Пусковой ток светодиодных ламп и светильников: откуда он берется и как бороться

Откуда берется пусковой ток у LED-светильника

Мало кто знает о пусковом токе (ПЧ) светодиодной лампы, потому что большинство производителей об этом умалчивают, делая упор на КПД. Да, твердотельные лампы экономичны, но у них есть полевые транзисторы, как и у всех электрических устройств. На самом деле при включении электрического устройства, как правило, наблюдаются переходные процессы — что-то заряжается, что-то работает, что-то переключается.

Экспертное мнениеАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задать вопрос Даже обычная лампочка накаливания имеет пусковой ток. Холодная катушка имеет низкое сопротивление. Пока не прогреется, ток через блок освещения превышает номинальный примерно в 10 (!) раз. У остальных ламп, включая газоразрядные и дуговые, такая же проблема, которая показана в таблице ниже.

Лампочка	10-15	0,3
Галоген	10-15	0,3
Флуоресцентный	1,5	3
Натрий	1,5	900
Галогенид металла	1,5	600

Из таблицы видно, что продолжительность пускового тока дуговых ламп достигает десяти минут и более. Пусть он небольшой, но продолжительность перегрузки сети приличная, особенно если включена группа ламп.

Что вызывает пусковые токи в светодиодных светильниках? Нет необходимости зажигать дугу, нет холодной спирали. Сам по себе светодиод загорается сразу без переходных процессов. Все дело в источнике питания, так называемом драйвере. В нем много переходных процессов в момент запуска инвертора. Наиболее важным из них является зарядка высоковольтного сглаживающего конденсатора.

Кажется, сколько энергии нужно для заряда конденсатора емкостью в десяток-два микрофарад? Немного, но все извлекается из сети за короткое время (микросекунды). Это означает, что пусковой ток хоть и кратковременный, но достигает огромных значений. В таблице ниже приведены ПТ для нескольких моделей драйверов наиболее известных производителей.

Средний колодец ЛПК-35-1050	0,7	80
Средний колодец ЭЛН-30-12	0,5	118
Осрам Оптотроник Фит 50/220	0,3	120
Оптотронный элемент Osram LD 30/220	0,15	107
Philips Xitanium Xtreme постоянного тока	0,20	300

Таблица показывает, что NPT имеет большое значение практически для всех водителей. У драйвера Philips, например, она превышает номинал в 300 раз! А если у нас одновременно включено 10 осветительных приборов? Да, импульс короткий (обычно 3-300 мкс), но этого времени достаточно для срабатывания устройств защиты, особенно если они имеют чувствительную времятоковую характеристику. Скажем, автоматический выключатель класса B.

Нет ничего странного в том, что после замены люминесцентных ламп на светодиоды вы стали «выбивать» автоматы, хотя общее энергопотребление уменьшилось как минимум вдвое.

Обратите внимание, что существуют светодиодные осветительные приборы без пускового тока. Это так называемые беспилотные лампы. В них сетевое напряжение выпрямляется, ограничивается резистором и питает группу последовательно соединенных светодиодов. Но из-за большой пульсации (около 99%) практически не используются.

Как узнать величину пускового тока

К сожалению, ПТ не указан ни на корпусе светового блока, ни на установленном в него драйвере. На драйверах, как правило, дается информация только о входных/выходных напряжениях и токах, а на лампах — вообще только входных напряжениях/токах, да и то не всегда. Вы также можете проверить ток.

На корпусе драйвера или полупроводниковой лампы почти не видно пусковых токов

Тем не менее можно узнать значение PT. С 2017 года в паспорте необходимо указывать вместе с (или вместо) сведения о том, сколько таких драйверов/ламп подключено к автомату с определенной характеристикой и мощностью. Обычно на автомате указывается мощность, используемая в осветительных сетях.

Есть еще вариант — обратиться к производителю устройства или зайти на его официальный портал. Например, на официальном сайте АО «Ардатовский светотехнический завод» можно найти документ, фрагмент которого приведен ниже:

Особенности классификации антивандальных светильников

Корпус и диффузор считаются наиболее уязвимыми к механическим воздействиям. В общественных местах источники света часто подвергаются уничтожению и хищению. Для предотвращения этого разработаны специальные меры: изготовление корпуса из особо прочных материалов, изготовление рассеивателя из ударопрочного поликарбоната и скрытое выполнение креплений.

Антивандальная лампа

Степень защиты от вандализма указана в стандарте IEC 62262:20020 и определяется кодом IK. Различия между классами выражаются в силе удара и измеряются в джоулях (СИ). Самые высокие 10 градусов выдерживают падение груза с высоты 40 см и весом 5 кг.

