Пусковые токи

Пусковые токи

Вы хотите, чтобы стабилизатор напряжения, источник бесперебойного питания или генератор служили безотказно? Тогда эта статья будет для вас полезна.

Одна из основных характеристик бытовых приборов — электрическая мощность на выходе. Она отражает возможность питания подключённой нагрузки. Для правильного выбора стабилизатора напряжения переменного тока, ИБП или генератора нужно знать мощность устройства. Для ее расчета следует подсчитать сумму электрической мощности всех приборов, которые могут быть единовременно подключены.

Одно из основных условий долгой и стабильной работы стабилизатора, генератора и ИБП: мощность техники не должна превышать их возможности по выходной мощности. Лучше, чтобы суммарная электрическая мощность электроприборов, которые функционируют одновременно, была на 20 % меньше выходной мощности питающего прибора. Чем меньше стабилизатор или ИБП работает с перегрузкой, тем дольше он служит.

В расчете суммарной мощности и состоит основная трудность. В паспорте любого устройства указана мощность в кВт. Вроде бы всё просто: нужно сложить мощность приборов. Но в этом кроется основная ошибка. Приборы, в конструкции которых есть электродвигатели, насосы или компрессоры, в момент запуска дают нагрузку на сеть, превышающую номинал в 2–7 раз. Такое явление обусловлено наличием пусковых токов. Это же правило относится к приборам, в состав которых входят инерционные компоненты или элементы, физические свойства которых в момент запуска отличаются от их обычных значений при эксплуатации. Классический пример — изменение сопротивления у обыкновенной лампы накаливания. В конструкции таких ламп есть вольфрамовая нить, при включении электрическое сопротивление вольфрама меньше (нить холодная), чем при работе. Сопротивление увеличивается с ростом температуры, следовательно, при включении лампы её мощность намного больше, чем во время работы. При включении лампы накаливания присутствуют пусковые токи.

Мощность любого прибора рассчитается как произведение напряжения (в вольтах) и силы тока (в амперах). По мере увеличения силы тока растет мощность, а значит, возрастает нагрузка на стабилизатор, генератор и источник питания. Определение пусковых токов можно сформулировать так: электроприборы или их элементы, имеющие инерционные свойства, в момент запуска дают большую нагрузку на электрическую сеть или питающий прибор, чем в процессе работы.

Значение пусковых токов зависит не только от усилия по раскрутке ротора двигателя или насоса до номинальных оборотов, но и от изменения сопротивления проводника. Чем меньше сопротивление, тем больше величина силы тока, который может протекать по нему. При нагреве уменьшается сопротивление и снижается возможность проводника пропускать большие токи.

Помимо вращающего момента и электросопротивления дополнительную электрическую мощность в момент старта прибору придаёт индуктивная мощность. В момент включения люминесцентной лампы у индуктивной катушки сопротивление мало. Также действует мощность для поджига разряда, что увеличивает силу тока.

Влияние пусковых токов особенно важно для стабилизаторов напряжения и источников бесперебойного питания on-line типа. Стабилизаторы работают в одном из двух режимов работы: номинальном или предельном.

В номинальном режиме работы сохраняется мощность, но при ухудшении качества электроснабжения в сети наблюдается очень низкое или, напротив, очень высокое напряжение. В таком случае стабилизатор переходит в предельный режим работы, его выходная мощность снижается примерно на 30 %. Если при этом происходит перегрузка по пусковым токам, то он выключится, сработает система защиты. Если это будет повторяться часто, срок службы качественного стабилизатора будет небольшим (что уж говорить о китайской технике).

С ИБП типа on-line дела обстоят сложнее. Если на такой прибор дается нагрузка, превышающая номинальную (а у пусковых токов очень большая скорость, и они проходят любую защиту), предохранители не успевают сработать, и источник питания может сгореть. Это негарантийный случай и ремонт будет стоить значительных средств.

