W projektowaniu zasilaczy impulsowych (SPS) często stosuje się kondensatory zbiorcze, które mają na celu zmniejszenie tętnień napięcia o częstotliwości podwójnej względem sieci oraz poprawę stabilności napięcia wyjściowego w przypadku spadków zasilania. Problem pojawia się przy uruchomieniu – kondensatory te potrzebują dużego prądu ładowania, co skutkuje silnym prądem rozruchowym (inrush current). Aby ograniczyć ten niepożądany impuls prądowy, większość konstruktorów stosuje termistory NTC, których opór maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Rozwiązanie to jednak nie jest idealne. Termistory NTC zużywają energię przez cały czas pracy, nagrzewają się i obniżają sprawność systemu. Co więcej, ich opór nie może być zbyt duży, przez co skuteczność ograniczenia prądu rozruchowego jest ograniczona – zazwyczaj do 15–20-krotności prądu znamionowego, co nie dla wszystkich jest akceptowalne.
Właśnie tutaj sprawdza się seria ICL-16 – zaprojektowana z myślą o aplikacjach, w których niski prąd rozruchowy jest priorytetem.
ICL-16 – ogranicznik prądu rozruchowego 16A AC
Model ICL-16 to ogranicznik prądu rozruchowego o prądzie znamionowym 16A, przeznaczony do ograniczania chwilowych skoków prądu spowodowanych przez obciążenia pojemnościowe, takie jak zasilacze. Montaż ICL-16 tuż za wyłącznikiem nadprądowym AC zmniejsza ryzyko jego przypadkowego zadziałania przy włączaniu zasilania, poprawiając niezawodność całego systemu.
Urządzenie składa się z trzech głównych elementów:
1. Rezystora cementowego „R”, którego opór nie zmniejsza się z temperaturą – w przeciwieństwie do termistorów NTC – dzięki czemu skuteczność ograniczenia prądu utrzymuje się na stałym poziomie;
2. Przekaźnika obejściowego (bypass relay), który zwiera rezystor „R” po zakończeniu rozruchu;
3. Układu sterującego, który inicjuje działanie przekaźnika (patrz rysunek 1).
Rysunek 1: Schemat blokowy ICL-16
Dostępne są dwa warianty: montowany na szynę DIN (ICL-16R) oraz w wersji liniowej (ICL-16L), pokazane na rysunkach 2 i 3. Szczegóły techniczne można znaleźć na stronie producenta meanwell.com Schemat przykładowego zastosowania pokazuje rysunek 4.
Rysunek 2: ICL-16R
Rysunek 3: ICL-16L
Rysunek 4: Przykładowy schemat aplikacji
Obliczenia dla serii ICL-16
Poniżej przedstawiono sposób obliczania liczby zasilaczy, które można podłączyć do jednego urządzenia ICL-16. Kluczowe są dwa parametry: znamionowy prąd AC oraz dopuszczalne obciążenie pojemnościowe.
Krok 1:
Zgodnie ze specyfikacją:
Prąd znamionowy AC: 16A
Dopuszczalna pojemność: 2500μF
Krok 2:
Z danych technicznych modelu SDR-120:
Pobór prądu przy pełnym obciążeniu: 0,7A/230Vac
Obliczamy liczbę możliwych jednostek:
16A / 0,7A = 22,8 → 22 sztuki (zaokrąglone w dół)
Krok 3:
Z raportu testowego SDR-120:
Pojemność kondensatora „C5” = 100μF
Obliczenie:
2500μF / 100μF = 25 jednostek
Krok 4:
Wybieramy mniejszą z wartości (22 i 25), mnożymy przez współczynnik 0,9:
22 * 0,9 = 19,8 → 19 jednostek
Krok 5:
System można skonfigurować z zasilaczami SDR-120-24.
Wprowadzenie do wyłączników nadprądowych
(A) Wstęp
Wyłącznik nadprądowy to automatyczny przełącznik elektryczny, pełniący funkcję zabezpieczenia przed przeciążeniem i zwarciem. Stosowany jest m.in. w przemyśle, np. do ochrony silników.
(B) Klasyfikacja
Najczęściej spotykanym typem przy małych prądach (do 125A) jest MCB – Miniature Circuit Breaker (w Japonii: NFB – No-Fuse Breaker). Ze względu na charakterystykę zadziałania wyróżniamy typy:
• A – bardzo czułe (dla elektroniki), próg zadziałania: 2–3 razy In
• B – komputery, sprzęt domowy: 3–5 razy In
• C – oświetlenie i układy ogólnego zastosowania: 5–10 razy In
• D – transformatory, elektromagnesy: 10–20 razy In
Dla zasilaczy MEAN WELL rekomenduje się typy C lub D.
(C) Parametry techniczne
W specyfikacji MCB powinny być podane:
• Napięcie znamionowe (np. AC 240V)
• Liczba biegunów (1P, 2P, 3P, 4P)
• Prąd znamionowy (In) – maksymalny ciągły prąd
• Prąd ramki (AF) – maksymalna dopuszczalna wartość ustawienia prądu wyzwalania
• Znamionowa zdolność zwarciowa (Icu) – maksymalny prąd zwarciowy, który wyłącznik może przerwać (np. 30kA)
• Zdolność pracy zwarciowej (Ics) – procent Icu, który wyłącznik wytrzyma bez uszkodzenia
Brak któregokolwiek z tych parametrów oznacza niezgodność z normami.
(D) Dobór wyłącznika
Aby dobrać MCB do systemu zasilaczy:
1. Prąd znamionowy wyłącznika musi przekraczać całkowity prąd pobierany przez zasilacze – najlepiej zastosować współczynnik 1,25.
2. Ics (zdolność pracy przy zwarciu) musi być większa niż suma prądów rozruchowych.
Przykład:
MCB: BHA32C16 firmy SHIHLIN ELECTRIC, typ "C", 16A, Ics = 6kA przy 380V
Zasilacz: HLP-80H, prąd rozruchowy: 70A, pobór prądu: 0,425A
Obliczenia:
• 16 / 1,25 = 12,8 → 12,8 / 0,425 = 30 sztuk
• 70A * 30 = 2100A < 6000A
Zatem MCB może obsłużyć 30 zasilaczy. W praktyce potwierdzono, że układ działa. Bez współczynnika 1,25 wyszłoby 37 sztuk, ale w rzeczywistości MCB zadziałał przy 36.
Dane te dotyczą temperatury 25°C. Przy wyższych temperaturach należy uwzględnić krzywą korekcyjną MCB.
(E) Podsumowanie
Odpowiedni wybór wyłącznika MCB jest kluczowy przy stosowaniu zasilaczy MEAN WELL. Dobrze dobrany MCB zapobiega przypadkowemu zadziałaniu przy włączaniu systemu. Gdy system pobiera duży prąd, warto go podzielić na mniejsze sekcje i dobrać MCB do każdej z nich.
W powyższych obliczeniach pominięto dokładne modelowanie prądu rozruchowego, które wymaga znajomości parametru T50 oraz współczynnika udarowego K. Ponieważ nie wszyscy producenci podają te dane, nie uwzględniono ich w analizie.
Prąd rozruchowy jest zjawiskiem naturalnym w zasilaczach impulsowych. Jeśli powoduje on zadziałanie wyłącznika, warto zastosować ICL-16 jako skuteczne zabezpieczenie.