ИК01	0,2 кг	7,5 см	0,15 Дж
ИК02	0,2 кг	10 см	0,20 Дж
ИК03	0,2 кг	17,5 см	0,35 Дж
ИК04	0,2 кг	25 см	0,50 Дж
ИК05	0,2 кг	35 см	0,70 Дж
ИК06	0,5 кг	20 см	1 Дж
ИК07	0,5 кг	40 см	2 Дж
ИК08	1,7 кг	29,5 см	5 Дж
ИК09	5,0 кг	20 см	10 Дж
ИК010	5,0 кг	40 см	20 Дж

Светильники, оснащенные усиленными экранами, имеют класс ИК04-06. А модели с кодом IK07 считаются самыми долговечными.

Выбор защитного автомата

В идеале производитель должен указать в документации на светильник рекомендуемый тип автоматического выключателя и максимальное количество светильников, которые можно подключить к нему параллельно. В реальности так бывает не всегда, более того, как уже было сказано, производители часто скрывают сам факт наличия в лампе пусковых токов. Спросить у производителя модель драйвера и узнать данные можно на сайте производителя данного узла. Производители драйверов все чаще публикуют эту информацию на своих сайтах.

Производитель может предложить выбор между использованием автоматических выключателей с характеристиками как на В, так и на С вместе с их драйвером должна быть дана характеристика С. Но тогда, как уже было сказано, необходимо будет давать дополнительный запас на толщину проводов.

наличие рекомендаций производителя светильника или водителя по автоматическим выключателям является важным преимуществом

Если не даны рекомендации по выбору светодиодного светильника и нет возможности получить информацию о модели драйвера, вы фактически «играете в рулетку» с непредсказуемым результатом. Но есть всевозможные эмпирические правила, например, не подключать к машине более 8 светодиодных ламп, использовать машины с характеристикой С вместо характеристики В и т д. Эти меры позволяют обеспечить надежную работу системы освещения за счет введения избыточных технологических резервов. Поэтому наличие рекомендаций эксплуатирующей организации или производителя светильников по применению автоматических выключателей является дополнительным конкурентным преимуществом.

От чего зависит пусковой ток?

Если посмотреть на разных производителей, например страны Европы, США, Россию или Китай, то у всех этих аккумуляторов будет разный пусковой ток. Так что если сравнивать например 55 Ач Китай и Европу, то разница может быть 30 — 40%! Но почему?

Все дело в технологиях:

• Использование очищенного свинца даже в простых кислотных аккумуляторах приведет к быстрому заряду и последующему разряду соответственно возрастут начальные значения.
• Несколько тарелок в одном корпусе.
• Больше электролита.
• Плюсовые пластины более пористые, что позволяет накапливать больше заряда.
• Герметичные конструкции не позволяют электролиту испаряться, а значит, аккумуляторы всегда поддерживают нужный уровень, не оголяя пластины.

Конечно, можно добавить качество сборки и порядочность производителя, все это дает лучшие результаты, чем у конкурентов. Правда, такие батареи стоят дороже.

Но на данный момент есть новые технологии — аккумуляторы GEL и AGM являются рекордсменами по отдаче пускового тока, их выходной ток может достигать до 1000 Ампер за 30 секунд, примерно в 3-4 раза больше, чем у обычных кислотных альтернатив. Хотя и у этих технологий есть свои недостатки, и в первую очередь это цена.

Также стоит отметить, что при запуске двигателя напряжение аккумуляторной батареи падает примерно до 9 вольт, а вот ток увеличивается многократно — это нормальный процесс. После запуска двигателя напряжение вернется к нормальным значениям 12,7 вольт, а использованный заряд восполнится генератором автомобиля. Если показания напряжения при запуске падают до 6 вольт (и очень долго восстанавливаются), это может быть критично, стартеру просто не хватает энергии для запуска. Скорее всего батарея вышла из строя.

Читайте также: Как омметр подключается к цепи?

Максимальное количество импульсных источников питания на один ограничитель пускового тока *Информация представлена справочно

Camtec ESB 16

10 Вт	80
20 Вт	60
30 Вт	40
40 Вт	40
60 Вт	тридцать
80 Вт	20
100 Вт	16
150 Вт	пятнадцать
240 Вт	восемь
320 Вт	6

Camtec ESB LED-Universal 48A

10 Вт	80
20 Вт	60
30 Вт	50
40 Вт	50
60 Вт	40
80 Вт	35
100 Вт	тридцать
150 Вт	20
240 Вт	восемь
320 Вт	6

применение позисторов epcos для ограничения пускового тока

Автор д-р Стефан Бенкхоф, менеджер по маркетингу EPCOS/TDK).

Перевод — Дмитрий Кузнецов, руководитель службы технической поддержки ООО «АЭДОН».

