Mikä on käynnistysvirta ja miten sitä voidaan rajoittaa?

Käynnistysvirta on suurin virta, jonka sähköpiiri vetää, kun se kytketään päälle. Se ilmestyy muutamalle tuloaaltomuodon syklille. Käynnistysvirran arvo on paljon suurempi kuin piirin vakaan tilan virta ja tämä korkea virta voi vahingoittaa laitetta tai laukaista katkaisijan. Käynnistysvirta esiintyy yleensä kaikissa laitteissa, joissa on magneettisydän, kuten muuntajissa, teollisuusmoottoreissa jne. Käynnistysvirta tunnetaan myös nimellä tulojännitevirta tai päälle kytkettävä ylijännite.

Miksi Inrush Current ilmestyy?

Käynnistysvirran syyn takana on useita tekijöitä. Kuten jotkut laitteet tai järjestelmät, jotka koostuvat kondensaattorin tai tasaisen kondensaattorin irrottamisesta, vetävät alussa suuren määrän virtaa lataamaan niitä. Annetun kaavion alapuolella saat käsityksen piirin käynnistyksen, huippun ja vakaan tilavirran välillä:

Huippuvirta: Se on virran maksimiarvo, joka saavutetaan aaltomuodolla joko positiivisella tai negatiivisella alueella.

Vakaan tilan virta: Se määritellään siten, että virta jokaisella aikavälillä pysyy vakiona piirissä. Vakaa tilavirta saavutetaan, kun di / dt = 0, mikä tarkoittaa, että virta pysyy muuttumattomana ajan suhteen.

Käynnistysvirran ominaisuudet:

• Tapahtuu heti, kun laitteeseen kytketään virta
• Näkyy lyhyen ajan
• Suurempi kuin piirin tai laitteen nimellisarvo

Joitakin esimerkkejä kohdevirran esiintymisestä:

• Hehkulamppu
• Induktiomoottori käynnistyy
• Muuntaja
• SMPS-pohjaisten virtalähteiden kytkeminen päälle

Käynnistysvirta muuntajassa

Muuntajan käynnistysvirta määritetään muuntajan vetämänä suurimpana hetkellisenä virtana, kun toissijainen puoli on kuormittamaton tai avoimen piirin tilassa. Tämä käynnistysvirta vahingoittaa ytimen magneettista ominaisuutta ja aiheuttaa muuntajan katkaisijan ei-toivotun kytkennän.

Käynnistysvirran suuruus riippuu AC-aallon pisteestä, jossa muuntaja alkaa. Jos muuntaja (ilman kuormaa) käynnistyy, kun vaihtojännite on huipussaan, käynnistysvirtaa ei tapahdu käynnistyksessä ja jos muuntaja (ilman kuormaa) käynnistyy, kun vaihtojännite kulkee nollan läpi, niin käynnistyksen arvo virta on erittäin suuri ja se ylittää myös kyllästysvirran, kuten alla olevasta kuvasta näet:

Käynnistysvirta moottoreissa

Kuten muuntajan induktiomoottorilla ei ole jatkuvaa magneettista polkua. Induktiomoottorin haluttomuus on suuri johtuen roottorin ja staattorin välisestä ilmarakosta. Siksi tämän suuren reluktanssin vuoksi induktiomoottori vaatii suurta magnetointivirtaa pyörivän magneettikentän tuottamiseksi käynnistyksen yhteydessä. Alla oleva kaavio näyttää moottorin täyden jännitteen käynnistysominaisuudet.

Kuten kaaviosta näet, molemmat käynnistysvirta ja käynnistysmomentti ovat alussa erittäin suuria. Tämä korkea käynnistysvirta, jota kutsutaan myös käynnistysvirraksi, voi vahingoittaa sähköjärjestelmää ja alkuperäinen suuri vääntömomentti voi vaikuttaa moottorin mekaaniseen järjestelmään. Jos pienennämme alkuperäistä jännitearvoa 50%, se voi johtaa moottorin vääntömomentin pienenemiseen 75%. Joten näiden ongelmien voittamiseksi käytetään pehmeän käynnistyksen virtalähdepiirejä (joita kutsutaan pääasiassa pehmeiksi käynnistimiksi).

Pitäisikö meidän välittää käynnistysvirrasta ja kuinka sitä voidaan rajoittaa?

