рабочим током RMS 415 мА для выхода 50 Вт.Помните, что этот пример источника питания не включает коррекцию коэффициента мощности, поэтому ток выше ожидаемого. Таким образом, пусковой ток будет примерно в 20 раз больше рабочего тока — не замечательно, но вполне приемлемо. Величина пускового тока почти прямо пропорциональна емкости, которая, в свою очередь, определяется выходной мощностью. Например, для источника на 50 Вт обычно используется конденсатор на 100 мкФ, а для источника на 100 Вт потребуется 220 мкФ (и так далее). Используемое значение также зависит от напряжения питания, при этом для работы на 120 В требуется больше емкости, чем для 230 В.
Хотя переключение при нулевом напряжении действительно вызывает значительный пусковой ток, ситуация быстро становится серьезной, когда сеть переключается на самом пике формы волны переменного тока (красная кривая).
Пусковой ток теперь превышает 30 А, просто потому, что переключатель был замкнут на пике формы сигнала переменного тока, а не при переходе через нуль. При использовании ток всегда будет где-то между двумя измеренными токами, в зависимости от точного момента включения переключателя. 30A более чем в 72 раза превышает рабочий ток, и сразу же включение всего 5 нагрузок, использующих этот источник питания, вызовет прерывистое отключение автоматического выключателя.Если последовательное сопротивление будет меньше 10 Ом, пиковый ток будет пропорционально больше — до 100 А не исключено! Более высокие значения емкости приводят к тому, что импульсный бросок длится дольше, но не увеличивает величину тока, поскольку он ограничен последовательным сопротивлением.
В приведенном выше описании есть подсказка относительно одного метода ограничения пускового тока — предусмотреть какое-либо электронное переключение, чтобы гарантировать, что источник питания не подключен к сети, если напряжение не приближается к нулю.Переключение при нулевом напряжении все еще не идеально, но лучше, чем случайное.
7.1 — Коммутация при нулевом напряжении
Простой способ обеспечить переключение при нулевом напряжении — использовать «твердотельное реле» (также известное как SSR) [8] . Многие из обычных SSR уже предназначены для переключения при переходе через ноль, и они не активируются, если напряжение на реле не ниже 30 вольт или около того. Из-за этого они совершенно непригодны для использования с трансформаторами, потому что пусковой ток трансформатора составляет худший , если питание подается при нулевом напряжении. Никогда не используйте SSR с переходом через нуль с трансформаторами!
Относительно просто включить SSR (в корпусе или дискретном) в электронный блок питания, и, если все сделано правильно, это гарантирует, что пусковой ток будет ограничен примерно в 20 раз выше нормального рабочего тока, но это по-прежнему значительный бросок тока. и ограничивает количество устройств, использующих источник питания в одной цепи. Есть и другие проблемы при использовании любой формы SSR в качестве переключателя для электронных источников питания, которые могут затруднить реализацию этого метода, что может показаться на первый взгляд.Основная проблема заключается в том, что тиристоры и симисторы не проводят ток вообще, если нет достаточного тока, и это может вызвать постоянные выбросы тока, потому что переключение происходит очень быстро. Это похоже на проблему, наблюдаемую при затемнении CFL с помощью стандартного диммера TRIAC (см. CFL — Dimming для получения дополнительной информации и форм сигналов) [7] . Если на TRIAC или SSR подается непрерывный ток затвора после его первого срабатывания, серьезных проблем возникнуть не должно.
Рисунок 8 — Переключение при нулевом напряжении с помощью TRIAC
Переключение при нулевом напряжении легко выполняется с помощью дискретных компонентов, таких как переключающий оптрон MOC3043 при нулевом напряжении и подходящий симистор (как показано выше).Никаких специальных схем не требуется, поскольку MOC3043 имеет встроенные схемы считывания и переключения. Хотя этот метод может (и работает), он несет риск для любого источника питания, который потребляет ток только на пике формы волны переменного тока. Схема определения нулевого напряжения попытается включить TRIAC, но ничего не произойдет, потому что ток не будет потребляться до тех пор, пока входное напряжение не превысит сохраненное в конденсаторе напряжение.