Высокие токи включения часто возникают в таких устройствах, как приводные системы, инверторы или источники питания во время включения. Так как, например, выпрямители преобразователей напряжения или предохранители склонны к выходу из строя из-за протекания больших токов, необходимо принять меры по снижению тока (рис. 1). Существует как минимум два метода ограничения пускового тока — пассивный и активный. В первом случае это устройство защиты (ограничитель пускового тока — ОРТ), установленное последовательно в цепи питания, во втором случае — использование активной шунтирующей цепи, срабатывающей после достижения током безопасного значения. Выбор метода ограничения зависит от области применения и многих факторов: требуемой мощности, частотной характеристики переключения, температуры окружающей среды и стоимости продукта.

Пассивный метод ограничения пускового тока.

Для преобразователей напряжения с номинальной мощностью до нескольких ватт наиболее приемлемым решением может быть включение последовательно с нагрузкой резистора с низким сопротивлением.

Термистор NTC имеет высокое омическое сопротивление при низких температурах корпуса, эффективно рассеивая пиковую составляющую пускового тока, и низкое сопротивление при высоких температурах. В результате поглощения тока нагрузки и последующего самонагрева в нормальных климатических условиях (при «комнатной» температуре окружающей среды) сопротивление терморезистора падает до нескольких процентов от его номинального значения. Это свойство позволяет уменьшить мощность, рассеиваемую на термисторе, при дополнительном постоянном токе нагрузки при полном заряде накопительного конденсатора. В целом термистор NTC является самым дешевым и простым вариантом с точки зрения реализации схемы (рисунок 2).

При проектировании источников питания все большее внимание уделяется снижению потерь мощности, где это возможно. В случае, когда номинальная мощность источника превышает 500 Вт, эти недостатки становятся более очевидными. Если ОПТ включен на протяжении всего времени протекания тока, потери энергии становятся значительными. Увеличение номинальной мощности устройства и увеличение времени пуска приводят к нежелательным дополнительным потерям энергии. Если принять, что потери мощности термистора NTC составляют около 1 % от общей мощности преобразователя, а КПД последнего 92 %, то на термистор NTC придется около 12,5 % всех потерь энергии.

Другим методом является использование активного ограничителя пускового тока (AOCT) с использованием реле или симисторов. В зависимости от применения активный ограничитель пускового тока может содержать мощный резистор, термистор NTC или термистор PTC (термистор с положительным температурным коэффициентом) в качестве ограничивающего компонента (рис. 3). Позитор используется, например, во встроенных зарядных устройствах с подключаемыми гибридами или электродвигателями, когда необходимо передать несколько киловатт энергии. Преимущества АОПТ выражаются как в эффектах выше 500 Вт, так и в более низких эффектах в различных областях применения. Хотя стоимость АОПТ намного выше, такой подход позволяет не только снизить потери энергии, но и использовать менее мощные и, как следствие, более дешевые переключатели и полупроводники.

Для некоторых приложений позистор показывает наилучшую производительность в качестве OCT. Так как температура термистора NTC зависит от температуры окружающей среды, сопротивление при низких температурах выше, соответственно зарядный ток накопителя ниже и время выхода на режим больше. С другой стороны, повышенная температура окружающей среды не позволяет термистору NTC ограничивать пусковой ток из-за его низкого сопротивления. Следовательно, этот подход не является необходимым для приложений, где требуется широкий диапазон температур.

Для термисторов NTC время охлаждения, после которого возможен перезапуск с эффективным ограничением тока, варьируется от 30 до 120 с в зависимости от применения, типа монтажа и температуры окружающей среды. Некоторые приложения не требуют длительного периода охлаждения, когда происходит быстрый активный разряд конденсаторов в цепи постоянного тока, например, инверторы для новых стиральных машин или сушильных машин. Однако эффективное использование АОПЧ в оборудовании с кратковременными перебоями напряжения может оказаться невозможным из-за того, что сопротивление термистора будет оставаться низким при каждом его включении. В любом случае термисторы EPCOS будут эффективным средством ограничения пускового тока.

В НКУ позистор выполняет роль омического резистора номиналом от 20 до 500 Ом (в зависимости от типа). Этого сопротивления достаточно для ограничения пускового тока. Как только привод полностью заряжен, позистор шунтируется короткозамкнутым реле.

При выходе из строя элементов цепи зарядки конденсатора позистор выполняет защитную функцию цепи нагрузки. При протекании тока через элемент сопротивление возрастает многократно, и благодаря наличию таких защитных свойств позистор может служить защитой от короткого замыкания конденсатора даже в том случае, если шунт не срабатывает после полного разряда накопительного конденсатора заряжен (отказ переключающего элемента).

Все эти отказные явления вызывают резкое повышение температуры токоограничителя. Чтобы быть абсолютно уверенным, что воздействие короткого замыкания и отказы реле не повредят оборудование, необходимо установить позистор или мощный резистор. Позиторы EPCOS не требуют предварительного ограничения тока, так как обладают защитными свойствами и могут устанавливаться непосредственно в питающую сеть с соответствующим напряжением пробоя. На рис. 4 показан процесс ограничения тока в результате короткого замыкания конденсатора.

