Ограничитель пускового тока что это

Выбор и применение ограничителя пусковых токов ICL от компании MEAN WELL

В мае текущего года на нашем сайте была представлена новинка от компании MEAN WELL- ограничители пускового тока серии ICL. Как правило, применение ограничителя пускового тока не вызывает вопросов в случае, если ограничение требуется только для одного-двух источников питания. Вместе с тем, технические характеристики ограничителей пускового тока позволяют их применять для большего количества блоков питания:

Рис. 1. Типовая схема применения ограничителя пускового тока ICL

Таким образом, ключевым становится вопрос – как можно определить максимальное количество источников питания, суммарный ток которых может быть ограничен одним устройством ICL, то есть число n+1 на рисунке 1. В качестве примера расчета определим сколько блоков питания модели SDR-120-24 может быть установлено за ограничителем пускового тока ICL-16R.
Согласно спецификации на ограничитель пускового тока для определения максимального количества нам нужно использовать два ключевых параметра – непрерывный нормированный ток (AC continuous rated current) и допустимая емкость нагрузки (Allowed capacitive load):

Рис. 2. Ключевые параметры ограничителей пускового тока серии ICL-16

Согласно спецификации на SDR-120, постоянный входной ток блока питания (AC current typ.) составляет 0.7А при 230В при полной нагрузке:

Рис. 3. Постоянный входной ток блока питания серии SDR-120

Таким образом, максимальное количество блоков питания определится отношением непрерывного нормированного тока (AC continuous rated current) ограничителя ICL-16 к постоянному входному току блока питания (AC current typ.): 16А / 0.7А = 22.8 шт. Округляем до минимально возможного целого числа – 22 шт.
Второе условие, которое должно быть выполнено, это оценка, что максимальная входная емкость блоков питания не превысит допустимой емкости нагрузки ограничителя пускового тока.
Согласно Отчета о тестировании блока питания SDR-120-24 входная емкость составляет 100uF (определяется по входному конденсатору C5):

Рис. 4. Входная емкость блока питания SDR-120-24

Из соотношения допустимой емкости нагрузки ограничителя ICL-16 к входной емкости источника питания определяем максимально допустимое количество блоков питания по второму условию: 2500uF / 100uF = 25 шт (при необходимости округляем до минимально возможного целого числа).

Итого из первого условия (по максимальному току) количество блоков питания составляет 22 шт, из второго условия (по допустимой емкости нагрузки) количество блоков питания составляет 25 шт. Из полученных условий выбирается минимальное значение, при котором гарантированно будут выполнены оба условия – 22 шт. Но для надежности производитель рекомендует использовать понижающий коэффициент 0.9 для получения итогового значения: 22 * 0.9 = 19.8 шт (округляем до минимально возможного целого – 19 шт). Таким образом, допустимо использовать один ограничитель пускового тока ICL-16R на 19 блоков питания SDR-120-24.

Источник

применение позисторов epcos для ограничения пускового тока

Авт, доктор Стефан Бенкхоф (Dr. Stefan Benkhof, менеджер-маркетолог EPCOS/TDK).

Пассивный метод ограничения пускового тока.

Для преобразователей напряжения номинальной мощностью до нескольких Ватт наиболее приемлемым решением может служить включение малоомного резистора последовательно с нагрузкой.

В НКУ позистор работает как омическое сопротивление номиналом от 20 до 500 Ом (в зависимости от типа). Этого сопротивления хватает для ограничения пускового тока. Как только накопитель полностью заряжен, позистор шунтируется короткозамкнутым реле.

В случае выхода из строя элементов цепи заряда конденсатора, позистор выполняет защитную функцию цепи нагрузки. При протекании тока через элемент, его сопротивление многократно возрастает, и, благодаря наличию таких защитных свойств, позистор может служить защитой от короткого замыкания конденсатора и в случае, если не сработал шунт после полного заряда накопительного конденсатора (отказ коммутирующего элемента).

Все эти явления отказов вызывают резкий скачок температуры ограничителя тока. Для полной уверенности, что эффекты КЗ и отказ реле не причинят вреда аппаратуре, следует устанавливать именно позистор или мощный резистор. Позисторы фирмы EPCOS не требуют предварительного ограничения тока, так как обладают защитными свойствами, и могут устанавливаться непосредственно в питающую сеть с соответсвующим номиналом пробивного напряжения. На рисунке 4 представлен процесс ограничения тока в результате короткого замыкания конденсатора.

