Τι είναι το ρεύμα εισόδου και πώς να το περιορίσετε;

Το ρεύμα εισόδου είναι το μέγιστο ρεύμα που αντλείται από ένα ηλεκτρικό κύκλωμα τη στιγμή που είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΟ. Εμφανίζεται για τους λίγους κύκλους της κυματομορφής εισόδου. Η τιμή του ρεύματος εισόδου είναι πολύ υψηλότερη από το ρεύμα σταθερής κατάστασης του κυκλώματος και αυτό το υψηλό ρεύμα μπορεί να προκαλέσει ζημιά στη συσκευή ή να ενεργοποιήσει τον διακόπτη προστασίας. Ρεύμα εκκίνησης εμφανίζεται γενικά σε όλες τις συσκευές στις οποίες μαγνητικού πυρήνα είναι παρόν σαν μετασχηματιστές, βιομηχανικοί κινητήρες κλπ Ρεύμα εκκίνησης είναι επίσης γνωστό ως ρεύμα υπέρτασης Input ή ρεύμα ενεργοποίησης κύμα.

Γιατί εμφανίζεται η τρέχουσα εισροή;

Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες πίσω από την αιτία του ρεύματος εισροής. Όπως ορισμένες συσκευές ή συστήματα που συνίστανται σε αποσύνδεση πυκνωτή ή ομαλό πυκνωτή, αντλεί μεγάλο ρεύμα κατά την εκκίνηση για να τα φορτίσει. Το παρακάτω διάγραμμα θα σας δώσει μια ιδέα για τη διαφορά μεταξύ ενός ρεύματος εισόδου, αιχμής και σταθερής κατάστασης ενός κυκλώματος:

Μέγιστο ρεύμα: Είναι η μέγιστη τιμή ρεύματος που επιτυγχάνεται από μια κυματομορφή είτε σε θετική είτε σε αρνητική περιοχή.

Ρεύμα σταθερής κατάστασης: Ορίζεται ως το ρεύμα σε κάθε χρονικό διάστημα παραμένει σταθερό σε ένα κύκλωμα. Ένα ρεύμα σταθερής κατάστασης επιτυγχάνεται όταν di / dt = 0, που σημαίνει ότι το ρεύμα παραμένει αμετάβλητο σε σχέση με το χρόνο.

Τρέχοντα χαρακτηριστικά εισροής:

• Εμφανίζεται αμέσως όταν είναι ενεργοποιημένη η συσκευή
• Εμφανίζεται για μικρό χρονικό διάστημα
• Υψηλότερη από την ονομαστική τιμή του κυκλώματος ή της συσκευής

Μερικά παραδείγματα όπου εμφανίζεται το Inrush Current:

• Λαμπτήρα πυρακτώσεως
• Εκκίνηση κινητήρα επαγωγής
• Μετασχηματιστής
• Ενεργοποίηση τροφοδοτικών με βάση το SMPS

Ρεύμα εισόδου στον μετασχηματιστή

Το ρεύμα εισόδου μετασχηματιστή ορίζεται ως το μέγιστο στιγμιαίο ρεύμα που τραβά ο μετασχηματιστής όταν η δευτερεύουσα πλευρά είναι εκφορτωμένη ή σε κατάσταση ανοικτού κυκλώματος. Αυτό το ρεύμα εισροής βλάπτει τη μαγνητική ιδιότητα του πυρήνα και προκαλεί ανεπιθύμητη εναλλαγή του διακόπτη προστασίας του μετασχηματιστή.

Το μέγεθος του ρεύματος εισόδου εξαρτάται από το σημείο του κύματος AC στο οποίο ξεκινά ο μετασχηματιστής. Εάν ο μετασχηματιστής (χωρίς φορτίο) ανάβει όταν η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος βρίσκεται στο αποκορύφωμά της, τότε δεν θα εμφανιστεί ρεύμα εισόδου στην εκκίνηση και εάν ο μετασχηματιστής (χωρίς φορτίο) ανάβει όταν η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος διέρχεται από το μηδέν τότε η τιμή εισόδου Το ρεύμα θα είναι πολύ υψηλό και υπερβαίνει επίσης το ρεύμα κορεσμού, όπως μπορείτε να δείτε στην παρακάτω εικόνα:

