ซอฟต์สตาร์ทเตอร์ (ตัวจำกัดกระแสไหลเข้า) สำหรับโหลด AC และ DC: 10 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

กระแสไฟกระชาก/ไฟกระชากเมื่อเปิดสวิตช์คือกระแสอินพุตสูงสุดในทันทีที่ดึงโดยอุปกรณ์ไฟฟ้าเมื่อเปิดเครื่องครั้งแรก กระแสไหลเข้าสูงกว่ากระแสไฟคงที่ของโหลดมากและนั่นเป็นสาเหตุของปัญหามากมาย เช่น ฟิวส์ขาด โหลดล้มเหลว อายุการใช้งานของโหลดลดลง ประกายไฟที่หน้าสัมผัสสวิตช์ … ฯลฯ รูปด้านล่างแสดงปรากฏการณ์กระแสกระชากที่จับได้ ออสซิลโลสโคป Siglent SDS1104X-E เข็มยาวมีความชัดเจน ในบทความนี้ ฉันพยายามแก้ไขปัญหานี้ด้วยวิธีง่ายๆ แต่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพ ฉันได้แนะนำสองวงจรสำหรับทั้งโหลด AC และ DC

เสบียง

บทความ:

[1] DB107 เอกสารข้อมูล:

[2] BD139 เอกสารข้อมูล:

[3] DB107 Schematic Symbol และ PCB Footprint:

[4] BD139 Schematic Symbol and PCB Footprint:

[5] ปลั๊กอิน CAD:

ขั้นตอนที่ 1: Inrush Current Spike ที่บันทึกใน SDS1104X-E DSO (โหมด Single-Shot)

AC Soft StarterFigure-1 แสดงแผนผังของอุปกรณ์ P1 ใช้เชื่อมต่ออินพุต 220V-AC และสวิตช์เปิด/ปิดเข้ากับวงจร C1 ใช้เพื่อลดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ค่าของ C1 ยังกำหนดอัตราการจัดการปัจจุบันสำหรับการจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงที่จะใช้โดยส่วนที่เหลือของวงจร ในแอปพลิเคชันนี้ 470nF ก็เพียงพอแล้ว R1 จะปล่อย C1 เพื่อหลีกเลี่ยงไฟฟ้าแรงสูงที่ไม่ต้องการเมื่อผู้ใช้ถอดอุปกรณ์ออกจากแหล่งจ่ายไฟหลัก R2 เป็นตัวต้านทาน 1W ที่ใช้ในการจำกัดกระแส

ขั้นตอนที่ 2: รูปที่ 1 แผนผังของ AC Soft Starter

BR1 เป็นวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ DB107-G [1] ที่ใช้ในการแปลงแรงดันไฟ AC เป็น DC C2 ลดการกระเพื่อมและ R3 จะปล่อย C2 เมื่อปิดเครื่อง นอกจากนี้ยังให้โหลดขั้นต่ำเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขอยู่ในระดับที่เหมาะสม R4 จะลดแรงดันไฟและจำกัดกระแสสำหรับส่วนที่เหลือของวงจร D1 เป็นไดโอดซีเนอร์ 15V และใช้เพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า 15V C3, R5 และ R6 สร้างเครือข่ายตัวจับเวลาสำหรับรีเลย์ หมายความว่าทำให้การเปิดใช้งานรีเลย์ล่าช้า ค่า R6 เป็นสิ่งจำเป็น ไม่ควรต่ำเกินไปที่จะปล่อยแรงดันไฟฟ้ามากเกินไป และไม่ควรสูงเกินไปที่จะลดเวลาตอบสนองของเครือข่าย 1K ให้อัตราการคายประจุที่น่าพอใจสำหรับความเร็วในการสลับเปิด/ปิดที่ค่อนข้างสูง ด้วยการทดลองของฉัน เครือข่ายนี้มีความล่าช้าและเวลาตอบสนองเพียงพอ แน่นอน คุณมีอิสระที่จะปรับเปลี่ยนตามแอปพลิเคชันของคุณ