В результате позисторы фирмы EPCOS (рисунок 5), применяющиеся в составе АОПТ, обладают замечательными свойствами:

— хорошая устойчивость к повышенной температуре окружающей среды.

— собственная защита от перегрузки по току, вызванной аварийными ситуациями.

В таблице 1 представлен номенклатурный ряд элементов, основные параметры и наличие в наборах с образцами.

Список используемой литературы:

3. Bodo’s Power System, February 2014, page 34

Источник

Ограничение пусковых токов блока питания- экономия на монтаже светодиодного освещения

Светодиодные блоки питания имеют очень высокие пусковые токи. Для того чтобы увеличить количество импульсных источников питания на один автоматический выключатель необходимо ограничение пусковых токов, использовать ограничитель броска тока.

Пусковой ток драйвера многократно превышает номинальный, поэтому срабатывает автоматический выключатель (иначе говоря, выбивает автомат), контакты свариваются, проводка греется. Решение — ограничение пусковых токов ESB.

Электронный ограничитель пускового тока блока питания является идеальным решением для эффективного снижения затрат на монтаж светодиодного освещения. Благодаря точному ограничению пусковых токов, на каждом автоматическом выключателе может работать большее количество блоков питания светодиодных ламп и лент. Низкое значение тока позволяет использовать провода с меньшим сечением и меньше выключателей. Стоимость установки снижается на 70% по сравнению с обычными установками.

Устройство подключается между сетевым выключателем / контактором и нагрузкой. Используется для индуктивных и емкостных нагрузок. В момент включения пусковой ток ограничен в течение определенного времени, независимо от фактического значения пускового тока.

Выбрать ограничитель тока светодиодного драйвера Camtec ESB несложно.

Доступны две основные модели ограничителей пускового тока блока питания Camtec ESB. Стандартная версия (ESB-UNIVERSAL, ограничение пикового тока на уровне 48A) идеально подходит для обычных источников света или сетевого выключателя. Для цепей с реле / контакторами или коммутаторами (KNX / EIB-bus) мы рекомендуем ESB 16 (ограничение пикового тока на уровне 16A), он сохранит контакты переключения и обеспечить длительный срок службы.

Источник

Методы снижения пусковых токов импульсных источников питания

Александр Русу (г. Одесса)

Одна из главных проблем использования импульсных источников питания в светодиодных осветительных системах – ограничение пусковых токов, способных вывести эти системы из строя. Модульные решения, предусматриваюшие ограничение этих токов, предлагает компания MEAN WELL, а дискретные – для малосерийной продукции или индивидуальной разработки – сам автор статьи.

Маломощные импульсные источники питания (ИП) всегда пользовались стабильным спросом на рынке электроники – в системах промышленной автоматики, контроля доступа, пожарной безопасности и многих других. В последнее время этот список пополнился устройствами интернета вещей, умного дома и домашней автоматизации.

До недавнего времени использование ИП, независимо от того, являлись ли они универсальными блоками общего применения или разрабатывались для конкретного устройства, не вызывало особых технических проблем, но с началом эпохи светодиодного освещения ситуация изменилась не в лучшую сторону. Активное использование недорогих 12-вольтовых светодиодных лент увеличило число ИП в системах освещения, в результате чего стали появляться сбои в системах электроснабжения, вплоть до выхода оборудования из строя.

Суть проблемы заключается в значительной величине пускового тока (Inrush Current), возникающего в момент подключения блока питания к сети. Несмотря на то, что в каждом ИП приняты меры для его ограничения, все равно в большинстве устройств его величина может в десятки раз превышать ток, потребляемый при максимальной нагрузке. В результате одновременное включение нескольких ИП может приводить к срабатыванию защиты от короткого замыкания и вынуждает устанавливать автоматические выключатели либо с большим током, либо с большим временем срабатывания. Кроме того, при частом включении осветительных приборов резко уменьшается срок службы коммутирующих устройств – выключателей или реле, поскольку из-за чрезвычайно большого коммутируемого тока у них быстро прогорают контакты.

Хотя эта проблема не нова, до недавнего времени каких-либо готовых, а главное – доступных решений практически не было. Это и послужило поводом рассмотреть имеющиеся на рынке устройства для уменьшения пусковых токов, а также несколько доступных способов самостоятельного устранения этой проблемы.

