Как увеличить стартовый ток

КАК Увеличить стартовый ток двигателя?

Основа вопроса тут:
www.drive2.ru/c/525063532580963697/
Идея такова .Поменять конденсатор на более емкий. Чтобы был при запуске насоса более мощный рывок который сорвет шнек. Пока делаю в ручную после разбора насоса. Посоветуйте кондер. Насос на фото для примера у меня 1,8 кВт.

Это не мотор постоянного тока, для которого чем больше конденсатор, тем больше он от него проработает.
Здесь ёмкость конденсатора рассчитывается по формулам, и любое её изменение приведёт только к ухудшению характеристик мотора.

Конденсатор нужен для того, чтобы создать сдвиг фаз. Пусковой конденсатор даёт сдвиг фаз при пуске, то есть при большой нагрузке, после чего отключается. Рабочий же рассчитан на работу при номинальной нагрузке. Изменение ёмкости любого из конденсаторов приведёт только к тому, что фазы будут сдвинуты несимметрично, пусковой момент упадёт и двигатель будет греться.

Единственный способ увеличить пусковой момент асинхронного двигателя — использовать частотный преобразователь. Ну или же другой двигатель, если это возможно.

Можно ли поставить пусковой ток в аккумуляторе больше?

Многие автолюбители сталкивались с проблемой сильной разрядки аккумулятора на своем автомобиле. Некоторых эта неприятность настигает в дальней поездке, где не очень-то много мест и возможностей для зарядки. Поэтому водителям будет полезна информация из этой статьи — о способах пуска ДВС при малом остатке заряда аккумуляторной батареи.

Что такое пусковой ток?

Для возможности увеличения энергии автомобильного АКБ для пуска двигателя сначала нужно разобраться, что такое пусковой ток и от каких показателей зависит его значение. Аккумулятор представляет собой химический элемент питания, в котором энергия хранится в виде заряженных ионов в специальной субстанции электродных решеток. Ее величина ограничена плотностью заряда и геометрическими размерами батареи. Но также она зависит от ряда внешних факторов — в частности, от температуры. При ее снижении отмечается падение и силы пускового тока в амперах.

Пусковым током называется поток заряженных частиц, который проходит по замкнутой цепи. Именно по замкнутой, его величина зависит от нагрузки и параметров источника. Если батарея разрядилась, то она уже не будет достаточной для нормального пуска двигателя. Обычно аккумулятор не разряжается мгновенно, поэтому при попытках покрутить стартер вы услышите щелчки реле и втягивающего устройства, а потом пропадают и они.

Все производители указывают пусковой ток на АКБ, при котором должен осуществляться запуск ДВС при минусовой температуре. Для всех брендов применяется единый эталон — 18 градусов, и ему даже соответствуют новые батареи, но только в первый год жизни. После двух и последующих пусков сила тока снижается из-за уменьшения плотности заряда источника, и в один прекрасный момент, когда слегка подморозит, его окажется недостаточно для уверенного старта. Температура сильно влияет на рабочие характеристики АКБ. Хорошо, если он еще хоть как-то крутит стартер. В таком случае есть вероятность запуска. Но когда источник уже не способен создавать нужный показатель тока, возникает вопрос: как же запустить холодный мотор на авто с севшим аккумуляторным элементом питания?

Все автопроизводители в паспорте на автомобиль указывают оптимальные характеристики АКБ, которые должны удовлетворять нормальному пуску. Таблица показывает некоторые варианты источников питания с указанием емкости и величины пускового тока. Меняя штатный аккумулятор, можно несколько увеличить показатель пускового тока и емкости в пределах физических габаритов.

Пусковой ток, Ампер

Представленные данные говорят о некотором расхождени и тестовых измерений производителей, примененных технологий и материалов. Пусковой ток может быть как больше, так и меньше на несколько десятков ампер, но примерно соответствовать 10С, где С — это величина емкости в Ампер/ч.