Q1 คือทรานซิสเตอร์ NPN BD139 [2] เพื่อเปิดใช้งาน/ปิดใช้งานรีเลย์ D2 ปกป้อง Q1 จากกระแสย้อนกลับของตัวเหนี่ยวนำรีเลย์ R7 เป็นตัวต้านทานแบบซีรีส์ 5W ที่จำกัดกระแสไฟเข้าของการเปิด ON หลังจากหน่วงเวลาสั้นๆ รีเลย์จะลัดวงจรตัวต้านทาน และกำลังเต็มใช้กับโหลด ค่าของ R7 ถูกตั้งค่าเป็น 27R. คุณสามารถปรับเปลี่ยนได้ขึ้นอยู่กับโหลดหรือแอปพลิเคชันของคุณ

DC Soft Starter รูปที่ 2 แสดงแผนผังไดอะแกรมของ DC soft starter เป็นรุ่นที่ง่ายกว่าของ AC soft starter โดยมีการดัดแปลงเล็กน้อย

ขั้นตอนที่ 3: รูปที่ 2 แผนผังไดอะแกรมของ DC Soft Starter

P1 ใช้สำหรับเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 12V และสวิตช์เปิด/ปิดเข้ากับบอร์ด R2, R3 และ C2 สร้างเครือข่ายการหน่วงเวลาสำหรับรีเลย์ R4 เป็นตัวต้านทานจำกัดกระแส เช่นเดียวกับตัวซอฟต์สตาร์ท AC คุณมีอิสระในการปรับเปลี่ยนเครือข่ายการหน่วงเวลาและค่า R4 สำหรับโหลดหรือแอปพลิเคชันเฉพาะของคุณ

เค้าโครง PCB รูปที่ 3 แสดงเค้าโครง PCB ของชุดซอฟต์สตาร์ท AC แพ็คเกจส่วนประกอบทั้งหมดเป็น DIP กระดานเป็นชั้นเดียวและค่อนข้างง่ายที่จะสร้าง

ขั้นตอนที่ 4: รูปที่ 3 เค้าโครง PCB ของ AC Soft Starter

รูปที่ 4 แสดงเค้าโครง PCB ของ DC soft starter เช่นเดียวกับข้างต้น แพ็คเกจส่วนประกอบทั้งหมดเป็น DIP และบอร์ดเป็นเลเยอร์เดียว

ขั้นตอนที่ 5: รูปที่ 4 เค้าโครง PCB ของ DC Soft Starter

สำหรับการออกแบบทั้งสอง ฉันใช้สัญลักษณ์แผนผัง SamacSys และรอยเท้า PCB โดยเฉพาะสำหรับ DB107 [3] และ BD139 [4] ไลบรารีเหล่านี้ฟรีและเป็นไปตามมาตรฐาน IPC อุตสาหกรรม ฉันใช้ซอฟต์แวร์ Altium Designer CAD ดังนั้นฉันจึงใช้ปลั๊กอิน SamacSys Altium [5] (รูปที่ 5)

ขั้นตอนที่ 6: รูปที่ 5 ปลั๊กอิน SamacSys Altium และไลบรารีส่วนประกอบที่ใช้

รูปที่ 6 แสดงมุมมอง 3 มิติของชุดซอฟต์สตาร์ท AC และรูปที่ 7 แสดงมุมมอง 3 มิติของชุดซอฟต์สตาร์ท DC

ขั้นตอนที่ 7: รูปที่ 6, 7: มุมมอง 3 มิติจาก AC และ DC Soft Starters

การประกอบ รูปที่ 8 แสดงบอร์ดสตาร์ทซอฟต์สตาร์ท AC ที่ประกอบแล้ว และรูปที่ 9 แสดงชุดสตาร์ทซอฟต์สตาร์ท DC ที่ประกอบแล้ว

ขั้นตอนที่ 8: รูปที่ 8, 9: ประกอบ (ต้นแบบแรก) ของ DC และ AC Soft Starter

แผนภาพการเดินสายไฟ รูปที่ 10 แสดงแผนภาพการเดินสายไฟของชุดซอฟต์สตาร์ท AC และรูปที่ 11 แสดงแผนภาพการเดินสายไฟของชุดซอฟต์สตาร์ท DC

ขั้นตอนที่ 9: รูปที่ 10, 11: แผนภาพการเดินสายไฟของ AC และ DC Soft Starter

บิลวัสดุ

สามารถพิจารณารายการวัสดุในภาพด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 10: รายการวัสดุ