Технические характеристики источников питания

На сегодняшний день создать ИП мощностью до 1 кВт не является сложной технической задачей. Доступность элементной базы и большое количество наработок в этой области позволяют в сжатые сроки наладить производство источников питания на основе известных компонентов и по известным рекомендациям. Неудивительно, что схемотехника, технические характеристики и внешний вид недорогих выпрямительных устройств как ведущих мировых производителей, так и малоизвестных компаний очень схожи.

Одними из недорогих источников питания, часто используемыми для питания светодиодных лент, являются модули серии LRS производства компании MEAN WELL (рисунок 1). При разработке данной линейки были использованы как последние достижения в области производства импульсных источников питания, так и самая современная элементная база, что позволило вывести ИП семейства LRS на современный технический уровень и обеспечить хорошее соотношение «цена/качество».

Рис. 1. Выпрямитель из семейства LRS

Ключевыми особенностями семейства LRS (таблица 1) являются возможность работы в универсальном диапазоне входных напряжений (85…264 B AC), компактный размер (высота профиля 1U – 30 мм), высокий КПД (до 91,2%) и малое потребление при отключении нагрузки (0,2…0,75 Вт). ИП семейства LRS имеют множество сертификатов, среди которых IEC/EN 60335-1 (PD3) и IEC/EN61558-1, 2-16. Все источники питания LRS проходят тестирование при 100% нагрузки и имеют трехлетнюю гарантию.

Таблица 1. Основные технические характеристики выпрямителей семейства LRS

Одной из специфических особенностей светодиодного освещения является возможность установки оборудования в специализированных электрических шкафах, поэтому наряду с ИП в перфорированных корпусах на практике может возникнуть реальная потребность в модулях с форм-фактором, рассчитанном на установку на DIN-рейку. В этом случае следует обратить внимание на семейство HDR производства компании MEAN WELL, выпускаемое в малогабаритных пластмассовых корпусах (рисунок 2).

Рис. 2. Внешний вид выпрямителей семейства HDR производства MEAN WELL

Несмотря на то, что выпрямители HDR изначально были спроектированы для использования в автоматизированных системах управления и имеют изоляцию с электрической прочностью вплоть до Class II, сфера их применения не ограничивается питанием только промышленных контроллеров. Благодаря широкому диапазону входных напряжений, хорошему уровню электробезопасности, высокому КПД и малому энергопотреблению при отключении нагрузки (не более 0,3 Вт) эти модули (таблица 2) можно с успехом применить в самых разнообразных приложениях, начиная от питания элементов сложных технологических линий и заканчивая тем же светодиодным освещением.

Таблица 2. Основные технические характеристики выпрямителей семейства HDR

Анализируя данные таблиц 1 и 2, можно увидеть, что у всех рассмотренных ИП пусковой ток в десятки раз превышает ток, потребляемый при максимальной нагрузке. Причем чем меньше мощность источника питания, тем больше это соотношение. Например, для самой маломощной из рассмотренных моделей – ИП HDR-15 пусковой ток (45 А), согласно технической документации, в 180 раз превышает максимальное значение во время работы (0,25 А). Для мощных выпрямителей это соотношение хоть и немного меньше, но все равно является достаточно большим. Абсолютный рекорд по величине пускового тока (70 А) принадлежит моделям HDR-150. При таком пусковом токе в момент включения устройства хоть и кратковременно, но будет потребляться около 15 кВт, что достаточно много даже для промышленного оборудования.

Ситуацию не спасает и введение в ИП корректора коэффициента мощности (ККМ). Если проанализировать технические характеристики модулей семейства RSP производства MEAN WELL (рисунок 3), отличающихся от рассмотренных выше выпрямителей LRS наличием активного корректора коэффициента мощности, то окажется, что их пусковые токи также превышают номинальные значения в 15…70 раз (таблица 3). Это, конечно, меньше, чем в модулях без ККМ, однако все равно много, даже несмотря на высокий коэффициент мощности (не менее 0,93).

Рис. 3. Выпрямитель семейства RSP производства MEAN WELL

Таблица 3. Основные технические характеристики выпрямителей семейства RSP

Причины появления пусковых токов

На сегодняшний день большинство ИП изготавливается по схеме с бестрансформаторным входом. Ключевыми элементами данной схемы являются выпрямитель, реализуемый чаще всего по мостовой схеме, и входной сглаживающий конденсатор (рисунок 4).