Пусковой ток АКБ обеспечивает начальный крутящий момент для пуска ДВС на машине, а емкость указывает на то, как долго батарея способна поддерживать выдаваемый ток. Но также есть такой показатель, как плотность тока или заряда. Ее следует рассматривать как объем, в котором расположилось энное количество заряженных частиц. Величина тока как раз и зависит от количества частиц — чем их больше, тем мощнее и стабильнее ток. По сути, АКБ можно рассматривать по аналогии с сосудом с водой. Какое давление при накачивании вы создадите, такую силу потока и получите. Только в источнике питания это реализовано на электронном уровне. Со временем автомобильная батарея разрушается и не так хорошо крутит стартер автомобиля.

Способы увеличения энергии севшего аккумулятора

Если вы оказались в ситуации, когда аккумуляторная батарея разряжена и уже не крутит стартер, это еще не повод отчаиваться. Разряженное состояние АКБ не означает, что она умерла. Если измерить величину напряжения, то на батарее будет около 10-11 Вольт. При таком значении крутить двигатель в виде стартера уже явно не получится, но энергия в нем еще есть. Как быть в такой ситуации?

Все знают, что завести двигатель можно только большим током. Его величина для моторов 1-1,6 л составляет 250-300 А. Это много, достаточно представить себе сварочный аппарат, у которого при таких токах возникают мощные дуги, способные плавить сталь. Так как для стартера требуется напряжение не ниже 12 В, необходимо каким-то образом перевести малое ее количество в большое, то есть выполнить преобразование. При низком напряжении батареи еще остается энергия, которую можно использовать. Но ее как-то необходимо собрать.

В продаже уже давно есть устройства, с помощью которых можно извлечь из старых севших автомобильных АКБ энергию и передать ее в другие более энергоемкие, достаточные для запуска ДВС. Суть преобразователя состоит в том, что он способен забрать энергию при ничтожно малом напряжении и преобразовать его до нормального в 12 В, которого будет достаточно. Но при этом нужен достаточно емкий элемент питания (можно и в несколько раз меньше, чем основная батарея, или использовать такой же севший аккумулятор, как и тот, что стоит на автомобиле). Преобразователь сформирует из пониженного напряжения необходимое для зарядки севшей АКБ. Устройство представляет собой электронный ключ с катушкой, который импульсно накачивается до нужного потенциала, затем энергия перетекает во вторую батарею. Подобные приборы могут выкачать заряд вплоть до понижения напряжения уровня в несколько Вольт. Выбираются по параметрам вашего авто. Чем мощнее мотор, тем больше емкость должна быть.

Скоростные методы заряда

Что делать, если есть только разряженные батареи, но нет времени на зарядку одной за счет другой при помощи преобразователя? На этот процесс, как известно, тоже потребуется какое-то время, и это не 30 минут. Тогда для запуска ДВС на машине можно воспользоваться конденсаторным устройством. Что это за аппарат? Речь идет не об обычных конденсаторах, а о суперконденсаторах или ионисторах. Они представляют собой составную батарею из ионисторных модулей, внутри которых находятся ячейки с номинальным напряжением в 1,2 В каждая. В совокупности 10 штук образуют батарею с максимальным напряжением 12 В. В чем особенность такой батареи?

Ионистор представляет собой электронный компонент с большой емкостью, способной мгновенно заполнять ее при подключении источника питания. При этом на АКБ может быть всего 6 В и даже меньше. Специальная плата управления преобразует его до нужного уровня и мгновенно заряжает суперконденсатор большим током. Для зарядки этого элемента требуется не несколько часов, как для обычной батареи, а всего пару минут. В этом заключается главный плюс. Второй состоит в том, что энергия в нем не хранится. Ее нужно тут же расходовать, поэтому выполняется моментальный запуск двигателя даже на малых остатках в основной АКБ.