Единственный вид ИБП, который может выдерживать пусковые токи, в 2–3 раза превышающие номинал, — системы резервного электропитания линейно-интерактивного типа. Максимальные пусковые токи дают компрессоры холодильников (однокамерные — до 1 кВт, двухкамерные — до 1,8 кВт), а также глубинные насосы. Их мощность во время запуска превышает номинал в 5–7 раз. Самый маленький коэффициент запуска (равный 2) отмечается у насосов Grundfos с системой плавного пуска.

При выборе источников электроснабжения или стабилизатора напряжения нужно учитывать временной фактор влияния пусковых токов. При первом включении стабилизатора или генератора все электроприборы начнут работу одновременно и суммарная нагрузка будет большая. При дальнейшей работе потребитель должен оценить вероятность одновременного запуска приборов с большими пусковыми токами (к примеру, холодильника, насоса и стиральной машины). Если стабилизатор или ИБП имеет небольшую мощность, то следует самостоятельно контролировать включение техники с пусковыми токами.

Выводы:

• При подсчёте суммарной мощности электротехники мощность приборов с пусковыми токами нужно рассчитывать не по номиналу, а с учётом пусковых токов (в Вт либо в А).
• Пусковые токи даёт техника, в конструкции которой есть электродвигатель, насос, компрессор, нить накаливания или катушка индуктивности.
• Чем хуже напряжение в магистральном проводе (ниже 150 В или выше 250 В), тем более высокий номинал должен быть у стабилизатора или ИБП (примерно на 30 % больше суммарной мощности работающей техники).

Пусковые токи можно ассоциировать с началом движения велосипеда: в момент начала движения нужно большое усилие, чтобы раскрутить колёса, но когда велосипед приходит в движение, требуется меньше сил для поддержания скорости.

Примеры номинальной мощности и мощности при запуске бытовой техники

В таблице не отражены точные значения электрических приборов, предоставлены лишь ориентировочные цифры для понимания алгоритма выбора стабилизатора напряжения и ИБП.

Стабилизатор напряжения для холодильника | Статьи

Содержание

Как различные проблемы с качеством электроэнергии влияют на работу холодильника?

Холодильник – бытовой прибор первой необходимости, присутствующий в большинстве семей развитых стран. При этом хозяева обычно нацелены на его длительное использование. Как правило, это более 10 лет. Для этого пользователь должен своевременно и правильно обслуживать этот прибор. Необходимо соблюдать правила эксплуатации, в частности, обеспечивать снабжение холодильника электроэнергией надлежащего качества.

Бытовые холодильники, независимо от бренда, конструкции, стоимости и класса энергопотребления, рассчитаны на электропитание напряжением в 220 или 230 В. При этом допустимое отклонение может быть не более 5-7%. Данные требования близки к нормам отечественных стандартов качества сетевой электроэнергии (ГОСТ 29322-2014 и ГОСТ 32144-2013).

Реальное напряжение в российских сетях подвержено постоянным колебаниям и часто значительно отличается от вышеприведённых значений. Это крайне отрицательно сказывается на функционировании всех холодильников: от советских изделий до современных инверторных моделей. В лучшем случае проблемы с качеством сетевой электроэнергии вызовут сбои в работе холодильника, в худшем – станут причиной выхода из строя. Поэтому ответ на вопросов о надобности стабилизатора напряжения для холодильника безусловно положительный.

Обратите внимание!
Производители холодильников относят любые неисправности, возникшие вследствие некачественного электропитания, к негарантийным случаям – дорогостоящий ремонт оплачивается владельцем устройства.

Рассмотрим подробнее, как различные проблемы с качеством электроэнергии влияют на работу холодильника.

Пониженное сетевое напряжение

Отражается на входящем в состав компрессора электродвигателе. Устройство может не развить необходимый пусковой момент и холодильник просто не включится. Если двигатель всё-таки раскрутился, то компенсировать падение напряжения он будет потреблением тока.

Следствие закона Ома, определяющего мощность как произведение тока на напряжение: P (мощность) = U (напряжение) х I (ток). Соответственно, получение значения P, достаточного для функционирования электродвигателя при снижении значения U, возможно только при повышении значения I.

Увеличение протекающего тока нарушает тепловой режим двигателя (тепловыделение пропорционально квадрату силы тока), что приводит к расплавлению его обмоточной изоляции. В итоге – межвитковое замыкание, поломка компрессора и стоимость ремонта равнозначная стоимости нового холодильника.

