Электр құрылғысын қосу кезіндегі максималды кіріс тогы
Inrush current
Электр құрылғыларын қосу кезіндегі максималды ток – inrush тогы. Моторлар, трансформаторлар, қуат түрлендіргіштерінде кездеседі. Қорғау құрылғыларын таңдауда маңызды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр құрылғысы алғаш қосылғандағы максималды бірден кіретін ток – электр құрылғысының бірінші рет қосылғандағы максималды сәттік кіретін тогы. Ауыспалы ток электр моторлары мен трансформаторлары, бірінші рет қуаттандырылғанда кіретін толқынның бірнеше циклы ішінде, қалыпты толық жүктеме тогынан бірнеше есе артық ток тарта алады. Қуат түрлендіргіштері де кіретін сыйымдылықтың зарядтау тогының салдарынан, тұрақты күйдегі тогынан әлдеқайда жоғары кіретін токқа ие болады. Жоғары кіретін токты қабылдау қажет болғанда, сақтандырғыштар және автоматтық қосқыштар сияқты артық токтан қорғау құрылғыларын таңдау қиындалады. Артық токтан қорғау, жүктеме немесе қысқа тұйықталу кезінде тез әрекет етуі керек, бірақ (әдетте зиянсыз) кіретін ток ағып жатқанда тізбекті үзіп тастамауы керек.
Maximal instantaneous input current drawn by an electrical device when first turned on
Inrush current, input surge current, or switch on surge is the maximal instantaneous input current drawn by an electrical device when first turned on. Alternating current electric motors and transformers may draw several times their normal full load current when first energized, for a few cycles of the input waveform. Power converters also often have inrush currents much higher than their steady state currents, due to the charging current of the input capacitance. The selection of over current protection devices such as fuses and circuit breakers is made more complicated when high inrush currents must be tolerated. The over current protection must react quickly to overload or short circuit faults but must not interrupt the circuit when the (usually harmless) inrush current flows.
Конденсаторлар
Ағынды немесе ішінара зарядталған конденсатор, егер көздің кернеуі конденсатордың потенциалынан жоғары болса, көз үшін қысқа тұйықталу сияқты көрінеді. Толық зарядталу үшін толық бос конденсатор шамамен 5 RC уақыт периодына дейін зарядталады; зарядталу кезеңінде, бір мезгілдегі ток, тұрақты токтан айтарлықтай артық болуы мүмкін. Конденсатор толық зарядталғанда бір мезгілдегі ток, тұрақты токқа дейін төмендейді. Ашық тізбек жағдайында конденсатор жоғары ауыспалы ток кернеуіне дейін зарядталады (ауыспалы ток желісімен конденсаторды зарядтау мүмкін емес, сондықтан бұл өзгеріп тұратын, бірақ бір бағытты кернеуді білдіреді; мысалы, түзеткіштен шығатын кернеу). Батарея сияқты, тұрақты токтан конденсаторды зарядтау жағдайында, конденсатор әлі де қысқа тұйықталу сияқты көрінеді; ол тек көздің ішкі кедергісімен және конденсатордың ESR-мен шектелген көзден ток алады. Бұл жағдайда зарядтау тогы үздіксіз болады және жүктеме тогына қарай экспоненциалды түрде төмендейді. Ашық тізбек үшін конденсатор тұрақты ток кернеуімен зарядталады. Фильтр конденсаторының зарядталу кезеңіндегі бастапқы ток ағынына қарсы қорғау, құрылғының жұмысы үшін өте маңызды. Кіріс қуаты мен түзеткіш арасына уақытша жоғары кедергі енгізу, қосылғандағы кедергіні арттыра алады, бұл кіру тогын азайтуға әкеледі. Осы мақсатта кіру тогын шектегішті пайдалануға болады, себебі ол қажетті бастапқы кедергіні қамтамасыз ете алады.