В результате позиторы EPCOS (рис. 5), используемые в составе AOPT, обладают замечательными свойствами:

— хорошая стойкость к высоким температурам окружающей среды.

— эффективное ограничение тока сразу после отключения нагрузки (нет необходимости в охлаждении перед повторным запуском, как у термисторов NTC).

— собственная защита от перегрузок по току, вызванных аварийными ситуациями.

В таблице 1 представлен выбор элементов, основные параметры и наличие в наборах образцов.

Для всех моделей ОПТ диапазон температур составляет от -20 до +85 С при работе с максимальным напряжением пробоя

График изменения сопротивления приведен в техпаспорте на сайте EPCOS для диапазона температур -40…+180 С.

Библиография:

С этой страницей часто просматривают

Причины появления пусковых токов

На сегодняшний день большинство ИП изготавливается по схеме с безтрансформаторным вводом. Ключевыми элементами этой схемы являются выпрямитель, чаще всего реализуемый по мостовой схеме, и входной сглаживающий конденсатор (рис. 4).

Рис. 4. Типовая схема входной цепи выпрямителя с бестрансформаторным вводом

Перед включением питания конденсатор С1 полностью разряжен и напряжение на нем равно нулю, а в рабочем режиме достигает амплитудного значения сетевого напряжения, равного примерно 310 В при входном напряжении 220 В. Поскольку напряжение на конденсаторе нельзя менять сразу, оно должно быть в момент включения цепи, обязательно возникает бросок тока из-за необходимости заряда конденсатора фильтра.

Максимальное значение пускового тока зависит не только от электрических характеристик элементов схемы, но и от момента ее включения в сеть. Наихудшим случаем считается подключение к сети в моменты, когда напряжение равно амплитудным значениям. При этом на выпрямительные диоды VD1…VD4 подается постоянное напряжение около 310 В, а их ток ограничивается только активными сопротивлениями кристаллов, коммутационных проводников и внутренним последовательным сопротивлением конденсатора. Очевидно, что если не принять никаких мер, пусковое значение пускового тока может превысить 100 А даже при малой емкости конденсатора С1.

Несмотря на то, что полупроводниковые диоды выпрямителя VD1…VD4 обычно выдерживают такие перегрузки, столь высокое значение тока может значительно сократить срок их службы и вывести их из строя. Для предотвращения этого пусковой ток даже в маломощных цепях обычно ограничивают резистором, сопротивление которого выбирают таким образом, чтобы ток через выпрямительные диоды в худшем случае не превышал максимально допустимого значения для данного режима работы.

Однако последовательное соединение сопротивлений приводит к увеличению потерь, величина которых может быть недопустимо велика. Чтобы этого избежать, в выпрямителях вместо резистора чаще всего устанавливают термистор с отрицательным температурным коэффициентом. В момент включения, когда сопротивление термистора велико, пусковой ток мал. После включения источника питания ток, протекающий через термистор, нагревает его, что приводит к уменьшению сопротивления и, как следствие, к уменьшению влияния на работу схемы. Несмотря на свою простоту, у этого метода есть серьезный недостаток — при частых переключениях, например, при включении блока питания сразу после его выключения термистор не успевает остыть и ограничение пускового тока не столь эффективно.

Так, в импульсных источниках питания, построенных по классическим схемам, пусковой ток ограничивается только на уровне, обеспечивающем безопасную работу выпрямительных диодов, так как использование другого решения либо снизит КПД системы в целом, либо значительно повысит ее Стоимость. Понятно, что в большинстве случаев проблему пусковых токов приходится решать другими способами.

Ограничители пускового тока CAMTEC ESB00163

Чем опасно

Мы уже знаем, что при замене обычных осветительных приборов полупроводниковыми начинает работать защита, которая раньше работала без замечаний. Приходится устанавливать более мощные автоматы, что снижает уровень защиты сети освещения. Но есть и «минусы».

Во-первых, при включении группы огней мы сильно перегружаем сеть. Не уходите слишком надолго, но этого времени достаточно, чтобы что-то где-то выгорело и начался пожар.

Во-вторых, огромные пусковые токи выжигают контакты коммутационных аппаратов. Пара ламп средней мощности может спаять контакты выключателя, рассчитанного на 10-20 ампер. Замена вышедшего из строя блока коммутации решает проблему на короткий промежуток времени.

Причина срабатывания автомата при включении света. Демонстрация работы устройства ограничения пускового тока блока питания. Пример использования устройства плавного пуска драйвера.

Есть ли пусковые токи у светодиодов?

