Często spotykamy się z sytuacją, że włączenie urządzenia może spowodować zadziałanie zabezpieczenia. Nie musi to oznaczać zwarcia ani przeciążenia. Przyczyną często jest krótki impuls prądu rozruchowego, wielokrotnie wyższy od prądu znamionowego.
Zjawisko dotyczy zasilaczy impulsowych, oświetlenia LED, urządzeń elektronicznych, szaf automatyki i transformatorów. Szczególnie często pojawia się wtedy, gdy kilka odbiorników zostaje załączonych jednocześnie.
Zamiast zwiększać wartość zabezpieczenia, warto ustalić źródło impulsu i ograniczyć prąd w pierwszej fazie rozruchu. Do tego celu przeznaczone są ograniczniki takie jak POR16.
Czym jest prąd rozruchowy?
Prąd rozruchowy, nazywany również prądem załączeniowym, pojawia się bezpośrednio po podaniu napięcia. Zwykle trwa od kilku do kilkuset milisekund, ale może osiągać wartość znacznie wyższą od prądu występującego podczas normalnej pracy.
Prąd znamionowy podany na tabliczce urządzenia opisuje stan ustalony. Nie informuje natomiast, co dzieje się w pierwszej chwili po zamknięciu wyłącznika, przekaźnika lub stycznika.
Przyczyną dużego prądu rozruchowego może być:
- ładowanie kondensatorów wejściowych,
- stan przejściowy w rdzeniu magnetycznym,
- mała impedancja odbiornika podczas załączania,
- równoczesny start wielu urządzeń,
- niska rezystancja zimnego elementu,
- rozruch części elektromechanicznych.
Przebieg prądu będzie inny dla zasilacza impulsowego i transformatora, ale skutek może być taki sam – zadziałanie członu nadprądowego zabezpieczenia.
Dlaczego zabezpieczenie 16A wyłącza obwód pobierający kilka amperów?
Częstym błędem jest porównywanie wyłącznie prądu znamionowego urządzeń z wartością zabezpieczenia.
Jeżeli grupa odbiorników pobiera podczas pracy 7 A, obwód zabezpieczony wyłącznikiem 16 A ma pozornie duży zapas. W chwili włączenia każdy z odbiorników może jednak pobrać krótki impuls o znacznie większej wartości.
Jeżeli wszystkie urządzenia startują jednocześnie, impulsy sumują się. Zabezpieczenie może zadziałać, mimo że po kilkuset milisekundach całkowity prąd spadłby do wartości bezpiecznej.
Problem często pojawia się po rozbudowie maszyny lub szafy sterowniczej. Pojedyncze urządzenia działają poprawnie, natomiast dołożenie kolejnych zasilaczy lub modułów powoduje losowe i niepowtarzalne zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego podczas uruchamiania.
Typowe źródła prądu rozruchowego
| Urządzenie | Przyczyna impulsu | Możliwy skutek |
| Zasilacz impulsowy | Ładowanie kondensatorów wejściowych | Zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego |
| Grupa zasilaczy DIN | Sumowanie prądów kilku urządzeń | Przeciążenie linii zasilającej podczas startu urządzenia |
| Oświetlenie LED | Ładowanie kondensatorów sterowników | Zużycie styków, spadki napięcia |
| Szafa automatyki | Jednoczesny start wielu modułów | Wyzwalanie zabezpieczeń, resety sterowników PLC i HMI |
| Urządzenie elektroniczne | Kilka obwodów pojemnościowych | Niepewny rozruch |
| Transformator | Stan przejściowy i magnesowanie rdzenia | Sporadyczne wyzwalanie wyłączników nadprądowych |
| Transformator toroidalny | Gwałtowne nasycenie rdzenia przy niskiej rezystancji uzwojeń | Bardzo wysoki, chwilowy udar prądowy |
Jak działa POR16?
POR16 jest przeznaczony do ograniczania prądu rozruchowego jednofazowych obwodów indukcyjnych i pojemnościowych.
Po podaniu napięcia prąd do odbiornika jest początkowo ograniczany. Po około 200 ms wewnętrzny przekaźnik przełącza zasilanie z pominięciem elementu ograniczającego, dzięki czemu nie generuje on strat mocy podczas normalnej pracy.