A discharged or partially charged capacitor appears as a short circuit to the source when the source voltage is higher than the potential of the capacitor. A fully discharged capacitor will take approximately 5 RC time periods to fully charge; during the charging period, instantaneous current can exceed steady state current by a substantial multiple. Instantaneous current declines to steady state current as the capacitor reaches full charge. In the case of open circuit, the capacitor will be charged to the peak AC voltage (one cannot actually charge a capacitor with AC line power, so this refers to a varying but unidirectional voltage; e. g., the voltage output from a rectifier). In the case of charging a capacitor from a linear DC voltage, like that from a battery, the capacitor will still appear as a short circuit; it will draw current from the source limited only by the internal resistance of the source and ESR of the capacitor. In this case, charging current will be continuous and decline exponentially to the load current. For open circuit, the capacitor will be charged to the DC voltage. Safeguarding against the filter capacitor’s charging period’s initial current inrush flow is crucial for the performance of the device. Temporarily introducing a high resistance between the input power and rectifier can increase the resistance of the powerup, leading to reducing the inrush current. Using an inrush current limiter for this purpose helps, as it can provide the initial resistance needed.
Қозғалтқыштар
Электр қозғалтқышы, AC немесе DC, алғаш рет қосылғанда, ротор қозғалмайды және тоқ, тоқтаған кездегі токқа тең ток ағып, қозғалтқыш жылдамдық жинағанда және жетектің кері ЭҚК-ға қарсы тұру үшін кері ЭҚК пайда болғанда азаяды. АЖ индукциялық қозғалтқыштар ротор қозғала бастағанға дейін қысқа тұйықталған екінші орамды трансформаторлар сияқты жұмыс істейді, ал щеткалы қозғалтқыштар негізінен орамның кедергісін көрсетеді. Егер қозғалтқыш жылдамдық жинағанша механикалық жүктемесі азайтылса, іске қосылудың уақытша кезеңі қысқа болады. Жоғары қуатты қозғалтқыштарда, ток мөлшерін азайту үшін іске қосылу кезінде орам конфигурациясы өзгертілуі мүмкін (алдымен жұлдыз, содан кейін үшбұрыш).
When an electric motor, AC or DC, is first energized, the rotor is not moving, and a current equivalent to the stalled current will flow, reducing as the motor picks up speed and develops a back EMF to oppose the supply. AC induction motors behave as transformers with a shorted secondary until the rotor begins to move, while brushed motors present essentially the winding resistance. The duration of the starting transient is less if the mechanical load on the motor is relieved until it has picked up speed. For high power motors, the winding configuration may be changed (wye at start and then delta) during start up to reduce the current drawn.
Жылытқыштар және қыздырушы шамдар
Металдардың температуралық кедергі коэффициенті оң болады; олар салқын болғанда кедергісі төмендейді. Электр пештер немесе вольфрамды қыздырғыш шамдар жиынтығы сияқты металл кедергілік қыздыру элементтерінің маңызды бөлігін қамтитын кез келген электр жүктемесі, металл элемент жұмыс температурасына жеткенше жоғары ток тартады. Мысалы, шамдарды басқаруға арналған қабырғаға орнатылатын ажыратқыштар "T" белгісімен көрсетіледі, бұл олар шамдардың жоғары кіріс тогы бар тізбектерін қауіпсіз басқара алатынын білдіреді. Кіріс тогы тұрақты токтан 14 есеге дейін болуы мүмкін және кішкентай шамдар үшін бірнеше миллисекундтан бастап, 500 ватт немесе одан жоғары қуатты шамдар үшін бірнеше секундқа дейін сақталуы мүмкін. (Графиттелмеген) көміртекті шамдар қазір көбінесе қолданылмайды, олардың температуралық коэффициенті теріс және қызған сайын көбірек ток тартады; осы типтерде "кіріс" тогы кездеспейді.
Metals have a positive temperature coefficient of resistance; they have lower resistance when cold. Any electrical load that contains a substantial component of metallic resistive heating elements, such as an electric kiln or a bank of tungsten filament incandescent bulbs, will draw a high current until the metallic element reaches operating temperature. For example, wall switches intended to control incandescent lamps will have a "T" rating, indicating that they can safely control circuits with the large inrush currents of incandescent lamps. The inrush may be as much as 14 times the steady state current and may persist for a few milliseconds for smaller lamps up to several seconds for lamps of 500 watts or more. (Non graphitized) carbon filament lamps, rarely used now, have a negative temperature coefficient and draw more current as they warm up; an "inrush" current is not found with these types.