Это означает, что схема может работать неправильно, и то же самое относится к SSR, который включает переключение при нулевом напряжении.В идеале такую схему следует обойти, как только закончится событие броска напряжения источника питания. Это добавляет еще больше сложности, и в любом случае это не очень эффективно. Пытаться найти полезную информацию об этом методе непросто, потому что в сети мало что доступно.
Как и в следующей схеме полевого МОП-транзистора, время нарастания формы волны напряжения (dv / dt) не должно быть настолько быстрым, чтобы вызвать проводимость симистора или тиристора (тиристоров) (статическое dv / dt). Сетевой фильтр электромагнитных помех должен быть спроектирован таким образом, чтобы время нарастания оставалось ниже критического предела.Оно может варьироваться от 50 В / мкс до нескольких сотен вольт / мкс, в зависимости от устройства. Как всегда, лучше на всякий случай ошибиться, и не так уж сложно ограничить время нарастания до 50 В / мкс. Это, вероятно, произойдет автоматически просто из-за распределенной емкости, сопротивления и индуктивности силовой проводки. Используемый TRIAC должен иметь статический рейтинг dv / dt, превышающий фактический dv / dt, чтобы он не запускался автоматически. Резистор всегда должен использоваться между затвором и T1 (он же MT1), чтобы максимизировать статические характеристики dv / dt (этот резистор может быть включен в некоторые пакеты TRIAC).
Здесь следует сделать одно замечание, так как TRIAC представляет некоторые «интересные» проблемы при использовании с электронными нагрузками. А TRIAC перестанет проводить, когда ток упадет ниже тока удержания для используемого устройства. Точно так же он не может запустить для проведения, если не будет достаточного тока (это называется фиксацией). ток), чтобы обеспечить надежную коммутацию из состояния «выключено» в состояние «включено». Это означает, что TRIAC следует выбирать с особой тщательностью и тщательно тестировать с нагрузкой.Очень высокие (но непродолжительные) импульсные токи будут создаваться в каждом полупериоде, если TRIAC и нагрузка не совпадают точно .
В идеале, TRIAC должен быть обойден с помощью электромеханического реле, чтобы предотвратить любые проблемы с проводимостью TRIAC. Совершенно очевидно, что это упражнение нетривиально. Хотя можно было представить, что вы могли бы просто отказаться и использовать термистор NTC, к настоящему времени должно быть очень ясно, что это редко является работоспособным решением в реальной жизни.Помимо всего прочего, внутри корпуса всегда будет значительное количество избыточного тепла, которое необходимо утилизировать, и само по себе это может быть устрашающей перспективой для компактного источника питания.
7.2 — MOSFET Ограничение
Существует несколько схем использования полевых МОП-транзисторов в качестве ограничителя тока. Их можно использовать в линейном или переключаемом режимах, и существует довольно много вариаций этой темы. Линейный режим реализовать проще всего, но MOSFET имеет очень высокое рассеивание в течение первых нескольких полупериодов.Режим переключения вызывает гораздо меньшее рассеивание в полевом МОП-транзисторе с плавным пуском, но требует большего количества схем. По мере того, как конструкция источника питания становится все более сложной с использованием специализированных ИС, дополнительная сложность не так велика, как это могло бы быть всего несколько лет назад. Однако это все еще не так просто, как мы могли бы надеяться.
Самым большим преимуществом использования полевого МОП-транзистора является то, что пусковой пусковой ток может быть не больше нормального рабочего тока, поэтому пусковой ток практически отсутствует.Форма волны тока просто плавно увеличивается в течение нескольких циклов, а затем устанавливается на рабочий ток без сильных пиков тока. Посмотрите на рисунок 11 в качестве примера.