Повышенное сетевое напряжение

Встречается реже пониженного, но для компрессора оно не менее опасно. Во-первых, агрегат быстро перегревается, а во-вторых, ускоряется его общий износ.

Высокое напряжение неблагоприятно сказывается и на электронных элементах современного холодильника. Например, распространена проблема ложного срабатывания звукового предупреждения о длительном открытии дверцы или изменении температуры в холодильной/морозильной камере при условии, что физических оснований для подачи сигнала нет. Частая причина данной ошибки – отказ термодатчика, вызванный воздействием повышенного напряжения.

Кратковременные сетевые перепады

Для холодильника столь же нежелательны, как и хронически повышенное или пониженное напряжение. При скачках напряжения страдают его электронные элементы. Секундного воздействия в 300 В достаточно для поломки чувствительных плат, индикаторов и датчиков. Резкие провалы напряжения приводят к аварийному отключению холодильника, что сбивает настройки прибора и заметно сокращает его рабочий ресурс.

Обратите внимание!
После перепада напряжения и аварийного отключения повторный запуск холодильника может произойти практически сразу, а это опасно. Причина в высоком давлении хладагента, которое сохраняется в системе выключенного холодильника в течение 5-10 минут. Если включение произойдёт раньше, чем истечёт данный промежуток времени, то поршень компрессора может столкнуться с сильным сопротивлением от неспавшего давления. Итогом такого «столкновения» станет механическое повреждение элементов компрессора.

Высоковольтные выбросы и высокочастотные помехи

Возникают по техногенным или природным причинам даже в стабильных электросетях. Первые характеризуются резким повышением напряжения до значений, фатальных для любого холодильника. Вторые искажают форму сетевого напряжения и отрицательно сказываются на работе различных электронных систем бытового прибора.

Встроенные средства защиты холодильников от колебаний напряжения

Производители учитывают зависимость холодильников от качества питающего напряжения и снабжают их различными техническими средствами, призванными нейтрализовать или минимизировать возможный вред от негативных влияний из внешней электросети. 

Рассмотрим подробнее такие средства:

• тепловое реле – реагирует на изменение температуры и отключает электродвигатель в случае нагрева его обмотки до опасных значений. Тепловое реле предотвращает перегрев компрессора при длительном питании повышенным или пониженным напряжением, но не защищает остальные компоненты холодильника от резких перепадов напряжения и высоковольтных выбросов.
• защита от преждевременного запуска – обеспечивает задержку включения холодильника после его аварийной остановки на промежуток времени, необходимый для снижения давления хладагента. Защита от преждевременного запуска предохраняет компрессор от повреждения избыточным давлением, но срабатывает уже после отключения холодильника и не противодействует сетевым явлениям, вызывающим само отключение;
• интеллектуальные системы контроля напряжения – встречаются в дорогостоящих холодильниках нескольких брендов. Подобные системы корректируют поступающее из сети напряжение или переводят устройство в ждущий режим в случае сильных перепадов.

Обратите внимание!
Диапазон регулируемых значений у такой системы невелик и уступает амплитуде предельных отклонений, встречающихся в отечественных сетях. В критической ситуации (например, при резком скачке напряжения) выйти из строя может и сама система контроля, что повлечёт замену дорогостоящей электроники.

Таким образом, заводская защита не может полностью избавить холодильник от проблем, связанных с некачественным электроснабжением, поэтому совместно с прибором часто используют дополнительные устройства для защиты от перепадов напряжения.

Внешние средства защиты холодильников от перепадов напряжения

Для борьбы со сбоями в электросети предназначены такие устройства, как сетевой фильтр, реле контроля напряжения и стабилизатор напряжения. Они не равнозначны и отличаются уровнем предоставляемой защиты. Рассмотрим их уровень защиты подробнее.

Сетевой фильтр нейтрализует высокочастотные помехи и предохраняет от высоковольтных выбросов. При хронических отклонениях и резких сетевых перепадах он бесполезен.