Важно знать несколько особенностей использования ионисторного пускового устройства. Так как оно способно работать на сверхмалом уровне напряжения, после нескольких пусков мотора от одной севшей батареи ее, скорее всего, придется заменить. Глубокий разряд приводит к снижению емкости до 40% и, соответственно, мощности в несколько раз. Если вы воспользовались им всего один раз, то сразу же нужно ставить источник питания на зарядку с длительным током и среднем значении, примерно 4-6 ампер. Заряжать нужно не менее 5-7 часов — тогда есть вероятность его спасти.

Преимущества использования ионисторных пусковых устройств:

1. Быстрый пуск ДВС — нет надобности ждать час и больше, пока зарядится батарея.
2. Для работы этого прибора не требуется дополнительная АКБ — ионисторных сборок достаточно для создания остаточного пускового момента на стартер и стабильного пуска двигателя.
3. Прибор можно возить с собой в машине всегда и не бояться за утрату емкости при снижении температуры. Минус аккумуляторных аппаратов заключается в том, что даже литий-ионная батарея на холоде замерзает, и из нее невозможно будет получить достаточное количество мощности.
4. Получить энергию достаточной мощности для пуска мотора автомобиля можно с любого аккумулятора с номиналом выше 1,2 В. При желании можно воспользоваться пальчиковыми батарейками или элементами питания из бытовой техники и инструментов.

Пусковой ток является важным параметром, от которого зависит возможность пуска двигателя. Если он сильно упадет, значит и стартер крутить уже будет невозможно. Но есть выход из подобной ситуации. Увеличить пусковой ток, пусть и временно, можно. Для этого нужно воспользоваться ионисторным пусковым устройством. Известной моделью является аппарат Berkut JSC-450C. С его помощью можно выполнить пуск мотора с объемом до 4,5 л. Конкретно эта модель способна создать кратковременный ток в 450 А.

Пусковой ток греющего кабеля

Пусковой (стартовый) ток – это максимальный ток, возникающий в момент подачи питания на систему. Этот параметр необходимо учитывать при проектировании, а точнее — при расчете максимальной длины отрезков кабеля.

От чего зависит стартовый ток

• Температуры включения . Чем ниже температура окружающей среды, при которой происходит включение системы обогрева, тем выше пусковой ток и тем больше стартовая мощность.
• Длины нагревательного кабеля . Чем больше длина секции, тем больше СТ системы. Для резистивного кабеля он определяется внутренним удельным сопротивлением Ом/м нагревательной жилы и рассчитывается, и контролируется при изготовлении секции на заводе. Саморегулируемый нагревательный кабель можно условно представить как множество параллельных резистеров (сопротивлений), подключенных к одному источнику питания. Сопротивление будет уменьшаться при увеличении длины линии, и, соответственно, увеличится пусковой ток.

От чего зависит величина стартового тока

1. Мощности греющего кабеля. Чем больше удельная мощность кабеля (Вт/м), тем больше СТ.
2. Особенности конструкции нагревательного кабеля. Резистивный греющий кабель из-за особенности конструкции имеет небольшой СТ, который на несколько процентов превышает рабочее значение тока. Саморегулируемый кабель имеет достаточно большой СТ, который может увеличиваться в 1.5 -5 и более раз от своего рабочего значения. Причина — использование в конструкции проводящей матрицы с PTC-коэффициентом, меняющей свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды. В «холодном» состоянии кабель имеет небольшое сопротивление, которое к тому же зависит от температуры окружающей среды. При подаче питания на кабель, он начинает разогреваться, его сопротивление начинает расти, ток в цепи питания уменьшается. Коэффициент стартового тока зависит от компонентного состава и применяемых технологий при производстве матрицы кабеля. У каждой марки нагревательного кабеля своя величина стартового тока. Производители редко указывают эту информацию в технических характеристиках. Этот параметр является условной величиной и при различных условиях один и тот же кабель может иметь разное значение СТ. Аналогично производители саморегулирующегося кабеля не нормируют его удельное сопротивление Ом/м.

