ما هو تيار الاندفاع وكيفية الحد منه؟

تيار الاندفاع هو أقصى تيار تسحبه دائرة كهربائية في وقت تشغيلها. يظهر في الدورات القليلة لشكل موجة الإدخال. قيمة تيار الاندفاع أعلى بكثير من تيار الحالة المستقرة للدائرة وهذا التيار العالي يمكن أن يتلف الجهاز أو يطلق قاطع الدائرة. يظهر Inrush Current بشكل عام في جميع الأجهزة التي يوجد بها قلب مغناطيسي مثل المحولات والمحركات الصناعية وما إلى ذلك. يُعرف تيار التدفق أيضًا باسم تيار تدفق الإدخال أو تيار التيار الكهربائي.

لماذا يظهر Inrush Current؟

هناك عدد من العوامل وراء سبب تدفق التيار. مثل بعض الأجهزة أو الأنظمة التي تتكون من مكثف فصل أو مكثف سلس ، تسحب كمية كبيرة من التيار في البداية لشحنها. سيعطيك الرسم التخطيطي أدناه فكرة عن الفرق بين تيار حالة الاندفاع والذروة والثبات لدائرة كهربائية:

تيار الذروة: هو القيمة القصوى للتيار الذي يحققه شكل موجة سواء في المنطقة الموجبة أو السلبية.

تيار الحالة المستقرة: يتم تعريفه على أنه التيار في كل فترة زمنية تظل ثابتة في الدائرة. يتم تحقيق تيار الحالة المستقرة عندما يكون di / dt = 0 ، مما يعني أن التيار يظل دون تغيير فيما يتعلق بالوقت.

خصائص تدفق التيار:

• يحدث على الفور عند تشغيل الجهاز
• يظهر لفترة قصيرة من الامتداد
• أعلى من القيمة المقدرة للدائرة أو الجهاز

بعض الأمثلة حيث يحدث Inrush Current:

• مصباح وهاج
• بدء تشغيل المحرك التعريفي
• محول
• تشغيل مصادر الطاقة القائمة على SMPS

تدفق التيار في المحولات

يُعرَّف تيار تدفق المحول بأنه أقصى تيار لحظي يتم سحبه بواسطة المحول عند تفريغ الجانب الثانوي أو في حالة الدائرة المفتوحة. يضر تيار التدفق هذا بالخصائص المغناطيسية للنواة ويسبب التبديل غير المرغوب فيه لقاطع دائرة المحول.

يعتمد حجم تيار التدفق على نقطة موجة التيار المتردد التي يبدأ عندها المحول. إذا تم تشغيل المحول (بدون حمل) عندما يكون جهد التيار المتردد في ذروته ، فلن يحدث أي تيار اندفاع في البداية ، وإذا تم تشغيل المحول (بدون حمل) عندما يمر جهد التيار المتردد من خلال الصفر ، فإن قيمة الاندفاع سيكون التيار مرتفعًا جدًا ويتجاوز أيضًا تيار التشبع ، كما ترون في الصورة أدناه:

تدفق التيار في المحركات

مثل المحرك التعريفي للمحول لا يحتوي على مسار مغناطيسي مستمر. يكون إحجام المحرك التعريفي مرتفعًا بسبب الفجوة الهوائية بين الجزء المتحرك والجزء الثابت. لذلك ، بسبب هذا المحرك الحثي ذي الممانعة العالية يتطلب تيارًا ممغنطًا عاليًا لإنتاج المجال المغناطيسي الدوار عند البدء. يوضح الرسم البياني أدناه خصائص بدء الجهد الكامل للمحرك.

كما ترى في الرسم التخطيطي ، فإن بدء التشغيل وعزم الدوران يكون كلاهما مرتفعًا جدًا في البداية. يمكن أن يؤدي تيار البدء العالي هذا والذي يسمى أيضًا تيار الاندفاع ، إلى إتلاف النظام الكهربائي ويمكن أن يؤثر عزم الدوران المرتفع الأولي على النظام الميكانيكي للمحرك. إذا قللنا قيمة الجهد الأولي بنسبة 50٪ ، فيمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل عزم دوران المحرك بنسبة 75٪. لذلك ، للتغلب على هذه المشاكل ، يتم استخدام دارات إمداد الطاقة ذات البداية الناعمة (تسمى بشكل أساسي بالمبتدئين الناعمة).