Рис. 4. Типовая схема входной цепи выпрямительного устройства с бестрансформаторным входом

До включения блока питания конденсатор C1 полностью разряжен и напряжение на нем равно нулю, в то время как в рабочем режиме оно достигает амплитудного значения напряжения сети, равного, при входном напряжении 220 В, около 310 В. Поскольку напряжение на конденсаторе измениться мгновенно не может, то в момент включения схемы обязательно должен произойти бросок тока из-за необходимости заряда конденсатора фильтра.

Максимальное значение пускового тока зависит не только от электрических характеристик элементов схемы, но и от момента включения ее в сеть. Наихудшим случаем считается подключение к сети в моменты, когда ее напряжение равно амплитудным значениям. В этом случае к диодам выпрямителя VD1…VD4 прикладывается прямое напряжение около 310 В, и их ток ограничивается лишь активными сопротивлениями кристаллов, соединительных проводников и внутренним последовательным сопротивлением конденсатора. Очевидно, что если не принимать никаких мер, то начальное значение пускового тока может превысить 100 А даже при небольшой емкости конденсатора C1.

Несмотря на то, что выпрямительные полупроводниковые диоды VD1…VD4 обычно выдерживают подобные перегрузки, столь высокое значение тока может значительно сократить срок их службы и вывести из строя. Для предотвращения этого пусковой ток даже в маломощных схемах обычно ограничивается с помощью резистора, сопротивление которого выбирается таким, чтобы ток через диоды выпрямителя в самом худшем случае не превышал максимально допустимое значение для данного режима работы.

Однако последовательное включение сопротивления приводит к увеличению потерь, величина которых может оказаться недопустимо большой. Для исключения этого в выпрямителях вместо резистора чаще всего устанавливают термистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. В момент включения, когда сопротивление термистора велико, пусковой ток мал. После запуска источника питания ток, протекающий через термистор, разогревает его, что приводит к снижению его сопротивления и, как следствие, к уменьшению влияния на работу схемы. Несмотря на простоту, у такого способа есть один серьезный недостаток – при частой коммутации, например, когда ИП включается сразу после выключения, термистор не успевает остыть и ограничение пускового тока происходит не так эффективно.

Таким образом, в импульсных ИП, построенных по классическим схемам, пусковой ток ограничивается лишь на уровне, обеспечивающем безопасный режим работы выпрямительных диодов, поскольку использование иного решения приведет или к уменьшению КПД системы в целом, или к ее существенному удорожанию. Очевидно, что проблему пусковых токов в большинстве случаев необходимо решать другими способами.

Методы ограничения пусковых токов

При анализе схемотехники импульсных выпрямительных устройств с бестрансформаторным входом становится понятно, что одним из наилучших методов уменьшения пусковых токов является кратковременное увеличение сопротивления входной цепи в момент включения. Именно по такому пути пошла компания MEAN WELL, представив на рынке серию ограничителей пусковых токов семейства ICL (рисунок 5).

Рис. 5. Ограничители пусковых токов производства компании MEAN WELL

На сегодняшний день MEAN WELL предлагает своим клиентам четыре модели ограничителей с максимальным пусковым током 23 А (ICL-16R/L) и 48 А (ICL-28R/L), предназначенные для установки на DIN-рейку (модели с суффиксом R) или на шасси (модели с суффиксом L). Основными элементами модулей являются мощные токоограничивающие резисторы, реле и схема управления (рисунок 6). В момент включения контакты реле разомкнуты, и входной ток выпрямительных устройств протекает через резистор с сопротивлением R. Через некоторое время, определяемое схемой управления, на обмотку реле подается напряжение, и его контакты замыкают токоограничивающий резистор, подключая выпрямительные устройства непосредственно к сети.

Рис. 6. Структурная схема ограничителей ICL

Время срабатывания реле определяется схемой управления и составляет 300 мс для моделей ICL-16R/L и 150 мс для ICL-28R/L (таблица 4), что равно, соответственно, 15 и 7,5 периодам изменения напряжения сети с частотой 50 Гц. Этого времени вполне достаточного для заряда конденсаторов входных фильтров, поскольку в большинстве случаев напряжение на них достигает необходимой величины в течение 1…3 периодов (20…60 мс).

Таблица 4. Основные технические характеристики ограничителей ICL

Источник