Реле контроля напряжения (РКН) предназначено для отключения нагрузки при выходе сетевого напряжения из определённых границ. Значения данных границ устанавливаются пользователем и зависят от допустимого диапазона входного напряжения защищаемой техники. В случае «плохой» электросети (периодические колебания с большой амплитудой) срабатывание РКН станет постоянным явлением. Для холодильника частое чередование выключения и включения нежелательно – это снижает срок его службы и усложняет эксплуатацию!

Стабилизатор напряжения для холодильника регулирует поступающее из сети напряжение и максимально приближает его значение к номиналу. При критических отклонениях устройство срабатывает аналогично РКН и обесточивает нагрузку. Некоторые стабилизаторы дополнительно снабжены фильтрами, что позволяет им подавлять высокочастотные помехи.

Проиллюстрируем различия в работе сетевого фильтра, реле контроля напряжения и стабилизатора с помощью практического примера.

Пример

Дано: холодильник с допустимым входным напряжением 210 – 240 В и электросеть с постоянными перепадами от 180 до 250 В.

Задача: организовать безопасную работу бытового прибора.

Сетевой фильтр не подходит для решения данной задачи. Он не отреагирует на снижение (повышение) сетевого напряжения и продолжит транслировать его на вход холодильника. Итог: поломка компрессора.

РКН в нашем случае необходимо настроить следующим образом: нижний предел 210 В, верхний – 240 В. Колебания напряжения в сети шире указанных границ (по условиям примера), следовательно, реле будет периодически срабатывать и отключать напряжение. Итог: частые перерывы в электроснабжении холодильника, которые как минимум нарушат температурный режим внутри устройства и приведут к порче хранящихся продуктов.

Стабилизатор напряжения для холодильника справится без отключений и будет в зависимости от ситуации поднимать или опускать величину входного напряжения. Итог: холодильник корректно работает, несмотря на отклонения во внешней сети.

Теперь мысленно переместим указанный холодильник в условия постоянно пониженного напряжения, например, в электросеть со стабильным значением 200 В. Реле в таком случае бесполезно (как и фильтр), а стабилизатор сможет «подтянуть» сетевые параметры до допустимых для холодильника значений.

Из приведённого примера видно, что в условиях некачественной сетевой электроэнергии только стабилизатор напряжения для холодильника обеспечивает наиболее полную защиту.

Обратите внимание!
Существуют различные типы стабилизаторов напряжения и не все стабилизаторы одинаково эффективны при работе с холодильником!

Основные характеристики стабилизаторов напряжения для холодильника

Для ответа на вопрос, какой стабилизатор напряжения выбрать для холодильника, необходимо предварительно разобраться в технических характеристиках прибора. В таблице приведён физический смысл основных параметров стабилизатора, а также комментарии по их необходимым значениям при подключении к холодильнику.

Коэффициенты пусковых токов

В данной таблице приведены примерные значения номинальной и пусковой мощности популярных бытовых приборов и электроинструментов, а так же коэффициенты запаса мощности, которые следует учитывать при расчете мощности электростанции. Эта таблица поможет Вам в расчетах, но не забывайте, что лучше перед покупкой проконсультироваться со специалистом.

Коэффициенты пусковых токов, которые необходимо учитывать при подключении приборов:

Если здание оснащено сложным оборудованием, таким как системы охраны, вентиляции, отопления и т.д., то для точного определения необходимой мощности электростанции лучше обратиться к профессионалам.

Специалисты Первого Генераторного Салона обследуют Ваш объект, проанализируют предоставленные данные, дадут оценку требуемой мощности, количества фаз, типу двигателя, а так же проконсультируют относительно ценовых категорий различных марок электростанций.

Холодильник в автономной энергосистеме.Теория

Особенности работы холодильников в составе солнечных электростанций

Отсутствие сетевого электричества в дачном поселке по тем или иным причинам, к сожалению, не редкость и это накладывает отпечаток на быт и образ жизни людей. Закаленные российские дачники могут легко отказаться от освещения и телевизора, но как быть с холодильником? Холодильник единственный прибор, без которого летом на даче не обойтись, так как продукты, как правило, привозятся из города сразу на всю неделю. Солнечные электростанции для дачных домов помогают решить проблему электроснабжения важных потребителей.