График зависимости СТ кабеля Samreg-40-2CR* от температуры окружающей среды

*график построен на основе испытаний

Пиковая нагрузка приходится на первые 3-30 секунд после включения, в этот момент СТ может превышать номинальное значение в 2-5 раз. Примерно через 5-10 минут происходит полная стабилизация и выход греющего кабеля на номинальную мощность.

Расчет пускового тока греющего кабеля

Грубо рассчитать максимальный пусковой ток нагревательной секции можно исходя из общей длины греющего кабеля в системе и его удельной мощности.

Пример расчета максимального стартового тока греющего кабеля

Имеется секция саморегулирующегося кабеля удельной мощностью 30 Вт/м и длиной 50 м. Номинальная мощность секции при температуре +10°С составляет Pном=30Вт/м*50м=1500Вт. Это мощность уже разогретой секции. Если на кабель в «холодном» состоянии подать питание, то его мощность будет в несколько раз выше номинального значения. Для расчетов мы принимаем коэффициент стартового тока равный 2.5-3 для кабелей марки Samreg и Alphatrace. Коэффициент определен в ходе экспериментов с кабелем данных марок, а также изучения их физических и электротехнических свойств. У греющих кабелей иных производителей данный коэффициент может отличаться как в большую, так и меньшую сторону.

Тогда, стартовая (пусковая) мощность в нашем примере равна Pпуск=3хPном=4500Вт, пусковой ток Iпуск=4500/220=20,45 А.

По найденному значению СТ осуществляется выбор автоматических и дифференциальных выключателей для защиты нагревательной секции, а также тип и сечение силового питающего кабеля. Для секции, приведенной в примере, необходим дифференциальный автомат на номинальный ток Iном=25А с дифференциальным током Iут=30мА

Для чего снижают стартовый ток?

1. Уменьшение нагрузки на питающую сеть при старте системы обогрева . В момент пуска системы обогрева возникает бросок тока тем больший, чем большая общая длина кабеля запускается одновременно. Это ведет к «просадке» напряжения , ослаблению и подгоранию контактных соединений электропроводки, перекосу фаз, нагрузке на трансформаторную подстанцию, возможному отключению электроэнергии и в некоторых случаях даже к пожару. Данные явления особенно актуальны в старых изношенных электросетях.
2. Уменьшение сечения подводимого к системе обогрева питающего кабеля — влечет за собой прямую экономию в стоимости как самого питающего кабеля, так и сопутствующих монтажных материалов.
3. Уменьшение номинала вводного автомата, защищающего цепи питания греющего кабеля — обеспечивает более качественную защиту от токов КЗ и по перегрузке в установившемся режиме работы системы обогрева (ток в установившемся режиме в несколько раз меньше пускового), снижение стоимости электроустановки, питающей систему электрообогрева в целом.
4. Увеличение срока службы греющего кабеля — броски тока при старте увеличивают износ матрицы греющего кабеля и преждевременное его старение, а также ухудшение греющих свойств. Применение мер ограничения пускового тока продлевает кабелю жизнь.

Проблемы из-за неправильного расчета пускового тока

Наиболее частые проблемы, возникающие по причине неправильного расчета пускового тока и в соответствии с этим неправильного выбора оборудования:

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств при включении системы обогрева из «холодного» состояния. Фактически автоматы защиты нагревательных секций выключатся в первые 10-100 секунд после подачи на них питания. Автомат отключается по перегрузке, срабатывает его тепловой расцепитель. Автомат может работать некоторое время в режиме перегрузки, но ввиду затяжного характера процесса снижения СТ, его запаса не хватает. Для устранения этой проблемы приходится выбирать автомат на большее значение номинального тока.

Данная проблема может быть не выявлена на этапе тестирования или запуска системы, так как максимальный пусковой ток увеличивается при понижении температуры окружающей среды. Если систему тестировали до наступления минимальных температур ошибка возникнет только при включении системы в холодное время года (например, в мороз).