Қорғау
Ағымдағы зарядтау кіріс конденсаторларын шектеу үшін желімен қатар резисторды пайдалануға болады. Алайда, бұл тәсіл өте тиімді емес, әсіресе жоғары қуатты құрылғыларда, себебі резистордың кернеуі төмендейді және біршама қуатты ысырап етеді. Кіріс тогын кіріс тогын шектегіштер арқылы да азайтуға болады. Терморезисторлар (NTC) электрмен жабдықтау қабылдағыштарында, моторларды басқару жүйелерінде және аудио жабдықтарда кіріс тогынан туындайтын зақымды болдырмау үшін жиі қолданылады. Термистор – температура өзгергенде кедергісі айқын және болжамды түрде өзгеріп отыратын, температураға сезімтал кедергі. НТК термисторының кедергісі температурасы жоғарылаған сайын төмендейді. Кіріс тогын шектегіш өзін-өзі қыздырғанда, ток одан өтіп, оны жылыта бастайды. Оның кедергісі төмендей бастайды, ал салыстырмалы түрде аз ток кіріс конденсаторларын зарядтайды. Электрмен жабдықтаудағы конденсаторлар зарядталғаннан кейін, өзін-өзі қыздырған кіріс тогын шектегіш тізбекте аз кедергі жасайды, тізбектің жалпы кернеуіне қатысты төмен кернеу түседі. Оның бір кемшілігі – құрылғыны өшіргеннен кейін NTC резисторы әлі де ыстық болады және кедергісі төмен. Ол 1 минуттан астам салқындамай, кедергісі жоғарыламай, кіріс тогын шектей алмайды. Тағы бір кемшілігі – NTC термисторы қысқа тұйықталудан қорғалмайды. Трансформатордың кіріс тогын болдырмаудың тағы бір жолы – «трансформаторды қосу релесі». Бұл салқындауға уақыт қажет етпейді. Сонымен қатар, ол электр желісіндегі жарты толқынды кернеудің төмендеуіне төтеп бере алады және қысқа тұйықталудан қорғайды. Бұл техника IEC 61000-4-11 сынақтары үшін маңызды. Тағы бір мүмкіндік, әсіресе жоғары кернеулі тізбектер үшін, алдын ала зарядтау тізбегін пайдалану. Тізбек конденсаторларды зарядтау кезінде токпен шектелген алдын ала зарядтау режимін қолдайды, содан кейін жүктемедегі кернеу толық зарядтың 90% -ына жеткенде қалыпты жұмыс үшін шектелмеген режимге ауысады.
A resistor in series with the line can be used to limit the current charging input capacitors. However, this approach is not very efficient, especially in high power devices, since the resistor will have a voltage drop and dissipate some power. Inrush current can also be reduced by inrush current limiters. Negative temperature coefficient (NTC) thermistors are commonly used in switching power supplies, motor drives and audio equipment to prevent damage caused by inrush current. A thermistor is a thermally sensitive resistor with a resistance that changes significantly and predictably as a result of temperature changes. The resistance of an NTC thermistor decreases as its temperature increases. As the inrush current limiter self heats, the current begins to flow through it and warm it. Its resistance begins to drop, and a relatively small current flow charges the input capacitors. After the capacitors in the power supply become charged, the self heated inrush current limiter offers little resistance in the circuit, with a low voltage drop with respect to the total voltage drop of the circuit. A disadvantage is that immediately after the device is switched off, the NTC resistor is still hot and has a low resistance. It cannot limit the inrush current unless it cools for more than 1 minute to get a higher resistance. Another disadvantage is that the NTC thermistor is not short circuit proof. Another way to avoid the transformer inrush current is a "transformer switching relay". This does not need time for cool down. It can also deal with power line half wave voltage dips and is short circuit proof. This technique is important for IEC 61000 4 11 tests. Another option, particularly for high voltage circuits, is to use a pre charge circuit. The circuit would support a current limited precharge mode during the charging of capacitors and then switch to an unlimited mode for normal operation when the voltage on the load is 90% of full charge.
Ажырату тікесі
Трансформатор, электр қозғалтқышы, электромагнит немесе басқа да индуктивтік жүктеме өшірілген кезде, индуктор ажыратқыш немесе қосқыштағы кернеуді арттырып, ұзаққа созылатын доға пайда болуына себеп болады. Трансформатордың бірінші жағынан ажыратылғанда, индуктивтік кернеу секірісі екінші жақта кернеудің өсуіне әкеледі, бұл оқшаулауды және қосылған жүктемелерге зиян келтіруі мүмкін.
When a transformer, electric motor, electromagnet, or other inductive load is switched off, the inductor increases the voltage across the switch or breaker and cause extended arcing. When a transformer is switched off on its primary side, inductive kick produces a voltage spike on the secondary that can damage insulation and connected loads.