В этой статье мы рассмотрим некоторые особенности работы различных холодильников в составе автономных энергосистем на альтернативных источниках энергии и генераторных ДАИ комплексов. 

Современные двухкамерные холодильники класса А или А+ работают с номинальной мощностью около 130Ватт и потребляют в сутки примерно 0.8 кВтч. Их пусковая мощность, как правило, не превосходит 1000Ватт. Мощные холодильники часто имеют позисторную систему ограничения пускового тока. Со старыми советскими холодильниками ситуация куда хуже: потребляемая мощность не менее 200Ватт, пусковая 1500Ватт и выше, потребление энергии может составить более 2кВтч в сутки. Для некоторой адаптации старых компрессорных холодильников можно использовать устройства плавного пуска, так называемые софтстартеры, но стоимость подобных устройств зачастую превышает цену нового холодильника. 

Не так давно на рынке появились инверторные холодильники, в которых обороты компрессора регулируются частотным преобразователем. Стоимость инверторных холодильников значительно выше, чем обычных, однако их энергопотребление ниже примерно на 10%, а стартовый ток не превосходит номинальный.

Помимо распространенных компрессорных холодильников существуют абсорбционные — не обладающие эффектом высокого пускового тока. Абсорбционные холодильники имеют меньшую хладопроизводительность по сравнению с компрессорными и используются в основном в качестве автомобильных с питанием от сети постоянного тока 12/24Вольт. Автомобильные холодильники хорошо вписываются в автономные энергосистемы, так как подключаются без инвертора напрямую к аккумуляторной батарее, однако стоимость их довольно велика, а размер холодильной камеры крайне мал, что ставит под сомнение целесообразность использования подобных устройств в дачных домах. Среди множества абсорбционных холодильных устройств существуют холодильники, вообще не требующие подключения к электросети, работающие на пропане. Пропановый холодильник может быть очень полезен в условиях  автономной энергосистемы, так как позволяет исключить самый большой «летний» потребитель.

Преобразователь напряжения для автономной энергосистемы

Основная проблема большинства компрессорных холодильников – высокий стартовый ток, что в свою очередь, предъявляет особые требования к преобразователю напряжения. Опыт показывает, что для питания холодильника следует использовать синусоидальный инвертор номиналом не менее 1.5кВт. Преобразователь напряжения с модифицированным синусом в данной ситуации использовать нельзя, так как это приведет к потере энергии в обмотке двигателя компрессора (до 30%) и возможному выходу из строя самого холодильника.

В автономных энергосистемах мы настоятельно рекомендуем использовать холодильники класса А или более высокого, желательно инверторные, не смотря на еще советскую традицию вывозить старый холодильник доживать свои дни на даче. Не стоит забывать, что старый холодильник может быть причиной нагрева в проводке здания и как следствие короткого замыкания, возгорания или даже пожара. 

Защита от пускового тока инвертора | Ametherm

Защита инвертора от пускового тока

Автор: Mehdi Samii
Kaushik Das

Инверторы

Инверторы — это электрические системы, которые обеспечивают переменное напряжение (выход переменного тока) при подключении к источнику постоянного тока. Инверторы доступны в двух вариантах: трехфазные и однофазные. Эти инверторы также известны как зарядные устройства статической частоты или частотно-регулируемые приводы.

Пусковой ток в инверторах

Обычный отказ инверторов — это перегрузка инвертора из-за пускового тока.Это связано с тем, что большинство инверторов спроектированы с минимальным сопротивлением для повышения их эффективности и минимизации потерь из-за тепла.

Причина сбоя пускового тока:

Состояние перегрузки произойдет, даже если вы включите три прибора — одно за другим, подключенные к инвертору ,

Рассмотрим следующее:

• Инвертор мощностью 1000 Вт (точнее, инвертор мощностью 1500 Вт с 50% общей перегрузочной способностью)

• Три стандартных устройства, например, холодильник мощностью 300 Вт, ЖК-телевизор 300 Вт и компьютер. 300Вт. Общая нагрузка для этих приборов: 900 Вт.