Рисунок 9 — Линейный ограничитель броска тока на полевом МОП-транзисторе
Самая большая проблема линейной схемы заключается в том, что пиковая мощность, рассеиваемая полевым МОП-транзистором, может легко достигать нескольких сотен Вт. Хотя избавиться от тепла несложно (оно длится всего около 200 миллисекунд или меньше), нагрузка на полевой МОП-транзистор может быть высокой, что может привести к преждевременному выходу из строя.Тем не менее, по-прежнему довольно легко обеспечить, чтобы MOSFET оставался в пределах своей безопасной рабочей зоны (SOA), и это, безусловно, самая простая схема для реализации. Схема, показанная выше, достигает пикового рассеяния около 120 Вт, а среднее значение за период включения 170 мс составляет менее 30 Вт. Это совсем не вызывает стресса, и, как показано ниже, пусковой ток практически устранен.
Очень узкий всплеск сразу после включения вызван входным конденсатором фильтра электромагнитных помех. Хотя пиковый ток может быть довольно высоким (8-10 А не редкость), он длится всего несколько микросекунд.То же самое видно на снимке осциллографа, показанном на рисунке 12. Колпачки X-класса предположительно способны легко выдерживать этот скачок, но я видел некоторые, которые ухудшились при использовании и показывают меньшую емкость, чем отмеченное значение (с учетом допуска). . Неизвестно, произошло ли ухудшение из-за скачков тока при включении или из-за «грязного» сетевого питания, поскольку затронутые блоки были из промышленного комплекса.
Рисунок 10 — Форма сигнала ограничителя бросков напряжения линейного полевого МОП-транзистора
Есть один момент, который чрезвычайно важен, но также может оказаться неожиданным.Когда питание подается через переключатель, dv / dt (скорость изменения напряжения в зависимости от времени, также известная как Δv / Δt) чрезвычайно высока. Входной фильтр и схема возбуждения полевого МОП-транзистора должны быть настроены так, чтобы емкость «сток-затвор» полевого МОП-транзистора не вызывала спонтанной проводимости. Обычно это означает, что должны быть установлены по крайней мере два механизма, чтобы полевой МОП-транзистор никогда не подвергался неожиданной проводимости из-за чрезвычайно быстрого повышения напряжения при включении переключателя.
Первая линия защиты должна ограничить максимальное время нарастания приложенного напряжения, а вторая — гарантировать, что затвор имеет путь с низким импедансом к истоку (например, через большой конденсатор), чтобы мгновенный ток, протекающий в стоке Емкость затвора не может поднять затвор выше порога проводимости.Паразитная индуктивность должна быть минимальной, а конденсатор должен располагаться как можно ближе к выводам затвора и истока. Хотя, вероятно, не очень хорошо известно, что полевые МОП-транзисторы будут включаться из-за высокого dv / dt между стоком и истоком, это вполне реально — это может произойти, даже когда затвор подключен к источнику через любой импеданс ! [9] .
Любая энергия с емкостной связью поглощается C3 на рисунке 9, что очень велико по сравнению с емкостью сток-затвор.Он легко поглотит любые всплески тока без значительного изменения напряжения. Местная индуктивность между затвором и истоком должна поддерживаться очень низкой , иначе могут возникнуть проблемы. Это означает очень короткие дорожки на печатной плате от полевого МОП-транзистора до конденсатора.
Схема, необходимая для правильного ограничителя броска тока на полевом МОП-транзисторе, относительно сложна, но легко находится в пределах возможностей довольно простой ИС. Один может уже существовать, но если да, то подробностей нет (по крайней мере, я ничего не смог найти).Требование предотвращения самопроизвольной проводимости из-за высокого dv / dt столь же важно для высокоскоростного ограничителя переключения, как и для линейной версии. Форма сигнала сетевого тока во время броска тока аналогична показанной выше. Контроллер PWM начинает с узких импульсов и увеличивает ширину импульса в течение примерно 100 мс, после чего он применяет непрерывный ток затвора для Q1. По истечении пускового периода Q1 остается полностью включенным, поэтому потери минимальны.