هل يجب أن نهتم بـ Inrush Current وكيفية الحد منه؟

نعم ، يجب أن نهتم دائمًا بتيار الاندفاع في المحركات الحثية والمحولات وفي الدوائر الإلكترونية التي تتكون من المحاثات أو المكثفات أو النواة. كما ذكرنا سابقًا ، فإن تيار الاندفاع هو أقصى تيار للذروة ، يتم اختباره في النظام ويمكن أن يكون مرتين أو عشر مرات من التيار المقنن العادي. يمكن أن يؤدي ارتفاع التيار غير المرغوب فيه إلى إتلاف الجهاز كما هو الحال في المحولات ، ويمكن أن يتسبب تيار التدفق في تعطل قاطع الدائرة ، في كل مرة يتم تشغيله. قد يساعدنا ضبط تفاوت الكسارة ، ولكن يجب أن تتحمل المكونات قيمة الذروة عند الاندفاع.

أثناء وجودها في الدوائر الإلكترونية ، تتمتع بعض المكونات بمواصفات لتحمل القيمة العالية لتيار التدفق لفترة زمنية قصيرة. لكن بعض المكونات تصبح ساخنة جدًا أو تتلف إذا كانت قيمة الاندفاع عالية جدًا. لذلك من الأفضل استخدام دائرة حماية التيار المتدفق أثناء تصميم دائرة إلكترونية أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

للحماية من تدفق التيار ، يمكنك استخدام جهاز نشط أو سلبي. يعتمد اختيار نوع الحماية على تواتر تيار التدفق والأداء والتكلفة والموثوقية.

كما يمكنك استخدام الثرمستور NTC (معامل درجة الحرارة السلبية) وهو جهاز سلبييعمل كمقاوم كهربائي تكون مقاومته عالية جدًا عند درجة حرارة منخفضة. يتصل الثرمستور NTC في السلسلة بخط إدخال إمداد الطاقة. يظهر قيمة عالية للمقاومة في درجة الحرارة المحيطة. لذلك ، عند تشغيل الجهاز ، فإن المقاومة العالية تحد من تدفق تيار التدفق إلى النظام. مع استمرار تدفق التيار ، ترتفع درجة حرارة الثرمستور مما يقلل المقاومة بشكل كبير. ومن ثم ، فإن الثرمستور يعمل على استقرار تيار الاندفاع ويسمح للتيار الثابت بالتدفق إلى الدائرة. يستخدم الثرمستور NTC على نطاق واسع لغرض الحد الحالي نظرًا لتصميمه البسيط والتكلفة المنخفضة. كما أن لها بعض العيوب مثل أنه لا يمكنك الاعتماد على الثرمستور في الظروف الجوية القاسية.

تعد الأجهزة النشطة أكثر تكلفة وتزيد أيضًا من حجم النظام أو الدائرة. يتكون من مكونات حساسة تقوم بتبديل التيار الوارد العالي. بعض الأجهزة النشطة هي Soft Starters ، ومنظمات الجهد ، ومحولات DC / DC.

تستخدم وسائل الحماية هذه لحماية النظام الكهربائي والميكانيكي عن طريق الحد من تيار التدفق اللحظي. يوضح الرسم البياني الموضح أدناه قيمة تيار التدفق مع دائرة الحماية وبدون دائرة الحماية. يمكننا أن نرى بوضوح مدى فعالية الحماية الحالية المتدفقة.

كيفية قياس تيار Inrush؟

لقد رأيتم جميعًا عربة الدراجة ، لتحريكها ، يحتاج الفارس إلى استخدام قوة شديدة. وبمجرد أن تبدأ العجلة في التحرك ، تقل القوة المطلوبة. لذلك ، هذه القوة الأولية تعادل تيار الاندفاع. وبالمثل ، في المحركات ، بمجرد أن يبدأ الدوار في التحرك ، يبدأ المحرك في الوصول إلى حالة الثبات حيث لا يتطلب تشغيل تيار عالي.

هناك عدد من مترات المشابك (المتر المتعدد) المتاحة والتي توفر قياس تيار الاندفاع. كما يمكنك استخدام مقياس Fluke 376 FC True-RMS Clamp لقياس تيار الاندفاع. في بعض الأحيان يظهر تيار الاندفاع قيمة أعلى من تصنيف قاطع الدائرة ، ولكن مع ذلك ، لا ينطلق القاطع. السبب وراء ذلك هو أن قاطع الدائرة يعمل على منحنى الوقت v / s الحالي ، كما لو كنت تستخدم قاطع دارة 10 أمبير ، لذلك يجب أن يتدفق تيار التدفق الذي يزيد عن 10 أمبير عبر قاطع الدائرة أكثر من الوقت المحدد منه.

اتبع الخطوات المذكورة أدناه لقياس تيار الاندفاع:

• يجب إيقاف تشغيل الجهاز الذي تم اختباره في البداية
• أدر القرص واضبطه على علامة Hz-
• ضع السلك المباشر في الفك أو استخدم المجس المتصل بمقياس التثبيت
• اضغط على زر تيار التدفق في مقياس المشبك ، كما هو موضح في الصورة أعلاه
• قم بتشغيل الجهاز ، ستحصل على القيمة الحالية للاندفاع على شاشة العداد