Устройство плавного пуска (ограничитель пускового тока) для нагрузок переменного и постоянного тока: 10 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Пусковой ток / выброс при включении - это максимальный мгновенный входной ток, потребляемый электрическим устройством при первом включении. Пусковой ток намного выше, чем установившийся ток нагрузки, и это источник многих проблем, таких как перегорание предохранителя, отказ нагрузки, сокращение срока службы нагрузки, искры на контактах переключателя и т. Д. На рисунке ниже показано явление пускового тока, зафиксированное на осциллограф Siglent SDS1104X-E. Длинный шип четкий. В этой статье я попытался решить эту проблему простым, но эффективным решением. Я представил две схемы для нагрузок переменного и постоянного тока.

Запасы

Статья:

[1] Таблица данных DB107:

[2] Лист данных BD139:

[3] Схематический символ DB107 и посадочное место на печатной плате:

[4] Схематический символ BD139 и посадочное место на печатной плате:

[5] Плагины САПР:

Этап 1. Пик пускового тока, зафиксированный DSO SDS1104X-E (режим одиночного импульса)

Устройство плавного пуска переменного тока На рисунке 1 показана принципиальная схема устройства. P1 используется для подключения входа 220 В переменного тока и переключателя ВКЛ / ВЫКЛ к цепи. C1 используется для снижения напряжения переменного тока. Значение C1 также определяет скорость обработки тока для бестрансформаторного источника питания, который будет использоваться остальной частью схемы. В этом приложении 470 нФ было достаточно. R1 разряжает C1, чтобы избежать нежелательного удара высоким напряжением, когда пользователь отключает устройство от сети. R2 - это резистор мощностью 1 Вт, который использовался для ограничения тока.

Шаг 2: Рисунок 1, принципиальная схема устройства плавного пуска переменного тока

BR1 - это мостовой выпрямитель DB107-G [1], который использовался для преобразования переменного напряжения в постоянное. C2 уменьшает пульсации, а R3 разряжает C2 при выключении. Кроме того, он обеспечивает минимальную нагрузку для поддержания выпрямленного напряжения на разумном уровне. R4 снижает напряжение и ограничивает ток для остальной части цепи. D1 представляет собой стабилитрон на 15 В и используется для ограничения напряжения ниже 15 В. C3, R5 и R6 создают сеть таймера для реле. Это означает, что он делает задержку срабатывания реле. Значение R6 имеет важное значение, оно не должно быть слишком низким для слишком сильного падения напряжения и не должно быть слишком высоким для уменьшения времени отклика сети. 1K обеспечивал удовлетворительную скорость разряда при относительно высокой скорости включения / выключения. В моих экспериментах эта сеть обеспечивает достаточную задержку и время отклика, конечно, вы можете изменять их в зависимости от ваших приложений.

Q1 - это транзистор NPN BD139 [2] для включения / выключения реле. D2 защищает Q1 от обратных токов катушки индуктивности реле. R7 - это резистор серии 5 Вт, ограничивающий пусковой ток при включении. После небольшой задержки реле замыкает резистор накоротко, и на нагрузку подается полная мощность. Значение R7 установлено на 27R. Вы можете изменить его в зависимости от вашей нагрузки или приложения.

Устройство плавного пуска постоянного тока На рисунке 2 показана принципиальная схема устройства плавного пуска постоянного тока. Это более простая версия устройства плавного пуска переменного тока с небольшими изменениями.

Шаг 3. Рисунок 2, принципиальная схема устройства плавного пуска постоянного тока

P1 используется для подключения источника питания 12 В и переключателя ВКЛ / ВЫКЛ к плате. R2, R3 и C2 составляют сеть задержки для реле. R4 - токоограничивающий резистор. Как и в случае устройства плавного пуска переменного тока, вы можете изменять значения сети задержки и R4 для вашей конкретной нагрузки или приложения.

Компоновка печатной платы На рисунке 3 показана компоновка печатной платы устройства плавного пуска переменного тока. Все комплекты компонентов являются DIP. Доска является однослойной и довольно проста в сборке.

Шаг 4: Рисунок 3, Схема печатной платы устройства плавного пуска переменного тока

На рисунке 4 показана компоновка печатной платы устройства плавного пуска постоянного тока. Как и выше, все комплекты компонентов DIP, а плата - однослойная.

Шаг 5: Рисунок 4, Компоновка печатной платы устройства плавного пуска постоянного тока

Для обоих проектов я использовал схематические символы SamacSys и посадочные места печатной платы. Конкретно для DB107 [3] и BD139 [4]. Эти библиотеки бесплатны и соответствуют промышленным стандартам IPC. Я использовал программное обеспечение САПР Altium Designer, поэтому я использовал подключаемый модуль SamacSys Altium [5] (рисунок 5).

Шаг 6: Рисунок 5, Подключаемый модуль SamacSys Altium и библиотеки используемых компонентов

На рис. 6 показан трехмерный вид устройства плавного пуска переменного тока, а на рис. 7 показан трехмерный вид устройства плавного пуска постоянного тока.

Шаг 7: Рисунок 6, 7: 3D-изображения устройств плавного пуска переменного и постоянного тока

Сборка На рисунке 8 показана собранная плата устройства плавного пуска переменного тока, а на рисунке 9 - устройство плавного пуска постоянного тока в сборе.

Шаг 8: Рис. 8, 9: Устройство плавного пуска постоянного и переменного тока в собранном виде (первый прототип)

Схема подключения На рисунке 10 показана электрическая схема устройства плавного пуска переменного тока, а на рисунке 11 - схема подключения устройства плавного пуска постоянного тока.

Шаг 9: Рисунок 10, 11: Электрические схемы устройства плавного пуска переменного и постоянного тока

Ведомость материалов

Ознакомиться со спецификацией материалов вы можете на картинке ниже.