• Инвертор мощностью 1000 Вт полностью способен работать с тремя вышеуказанными устройствами

Состояние перегрузки возникает из-за энергии, необходимой для запуска.Но пусковой или пусковой ток для каждого устройства может достигать 900 Вт или в 3 раза превышать номинальную мощность.

Инвертор перегружается в следующем сценарии:

• Шаг 1: Если мы включаем первое устройство, нагрузка составляет 900 Вт, что меньше номинальной мощности инвертора. Таким образом, перегрузки не возникает.
• Шаг 2: Если вы переключаете второй прибор, общая необходимая мощность будет следующей: Первое устройство 300 Вт + второе устройство 900 Вт = 1200 Вт.Ситуация перегрузки не возникает.
• Шаг 3: Если вы переключаете третье устройство, общая необходимая мощность будет следующей:
  1-е устройство 300 Вт + 2-е устройство 300 Вт + 3-е устройство 900 Вт = 1500 Вт

Обратите внимание, что состояние перегрузки возникает, как только третье устройство включен инвертор.

См. (A) на Рисунке 1 ниже.

Рисунок 1

Решение — ограничитель пускового тока

Используйте термистор ограничения пускового тока (см. Рисунок 1 (b).) для решения сценария перегрузки в примере проблемы:

• Согласно шагу 3 выше, необходимая мощность инвертора, включая состояние перегрузки> 1500 Вт
• Поскольку максимальная допустимая выходная мощность составляет 1000 Вт
• Допустимый ток: 8,0 А, 50 # 2 при 120 В
• Нормальный непрерывный ток на устройство = 300 Вт / 120 В = 2,50 А
• Из-за пускового тока = 2,50 А x 3 = 7,50 А
• Продолжительность броска тока = один цикл = 1 x 1/50 с = 0,02 с
• Энергия термистора = 120 В x 7.50A 0,02 сек = 18,0 Дж
• Примечание. Указанная выше потребность в энергии необходима для работы без самоуничтожения.
• Итак, для трех устройств, которые запускаются одновременно, нам нужно 3,0 x 18,0 Дж = 54 Дж
• Минимальное сопротивление: 120 В x 1,414 / 8,0 A = 21,21 Ом
  (Это гарантирует, что ток не превышает 8,0 A.)
• Итак, если предположить, что температура окружающей среды составляет 50 ° C, минимальное сопротивление = 40 Ом, мы можем повторно подключить

Ametherm предлагает два метода решения проблемы пускового тока:

Метод (a)

Рисунок 2

В приведенной выше схеме (Рисунок 2)

• NTC = SL 22S0004 (50 Ом, 4.0 ампер, 75 джоулей), UL (E204153), CSA (CA40663) используется для обхода скачка напряжения через одну секунду.
• Обратите внимание, что ограничитель пускового тока NTC не влияет на эффективность инвертора, поскольку реле также защищено от пускового тока термистором. Термистор будет проводить через реле с потерей тока 99,2%.

Метод (b)

Как показано на рисунке 3, выберите Ametherm P / N: MS3220008 x 2, чтобы обеспечить 40 Ом, 10 Ампер, 500 Дж.

Рисунок 3

• КПД C 8,0 A = I2R = 14,1 Вт потери из-за термистора
• RC 8,0 А = 0,22
• КПД = 985,90 / 1000 Вт = 98,6%

Заключение: метод (b) более экономичен

Схемы инвертора с термисторами

Простые термисторы NTC показаны ниже в следующих трех схемах: Рис. 4, 5 и Рис. 6.
Эти термисторы минимизируют влияние пускового тока на компоненты, такие как мостовые или промежуточные конденсаторы.

Схема — классические схемы инвертора с ограничителями пускового тока NTC

Рисунок 4 Схема

— частотное зарядное устройство с ограничителями пускового тока

Рисунок 5

Схема — частотно-регулируемый привод

Рисунок 6

Ссылки

• Elliot Sound Products 9007
• Sinetech Advanced Power Products 9007
• Sinetech Advanced Power Products
• Патент США 2003/0150369A1

.