Рисунок 11 — Ограничитель пускового тока на полевом МОП-транзисторе
На рис. 12 показан измеренный пусковой ток для источника питания светодиодного освещения с активным ограничением тока.Как видите, он очень эффективен, и пусковой ток практически отсутствует. Очень короткий всплеск — это точка, в которой было подано питание, и это просто зарядка конденсатора фильтрации электромагнитных помех (обычно 100 нФ, класс X2). Этот выброс имеет большой ток (~ 8 А), но он настолько короткий, что никогда не вызовет проблем. Питание подавалось на пике формы входного сигнала (~ 325 В для номинальной сети 230 В) с помощью специального тестера, который я спроектировал и построил. Это позволяет мне выбрать переключение при переходе через ноль или 90 ° (пиковое).Форма пускового сигнала не меняется, но резкий всплеск исчезает, когда сеть переключается при переходе через нуль.
Рисунок 12 — Активное ограничение пускового тока в действии
Приведенное выше изображение является прямым захватом цифрового осциллографа и не подвергалось никаким изменениям, кроме изменения размера и кадрирования. Как видите, методика эффективна на 100%. Пусковой ток подавляется настолько эффективно, что пиковый ток в наихудшем случае лишь незначительно превышает рабочий ток.Это важная часть конструкции электронного блока питания, и можно ожидать, что он станет стандартом для любого приложения, в котором можно одновременно включать большое количество блоков питания.
7.3 — Максимальное активное ограничение (?)
Выше мы обнаружили, что dv / dt коммутируемой сети может вызвать проблемы как для полевых МОП-транзисторов, так и для триакомеров (спонтанная проводимость), и что даже фильтр электромагнитных помех может создать большой всплеск тока. Если бы разработчики использовали SSR или TRIAC с переходом через ноль в сочетании с «истинной» схемой плавного пуска на основе полевого МОП-транзистора, стало бы довольно легко гарантировать, что в момент включения никогда не будет импульса тока.Больше не будет никакой разницы, если сеть будет включена на пике или где-либо еще на осциллограмме, потому что SSR с пересечением нуля всегда применяет ток только тогда, когда напряжение близко к нулю, а MOSFET нарастает ток в контролируемым и полностью предсказуемым образом.
Этот подход обеспечит наилучший возможный результат, поскольку ни один из компонентов не подвергается воздействию сильного импульсного тока. Можно даже использовать эту схему с трансформаторами, потому что, хотя нулевое напряжение вызывает наихудший пусковой ток, активная схема MOSFET может обеспечить плавное увеличение напряжения, поэтому эффекты насыщения могут быть полностью устранены.Однако это означает, что мы должны включить схему плавного пуска MOSFET в мостовой выпрямитель, чтобы он работал с переменным током. Это упражнение по дизайну само по себе, и оно все же не может решить все проблемы.
Рисунок 13 — Комбинированный активный ограничитель пускового тока
Эта идея не такая уж чрезмерная, как может показаться на первый взгляд. В схеме MOSFET никогда не будет сигнала с высоким значением du / dt, и это упрощает конструкцию. Для производителя это лишь небольшая дополнительная плата, и она может быть основана на специальной микросхеме контроллера, которая выполняет всю тяжелую работу.Даже простой акт включения большого количества источников света (например) вызывает нагрузку на контакты переключателя. Если переключение выполняется электронным способом с использованием реле переключения с нулевым напряжением, как показано выше, можно использовать проводку малого диаметра от главного контроллера к переключателю, и переключатель работает только с низким током.
Как отмечалось выше (переключение при нулевом напряжении), TRIAC часто не оптимален для переключения электронных нагрузок. Необходимо тщательно следить за тем, чтобы нагрузка выглядела достаточно «резистивной», чтобы предотвратить потенциально очень сильные всплески тока на форме входного тока.Это приведет к преждевременной поломке конденсатора фильтра, если к этому не обратить внимание. TRIAC и электронные нагрузки часто исключают друг друга! Альтернативой является включение электромеханического реле параллельно TRIAC, но это требует дополнительных затрат. Тем не менее, это работает — я построил тестовый набор, который позволяет мне переключаться при переходе через ноль или пик, и который использует TRIAC с параллельным реле.