По своему физическому принципу работы светодиод не имеет пусковых токов — он начинает светиться практически сразу после подачи на него электрического тока, без переходных процессов. Это обстоятельство позволяет некоторым производителям светодиодных ламп заявлять, что их продукция якобы тоже не имеет пусковых токов. На самом деле это не всегда так.

Пусковые токи реально не имеют светодиодные лампы, построенные по так называемой бездрайверной схеме Л. Однако из-за высокого уровня пульсации светового потока область применения таких ламп ограничена.

Для защиты систем освещения на основе традиционных источников света стандартно применялись автоматические устройства с характеристикой В

Светодиодные светильники с питанием от переменного тока, предназначенные для общего использования, обычно имеют конденсатор для сглаживания пульсаций. При включении лампы этот конденсатор заряжается, что вызывает резкое увеличение потребляемого тока. Таким образом, понятие тока включения становится применимым для светодиодных ламп.

Расчеты показывают, что для некоторых типов драйверов срабатывает автоматический выключатель только при замене люминесцентных ламп на светодиоды, даже если потребляемая мощность в установившемся режиме после замены уменьшилась. Эту проблему часто можно решить, заменив автомат с характеристикой В автоматом с характеристикой С.

То же самое можно отнести и к модернизированным светодиодным лампам с питанием от переменного тока (за исключением простейших бездрайверных моделей). В случае, если в светильнике используется драйвер в виде отдельного модуля, величина пускового тока и длительность пускового тока определяются именно этим узлом. Пусковые характеристики некоторых драйверов ведущих производителей приведены в таблице 2.

Таблица 2. Пусковые характеристики некоторых моделей входных драйверов на 230 В переменного тока

Модель

Номинальная потребляемая мощность при полной нагрузке, А

Коэффициент пускового тока

Номинальный ток автомата, рекомендуемый изготовителем для одного драйвера*, А

К

Для характеристики В

Для характеристики С

Для характеристики В

Для характеристики С

Средний колодец ЛПК-35-1050

0,7

79

четыре

2.3

5.7

3.3

Средний колодец ЭЛН-30-12

0,48

115

четыре

2

8.3

4.2

Осрам Оптотроник Фит 50/220

0,3

177

0,57

нет данных

1,9

нет данных

Оптотронный элемент Osram LD 30/220

0,15

107

0,4

нет данных

2,7

нет данных

Philips Xitanium Xtreme постоянного тока

0,21

310

0,76

нет данных

3,6

нет данных

* Равен отношению рекомендуемого номинального тока автоматического выключателя для группы параллельно включенных драйверов (ламп) к рекомендуемому количеству драйверов (светильников) в группе.

Из таблицы видно, что разнообразие пусковых токов для светодиодных ламп с драйверами превышает традиционные лампы на один-два порядка!

Диапазон пусковых токов драйверов светодиодных ламп составляет несколько сотен из-за наличия сглаживающих конденсаторов

Кроме того, длительность пускового тока для драйверов светодиодов обычно определяют на уровне 50 % от максимального значения. Это значение обычно находится в диапазоне 100-500 мкс. Однако такой короткий импульс способен вызвать срабатывание электромагнитного переключателя, но рассчитать эффект не так просто, как для коммутационных токов традиционных источников света.

Автор предлагает ввести следующий коэффициент для оценки водителя:

К = Инд/ИП,

где Ind — номинальный ток выключателя в составе одного драйвера, Ip — ток, потребляемый драйвером в установившемся режиме при полной нагрузке.

Чем меньше К, тем меньше вероятность ситуации с некорректной работой выключателя. Коэффициент К всегда больше I, он зависит от характеристик машины. Для автоматических выключателей с характеристикой В коэффициент К больше или равен коэффициенту характеристики С.

А теперь давайте выясним, где возникает ситуация «обойти пробки», когда вы, например, заменяете люминесцентные лампы на более экономичные светодиодные лампы. Допустим, решаем задачу по замене старых люминесцентных ламп типа ЛПО 4х18 на современные. У нас есть люминесцентная лампа со стационарным энергопотреблением Il. Конструкторы учли коэффициент пускового тока 1,5, то, что длительность пускового тока в реальных условиях может достигать десятков секунд (например, лампа не загорается с первого раза) и взяли дополнительный запас прочности 1,25 . Тогда номинальный ток автоматического выключателя будет

Inl= 1,5 • 1,25 Il= 1,875 Il

При замене люминесцентных ламп на светодиодные лампы с таким же световым потоком потребление энергии снижается прибл. Два раза. Это означает, что ток потребления новой лампы Ic = 0,5 Iл, а номинальный ток автоматического выключателя Ic = 0,5 К Iл.

Мы используем драйвер средней стоимости Mean Well LPC-35-1050. Для этого с характеристикой В имеем К = 5,7.

Ins = 0,5 • 5,7 Il = 2,85 Il > Inl

Это означает, что сработал автоматический выключатель.