Перегрев силового кабеля

Перегрев силового кабеля возникает по причине неправильного подбора его сечения. Из-за большой длительности пускового процесса греющего кабеля высокое значение СТ нагревает жилы силового кабеля. При этом кабель может расплавиться, возникнуть короткое замыкание и даже пожар на объекте обогрева.

Максимальная длина греющего кабеля

При расчетах системы обогрева необходимо помнить, что в первую очередь максимальный стартовый ток зависит от длины секции кабеля.

Превышение допустимой длины приводит не только к увеличению СТ, но и к преждевременному износу системы.

Способы снижения пускового тока греющего кабеля

Включение разных групп секций греющего кабеля в разные моменты времени

суть данного способа в том, что вся система электрообогрева разделяется на группы (по возможности равномерно). Каждая следующая из групп включается только тогда, когда предыдущая группа выйдет на номинальный режим работы (обычно через 4-5 мин). Таким образом, можно значительно снизить общий пусковой ток системы обогрева. В общем случае при равномерном распределении мощностей по группам результирующий стартовый ток Iст.рез будет таким:

Iст. рез = Pном.гр * Кст / Uпит, где

Pном.гр. — номинальная мощность одной группы в системе обогрева,
Uпит — напряжение питания системы обогрева,
Кст — коэффициент стартового тока, равный Кст=(N+2)/N, где N — количество групп в системе обогрева.

Например, для одной группы коэффициент стартового тока будет равным 3, для двух групп — 2, для трех групп — 1,66, для четырех — 1,5 и т.д.

Последовательное включение групп можно обеспечить с помощью реле времени.

Пример принципиальной схемы шкафа управления с реле времени

Видео применения реле времени для последовательного включения линий обогрева

Включение нагрузки по зонам

Суть данного способа в том, что вся нагрузка системы обогрева разделяется на зоны, обычно от 2 до 4 зон. Каждая зона включается в свое определенное время, и зоны постоянно меняются. Например, для системы обогрева из трех зон включается в работу первая зона на некоторое время, затем она отключается и сразу включается вторая зона на определенное время, после отключения второй зоны включается третья зона также на требуемое время. Когда третья зона отключается, снова включается первая зона и цикл повторяется. Время работы каждой зоны может быть любым, однако рекомендуется, чтобы общий цикл работы системы обогрева не превышал 1 часа. Такой способ управления применяется при ограничении выделенной мощности на объекте и подходит как для саморегулирующегося, так и для резистивного кабеля. Алгоритм управления реализуется с помощью реле времени или программируемого контроллера

Включение нагревательных секций через УПП

УПП (устройство плавного пуска) — специализированный прибор, предназначенный для ограничения ПТ греющего кабеля. Принцип работы прибора состоит импульсной подаче питания на греющий кабель, т.е. на короткое время. За это время ток в кабеле не может возрасти до большой величины, но при этом происходит прогрев кабеля. Частота или продолжительность импульсов увеличивается по мере прогрева кабеля. Через 10-15мин система выходит на номинальный режим работы и работает до отключения питания. Применение прибора полностью устраняет ПТ греющего кабеля, что очень актуально для объектов с ограниченной выделенной мощностью. Подключаемая нагрузка к одному УПП до 7кВт. Для больших и энергоемких систем обогрева кровли приходится ставить достаточно большое количество таких устройств, что несколько повышает стоимость системы управления обогревом.