При включении в отдельные источники питания TRIAC и MOSFET могут иметь сравнительно малую мощность, а пусковой ток сводится к абсолютному минимуму.Почему-то я сомневаюсь, что чрезвычайно чувствительное к стоимости производство когда-либо рассмотрит такой подход, потому что это неизбежно приведет к увеличению стоимости источника питания. К сожалению, есть поставщики, дистрибьюторы и производители, которые даже не знают, что пусковой ток является проблемой. Они определенно не станут ничего менять, чтобы исправить проблему, о существовании которой они либо не подозревают, либо предпочитают игнорировать ее в надежде, что никто не заметит.
Заключение
Для очень многих небольших устройств защита от пускового тока должна быть обязательной просто потому, что общее энергопотребление падает, поэтому люди думают (не без оснований, я мог бы добавить), что они могут использовать больше устройств в одной цепи, чем это было возможно раньше.Как показано в этой статье, на самом деле вы можете получить гораздо меньше, чем вы можете себе представить. Как объясняется здесь, получить хорошую систему подавления бросков тока на самом деле довольно сложно и включает в себя аспекты электронных устройств, о которых люди обычно не думают, потому что они такие непонятные, особенно dv / dt.
Ограниченная возможность одновременного подключения нескольких устройств особенно проблематична при освещении — пусковой ток часто намного выше для большинства современных «эквивалентов» традиционных ламп накаливания или люминесцентных ламп, независимо от того, используются ли в замене технологию CFL или светодиодную.Однако следует отметить, что лампы накаливания тоже имеют значительный пусковой ток! Для первого полупериода он (обычно) будет примерно в 12 раз больше нормального рабочего тока. Прежний трансформатор с железным сердечником для галогенного освещения уступил место электронному эквиваленту, который может быть более эффективным, но никогда не прослужит так долго. Действительно, очень многие из небольших улучшений эффективности, которые предписаны нам постановлением правительства, могут исчезнуть в мгновение ока, если «новое, улучшенное» заменяющее устройство преждевременно выйдет из строя.Да, я знаю, что это отдельная тема, но и здесь она важна. Как бы то ни было, пусковой ток для «электронных трансформаторов», как правило, довольно скромен и почти полностью связан с самой лампой.
До тех пор, пока производители не попытаются свести к минимуму импульсный (пусковой) ток, у установщиков по-прежнему будут проблемы, особенно если в какой-либо документации нет информации о пусковом токе. На самом деле очень редко какой-либо производитель предоставляет эту информацию, хотя это может (и действительно) вызвать некоторые довольно серьезные головные боли, когда установщик застрял.Проблема затрагивает всех — производитель и / или дистрибьютор приобретают дурную репутацию, установщикам приходится менять проводку, а клиенты испытывают неудобства.
По крайней мере, сведения о пусковом токе должны быть предоставлены в документации. Установщикам необходимо знать, сколько «вещей» можно подключить к одному автоматическому выключателю, даже если они сгруппированы в индивидуально переключаемые группы. Это особенно относится к осветительному оборудованию, потому что низкая потребляемая мощность многих современных осветительных приборов может легко ввести людей в заблуждение, думая, что большое количество ламп / светильников можно использовать на одном автоматическом выключателе.Хотя может и не быть проблемы, если свет включается в какой-то последовательности, восстановление работы после отключения электроэнергии приведет к тому, что все огни будут пытаться загореться одновременно.
Автоматический выключатель может срабатывать каждый раз, когда кто-то пытается его сбросить, до тех пор, пока некоторые из отдельных банков не будут отключены их отдельными переключателями. Это неприемлемо на рабочем месте — если не будет регулярных сбоев питания, чтобы все узнали и знали правильную последовательность, может пройти некоторое время, прежде чем кто-то поймет, что нужно делать.Кратковременные прерывания просто приведут к срабатыванию автоматического выключателя при возобновлении подачи электроэнергии, а это совершенно недопустимо. Вдвойне, потому что кто-то будет пытаться перезагружать выключатель снова и снова, пока случайно он не останется включенным. Я знаю две установки, в которых это произошло точно так, как описано. Единственное исправление состояло в том, чтобы перенастроить некоторые из ламп на дополнительный автоматический выключатель, и , чтобы переключить автоматические выключатели на типы с задержкой срабатывания (D-образная кривая).