Для автомата с характеристикой C имеем K = 3,3, тогда

Ins = 0,5 • 3,3 Il = 1,65 Il < Inl.

Некорректной работы автоматического выключателя при пуске не произойдет.

То есть проблему «обогнать пробки» можно решить заменой автомата с характеристикой В на автомат с характеристикой С и тем же номинальным током. Но при этом следует следить за тем, чтобы после замены автомата были соблюдены нормы тока короткого замыкания существующей проводки. Конкретный метод расчета выходит за рамки данной статьи, его можно найти в справочниках для электриков.

Ведущие производители светильников обычно предоставляют информацию о рекомендуемых типах автоматических выключателей и максимальном количестве устройств, подключаемых к одному автоматическому выключателю. При отсутствии такой информации следует выяснить, какая модель драйвера используется в светильнике, и найти рекомендации на сайте производителя драйвера.

При невозможности замены автомата с характеристикой В на автомат с характеристикой С и частичной перестановке проводов с соблюдением рекомендаций производителя драйвера (лампы) по максимальному количеству подключаемых к автомату приборов.

Методы ограничения пусковых токов

При анализе схемы импульсных выпрямителей с бестрансформаторным вводом становится ясно, что одним из лучших способов снижения пусковых токов является кратковременное увеличение сопротивления входной цепи в момент ее включения. Именно так компания MEAN WELL решила представить на рынке серию ограничителей пускового тока семейства ICL (рис. 5).

Рис. 5. Ограничители пускового тока производства MEAN WELL

Сегодня MEAN WELL предлагает своим клиентам четыре модели разрядников с максимальным пусковым током 23 А (ICL-16R/L) и 48 А (ICL-28R/L), предназначенных для монтажа на DIN-рейку (модели с суффиксом R) или на шасси (модели с индексом L). Основными элементами модулей являются мощные токоограничивающие резисторы, реле и схема управления (рис. 6). В момент их включения контакты реле разомкнуты, и входной ток к блокам выпрямителя протекает через резистор с сопротивлением R. Через время, определяемое схемой управления, на обмотку реле и его контакты подается напряжение замкнуть токоограничивающий резистор, подключив выпрямительные блоки напрямую 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 15 и 7,5 периодам изменения напряжения сети при частотой 50 Гц соответственно. Этого времени вполне достаточно для заряда конденсаторов входных фильтров, так как в большинстве случаев напряжение на них достигает необходимого значения за 1…3 периода (20…60 мс).

Таблица 4. Основные технические характеристики ограничителей ICL

Входное напряжение, В переменного тока	180…264	180…264
Ограничение пускового тока, А	23	48
Максимальный выходной ток (длительный), А	16	28
Потребляемая мощность при 264 В, Вт	< 1,5	< 2
Длительность ограничения тока, мс	300±50	150±50
Диапазон рабочих температур, °С	-30…70	-30…70

Основное преимущество ограничителей ICL — возможность работы с несколькими IP (рисунок 7). В самом деле, при наличии последовательно включенного резистора максимальный ток в цепи не может превышать определенного значения даже при коротком замыкании выхода ограничителя. При этом максимальное количество подключаемых источников питания ограничивается максимально допустимым током контакта реле, который составляет 16 А для ICL-16R/L и 28 А для ICL-28R/L. Таким образом, пусковой ток в системе с ограничителями тока не будет более чем в два раза превышать ток полной нагрузки.

Рис. 7. Типовая схема включения ограничителей ICL

Еще одним преимуществом этого решения является его универсальность, так как проблема пусковых токов существует не только при пульсирующих источниках питания. Например, такая же проблема может возникнуть при включении мощных трансформаторов. И хотя причина появления пускового тока в данном случае имеет другую физическую природу (наличие остаточной намагниченности ферромагнитного материала в магнитопроводе), ее все же теоретически можно решить с помощью ограничителей пускового тока производства ИМЕТЬ ДОБРЫЕ НАМЕРЕНИЯ.

Технические характеристики ограничителя пускового тока для светодиодного освещения.

Camtec ESB 16A

Ограничение пускового тока на уровень	16,0 А
Нет больше грузоподъемности	1500 мкФ
Порекомендовал мой автоматический выключатель	А6А, Б4А, З6А
Диапазон напряжения:	184–265 В переменного тока
Рабочее напряжение:	230 В переменного тока
Частота линии:	16,33 Гц — 440 Гц
Текущий бренд	16 А
Доступный пиковый ток	165 А в течение 20 мс / 800 А в течение 200 мкс
Размеры в мм (ШхВхГ):	36,5 х 110 х 62
Вес	0,12 кг