• Назначение: резервуар / трубопровод / кровля / площадка
• Габариты: 115х63х30 мм
• Диапазон измерения температур: -20… 45 °C
• Степень защиты IP: 44
• Максимальный ток нагрузки: 16 А
• Рабочий диапазон температур окружающей среды: –20. +50 °С

Оптовая цена

• Назначение: резервуар / трубопровод / кровля / площадка
• Габариты: 98х82х69 мм
• Степень защиты IP: 20
• Максимальный ток нагрузки: 32 А
• Рабочий диапазон температур окружающей среды: –20. +60 °С

Оптовая цена

• Назначение: резервуар / трубопровод / кровля / площадка
• Габариты: 170х102х88 мм
• Степень защиты IP: 20
• Максимальный ток нагрузки: 16 А
• Рабочий диапазон температур окружающей среды: –20. +60 °С

Оптовая цена

Система контроля тока нагревательного кабеля

Данный способ немного похож на способ 3. Система управления контролирует ток нагревательных секций, который должен быть не более заданного (устанавливается при настройке, в общем случае заданное значение тока может быть больше или равно номинальному току). Система управления отключает питание нагревательных секций при превышении тока секций относительно заданного, выдерживает небольшую паузу и снова подает питание на секции. Как только текущий ток превысил заданное значение, снова отключает питание секций, и цикл повторяется. Таким образом, греющий кабель постепенно прогревается и выходит на номинальный режим работы. Обычно 5-10 циклов включений/отключений достаточно, чтобы вывести кабель на номинальный режим. К преимуществам данного способа можно отнести возможность задавать любой ток ограничения, что косвенно определяет время выхода системы обогрева на номинальный режим. Чем больше заданный ток ограничения, тем быстрее система выйдет в номинальный режим работы и наоборот. Также преимуществом данного способа является возможность подключения нагрузки любой мощности, система управления при этом практически не меняется. Данный способ управления реализуется на реле максимального тока нагрузки или на программируемом контроллере.

Комбинированная система управления нагревательными секциями

Данный способ является различной комбинацией предыдущих способов управления обогревом. Для этой цели применяется программируемый контроллер со специализированным алгоритмом управления, который позволяет не только «убрать» пусковые токи греющего кабеля, но и перераспределить нагрузку между группами или зонами. Данный способ управления применяется для больших и энергоемких систем обогрева и является затратным при его реализации, но в дальнейшем при эксплуатации даст значительный экономический эффект.

Рекомендации по применению систем управления ограничением пускового тока кабеля

1. Система управления ограничением пускового тока кабеля необходима для объектов, которые подключены к старым изношенным сетям, где часто возникают аварии электроснабжения, а также для объектов с ограниченной выделенной мощностью. В некоторых случаях такая система может полностью решить проблему электроснабжения обогрева и значительно сэкономить средства на его эксплуатацию.
2. Для небольших и бюджетных систем обогрева для ограничения пускового тока рекомендуется применять способы 1 и 2. Данные способы ограничения тока не очень затратные, легко реализуются в шкафу управления обогревом, занимают немного места, однако достаточно эффективные. Для сложных систем обогрева с большим количеством кабеля рекомендуется применять способы 3, 4 и 5. Данные способы первоначально на этапе создания являются более затратными, но в дальнейшем позволят значительно сэкономить на обслуживании и предотвратить аварии в электроснабжении объекта, где установлена система обогрева.

Подбор сечения силового кабеля для системы обогрева

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с медными жилами

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с алюминиевыми жилами

Неправильный расчет СТ приводит к выходу из строя системы защиты и управления, что может стать причиной аварийных ситуаций на обогреваемом объекте.

Пусковой ток – краткое руководство

Все источники питания потребляют более высокий ток в момент включения, чем номинальное значение. Это связано с несколькими взаимосвязанными моментами – различные емкости во входной цепи и ЭМС фильтре заряжаются, развивается электромагнитное поле в сердечнике трансформатора, а также заряжаются и выходные емкости. Как только конвертер выходит на стабильный уровень входной ток падает до значения, определяемого общей потребляемой мощностью.

Входной пусковой ток

Обычной пусковой ток значительно превышает номинальный в течение очень короткого промежутка времени (десятки микросекунд). На Рисунке 1 показана осциллограмма 5Вт DC/DC конвертера, потребляющего 120мА от 48В источника при полной нагрузке, но максимальный пусковой ток составляет 1,34А или в 7 раз больше, чем номинальный! Если источник снабжён быстродействующей защитой от перегрузки это может вызвать ее срабатывание.