Ρεύμα εισροής στους κινητήρες

Όπως ο επαγωγικός μετασχηματιστής δεν έχει συνεχή μαγνητική διαδρομή. Η απροθυμία του επαγωγικού κινητήρα είναι υψηλή λόγω του διακένου αέρα μεταξύ του ρότορα και του στάτη. Επομένως, εξαιτίας αυτού του υψηλού επαγωγικού κινητήρα, ο κινητήρας απαιτεί υψηλό ρεύμα μαγνητισμού για να παράγει το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο κατά την εκκίνηση. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τα χαρακτηριστικά εκκίνησης πλήρους τάσης του κινητήρα.

Όπως μπορείτε να δείτε στο διάγραμμα, η ροή εκκίνησης και η ροπή εκκίνησης και οι δύο είναι πολύ υψηλές στην αρχή. Αυτό το υψηλό ρεύμα εκκίνησης που ονομάζεται επίσης ρεύμα εισόδου, μπορεί να προκαλέσει ζημιά στο ηλεκτρικό σύστημα και η αρχική υψηλή ροπή μπορεί να επηρεάσει το μηχανικό σύστημα του κινητήρα. Εάν μειώσουμε την αρχική τιμή τάσης κατά 50%, τότε μπορεί να οδηγήσει σε 75% μείωση της ροπής του κινητήρα. Έτσι, για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα χρησιμοποιούνται κυκλώματα τροφοδοσίας μαλακής εκκίνησης (που ονομάζονται κυρίως μαλακά εκκινητές).

Πρέπει να νοιαζόμαστε για το Inrush Current και πώς να το περιορίσουμε;

Ναι, πρέπει πάντα να νοιαζόμαστε για το ρεύμα εισόδου σε επαγωγικούς κινητήρες, μετασχηματιστές και στα ηλεκτρονικά κυκλώματα που αποτελούνται από επαγωγείς, πυκνωτές ή πυρήνα. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το ρεύμα εισόδου είναι το μέγιστο ρεύμα αιχμής, το οποίο έχει εμπειρία στο σύστημα και μπορεί να είναι δύο ή δέκα φορές από το κανονικό ρεύμα. Αυτή η ανεπιθύμητη ακίδα ρεύματος μπορεί να βλάψει τη συσκευή όπως στον μετασχηματιστή, το ρεύμα εισόδου μπορεί να προκαλέσει διακοπή του διακόπτη, κάθε φορά που ανάβει. Ρυθμίστε την ανοχή του διακόπτη μπορεί να μας βοηθήσει, αλλά τα εξαρτήματα θα πρέπει να αντέχουν την τιμή αιχμής κατά τη βιασύνη.

Ενώ στο ηλεκτρονικό κύκλωμα ορισμένα εξαρτήματα έχουν προδιαγραφές να αντέχουν με την υψηλή τιμή του ρεύματος εισόδου για μικρό χρονικό διάστημα. Ωστόσο, ορισμένα εξαρτήματα θερμαίνονται πολύ ή καταστραφούν εάν η τιμή του in-rush είναι πολύ υψηλή. Επομένως, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ένα κύκλωμα προστασίας ρεύματος εισόδου κατά το σχεδιασμό ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος ή PCB.

Για την προστασία από το ρεύμα εισροής μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια ενεργή ή παθητική συσκευή. Η επιλογή του τύπου προστασίας εξαρτάται από τη συχνότητα του ρεύματος εισόδου, της απόδοσης, του κόστους και της αξιοπιστίας.