Причины и способы устранения пускового тока. Узнайте об ограничителях пускового тока

Ограничители пускового тока серии AS используются в приложениях с высокой энергией и кратковременным высоким током.

Ограничители пускового тока Surge-Gard Ранее RTI Electronics.

Стандартные ограничители пускового тока бывают самых разных размеров, значений и номиналов.

Ограничители пускового тока серии Big AMP используются в приложениях с высокой энергией и кратковременным высоким током.

MS35 — наш самый надежный ограничитель пускового тока до 680 В.

Термистор PTC для защиты от пускового тока. Рассчитан на напряжение до 680 В.

Эти ограничители пускового тока одобрены UL и CSA.

Ограничитель пускового тока Mini-AMP отлично подходит для компактных силовых приложений.

Ограничители пускового тока Mega Surge лучше всего использовать, когда у вас есть требования к напряжению и току выше среднего.

.Пусковой ток трансформатора

| Ametherm

Трансформатор потребляет пусковой ток, который может превышать ток насыщения при включении питания.

Пусковой ток влияет на магнитные свойства сердечника.

Это происходит, даже если трансформатор не имеет нагрузки с разомкнутой вторичной обмоткой.

Величина пускового тока зависит от точки на волне переменного тока, в которой включен трансформатор.

Если включение происходит, когда волна переменного напряжения достигает своего пикового значения, трансформатор не потребляет пусковой ток.Величина тока в этом случае будет нормальной без нагрузки.

Если при включении волна переменного тока проходит нулевое значение, то потребляемый ток будет очень высоким и превысит ток насыщения (см. Рисунок 1).

В этом сценарии трансформатор должен быть защищен от пускового тока.

Защита трансформатора

Это примечание по применению обеспечивает удобное решение (см. Рисунок 2) для решения проблемы превышения пускового тока тока насыщения в трансформаторах.

В решении используется термистор NTC последовательно с первичной обмоткой.

Этот термистор NTC обеспечивает высокое сопротивление в начале переключения и ограничивает пусковой ток.

Через некоторое время сопротивление термистора NTC уменьшается до низкого значения из-за самонагрева и не влияет на нормальную работу.

Рисунок 2

Мощность каждого трансформатора: 1000 ВА, понижающий трансформатор: 30 В
Общая мощность трансформатора: 2000 ВА
Используемые фильтрующие конденсаторы: 30 В, 2300 мкФ

Критерий выбора NTC # 1 : Энергия

Энергия, необходимая для NTC: Индуктивное сопротивление трансформатора

Примечание:

• Пиковый пусковой ток происходит за один цикл = 564 А, как измерено на осциллографе
• Входное напряжение = 120 В переменного тока
• Частота = 60 Гц

Критерии выбора NTC № 2: Устойчивый ток

Предположим, КПД трансформатора: 70%, Температура окружающей среды: 75 ° C, Минимальное входное напряжение: 90 В

Обычно термисторы рассчитаны на рабочий ток до 65 ° C, поэтому необходимо учитывать коэффициент снижения номинальных характеристик.

Критерии принятия решения: выберите термистор NTC, который может обеспечить, по крайней мере, постоянный ток, рассчитанный выше:

Используя кривую снижения номинальных значений при 75 ° C, используйте соответствующие 90% от максимального номинального установившегося тока,
= 0,90 X 36 A = 32,40 A

Вы можете использовать любой из термисторов NTC с номиналом до 36,0 A для удовлетворения ваших требований к установившемуся току и энергии. Номера деталей см. В таблицах.

.

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 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 — число 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 — постоянная или интегрирование, которое следует найти из начального условия при t = 0.Учтено, что при последнем отключении трансформатора от питающей сети в сердечнике остался небольшой остаточный магнитный поток Φ _r . 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 — это функция от 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 в два раза превышает нормальный поток. Это известно как двойное действие. За счет этого двойного эффекта ядро ​​переходит в глубокое насыщение. Ток намагничивания, необходимый для создания такого большого магнитного 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 должно быть равно нулю.

Поскольку 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 заданное время в цикле напряжения

. ,

No related posts.