Рисунок 1: Типичная картина пускового тока DC/DC конвертера.

Большая часть пускового тока обусловлена зарядом входных конденсаторов, подключенных непосредственно на вход шины питания. При включении конденсатор ведет себя как короткозамкнутый элемент, а ток определяется выражением:

Где I_in(t) ) – ток через конденсатор, V_in – входное напряжение, R – сумма выходного сопротивления источника и ESR конденсатора, C — значение емкости. В нулевой момент времени (включение) t=0, экспонента равна 1, а ограничительным фактором является выходное сопротивление первичного источника и его возможность поддерживать выходной ток. При t >>1, экспонента близка к нулю и входной ток источника становится равен номинальному в рабочем режиме.

Дополнительным артефактом, наблюдаемом на Рисунке 1 является появление колебательного затухающего процесса с отрицательными значениями тока в течение короткого промежутка времени. Эти колебания означают, что ток периодически протекает от конвертера к первичному источнику. Побочным эффектом «отрицательного» тока может быть значительное повышение входного напряжения конвертера! Рисунок 2 показывает кривую входного напряжения. Таже наблюдается затухающий колебательный процесс. После нескольких циклов входное напряжение устанавливается на номинальном уровне.

Рисунок 2: Пример перенапряжения при включении конвертера.

Причиной повышения входного напряжения выше номинального и отрицательного входного тока является то, что вся система является динамической во время переходного процесса включения. Полное сопротивление подводящих проводов, дорожек печатной платы, и разъемов является сложным и распределенным по всей линии и взаимодействующим с собственным сопротивлением преобразователя и нагрузки, создавая цепь, в которой возможно появление колебаний:

Рисунок 3. Сравнение упрощенной и эквивалентной схем подключения конвертера.

Как правило, пиковый пусковой ток является большей проблемой, чем повышение входного напряжения, за исключением случаев с длинными кабельными подключениями или использованием источника со сравнительно высоким выходным сопротивлением. В этом случае пиковое напряжение может превышать допустимое и вывести конвертер из строя.

Уменьшение входных перенапряжений

Простейшим методом уменьшения перенапряжений на конце длинной линии подключения является подключение электролитического конденсатора рядом со входом DC/DC конвертера. Он отличаются высокой емкостью и относительно высоким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Емкость сглаживает перенапряжения, а ESR помогает ослабить колебательный процесс.

В следующем примере светодиодный драйвер DC/DC подключен от 48В источника кабелем длинной 15м. На первом изображении можно наблюдать график напряжения на входе конвертера без конденсатора (пиковое значение = 71В), на втором – с конденсатором 100мкФ (55В) и на последнем – 220мкФ (чрезмерное подавление без превышения 48В).

Рисунок 4. Эффект от использования различных конденсаторов на входе конвертера при подключении длинным кабелем

Уменьшение пускового тока (AC/DC источники)

Во многих источниках питания AC/DC, высокий пусковой ток может вызывать срабатывание предохранителя или защиты от перегрузок. Решением может быть включение последовательного резистора для ограничения пускового тока на время включения.

Термистор с негативным температурным коэффициентом (NTC) является устройством обладающим большим сопротивлением в холодном состоянии и малым в разогретом. При включении сопротивление будет большим и ограничит пусковой ток. Затем термистор достаточно быстро разогревается и его сопротивление падает, позволяя конвертеру выдавать полную мощность. Несмотря на дешевизну и компактность данного решения, термистор значительно разогревается во время работы, что снижет общий КПД. Он также неэффективен, при кратковременном выключении питания, недостаточным для его охлаждения.

Более эффективным решением является использование реле или полупроводникового ключа для замыкания NTC термистора во время нормальной работы. Это более громоздкое и дорогое решением, но более эффективное и позволяющее отрабатывать краткосрочные выключения питания, поскольку термистор будет выключен во время нормальной работы.