Camtec ESB LED-Universal 48A

Ограничение пускового тока на уровень	48,0 А
Нет больше грузоподъемности	6000 мкФ
Порекомендовал мой автоматический выключатель	Б13А
Диапазон напряжения:	184–265 В переменного тока
Рабочее напряжение:	230 В переменного тока
Частота линии:	16,33 Гц — 440 Гц
Текущий бренд	16 А
Доступный пиковый ток	165 А в течение 20 мс / 800 А в течение 200 мкс
Размеры в мм (ШхВхГ):	36,5 х 110 х 62
Вес	0,12 кг

 

Как выбрать ограничитель пускового тока и автоматический выключатель для коммутации блоков питания
В. Ву 1

В схемах с импульсными источниками питания обычно применяют конденсаторы большой емкости для уменьшения пульсаций выходного напряжения на удвоенной частоте сети и повышения стабильности выходного напряжения при колебаниях сетевого напряжения. Однако эти конденсаторы требуют больших зарядных токов при начальном запуске, что приводит к высоким пусковым токам. Чтобы свести к минимуму переходные токи, большинство разработчиков используют термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (TCC). Недостатком такого подхода является то, что этот компонент постоянно потребляет ток во время работы, что не только выделяет тепло, но и влияет на эффективность блока питания.

Невозможность выбора достаточно большого значения сопротивления термистора ограничивает диапазон подавления пускового тока. Более эффективным решением является использование ограничителя пускового тока в сочетании с автоматическим выключателем, что снижает тепловыделение и улучшает подавление пускового тока. Включение ограничителя пускового тока после выключателя переменного тока может эффективно снизить вероятность непреднамеренного отключения автоматического выключателя при подключении нагрузки переменного тока и повысить общую надежность системы.

В качестве примера ограничителя пускового тока, используемого для снижения переходных пиковых токов, вызванных емкостными нагрузками, такими как источники питания, рассмотрим серию ICL-16 компании MEAN WELL. Ограничитель пускового тока 16 А ICL-16 состоит из трех частей (рис. 1): более высоких температур; 2) обходное реле, закорачивающее резистор R, как только погаснут переходные токи; 3) обход цепей управления реле. Благодаря такой конструкции схемы тепло, выделяемое во время работы, значительно снижается, а эффективность подавления повышается, что устраняет недостатки термистора NTC. Серия ICL-16 предлагает два типа устройств для различных приложений: ICL-16R — для монтажа на DIN-рейку и ICL-16L — встроенного типа (рис. 2).

Подробная информация о свойствах этих продуктов доступна на сайте MEAN WELL — ​www.meanwell.com. На рис. 3 представлена ​​схема включения этих устройств. При расчете количества источников питания, которые можно подключить к ICL-16, необходимо учитывать две основные характеристики ограничителя пускового тока — номинальный постоянный переменный ток и емкость емкостной нагрузки. Для примера рассмотрим методику расчета блоков питания ICL-16R и SDR-120-24. Шаг 1. Согласно спецификации, ICL-16R рассчитан на непрерывный переменный ток 16 А, а емкость емкостной нагрузки составляет ​2500 мкФ (рис. 4). Шаг 2: Для блока питания SDR-120 типичный входной ток переменного тока при полной нагрузке составляет 0,7 А при 230 В переменного тока (рис. 5).

Для расчета количества блоков питания разделите постоянный ток ICL‑16 на входной переменный ток SDR‑120: 16 А / 0,7 А = 22,8, или округлим до ближайшего целого числа, 22 единицы. Шаг 3. Блок питания серии SDR-120 протестирован с емкостью 100 мкФ (см рис. 5). Разделив емкость емкостной нагрузки ICL-16 на входную емкость источника питания, мы получим 2500 мкФ / 100 мкФ = 25 блоков. Шаг 4. Выбрать меньшее количество блоков, сравнив результаты расчета, полученные на шагах 2 и 3, и умножив на коэффициент 0,9: 22 0,9 = 19,8 или, округляя, 19. Таким образом, к ИСЛ можно подключить ограничитель пускового тока -16Р до 19 блоков питания СДР-120-24. Рассмотрим, как правильно выбрать автоматический выключатель. Этот автоматический ключ в основном используется в качестве устройства защиты электронного оборудования от перегрузки по току, вызванной перегрузкой или коротким замыканием.

Применяется в различных сферах, особенно в промышленном производстве, где эти устройства обычно служат защитой электродвигателей. Одним из наиболее распространенных типов автоматических выключателей с малой силой тока (до 125А) является миниатюрный автоматический выключатель (MCB), или, как его называют в Японии, автоматический выключатель без предохранителей. По характеристикам срабатывания автоматические микровыключатели можно разделить на четыре типа: А, В, С и D. Устройства типа А используются для защиты высокочувствительных цепей, например, полупроводниковых цепей. Их мгновенный ток отключения варьируется от 2 In до 3 In (где In — номинальный ток микровыключателя).