Все производители бытовой техники, использующей импульсные блоки питания, должны предоставлять полезную информацию установщикам или пользователям, чтобы люди знали, что эти новые продукты могут вести себя иначе, чем можно было бы ожидать.Даже традиционно резистивные нагрузки, такие как электрические плиты, иногда используют ИИП для питания индукционных систем приготовления пищи, поэтому очень немногие вещи не затронуты. Даже электрические системы горячего водоснабжения теперь доступны с использованием теплового насоса (кондиционер в обратном направлении), который также будет иметь значительный пусковой ток.
Представьте себе нагрузку в электросети, если происходит кратковременное прерывание обслуживания, и десятки тысяч устройств с высоким пусковым током пытаются снова включиться одновременно.Как мы видели выше, соотношение 50: 1 не является чем-то необычным, поэтому, если полностью загруженная электрическая подстанция испытывает кратковременный перерыв в электроснабжении, как она может справиться с 50-кратной перегрузкой, когда она пытается вернуться в рабочее состояние?
Ответ, конечно, заключается в том, что, вероятно, не может, если общая нагрузка не будет значительно меньше номинальной мощности подстанции. Точно так же, возможно, выйдут из строя сотни автоматических выключателей распределительного щита, которые близки к своему пределу. Все потому, что никто не скажет установщикам и пользователям, что эти элементы потребляют ток в 20, 40 или 50 раз больше обычного при включении питания.Фактически, это может быть только , потому что сработало сотни выключателей распределительного щита, и подстанция сможет быть повторно подключена, потому что пиковая нагрузка снижена. Я не слышал об этом (пока), но это неизбежно, поскольку электронные нагрузки становятся стандартом и имеют более высокие номинальные мощности.
Я ожидаю, что большинство производителей в конечном итоге сделают это правильно, но, судя по тому, что я видел до сих пор, это, вероятно, займет некоторое время. Нетрудно представить, как возникла эта проблема — я совершенно уверен, что они просто не думали о вероятных последствиях, а любое ограничение пускового тока просто для защиты самого продукта.Похоже, что во многих продуктах мало внимания уделяется установке или сетке. Нужно только помнить, где сейчас производится большая часть продукции и что поставщика часто выбирают только по цене. К сожалению, нет ничего удивительного в том, что проблемы существуют.
Стоит упомянуть, что многие из последних (по состоянию на 2017 год, а также некоторые из них ранее) светодиодных источников питания действительно включают активную функцию плавного пуска, и сейчас я протестировал довольно много, которые просто увеличивают свой входной ток до определенного значения. циклов сети, при этом ток, наконец, установится на нормальном рабочем уровне.Это сравнительно недавно, и большинство старых осветительных приборов вышли из строя. Очевидно, это проблема, которая затронула многих установщиков (я знаю нескольких из непосредственных контактов в отрасли), но проблемы, которые раньше были обычными, теперь в прошлом. Светодиодное освещение прошло долгий путь за короткое время, и в ближайшее время следует ожидать дальнейших улучшений.
Список литературы
- Свойства ламп накаливания с вольфрамовой нитью — Сильвания
- Texas Instruments Datasheet — Двухфазный контроллер PFC с переходным режимом UCC28060
- Ametherm SL10 10002 Термистор
- Технический бюллетень WattStopper, TB105.1 сентября 2005 г.
- Твердотельные реле — Crydom
- AN30.01.en — Указания по применению PULS
- Техническое примечание: повторяющийся пик и пусковые токи
- Проблемы, связанные с пусковым током, вызванные лампами с электронным Драйверы и их смягчение
- Motorola AN1542
Основной индекс
Указатель статей