W odróżnieniu od prostych układów opartych wyłącznie na termistorze NTC działanie POR16 nie zależy w takim samym stopniu od temperatury termistora po wcześniejszym cyklu pracy.
Zgodnie z dokumentacją urządzenie jest przeznaczone do łagodnego załączania obwodów indukcyjnych, między innymi transformatorów, oraz obwodów pojemnościowych, takich jak zasilacze impulsowe i oświetlenie LED.
Najważniejsze parametry POR16
- napięcie wejściowe: 180–264 V AC,
- częstotliwość: 47–63 Hz,
- znamionowy prąd ciągły: 16 A,
- moc wejściowa: 3680 VA,
- pobór mocy: poniżej 2,5 W,
- czas zadziałania przekaźnika: 200 ±50 ms,
- czas zwalniania: 500 ±50 ms,
- liczba przełączeń: jeden cykl na 5 minut,
- temperatura pracy: od -30°C do +70°C,
- zabezpieczenie termiczne,
- stopień ochrony: IP20,
- montaż na szynie DIN 35 mm.
Zgodny z EN IEC 62368-1 oraz wymaganiami dotyczącymi emisji i odporności elektromagnetycznej.
Gdzie stosować POR16?
POR16 może być używany między innymi w obwodach zasilających:
- pojedyncze i grupowe zasilacze impulsowe,
- oświetlenie LED,
- urządzenia elektroniczne,
- szafy automatyki,
- urządzenia laboratoryjne,
- transformatory klasyczne i toroidalne.
Nie jest to jednak uniwersalny soft-starter silnikowy. POR16 nie realizuje długiej rampy napięcia, nie reguluje prędkości ani momentu obrotowego. Jego zadaniem jest krótkotrwałe ograniczenie impulsu podczas załączania obciążenia indukcyjnego lub pojemnościowego.
Zastosowanie z silnikiem, pompą lub sprężarką wymaga osobnej analizy. Urządzenia tego typu nie są wymienione w dokumentacji POR16 jako podstawowe zastosowanie.
Jak prawidłowo dobrać ogranicznik?
– Sprawdzenie prądu ciągłego
– ustalenie źródła impulsu
– uwzględnić częstotliwość przełączania
– sprawdzić zachowanie odbiorników
– Nie zastępować zabezpieczeń
Podłączenie POR16
Typowy układ wygląda następująco:
sieć 230 V AC → zabezpieczenie → POR16 → odbiornik lub grupa odbiorników
Zgodnie z instrukcją:
- zacisk 5 – wejście AC/N,
- zacisk 7 – wejście AC/L,
- zacisk 1 – wyjście AC/N,
- zacisk 4 – wyjście AC/L.
Montaż powinien być wykonany pionowo na szynie DIN, w miejscu zapewniającym swobodny przepływ powietrza. Prace przy napięciu sieciowym mogą wykonywać wyłącznie osoby posiadające odpowiednie kwalifikacje.
Najczęstsze błędy popełniane przy montażu:
– dobór tylko według mocy
– zwiększanie zabezpieczenia
– pominięcie sumowania impulsów
– zbyt częste załączanie
– brak testu urządzenia końcowego
Podsumowanie
Wysoki prąd rozruchowy występuje w wielu urządzeniach jednofazowych. W zasilaczach impulsowych i oświetleniu LED wynika głównie z ładowania kondensatorów. W transformatorach jest związany ze stanem przejściowym w rdzeniu. W szafach automatyki problem często powstaje przez równoczesny start kilku odbiorników.
POR16 ogranicza prąd w początkowej fazie załączania, a po około 200 ms przełącza obwód do normalnej pracy. Może współpracować z zasilaczami impulsowymi, oświetleniem LED, urządzeniami elektronicznymi, systemami automatyki oraz transformatorami.
Przed doborem należy ustalić źródło impulsu, sprawdzić prąd ciągły i częstotliwość załączeń, a następnie zweryfikować działanie w kompletnym urządzeniu. W ofercie Breve dostępny jest ogranicznik prądu rozruchowego POR16 przeznaczony do jednofazowych obwodów indukcyjnych i pojemnościowych.