Устройства типа B подходят для защиты компьютеров, электронного оборудования и жилых цепей. Мгновенный ток отключения этих устройств составляет от 3 до 5 в. Микровыключатели типа С применяются в качестве устройств общей защиты в цепях управления, системах освещения с большим пусковым током и других вспомогательных цепях. Мгновенный ток отключения этих устройств составляет от 5 до 10 в. Микровыключатели типа D с мгновенным током отключения от 10 In до 20 In подходят для защиты нагрузок с высоким пусковым током, таких как трансформаторы, электромагнитные клапаны и т д. Устройства типа C или D рекомендуются для работы с блоками питания MEAN WELL. Обычно в спецификациях микропереключателей устанавливаются следующие характеристики. Номинальное напряжение. Входное напряжение выключателя, работающего в нормальных условиях, например, 240 или 120 В переменного тока.

Количество баров. Количество цепей, которые коммутатор может использовать одновременно. Например, двухполюсный (2P) переключатель может замыкать или размыкать две цепи. Производители предлагают 1-полюсные (1P), 2-полюсные (2P), 3-полюсные (3P) или 4-полюсные (4P) автоматические выключатели. 3-х и 4-х полюсные устройства часто используются в 3-х фазных сетях. Номинальный ток (In). Максимальное количество тока, которое коммутатор может проводить неограниченное время при заданной температуре окружающей среды. Размер кадра (дюймы). Максимальные значения токов, на которые рассчитан автоматический выключатель. Inm также определяет физические размеры устройства. Максимальная отключающая способность при коротком замыкании (Icu). Максимальный ток короткого замыкания, который выключатель способен отключить в указанных режимах, например 380 В — 30 кА.

Номинальная отключающая способность при коротком замыкании (Ics). Способность прерывателя обеспечивать нормальную работу после отключения тока короткого замыкания в заданных режимах, например, 380 В — 15 кА. Ics устанавливаются в процентах от Icu. Если какой-либо из перечисленных параметров не указан в спецификации коммутатора, устройство считается не соответствующим требованиям. Есть два правила, которым нужно следовать при выборе микропереключателя для конкретного блока питания. Номинальный ток (In) переключателя должен быть больше, чем общий входной ток источников питания. Как правило, номинальный ток не должен быть меньше полного входного тока, умноженного на 1,25.

Номинальная отключающая способность при коротком замыкании (Ics) микровыключателя должна быть больше, чем общий пусковой ток источников питания, возникающий при первом включении устройств. Обычно длительность импульса тока включения очень мала, всего несколько мс, и ею можно пренебречь. Пока общий пусковой ток не превышает Ics, микропереключатель будет работать правильно и не выйдет из строя. В качестве примера рассмотрим систему, в которой используется микропереключатель SHIHLIN ELECTRIC BHA32C16 и блоки питания MEAN WELL HLP-80H для светодиодов.

Характеристика срабатывания микропереключателя BHA32C16 — тип C (5 дюймов), номинальное напряжение 380 В переменного тока, номинальный ток 16 А, номинальная отключающая способность при коротком замыкании (Ics) — 6 кА при 380 В переменного тока. Основные характеристики HLP-80H: пусковой ток ​70 А при 230 В переменного тока, входной ток ​0,425 А при 230 В переменного тока. Подсчитаем, сколько источников питания такого типа можно подключить к микропереключателю, чтобы он оставался замкнутым:

16 А / 1,25 = 12,8 А; 12,8 А / 0,425 А = 30 шт., 70 А 30 = 2100 А

наличие рекомендаций производителя светильника или водителя по автоматическим выключателям является важным преимуществом

Если не даны рекомендации по выбору светодиодного светильника и нет возможности получить информацию о модели драйвера, вы фактически «играете в рулетку» с непредсказуемым результатом. Но есть всевозможные эмпирические правила, например, не подключать к машине более 8 светодиодных ламп, использовать машины с характеристикой

С вместо характеристики В и т д. Эти меры позволяют обеспечить надежную работу системы освещения за счет введения избыточных технологических резервов. Поэтому наличие рекомендаций эксплуатирующей организации или производителя светильников по применению автоматических выключателей является дополнительным конкурентным преимуществом.

Выбрать ограничитель тока светодиодного драйвера Camtec ESB несложно.

Ограничители пускового тока блоков питания Camtec ESB доступны в двух основных моделях. Стандартная версия (ESB-UNIVERSAL, ограничение пикового тока 48 А) идеально подходит для обычных источников света или главного выключателя. Для цепей с реле/контакторами или переключателями (шина KNX/EIB) мы рекомендуем ESB 16 (ограничение пикового тока 16 А), он сохранит контакты переключателя и обеспечит длительный срок службы.

Установка. Схема монтажа ограничителя пускового тока для драйвера.