Рисунок 5 показывает 2 модуля RECOM (RACM60 и RACM550), использующие разные методы: термистор и термистор и реле.

Рисунок 5. Ограничение пускового тока с помощью NTC термистора и термистора и реле.

Снижение пускового тока (DC/DC конвертеры)

Термистор может использоваться и в данном примере, но в этом случае могут возникнуть проблемы при запуске из-за слишком высокого сопротивления термистора в холодном состоянии. При чрезмерном ограничении входной ток может быть слишком мал для нормального запуска конвертера. Более распространенным решением является добавка индуктивности для снижения пускового тока. Дополнительно, данное решение может являться частью входного PI-фильтра для снижения проводящих помех. Пусковой ток распределяется между конденсатором C1 и ограниченным через индуктивность, требуемым для конденсатора C2 и конвертера (показано пунктиром).

Рисунок 6. Использование входного pi-фильтра для уменьшения пускового тока

Для мощных DC/DC конвертеров для достижения необходимого пускового тока размер входной индуктивности и стоимость могут стать неприемлемыми. Также для такого фильтра может проявляться эффект резонанса, и наблюдаться перенапряжение и нестабильная работа. Альтернативой является использование активной схемы ограничения пускового тока (схема плавного пуска), описанной в Книге Знаний RECOM DC/DC глава 4.7):

Рисунок 7. Схема плавного пуска с N-канальным КМОП ключом для обхода токоограничивающего резистора.

При включении питания транзистор Q1 выключен, а входной ток преобразователя ограничен резистором Rlimit. Конденсатор C1 достаточно медленно заряжается через резистор R1. Когда напряжение превышает пороговое на затворе КМОП транзистора, входной ток течет через открытый транзистор в обход токоограничивающего резистора. Резистор R2 ограничивает напряжение на затворе на безопасном уровне, образуя резистивный делитель с R1, и разряжает конденсатор C1 для обеспечения работы схемы ограничения тока при повторном включении.

Схема, изображенная на Рисунке 7, использует недорогой N канальный КМОП транзистор, но ее недостатком является необходимость наличия мощного токоограничивающего резистора Rlimit. При ограничении места резистор R_limit можно не устанавливать, тогда сопротивление канала транзистора используется в качестве токоограничивающего, но в данном случае процесс контролируется хуже. Схему можно инвертировать и использовать на положительной шине питания с P канальным транзистором, работающим совместно с резистором или в омической области. В данном случае при работе без дополнительного резистора, дополнительно осуществляется защита от переполюсовки (включения в обратной полярности). Для увеличение максимального тока можно использоваться параллельное включение 2-х или более транзисторов, как показано на рисунке 9. (серия RPMD компании RECOM).

Рисунок 8. Схема ограничения пускового тока с P канальным транзистором.

Рисунок 9. Входной фильтр с активной схемой ограничения пускового тока с 2-мя параллельно соединенными транзисторами.

Обращайтесь к нам за консультациями

Пусковой ток может создавать проблемы для некоторых AC/DC и DC/DC конвертеров, вызывая срабатывание предохранителя или схемы защиты от перегрузки в первичном источнике питания, а также при неблагоприятном исходе, приводить к выходу преобразователя из строя. Тем не менее, есть несколько способов решения данной задачи. Если вы столкнулись с таким случаем – стоит обратиться в службу технической поддержки RECOM или к нашим опытным инженерам по продажам за советом.

Для всех мощных AC/DC преобразователей, RECOM встраивает схему плавного пуска в независимости от типа монтажа конвертера как для установки на плату, так и для внешнего монтажа. Тем не менее, при подключении множества источников на одну шину питания, например, в светодиодном освещении, при ограничении пускового тока для каждого из драйверов, суммарный пусковой ток все еще может быть достаточно большим. Поэтому компания RECOM указывает в технической спецификации максимальное количество AC/DC драйверов для каждого из типов автоматических выключателей (B, C или D) и номинального тока.

RECOM: We Power your Products