Kyllä, meidän tulisi aina huolehtia induktiomoottoreiden, muuntajien ja induktoreista, kondensaattoreista tai ytimestä koostuvien elektronisten piirien käynnistysvirrasta. Kuten aiemmin mainittiin, käynnistysvirta on järjestelmässä koettu maksimihuippuvirta, ja se voi olla kaksi tai kymmenen kertaa normaali nimellisvirta. Tämä ei-toivottu virtapiikki voi vahingoittaa laitetta kuten muuntajassa, käynnistysvirta voi aiheuttaa virrankatkaisimen laukeamisen joka kerta, kun se käynnistyy. Katkaisijan toleranssin säätäminen voi auttaa meitä, mutta komponenttien tulisi kestää huippuarvo käynnistyksen aikana.

Vaikka elektroniikkapiirissä joillakin komponenteilla on eritelmät kestämään suurella käynnistysvirran arvolla lyhyellä aikavälillä. Jotkut komponentit kuitenkin kuumenevat tai vahingoittuvat, jos käynnistyksen arvo on erittäin korkea. Joten on parempi käyttää käynnistysvirran suojapiiriä suunniteltaessa elektronista piiriä tai piirilevyä.

Suojaukseksi syöksyvirralta voit käyttää aktiivista tai passiivista laitetta. Suojaustyypin valinta riippuu käynnistysvirran taajuudesta, suorituskyvystä, kustannuksista ja luotettavuudesta.

Kuten voit käyttää NTC-termistoria (negatiivinen lämpötilakerroin), joka on passiivinen laitetoimii sähkövastuksena, jonka vastus on erittäin korkea matalassa lämpötilassa. NTC-termistori kytketään sarjaan virtalähteen tulojohtoon. Sillä on suuri vastuksen arvo ympäristön lämpötilassa. Joten kun käynnistämme laitteen, korkea vastus rajoittaa käynnistysvirtaa virtaamaan järjestelmään. Kun virta virtaa jatkuvasti, termistorin lämpötila nousee, mikä vähentää vastusta merkittävästi. Siksi termistori vakauttaa käynnistysvirran ja antaa tasaisen virran virrata piiriin. NTC-termistoria käytetään laajalti virran rajoittamiseen sen yksinkertaisen rakenteen ja edullisten kustannusten vuoksi. Siinä on myös joitain haittoja, kuten että et voi luottaa termistoriin äärimmäisissä sääolosuhteissa.

Aktiiviset laitteet ovat kalliimpia ja lisäävät myös järjestelmän tai piirin kokoa. Se koostuu herkistä komponenteista, jotka vaihtavat suurta tulovirtaa. Jotkut aktiivisista laitteista ovat pehmeitä käynnistimiä, jännitesäätimiä ja DC / DC-muuntimia.

Näitä suojauksia käytetään sekä sähköisen että mekaanisen järjestelmän suojaamiseen rajoittamalla hetkellistä käynnistysvirtaa. Alla mainittu kaavio näyttää käynnistysvirran arvon suojapiirin kanssa ja ilman suojapiiriä. Voimme selvästi nähdä, kuinka tehokas käynnistysvirran suojaus on.

Kuinka mitata käynnistysvirtaa?

Olette kaikki nähneet polkupyöräkärryn, jotta kuljettaja saa sen liikuttamaan voimakkaasti. Ja kun pyörä alkaa liikkua, tarvittava voima pienenee. Joten tämä alkuvoima vastaa käynnistysvirtaa. Samoin moottoreissa, kun roottori alkaa liikkua, moottori alkaa saavuttaa vakaan tilan, jossa se ei vaadi suurta virtaa käyntiin.

Saatavilla on useita kiinnitysmittareita (yleismittari), jotka tarjoavat virrankulutuksen. Kuten voit käyttää Fluke 376 FC True-RMS -pihtimittaria mittaamaan käynnistysvirtaa. Joskus käynnistysvirta näyttää arvon, joka on korkeampi kuin katkaisijan nimellisarvo, mutta silti katkaisija ei laukea. Syynä tähän on, että virrankatkaisin toimii aikavirralla käyrällä, kuten käytät 10 ampeerin katkaisijaa, joten yli 10 ampeerin virtavirran tulisi virrata katkaisijan läpi nimellisaikaa siitä.

Seuraa alla mainittuja vaiheita mitataksesi käynnistysvirran:

• Testattu laite tulisi sammuttaa aluksi
• Kierrä valitsinta ja aseta Hz-Ã-merkki
• Aseta jännitteinen johto leukaan tai käytä kiinnitysmittariin liitettyä anturia
• Paina kiinnitysmittarin käynnistysvirta-painiketta yllä olevan kuvan mukaisesti
• Kytke laitteeseen virta, jolloin virta-arvo näkyy mittarin näytössä