Όπως μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν θερμίστορ NTC (αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας) που είναι μια παθητική συσκευήλειτουργεί ως ηλεκτρική αντίσταση της οποίας η αντίσταση είναι πολύ υψηλή σε τιμή χαμηλής θερμοκρασίας. Το θερμίστορ NTC συνδέεται στη σειρά με τη γραμμή εισόδου τροφοδοσίας. Δείχνει υψηλή τιμή αντίστασης σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Έτσι, όταν ενεργοποιούμε τη συσκευή, η υψηλή αντίσταση περιορίζει το ρεύμα εισροής να ρέει στο σύστημα. Καθώς το ρεύμα ρέει συνεχώς, αυξάνεται η θερμοκρασία του θερμίστορ, η οποία μειώνει σημαντικά την αντίσταση. Ως εκ τούτου, το θερμίστορ σταθεροποιεί το ρεύμα εισροής και επιτρέπει στο σταθερό ρεύμα να ρέει στο κύκλωμα. Το θερμίστορ NTC χρησιμοποιείται ευρέως για τον τρέχοντα περιοριστικό σκοπό λόγω του απλού σχεδιασμού και του χαμηλού κόστους. Έχει επίσης κάποια μειονεκτήματα όπως δεν μπορείτε να βασιστείτε στο θερμίστορ στις ακραίες καιρικές συνθήκες.

Οι ενεργές συσκευές είναι ακριβότερες και αυξάνουν επίσης το μέγεθος του συστήματος ή του κυκλώματος. Αποτελείται από ευαίσθητα στοιχεία που αλλάζουν υψηλό εισερχόμενο ρεύμα. Ορισμένες από τις ενεργές συσκευές είναι Soft Starters, ρυθμιστές τάσης και μετατροπείς DC / DC.

Αυτές οι προστασίες χρησιμοποιούνται για την προστασία του ηλεκτρικού καθώς και ενός μηχανικού συστήματος περιορίζοντας το στιγμιαίο ρεύμα εισόδου. Το παρακάτω γράφημα δείχνει την τιμή ρεύματος εισόδου με το κύκλωμα προστασίας και χωρίς το κύκλωμα προστασίας. Μπορούμε να δούμε ξεκάθαρα πόσο αποτελεσματική είναι η προστασία ρεύματος εισροής.

Πώς να μετρήσετε το Inrush Current;

Όλοι έχετε δει το καλάθι του ποδηλάτου, για να το μετακινήσετε ο αναβάτης πρέπει να ασκήσει έντονη δύναμη. Και, όταν ο τροχός αρχίσει να κινείται, η απαιτούμενη δύναμη μειώνεται. Έτσι, αυτή η αρχική δύναμη είναι ισοδύναμη με το ρεύμα εισόδου. Ομοίως, σε κινητήρες, μόλις ο ρότορας αρχίσει να κινείται, ο κινητήρας αρχίζει να φτάνει στη σταθερή κατάσταση όπου δεν απαιτεί υψηλό ρεύμα για να τρέξει.

Υπάρχουν διαθέσιμοι μετρητές σφιγκτήρα (πολύμετρο) που προσφέρουν μέτρηση ρεύματος εισροής. Όπως μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το μετρητή Fluke 376 FC True-RMS Clamp για να μετρήσετε το ρεύμα εισόδου. Μερικές φορές το ρεύμα εισόδου δείχνει μια τιμή που είναι υψηλότερη από την βαθμολογία του διακόπτη, αλλά παρόλα αυτά, ο διακόπτης δεν ενεργοποιείται. Ο λόγος πίσω από αυτό είναι ότι ο διακόπτης κυκλώματος λειτουργεί σε καμπύλη ρεύματος χρόνου / ώρα, όπως χρησιμοποιείτε διακόπτη κυκλώματος 10 amp, οπότε το ρεύμα εισόδου που είναι μεγαλύτερο από 10 amp πρέπει να ρέει μέσω του διακόπτη κυκλώματος περισσότερο από τον εκτιμημένο χρόνο από αυτό.

Ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα για να μετρήσετε το ρεύμα εισόδου:

• Η δοκιμασμένη συσκευή πρέπει να απενεργοποιηθεί αρχικά
• Περιστρέψτε τον επιλογέα και ρυθμίστε στο σύμβολο Hz-Ã
• Τοποθετήστε το ζωντανό καλώδιο στη σιαγόνα ή χρησιμοποιήστε τον καθετήρα συνδεδεμένο με τον μετρητή σφιγκτήρα
• Πατήστε το κουμπί ρεύματος εισόδου στον μετρητή σφιγκτήρα, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα
• Ενεργοποιήστε τη συσκευή, θα εμφανιστεί η τρέχουσα τιμή εισόδου στην οθόνη του μετρητή